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Costo del movimiento de tierra: ¡Es importante calcular la velocidad del camión! Tema del Curso: Gestión de la Construcción

La mayoría de los proyectos asociados a la construcción de obras civiles implican movimiento de tierra. Por eso, al momento de evaluar y diseñar un proyecto de esa naturaleza es relevante analizar los equipos y operaciones asociadas a esa tarea, para estimar el costo del movimiento de tierra.

Una parte importante del movimiento de tierra corresponde al transporte del material mediante camiones. Para determinar la flota de estos últimos, así como los costos asociados, es necesario analizar sus ciclos de operación.

El tiempo de ciclo de operación de un camión está determinado principalmente por cuatro etapas: carga, acarreo, descarga y retorno.

El elemento principal a considerar en el proceso de transporte son los tiempos de acarreo y retorno del camión. Estos están determinados por la velocidad óptima del camión.

Para obtener la velocidad óptima existen dos métodos: el método analítico y el método gráfico.

Método analítico

El método analítico está basado en fundamentos físicos. Para ello se asume que la velocidad del camión es constante. Además, se asume que la Fuerza de Agarre (FA) de los neumáticos con el suelo es mayor a las Fuerzas Resistentes para que no haya patinaje.

A partir de estos dos supuestos, se obtiene que la Fuerza de Empuje (FE) es igual a las Fuerzas Resistentes (FR): FE=FR.

La Fuerza de Empuje corresponde a la fuerza de tracción que ejerce el motor del equipo para favorecer el movimiento. Esta depende de la potencia del camión (P) en HP, la eficiencia (η=0,8 a 0,85) y de la velocidad de viaje (v) en km/hr.

Fuerza de Empuje

Las Fuerzas Resistentes son el resultado de tres factores: la pendiente del terreno (i), la resistencia a la rodadura del terreno o roce con el suelo(Rs) y los roces internos del equipo (Ri). Esta fuerza depende del peso total del camión y la carga en kgf.

Fuerzas Resistentes

Así, igualando ambas fuerzas se obtiene que la velocidad óptima del camión está dada por:

Velocidad optima

Método gráfico

Esta estimación se realiza mediante un gráfico proporcionado por el fabricante del equipo, el cual determina la velocidad de desplazamiento, la tracción en las ruedas del camión y la marcha óptima en la cual debe operar el equipo.

En el Manual de Caterpillar(2010) se pueden encontrar diversos gráficos de máquinas y camiones. Por ejemplo, para un camión de peso bruto de 60 toneladas (peso del camión más carga transportada), con una resistencia total del 15% (pendiente más rodadura), se obtiene que la velocidad óptima del camión es de 12 km/hr, y una tracción en las ruedas de 8 toneladas aproximadamente.

Metodo grafico
Existen distintos gráficos para los diferentes modelos de camiones y también según la resistencia. Esta puede ser total o efectiva, dependiendo de cómo aporta la rodadura (por ejemplo, un camino en subida con barro versus bajada con calamina).

Lee aquí  el manual de rendimiento de equipos de Caterpillar.

Lee aquí un documento de Educar Chile sobre la productividad de los equipos de transporte.

En este link pueden leer sobre cómo estimar costos cuando el alcance es incompleto.

Para terminar les dejo una pregunta de reflexión: ¿Qué otros factores se deben considerar al calcular los ciclos de operación de los camiones involucrados en el movimiento de tierra?

Este artículo fue uno de los más leídos en claseejecutiva.emol.com durante 2017. ¡En marzo sumaremos nuevos contenidos de los Diplomados de Clase Ejecutiva UC!

 2 comentarios

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  • Sergio Castro Peralta

    Los otros factores a considerar para determinar el ciclo de los camiones, tal como lo indica el Sr. De Solminihac son: a) La distancia desde el empréstito o cantera al lugar de descarga, o al botadero según el caso. b) el rendimiento del equipo de carguío para lo cuál se debe hacer otro estudio para determinar sus características según las necesidades de la obra, estos equipos pueden ser cargador frontal o pala mecánica. c) El tiempo de descarga, se usa camiones tolva con volteo hidráulico
    También es importante las condiciones del camino a recorrer, calidad del suelo y pendientes, lo que está implícito en el cálculo del profesor.
    Una alternativa muy conveniente es proyectar el movimiento de un gran volumen de material con uso de mototraíllas, por su rapidez de carguio y descarga, las que son empujadas pòr bulldozer para cortar el suelo con su cuchilla inferior, su capacidad de carga es muy superior a los camiones.
    Otro factor favorable a considerar es que la descarga se hace empujando el material con una placa empujada por un sistema hidráulico depositando el material en capas, según la altura necesaria para proceder a la compactación, esto sin necesidad de detenerse.
    Este equipo es especialmente usado en obras de caminos, embalses y praparación de plataformas, en terrenos abruptos, para emplazamiento de plantas mineras o industriales, aeropuertos, etc.

    Para programación de grandes obras de ingeniería es de gran utilidad el Manual de Caterpillar, con su uso se logra programar con muy buena aproximación con el resultado final.

    Pido disculpas por extenderme en con mi exposición, pero consideré que puede ser de utilidad para estudiantes interesados en el tema.

  • Jaime Contreras

    Pertenezco al rubro de la Construcción, razón por lo cual, me parecen muy atingentes e interesantes estos temas. Por favor, sigan con éstas publicaciones que en algunos casos son nuevas y en otras se complementan con los conocimientos adquiridos. Gracias.

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