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Costo del movimiento de tierra: ¡Es importante calcular la velocidad del camión!

Hernán de Solminihac

Escrito por Hernán de Solminihac Ph.D Universidad de Austin Texas, EE.UU.

El elemento principal a considerar en el proceso de transporte son los tiempos de acarreo y retorno del camión. Ellos influyen en el costo del movimiento de tierra.

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?

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