Tractores.docx2
- 1. TRACTORES Los factores que controlan las tasas de producción son tres: El tipo y condiciones de material El tipo de cuchilla El tiempo del ciclo a). Tipo y condiciones del material Materiales no cohesivos (arenas) Materiales cohesivos (arcillas) b). Tipo de cuchilla Rectas (S) Universal (U) Semiuniversal (SU) Cojín (C) La carga que una cuchilla llevará se puede estimar con diversos métodos: 1. Por la estimación de sugerida por el fabricante 2. Por la experiencia previa (condiciones de material similar, equipo o trabajo) 3. Por medidas en el campo Los fabricantes proporcionan una capacidad de cuchilla teórica, basada en la práctica SAE J1265. Para una cuchilla recta, la capacidad VS: 𝑽 𝑺 = 𝟎. 𝟖 𝑾∗ 𝑯 𝟐 Donde: W: Ancho de la cuchilla. H: La altura efectiva o altura de material. Para la capacidad de la cuchilla universal VU: 𝑽 𝑼 = 𝑽 𝑺 + 𝒁 ∗ 𝑯 ∗ 𝑾 − 𝒁 ∗ 𝐭𝐚𝐧 𝒙 Donde: W: Ancho de la cuchilla, en metro, excluyendo los bordes. 𝑉𝑈 : Capacidad de la cuchilla universal, en 𝑚3 suelto. 𝑉𝑆 : Capacidad de la cuchilla en la zona recta, en 𝑚3 suelto. H: La altura efectiva de la cuchilla, en metros. Z: Longitud del tramo angular, medido de manera paralela al ancho de la cuchilla, en metros. X: Ángulo de la sección angular. En el caso de tractores, los mecanismos para pesar el material son muy difíciles de conseguir para tales volúmenes. Por ello puede ser más práctico usar el método, tomando medidas en campo. Pasos: 1. Obtener la carga de una cuchilla normal, haciendo que el tractor empuje una cuchilla de carga normalizada sobre un área nivelada.
- 2. 2. El tractor se detiene, mientras que la cuchilla se mueve ligeramente hacia adelante para crear una pila simétrica. 3. Luego el tractor regresa y se retirar de la pila. 4. Medir la altura (H) y el ancho (W) de la pila en el borde interior de cada extremo, sí como la mayor longitud (L) de la pila, que no necesariamente estará al centro, como se muestra en la Figura 1: Figura 1. Como los valores H y W no serán uniformes, se pueden tomar valores a ambos extremos y promediarlos. Si las medidas están es metros, la carga de la cuchilla en m3 sueltos se podrá calculará: 𝑽( 𝒎 𝟑) = 𝟎. 𝟎𝟏𝟎𝟔𝑯 ∗ 𝑾 ∗ 𝑳 C. Tiempo de Ciclo Se compone de tres labores: empujar, regreso y maniobras. El tiempo requerido para empujar y regresar puede calcularse para cada modelo de tractor, considerando las distancias de empuje y obteniendo una velocidad de la carta de desempeño de la máquina. El tiempo será el resultado de la división de la distancia entre la velocidad. d) Producción La producción de hojas topadoras Los valores de producción ideal (m3S/hr) están basados en las siguientes condiciones: Coeficiente de tracción: • Mayor igual a 0.5 para máquinas de cadenas • Mayor igual a 0.4 para máquinas de ruedas
- 3. La fórmula para calcular la producción de tractor en metros cúbicos por una hora de 60 Minutos es la siguiente: 𝑷 = 𝑽 𝑻 𝑬 + 𝑻 𝑹 + 𝑻 𝑴 Donde: P: Producción de la máquina. V: Capacidad de la cuchilla. TE: Tiempo de empuje. TR: Tiempo de retorno. TM: Tiempo de maniobras. Otros fabricantes han desarrollado además curvas de producción, como las siguientes gráficas.
- 5. Estas curvas ofrecen valores de producción ideal (eficiencia del 100%) y asumen que los tractores tienen un tiempo de maniobra de 0.05 minutos, que el tractor trabajo cortando 15 m. y luego empujando el material a una cima, que la densidad del material es de 1364 kg/m3S, con coeficientes de tracción entre el suelo y la oruga de 0.5 y con el neumático de 0.4 o más, y que los controles son hidráulicos. Si estas condiciones cambian, cambiará la producción de manera más o menos proporcional a ellos. Entonces se puede plantear un factor de corrección: 𝑓 = 𝑓𝑜 ∗ 𝑓𝑚 ∗ 𝑓𝑤 ∗ 𝑓𝑣 ∗ 𝑓𝑒 ∗ 𝑓𝑡𝑟 ∗ 𝑓𝑝 ∗ 𝑓𝑑 Donde: 𝑓 : Factor de corrección total. 𝑓𝑜: Factor de corrección por habilidad del operador (excelente, promedio, pobre). 𝑓𝑚: Factor de corrección por tipo de material, si está suelto, compacto o es duro de cortar. 𝑓𝑤: Factor de corrección por tipo de trabajo, si trabajan los tractores solos o lado a lado. 𝑓𝑣: Factor de corrección por visibilidad.
- 6. 𝑓𝑒: 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑓𝑡𝑟: Factor por el sistema de transmisión directa. 𝑓𝑝: Factor por pendiente del terreno 𝑓𝑝 = 1 − 0.022𝑃 − 0.00007∗ 𝑃2 𝑓𝑑: Factor de corrección por densidad del material. 𝑓𝑑 = 1364 𝛾 𝑚𝑎𝑡 𝑘𝑔/𝑚3
- 7. *NOTA: Las hojas orientables y las amortiguadas no se consideran herramientas de producción.Segúnlas condicionesdel trabajo,lahojaA yla C producenportérminomedio del 50 al 75% de una hoja recta.
- 8. Resumen de cómo calcular la producción de tractores de cadena o de ruedas. Equipo Modelo de tractor Modelo de hoja topadora Distancia de promedio (m) Producción ideal (m3S/hr) Factor de corrección total Tipo de material Escrbir el tipo de material Peso especifico del material (grS/cm3) Dato obtendo de la tabla 1.1 según el material Pendiente (%) Factor de acuerdo a las condiciones del terreno Habilidad del operador Factor de acuedo a la habilidad del operador de maniobrar el ractor Eficiencia (mm/hr) 40 ó 50 Visibilidad Presencia de polvo Por metodo de sanja Acumulado a un lado Producción (m3S/hr) Factor de expansión De acuerdo al tipo de material (tabla 1.1) valor obtenido de la tabla 1.1. Producción (m3B/hr) Volumen (m3B) Costo de alquiler en S/. por hora Costo unitario S/. por hora Costo total (S/.) Dato obtenido de la multiplicación del dato obtenido por la hoja topadora y el factor de corrección total Producción multiplicado por el factor de expansión Dato del volume del material Dato del costo según la maquinaria Valor obtendio de la producción multiplicado por el costo valor obtenido de multiplicar el volumen con el costo unitario Tractor de cadena o de ruedas Escribir el modelo del tractor Escribir el modelo de la hoja Dato Conocido Valor obtenido de la hoja topadora Multiplicacion de todos los factores
- 9. CAMBIAR DATOS EJEMPLO DE REFERENCIA 1. ESCENARIOS PARA TRACTORES Se escogieron dos escenarios para tractores, el primero es usando el modelo de tractor D7G con el modelo de hoja topadora 7S y el segundo escenario con el modelo D6T con hojas topadoras de la serie 3. En ambos escenarios se usan hojas topadoras rectas debido a su gran uso en la región y por su excelente versatilidad y fácil manipulación. En la elección tractores para cada escenario primero se investigó los modelos que había en Piura. Los modelos encontraron fueron los tractores D7G y D6D los cuales tenían diferentes potencias. Se observó que el modelo D6D no se encontraba el manual actualizado por lo que se eligió el modelo similar D6T con su respectiva hoja topadora se calculó la producción ideal. 1.1 Escenario 1: Tractor de cadena D7G-7S Para evaluar la producción de este escenario se siguieron los siguientes pasos: Paso 1: Calculo de la producción ideal Para hallar el cálculo de la producción ideal de este escenario primero debemos saber la distancia promedio para los tractores. Luego se en la gráfica de Producción vs Distancia dada por el manual se halla el valor de producción ideal. Cabe resaltar que este valor considera el cien por ciento de eficiencia y una transmisión automática.
- 10. Grafica 1. Producción ideal para hojas topadoras rectas. En la gráfica al modelo seleccionado le corresponde la curva C, ingresando la distancia promedio 𝐷 = 89.8𝑚 se obtiene: ⇒ 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖𝑜ó𝑛 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 = 135 𝑚3𝑆 ℎ𝑟 Paso 2: Calculo del factor de corrección total a) Corrección por tipo de material: Se asumió como material arcilla seca debido por la ubicación de la obra predomina este tipo de suelo. Este factor se asume igual a la unidad. 𝑓𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 = 1.00 b) Corrección por peso específico: El peso específico de la arcilla seca es 1.185gr/cm3 por lo que al dividir por el peso estándar se obtiene un valor mayor a la unidad. 𝑓𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 = 1.370 1.185 = 1.16 c) Corrección pendiente: Se considera un terreno no muy accidentado por lo que se asume una pendiente igual a cero obteniéndose un factor de corrección igual a la unidad. 𝑓𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 1.00 d) Corrección por habilidad del operador: Se asume que el operador tiene una habilidad promedio para maniobrar el tractor. Por lo que se elige un factor de corrección igual 0.75. 𝑓𝐻𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 = 0.75 e) Corrección por eficiencia: Se considera una eficiencia de 40 minutos por hora. Debido a que en Piura no hay equipos en condiciones muy buenas y operadores con excelente habilidad. 𝑓𝐻𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 = 40 60 = 0.67 f) Corrección por visibilidad: Por el tipo de material removido y al ser este de grano fino se considera que habrá dificultades en la visibilidad por el polvo por que se asume un valor de corrección dado por el manual. 𝑓𝑉𝑖𝑠𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = 0.80
- 11. g) Corrección por método de zanja: Se toma en cuenta que el material removido se acumula aun lado por lo que se considera un factor de corrección igual a uno. 𝑓 𝑀𝑒𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑧𝑎𝑛𝑗𝑎 = 1.00 ⇒ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 ∗ 1.16 ∗ 1 ∗ 0.75 ∗ 0.67 ∗ 0.8 ∗ 1 = 0.465 Paso 3: Calculo de producción 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 0.465 ∗ 153 = 63 𝑚3𝑆 ℎ𝑟 Paso 4: Conversión del material Se utiliza un factor de expansión igual 0.74 para pasar de peso suelto a banco. ⇒ 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 ( 𝑚3𝐵 ℎ𝑟 ) = 63 ∗ 0.74 = 47 𝑚3𝐵 ℎ𝑟 Paso 5: Horas de operación: Se tiene un volumen igual 51447.97 m3B por lo que el tiempo de operación será: 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 51447.97 47 = 1095.28 ℎ𝑟 = 47 𝑑𝑖𝑎𝑠 Paso 6: Calculo del Costo unitario: Por la información de los equipo investigados se sabe que el costo del modelo para este escenario de 260 soles la hora. 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 = 260 47 = 5.53 𝑆/ ℎ𝑟 Paso 7: Costo total: Con el volumen obtenido por dato del proyecto multiplicado con el por el costo unitario se obtiene el costo total. 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 5.53 ∗ 51447.97 = 284771.75 𝑠𝑜𝑙𝑒𝑠 1.2 Escenario 2: Tractor de cadena D6T-SERIE 3 Para evaluar la producción del modelo seleccionado en este escenario se siguieron los mismos pasos del escenario 1. Paso 1: Calculo de la producción ideal
- 12. Para hallar el cálculo de la producción ideal se usa la distancia promedio del proyecto para tractores. Luego se en la gráfica de Producción vs Distancia dada por el manual se halla el valor de producción ideal. Grafica 1. Producción ideal para hojas topadoras rectas. En la gráfica al modelo seleccionado le corresponde la curva F, ingresando una distancia promedio 𝐷 = 89.8𝑚 se obtiene: ⇒ 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖𝑜ó𝑛 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 = 80 𝑚3𝑆 ℎ𝑟 Paso 2: Calculo del factor de corrección total Se utilizan el mismo factor del primer escenario ⇒ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 ∗ 1.16 ∗ 1 ∗ 0.75 ∗ 0.67 ∗ 0.8 ∗ 1 = 0.465 Paso 3: Calculo de producción 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 0.465 ∗ 80 = 37 𝑚3𝑆 ℎ𝑟 Paso 4: Conversión del material Se utiliza un factor de expansión igual 0.74 para pasar de peso suelto a banco.
- 13. ⇒ 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 ( 𝑚3𝐵 ℎ𝑟 ) = 37 ∗ 0.74 = 27 𝑚3𝐵 ℎ𝑟 Paso 5: Horas de operación: Se tiene un volumen igual 51447.97 m3B por lo que el tiempo de operación será: 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 51447.97 27 = 1906.59 ℎ𝑟 = 80 𝑑𝑖𝑎𝑠 Paso 6: Calculo del Costo unitario: Por la información de los equipo investigados se sabe que el costo del modelo para este escenario de 160 soles la hora. 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 = 160 47 = 5.93 𝑆/ ℎ𝑟 Paso 7: Costo total: Con el volumen obtenido por dato del proyecto multiplicado con el por el costo unitario se obtiene el costo total. 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 5.93 ∗ 51447.97 = 305054.64 𝑠𝑜𝑙𝑒𝑠 1.3 Resumen y elección de escenario: Se presenta una tabla resumen con los datos obtenidos para cada escenario para asi evaluar el mejor escenario en nuestro proyecto. RESULTADOS ESCENARIO 1 ESCENARIO 2 Producción (m3B/hr) 47 27 Dias de Operación 47 80 Costo Unitario (Soles/hr) 5.53 5.93 Costo Total (Soles) 284771.5 30505.64 Comparando resultados de ambos escenarios observamos que hay una clara diferencia en producción teniendo la mejor producción el Escenario 1 debido que el modelo usado este escenario es mayor potencia que el otro modelo. Observando los días el tiempo operación hay también una clara diferencia donde el escenario 1 es que el tiene menos horas de operación. En cuanto a costo que hay una ligera diferencia siendo el menor costo el escenario 1. Teniendo en cuenta las observaciones realizadas es mejor escenario para la obra sería el de Escenario 1 utilizando el modelo D7G.