Explotación eficiente de las maquinarias de construcción

Introducción

De nada vale disponer, seleccionar y utilizar las maquinarias idóneas para realizar los diferentes trabajos de la construcción, si no se controla efectivamente como éstas se usan y no se adoptan medidas para lograr una explotación racional y eficiente de estos importantes recursos. En Cuba el Ministerio de la Construcción, como organismo rector de las construcciones, efectúa el control de la explotación a través de una metodología vigente desde los inicios de los años ochenta y que se basa en el Sistema de Información de la Construcción (SICONS) el cual permite obtener la información primaria para evaluar la efectividad de la explotación de las máquinas empleando un conjunto de 35 Indicadores Técnico-Económicos (I.T.E.), entre absolutos y relativos, el cual no se ajusta a los cambios experimentados en la aconomía nacional, no considera los costos reales de posesión y operación de las máquinas, tal como se hace en la mayoría absoluta de los países del mundo, así como no evalúa satisfactoriamente la eficiencia productiva de las mismas. Estas y otras razones aconsejan el perfeccionamiento y actualización de tal sistema.

En esta ponencia se presenta una nueva propuesta que pretende demostrar ser mas efectiva, la cual se apoya tambien en el SICONS y emplea el tabulador electrónico EXCEL para determinar los costos reales de poseción y operación de las máquinas, además de evaluar otros aspectos técnicos y económicos que tradicionalmente se calculan para evaluar el nivel de explotación de las maquinarias de construcción a nivel de las empresas. Este nuevo sistema, denominado SISCEM conformado por solo 19 ITE, ha sido empleado de manera experimental en un trimestre a finales del pasado año 2002, en la Empresa ECOING 26 (Contingente: "Campaña de Las Villas") del MICONS, en la provincia de Villa Clara, Cuba, así como en otras empresas del territorio central del país, con satisfactorios resultados, por lo que debe tenerse en consideración como una vía válida para lograr el control de la explotación y la gestión más eficaz de las maquinarias disponibles en las empresas constructoras de obras ingenieras.

Desarrollo

Para poder evaluar correctamente el control de la explotación de las maquinarias, deben ser rememorados algunos aspectos relativos a las maquinarias, fundamentalmente de las maquinarias pesadas de movimiento de tierrra, tales como: su clasificación, el campo de aplicación de cada una de éstas, el trabajo de conjunto, así como de la evaluación económica de las mismas.Todo lo cual se trata seguidamente.

Clasificación de las Maquinarias de Movimiento de Tierra.

Según su propósito o finalidad estas se pueden clasificar en 5 grandes grupos, que se enumeran seguidamente:

• a) Excavadoras:

• Buldóceres (bulldozers).

• Traíllas (scrapers).

• Mototraíllas (motoscrapers).

• Excavadora Universal:

Excavadora Frontal o Frente Pala (frontal shovel)

Retroexcavadora (back hoe).

Dragalina (drag line).

Excavadora Bivalva, Jaiba o Almeja (Clamshells)

– Zanjadoras (trench cutting machines)

• b) Cargadoras:

• Cargador Frontal sobre Neumáticos (whell loaders).

• Cargador Frontal sobre Esteras (track loaders)

• Retrocargadores.

• c) Máquinas de Transportación de Tierras y/o Rocas:

• Camiones de Volteo (dump truck).

• Semiremolques de Volteo (articulated dump truck)

• Camiones Fuera de Camino (Dumpers and articulated dumper truck).

• d) Motoniveladoras (motograders).

• e) Compactadores:

1. Pesados:

• Cilindros de Llantas Lisas (smooth wheel rollers).

• Cilindros Vibratorios (vibratory compactors).

• Compactador sobre Neumáticos (phneumatic tire roller).

• Compactador "Pata de Cabra" (sheeps foot rollers).

• 2. Ligeros:

• Pisones de Impacto (tipo "Rana").

• Rodillos Lisos Vibratorios.

• Placas o Bandejas Vibrantes.

• Otros.

3. Otros (Mixtos Llantas Lisas-Sobre Neumáticos, De Orillas, de Desechos Sólidos)

Conceptos Básicos.

Seguidamente se procede a enunciar una serie de conceptos básicos muy importantes a considerar, siendo los mismos os siguientes:

1.5.1 Rendimiento de una Máquina.

El rendimiento de un equipo no es más que: "la capacidad que dispone el equipo ejecutar determinada magnitud o volumen de trabajo en un plazo de tiempo determinado", se expresan en diferentes unidades, generalmente en: m/h, m2/h, m3/h.

Rendimiento Nominal, Teórico o Máximo (RN):

Es aquel que es capaz de alcanzar una máquina en excelentes condiciones de trabajo y estado técnico, sin interrupciones. Este es el que brindan los fabricantes de los equipos en los catálogos para su venta, pero los Ingenieros Civiles tienen que ser capaces de calcularlo, conociendo los factores del cual depende. En las Máquinas de Movimiento de Tierra este disminuye sensiblemente con la distancia y se determinará por:

Figura 1. Variación del RN vs. Distancia

Capacidad Real de Producción o Rendimiento Real de un Equipo:

La capacidad real de producción o rendimiento real del equipo es aquella que podrá lograr el operador empleando una máquina considerando las condiciones reales y más usuales de trabajo, donde se contemplen todas las interrupciones originadas por diversas causas (lluvia, roturas imprevistas, mantenimientos al equipo, su mejor o peor adaptabilidad al trabajo a realizar, al estado técnico real que posee la máquina, la experiencia y las habilidades de los operadores, etc.). Es evidente que este será siempre menor que el nominal o a lo sumo igual, es decir: RR ( RN. Normalmente en Cuba se acostumbra a denominar "Rendimiento Real" de la máquina o el equipo a la productividad real que logra un operador al laborar con una máquina en determinadas condiciones de trabajo y estado técnico del equipo.

Para determinar el Rendimiento Real se afectará el Nominal (teórico o máximo) por un grupo de coeficientes que toman en consideración las posibles afectaciones. Estos coeficientes son:

• 1. Coeficiente Horario (Kh).

• 2. Coeficiente de Adaptación o Adaptabilidad (Ka).

• 3. Coeficiente de Organización (Ko).

• 4. Factor de Eventualidad (Fev).

Coeficiente Horario (Kh):

En la jornada laboral los operadores de los equipos requieran dedicar alguna parte del tiempo para realizar necesidades personales, pensar para tomar la mejor decisión en la adopción de una variante idónea para acometer trabajo, tomar breves descansos, etc. Se ha comprobado que la media internacional de este coeficiente es de 0,83, es decir, en cada hora se dedican a estos conceptos 10 de los 60 minutos, por lo que:

Kh = 50/60 = 0,83.

El Kh medio en Cuba es de 0,86 (ver TABLA 4 del Anexo, donde se pueden apreciar los valores específicos de cada una de las maquinarias de la construcción normadas por el MICONS en el país.).

Coeficiente de Adaptabilidad o Adaptación:

Este coeficiente se determina según la adaptabilidad de la máquina a la labor a realizar según la clasificación propuesta siguiente:

Excelente ————- Ka = 1,00

Buena ————- Ka = 0,95

Aceptable ————- Ka = 0,85

Regular ————- Ka = 0,75

Mala a pésima ———— Ka ( 0,75

Coeficiente de Organización (Ko):

Este considera pérdidas no previstas hasta ahora, como pueden ser: no preveer nuevas posiciones de trabajo para los equipos ("falta de taller"); no cumplir el método de trabajo idóneo (lo cual implica mayores recorridos, movimientos innecesarios), etc. Se considera que debe oscilar desde 0,60 ~ 0,95, mientras más alto mejor.

Se determinará según los criterios siguientes:

0-60 – 0,70 Mala – Aceptable Organización.

0,71 – 0,80 Regular – Buena Organización.

0,81 – 0,90 Buena Organización.

0,91 – 0,95 Excelente Organización.

Es responsabilidad del Ingeniero Civil y de los operadores de las máquinas, alcanzar altos valores de este coeficiente.

Factor de Eventualidad (Fev.):

Otras pérdidas de tiempo que no han sido consideradas aún, son contempladas en este coeficiente, el cual tiene presente tiempo que se pierde por "las lluvias"(en los movimientos de tierra son significativas estas pérdidas): por roturas imprevistas; por reparaciones medias y generales planificadas y otras causas: movilizaciones militares, desastres naturales, etc.

Este se determinará así: Fev = 100 – % afectación previsto

Se expresa finalmente en decimales.

En Cuba se propone determinarlo, de manera indicativa, según la siguiente Tabla:

Un rango de valores aceptables de las afectaciones producidas es del 15%-20%.

Entonces finalmente el rendimiento real de la máquina se determinará según:

RR = RN (Kh. Ka. Ko. Fev)

A la multiplicación de estos factores se denominará Coeficiente de Utilización Horaria: Kup.

Entonces: Kup = (Kh . Ka . Ko . Fev) siempre: Kup ( 1

Este coeficiente se emplea para planificar o estimar los rendimientos y oscila generalmente entre 0,50 y 0,65 para las máquinas de movimiento de tierra, expresándose también en por ciento. Luego finalmente: RR = RN. Kup

Generalmente se expresa en: m3 / h; m2 / h o en m / h (según la actividad a realizar)

Normas de Rendimiento.

Son los valores normativos establecidos para estimar los rendimientos de las maquinarias de construcción al ejecutar distintos trabajos.

En Cuba están vigentes los denominados "Manuales de Normas de Trabajo o de Rendimiento de Máquinas de Construcción", elaborados por el Ministerio de la Construcción (MICONS) desde 1979 y un Anexo en 1982, que incluyen las nuevas marcas y modelos de equipos hasta esa fecha. Estas se clasifican como Normas Elementales y son de obligatorio cumplimiento en todo el territorio nacional. Existe una actualización reciente de estas normas en formato electrónico confeccionada por el MICONS.

Las magnitudes de los rendimientos obtenidos por estos Manuales no pueden afectarse por coeficiente alguno, según se establece en los mismos.

El empleo de los mismos es sencillo:

– Auxíliese por el Índice para buscar la máquina a la cual desea determinarle su

Norma de Rendimiento (N.R.), según el tipo de trabajo a realizar.

• Lea detenidamente las indicaciones que se ofrecen sobre las características de las distintas actividades.

• Proceda a determinar la norma horaria o norma de rendimiento del equipo en UM/h

• Para los Camiones de Volteo se brinda como dato el # viajes/hora según la distancia de tiro (en Km.). Para calcular la N.R. hay que multiplicar la cantidad de viajes por hora por la capacidad de carga del camión; para finalmente determinar la NR en m(/h. esponjados.

• Si la marca y modelo de un equipo no aparece, adopte un equipo de similar parámetro principal (potencia, peso o capacidad).

Precisamente esto último, que a todas luces es algo inmpreciso, demuestra la necesidad del conocimiento por los Ingenieros Civiles de los factores que intervienen para determinar el rendimiento de las máquinas de construcción, debiendo ser capaces de establecer las normas de trabajo para los equipos de nueva adquisición; de conocer a fondo cómo y de qué factores depende el rendimiento que en cada actividad puede alcanzar un equipo de construcción, para así adoptar medidas que propicien alcanzar máximos valores de este importante indicador.

Dinámica de las Máquinas de Movimiento de Tierras

Este aspecto es fundamental, pues los Ingenieros Civiles deben dominar la dinámica del movimiento y de trabajo de las principales maquinarias, para saber cuáles son los factores y fuerzas que permiten obtener un mayor rendimiento, es decir, el aprovechamiento máximo de la capacidad de trabajo de los equipos de construcción, lo cual posee una evidente repercusión técnico-económica en la eficiencia constructiva de las obras horizontales (obras viales terrestres) y gran influencia en las obras verticales (edificaciones).

Importancia técnica-económica.

La importancia técnica-económica del conocimiento y dominio de la Dinámica de estas máquinas de construcción, descansa en que los Ingenieros Civiles estén conscientes de las condiciones que deben existir para que cualquier maquinaria de construcción que se desplace al trabajar, del cumplimiento de las dos condiciones básicas para realizar un trabajo útil de empuje o tracción, lo cual puede decidir en la selección de uno u otro equipo para acometer un trabajo, lo que a su vez puede influir en una mayor o menor economía en la ejecución del mismo, en la compra o adquisición de determinadas máquinas; así como para la determinación de los rendimientos de las maquinarias. Todo lo anterior demuestra la importancia del estudio y dominio de esta temática para este profesional de la construcción

Conceptos Básicos.

Potencia: se define como: "el trabajo que desarrolla una fuerza a lo largo de una trayectoria en la unidad de tiempo" y se expresa en Joule/seg., es decir en Watt, según el Sistema Internacional de Unidades (S.I.).

Las Unidades de Medida (U.M.) fundamentales son:

• U.M. de Potencia:

• Watt = 1 Joule / seg. (El watt es la U.M. oficial según el S.I. para la Potencia).

1 Caballo de Fuerza (HP) = 735,499 Watt.

Luego: 1 HP = 0,735 Kilo Watt = 735 KW

• Como 1 Caballo Vapor es igual a 0,98 HP, se adoptará en los problemas que:

1 CV = 1HP, lo que garantiza suficiente exactitud en los cálculos.

• U.M. de Fuerza:

Se expresarán generalmente en kilogramos-fuerza (kgf), en el S.I. en Newton (N).

Se adoptará que: 1kgf = 10N.

Definición de Potencia Nominal (Pn):

Es la que se obtiene en "el extremo del cigüeñal cuando el motor se encuentra en servicio continuo y a la máxima velocidad compatible con su resistencia mecánica". El valor de dicha potencia se mide de varias maneras en un Banco de Pruebas: por el Sistema Dinamométrico, por el Freno de Prony, el Molinete, etc. (campo de acción de los Ingenieros Mecánicos).

Para los Ingenieros Civiles sólo basta conocer esto, ya que la misma la brindan como dato los fabricantes de los motores en los Catálogos de las Máquinas.

¿Pero esta Potencia (Pn) es la que llega al sistema de rodaje del equipo?, es obvio que la respuesta es negativa; parte de esta se pierde en el sistema de transmisión, por los desgastes y por efecto de la temperatura y la altitud a la que se encuentre la máquina:

Precisamente la potencia que posee el equipo en su sistema de rodaje se denomina Potencia Motriz (Pm) y siempre poseerá una magnitud menor que la Nominal (Pn) lo cual puede determinarse según la expresión siguiente:

2. Factor (de Transmisión) (Nt):

Factor de reducción de la potencia nominal, que tiene en cuenta las pérdidas de potencia que se produce al transmitirse la potencia del motor hasta el sistema de rodaje, tal como se explicó anteriormente al describir el mecanismo de la transmisión, llegando a perderse entre un 15% – 20%.

Para las velocidades directas (velocidad máxima para el caso de las máquinas de movimiento de tierra) es menor la pérdida que para otras velocidades.

3. Factor: Pérdidas por efectos de la Temperatura y la Altitud (TA).

Este factor afecta la potencia nominal en dependencia de la altitud donde se encuentra el equipo y la temperatura ambiente reinante en la zona. Generalmente los fabricantes brindan como dato la Potencia Nominal (Pn) a una "temperatura de 15° celsius y una altitud coincidente con el nivel medio del mar (n.m.m.)", para este caso no hay afectación. (TA =1). Para otras situaciones diferentes se determinará por la Tabla 7 del Anexo.

Los valores de TA en la Tabla 7 (ver ANEXO), se determinan entrando con la altitud (metros) y temperatura (en grados Celsius), interpolando en caso necesario para hallar el valor deseado.

Fuerza Motriz:

Para comprender qué se entiende por Fuerza Motriz, se empleará el siguiente esquema o cuerpo libre, donde se observan las fuerzas que intervienen en el movimiento de las ruedas motrices de una máquina:

Figura 2. Cuerpo libre de la rueda de una máquina

Donde:

Cj: Par Motriz

Fm: Fuerzas Motrices.

r: radio de la rueda, m.

Como se conoce la Potencia es: "el trabajo desarrollado por una fuerza en la unidad de tiempo". Luego:

De su análisis se desprende que: "a menor velocidad mayor fuerza y viceversa", por la relación inversa entre ambos términos (esto se aprecia en la vida real al ir en un vehículo subiendo por una rampa, como el conductor del mismo reduce las velocidades para poseer mayor fuerza y así vencer las resistencias desplazándose a menor velocidad).

Fuerzas Resistentes al Movimiento

Como se ha observado, un equipo puede mover sus ruedas o esteras a partir de la potencia generada en su motor, teniendo presente las pérdidas que interiormente suceden en el mismo y dada la altitud y temperatura ambiental; pero no se ha considerado que ese equipo estará en contacto con distintas superficies, que tendrá que subir elevaciones con una pendiente determinada, que tendrá que vencer la resistencia que ofrece el aire y la inercia al modificarse la velocidad de traslación durante la marcha. A continuación se procederá a su estudio:

1. Resistencia a la Rodadura:

La resistencia a la rodadura es una fuerza que se opone al movimiento del equipo, la cual es directamente proporcional al peso total del mismo, se determina según la expresión:

donde: Rr = Resistencia total a la Rodadura (en Kilogramos fuerza).

P = Peso total del Equipo (en toneladas).

K = Coeficiente de tracción, varía en función de la naturaleza de la pista, de

sus irregularidades y del sistema de rodaje empleado. Se obtiene en la

Tabla 6 (ver Anexo)

De un simple análisis dimensional se observa que si se sustituye P en t y K en kg/t se obtendrá Rr en kgf:

2. Resistencia del Aire:

En realidad dada las velocidades bajas con que se mueven los equipos en las obras (solo algunos tipos superan los 40 Km/ h) el efecto del aire en su oposición al movimiento no es significativo y puede determinarse por las siguientes expresiones:

3, Resistencia a las Pendientes:

Figura 3. Cuerpo Libre de una máquina subiendo una rampa.

Es necesario destacar que la expresión anterior es un caso particular "para ángulos menores o iguales a 20°, por lo cual hay que expresar el valor de la pendiente en % y el peso del equipo en toneladas"

Ejemplo: ¿Cuál será la Resistencia que un equipo de 10 t tendrá que superar al subir una pendiente del 10%; considere solo este efecto en los cálculos?

4, Resistencia a la Inercia:

Esta fuerza se opone al movimiento (o lo favorece) al cambiarse o modificarse la velocidad con que se desplaza el equipo. Es positiva (se opone al movimiento) cuando se acelera y negativa (favorece al movimiento) cuando se va desacelerando o disminuyéndose la velocidad.

Si el equipo parte del Reposo y alcanza una velocidad V en un tiempo t: se obtiene que:

5. Fuerza de Adherencia:

Hasta el presente se ha considerado que existía una adherencia perfecta entre las ruedas o esteras de los equipos y el suelo, dicho de otra manera, que no se producía deslizamiento en los puntos de contacto entre los órganos del sistema de rodaje y el suelo, pero es lógico pensar y de hecho en alguna ocasión puede haberse observado, que se produce un patinaje o deslizamiento ¿Cómo determinar que esto sucede? Para ello se parte de analizar el siguiente esquema, que representa una rueda en contacto con el piso o plataforma, así como las fuerzas que intervienen en este caso, ver la figura 5:

Figura 4: Cuerpo Libre de las fuerzas que intervienen sobre una rueda

Según se puede observar la rueda en su movimiento hacia la izquierda motivado por el Par Motor "Cj " tiene que vencer la resistencia total que es equilibrada por una de las componentes de dicho par; ahora bien, la otra componente aplicada en el punto A de contacto produce una reacción (Fadh) igual y opuesta, que es precisamente la denominada Fuerza de Adherencia, es decir, "la reacción tangencial del suelo" que es la que permite que el equipo se mueva y sea capaz de desarrollar trabajo sin patinar.

"La fuerza motriz debe ser menor, o a lo sumo igual, que la necesaria para que el equipo se mueva sin patinar".

De lo antes explicado puede deducirse que si queremos aumentar la adherencia se tendrá que:

Esto está motivado porque, en caso de los neumáticos se considera que hay ligeras deformaciones de la superficie de contacto, es decir, se produce deslizamiento en ambas superficies sin penetración apreciable; pero en caso de las esteras las protuberancias o aristas vivas de estas se introducen en el suelo, al sobrepasar la resistencia de este y por lo tanto, para producirse el patinaje, tiene que producirse el fallo por cortante o por cizalladura de la sección de suelo comprendida entre las aristas de las esteras, lo cual incrementa la magnitud del Fadh.

Un efecto similar puede suceder también con los neumáticos de dibujos pronunciados en suelos blandos.

6. Fuerza en el Gancho o disponible en la barra de tracción:

Para que un equipo pueda ejercer un esfuerzo útil es necesario que la potencia nominal (Pn) de su motor produzca una velocidad (V en Km./ h) y una fuerza motriz Fm en kgf superior a la Resistencia Total (Rto en kgf) que se opone a su movimiento. Este exceso de fuerza que queda disponible para realizar un trabajo se denomina: "Fuerza en el Gancho"( Fuerza en la barra de Tiro, en Inglés: "Rimpull") y se determina según:

Esta denominación está dada, porque el equipo básico de la gran mayoría de los equipos de construcción es el tractor (de esteras o sobre neumáticos) y estos poseen un gancho en su parte trasera, donde se puede suponer concentrado el esfuerzo disponible y de ahí que al esfuerzo disponible se le haya denominado así.

Este valor no puede utilizarse como parámetro de comparación, ya que depende de muchos factores y su variación es muy grande; debe recordarse que:

• Como se observa, aún en su expresión simplificada depende de múltiples factores por lo que no sirve o se emplea como parámetro para la comparación, generalmente se adopta el de Potencia Nominal (en H.P.) como parámetro fundamental de determinadas máquinas.

Condiciones Básicas para el Movimiento.

En estos momentos se pueden expresar cuáles son las condiciones para el movimiento de un equipo, para lo cual se partirá del siguiente esquema o cuerpo libre:

Figura 5. Cuerpo Libre de la rueda de un equipo

Para que la rueda del equipo se mueva sin deslizar a una velocidad determinada, tienen que cumplirse las dos condiciones básicas siguientes

Precisamente, las dos condiciones anteriores son las denominadas "condiciones básicas para el movimiento" y tienen que cumplirse ambas en cada una de las velocidades de trabajo, para que un equipo pueda realizar un trabajo útil de empuje o tracción Esto es muy importante, ya que será muy utilizado en la solución de problemas con varias máquinas de movimiento de tierra (en los buldóceres, las traíllas y las mototraíllas).

Los Conjuntos o Cuadríllas de Máquinas de Movimiento de Tierras.

Toda aquella agrupación de equipos justificada técnicamente para acometer cabal y correctamente las operaciones necesarias para ejecutar una actividad simple o compleja de movimiento de tierras se le denomina: "Conjunto o Cuadrilla de Máquinas". Están conformados o integrados por una máquina o equipo principal y las secundarias o restantes.

1 Máquina Principal.

Es aquella esencial para garantizar el máximo rendimiento del conjunto, coincide generalmente con la más importante, la que más operaciones efectúan, a veces la más cara.

Ejemplos:

• 1- En una "Compensación longitudinal de tierras a distancia media = 600 m", donde intervienen las Mototraíllas (MT), Empujador o Chivo, Motoniveladora y Compactador, evidentemente la máquina principal son las MT.

• 2- En la excavación, carga, transporte, acarreo, riego, nivelación y compactación de suelos desde un préstamo distante 5 Km hasta un tramo de un terraplén de una carretera, donde interviene una Excavadora Frente de Pala, Camiones de Volteo, Motoniveladora y Compactadores, la máquina principal es el Frente de pala (excava y carga)

• 3- En la misma actividad anterior pero realizada por: Buldóceres, Cargadores Frontales, Dumpers articulados, Motoniveladoras y Compactadores, la máquina principal la máquina principal es el Cargador Frontal

2 Máquinas Secundarias:

Son aquellas que contribuyen y auxilian el trabajo de la máquina principal, para lo cual deben alcanzar un rendimiento superior o mayor que la principal, para que no se afecte o limite su capacidad de trabajo o rendimiento y pueda rendir al máximo.

Ejemplos:

1.- En la "Compensación Longitudinal a 600 m" donde las MT son las máquinas principales, las secundarias son las Motoniveladoras y los Compactadores En ésta labor: La MT: excavan, cargan, transportan y riegan el material. La MN: nivela la capa a compactar y el compactador compacta cada capa eficientemente. Las MN y los Compactadores deben tener un rendimiento superior al de las MT.

2: En una Compensación Transversal "a media ladera".

El BE el cual excava, acarrea y riega el suelo. (Máquina. Principal.)

En este caso también las MN y los Compactadores deben tener un rendimiento superior al de las MT.

3 Principios a cumplir para la conformación de los conjuntos de máquinas.

Cómo se aprecia diferentes tipos de equipos se usan para acometer una o varias operaciones necesarias para ejecutar una actividad compleja como las citadas ¿Cómo conformar los conjuntos? Para ello deben cumplirse los siguientes

PRINCIPIOS:

• 1. Tratar de lograr el máximo rendimiento en la ejecución de la actividad.

• 2. Que los equipos integrantes del conjunto sean la menor cantidad posible, pero que a su vez aseguren la mecanización integral o total de las operaciones a realizar para acometer la actividad compleja.

• 3. Asegurar la necesaria calidad en la realización de las operaciones del o los trabajos a ejecutar.

4 Determinación del Rendimiento de Conjuntos de Equipos (Rc):

Para calcular este indicador fundamental debe cumplirse con el siguiente procedimiento, considerando el parque de máquinas disponibles en la brigada o empresa constructora y la labor a realizar.

La secuencia a seguir es:

1ro Elegir entre los equipos disponibles las máquinas idóneas para acometer cada operación de la actividad o trabajo a realizar

2do Definir la máquina principal del conjunto o cuadrilla.

3ero Calcular el rendimiento de la máquina principal, tratando que sea el máximo posible.

4to Determinar el rendimiento de cada máquina secundaria, tratando de que su magnitud supere el de la máquina principal, para así asegurar que esta trabaje a máximo rendimiento.

5to Determinar el rendimiento del conjunto (Rc):

Pueden suceder dos casos o situaciones:

a) Si: Rendimiento de la máquinas secundarias > R máquina principal.

Entonces: Rc = Rmáq. Principal. (Máximo posible)

b) Si no se puede cumplir la anterior condición, es decir, cuando:

Rmáq. Sec. < R.maq. Ppal,

Entonces: Rc = Rend. Máq. Secundaria de mínimo rendimiento (máquina limitante o "cuello de botella")

Esta última situación debe evitarse, se tratará siempre de calcular el Rc tal como en el caso a) para asegura el máximo rendimiento de la cuadrilla en la actividad a realizar.

5 Costo Unitario de Ejecución de los Trabajos de Movimiento de Tierra.

Otro indicador fundamental de la eficiencia de ejecución de los trabajos de explanaciones es la determinación del Costo Unitario Directo de Ejecución de los Trabajos de Movimiento de Tierra, ya que mediante el mismo pueden elegirse las máquinas o conjuntos de máquinas idóneas (de mínimo costo).

Para lograr lo anterior se calculará el Costo Unitario de cada actividad de movimiento de tierra por la siguiente expresión:

Costos Adicionales: son aquellos que faltan por considerar aún o que surgen eventualmente, pero que deben ser considerados.

Cadicionales. = CH imp. + Cvol. + C ap, ($).

En ésta:

CH imp: Costos Horarios Improductivos. Son aquellos que se generan por las máquinas integrantes del conjunto durante los traslados que se producen antes y al concluir la jornada laboral. Se determina según:

6 Selección de los Conjuntos de Equipos Óptimos.

Se tratará siempre de seleccionar para cada actividad de movimiento de tierra el conjunto de máquinas óptimo. Ahora bien, ¿Qué entender por óptimo?

El conjunto de máquinas óptimo será aquel que garantice el mínimo costo de ejecución de actividad, siendo este el criterio generalmente más aceptado.

Para determinar el conjunto óptimo de máquinas se empleará la Investigación de Operaciones, rama de las matemáticas que permite mediante diferentes técnicas de optimización definir cual es la variante óptima (de mínimo costo) entre varias posibles. Un método fue propuesto y desarrollado en la Tesis Doctoral defendida en Abril de 1996 por el autor, ante el Tribunal Nacional de Grados Científicos de la Rama de la Construcción de la República de Cuba (148) en la que se empleó el Método Directo una variante del Método Simplex de Programación Lineal

Otro método racional (que no asegura la optimización) es el que se sugiere emplear a pié de obra, el que consiste en cumplir los pasos siguientes:

• 1. Definir suficientemente las características de las labores o labor a realizar:: volumen de trabajo, tipo de suelo, clasificación del suelo según su dureza, distancia media de acarreo, dimensiones, etc.

• 2. Conocer los parámetros fundamentales de la maquinaria o parque de equipos disponibles (tipos, marca y modelo de cada tipo; potencia, capacidad, peso, dimensiones, sistema de rodaje; maniobralidad, etc.).

• 3. Proposición o conformación de las posibles variantes de máquinas o conjuntos de máquinas que pudiesen ejecutar la actividad, justificadas técnicamente (cumpliendo con los principios para conformar conjuntos), acorde con los disponibles en el parque de máquinas de la empresa o brigada constructora.

• 4. Calcular a cada máquina y/o conjunto de máquinas su rendimiento, tratando sea el máximo posible.

• 5. Determinar el Costo Unitario Directo de la actividad según expresión empleada anteriormente.

• 6. Seleccionar la máquina o el conjunto de máquinas idóneo, como aquel que posea mínimo costo unitario (Cmt) y máximo rendimiento (Rc) y en última instancia, seleccionar el de mínimo costo.

Evaluación Económica de las Maquinarias

Para poder evaluar económicamente las maquinarias de construcción hay que tener un riguroso control y contabilidad de los costos totales asociados con la explotación y conservación de dichos recursos, a saber:

– Costos de Posesión o Propiedad (Costos Fijos)

– Costos de Operación (Costos Variables)

Además de determinar los costos antes mencionados, deben conocerse otros elementos importantes como son:

– La Depreciación.

– La vida útil económica de una máquina.

– El Umbral de Rentabilidad.

Todo ello permite ganar criterios en cuanto a reposición, alquiler y compra de nuevos equipos, lo cual se traduce en una mayor eficiencia en el empleo de estos importantes recursos.

Los Costos de Posesión y Operación ya han sido mencionados de forma general con anterioridad, a continuación se explican los conceptos siguientes:

1 Depreciación y Vida Útil Económica de las Máquinas:

Depreciación, es la disminución que experimenta el valor de la adquisición del equipo durante su explotación. Esta dependerá de la vida útil del equipo, la antigüedad del equipo en relación con otros más modernos y el valor residual o de reventa de la máquina usada.

Generalmente se refiere a la disminución anual que experimenta el precio de compra de un equipo, acorde con las legislaciones vigentes en la política fiscal del país.

La depreciación es una práctica comercial para recuperar la inversión hecha en el equipo comprado, una forma planificada de "obtener fondos necearios para sustituir el equipo usado por uno nuevo o más moderno".

El cálculo de la Depreciación que experimenta una máquina depende de múltiples factores como son:

– Calidad intrínseca del equipo.

– De la rigurosidad de su explotación.

– De su correcta operación.

– De su conservación adecuada.

– Otros.

Existiendo varios métodos para su determinación como son:

• 1. Método de la Línea Recta.

• 2. Método de la Suma de los Dígitos de la Vida Útil.

• 3. Método de los Saldos Decrecientes.

• 4. Método de la Depreciación Cubierta por un Fondo de Amortización.

Método de la Línea Recta:

Es el más simple de todos y consiste en la desvalorización de la máquina en iguales porciones o partidas a lo largo de su vida útil. Puede ser expresada en función de años u horas de servicio, así tenemos que:

Donde:

D: Depreciación, (pesos/h).

P.i.: Precio inicial de la máquina o valor de adquisición, pesos.

P.f.: Precio final de la máquina o valor residual, pesos.

U: Vida útil de la máquina o edad de la máquina en el plazo considerado, años, horas.

Este método presenta la desventaja de no dar buenos resultados cuando se desea conocer el valor de la Depreciación a una edad determinada de la máquina, en vista de que la Depreciación es constante. Pero si se desea estimar el Costo de Uso en toda su vida útil, entonces puede ser empleado, pues los Costos de Reparación son menores al inicio de la vida útil y mayores al final de la misma, lo inverso a lo que ocurre en la Depreciación. Este fenómeno crea una especie de compensación entre ambos costos y por lo tanto la desventaja anteriormente señalada carece de importancia práctica a la larga, por tal razón y su simplicidad es el más usado mundialmente.

EJEMPLO:

Este proceso se continúa hasta llegar el equipo a su vida útil económica.

En Cuba y en muchos países se usa el Método de la Línea Recta dada la facilidad de su aplicación y aceptables valores en la determinación de la Depreciación.

El período de duración de la vida útil de los equipos de construcción oscila generalmente entre los 3 y 12 años, con un rango más usual entre 5 -7 años, dependiendo de la calidad intrínseca del equipo, el régimen de explotación a que se someta y de la conservación (mantenimiento y reparaciones menores) que reciba.

En la tabla siguiente se muestran a manera de orientación, los períodos de depreciación de las principales máquinas de movimiento de tierra, que son las de mayor interés en este trabajo.

Tabla: "Vida Útil Económica de las Maquinarias de Construcción"

Nota: Tabla tomada y adaptada de la existente en el libro "Máquinas de Movimiento de Tierras. Criterios de Selección.", de Francisco Ballester y Jorge Capote

Graficando la tendencia de los Costos Horarios Acumulados o Totales, antes mencionados, con respecto al tiempo se obtendrá que:

Figura: Variación de los Costos vs. el Tiempo

Como se puede apreciar el Costo Acumulativo inicialmente es alto cuando el equipo está recién comprado, pero va disminuyendo con el paso del tiempo al irse recuperando con la producción realizada con la máquina con gastos de operación pequeños, pero con el decursar de los años el equipo requerirá de reparaciones cada vez más costosas y de gastos de mantenimiento superiores por lo que el Costo Acumulativo o Total comienza a elevarse. Al momento dado en el cual el Costo Acumulativo alcanza su valor mínimo se le denomina tiempo de vida útil económica (tvu) y se obtiene determinando el valor mínimo de la curva de los Costos Acumulativos proyectando este en el eje de las abcisas, tal como se aprecia en la figura anterior.