Determinacion del rendimiento de Buldóceres

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Mar Jul 14, 2009 10:57 am

Determinación del RENDIMIENTO DE BULDÓCERES.

. El Rendimiento Nominal con la distancia de trabajo y los Costos Unitarios de estas máquinas excavadoras de gran utilidad en los trabajos de movimiento de tierras aumentan.
El máximo rendimiento lo alcanza un Buldócer excavando en determinado tipo de suelo (clasificación I, suelos sueltos o suaves) a la distancia de 7 metros, lográndose altos rendimientos en la excavación y acarreo hasta los 25 m, aunque se logran aceptables rendimientos hasta los 45 – 50 m, de ahí en adelante el rendimiento cae bruscamente fijándose como límite máximo económico los 90 m., pues el Costo Unitario ($/m³) tiende a infinito en esa distancia.
Por lo tanto puede afirmarse que: los Buldóceres deben operarse entre los 7 y 25 m (como máximo a 50 m) para asegurar excelentes o al menos buenos rendimientos y aceptables costos unitarios.
Son numerosas las labores que pueden ejecutarse con los Buldóceres (auxiliados con aditamentos especiales) excavaciones en explanaciones (en tramos en corte de las vias, para hacer explanadas o terrazas, etc); canales de drenaje, en préstamos o canteras, para riego o extendido de tierras, etc., ahora bien: ¿Cómo seleccionar el equipo idóneo a utilizar de manera tal que se aproveche racionalmente su potencia, al realizar estos trabajos? Un método simple es el establecido en la Norma Estatal NC 052-027 donde se puede seleccionar el Buldócer idóneo a emplear para acometer cada trabajo según su potencia nominal, órganos de trabajo disponible y otras características. Esto garantiza que no se desaproveche la potencia en labores que no lo requieran o que los equipos puedan sufrir roturas al someterlo a trabajos que necesitan de mayor potencia, es decir, se haga una adecuada selección de la potencia de la máquina acorde con la que requiera la labor a realizar.
En general el procedimiento a seguir para realizar la selección del Buldócer idóneo, técnica y económicamente para hacer un trabajo es:
1- Conocer las características del trabajo a realizar (dureza del suelo, distancia media de trabajo, dimensiones principales de la labor, etc.).
2- Definir y conocer los parámetros fundamentales del equipo (potencia, peso, capacidad) así como sistemas de mando y órganos de trabajo adicionales disponibles.
3- Elegir el equipo idóneo como aquel de potencia, parámetros y características más adecuadas a la actividad a realizar, de forma tal de asegurar mínimos costos con altos rendimiento.

Métodos de Trabajo racionales a cumplir por los Buldóceres al efectuar cada trabajo o labor:

Para el Ingeniero Civil es muy necesario poseer conocimientos sobre cómo realizar cada una de las operaciones y actividades antes enumeradas con esta simportantes máquinas de manera racional, por la estrecha relación que existe entre el método de trabajo seguido y el rendimiento que puede obtenerse durante su ejecución.
Seguiamente se plantea cómo debe procederse en algunas de las principales labores, para garantizar el máximo rendimiento y la debida calidad en la realçización de los diferentes trabajos:
1- Desbroce:
Esta operación consiste en eliminar las hierbas y arbustos existentes en un área determinada (excluye los árboles de diámetro mayor de 30 cm). Para ello los buldóceres (BE) pueden emplear los aditamentos especiales como los siguientes: “clearingdozer” y “bushcutter”, así como ltambién a hoja normal del equipo.

Método de trabajo propuesto: (usando hoja normal).
Se coloca la hoja a nivel del suelo para ir eliminando todo arbusto, matorral, etc. existente, incluyendo los troncos de árboles o tocones y piedras sobresalientes, haciendo pilas (mayores posibles) fuera del perímetro del área a limpiar o desbrosar (si esta es pequeña) o dejando hileras (si es grande). De esta manera se acelera el trabajo y se facilita limpieza o quema posterior de la vegetación.

2- Derribo o tala de árboles (desmonte):

Una vez que queden en el área árboles (con diámetros mayores a 30 cm.) se procede al derribo y arranque de estos para después acarrearlos fuera del área.
Métodos:
a) Si el árbol es pequeño, se levanta la hoja lo más alto posible y se empuja este haciéndolo caer, posteriormente se hinca la hoja y se arrancan las raíces.

b) Si el árbol es mediano y no puede tumbarse por el procedimiento antes descrito, se excava alrededor de este y con la tierra removida se hace una rampa que permite que el equipo ataque al árbol más arriba, facilitando su vuelco.

c) Si el árbol es alto se puede derribar tirando de ellos por un cable de grueso adecuado, amarrado en la parte superior del tronco, cuidando de que la longitud del cable sea mayor a la altura del árbol, para evitar accidentes.
Si es alto, frondoso y de gran diámetro, se le aplica una carga explosiva a la base y se procederá a su acarreo.
Para el derribo masivo se emplean dos Tractores o Buldóceres tirando de una cadena de 80 metros de longitud, que lleva en su centro una esfera de hierro de 2 a 4 t, fijado a la misma por un enganche giratorio que permita que gire la esfera de hiero maciza

3- Descortezado (remoción o eliminación de la capa vegetal):

Una vez limpia el área de árboles y malezas, se procede a eliminar la capa vegetal, es decir, al descortezado o descapotado, tal como se aprecia en el siguiente esquema:
Método:
Hincar la hoja hasta la profundidad que el equipo sea capaz de excavar, avanzando de 7-15 metros subir la misma y colocarla al ras del suelo para acarrear o transportar el volumen de capa vegetal excavado fuera del área de la obra; se retrocede al sitio donde se culminó la excavación y se repite el proceso, procurando siempre que la distancia de trabajo (excavación más acarreo) sea menor que 90 metros (límite máximo económico según NC) y trabajando a favor de la pendiente.

4- Excavaciones en Explanaciones:
- En Explanadas, terrazas o plataformas.
Método de trabajo a cumplir:
Se trata de lograr que una determinada área quede lo más plana posible (desniveles menores a 0,05 m en un radio de 10 metros) una vez retirada la capa vegetal, para conformar así la base de la superfície de la terraza o explanadas, tratando de compensar las zonas de relleno con las en corte, facilçitando la compactación posterior por los Compactadores
- En tramos en corte:
Método de trabajo a cumplir:
Una vez replanteado el tramo comenzar a excavarlo en sentido longitudinal a favoir del eje de la obra vial, siempre a favor de la pendiente del terreno natural existente, en caso de poder compensarse las tierras. En el caso de ser un suelo que no reuna o cumpla las exigencias para ser usado como material de relleno, se trabajará perpendicular al eje y se ubicara el material excavado "a caballero" (acordonado paralelamente a ambos lados de la via)

5- Apertura de Cunetas Triangulares:

Método de trabajo:
Se marca con estacas cada 10 a 15 m el eje de la misma por la Comisión de Topografía; guiándose por dicha alineación se inclina la hoja del BE al máximo haciendo bajar el gavilán con la hoja al sesgo (es decir, hacia abajo y en ángulo trabajando como Angledozer) y se avanza excavando longitudinalmente tumbando las estacas, quedando así el material extraído en un lateral; se retrocede y se retorna en sentido contrario por el otro borde, repitiéndose los pases hasta llegar a la profundidad deseada en la cuneta.

6- Apertura de Canales:
Generalmente son de sección trapezoidal (o de “plato” o "fondo plano")
Método de trabajo:
Se realizan cortes a lo largo siguiendo su eje longitudinal, en tramos no mayores de 30 m, depositando el material hasta que exista una pila de buen tamaño la que se empujará fuera del área del canal pero transversalmente. Conociendo el fin del talud del canal se procede a excavar y conformar estos transversalmente hasta culminarlos

Nota: Si son de sección triangular una vez marcado el eje y los extremos de los taludes, se procede a excavar y acarrear transversalmente.

7- Excavaciones en Préstamos (en Canteras o en Banco de Materiales):

Es una de las labores más fáciles de realizar consistiendo en la ejecución de tres fases u operaciones:
1- Extracción o excavación (puede conllevar escarificación o ruteo previo) 2- Acarreo y 3- Apilado; con lo cual se posibilita que los equipos de carga tomen el material con facilidad.
Debe trabajarse en tramos < 25 m siempre a favor de la pendiente, para evitar pérdidas de volumen del material excavado, obteniéndose máximos rendimientos. Se recomienda trabajar los préstamos en capas de espesor uniforme siempre de arriba hacia abajo, evitando que se originen grandes oquedades en el área del préstamo, facilitando su explotación y aumentando la duración del mismo al no desaprovecharse dicha área.

8- Excavaciones a Media Ladera:

Este caso es común en las zonas onduladas y montañosas, en la construcción de caminos, terraplenes de carreteras rurales y para vías férreas.

Método de trabajo:

I. Si la pendiente es < 25 % el equipo se coloca a favor de la pendiente (perpendicular al eje longitudinal. de la vía) practicando una excavación que forme una banqueta o banco, donde el equipo con la hoja en sesgo (o sea, con un ángulo de aproximadamente 30º) comience a excavar longitudinalmente a favor del eje de la vía.
II. Si la pendiente es mayor o si se posee un Angledozer desde el inicio, se comienza el corte longitudinal o paralelo al eje de la vía con la hoja inclinada a 30º y bajando el gavilán delantero de la cuchilla de la hoja, de manera tal que este quede más abajo que el otro, compensándose el desnivel lateral, formándose un banco de trabajo, a partir del cual se procede como antes se explicó.

9- Compensaciones longitudinales y transversales:

Se ejecutan en zonas montañosas y onduladas donde exista la posibilidad de compensar volúmenes longitudinalmente o transversalmente, es decir, aprovechando el material local producto de la excavación para hacer los rellenos o zonas en relleno o terraplén de dichas explanaciones.
Recordar que con los Buldóceres debe tratarse siempre de que la distancia de excavación más acarreo sea < 90 m y preferible de 50 m, si nó es así puede usarse un segundo BE para acarrear o elegir Traíllas.

Al hacer una racional selección de este equipo y establecer y emplear el método de trabajo idóneo, se contribuye a lograr una eficaz explotación de estas importantes máquinas de movimiento de tierras al lograse su ejecución con máximos rendimientos y por consiguiente tiempos de duración mínimos y a lograr la debida calidad en la realización de estps trabajos.

Ahora: ¿cómo determinar el rendimiento de estas máquinas, de qué factores depende éste?

Determinación del Rendimiento Nominal de los Buldóceres


El Rendimiento o Productividad Real de un Buldócer depende de varios factores que son: la capacidad de arrastre, la duración del ciclo de trabajo, el tipo de suelo, en especial de su dureza; la topografía existente, el método de trabajo empleado, la experiencia y habilidades de su operador; de su estado técnico, etc.

El Rendimiento Nominal se determinará según la siguiente expresión:

RNBE = Ca (60/tc)β

Donde cada término se explica seguidamente de forma detallada:
a) La capacidad de arrastre: (Ca)
Es el volumen de material que se acumula delante de la hoja, el cual puede admitirse como un triángulo rectángulo con altura igual a la de la hoja del equipo y cuya base perpendicular está determinada por el ángulo de reposo o natural del suelo en la fig 14. (prisma triangular truncado)

Figura 14. Volumen de tierra acumulado delante de la hoja
Donde:
Ca = volumen máximo que se acumula delante de la hoja o capacidad de arrastre del buldócer.
L = longitud de la hoja, en metros.
h = altura de la hoja, en metros
α = ángulo de reposo del suelo, el cual se determinará de forma aproximada acorde con el tipo de suelo por la Tabla # 3 del ANEXO.

Ahora bien, en la realidad la uniformidad de la sección supuesta no es totalmente cierta, luego debe multiplicarse por un factor de corrección “μ” (blade factor) que depende del tipo de suelo de que se trate (ver en la Tabla siguiente sus magnitudes)


Los valores de μ son aproximados y han sido determinados para un limitado número de ensayos, luego no debe confiarse plenamente, debiendo ser controlados para hacer los ajustes pertinentes. Por lo que la “Capacidad de arrastre del Buldócer es: Ca = h2 . L/ 2 tan alfa . μ

Si la hoja está perpendicular a su eje longitudinal.
Donde:
Ca = Capacidad de arrastre (en m³ esponjados).
h = altura de la hoja del BE (en m).
L = longitud de la hoja del BE (en m.)
α = ángulo de reposo del suelo (por la tabla anterior).
μ = coeficiente de corrección (blade factor), tal como se aprecia seguiudamente:
Características del trabajo y tipo de suelo Coeficiente Blade Factor ( μ )
Trabajo fácil en suelos secos homogéneos y sueltos (Clasificación I) 1,0 y 1,5
Trabajos medios en suelos no homogéneos de cierta dureza
(Clasificación II y III) gravosos, gravo arenosos, roca blanda. 0,9 y 0,7
Trabajos complejos con dificultad para el empuje
(arcillas plásticas y húmedas, suelos muy húmedos 0,7 y 0,6
Trabajos muy dificultosos(suelos duros clasificación IV y V)
rocas trituradas producto de las voladuras y rocas de grandes
dimensiones(usadas en escolleras o corazas) 0,6 y 0,4

Ahora bien, si la hoja del equipo no está perpendicular a su eje longitudinal, es decir, trabaja como “Angledozers” con la hoja formando un ángulo θ respecto al eje transversal; la longitud real de ataque será:( L• cos θ), luego:

Ca = h2 . (L.cos 8)/ 2 tan alfa . μ, en: m3 esponjados.

Los valores de θ generalmente son: 30º y 60º, por tanto el cos θ será siempre menor que la unidad pues:
cos 30º = 0.866
cos 60º = 0.50
Esto significa que el volumen de arrastre “Ca” se ve reducido hasta en un 50 %, por tal razón para excavar obteniendo altos rendimientos la hoja debe estar colocada transversalmente, es decir, perpendicular (a 90º) con el eje longitudinal de la máquina. No debe colocarse la hoja en ángulo (como Angledozers), a no ser que la actividad lo requiera como por ejemplo una excavación a media ladera.

b) Ciclo de Trabajo:
Este es otro de los factores del cual depende el rendimiento; no es más que: “el tiempo que demora el equipo en efectuar las operaciones necesarias para completar un ciclo en las operaciones a realizar en una labor determinada”. De dicha definición se desprende, que el equipo para cada labor distinta realizará un ciclo diferente, ahora bien los más comunes son los siguientes y contemplan las posteriores fases u operaciones:
Ciclo A: Excavación, acarreo (transporte) y vertido de línea recta.
Ciclo B: Excavación, transporte y vertido a media ladera, para distancias cortas.
Ciclo C: Desplazamiento de taludes o rellenos de zanjas, efectuado generalmente a distancias muy cortas.
La duración aproximada de cada ciclo se determina como se explica seguidamente:
CICLO A: Excavación, Acarreo y Vertido en línea recta (más usual)
Duración aproximada
Operaciones. (en minutos).

Excavación y Acarreo. Variable (L ida / V ida).
Inversión de la Marcha. 0,17 min(0,05÷0.12 )(actuales).
Regreso (marcha atrás). Variable (L reg / V reg).
Inversión de la Marcha. 0.17 min (0.05÷0.12) (actuales)
________________________
Duración Total = Variable.

Luego, en resumen:

t ciclo = t ida + t regreso + t inv.marcha , en minutos.

(NOTA: se desprecian los tiempos de cambio de una a otra velocidad en los modelos actuales por ser muy pequeños).

Debe usarse la expresión para determinar el tiempo de ciclo en “excavación y acarreo en línea recta, siempre que: L esté en Km y V en Km/h (las velocidades son las que cumplan con las dos condiciones básicas de movimiento y con la adicional de que la Fuerza en el gancho sea mayor que las resistencias adicionales en la fase de excavación y acarreo), para asegurar que el tiempo calculado se exprese en minutos.

Este ciclo lo realiza el Buldócer al excavar en: préstamos, canales, compensaciones en explanaciones, descortezado de la capa vegetal o cualquier otra labor de excavación que cumpla las tres fases que caracterizan este ciclo, es decir, en la mayoría de las actividades que realiza, por lo que es el más comúnmente utilizado.

CICLO B: Excavación, transporte y vertido a media ladera a distancias cortas:
Se ha determinado que este generalmente tiene una duración entre 0.85 y 0.90 minutos.

CICLO C: Desplazamiento de un talud o relleno de zanjas, a distancias muy cortas:
Se ha calculado que el ciclo completo varía aproximadamente entre 0.65 y 0.75 minutos.

Recordar que las velocidades de trabajo (de excavación y acarreo) a emplear en la determinación del tiempo de ciclo deben ser las mayores entre aquellas que cumplan con las condiciones básicas para el movimiento (Fm > Rto y Fm ≤ Fadh), así como la adicional: Fg > Σ Rad (suma de las resistencias que surgen durante la fase de excavación y acarreo.

Al efectuarse el retorno marcha atrás, la velocidad de regreso debe ser la máxima posible, pues se ha comprobado que se acorta la duración del ciclo hasta en un 20%.

Las anteriores son recomendaciones que deben cumplirse, ahora bien en la solución de problemas las velocidades serán “las que cumplan las condiciones de movimiento y superen las resistencias adicionales” que surgen al excavar y acarrear, tal como se afirmó con anterioridad.

Luego el Rendimiento Nominal de un Buldócer se determinará según:

RNBE = Ca (60/tc)β , en m3/h

Donde:

RNBE = Rendimiento Nominal de un Buldócer, m3/h
Ca = Capacidad de Arrastre en m3 esponjados.
tc = tiempo que demora el ciclo de trabajo (minutos.)
β: factor que tiene en cuenta las pérdidas o ganancias.

En los cálculos anteriores debe tenerse presente que el volumen del material arrastrado (Ca) disminuye un 5% cada 30 m recorridos transportando o acarreando el material. Cuando se baja o desciende el volumen crece entre un 4 y 8% por cada por ciento de pendiente y por el contrario disminuye entre 2 y 4% por cada por ciento que posea la rampa a subir.
Todas esas afectaciones se agrupan o suman algebraicamente en el factor β el que para facilitar su comprensión se hace el ejemplo siguiente:
¿Qué afectación sufrirá la capacidad de arrastre de un Buldócer, si tiene que excavar y acarrear tierra a 85 m de distancia por una rampa uniforme hasta un punto 6 metros más alto que el de excavación?

Como el equipo está subiendo una rampa, el volumen o capacidad Ca se verá afectada entre un 2 y 4% por cada por ciento de pendiente, lo que resta es determinar la pendiente y expresarla en % luego:

Como la pendiente es igual a la tan α expresada en %

Si escogemos 3% (valor medio) para la afectación:
β = 1- (3 x 7)=1 - (21%)
β = 1- 0.21 = 0.79
β = 0.79 (se efectuará en un 21% “solo por subir la rampa”).
Nota: se asumió que la distancia vertical es igual a la horizontal; si se desea ser exacto habría que multiplicar esta por el cos α (que es aproximadamente = 1, ya que: el cos 4º = 0.998).
A la afectación por “pendiente” hay que añadirle un 5% por cada 30m y ambas sumadas constituirían la afectación total, es decir: β =100 - (% afectación por pendiente. + % x cada 30m) que en este caso sería: (14.1% + 21%) = 35.1 %, por tanto:
β = 100 - 35 = 65 % = 0.65
Luego en general este coeficiente puede ser determinado por la expresión:
β = 100 - (+ 5% cada 30 m + (2÷4%) por cada % de la rampa – (4÷8%) por cada % bajando).
Hay que expresar β finalmente en “decimales”, nunca en %.

La variación del Rendimiento Nominal de un Buldócer en relación con la Potencia Nominal de su Motor y la distancia de excavación más la de acarreo permite afirmar que: “a mayor potencia mayor rendimiento alcanzará, pero por consiguiente mayor será el consumo de combustible en los motores de estas máquinas”

Resistencias Adicionales a vencer en la excavación y acarreo:

Es importante hacer el análisis de las fuerzas que intervienen durante la excavación y el acarreo de los suelos con los Buldóceres, ya que inciden

Figura 16: Cuerpo libre con las Fuerzas resistentes existentes en la fase de excavación y acarreo
En este caso:
Fg: Es la fuerza disponible en el gancho de tracción del tractor del Buldócer, una vez cumplidas las condiciones básicas para el movimiento, en kgf. Esta se determina cada velocidad, según la expresión:
Fg = Fm - Rto ,en kgf
Donde:
Fm = Fuerza Motriz del Equipo, que depende directamente de su Potencia Motriz e inversamente proporcional a la velocidad empleada, en kgf
Rto: Resistencia total al movimiento, en este caso la suma de las Resistencias a la Rodadura y a las Pendientes, en kgf.
Ambas fuerzas son bien conocidas.
Las restantes fuerzas no tienen la misma situación antes señalada: En la bibliografía en español disponible en el país y en general en la existente en Iberoamérica, para la enseñanza de la Maquinaria de Construcción, no se aborda con suficiente precisión este asunto, por lo que se desarrollará seguidamente éstas aplicando de manera integradora conocimientos de Mecánica de Suelos, Maquinarias y Técnicas de Construcción, así como de Dinámica aplicada a las Maquinarias de Construcción, donde:
Rc: Resistencia que ofrece la capa de terreno natural de espesor (e) al ser cortada o excavada. Simplemente se denominará Resistencia al Corte del terreno.

Esta se determina según:
Rc = Kc . Ac , en kgf
Donde:
Ac: Área de la sección transversal que se opone al corte, en cm2
Ac = L • e cm2
L: longitud de la cuchilla del Buldócer, cm
e: espesor de la capa a excavar, cm
Kc: Coeficiente de Resistencia del Suelo al ser excavado (kgf/cm2). Se halla según la siguiente Tabla 11 del Anexo.
Rt: Resistencia al transporte o acarreo del volumen de tierra que se acumula delante de la hoja al realizar el trabajo, en kgf
, en kgf
Donde:
G: peso del suelo delante de la hoja (peso del volumen Ca) en kgf a su vez: G = γesp• Ca
γ esp: Peso Unitario Suelto del suelo (Kg/m3), se determina según Tabla #1 del ANEXO (o dato del Laboratorio de Mecánica de Suelos)
Ca: Volumen del suelo que se arrastra o acarrea delante de la hoja, m3
tan α: Coeficiente de Fricción del Terreno o Suelo Natural, se determina en Laboratorios de Mecánica de Suelos o según Tabla 12 del ANEXO, acorde con el tipo de terreno. En este caso α es el ángulo de fricción interna del suelo cohesión del suelo natural, en kgf/cm2.

As: Es el área que ocupa el volumen de suelo excavado que se acumula delante de la hoja y es acarreado, cm2
Nota: As por cálculo es menor que As real
Donde α: ángulo natural o de reposo del terreno excavado, se determina según Tabla 3 del ANEXO
L: longitud de la hoja, en cm
h: altura de la hoja, en cm

Rf: Resistencia debida a la fricción entre la cuchilla del Buldócer y el suelo natural (máxima), kgf.

Rf = (Ph+ Feg+ Pd) fas ,en kgf
Donde:
Ph : Peso de la hoja del Buldócer y sus aditamentos, kgf

Fe: Fuerza de empuje de los gatos hidráulicos al accionar la hoja para producir la penetración de esta en el terreno, kgf. Generalmente es un DATO de los fabricantes.

fas: Coeficiente de fricción acero de la cuchilla – suelo natural que varía según se aprecia en la siguiente tabla:
Tipos de suelos y rocas Coeficiente de fricción fas
Arenas 0,35
Arcillas arenosas 0,50
Arcillas y suelos buenos para relleno 0,60 – 0,80
Suelo vegetal de color negro 0,90
Turba húmeda 0,65

Pd: Parte del peso del tractor del Buldócer que baja por la parte delantera u hoja del equipo, en kgf. Se adoptará: Pd = 0.66 P, es decir un 66% del peso total del equipo. Este término se anula en los equipos de mandos de cable y solo es válido al iniciar la excavación en suelos duros con los de mando hidráulico.

Rfs: Resistencia que se origina debido a la fuerza de empuje del suelo (N) delante de la hoja y la fricción de esta con el acero de la hoja al subir, en kgf.

Rfs = (N • cos δ) fas= G • cos2δ • fas

Rfs= (γesp• Ca • cos2 δ) fas en kgf

En la expresión anterior solo es desconocido el valor del ángulo δ, este está dado por la inclinación de la hoja del Buldócer respecto a la vertical, oscilando generalmente en un rango ± 100. Según la NC 052-027:78 en terrenos blandos la hoja debe inclinarse hacia detrás (δ = -100) y para suelos duros hacia delante: δ = +100.


Figura 17: Posición de la hoja del BE más común o usualmente empleada.

En esta posición (la más común) el Buldócer solamente están presente el Ph y la Feg, pues el peso del tractor no transmite su peso a la hoja y por tanto Pd = 0, entonces:
Rf= (Ph + feg)fas ,en kgf (expresión más usada actualmente)

En determinados trabajos, sobre todo para iniciar la labor de excavación en terrenos duros, para extraer rocas o cortarlas, el operador hace que el Buldócer se levante auxiliándose de los gatos hidráulicos, lo cual aumenta significativamente el peso que baja al terreno, el cual tiene un valor aproximado del 66% del Peso Total del equipo, es decir: Pd = 0.66P entonces:

Rf = (Ph + feg+ Pd). fas ,en kgf (valor máximo)
En este caso el esquema o cuerpo libre será:


Figura 18: Esquema de la posición del Buldózer al comenzar la excavación apoyándose en su hoja y en la parte trasera de las esteras.

En esta situación el valor de la Rf alcanza un valor máximo contribuyendo notablemente a que Σ Rad alcance un alto valor, que en no pocas ocasiones supera la Fg máxima del equipo, razón principal para que el equipo no trabaje de esta manera, solo excepcionalmente al iniciar los cortes en terrenos muy duros.
Conocidas todas las fuerzas actuantes haciendo Σ Fuerzas en el Eje Horizontal:
ΣFx= Fg - (Rt + Rf + Rc + Rfs) = Fg – Σ Rad
Pueden suceder dos casos:
a) Si: Σ Fx > 0 (es decir: Fg > Σ Rad)
El Buldócer efectuará la excavación y acarreo del suelo (se mueve y realiza trabajo útil)
b) Si: Σ Fx ≤ 0 (es decir: Fg ≤ Σ Rad)
El Buldócer no podrá ejecutar el trabajo en ese terreno con el espesor de capa elegido.
Debe tenerse presente que se ha considerado que no existe patinaje o deslizamiento entre el sistema de rodaje y el terreno, es decir: Fm ≤ Fadh
Es común que para tratar de que: Fg > Σ Rad el operador del Buldócer disminuya el espesor del corte (e), trabaje en la menor velocidad disponible del equipo y a favor de la pendiente para así lograr que Fg aumente y la Rc disminuya, con el aumento por consiguiente del rendimiento de la máquina.

Análisis Técnico – Económico:
El conocimiento de las situaciones anteriores tiene una importancia práctica que debe aprovecharse. Si sucede el caso del inciso a):
Fg > (Rt + Rf + Rc + Rfs) El Buldócer excava y acarrea.

Debe seleccionarse uno que disponga de una fuerza: Fg’ igual o ligeramente superior a Fg, como máximo: Fg’≤ (1.10 -1.20)Fg, es decir, un 10% a un 20% superior a la Fg necesaria para vencer las resistencias que durante la excavación y el acarreo. Esto asegura que se elija el equipo adecuado tanto técnica como económicamente para realizar la labor, pues debe recordarse que mientras mayor sea la potencia del Buldócer mayor será el consumo de combustible y lubricantes y en general mayor será su Costo Horario ($/h). Esto puede observarse claramente si se analiza la expresión siguiente:

Cmt = CHD/RR BE, en $/m3
Donde:
Cmt: Costo unitario del movimiento de tierra ($/h) de la labor hecha con el Buldócer.
CHD: Costo Horario Directo del Buldócer, $/h.
Donde: CHD = CHP + CHO ,en $
A su vez:
CHP = costo horario de posesión de la máquina, $
CHO = costo horario de operación de la máquina, $
Estos se determinan de la manera que se hace en la mayoría de los países del Mundo.
Recordar que: RRBE: es el Rendimiento Real del Buldócer al hacer el trabajo, expresado en m3/h; m2/h o m/h,
luego para determinar el rendimiento o capacidad real de producción de la máquina a partir de Manuales de las Firmas Fabricantes de Equipos (como CATERPILLAR, KOMATSU, etc.) habrá que afectarlo por el Coeficiente de Utilización Horaria:
RRBE = RN • Kup Este generalmente oscila entre 50 y 65 % (0,50 y 0,65)

Hay que reconocer que generalmente en las obras esto generalmente no se considera, se utiliza comúnmente el Buldócer de mayor potencia entre los disponibles para acometer un trabajo, violando la condición de que la: Fg’ ≤ (1.10-1.20) Fg. Es cierto que este posee un mayor rendimiento y que el CMT pudiese ser igual o incluso menor debido al incremento de este factor, pero debe considerarse adicionalmente lo siguiente:
1- Se está desaprovechando la capacidad potencial del equipo al emplearse en una labor para la cual se requiere una potencia menor que la que el posee, lo cual es antieconómico al gastarse más combustible injustificadamente.
2- El costo del m3 excavado y acarreado puede elevarse innecesariamente, pues pudiese tener un mayor peso el Costo Unitario del BE que el incremento experimentado en su Rendimiento.
3- Se destina y emplea en el trabajo un equipo, que dado sus características, pudiese emplearse en otra labor y quizás esta última no se haya podido ejecutar por no disponerse del equipo adecuado.
Todo lo anterior indica a las claras la inconveniencia técnica y económica de dicho proceder.
Para solucionar lo antes expresado debe calcularse el Costo Unitario del Movimiento de Tierra (C mt) para las diferentes variantes u opciones, eligiendo la más económica, o lo que es igual: seleccionar el Buldócer que asegure que Cmt sea el mínimo posible, siempre que se cumplan las dos condiciones básicas y la adicional (Fg > Σ Rad)
Procediendo de esta manera estaremos aplicando correctamente la ciencia y la técnica a una labor productiva concreta, contribuyendo a realizar un eficiente uso de estas importantes maquinarias de construcción civil.

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