Cálculo del Rendimiento de Maquinarias de Construcción

Por Revista Costos

Las maquinarias empleadas en el sector construcción son varias y cada una de ellas es utilizada para determinado fin. Su correcto funcionamiento y productividad es esencial y contribuye considerablemente en el éxito de los proyectos. Por ello es importante realizar un correcto cálculo del rendimiento de estas maquinarias, con la finalidad de garantizar la eficiencia productiva de estas.

El rendimiento de un equipo, en término generales, según sostiene la empresa Ipesa, se estudia en producción (m3 o ton) vs. tiempo. “El término ‘producción’ se refiere a ¿cuánto material mi equipo es capaz de trabajar?; por otro lado, el término ‘tiempo’ representa un período de tiempo donde las condiciones sean similares para poder calcular la

razón entre ambos conceptos”, explica la empresa.
Por su parte, Neivo Person, gerente de Producto para Latam y México de JCB, señala que, en términos generales, el cálculo del rendimiento de una maquinaria empleada en el sector Construcción, como la excavadora, es determinado por la cantidad

de ciclos realizados en una hora multiplicado por la cantidad cúbica del cucharón. “Con esto llegaremos al valor del material movido (excavado) en una hora”, anota.
La empresa Komatsu-Mitsui, por su lado, indica que la estimación del rendimiento de las maquinarias depende del tipo de equipos y la aplicación que esté dentro de un proceso productivo.
“Esto consiste en registrar a detalle los ciclos de trabajo clasificando los tiempos de cada actividad que realiza el equipo. La medición se realiza con apoyo de equipos de filmación, instrumentos de monitoreo propios de los equipos Komatsu, tales como Komtrax e Insite y externos al equipo, tales como GPS de alta precisión”, explica la empresa.
Por otro lado, la empresa Komatsu-Mitsui añade que la producción del equipo se registra durante la prueba de rendimiento considerando la densidad del material, dimensiones del bucket/hoja (dependiendo del equipo) y el factor de llenado. Esta medición de la producción, según la empresa, puede ser realizada con apoyo de balanzas de campo o balanzas instaladas en el bucket; mientras el factor de llenado es estimado con apoyo de especialistas de aplicaciones.
“Finalmente, obteniendo la producción y los tiempos de cada ciclo de trabajo se puede determinar el rendimiento de los equipos en términos de ton/h”, agrega.

IMPORTANCIA DEL CÁLCULO DEL RENDIMIENTO
De acuerdo con el vocero de JCB, esta información obtenida mediante el cálculo del rendimiento es esencial para que el

Excavadora JCB JS 370
Excavadora John Deere 350GLC – Ipesa

Para Ipesa, este cálculo del rendimiento de maquinarias es importante por dos motivos: para poder mantener un control e historial (tiempo presente) y para poder proyectar la producción total del equipo. Este control continuo –prosigue la empresa− “es necesario porque nos permite estudiar al operador, el tipo de trabajo del equipo y de esta forma, poder administrar mejor el personal; por ejemplo, el operador A es más eficiente en la tarea 1, ya que este posee mayor experiencia en la operación”.

Cargador frontal Komatsu-MItsui – prueba en Jicamarca
Excavadora JCB JS 370

cliente pueda dimensionar su flota de equipos para un determinado trabajo o para determinar un plazo de ejecución de un proyecto.
“Una vez en el proyecto, este dato es importante para determinar si el equipo está presentando la productividad esperada en el proyecto; si el caso es contario a lo esperado, entonces se puede revisar los procesos buscando una productividad óptima”, explica.
Para Ipesa, este cálculo del rendimiento de maquinarias es

importante por dos motivos: para poder mantener un control e historial (tiempo presente) y para poder proyectar la producción total del equipo. Este control continuo –prosigue la empresa− “es necesario porque nos permite estudiar al operador, el tipo de trabajo del equipo y de esta forma, poder administrar mejor el personal; por ejemplo, el operador A es más eficiente en la tarea 1, ya que este posee mayor experiencia en la operación”.

La importancia del cálculo del rendimiento también recae en que hace posible el mantener un historial del trabajo. Esto quiere decir que, en base a eventos pasados, se puede mejorar la operación del equipo en el presente y futuro. “Nos ayuda a operar el equipo de mejor manera, nos permite realizar mejoras previas al lugar del trabajo para poder hacer al proceso de producción más eficiente, una pendiente mayor o menor, mayor cercanía o distinto circuito de parte de los volquetes, etcétera”, añade la empresa.
Ipesa destaca que el tener una proyección a futuro siempre es importante, puesto que nos ayuda a poder organizarnos, desde el concepto de llegar a la cuota de producción mensual, anual, hasta tener capacidad de poder realizar paradas de equipos programadas, revisiones técnicas, mantenimientos correctivos anticipados y de esta forma poder disminuir el tiempo muerto.
Además, por su parte, Komatsu-Mitsui subraya que las pruebas de rendimiento de las maquinarias permiten comprobar en campo aquello que se ofrece en términos comerciales, los cuales se pueden realizar previamente a la venta de equipos (participando de una licitación u oferta de equipos) y como parte del seguimiento posventa.
En ese sentido, las principales ventajas del cálculo del rendimiento de los equipos que destaca la empresa son: diferenciación con la competencia en cuanto a beneficios, afianzamiento del compromiso con los clientes, equipos que garantizan confianza y evidencia del respaldo técnico y tecnológico de las maquinarias de la empresa.

FACTORES A CONSIDERAR EN EL CÁLCULO
Según lo señalado por Komatsu -Mitsui,

Komatsu-Mitsui subraya que las pruebas de rendimiento de las maquinarias permiten comprobar en campo aquello que se ofrece en términos comerciales, los cuales se pueden realizar previamente a la venta de equipos (participando de una licitación u oferta de equipos) y como parte del seguimiento posventa.

Excavadora John Deere 350GLC – Ipesa
Monitoreo Ascope – Komatsu-Mitsui

el cálculo del rendimiento de los equipos puede estar influenciado por factores, como la experiencia del operador, las condiciones del área de trabajo, entre otros factores relevantes que expone a continuación:

  • Aplicación. La empresa resalta la importancia de conocer el tipo de operación que realizará el equipo porque esto impactará en los tiempos de las actividades y en la producción esperada. “Esto también está relacionado con la experiencia del operador para determinada actividad”, refiere.
  • Tipo de material. Komatsu-Mitsui indica que este factor es relevante porque influye en la definición de la capacidad del bucket u hoja que el equipo utilice durante su operación.
  • Fragmentación del material. Este factor, a decir de la empresa, influye directamente en el porcentaje de llenado del bucket u hoja, maniobrabilidad del equipo y, por consecuencia, en el rendimiento.
  • Altitud de la zona de trabajo. La empresa señala que la performance del equipo puede verse afectada debido al efecto de derrateo generado por la altitud de la zona de trabajo. Esto significa que los motores reducen su potencia debido a la disminución de la cantidad de oxígeno.
  • Condiciones climáticas. Este factor afecta a la operación de los equipos debido a que puede ralentizar las actividades productivas o en casos extremos, detenerlas por completo.

Por otro lado, la empresa sostiene que el proceso aplicado para el desarrollo de los estudios de rendimiento, en el caso particular, de un cargador frontal consta de 4 pasos e implica realizar trabajo de coordinación previa con el cliente, así como ir a campo para desarrollar actividades de medición aplicando herramientas tecnológicas.

Estos pasos son:

  • Definición de protocolo de prueba de rendimiento. Este protocolo de prueba se define en coordinación con el cliente para establecer el alcance del estudio, la zona de trabajo, equipo responsable, el cronograma de actividades en campo e introducir las herramientas tecnológicas necesarias.
  • Medición y monitoreo en campo. La empresa explica que, al llegar a campo, los ingenieros de proyectos instalan los equipos de medición. Luego, proceden con la medición de tiempos y producción.
  • Procesamiento de información de campo. Una vez que se culmina el trabajo en campo, se procesa la información clasificando los tiempos de las actividades en campo para cada ciclo de trabajo del equipo y se realiza el cálculo de rendimiento.
  • Reporte de resultados. Por último, señala la empresa, se elabora una presentación para el cliente describiendo el proceso de medición, resumen estadístico de los datos y resultados de rendimiento según el alcance del protocolo.

Por su parte, Ipesa, con base a su experiencia particular, indica son dos los factores que deben ser considerados en el cálculo del rendimiento de los equipos, los cuales son los siguientes:

  • Dimensionar y utilizar correctamente el equipo y sus aditamentos, dado que dentro de la construcción existen distintas aplicaciones gracias al tipo de terreno, material a trabajar, cantidad de producción requerida, tipo de trabajo, etcétera. Si no se realiza un correcto dimensionamiento, el equipo no va a poder brindar todo su potencial.
  • El correcto entrenamiento de los operadores. Esto debido a que ellos son los responsables directos de cuánto se produce; si el operador no está correctamente entrenado va a tener demoras innecesarias durante la operación.

Para tener una idea más clara sobre cómo se lleva a cabo este cálculo, la empresa detalla un ejemplo concreto sobre un equipo específico: la excavadora hidráulica.
Antecedentes:
Excavadora de 35 toneladas, 350GLC John Deere con cucharón de 2.45 m3
Camión con tolva de 35.28 toneladas o 19.60 m3
Concepto “pasada”: cantidad de cucharones colmados que se necesita para poder llenar el camión
Densidad de material de 1.8 m3
El primer paso para ese caso, indica la empresa, es tomar tiempos de ciclo, tiempo muertos y número de pasadas para poder llenar el camión dentro de un período de tiempo. Con todos estos datos se llega a un ponderado.
Además, teniendo en cuenta que cada camión se llena con 19.60 m3 o 35.28 ton, entonces se han necesitado 8 pasadas

Excavadora JCB JS 370
Excavadora John Deere 350GLC – Ipesa

en promedio para llenar el camión (dividiendo 19.60 m3/2.45 m3), observa la empresa.
El tiempo de llenado es de 111 segundos en promedio y el tiempo muerto es de 40 segundos. Tomando como referencia una hora de trabajo, se han llenado 24 camiones completos, resalta.
El segundo paso −continua Ipesa−es convertir todos los datos en información necesaria para poder tomar decisiones, dado que, siendo 24 camiones se ha logrado producir 847 ton en la hora de trabajo (35.28 ton * 24 camiones).
Como resultado, si se trabaja 2 turnos diarios (16 horas de trabajo) se puede intuir que su rendimiento es de 13 552 ton/día (847 ton/hora * 16 horas) o 406 560 ton/mes (13 552

ton/día * 30 días) aproximadamente, concluye Ipesa.
Finalmente, la empresa sostiene que estos datos “permiten poder comparar a los distintos equipos que tenemos y poder proyectar nuestra producción. Asimismo, nos permite poder tomar decisiones a corto, mediano y largo plazo dentro de nuestro proyecto”.
Por su lado, el representante de JCB considera que entre los factores más importantes que se deben tomar en cuenta en el cálculo de rendimiento de las maquinarias están la configuración de la máquina (en el caso de las excavadoras, la combinación de la pluma, brazo y cucharón), la capacidad del cucharón, los ciclos por hora, la eficiencia de la operación, ángulo de giro y otros

detalles propios del lugar de la obra, como algún obstáculo o alguna restricción de seguridad.
Asimismo, Person señala que, tomando en cuenta las características de las máquinas y de las aplicaciones donde son empleadas, la excavadora es la maquinaria por la cual el cliente demanda más el cálculo del rendimiento, puesto que esta data impacta de manera directa en el desarrollo de los proyectos.
“El rendimiento de una excavadora se determina multiplicando la capacidad del cucharón, el factor de llenado, el tiempo del ciclo de trabajo y la eficiencia operativa juntos. Luego dividiendo el resultado por el factor de conversión para el ángulo de giro”, detalla el representante de JCB.
Además, explica que el factor de llenado puede tener variaciones de acuerdo al tipo de material que se trabaja (tierra, grava, piedra u otros) y a si este material está suelto o compactado.
También sostiene que otro dato muy importante que se debe considerar en el rendimiento del equipo es lo referido a las pérdidas de tiempo en la operación, como maniobras de camiones, alguna parada para inspección, entre otros; lo cual dificulta lograr una producción de 60 minutos en una hora. “Por cuenta de esto, se sugiere considerar una hora con 50 minutos en el cálculo de rendimiento”, agrega.

FRECUENCIA DEL CÁLCULO DEL RENDIMIENTO
Muchas se deben preguntar ¿cuándo es buen momento para realizar el cálculo de rendimiento de una maquinaria? Según el vocero de JCB, en operaciones de excavación masiva, lo sugerido es realizar esta tarea diariamente, pues con este dato se podrían observar desvíos en la productividad y hacer las correcciones necesarias para lograr el mejor rendimiento de cada equipo.
Igualmente, Ipesa indica que este debe realizarse a diario, con el fin de mantener un historial detallado de la producción del equipo y añade: “Este se debería realizar

finalizando el día o el turno de trabajo del operador para que, de esta forma, se pueda revisar simultáneamente el estado del equipo y realizar un feedback del tipo de trabajo que realizó, quizás poder brindar consejos de producción o realizar la descarga de algún inconveniente que tuvo el operador durante la jornada de trabajo”.
Sin embargo, Komatsu-Mitsui tiene una perspectiva diferente. La empresa indica que, si bien no existe una frecuencia de medición estándar para los estudios de rendimiento, existen dos momentos adecuados:

  • Previo a la venta de los equipos. Se ofrecen equipos en modo de prueba y se realiza la medición del rendimiento bajo las condiciones de operación del cliente. “En función de los resultados, el cliente podrá confirmar su decisión de compra”, manifiesta la empresa
  • Como parte del seguimiento posventa. Komatsu-Mitsui señala que una vez que se ha realizado la venta de los equipos, las pruebas de rendimiento permiten corroborar que los cálculos teóricos de la oferta se reflejan en campo.

“Estos estudios se coordinan con los clientes en función de un acuerdo entre ambas partes que, generalmente, se materializa en un protocolo de prueba en el que se define el tipo de aplicación, tipo de material, etcétera”, puntualiza.

TECNOLOGÍA
Una ayuda tecnológica que brinda Ipesa para la tarea del cálculo del rendimiento de los equipos es el JDLink, el cual -sostiene la empresa- es un sistema de monitoreo que brinda John Deere de manera gratuita por 5 años.
“Este sistema de monitoreo es capaz de

El sistema KOMTRAX de Komatsu se encarga de monitorear maquinarias del sector construcción.

visualizar la ubicación del equipo (actualización cada 5 minutos), cualquier alerta del equipo, consumo de combustible del equipo de acuerdo al tipo de trabajo que desempeñe y, sobre todo, te va a permitir visualizar el tipo de trabajo que el equipo estuvo realizando en cada momento del día (carga alta, media, baja). Esto te va a ayudar definitivamente tener un control de producción más exacta gracias a los reportes de gestión que se emiten”, explica.
A ello, la empresa agrega que también se puede trabajar con balanzas electrónicas colocadas en los cucharones de los equipos y en los camiones o tolvas en los que se depositará el material. “De esta forma te va a permitir saber qué cantidad de material está siendo trabajada en cada ciclo de trabajo”, puntualiza.
Komatsu-Mitsui, por su lado, cuenta con Komtrax, el sistema de monitoreo para equipos y flota de maquinarias, con tecnología inalámbrica, que permite registrar

datos esenciales, como ubicación de los equipos, lista de estado de trabajo, control de la máquina, visualización del historial de precauciones y mantenimiento periódico, bloqueo de la máquina, entre otros.
Además, añade que también emplea la videocámara y el Cummins INSITE. La primera, según la empresa, “ayuda con el registro de cada ciclo de trabajo, lo que permite desglosar los tiempos de acuerdo a las actividades que realizan los equipos”. Esta herramienta también permite analizar ciertas desviaciones que se suscitan en la operación.
Mientras sobre el Cummins INSITE indica que es una aplicación de software basada en PC que brinda acceso rápido y fácil a la información de desempeño electrónico del motor de la maquinaria. “Los adaptadores de enlace de datos INLINE permiten la comunicación con el módulo de control electrónico (ECM) integrado para los subsistemas del vehículo (por ejemplo, motor, transmisión, sistemas de frenos)”, anota.

Por su lado, el representante de JCB considera que entre los factores más importantes que se deben tomar en cuenta en el cálculo de rendimiento de las maquinarias están la configuración de la máquina (en el caso de las excavadoras, la combinación de la pluma, brazo y cucharón), la capacidad del cucharón, los ciclos por hora, la eficiencia de la operación, ángulo de giro y otros detalles propios del lugar de la obra, como algún obstáculo o alguna restricción de seguridad.

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