TEMA 2. Coste DE LA Maquinaria Empleada EN ConstruccióN PDF

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TEMA 2. COSTE DE LA MAQUINARIA EMPLEADA EN CONSTRUCCIÓN. 2.1 DETERMINACION DE LA PRODUCTIVIDAD DE UNA MAQUINA Definición de la productividad. La Productividad o Rendimiento de una máquina es el número de unidades de trabajo que realiza en la unidad de tiempo, generalmente una hora: Producción = Unids. trabajo / hora Las unidades de trabajo o de obra más comúnmente empleadas en un movimiento de tierra son el m3 o la t, pero en otras actividades de la construcción se usan otras más adecuadas, como el metro lineal en la construcción de zanjas o de pilotes o el m2 en las pantallas de hormigón. La unidad de tiempo más empleada es la hora, aunque a veces la producción se expresa por día. Factores. Esta cifra no es una constante del modelo de máquina, sino que depende de una serie de factores particulares de cada aplicación: a) Eficiencia horaria. b) Condiciones de trabajo de la obra en cuestión: -

Naturaleza, disposición y grado de humedad del terreno.

Los materiales en estado seco tienen un volumen aparente que es el que ocupa la capacidad de la máquina, pero en estado húmedo presentan una adherencia que hace aumentar la capacidad. Si la humedad es excesiva, entonces no aumenta. En el caso de margas y arcillas húmedas el rendimiento de excavación puede bajar considerablemente por adherirse el material a las paredes. -

Accesos (pendiente, estado del firme).

Tiene gran importancia el trazado y conservación de las pistas y caminos interiores de la obra, porque repercuten: o En la potencia necesaria de los vehículos y por consiguiente, en el consumo de combustible. o En el tiempo de transporte, al conseguirse menores velocidades si están en mal estado. o En la capacidad de transporte al ser mayores las cargas si están bien conservadas. o En la propia logística, si se producen averías y no hay zona de estacionamiento.  TEMA1.COSTEDELAMAQUINARIAEMPLEADAEN CONSTRUCCIÓN.

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o Una falsa economía inicial o de proyecto puede ocasionar llevar mayor repercusión a lo largo de la obra, incluso en el plazo de ejecución si hay que variar el trazado de las pistas durante la obra. -

Climatología (visibilidad, pluviometría, heladas).

La climatología no sólo afecta a las interrupciones de trabajo sino al estado del firme pues el barro y la humedad reducen la tracción de las máquinas (traficabilidad). Cuando la temperatura es inferior a 2ºC en la sombra, deben suspenderse los trabajos de relleno. Altitud, que puede reducir la potencia de las máquinas. c) Organización de la obra: -

Planificación: Afecta a la producción de la máquina: esperas, maniobras.

Hay que cuidar el orden de los trabajos para reducir al mínimo el número de máquinas necesarias y evitar embotellamientos y retrasos. -

Incentivos a la producción.

d) Habilidad y experiencia del operador. Estos factores no son de aplicación total y cada uno deberá emplearse sólo cuando lo requieran las circunstancias. Eficiencia horaria. Se denomina Producción óptima o de punta (Peak) Qp a la mejor producción alcanzable trabajando los 60' de cada hora. En la práctica se trabaja sólo 45' ó 50' a la hora por lo que la producción normal Qn será: Qn = 50/60 x Qp = 0,83 Qp =fw x Qp La relación fw entre los minutos trabajados y los 60' de una hora es lo que se denomina factor de eficiencia en el trabajo, eficiencia horaria, tiempo productivo o factor operacional (operating factor). Además de este factor, es necesario usar un factor de dirección del trabajo, “fj” para tener en cuenta factores dependientes de las condiciones de trabajo y de la organización de la obra. Por tanto, la productividad real es igual al producto de la productividad normal por el factor de dirección del trabajo. Q r = fj ∙ Q n  TEMA1.COSTEDELAMAQUINARIAEMPLEADAEN CONSTRUCCIÓN.

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Este factor fj puede variar dependiendo de las condiciones de trabajo y de la organización de la obra:

Incentivos a la producción. Naturalmente una máquina no trabaja sólo una hora sino varias al día durante el período que dure la obra, que puede ser de muchos meses. Esto hay que tenerlo presente al calcular la eficiencia media, y que las condiciones y la organización pueden ir cambiando con el transcurso de la obra. También es necesario tener en cuenta las pérdidas de tiempo que se ocasionan, ya que el tiempo de trabajo continuo anual de una máquina (sin traslados ni esperas) sería de: 52 (semanas/año) x 40 (horas/semana) – 8 fiestas oficiales x 8 (horas/día) = 2.016 h y en la práctica es difícil superar las 1.600 horas, principalmente debido a: -

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Averías de la máquina. Mantenimiento o conservación cada cierto número de horas de trabajo, aunque no se incluirán en las pérdidas por realizarse normalmente en horas no laborables para la máquina durante las de espera. Condiciones atmosféricas locales, que además de afectar a la producción de la máquina entorpecen la marcha general de la obra.

La tabla 3.3 expone algunos de los conceptos más comunes y ejemplos de sus valores en condiciones medias, expresado como porcentaje. No es normal que se den todos simultáneamente. METEOROLOGÍA 9% MANIOBRAS 8% ESPERAS 11% AVERÍAS MECÁNICAS 6% HABILIDAD DEL OPERADOR 15% TOTAL MÁXIMO 60%  TEMA1.COSTEDELAMAQUINARIAEMPLEADAEN CONSTRUCCIÓN.

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 Ciclo de trabajo.

Se denomina Ciclo de Trabajo a la serie de operaciones que se repiten una y otra vez para llevar a cabo dicho trabajo. Tiempo del Ciclo será el invertido en realizar toda la serie hasta volver a la posición inicial del ciclo. Por ejemplo, en las máquinas de movimiento de tierras el tiempo de un ciclo de trabajo es el tiempo total invertido por una máquina en cargar, trasladarse y/o girar, descargar y volver a la posición inicial. La suma de los tiempos empleados en cada una de estas operaciones por separado determina el tiempo del ciclo. El tiempo de un ciclo puede descomponerse en fijo y variable. El primero (fijo para cada caso) es el invertido en cargar, descargar, girar y acelerar o frenar para conseguir las velocidades requeridas en cada viaje, que es relativamente constante. El segundo es el transcurrido en el acarreo y depende de la distancia, la pendiente, etc. Es importante considerar separadamente la ida y la vuelta, debido al efecto del peso de la carga (vacío a la vuelta) y la pendiente, positiva en un caso y negativa en el otro. Para un resultado más preciso de la duración de un ciclo suele tomarse un valor medio, obtenido de la medición de un gran número de ciclos, mientras que un número insuficiente puede llevar a resultados erróneos, debido al cambio en las condiciones externas (material, climatología, ...). Productividad. Una vez calculada la duración del ciclo de trabajo, ¿5 posible estimar los ciclos que la máquina realiza en una hora (60/durac. en minutos) y conociendo la capacidad de la máquina (volumen de carga, ...) es inmediato el cálculo de la producción: Producción (t ó m3/hora) = Capacidad (t ó m3/ciclo) x Nº ciclos/hora Esta es la producción teórica horaria, pero la efectiva o real será la resultante de aplicar a la anterior los factores correctores que se considere en cada caso y entre los que encuentran algunos de los ya estudiados. Otros importantes se refieren al trabajo diurno o nocturno o al empleo de neumáticos o cadenas. Si C es la capacidad, la producción real es: Pr = C x nº ciclos / hora x f1 x f2 x f3 x ... x fn 2.2 COSTES DE LA UNIDAD DE OBRA. En el empleo de maquinaria en una obra se deberá buscar su utilización óptima, a fin de no desperdiciar los recursos. Por ello se tratará de encontrar la mejor relación entre rendimiento y gastos, es decir, el costo más bajo posible por unidad de material movido. El coste horario de una máquina puede dividirse en dos tipos de costes:  TEMA1.COSTEDELAMAQUINARIAEMPLEADAEN CONSTRUCCIÓN.

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Costes de propiedad (fijos). Independientes del número de horas de funcionamiento. o Amortización o Cargas indirectas  Gastos de inversión  Seguros, impuestos, almacenaje  Conservación y limpieza Costes de explotación (variables). Inherentes al funcionamiento del equipo. o Carburantes y lubricantes. o Averías y reparaciones. o Elementos fungibles. o Neumáticos o tren de rodaje. o Costes del operador.

COSTES DE PROPIEDAD Depreciación y amortización de máquinas de obra Es un hecho innegable que una máquina al trabajar se desgasta y, por consiguiente, se devalúa. Para cubrir esta devaluación progresiva esta la amortización anual, sacada de los mismos productos que esa máquina consigue con su trabajo, cuya acumulación hasta el final de la vida útil de la misma proporciona fondos para adquirir otra llegado ese día. Cabe una pregunta: ¿Una máquina al no trabajar se devalúa? La contestación es afirmativa, pues al quedarse cualquier mecanismo o sistema de mecanismos obsoleto su utilización queda tarada por varias razones, entre las que las principales son: -

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Las máquinas nuevas surgen al conseguirse la realización de una tarea a menor coste que con las máquinas antiguas y, por tanto, el poseedor de la maquina antigua no puede competir con el de la moderna. La falta en el mercado de elementos de sustitución para reparaciones y recambios de máquinas antiguas. La poca demanda y, por consiguiente, el bajo valor de venta de máquinas antiguas aunque no estén usadas.

Es lógico, por tanto, que en el período de amortización de una máquina pese también algo el peligro de que se quede anticuada. La amortización contable se refiere al coste de adquisición que esa máquina ha producido a su propietario, y que incluye no solamente el precio de venta en fábrica, sino también porte, flete, embalaje, etc. La amortización es la cuantificación monetaria de la depreciación de la máquina. Tiene como objetivos fundamentales: -

Crear un fondo para la renovación. Contabilizar la disminución del valor patrimonial de la empresa. Distribuir el coste de la maquinaria entre la producción.

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Recuperar el dinero desembolsado en la compra de maquinaria.

Para cuantificar la amortización existen una serie de conceptos que es necesario conocer: Valor de depreciación. Es la cantidad que se considera en la amortización del equipo. Es la diferencia entre el valor de adquisición del equipo y su valor residual. Valor de adquisición. Es el coste de la maquinaria puesta a pie de obra, incluye: o Precio de fábrica. o Cargas, transportes, embalajes, seguros de transporte. o Aranceles, montaje y desmontaje. Valor residual al reemplazarlo. Proviene de la reventa, el canje o la chatarra. Este valor es determinante en la decisión de compra del equipo, ya que es una forma de reducir la inversión a recobrar por amortización. Depende de: o o o o

Lugar de trabajo. Horas de servicio. Tipos de trabajo. Condiciones de operación.

Plazo de amortización. Hay que diferencia entre el plazo de amortización fiscal o contable y el técnico. El plazo de amortización técnica dependerá de: o o o o o

El uso que se le va a dar al equipo. Las condiciones de trabajo en las que tendrá que operar. Las rutinas de mantenimiento y conservación a las que será sometido. Datos estadísticos sobre maquinaria equivalente. La calidad de manejo del operador.

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Existen muchos métodos para cuantificar la amortización, los más comúnmente empleados son: -

Amortización lineal. Uniforme con doble anualidad de amortización el primer año. Suma de dígitos. Resto declinante.

En este curso únicamente se explicará el método de amortización lineal uniforme. Consiste en repartir de manera uniforme la amortización a lo largo del periodo de vida de la máquina. Este sistema es el más sencillo y el generalmente utilizado. Ejemplo: -

Equipo de valor de adquisición 1.100.000 euros. Vida útil del equipo 5 años. Valor residual del equipo 100.000 euros.

Solución: -

Valor a amortizar = V a – V r = 1.100.000 – 100.000 = 1.000.000 euros.

Amortización anual = (Va – Vr) / Vida estimada = (1.100.000 – 100.000) / 5 = 200.000 euros. Cargas indirectas. Las cargas indirectas pueden estimarse de la siguiente forma: -

Seguros ≈ 2% del valor medio de la inversión. Impuestos ≈ 2% del valor medio de la inversión. Almacenaje ≈ 1% del valor medio de la inversión. Intereses = los de mercado. Conservación y mantenimiento ≈ entre el 4 y el 8% de la amortización anual.

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COSTES DE EXPLOTACIÓN Lubricantes y combustibles Respecto al consumo de este apartado podemos dividirlo en consumo primario, el de gasoil, gasolina y energía eléctrica, y secundario el que se refiere a lubricantes, filtros, grasas y otros. a) Combustible Desde hace muchos años, no se emplea en las máquinas pesadas móviles de obras públicas más que gasoil o aceites pesados (depende de los países); se ha desterrado la gasolina por su carestía energética relativa. Hay que advertir, sin embargo, que la gasolina se sigue utilizando en vehículos ligeros, en motores de pequeña potencia y en los motores que para su arranque llevan algunos potentes motores diésel de ciertas marcas. Hay que ser extraordinariamente prudente a la hora de dar un coeficiente específico de consumo por CV y hora de cualquier motor térmico, dado que las condiciones de operación del motor y de la propia máquina tienen una repercusión importantísima en los consumos. Sin embargo, daremos unas fórmulas suficientemente precisas y en las que se hace constar un coeficiente de variación amplio, para que el propio criterio del ingeniero que está preparando el estudio de costos sea el que determine el coeficiente a aplicar en cada caso. Para motores de gasoil y de gasolina, en buen estado de conservación se emplea la formula siguiente: Consumo (litros/h) =p. Q. U; Donde: P =potencia efectiva del motor (en CV); (no la potencia fiscal). Q =consumo específico (en litros/CV. hora). En motores diésel es de: 0,18 +/-0,02 litros/CV. hora En motores de gasolina es de: 0,24 + /- 0,04 litros/CV °. hora. U= factor de utilización, que varía normalmente entre el 40 y el 80 por 100. Puede despreciarse, en general, en la estimación del cálculo de costo el consumo de gasolina en los motores de arranque de motores diésel pesados ya que rara vez supera los 0,4 litros/hora de operación de la máquina principal.

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Como referencia puede tomarse como pesos específicos del gasoil y gasolina los valores de 0.86 y 0.75 kg/dm3, respectivamente. Las únicas máquinas de cierta importancia que se usan en obras y movidas por motor eléctrico son las palas excavadoras de más de 3 yardas3 de cuchara, que normalmente tienen dispuesto un grupo Ward-Leonard análogo a los utilizados en trenes de laminación o grandes dragas. En ellas es normal la relación de 50 kW∙ hora por 100 m3 de material excavado. b) Lubricantes En el capítulo «Lubricantes» se entiende lo consumido en aceites para cárter, grasas, aceites para filtro de aire, aceite para limpieza y aceites para transmisión y mecanismos hidráulicos, bien entendido que todos los cambios se harán, como máximo, en períodos de 1.500 horas de trabajo, salvo el de aceites para transmisión, que se renovará cada 3.000 horas como mínimo, salvo lo prescrito por el fabricante. El consumo de lubricantes depende del grado de uso y de conservación de la máquina que se considere, pero, en general, puede establecerse una correspondencia o correlación entre el consumo de lubricantes y el consumo de carburantes, o combustibles en su caso. También es notoria la correlación de los precios de unos y otros como procedentes de la misma materia prima. Esta correlación entre los lubricantes y carburantes debe extenderse, para que sea suficientemente exacta, a períodos de tiempo suficientemente amplios (que excedan de las 2.000 horas de trabajo). Lo variable de los mecanismos, en las máquinas de construcción, hace que cualquier fórmula sea tan sólo aproximada; por otra parte, el buen criterio del ingeniero encargado de la maquinaria y una estadística elaborada serán la base de los métodos más precisos de cálculo. La influencia del ambiente de trabajo (seco, húmedo, tropical, con polvo, viento, salino, etc.) y las variaciones del clima, que obligan a cambiar los lubricantes con más frecuencia de lo que habitualmente se necesita, determinan unas variaciones extraordinarias que, de ninguna manera, pueden reflejarse en una fórmula simple y precisa. Finalmente, conviene advertir que la calidad de los lubricantes es fundamental, si bien se recomienda prudencia al aplicar aquellos de calidad «extraordinaria» y que se anuncian para larga duración sin necesidad de cambio. A la vista de lo expuesto, y cuando no se disponga de mejores estadísticas, puede estimarse el costo de lubricación entre el 10 y el 15 por 100 del consumo de carburante en motores diésel. Para los lubricantes de cárter puede establecerse, con una cierta precisión, su consumo, toda vez que se conoce para cada máquina en particular el período de cambio y la capacidad del cárter.

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En máquinas movidas por motor eléctrico los consumos de lubricantes son muy reducidos. Averías y reparaciones Dado que cuando se empieza a utilizar una máquina todavía no se sabe nada sobre la duración de su empleo rentable, resulta realmente difícil asegurar el costo que representarán estas dos partidas. Sin embargo, existen reglas prácticas de uso muy extendido. Se estima, según este sistema, que por reparación y repÜ.estos una máquina pesada (excavadoras, dumpers, trru1las, etc.), durante su vida útil, consume, en reparaciones y repuestos, un porcentaje del precio de costo inicial, que varía según el tipo de dureza de un trabajo. Estos coeficientes son: - Trabajo duro: de 80 a 100 %. - Trabajo normal: de 70 a 90 %. - Trabajo suave: de 50 a 80 %. De estos valores, se supone normalmente que el costo de la mano de obra representa 1/3, y las piezas de repuestos, 2/3, aunque ello debe verificarse para cada situación. Hay que hacer notar que estos valores se refieren a la vida prevista de la máquina (10.000 horas, normalmente), ya que de extenderlo fuera de estos. Límites los porcentajes dados no tendrían ninguna utilidad práctica por no ser significativos. Se entiende por recambios aquellas piezas o materiales que ya se prevé que hay que sustituir de forma sencilla y cómoda a lo largo de la vida de la máquina, tales como cables, neumáticos, etc. Como se comprende, no se pueden dar reglas concretas, dada la gran variedad de condiciones de uso; pero hay valores orientativos, que es muy interesante conocer: - Trenes de orugas:

de 2.000 a 6.000 h.

- Neumáticos pesados:

de 30.000 a 50.000 km (3.0...