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El arte de la eficiencia de combustible de los equipos

  • Publicado mar feb 23, 2016

En este artículo, trataremos algunos principios básicos que afectan a la eficiencia de combustible durante la vida útil de una máquina y cómo sacar el máximo partido de cada galón.

Los costos del diésel son uno de los mayores elementos en el presupuesto del contratista. Sin embargo, el uso inteligente del equipo, el mantenimiento y la selección, pueden reducir considerablemente la cantidad de diésel que se quema cada día. Esto ayuda a ampliar el tiempo de funcionamiento (mayor productividad y menor tiempo de recarga de combustible y adquisición de combustible), reducir los costos totales de operación y, en última instancia, a ser más competitivo en las propuestas de trabajo.

En este artículo, trataremos algunos principios básicos que afectan a la eficiencia de combustible durante la vida útil de una máquina y cómo sacar el máximo partido de cada galón.

Definición de la eficiencia de combustible

Al igual que las millas por galón , que atribuyen un resultado específico a cada galón de combustible quemado, las yardas por galón son una de las mediciones más exactas de la eficiencia de combustible para equipo pesado. Otras variaciones podrían ser camiones por galón o cucharones por galón. Determinar esa forma de medición variará en cada aplicación. En la carga de camiones, donde existe un patrón constante, puede ser fácil para determinar la cantidad de camiones cargados o las yardas totales de tierra transportadas en un día. En otros sitios de trabajo, donde el trabajo es diverso, será más difícil de precisar.

Es importante no confundir la eficiencia del combustible con la economía de combustible, que es una simple medición de combustible consumido. Cuando hablamos de eficiencia de combustible, está directamente relacionado con la cantidad de combustible quemado para lograr un objetivo. Así, por ejemplo, puede tener una máquina que quema la misma cantidad de combustible por hora que otra máquina, pero carga tres camiones más por día debido a la velocidad de la máquina u otras ventajas. Pueden tener la misma economía de combustible, pero la última máquina tiene más eficiencia de combustible.

El impacto de los equipos que hacen contacto con el suelo

El estado de la cuchilla de corte o los dientes en una hoja o cucharón puede afectar realmente la eficiencia del combustible. Herramientas que hacen contacto con el suelo sin filo o redondeadas añaden más resistencia y hacen que sea más difícil para la máquina cortar el material. Esa resistencia, en última instancia, quema más combustible con el pasar del tiempo.

Otra consideración es si el cucharón tiene el tipo correcto de dientes/filo. El cucharón de un cargador de ruedas con dientes en una aplicación donde se carga relleno suelto puede realmente producir más trabajo debido al exceso de limpieza de derrames ocasionados durante el ciclo de carga. Saque los dientes o ponga un filo completo, en aplicaciones donde se produzca ese tipo de carga. Los contratistas deben comprender la aplicación y seleccionar el equipo de contacto con el suelo más adecuado para la mayor parte del trabajo que realizan.

Otro ejemplo de donde este concepto importante es con las motoniveladoras. La vertedera envolvente de las motoniveladoras CASE incorpora un diseño de radio múltiple que permite que la tierra se voltee más fácilmente a través de la cuchilla, reduciendo eficazmente la cantidad total de la energía utilizada para mover la tierra durante el proceso de nivelación; ahorrando combustible.

Flujo en la obra

Tanto si se trata de un "campo", donde el contratista está realizando un movimiento de tierras general, o si se trata de un sitio permanente donde se cargan camiones o se llenan tolvas cada día, cómo se establece el flujo de trabajo del equipo pueden afectar la eficiencia del combustible. Planificar el trabajo en una forma que se obtenga la distancia recorrida más corta, la curva más corta, la ruta más directa o con menos obstrucciones mejorará la eficiencia del combustible al completar el trabajo en ciclos más cortos, más constantes.

El flujo de trabajo también se debe ubicar de manera que se reduzca al mínimo el tiempo de inactividad. Por ejemplo, dos topadoras empujando hacia una excavadora que carga camiones, pero no puede mantener el ritmo con el material que se empuja en su dirección se puede traducir en la topadora esté en ralentí para dar tiempo; un desperdicio de combustible que no realiza ningún trabajo productivo. ¿Es posible que el contratista haga el mismo trabajo con una sola topadora empujando hacia la excavadora, ahorrando así el combustible que se consume en la segunda máquina, así como la mano de obra y el uso y desgaste del equipo? También debe haber una consideración para la excavadora que carga el material: la configuración puede mejorar la eficiencia general del combustible en el sitio, que corresponda mejor al esfuerzo de dos topadoras.

Lo mismo se puede decir de una cargadora de ruedas en una aplicación de carga de camión o una tolva. Una cargadora de ruedas con un cucharón demasiado grande o demasiado pequeño puede contribuir a un uso ineficiente del combustible. Con un cucharón demasiado grande llenará el camión o la tolva demasiado rápido y luego estará inactiva en ralentí mientras espera para entregar el siguiente cucharón. Lo mismo puede decirse de un cucharón demasiado pequeño: si el cargador no puede mantener el ritmo que demanda la obra, obligará a que los camiones estén en ralentí a la espera de ser llenados o los procesos posteriores se ejecutarán de manera ineficiente. Todo lo cual afecta negativamente la ecuación de yardas por galón de combustible cuando se toma en consideración el conjunto de la flota.

Funcionamiento inconstante

Los motores de los equipos de construcción no están diseñados para funcionar ralentí y funcionan de manera más eficiente cuando el motor está sometido a una carga constante. El funcionamiento en ralentí representa un evidente desperdicio de combustible sin esfuerzo productivo, pero las aplicaciones donde el operador acelera, desacelera, frena, acelera no solo son más difíciles para la máquina misma, también queman combustible en forma ineficiente. Piense en ello como la diferencia entre millas en la ciudad y millas en carretera de un camión. Un camión siempre obtiene más millas por galón a velocidades de autopista (funcionamiento constante); lo mismo se aplica para el equipo pesado.

Saque ventaja de los modos de funcionamiento, ralentí automático, parada automática

Ningún motor necesita funcionar a fondo en todo momento; eso es solo un derroche de energía y desperdicio de combustible. Por eso, es importante que los operadores sepan cómo los modos de funcionamiento de cada máquina afectan su funcionamiento y ayudan a ahorrar combustible. Visitamos muchas obras donde no se capacitó al operador sobre las mejores formas para ajustar los modos de funcionamiento automatizado para alcanzar una combinación óptima de productividad y eficiencia.

De igual forma, las funciones de ralentí automático y apagado automático están disponibles en muchas máquinas para mantener bajo el consumo de combustible al manejar el tiempo de funcionamiento del motor en relación con la operación.

El movimiento preciso y automático de la pluma evita la sobrecorrección

La precisión del operador puede tener un efecto significativo en la eficiencia del combustible. ¿El operador pasa demasiado tiempo corrigiendo el movimiento de la pluma o la máquina, o pasa un porcentaje alto de su tiempo en la acción productiva? Parte de esto depende de la pericia del operador, mientras que otra parte se pude automatizar con funciones en los equipos actuales que no requieren que el operador aplique una aceleración excesiva para hacer el trabajo. Estas funciones garantizan la precisión que evita que el operador tenga que corregir un movimiento.

En los cargadores de ruedas, funciones como retorno a excavación, retorno a desplazamiento y control de altura devuelven inmediatamente el cucharón a la posición deseada. En las excavadoras, la función "sin balanceo" permite que la parte superior de la carrocería "no se balancee" para permitir que los trabajadores en el piso puedan volver a colocar la pluma/brazo hasta un punto en el que la carga quede centrada en la pluma/brazo y se pueda sujetar y levantar establemente. Del mismo modo, se puede acoplar para permitir que los trabajadores en el piso coloquen con mayor precisión la carga mediante la manipulación de la pluma/brazo en comparación con tener que depender del operador para que la coloque con sus controles. Algunas plumas de la retroexcavadora tienen la tendencia a desviarse más allá del punto que el operador quiere cavar, obligando al operador a corregir esa acción para empezar a trabajar. Las retroexcavadoras CASE ofrecen Pro Control, una función que permite que la pluma se detenga en el preciso momento en que el operador suelta el control manual, reduciendo la fatiga del operador y, en última instancia, requiriendo menos consumo de combustible en el tiempo, ya que el operador no está corrigiendo un movimiento excesivo.

Reducir la "carga parásita"

Las máquinas limpias funcionan de manera más eficiente. La fricción y el calor causan residuos y mientras más se deba esforzar la máquina para llevar a cabo su tarea, menos eficiente será. Por lo tanto, es importante mantener limpios el sistema del motor, el filtro de aire y el radiador. La llegada de ventiladores del motor controlados termostáticamente ha dado paso a una operación mucho más eficiente en el uso de combustible donde la máquina solo usa la energía necesaria para que estos sistemas auxiliares la mantengan funcionando correctamente. El mantenimiento y limpieza regular de estos sistemas mejora aún más su eficiencia y permite que más del esfuerzo del motor vaya hacia el trabajo productivo.

Opciones de sistema motor que mejoran la eficiencia del combustible

Durante el proceso de especificación y selección de equipos, hay opciones que el propietario de un equipo puede seleccionar que han probado que aumentan la eficiencia del combustible. Los cargadores de ruedas, por ejemplo, han migrado a una transmisión de cinco velocidades con un convertidor de par con bloqueo. El convertidor de par con bloqueo da al operador más selecciones de marchas para mantener el motor funcionando en su mejor rango de potencia y puede aumentar el ahorro de combustible a velocidades de desplazamiento de hasta en un 40 por ciento.

La importancia del mantenimiento en la eficiencia del combustible

Ya se analizaron las herramientas que entran en contacto con el suelo y la limpieza, pero el mantenimiento total de la máquina también juega un papel para lograr la eficiencia de combustible óptima. Algunas cosas para tener en cuenta/buscar:

  • Engrasar la máquina correctamente tendrá como resultado movimientos menos "desordenados", lo que ayuda al operador a alcanzar la precisión comentada anteriormente y evita la corrección y la resistencia innecesaria.
  • Ajustar las correas a la tensión correcta; esto evita que la máquina se esfuerce más para realizar una tarea.
  • Mantenga los neumáticos correctamente inflados y reemplace los neumáticos desgastados para mantener la tracción; el deslizamiento y la resistencia causada por neumáticos lisos o desinflados representa un uso ineficiente de la potencia de la máquina.
  • Asimismo, para las máquinas con orugas, mantenga las orugas ajustadas a la tensión adecuada para reducir la resistencia y esté atento a todas las piezas de desgaste en el tren de rodaje. Mantenerlo limpio también es importante. Cualquier cosa que proporcione resistencia acelera el desgaste y requiere más combustible para el empuje de avance.

La función de Tier 4 en la eficiencia del combustible

Las soluciones Tier 4 Interim y Tier 4 Final han forzado a los fabricantes de motores a centrarse más en la eficiencia y una forma ha sido a través de la unión de componentes electrónicos avanzados y métodos/diseños de inyección de combustible. En su nivel más básico, las emisiones se componen de restos del proceso de combustión. Los componentes electrónicos avanzados junto con los sistemas de riel común de alta presión (HPCR) han permitido que se realice una inyección de combustible más precisa, agregando solo cantidad necesaria de combustible a presión en la cámara de combustión. Esto crea un uso mejor y más eficiente de este combustible para obtener una mayor potencia del motor. Los avances en el diseño del pistón también promueven una mejor mezcla de aire y combustible, provocando una combustión más completa. Otra ventaja del sistema HPCR es que utilizan una inyección electrónica de varias para entregar la cantidad correcta de combustible al proceso de combustión. Este método de entrega de combustible permite que se utilice menos combustible y esencialmente aumenta la explosión, haciéndola más eficaz al crear potencia dentro del motor. Una ventaja interesante de este nivel de control sobre el suministro de combustible es menores emisiones.

Los sistemas más antiguos inyectaban una mayor cantidad de combustible dentro de la cámara, donde se produciría una combustión menos eficiente y se traduciría en combustible desperdiciado y menos potencia. Los motores Tier 4 de hoy crean una potencia comparable o mayor con menos combustible, proporcionando al dueño de la máquina más producción por igual o menor costo.

Luego, en el nivel más básico, la elección de la solución de emisiones Tier 4 desempeña un gran papel en la construcción de la eficiencia de combustible en los nuevos equipos. CASE ha elegido, donde es posible, concentrarse en soluciones de tratamiento posterior, tales como la tecnología de reducción catalítica selectiva (SCR). Puesto que se concentra en tratar los gases de escape después de haber dejado el motor, ayudamos a garantizar que todo el combustible de la máquina se use para dar potencia a la máquina y no para elevar las temperaturas del motor para quemar las partículas acumuladas, como en un filtro de partículas diésel (DPF).

La telemática se mantiene atenta

La telemática ofrece la forma más precisa de seguimiento de la economía de combustible (la cantidad de combustible quemado a través del tiempo) y también permite a los propietarios y gerentes de flota identificar los usos ineficientes de la máquina. Uno de los mejores ejemplos que hemos visto es un contratista en Carolina del Sur, que tras la adquisición de un sistema de telemática, inmediatamente identificó que una de sus grandes topadoras de 214 caballos estaba en ralentí el 43 por ciento del tiempo. Ese consumo de combustible no solo no realizaba ningún trabajo productivo, también era una máquina arrendada y el tiempo de inactividad de la máquina representaba horas improductivas cargadas en el arriendo.

La telemática también puede proporcionar información sobre el tipo de carga que se aplica contra el motor durante todo el día y, si es necesario, servir como orientación en cuanto a cómo los operadores pueden mejorar su rendimiento.

Haciendo las cosas bien la primera vez con el control de la máquina

El mayor beneficio del control de la máquina es su capacidad para reducir y eliminar la rectificación al conseguir que el trabajo se haga bien en el primer intento. Ayuda a eliminar el exceso de excavación y la excavación insuficiente, lo cual requiere más equipo, diésel y trabajo para hacer la corrección. Y finalmente permite el uso más eficiente de un activo al permitirle hacer solo el trabajo necesario para alcanzar el objetivo. La precisión es igual a la cantidad de tierra que se mueve con la menor cantidad de combustible y uso y desgaste. El control de la máquina proporciona esto.

Estas son solo algunas consideraciones que ayudará a que toda la flota tenga más eficiencia de combustible en sus aplicaciones de movimiento de tierra. Es importante que los gerentes y propietarios de la flota también soliciten información a los operadores (las personas que pasan la mayor parte del tiempo en la máquina), respecto de la forma en que piensan que cada equipo puede funcionar de forma más eficaz. A través de la educación y la percepción, las empresas de construcción pueden reducir considerablemente sus resultados en lo que se refiere a costos de combustible.

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