Tractor Oruga de Lampon Angular

CARACTERISTICAS Y RENDIMIENTO DEL TRACTOR ORUGA DE HOJA ANGULAR

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA:

DOCENTE:

INTEGRANTES DEL GRUPO:

UAP

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PRESENTACION

El desarrollo del presente trabajo está enfocado, a las características y rendimientos del tractor ORUGA CON LAMPON U HOJA ANGULAR, que son conceptos y aplicaciones que todo Ingeniero Civil debe conocer, ya que le servirá para tener más criterios al momento de dirigir una obra especialmente en la etapa de movimientos de tierra y al hacer el cálculo eficiente del presupuesto del proyecto.

OBJETIVOS

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Conocer las características básicas del Tractor Oruga de hoja angular enfocadas directamente a la Ingeniería Civil. Saber los criterios que todo ingeniero debe aplicar en el trabajo de campo y al momento del desarrollo de un presupuesto. Saber hallar el rendimiento de un Tractor Oruga de Hoja angular para lograr un cálculo eficiente, correcto al momento de hacer nuestros metrados y el presupuesto.

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TRACTOR ORUGA DE LAMPON ANGULAR Un tractor es una unidad de potencia de tracción que tiene una cuchilla al frente de la máquina. Están diseñados para proporcionar potencia de tracción al trabajo de la barra de tiro.

Los tractores pueden estar montados tanto sobre orugas o cadenas como sobre ruedas. Para ser consistentes con su propósito, como una unidad que trabaja con la barra de tiro, tienen su centro de gravedad muy bajo. Este es un requisito para que sea una máquina efectiva. Cuanto mayor sea la diferencia entre el eje de aplicación de la fuerza de transmisión de la máquina y la el eje de la fuerza de resistencia menor será la eficiencia en el uso de la potencia desarrollada. Los tractores se usan para empujar material, limpiar terreno, romper roca, ayudar a las traíllas en la carga y empujar otros elementos de equipo de UAP

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construcción. Pueden estar equipados además con un winche posterior o un ripper. Para desplazamientos de grandes distancias entre proyectos o dentro de un proyecto, el tractor debe ser transportado por otro equipo. Moverlos con su propia potencia aún a velocidades muy bajas incrementa el uso de la tracción disminuyendo la vida útil de la máquina.

CARACTERÍSTICAS TRACTORES

DEL

DESEMPEÑO

DE

LOS

Los tractores se clasifican sobre la base de su sistema de tracción: (1) sobre orugas y (2) sobre llantas. Los tractores de orugas son en realidad las máquinas de tracción. Tienen una cadena continua que se mueve en un plano horizontal a través de unos rodillos fijos. En un determinado cambio del motor, las orugas pasan sobre un disco fijo montado verticalmente. Cuando el disco gira, fuerza a la oruga a avanzar o regresar, impartiendo movimiento al tractor. En el frente de la máquina, la tracción pasa sobre un disco similar montado verticalmente que está conectado con un elemento de tensión ajustable. El disco mantiene la tensión adecuada en la cadena y le permite absorber fuertes golpes. Los pasos UAP

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están hechos de acero especial diseñado para resistir el uso y la abrasión. Algunas compañías ofrecen actualmente orugas con pasos de acero cubiertos con caucho. Como se discutió en el punto 3.2.3, la fuerza disponible para usar en un trabajo está limitada frecuentemente por la tracción. Esta limitación depende de dos factores: (1) el coeficiente de tracción en la superficie que se atraviesa y (2) el peso que llevan las llantas de dirección.

EFECTO DEL PESO EN EL DESEMPEÑO Algunas veces, los usuarios incrementan el peso de las llantas de los tractores de ruedas para superar las limitaciones de potencia y tracción. Se recomienda una mezcla de cloruro de calcio y agua como balastro. Debe tenerse especial cuidado para asegurar que el nuevo peso se distribuya de manera equilibrada entre todas las llantas de dirección. Un tren de rodaje de un tractor de cadenas estándar es apropiado para uso general en roca y terreno moderadamente suave. La presión típica del terreno para un tractor de orugas con un carruaje estándar es de 6 a 9 psi. (41-62 KPa). La configuración del tren de rodaje para una menor presión del terreno (LGP) está diseñada para condiciones de suelo blando. La presión del suelo desarrollada por un tractor de orugas con un tren de rodaje LGP es de 3 a 4 psi (21- 28KPa). Las máquinas con LGP no deben usarse en condiciones de terreno duro o rocoso, ya que reducirían su vida útil. Hay trenes de rodaje extra-largos disponibles para las máquinas dedicadas a trabajos de acabado. En el caso de tractores con neumáticos, las llantas más anchas proporcionan una mayor área de contacto e incrementan la flotación. Debe recordarse, sin embargo, que las cartas de desempeño se basan en un equipo estándar, incluyendo las llantas. Unas llantas más grandes reducirán el desarrollo del empuje. Tanto los tractores de orugas como los de cadenas están tipificados por potencia de giro de los discos (fwhp) y el peso. Normalmente el peso se considera de operación, es decir, incluye lubricantes, refrigerantes, un tanque de combustible lleno, una cuchilla, el fluido hidráulico, cabinas de UAP

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protección estándar y el operador. El peso del tractor es importante en muchos proyectos porque el máximo esfuerzo de tracción que una unidad puede proporcionar está limitado por el producto del peso por el coeficiente de tracción entre la unidad y la superficie del terreno, independientemente de la potencia que tenga el equipo. Para movilizar la mayoría de los tractores se usan motores de combustión interna, siendo los más comunes los de diesel. Los motores de gasolina se usan en unidades más pequeñas. Algunos tractores diseñados para el trabajo en túneles usan energía eléctrica o aire como sistema de propulsión para evitar los gases de combustión. Como la rotación derivada del motor es generalmente demasiado rápida y no tiene suficiente fuerza (torque), las máquinas tienen transmisiones que reducen la velocidad rotacional e incrementan la fuerza disponible para realizar el trabajo La transmisión proporciona al operador la habilidad de cambiar la relación velocidad-potencia de la máquina de modo que cumpla los requerimientos del trabajo. Los fabricantes han venido implementando los tractores con una variedad de sistemas de transmisión, pero las opciones principales son la dirección directa y el convertidor de torque con transmisión de potencia.

EFECTO DE LA TRACCIÓN EN EL DESEMPEÑO Los requerimientos de tracción o flotación se pueden conseguir con un adecuado tren de rodaje o neumáticos. Las unidades sobre orugas están diseñadas para aquellos trabajos que requieren gran esfuerzo de tracción. No hay otras piezas de equipo que puedan proporcionar la potencia, tracción y flotación necesarias en condiciones tan variadas. Un tractor de orugas puede operar en pendientes muy empinadas de hasta 45°. Ya se explicó en líneas anteriores que la fuerza de empuje que puede usarse depende del peso y la tracción del tractor completamente equipado. Esto debe servir de alerta sobre la potencia disponible. Aún cuando el motor puede desarrollar una determinada fuerza en la barra UAP

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de tiro o una fuerza de empuje, toda esta fuerza no estará disponible para hacer el trabajo. Por ejemplo, si se tienen dos tractores, uno sobre orugas con 200HP y otro sobre neumáticos de 216HP, aunque la potencia es muy similar, la fuerza de tiro final no es la misma. En un terreno limo-arcilloso seco, el coeficiente de tracción ya es distinto para llantas y para neumáticos. En la tabla 3.2 se tiene los valores respectivos de 0.9 y el rango entre 0.5 y 0.7. Asumiendo un valor de tracción promedio para los neumáticos de 0.6 se estimaría una fuerza de tiro de 20,650 kg para el tractor de orugas y de 20,500 kg. para el tractor de neumáticos en las cartas de fuerza de tiro. Sin embargo, por efecto de la tracción la fuerza disponible será menor a este valor y se puede aproximar al valor anteriormente hallado multiplicado por el coeficiente de tracción. Para el tractor de orugas, la fuerza disponible sería igual a 20,650 kg multiplicado por 0.9, igual a 18,585 kg. Para el mismo tractor pero montado sobre ruedas, fuerza disponible se multiplicaría por 0.6, resultando en 12,300 kg. Como se demuestra, las dos máquinas tienen aproximadamente el mismo peso de operación y la misma potencia, pero debido al efecto de tracción, el tractor de orugas es capaz de proporcionar 1.5 veces más la potencia útil de otro de ruedas. En la mayoría de los terrenos, el coeficiente de tracción de los neumáticos es menor que el de orugas. Por lo tanto, un tractor de ruedas deberá ser considerablemente más pesado (aproximadamente un 50%) que los tractores de orugas para desarrollar la misma cantidad de fuerza útil. Al incrementar el peso, se requerirá a su vez de un motor más grande para mantener la relación peso-potencia. Esto establecerá un límite hasta el cual puede añadirse peso y permita aún tener una máquina con las ventajas de velocidad y movilidad respecto al tractor de orugas. Una ventaja de un tractor de ruedas en comparación con uno de orugas es la gran velocidad que puede desarrollar la máquina, llegando en algunos casos hasta 48 Km/h. Para conseguir una alta velocidad, sin embargo, un tractor de ruedas debe sacrificar el empuje. Además, como el coeficiente de tracción entre las llantas y algunos terrenos es bajo, los UAP

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tractores de ruedas pueden deslizar sus llantas antes de desarrollar su esfuerzo de empuje establecido.

ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LOS TRACTORES Un tractor o dozer es una unidad de tracción provista de una cuchilla en la parte frontal. Esta cuchilla se usa para empujar, cortar y nivelar o esparcir material hacia delante del tractor. Los tractores son las máquinas de movimiento de tierras más eficientes y versátiles. Se usan generalmente para iniciar la limpieza del terreno, el corte y la nivelación de la subrasante y en la producción de los agregados en las canteras de material. Las operaciones específicas son: 

Empuje de tierra y roca en distancias cortas, hasta 91 m., en el caso de tractores grandes.

Esparcido de rellenos de tierra y roca. Relleno de trochas. Abertura de caminos a través de montañas o en terrenos rocosos. Limpieza de terreno de maleza, raíces, etc. Limpieza de superficies en canteras o zonas de préstamo. Ayuda en la carga de traíllas. En cada uno de estos trabajos la gran diferencia la hacen las cuchillas. Las cuchillas son elementos en forma de placa que tiene unos bordes cortantes. Están conectadas al tractor a través de brazos hidráulicos. Tienen distintos diseños y formas. Además, la forma de movimiento de las cuchillas también define algunos nombres como el bulldozer, tiltdozer, angledozer, etc.      

El tipo de cuchilla puede influir directamente en la cantidad de material que es capaz de captar y movilizar y, por tanto, influye en la producción del tractor. Por ello, se desarrollará con detalle los tipos de cuchilla de los tractores.

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ACTIVIDADES DE EMPUJE DE MATERIAL Un tractor no tiene una capacidad volumétrica determinada. No hay ningún contenedor o tolva; en su lugar, la cantidad de material que el tractor mueve depende de la cantidad que queda en frente de la cuchilla durante el avance. Los factores que controlan las tasas de producción son tres: (1) el tipo y condiciones de material, (2) el tipo de cuchilla y (3) el tiempo del ciclo.

a) Tipo y condiciones del material El tipo y las condiciones de material que se manipula afecta la forma de la masa que se empuja delante de la cuchilla. Los materiales cohesivos (arcillas) se acomodarán como una bola. Los materiales que tienen una calidad densa o que tienen un alto contenido de mica rodará sobre el terreno y se colmarán. Los materiales sin cohesión (arenas) se conocen como materiales muertos porque no muestran propiedades de esponjamiento o copete.

b) Tipo de cuchilla Existen en general tres tipos de cuchillas para las actividades de empuje de material: recta (S), universal (U) y semiuniversal (SU), además la tipo cojín (C), usada para actividades de empuje de otros equipos (Ver Figura 4.7). Cada una de ellas, por su forma específica, logra acomodar el material frente a ella de una determinada manera, de modo que un mismo tractor puede tener rendimientos diferentes según el tipo de cuchilla usado. Hay un mayor grado de esponjamiento y la cantidad de material suelto será mayor que en las cuchillas rectas. Pero la relación de esta diferencia no es la misma cuando se considera volumen en banco. Esto se debe a que el factor de conversión de volumen suelto a volumen en banco para las cuchillas de tipo universal (U) no es el mismo que el de las cuchillas rectas (S). El efecto envolvente de las cuchillas U o SU produce esta diferencia. El mismo tipo de cuchilla viene en UAP

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diversos tamaños para un mismo tipo de tractor. La capacidad de la cuchilla entonces es una función del tipo de la cuchilla y su dimensión física. Las hojas de especificaciones de los fabricantes proporcionarán la información necesaria relacionada con las dimensiones de las cuchillas. La carga que una cuchilla llevará se puede estimar con diversos métodos: (1) por la estimación de sugerida por el fabricante, (2) por la experiencia previa (condiciones de material similar, equipo o trabajo) y (3) por medidas en el campo.

c) Tiempo del ciclo El ciclo de un tractor para las operaciones de empuje de material se compone de tres labores: empujar, regreso y maniobras. El tiempo requerido para empujar y regresar puede calcularse para cada modelo de tractor, considerando las distancias de empuje y obteniendo una velocidad de la carta de desempeño de la máquina. El tiempo será el resultado de la división de la distancia entre la velocidad. Algunas cartas ofrecen el tiempo directamente, ingresando con la distancia. El tractoreo se realiza generalmente a una velocidad baja, entre 2.4 a 3.2 Km/h. La velocidad de retorno es la máxima que puede lograrse en la distancia disponible. Cuando se usan las cartas de desempeño para determinar las velocidades posibles, hay que recordar que las cartas identifican la máxima velocidad instantánea. Para calcular la duración del ciclo se debe usar una velocidad promedio que tome en cuenta el tiempo requerido para acelerar hasta la velocidad que indica la carta. Generalmente el operador no puede activar la máquina después del segundo cambio en el caso de distancias menores de 91 m. Si la distancia es mayor que 91 m. y el terreno está nivelado, es posible conseguir la máxima velocidad. El tiempo de maniobras para hacer los cambios en los tractores es de alrededor de 0.05 min.

d) Producción La fórmula para calcular la producción de tractor en metros cúbicos por UAP

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una hora de 60 minutos es la siguiente: 

 

Dónde: P es la producción de la máquina. V es la capacidad de la cuchilla. TE es el tiempo de empuje. TR es el tiempo de retorno. TM es el tiempo de maniobras. Esta producción se basa en un trabajo continuo durante una hora de 60 minutos, que sería una condición ideal. Sin embargo, la eficiencia del trabajo se verá afectada por la buena dirección en el campo, las condiciones del equipo y la dificultad misma de las labores. La eficiencia de una operación se cuenta reduciendo el número de minutos que realmente se trabaja en una hora. El factor de eficiencia se expresa entonces como minutos de trabajo en una hora, por ejemplo, 50 minutos por hora o un factor de eficiencia de 0.83. Existen condiciones particulares que pueden favorecer la producción, como el trabajo de dos tractores lado a lado (Ver Figura 4.5). Con esta disposición, las dos cuchillas compensan la pérdida de material hacia los costados, incrementando la producción entre un 15% a un 25%. También existen fórmulas para calcular la producción, desarrolladas por los fabricantes, basadas en la potencia del tractor y la distancia de empuje. Otros fabricantes han desarrollado además curvas de producción, como la de la Figura 4.6, que proporcionan el máximo volumen de material suelto que puede mover en una hora, en condiciones ideales, de acuerdo al modelo y la distancia de empuje. Para estimar la tasa de producción en campo más real debe ajustarse de acuerdo a las condiciones de trabajo esperadas.

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ANALISIS DE RENDIMIENTO rendimiento de una máquina debe medirse como el costo por unidad de materiaI movido, una medida que incluye tanto producción como costo. Inf Iuyen directamente en Ia productividad factores ta Ies como Ia reIación de peso a potencia, Ia capacidad, eI tipo de transmisión, Ias ve Iocidades y Ios costos de operación. Hay otros factores menos directos que inf Iuyen en eI funcionamiento y productividad de Ias máquinas, pero no es posib Ie mostrar Ios en tabIas ni gráficas. EI

EFICIENCIA DEL EQUIPO La eficiencia comprende eI trabajo, Ia energía y/o Ia potencia. Las máquinas senciIIas o compIejas que reaIizan trabajo tiene partes mecánicas que se mueven, de cómo que siempre se pierde a Igo de energía debido a Ia fricción o alguna otra causa. Así, no toda Ia energía absorbida reaIiza trabajo útil. La eficiencia mecánica es una medidade Io que se obtiene a partir de Io que se invierte, esto es, eI trabajo útil generado por Ia energía suministrada.

FACTORES QUE INFLUYEN RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS

EN

EL

En cuanto aI uso y eficiencia deI equipo mecánico en obra, estos dependen de Ios siguientes factores: FACTORES PRIMARIOS: a) b)

c)

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Factores humanos.- Destreza y pericia de Ios operadores Factores geográficos.- Condiciones de trabajo y condiciones cIimáticas según su ubicación y aItitud media Naturaleza deI terreno.-Para estab Iecer eI tipo o tipos de máquinas a utilizarse de acuerdo aI materiaI que conforma eI terreno, en eI cuaI se va trabajar (rocoso, arciIIoso, pantanoso, etc.).

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FACTORES SECUNDARIOS: a) Proporciones de I equipo. Para determinar eI voIumen deI equipo a empIear. b) Metas por aIcanzar.-Para estabIecer rendimientos aproximados y tipos de máquinas a utiIizar, de acuerdo a Ia misión pIazos. c) Distancias a Ia que Ios materiaIes deben transportarse o moverse.Para estabIecer eI tipo y cantidad de máquinas a uti Iizar, teniendo en cuenta: Iongitud, pendiente, condiciones deI camino de acarreo, superficie de Ias áreas de carga. d) PersonaI.-Para estab Iecer de acuerdo a su capacidad de operación, mantenimiento, contro l y supervisión, eI tipo de máquina que ofrezca mayores faci Iidades. e) Uso adecuado deI equipo.-Para determinar con exactitud Ia maquina a utiIizar para cada trabajo.

FACTORES PARA LA SELECCIÓN DE UNA MAQUIMNARIA a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)

Tipos de materiaIes que se van a excavar. Tipo y tamaño deI equipo para eI transporte. Capacidad de soporte de carga deI piso originaI. VoIumen deI materiaI excavado que se va a mover. VoIumen que se va a mover por unidad de tiempo. Longitud deI acarreo. Tipo deI camino deI acarreo. ManiobrabiIidad Compactación Costo

CLASIFICACION DEL EQUIPO MECANICO 1. 2.

TRACTOR MOTONIVELADORA UAP

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CARGADOR FRONTAL VOLQUETE EXCAVADORA RODILLOS CARGADOR FRONTAL RODILLO COMPACTADOR PAVIMENTADORA

1) TRACTOR: Factores de conversión voIumétrica:

Tipo de suelo

Factor de conversión

Tierra sueIta Roca sueIta Roca dura

1.10 1.20 1.15

Es una mayoría muy generaIizada esta diseñado para trabajos múItipIes. TRACTOR D-7

●

Largo(m)

Ancho(m)

Alto(m)

Prof. Bajo el Peso(Kg.) agua (m)

4.12

2.46

2.3

11400

1.75

Tipos: Tractor sobre llantas: Trabajan mejor sobre superficies de grava tierra común y de roca que están Iigeramente niveIada.

●

Tractor sobre oruga: Trabajan en tierra común grava arciIIa y en sueIos barrosos en agua se recomienda que eI agua no tiene que subir mas arriba que Ias orugas. UAP

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Rendimiento: En (m3/hr.) 

       

Q = capacidad de Ia paIa deI empujador en materiaI sueIto F = Factor de conversión E = eficiencia Cm = tiempo que dura eI cicIo de trabajo en minutos

TIPO DE RENDIMIENTOS EN ZONAS GEOGRAFICAS

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CONCLUSIONES

El tractor oruga de hoja angular es una maquina imprescindible para el desarrollo de las diferentes obras Civiles, podríamos decir que es una maquina versátil, por lo cual es necesario saber las características que guardan en este equipo, y el Ingeniero Civil, debe aplicar todos estos conocimientos para tener un desempeño optimo al momento de realizar trabajos ya sea en campo o en gabinete. Referente a las características estas varían pero insignificantemente frente a las marcas, por lo cual podemos decir que el rendimiento también varía. Es recomendable conocer las características de este equipo para lograr un cálculo más efectivo al momento de hacer el presupuesto.

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