CAMINOS 2 PRESENTACION
Señor Docente de la FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DE LA UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FILIAL- CUSCO en la asignatura de CAMINOS CAMINOS 2, Ing. ENRIQUE HUALLPA. Presento a su digna persona el presentamos este trabajo que consiste en el cargador frontal y volquete. Este trabajo nos da la oportunidad para desarrollar nuestras aspiraciones, conocimientos e ingresar al mundo de la competencia laboral en el campo de la ingeniería Civil, con mucho optimismo y dinamismo. Agradecemos al docente de esta área por el aporte que ha de realizar al revisar el presente trabajo, por las sugerencias y observaciones, porque ello contribuirá para mejorar este trabajo y del mismo modo que me ayude a saber los errores que se cometió al realizar este trabajo.
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CAMINOS 2 INTRODUCCION La cargadora de pala frontal también denominada cargadora, o pala cargadora, pala cargadora frontal, cargadora. Se compone de un tractor sobre neumáticos o sobre orugas siendo el más utilizado el de neumáticos para sectores regularmente planos o con pendiente baja, además de poseer el caso de una articulación este último equipado de una cuchara cuyo movimiento de elevación se logra mediante dos brazos laterales articulados. La cuchara por si misma puede realizar un movimiento de rotación de cierta amplitud alrededor de un eje horizontal, con, incluso, inclinación negativa de la cuchara. Todos los movimientos son mandados por cilindros hidráulicos. Ciertas cargadoras permiten la carga frontal y la descarga por la parte trasera: se llaman retroexcavadoras y tienen la ventaja de poder trabajar en espacios restringidos. Estas retroexcavadoras se componen: bien de un sistema de transferencia de la cuchara de delante hacia atrás, por procedimientos diversos (basculación de los brazos de la cuchara hacia atrás, traslación de raíles laterales fijados a la parte superior del chasis, sustitución de los brazos articulados por dos sectores pivotantes mandados por cadenas, cables o cilindro. Siendo este ultimo el más usado en nuestros tiempos, también de una canaleta inclinada hacia la parte trasera sobre el techo de la cabina, en la cual la cuchara descarga el material, que es llevado a una caja de almacenamiento intercambiable a veces, que permite recibir el contenido de varias cucharas, incluso una canaleta prolongada en la parte posterior de la cuchara misma, y participando de sus propios movimientos , etc.Finalmente en alguna s palas los brazos están soportados por una torrecilla que permite una orientación total o parcial de cada lado del eje longitudinal del tractor. La cuchara normal posee borde cortante en la parte inferior, con o sin dientes de penetración. Existen numerosos tipos de cuchara según los trabajos a los que se destine: cuchara corta reforzada para canteras, cuchara con nervios y cuchara con bordes de ataque en V para carga de rocas en pila; cuchara con realce para carga de material esponjado, cuchara llamada cuatro en uno, que permite utilizar la cargadora en calidad de pala cargadora, buldócer ligero, scraper, cuchara de mandíbula, cuchara de descarga lateral.
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CAMINOS 2 INTRODUCCION La cargadora de pala frontal también denominada cargadora, o pala cargadora, pala cargadora frontal, cargadora. Se compone de un tractor sobre neumáticos o sobre orugas siendo el más utilizado el de neumáticos para sectores regularmente planos o con pendiente baja, además de poseer el caso de una articulación este último equipado de una cuchara cuyo movimiento de elevación se logra mediante dos brazos laterales articulados. La cuchara por si misma puede realizar un movimiento de rotación de cierta amplitud alrededor de un eje horizontal, con, incluso, inclinación negativa de la cuchara. Todos los movimientos son mandados por cilindros hidráulicos. Ciertas cargadoras permiten la carga frontal y la descarga por la parte trasera: se llaman retroexcavadoras y tienen la ventaja de poder trabajar en espacios restringidos. Estas retroexcavadoras se componen: bien de un sistema de transferencia de la cuchara de delante hacia atrás, por procedimientos diversos (basculación de los brazos de la cuchara hacia atrás, traslación de raíles laterales fijados a la parte superior del chasis, sustitución de los brazos articulados por dos sectores pivotantes mandados por cadenas, cables o cilindro. Siendo este ultimo el más usado en nuestros tiempos, también de una canaleta inclinada hacia la parte trasera sobre el techo de la cabina, en la cual la cuchara descarga el material, que es llevado a una caja de almacenamiento intercambiable a veces, que permite recibir el contenido de varias cucharas, incluso una canaleta prolongada en la parte posterior de la cuchara misma, y participando de sus propios movimientos , etc.Finalmente en alguna s palas los brazos están soportados por una torrecilla que permite una orientación total o parcial de cada lado del eje longitudinal del tractor. La cuchara normal posee borde cortante en la parte inferior, con o sin dientes de penetración. Existen numerosos tipos de cuchara según los trabajos a los que se destine: cuchara corta reforzada para canteras, cuchara con nervios y cuchara con bordes de ataque en V para carga de rocas en pila; cuchara con realce para carga de material esponjado, cuchara llamada cuatro en uno, que permite utilizar la cargadora en calidad de pala cargadora, buldócer ligero, scraper, cuchara de mandíbula, cuchara de descarga lateral.
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CAMINOS 2 1. CARGADOR FRONTAL
Los cargadores frontales tienen como nombre técnico PALAS MECANICAS ARTICULADAS, han sido construido especialmente para labores de carguío y levantamiento de materiales en los campos de la minería atajo abierto, el cargador frontal se fabrico en 1939 en USA, consistía en una estructura rigida parecida a un tractor pero con un cucharon en la parte delantera accionado mecánicamente por cables el que inicialmente se llama PILOTHER. 2. MARCAS DE CARGADOR FRONTAL
CATERPILLAR KOMATSU VOLVO CASE
LIEBHER JCB MERKO FIAT-ALLIS
OYK MICHIGAN LETOURNEAU SHANTUI
CLARK KAWASAKI NEW HOLLAND KOBELCO
MARCAS COMERCIALES DE CARGADOR FRONTAL
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3. MODELOS DE CARGADORES FRONTALES DE CATERPILLAR
a) 906H2 El Cargador de Ruedas Compacto 906H2 CAT proporciona rendimiento y versatilidad. La espaciosa cabina con control de palanca universal le permite hacer más trabajo. El diseño del cargador proporciona resistencia y durabilidad con levantamiento paralelo. El acoplador rápido de herramientas permite el uso de herramientas hidromecánicas de mini cargadores, cargadores todos terrenos y cargadores de cadenas compactos CAT en el cargador de ruedas compacto CAT para una mayor versatilidad de la máquina. Amplíe el alcance de su negocio con los cargadores de ruedas compactos CAT de la serie H2. Pesos Peso en orden de trabajo 5630.0 kg Especificaciones de operación Capacidad nominal del cucharón 0.9 m³ Fuerza de desprendimiento 42.0 kN Carga nominal de operación a giro pleno, horquillas (EN 474-3:2006, suelo firme y 2065.0 horizontal, 500 mm [20"] del centro de carga) (80 % de FTSTL) kg 1580.0 Carga nominal de operación a giro pleno, cucharón kg Carga nominal de operación a giro pleno, horquillas (EN 474-3:2006, terreno 1549.0 irregular, 500 mm [20"] del centro de carga) (60 % de FTSTL) kg 3263.0 Capacidad hidráulica de levantamiento kg Carga nominal de operación a giro pleno, horquillas (EN 474-3:2006, suelo firme y 2720.0 horizontal, 500 mm (20") del centro de carga) (transporte a 100 mm [4"] por encima kg del suelo) 3985.0 Carga límite de equilibrio recto, cucharón kg 3160.0 Carga límite de equilibrio estático a giro pleno, cucharón kg 52.0 Volteo hacia atrás, posición de transporte Grados Carga nominal de operación a giro pleno, horquillas (EN 474-3:2006, suelo firme y 2065.0 nivelado, estabilidad de 1,25 y 500 mm [20"] del centro de carga) kg INFORME
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CAMINOS 2 Carga nominal de operación a giro pleno, horquillas (SAE J1197, punto medio centro de carga, dientes de 1.120 mm [44"]) (50 % de FTSTL) Carga nominal de operación a giro pleno, horquillas (SAE J1197, punto medio centro de carga, dientes de 1.220 mm [48"]) (50 % de FTSTL) Carga nominal de operación hacia atrás, horquillas (SAE J1197, punto medio centro de carga, dientes de 1.120 mm [44"]) (50 % de FTSTL) Carga nominal de operación hacia atrás, horquillas (SAE J1197, punto medio centro de carga, dientes de 1.220 mm [48"]) (50 % de FTSTL)
del 1203.0 kg del 1154.0 kg del 1577.0 kg del 1544.0 kg
b) 914G2
El modelo Cat® 914G2 ofrece rendimiento resistente, alta productividad y fiabilidad comprobada. La espaciosa cabina con control de palanca universal le mantiene cómodo durante toda la jornada de trabajo, lo que le permite hacer más trabajo. El diseño del cargador ofrece resistencia y durabilidad con controles superiores. Expanda su negocio con el modelo 914G2.
Pesos Peso en orden de trabajo 7950.0 kg Contrapeso optativo* 150.0 kg Especificaciones de operación Capacidad nominal del cucharón 1.3 m³ Fuerza de desprendimiento 62.0 kN Carga límite de equilibrio estático a giro pleno, cucharón 5323.0 kg Altura de descarga en levantamiento máximo 2659.0 mm Articulación 40.0 Grados Oscilación +/ – 11.0 Grados
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CAMINOS 2 c) 924K
El Cargador de Ruedas 924K CAT® establece un nuevo estándar para la productividad, la eficiencia del combustible y la comodidad. Los niveles de ruido extremadamente bajo, la cabina grande y espaciosa, y los controles intuitivos lo mantendrán trabajando cómodamente todo el día. El nuevo varillaje del cargador de barra en Z ofrece el desempeño y las fuerzas de desempeño de un varillaje de barra en Z tradicional, con el paralelismo y la capacidad de manejo de carga de un portador de herramientas. Experimente el nuevo punto de referencia en la industria.. Cucharones Capacidades del cucharón 1,7 m3 a 5,0 m3; 2,2 yd3 a 6,5 yd3 Pesos Peso en orden de trabajo 11550.0 kg Dirección Articulación de la dirección 40.0 Grados Ángulo de dirección en cada sentido 40.0 Grados Cilindros de dirección, dos, perforación 70.0 mm Máxima presión de trabajo 24130.0 kPa d) 930K El cargador de ruedas CAT® 930K establece un nuevo estándar de productividad, eficiencia del combustible y comodidad. Los niveles de ruido extremadamente bajo, la cabina grande y espaciosa, y los controles intuitivos lo mantendrán trabajando cómodamente todo el día. El nuevo varillaje del cargador de barra en Z ofrece el desempeño y las fuerzas de desempeño de un varillaje de barra en Z tradicional, con el paralelismo y la capacidad de manejo de carga de un portador de herramientas. Cucharones Capacidades del cucharón 2,1 m3 a 5,0 m3; 2,7 yd3 a 6,5 yd3 Pesos Peso en orden de trabajo 13135.0 kg INFORME
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CAMINOS 2 Dirección Articulación de la dirección 40.0 Grados Ángulo de dirección en cada sentido 40.0 Grados Cilindros de dirección, dos, perforación 70.0 mm Máxima presión de trabajo 24130.0 kPa e) modelo 950H
El modelo 950H permite obtener un rendimiento comprobable al obtenido en la mayoría de las aplicaciones más exigentes. Esta máquina ofrece una inigualable eficiencia y comodidad para el operador en una cabina de clase mundial. Los nuevos cucharones de la Serie de rendimiento reducen los tiempos de excavación y permiten obtener mayores factores de llenado y mejor retención de material para incrementar la productividad y reducir el consumo de combustible. El revolucionario sistema electrohidráulico (EH, electrohidráulica) proporciona una operación con la punta de los dedos y de bajo esfuerzo de los controles de elevación, de inclinación y de la herramienta auxiliar. La fiabilidad, durabilidad y versatilidad del modelo 950H se reflejan en una máquina con mejor construcción para satisfacer sus necesidades. Weights Operating Weight 18320.0 kg Buckets Maximum Bucket Capacity 3.6 m3 Operating Specifications Breakout Force 150.0 kN Static Tipping Load, Full Turn (ISO) 10811.0 kg Static Tipping Load, Full Turn (No Tire Deflection) 11540.0 kg
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CAMINOS 2 f) 966H
Weights Operating Weight 23698.0 kg Buckets Maximum Bucket Capacity 4.2 m3 Bucket Width 3145.0 mm Capacity - Reference bucket 3.5 m3 Breakout force of Reference bucket 216.0 kN Operating Specifications Dump Clearance 3.005 m Static Tipping Load, Full Turn 15474.0 kg Breakout Force 188.0 kN g) 980H
Weights Operating Weight 30519.0 kg INFORME
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CAMINOS 2 Buckets Maximum Bucket Capacity 6.1 m3 Bucket Width 3533.0 mm Capacity - Reference bucket 4.2 m3 Breakout force of Reference bucket 273.0 kN Operating Specifications Dump Clearance 3.305 m Static Tipping Load, Full Turn 19496.0 kg Breakout Force 199.0 kN 4. PRINCIPALES COMPONENTES DE UN CARGADOR FRONTAL
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CAMINOS 2 5. CARACTERISTICAS DEL CARGADOR FRONTAL CAT-950H
Rendimiento óptimo con la capacidad para trabajar en las aplicaciones más exigentes. Comodidad y eficiencia del operador sin paralelo en una cabina de clase mundial.
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CAMINOS 2 Componentes electrónicos y sistema hidráulico revolucionarios para lograr una operación de bajo esfuerzo Mayor productividad con menores costos de posesión y operación. MOTOR Caterpillar C7 con tecnología ACERTTM Potencia neta - ISO 9249
197 hp / 147 kW
Potencia bruta - SAE J1995
216 hp / 161 kW
Potencia neta - SAE J1349
195 hp / 145 kW
Potencia neta - EEC 80/1269
197 hp / 147 kW
Potencia en el volante
197 hp / 147 kW
Par máximo a 1400 rpm
907 Nm
Aumento total de par
54%
Calibre
110 mm
Carrera
127 mm
Cilindrada
7.200 cm3 PESOS
Peso en orden de trabajo
18.338 kg
BALDES (CUCHARONES) Capacidades
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2.5 m3 - 3.5 m3
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CAMINOS 2 TRANSMISION Avance 1
6.9 km / hora
Avance 2
12.7 km / hora
Avance 3
22.3 km / hora
Avance 4
37.0 km / hora
Retroceso 1
7.6 km / hora
Retroceso 2
13.9 km / hora
Retroceso 3
24.5 km / hora
Retroceso 4
40.0 km / hora EJES
Parte delantera fija Oscilación parte trasera
± 13º
Subida y bajada máximas de una sola rueda
470 mm
SISTEMA HIDRAULICO Sistema de balde / herramienta - Salida de la bomba
270 litros / minuto
Tiempo de subida
6.2 segundos
Tiempo de descarga
1.3 segundos
Tiempo de bajada - Libre
2.5 segundos
CAPACIDADES DE LLENADO
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Tanque de combustible - Estándar
314 litros
Sistema de enfriamiento
42 litros
Carter
30 litros
Transmisión
34 litros
Diferenciales y mandos finales - Parte delantera
36 litros
Diferenciales y mandos finales - Parte trasera
36 litros
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CAMINOS 2 Tanque hidráulico
110 litros
ESPECIFICACIONES DE OPERACION Carga límite de equilibrio estático, a pleno giro - balde (cucharón)
10.915 kg
Carga límite de equilibrio estático, a pleno giro - horquillas
4.273 kg
Fuerza de desprendimiento
165 kN
6. DIFERENTES TIPOS DE CUCHARON
Hay 9 combinaciones de cucharones de empleo general, 2 combinaciones de cucharones para rocas y 9 combinaciones de cucharones para material suelto para adaptar la unidad específicamente a la aplicación. Los cucharones Caterpillar se caracterizan por el comprobado diseño de cucharón con costillas de refuerzo exteriores para su óptima duración. a) Sistema guarda esquinas permite máxima flexibilidad entre los sistemas de dientes y cuchillas para proporcionar máxima protección y rendimiento para cada aplicación. b) Las cuchillas y cantoneras de extremo empernadas tienen acero DH-2 como elemento estándar para una superior resistencia al desgaste. También vienen con ARM (material resistente a la abrasión) opcional con carburo de volframio impregnado para una máxima resistencia al desgaste en aplicaciones de bajo a mediano impacto. c) Nuevo adaptador angular de 2 pernos acoplado firmemente para prevenir el desplazamiento. d) Los segmentos empernados protegen la cuchilla de base para eliminar el festoneado y mantener lisa la superficie de trabajo.
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7. CUCHARONES ESPECIALES
a) Los acopladores rápidos proporcionan una flexibilidad incomparable y permiten que un operador realice una amplia variedad de tareas con una máquina, lo cual aumenta el rendimiento de la máquina y la eficiencia. b) Se ofrecen cucharones para carbón con anchos especiales. Todos los cucharones para carbón incluyen una cuchilla empernada. c) Los cucharones para virutas de madera se han diseñado especialmente para cargar y transportar virutas de madera y materiales livianos similares. Se incluyen cuchillas empernadas como elemento estándar. Los protectores de visibilidad ayudan al operador en la tarea de carga. d) Los cucharones de carga general permiten cargar, empujar, amordazar objetos o filtrar la descarga de materiales son tareas fáciles con este cucharón. e) Los cucharones de alta descarga son ideales para cargar material liviano apilado en camiones de laterales altos, tolvas en estaciones de transferencia de residuos o para manipular fertilizante, carbón o granos. f) Se ofrecen cucharones para fertilizante y pueden diseñarse para diversas alturas, anchuras y capacidades de carga de tolva. El diseño especial permite esparcir los fertilizantes dentro del cucharón para aprovechar todo su volumen. g) Ganchos especiales para traslado de troncos en forma pendulante especiales para faenas forestales de nuestra zona. h) Los cucharones para ladrillo y arcilla son ideales en aplicaciones que requieran cualidades de inadvertencia, incluyendo el manejo de yeso, arcilla y materiales de colada abierta. Se pueden emplear materiales o revestimientos especiales para ofrecer bajos coeficientes de fricción o resistencia a la abrasión. i) Los cucharones de cribado permiten a los operadores recoger, cribar, combinar, mezclar y cargar materiales tan diversos como tierra negra, arcilla, turba arenosa, composte, corteza de árboles, carbón, piedra caliza y vidrio de botellas. Se ofrecen diferentes opciones para tambores de cribado y herramientas. Se ofrecen otros cucharones para materiales livianos, roca, rellenos/basurales, arena y grava
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8. UTILIZACION DE LA PALA CARGADORA
Muy ligera de empleo, la pala cargadora es utilizada en:
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la manutención y la carga de todos los materiales, con la cuchara apropiada o la herramienta apropiada ,
la excavación, en terreno llano, de materiales sueltos o disgregados,
el desmonte de terrenos blandos,
la limpieza del terreno, Página 15
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el extendido y nivelación de materiales,
el ripado de líneas férreas, etc.
Caterpillar fabrica una línea completa de cargadores de ruedas, incluyendo el cargador de ruedas más grande del mundo, el Cat 994D. El Cat 914G fue el primero de nuestra nueva Serie G de cargadores de ruedas. Estos nuevos modelos son más versátiles, trabajan mejor y con mayor eficiencia, son más fáciles de dar servicio y son más cómodos. Nuestra línea de cargadores de ruedas de tamaño mediano incluye ahora los modelos 938G, 950G, 962G, 966G, 972G y 980G. Estos modelos están diseñados para trabajar igualmente bien en excavación en banco o al aire libre y a cargar camiones en segunda. Los modelos más recientes que se han añadido a la línea de cargadores de ruedas son los modelos de la gama de Cargadores Compactos Caterpillar. Los Cargadores de Ruedas Compactos 902, 906 y 908 están disponibles. Esta línea de cargadores compactos utiliza la amplia experiencia de Caterpillar en cargadores de ruedas para establecer nuevos niveles de excelencia. Como Caterpillar sirve a clientes con requerimientos muy diferentes en todas las regiones del mundo, fabricamos varias configuraciones diferentes de cargadores de ruedas. Su distribuidor Caterpillar puede ayudarle a seleccionar el cargador de ruedas más adecuado para su aplicación.
9. OPERACIONES, APLICACIONES Y FORMA DE TRABAJO
El cargador frontal es relativamente nuevo entre los equipos para construcción. Aparentemente se introdujo como otro accesorio para hacer aún más versátil el tractor de orugas y atender el problema de limpieza de los alrededores de los sitios de construcción. El tractor equipado de hoja o bulldozer sólo podía empujar el exceso de material o desperdicio hacia un lado, y en cambio, el cargador de cucharón frontal podía levantarlo y cargarlo en camiones. Esa operación original se efectuó con los cucharones mecánicos regulados con cables, e instalados sobre brazos rígidos, que fue lo que tenían los primeros cargadores que aparecieron al terminar la Segunda Guerra Mundial. Por las razones explicadas anteriormente, el cargador no tuvo gran aceptación sino hasta que se introdujo el control hidráulico en los mecanismos extensibles de los brazos. En la actualidad, el cargador frontal tiene gran aplicación y aceptación. Una de las aplicaciones más comunes del cargador es la carga de materiales en unidades de acarreo. Si el área que circunda al material pr cargar es razonablemente nivelada, la unidad de acarreo puede situarse en una posición cercana conveniente. En tal caso, el cargador puede excavar y hacer el movimiento corto necesario para vaciar su carga al camión. Durante los primeros años del desarrollo del cargador frontal, se usó como sustituto de las pequeñas palas mecánicas para cargar camiones. En la actualidad se fabrican cargadores grandes y de gran capacidad que están reemplazaron a las palas mecánicas en casi todas sus operaciones tradicionales. Otro uso común que se le da a los cargadores es en la excavación para basamentos o cimentaciones. En tal caso, solo son aplicables cuando la dimensión horizontal más pequeña, es por lo menos igual al ancho del cucharón, si no es que varias veces mayor. Si la dimensión más corta del fondo de la excavación es por lo menos del doble de la longitud del cargador, no contando el cucharón, puede disponerse la operación de carga de camiones al nivel de la cimentación. Con el mismo cargador puede excavarse una rampa para que INFORME
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CAMINOS 2 pueda entrar el camión hasta el fondo de la excavación siguiendo uno de los lados largos. Luego pueden cargarse los camiones como se dijo antes para la operación de carga de camiones de acarreo. 10. FORMA DE TRABAJO
El mecanismo del cucharón de los cargadores se diseña para tener una altura de vaciado comprendida entre 2.4 y 4.5 metros arriba del plano sobre el que se mueve el tractor. Tal altura es proporcional al tamaño del cargador. Esto hace posible que el cargador vacíe a un camión o unidad de acarreo de tamaño adecuadamente equilibrado. La operación de un cargador entre su posición de carga y la de vaciado, requiere por lo general muchas maniobras. Si es limitado el espacio utilizable entre las posiciones de carga y descarga, puede presentar problemas. Un cargador montado en tractor de orugas puede pivotear lentamente sobre sus bandas de orugas sin gran dificultad, pero un ordinario tractor de dos ejes, montado sobre ruedas, necesita más espacio para maniobras. Esto ha conducido a la unidad de tracción articulada más moderna, como es el caso de nuestra maquina en estudio. Un cargador de armazón articulado tiene su articulación aproximadamente a la mitad de la distancia entre sus ejes. Su capacidad de giro se aumenta notablemente por el ángulo de más de 30 grados que puede girar el eje frontal a cada lado de la posición recta hacia delante. Por supuesto, el cucharón puede estar en muchas posiciones diferentes durante la operación del cargador. Con el cucharón elevado a una altura de vaciado, no tiene efecto alguno sobre las dimensiones laterales interfaciales a nivel del terreno. Por ello, generalmente se da la longitud del cargador sin incluir el cucharón. El radio de giro o de vuelta medido hasta la rueda trasera exterior de un cargador articulado, es aproximadamente igual a su longitud total excluyendo el cucharón. Esto significa que un cargador articulado bien diseñado puede trabajar en un espacio confinado. En general, no necesita más del doble de la longitud de la máquina, para excavar, maniobrar y vaciar su carga. Un cargador articulado puede girar su parte frontal para cargar directamente del banco de material. Esta misma flexibilidad para maniobras puede ayudar durante el vaciado a un lecho de acarreo largo. Su flexibilidad permite al cargador extender su carga para lograr uniformidad de distribución en la unidad de acarreo, sin tener que cambiar su posición completamente. La capacidad de carga a unidades de acarreo, de un cargador articulado, en su posición de rotación, es aproximadamente del 85% de su capacidad en su posición normal hacia delante. El tipo de operación que realiza un cargador implica muchos cambios de dirección , de avance y retroceso, así como los cambios de dirección de sus partes frontal y trasera, puede haber de 400 a 500 cambios de dirección por hora. Esto equivale a un cambio de dirección cada 6 segundos. Agregando a estos movimientos la variedad de posiciones del cucharón, es fácil predecir que el operador tiene una máquina difícil de controlar. Por esta razón, las mejoras estudiadas en el diseño de los cargadores frontales se han concentrado en simplificar los controles que usa el operador. INFORME
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CAMINOS 2 Una manera de simplificar la labor del operador fue poner el cambio y el control de los engranes de velocidad en una sola palanca. El operador puede cambiar de 1ª a 2ª velocidad en avance hasta una velocidad de reversa tan alta como la 3ª , en un solo movimiento de esta palanca. Otro medio para simplificar la operación de un cargador consistió en dotarla de un sistema de un control automático del cucharón. Tal mejora la traen incorporada la mayoría de los cargadores frontales modernos, para permitir que el operador se concentre en las maniobras de su equipo. La operación manual del cucharón de un cargador, utiliza dos palancas situadas al alcance del operador. Una sirve para controlar la posición vertical y la elevación del cucharón; eleva o baja el cucharón, o lo mantiene vertical. La otra palanca sirve para controlar la posición del cucharón en torno a un eje horizontal situado en el borde trasero del cucharón más próximo al tractor. Esta pone al cucharón en una posición inclinada hacia atrás para lograr su capacidad máxima, una posición cargada hacia delante para el vaciado, o lo mantiene en una posición intermedia para excavación, raspado, etc. Estas posiciones se ilustran en la figura.
El control automático de las posiciones del cucharón releva al operador de muchos pequeños puntos de decisión que causan cansancio a éste. El cucharón se eleva a una de tres posiciones preajustadas de inclinación y se detiene automáticamente a una altura ajustada. Cuando el cucharón se vacía, regresa automáticamente al ángulo adecuado para excavación para tomar su siguiente carga. Los puntos del control automático pueden ajustarse como se requiera o se hayan programado para una operación dada. Un tercer uso importante del cargador frontal es la carga de material de voladuras a unidades de acarreo, en el espacio limitado de una excavación en roca, de un túnel o de una cantera. En tales situaciones, el cargador tiene una ventaja sobre la pala mecánica, por su pluma y demás partes salientes. También se aplica el cargador frontal para excavar agregados o material de cantera, para cargarlos a la parrilla de la tolva de alimentación de una planta trituradora. En general, se sitúa la tolva en el borde, o apenas adentro del tajo INFORME
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CAMINOS 2 del material. El cargador excava entonces su carga y la acarrea una distancia pequeña hacia la tolva. Si la distancia de acarreo es mayor que la de alcance de una pala desde su posición de excavación , el cargador tiene un aventaja decisiva sobre la pala mecánica para esta operación. Por supuesto, cualquiera operación de limpieza de construcción que comprenda el recogimiento del material y su vaciado en algún otro lugar, es ideal para un cargador frontal. Como se mencionó antes, esta es la razón que originó la introducción del cargador de cucharón. Entre otros ejemplos, pueden citarse la extracción de troncos de raíz de árboles de boleos o guijas grandes, así como de otros objetos grandes que estén en el área de trabajo, como preparación para los trabajos de nivelación de terreno; el relleno de una excavación para cimentación o de trincheras, particularmente cuando el material tiene que acarrearse desde cierta distancia; también la variedad de trabajos de limpieza en los alrededores de un patio de agregados o materiales para concreto.
11. CONDUCCION DE UNA PALA CARAGADORA
La conducción del tractor no exige ninguna precaución especia, tanto más puesto que la cargadora no alcanza su pleno rendimiento más que sobre superficie plana -horizontal o ligera pendiente -y bien despejada. La toma de una pila se efectúa atacándola por la parte baja, con el borde de la cuchara a ras de suelo. Se debe escoger la velocidad que permita la penetración en el montón sin choque. Una vez atacada la pila, debe ponerse a todo gas. Cuando la cargadora se frene, fijar los brazos de elevación en posición baja; der enseguida un mov. De vaivén la palanca de mando de giro de la cuchara para bombear el material y llenarla así completamente. Con la cargadora en marcha adelante enderezar la cuchara y fijarla. Poner entonces la cargadora en marcha atrás y elevar de nuevo los brazos hasta separar la cuchara del montón. Volver a poner la marcha adelante hacia el punto de descarga y, durante el trayecto, elevar la cuchara a la altura deseada para que , llegada al punto de descarga , baste con bascular la cuchara ; se evita así momentos de paro en el punto de descarga. Sin embargo, si el transporte se hace a una cierta distancia, se debe bajar la cuchara a unos 30 ó 40 cm. Del suelo para asegurarse la estabilidad de la maquina. Igualmente cuando el trayecto sea con curvas. La elevación altura de descarga se hace un poco antes de llegar al punto de descarga. Para la descarga sobre camión, éste se coloca oblicuamente a la cargadora, a fin de reducir las distancias, dando a la pala, sin embargo, un tiempo de recorrido, suficiente para elevar la cuchara a la altura de vaciado. El camión se descarga empezando por su parte delantera. Una ve realizada la descarga, elevar de nuevo la cuchara para evitar enganchar al borde de la caja del camión en el momento de la marcha atrás de la cargadora.
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CAMINOS 2 La descarga puede hacerse de golpe o suavemente maniobrando los mandos de descarga. En el caso del material adhesivo, se sacude la cuchara con un mov. Rápido de vaivén de la palanca de mando de descarga. En el curso de las maniobras para volver al montón, la cuchara es mantenida en su posición baja, dispuesta a empezar un nuevo ciclo. Para la carga sobre camión de piedras procedentes de voladuras, se emplea de preferencia la cargadora sobre orugas, ya que los neumáticos se dañan mucho con los trozos de roca. Se debe procurar empezar la carga del camión con bloques de pequeñas dimensiones. Con la carga de material muy abrasivo se corre el riesgo de poner rápidamente fuera de servicio las cadenas de rodamientos; se recomienda situar el camión paralelamente al frente de la cantera. Durante el llenado de la cuchara, el conductor aparta la cargadora perpendicularmente al frente lo suficiente para que el camión en marcha atrás pueda situarse bajo la cuchara. El DESPLAZAMIENTO de la cargadora, con cuchara llena, sobre una pendiente empinada, se efectúa con la cuchara a ras de suelo, y en marcha adelante en la subida, y marcha atrás en el descenso. Para excavación en terreno plana la cuchara se coloca en posición de hacer calicatas y los brazos de elevación fijos en su posición de baja. El llenado de la cuchara se efectúa de una pila como para la toma. Np debe dudarse en practicar el “bombeo”.
Se efectúa la primera serie de pasadas a lo largo de uno de los lados de la excavación a ejecutar, preparando una rampa de acceso en el interior, preferentemente en el exterior de la excavación. Las paredes de la excavación deben ser excavadas verticalmente. En la EXCAVACION EN DESMONTE, para que la superficie de trabajo permanezca horizontal, se ataca el frente de su base, como para la carga de una pila, elevando el brazo para que la cuchara se llene. No trabajar jamás bajo las salientes de la excavación, que deben ser eliminados en el momento de su formación elevando los brazos hasta la altura necesaria. La LIMPIEZA DE LAS SUPERFICIES DE TRABAJO, se realiza con la cargadora durante los periodos de espera. Se efectúa con la cuchara a ras de suelo. El EXTENDIDO y nivelación deben ser realizados con la cargadora equipada de una cuchara sin dientes, bajándola y trabajando a manera de una cuchilla de buldócer. Para una nivelación más regular, debe trabajarse en marcha atrás.
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CAMINOS 2 12. PRODUCTIVIDAD DEL CARGADOR
La productividad de un cargador frontal se calcula en m* por hora. Puede determinarse, estimando la carga real medida en banco de material, y calculando el tiempo que toma el manejar cada cucharón lleno. En otras, palabras, el encargado de planeación estima la carga del cucharón y su tiempo de ciclo. Luego puede calcular la productividad para el tiempo medio gastado en cada hora de producción real. Esta es la manera de estimar los metros cúbicos por hora para cualquier equipo de construcción que maneje material a granel. El tiempo de ciclo de un cargador para manejar cada cucharón, debe separarse en varios componentes clave. Esta subdivisión tiene por objeto separar los cambios variables, los cuales dependen de las distancias que recorre el cargador con cada cucharón lleno, de los llamados tiempos fijos. El tiempo fijo comprenderá aquellas partes del ciclo del cargador que son razonablemente constantes, cualquiera que sea la operación de que se trate. Las partes son los tiempos requeridos para cargar el cucharón, para cambiar las velocidades, para girar y para vaciar la carga. Para cualquier tipo de arreglo de la operación y cualquier distancia de movimiento de la carga, se estima que el valor del tiempo fijo es de 15 a 21 segundos, para una operación razonablemente eficiente. El tiempo variable de recorrido se basa en las velocidades de recorrido y en las distancias a recorrer entre la carga y la descarga, y luego en el retorno para la siguiente carga. El cambio de velocidades, el giro y las maniobras, en general, se hacen entre los puntos extremos de cada ciclo. 13. CICLO DE TRABAJO.
La maquina estudiada en este caso realizaba labores de carga de materiales que se encontraban a distancias variables. Como grava, arena, ripio, bloques de hormigón (en algunas oportunidades). Este ciclo de trabajo fue considerado para las cargas de gravilla que se encontraba a unos 15 mts. Del cono dosificador para el hormigón en planta:
Carga Transporte hasta el cono Descarga en cono Giro cambio de posición Regreso vacío al lugar de carga TIEMPO DE CICLO: 1 minuto 20 seg. RENDIMIENTO.
14. DETERMINACION DEL RENDIMIENTO DE UN CARGADOR.
La producción en este tipo de equipo se calcula multiplicando la cantidad de material que mueve el cucharón en cada ciclo por el número de ciclos/hora, siendo la capacidad nominal del cucharón afectado por un determinado factor de carga.
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CAMINOS 2 El rendimiento de un cargador está afectado por:
Tiempo de carga - Tiempo de excavación (material de dureza media ) Tiempo : a) de transporte. b) de descarga. c) de retorno. Tipo de terreno Velocidad de los hidráulicos Posición respecto a la carga Operador (habilidad) y operación del cargador frontal. Capacidad del cucharón o balde (a ras: arenas; colmada: capacidad geométrica más 12% aprox.) El rendimiento aproximado seria : 1 min. 20 seg. 3m aprox. 1 hora X X = 135 m por hora. a) Factores de carga para diversos materiales o
MATERIAL SUELTO
FACTOR
Material húmedo
0.95
Agregado de concreto
0.95
de 1/8" - 7/8"
0.90
de 3/8 - 3/4"
0.92
de 3/4 - 1½
9.87
mayores de
1½
0.60
- 0.85
b) Factores de Excavación MATERIAL EN BANCO
FACTOR
Clase I
0.85
Clase II
0.78
Clase II-A
0.71
c) El tiempo de ciclo se compone de
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CAMINOS 2
Tiempo de carga
básica (fijo)
Tiempo de ida
traslación (variable)
Tiempo de descarga
básica
Tiempo de regreso
traslación
Tiempo de acomodo
básico
d) EJEMPLO DE RENDIMIENTO DE UN CARGADOR FRONTAL CATERPILLAR CAT 950 – H
Capacidad
:
Potencia :
197HP
Peso
:
3.6 m 3
18,320 Kilos
El rendimiento es: 3.600x Q x F x E x K 3
R=
(m /h) Cm
Donde
:
Q = Capacidad del cucharón = 3.6 m INFORME
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CAMINOS 2 F = Factor de conversión = 1.2 E = Factor de eficiencia de la máquina = 0.83 K = Factor de eficiencia del cucharón = 0.85 Cm= Tiempo que dura un ciclo de trabajo = 342 seg. Reemplazando estos valores:
3,600 x 3.6 x 1.2 x 0.83 x 0.85 3
R=
= 32.08 m /h 342
R= 32 x 8 3
R= 256.65 m /día 15. EL MANTENIMIENTO
El mantenimiento fácil es parte del diseño de la transmisión. Las tomas de presión incorporada contribuyen a reducir el tiempo de detección de problemas para aumentar la disponibilidad de la máquina. La inspección diaria del nivel se hace a nivel del suelo mediante un indicador visual bien protegido. Las válvulas de muestreo de aceite permiten acceder a la transmisión de modo rápido y limpio para hacer el Análisis Periódico de Aceite. El Control Electrónico de Presión del Embrague (ECPC) produce cambios más suaves y prolonga la duración del embrague. El ECPC detecta la información generada tanto por la transmisión como los controles del operador en la cabina para modular cada embrague individual. Ello produce cambios más suaves en la velocidad y el sentido de marcha. Los embragues modulan la energía, lo cual prolonga la vida útil de los mismos. El neutralizador de la transmisión permite al operador desconectar los embragues de la transmisión, eliminando así el par de torsión del tren de mando. Con el neutralizador, se mantienen altas las revoluciones del motor para obtener un pleno flujo hidráulico y se previene la sobrecarga de los frenos al conducir. Al ajustarse el neutralizador para una aplicación específica mejora el control de la máquina en avance lento, reduce la energía de los frenos y mejora el rendimiento de combustible. Caterpillar diseña, desarrolla y construye un servo transmisión con capacidad de cambio automático. La servo transmisión controlada electrónicamente permite hacer cambios de velocidad y sentido de marcha a plena potencia. Los cambios totalmente modulados prolongan la duración de los componentes y la productividad y ayudan a reducir la fatiga del operador.
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CAMINOS 2 Lo que respecta al mantenimiento de nuestra maquina dentro de la planta productora de hormigón, se realizaba por sus propios técnicos en el taller mecánico ubicado a un costado de la planta. Realizándole los respectivos cambios de aceite a los distintos sistemas en un ciclo periódico. En caso de desperfectos mayores se solicitan las piezas al distribuidor autorizado y se realiza su cambio dentro del taller mismo.
16. Volquete
-Camión dotado de una tolva con accionamiento hidráulico, dependiendo del tamaño y capacidad de la tolva podemos clasificarlos como volquetes de 6, 8,10 y 15 m3. -Existen también camiones industriales de gran tonelaje de 50 a 180 Tn. -Los volquetes pueden recorrer grandes distancias, transportando material, siendo en movimiento de tierras el elemento indispensable para ejecutar los trabajos. 17. USOS
-
Recolección, traslado y descarga del material., etc.
18. EJEMPLO EN EL TRANSPORTE PAGADO CON VOLQUETES Marca
:
Volvo
Capacidad
:
10.00 m
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CAMINOS 2 Potencia :
340 HP
Cálculo del número de volquetes – hora que se necesitan para transportar el material abastecido por un cargador frontal.
Utilicemos la siguiente fórmula:
Y (T + D + L) N =-----------------------------60 x C x E
Donde: N = Número de volquetes Y = Volumen abastecido por el cargador frontal T = Tiempo de viaje en minutos L = Tiempo de carga en minutos D = Tiempo de descarga en minutos C = Capacidad de cada volquete en m
3
E = Factor de eficiencia -Tomando como unidad básica al cargador frontal CAT 950 - H cuyo rendimiento es. 3
Y = 32.08 m /h Asumimos distancia a la cantera = 5 km.
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CAMINOS 2 19. Cálculo del tiempo que dura un ciclo de trabajo:
Si consideramos: Velocidad del volquete cargado = 20 Km. /h Velocidad del volquete descargado
= 40 Km. /h
Tiempo total de viaje = 5.000 mx 60mín 40km / h1,000 m
5.000 mx 60 mín
+
20 km / h1,000 m
R= 22.5 mín. Tiempo de descarga = 3 mín. Tiempo de descarga = 2 mín. Tiempo total por ciclo = 22.5 + 3 + 2 = 27.5 mín. Reemplazando valores: N =
32.08(22.5 3 2) 60 x5 x0.8
N = 3.68 N = 4 volquetes 20. CUADRO DE RENDIMIENTO PARA VOLQUETES CON DISTANCIA VELOCIDAD DE TRANSPORTE Velocidad del camión cargado
20km/h
20 Km./h
30 Km./h
Velocidad del camión descargado
30 Km./h
40 Km./h
40 Km./h
Tiempo de carga y descarga
5 mín.
5 mín.
5 mín.
Tiempo de recorrido cargado
4d
3d
2d
Tiempo de recorrido descargado
2d
1.5 d
1.50d
Tiempo total por ciclo
5+5d
5+4.5d
5+3.5d
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CAMINOS 2 Tiempo útil / día de trabajo = 480 mín. x 0.90 = 432 mín. / día Número de viaje es =
Rendimiento =
Rendimiento =
432mín ciclo
432mín ciclo
4320mín ciclo
3
x 10 m x volquete
3
3
(m / día) = 1,080.00 (m / día)
Costo de volquete po metro cubico =300*15.75 3
S/. 4,725.00 (m ) Costo de cargador frontal por metro cubico = 300*24.75 3
S/. 7,425.00 (m )
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21. CONCLUSIONES
Se ha podido observar la gran versatilidad de la pala cargadora o cargador frontal porque puede realizar labores tan variadas como transportar materiales, empujar, limpiar terreno, colar, elevar, etc. Algunas recomendaciones que se pueden hacer son las siguientes:
sobre suelos rocosos, verter si es posibles una capa de materiales blandos para reducir los choques sobre el cargador. Cargar los camiones a la derecha, y a la izquierda de la cargadora para igualar los desgastes. Trabajar preferentemente de espalda al viento para evitar que el conductor reciba las partículas de polvo en la cara. Por razones de duración del equipo debe procurarse que siempre opere en terreno horizontal, aunque haya que ejecutar una nivelación previa. Cuando el cargador se mueve sobre terrenos rugosos debe llevarse la cuchara lo más baja posible, para evitar que la carga pueda caer sobre el operador y la máquina, dañándolos. Para cada tipo de faena y calidad del terreno se debe escoger el cargador adecuado, así como los aditamentos más efectivos. En general el camión debe estacionarse de modo que su eje longitudinal quede a 135 grados con respecto al frente de carga, con ello se reduce el giro del cargador. Si no se dispone de espacio para maniobrar, el camión puede colocarse con su eje paralelo al punto de carga. Con ello el cargador tiene mayor recorrido pero su giro permanece igual. Tratar de evitar los giros de 90 ó 180 grados, que son los que producen mayor desgaste en el equipo
Una cargadora sobre neumáticos debe evitar los patinazo, fatales para los neumáticos sobre todo en suelos rocosos. Sobre terreno blando o arenoso, reducir la presión de los neumáticos. No moverlas ruedas de dirección de las cargadoras sobre neumáticos más que en marcha para no perjudicar los órganos de dirección.
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