Libro Del Estudiante

Capacitación - Material del Estudiante

Compactador de Suelo Vibratorio CS-CP 533E DEPARTAMENTO DE DESARROLLO PROFESIONAL FINNING

Preparado por: Héctor Schönffeldt Rubio. Instructor Técnico Finning.

Capacitación – Material del Estudiante

INDICE

Página.

Hoja del curso

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Módulo 1 Componentes principales del tren de potencia en equipos Caterpillar • Cargador de Ruedas • Tractor sobre Ruedas • Camión de Obras • Tractor de Cadenas

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Módulo 2 Convertidor de Torque Función del Convertidor de Torque Componentes principales Componentes que están en comunicación al interior del convertidor de torque y función de ellos Flujo de aceite a través del convertidor de torque Convertidor de torque Convencional Convertidor de torque con Embrague Unidireccional • Conjunto de Embrague del Estator • Aplicación del Convertidor de torque con embrague unidireccional en los equipos Caterpillar Convertidor de torque de Capacidad Variable • Componentes del Convertidor de torque de Capacidad Variable • Aplicación del Convertido de torque de Capacidad Variable en los equipos Caterpillar Convertidor de torque con Embrague de Impelente • Algunos componentes en el convertidor de torque con Embrague de Impelente • Válvula solenoide del Embrague de la Impelente • Aplicaciones del convertidor de torque con embrague de la Impelente en los equipos Caterpillar Convertidor de torque con Embrague de Traba • Convertidor de torque con Embrague de Traba en la condición de Mando Convertidor • Convertidor de torque con Embrague de Traba en la condición de Mando Directo • Válvula solenoide del Embrague de Traba • Ciclo de funcionamiento para la válvula de modulación del embrague de Traba • Aplicación del convertidor de torque con embrague de traba En los equipos Caterpillar Divisor de Torque • Componentes del conjunto de engranajes planetarios • Partes en comunicación en el Divisor de Torque • Condiciones de carga para el funcionamiento del Divisor de Torque • Baja carga

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INTRODUCCION

Esta presentación tiene por objeto lograr un conocimiento acabado de los compactadores de suelo de las series 400, 500 y 600 de Caterpillar. Permitiendo a los participantes familiarizarse con los equipos representados, faciliitandoles el trabajo de mantenimiento, testeo y análisis de problemas. Para alcanzar este objetivo se estudiará: 1-.Los principios físicos involucrados en la compactación de suelos y las técnicas de compactación. 2-.Los circuitos hidráulicos y eléctricos de los sistemas de propulsión, vibración y dirección referidos al compactador CS533E. 3-.Los puntos de testéo y de mantenimiento relacionados al compactador CS533E.

UNIDAD 1

:PRINCIPIOS DE COMPACTACION

ALCANCES Al termino de esta unidad, los participantes estarán en condición de: dada una máquina CS/CP: 1-.Identificar los puntos de mantenimiento preventivo y los controles de operación. 2-.Identificar cada sistema de la máquina y los componente involucrados en él. 3-.Ejecutar los testeos y la calibración necesaria para el correcto funcionamiento del equipo.

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PRINCIPIOS DE LA COMPACTACIÖN ¿QUÉ ES LA COMPACTACIÓN? Es el proceso por el cual se aumenta mecánicamente la densidad de un material determinado, removiendo la porosidad entre sus partículas. Al compactar, el volumen disminuye y la densidad aumenta. Fundamentalmente se aplican procedimientos de compactación sobre tres tipos de materiales como son: Suelos, asfaltos y basuras.

¿PARA QUE SIRVE LA COMPACTACIÓN? Con la compactación se aumenta la resistencia, la estabilidad y la impermeabilidad de un suelo. Se reduce los daños producidos por erosión, compresión o dilatación. Capas mas densas de los suelos, soportaran mejor las cargas y evitan el movimiento, la flexión o el agrietamiento.

TIPOS DE MATERIALES Suelo: El suelo es el material procedente de la descomposición físico-química de las rocas. Los fenómenos físicos que intervienen en la descomposición son: la congelación y descongelación, rozamiento, arrastre, transporte por el viento y el agua. Los suelos están constituidos por mezclas de grava, arena, arcillas, limos y materia orgánica en proporciones variables y con un determinado contenido de agua. Grava: Partículas individuales redondeadas de tamaño entre 2 y 76,2 mm de diámetro. Arena: Piedras pequeñas o fragmentos minerales de tamaño inferior a 2 mm de diámetro y con aristas cortantes.

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Limo: Partículas finas de aspecto suave y harinoso. Arcilla: Suelos de textura muy fina que forman terrones duros al secar. La arcilla es la que determina el grado de plasticidad y le da cohesión a los suelos. Materia orgánica: Vegetación descompuesta en parte o materias vegetales divididas en partículas muy finas. Asfaltos: Son mezclas de áridos de alta calidad y betún asfáltico, que se compactan para formar una masa densa y uniforme y que se solidifican al enfriarse. El betún sirve para unir los áridos y para el relleno de espacios vacios. En los asfaltos se requieren áridos con aristas, carentes de arcillas, limos y otros elementos perjudiciales. Como consecuencia de esto, la compactación es bastante difícil de lograr y se requieren capas de poco espesor.

¿ES IMPORTANTE LA COMPACTACIÓN? La compactación es muy importante cuando se trata de extender la vida útil de un suelo o del asfalto. Permite ahorrar dinero en el mantenimiento de suelos y de vías

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¿ES COSTOSA LA COMPACTACÓN? La compactación, es la parte menos costosa de una obra. La remoción de tierras, los agregados y el asfalto son mucho más costosos. Los costos de compactación, aumentan sólo muy poco el precio de la obra.

SEDIMENTACIÓN El paso del tiempo produce la sedimentación o compactación natural de los materiales sueltos (consolidación), pero aplicando procedimientos

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Capacitación – Material del Estudiante mecánicos es posible reducir el tiempo en lograrla. Estos procedimientos mecánicos pueden ser: 1-.Presión estática 2-.Manipulación 3-.Impacto 4-.Vibración

PRESIÓN ESTÁTICA Consiste en aplicar un peso sobre la superficie del suelo para acomodar las partículas en enlaces más estables. El efecto que produce un peso aplicado sobre el material se traduce en una presión sobre su superficie que se transmite hacia el interior pero que disminuye exponencialmente con la profundidad del terreno. Debido a esto, sólo se aplica la compactación estática en capas de poca profundidad.

Peso del tambor

Área de contacto Con el piso

Como es lógico, en la compactación estática hay dos factores en juego: El peso de la máquina y el área de aplicación.

Ancho del tambor

En el caso de los rodillos estáticos existen cuatro factores: Carga por eje, ancho del tambor, largo del tambor y velocidad de desplazamiento.

FUERZA LINEAL ESTÁTICA La fuerza lineal estática indica la capacidad de compactación del tambor estático y corresponde a la fuerza vertical situada justo abajo del tambor y que actúa a lo largo del tambor. Para calcularla, basta dividir el peso del tambor con el largo.

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Capacitación – Material del Estudiante Está expresada en Kg/cm.

CARACTERÍSTICAS DEL TAMBOR Tambores de diámetro mas pequeño, tienden a arrastrar el material y a dejar camellones detrás del tambor. Los tambores auto propulsados, producen menos fracturas en las capas superiores y arrastran menos el material porque no tienden a patinar.

PRESION ESTÁTICA / COMPACTADORES DE NEUMÁTICO

Para los compactadores de neumáticos, el factor fundamental es el peso por rueda. Esto influye en la profundidad alcanzada por la compactación. Además la presión en los neumáticos permite variar la presión de compactación y a su vez la densidad superficial conseguida.

MANIPULACIÓN También llamado efecto de amasado, es el producido por fuerzas que redistribuyen las partículas aumentando su densidad. Las máquinas que mejor aprovechan estas fuerzas son los compactadores de pisones y los de neumáticos de ruedas alternadas.

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IMPACTO También llamada compactación Dinámica, utiliza una fuerza de impacto repetido sobre la superficie a compactar. La compactación depende del peso que se utilice y la altura desde la que se le deje caer. Puede ser de baja energía al utilizar compactadores de mano, con rangos de trabajo de 600 VPM, o de alta energía utilizando rodillos vibratorios, con rangos entre 1400 y 3500 VPM.

VIBRACIÓN Es La producida por los tambores vibratorios Se produce una rápida sucesión de ondas de presión que se esparcen en todas las direcciones. Para entender la compactación por vibración se deben manejar los conceptos de: Fuerza Centrífuga, Amplitud, Frecuencia y Resonancia.

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VIBRACIÓN / CONCEPTOS

1-.Fuerza Centrífuga: Es la fuerza ejercida hacia fuera por un peso al rotar alrededor de un eje. Esta dada por:

2-.Amplitud: Es la distancia hacia arriba y hacia abajo que recorre el eje de un tambor que está sometido al efecto de una fuerza centrífuga. Cuanto mayor sea esta distancia mayor energía de compactación produce el tambor. La amplitud de la vibración interviene en la profundidad alcanzada en la compactación.

La amplitud, es determinada por el peso de la masa que gira.

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Capacitación – Material del Estudiante Al cambiar la amplitud, el operador puede variar la fuerza que se aplica sobre el suelo.

3-.Frecuencia: Es el número de revoluciones por minuto que da el peso excéntrico alrededor de su eje. Es posible interpretar la frecuencia como vibraciones por minuto VPM. La relación entre la velocidad de translación y las VPM es muy importante, por esta razón, debe sincronizarse para tratar de producir un impacto cada 25 mm.

Con la misma frecuencia, una amplitud más grande, genera una mayor fuerza

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Capacitación – Material del Estudiante 4-.Resonancia: Es un fenómeno que se produce cuando un objeto vibrante se acerca a otro. Este último comienza a vibrar espontaneamente. Cuando el terreno se está compactando, comienza a vibrar en resonancia con el tambor.

Si la resonancia del terreno es la misma que la del tambor se consigue el máximo grado de compactación. A este fenómeno se le llama convergencia armónica. Puede ocurrir que la resonancia del terreno sea distinta a la del tambor, con lo que, las resonancias se contrarrestan y no se produce una compactación eficiente.

A

B

Ejemplo A: La vibracion esta cerca a la resonancia del sistema, el esfuerzo de compactación es bajo. La resonancia del sistema puede dañar la maquina o la tierra y no es confortable para el operador.

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Ejemplo B: La vibracion no esta ajustada con la resonancia del sistema,el esfuerzo de compactación es alto.

ELECCIÓN DEL EQUIPO COMPACTADORES DE NEUMÁTICOS. Las fuerzas de compactación generadas por estas máquinas (presión y manipulación) actúan en sentido descendente desde la parte superior de la capa para aumentar la densidad del material. Para variar el esfuerzo de compactación basta con variar la presión de los neumáticos o cambiar el peso del lastre. Son utilizados normalmente en acabados de capas asfálticas.

RODILLOS DE PISONES. Pueden tener distintos tipos de pisones (cilíndricos, cónicos o prismáticos). Los pisones atraviesan la capa superficial del material y compactan realmente la capa inferior dejando la superior un poco más suelta. Tienen la ventaja de que compactan de abajo hacia arriba las capas y dejan la superior más esponjosa lo que facilita el secado. Se usan generalmente en rellenos.

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COMPACTADORES VIBRATORIOS. Las fuerzas aplicadas contra el suelo en estos rodillos hacen que sean muy efectivos para la compactación. Se considera que la compactación es uniforme en todo el espesor de la capa compactada por vibración. La velocidad de trabajo es entre los 3,2 a 6,4Km/hr. Pueden ser de uno o de dos tambores. Generalmente los de un tambor se suelen aplicar en suelos para capas inferiores y medias. Los de doble tambor para capas superiores y sobretodo en asfaltos.

UNIDAD 2

:DESCRIPCIÓN GENERAL DE COMPACTADORES CS / CP 533E

ALCANCES La finalidad de esta unidad es la descripción general de los compactadores vibratorios CSCP533E. El estudio se basa en la identificación y función de los controles de cabina, características del motor, componentes del sistema de propulsión, sistema hidráulico, sistema vibratorio, frenos y dirección.

CABINA DE OPERACIÓN La cabina de operación de los compactadores CS-CP 533E comparte las mismas características de suavidad, visibilidad y facilidad de operación de los compactadores 563/573/583. La suspensión del asiento del operador es completamente ajustable. El soporte del antebrazo es ajustable para permitir el máximo control y confort

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Capacitación – Material del Estudiante en la operación del control de propulsión. El piso de goma es standard, esto reduce los niveles de ruido y transmisión de vibración al operador.

CONTROLES DE OPERACIÓN Los indicadores del equipo están ubicados en el panel frontal para una fácil referencia de operación. Este contiene el indicador de nivel de combustible, el indicador de VPM (opcional), los interruptores de velocidad de motor y velocidad de propulsión, la luz de advertencia de carga del sistema eléctrico y cuatro luces de advertencia para: -Baja presión de aceite de motor. -Alta temperatura de refrigerante. -Alta temperatura del aceite hdco. -Baja presión de carga.

El panel de controles a la derecha del asiento del operador puede contener diferentes controles y switch dependiendo de la configuración del equipo. El kit estandard, incluye la palanca de control de propulsión con el interruptor on/off de la vibración, el switch del freno de parqueo, el switch selector de amplitud (alta / baja) y el switch de las luces de trabajo.

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MOTOR Está montado en línea y sobre el eje trasero, lo que permite una adecuada distribución del peso entre ejes y la ubicación del centro de gravedad de la máquina bastante abajo. Esto mejora la estabilidad del equipo, la visibilidad hacia atrás, como así también la tracción de las ruedas traseras.

CARACTERÍSTICAS Motor: CAT3054 DITA – ATAAC Potencia Bruta: 130HP a 2200rpm. Potencia Neta: 125HP. Baja en Vacío:1200rpm Dimensiones Diametro:105mm Carrera:127mm Desplazamiento:4,4 lts. Cumple con las normas de control de emisiones: EPA Tier2 para USA (Environmental Protection Agency) y Stage II para UE.

La capota del motor permite un acceso fácil y rápido al motor y sus componentes. De construcción de fibra de vidrio, reduce los niveles de ruido. El ventilador, el radiador y el enfriador de aceite hdco, están montados en la parte trasera del motor. El HOC, puede inclinarse hacia atrás, permitiendo acceso adicional para las tareas de limpieza en el radiador. La bomba de cevado de combustible, el filtro de combustible y el separador de agua, son componentes standard en el CAT 3054.

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SISTEMA DE PROPULSION El sistema de propulsión es hidrostático, loop cerrado y está compuesto de: Dos bombas dobles, de pistones axiales y desplazamiento variable montadas en tandem, las que independientemente suministran aceite al motor del tambor y al motor del eje trasero, también de desplazamiento variable. La palanca de control de la propulsión ubicada a la derecha en la cabina de operaciones controla la velocidad infinitamente variable de la máquina como así también la dirección hacia adelante o hacia atrás.

SISTEMA HIDRÄULICO La familia de compactadores Cat son de diseño completamente hidrostáticos. El motor diesel mueve las cuatro bombas que están en línea, permitiendo el flujo de aceite para el sistema de dirección, vibración y propulsión del tambor y el eje. El aceite para el sistema hdco. está

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Capacitación – Material del Estudiante disponible para las bombas tras pasar por un filtro de carga de 5 micras, el que tiene además incorporado un switch de presión que advierte al operador de un problema de presión en el circuito de carga.

SISTEMA VIBRATORIO El tambor contiene dos alojamientos modulares para los contrapesos los que están montados en un eje que está soportado por rodamientos diseñados para trabajo pesado. Los contrapesos son movidos por el motor hidráulico de vibración que está montado en el soporte del tambor. Debido al riguroso procedimiento de montaje de los alojamientos y contrapesos, el cambio de aceite de éstos se puede realizar cada 3 años o 3000 hrs. de operación.

CONTRAPESOS (Diseño Exclusivo CAT) El sistema vibratorio es accionado con un switch on/off ubicado sobre la palanca de control de la propulsión, además un switch selector de amplitud permite seleccionar entre baja o alta amplitud del tambor dependiendo de la necesidad del trabajo. El sistema vibratorio sólo puede trabajar si el sitch selector de velocidad del motor está ubicado para alta velocidad. En esta posición el operador puede seleccionar entre alta o baja amplitud.

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TAMBOR LISO El Tambor del compactador CS533E tiene un espesor 25mm y esta construido de un material altamente resistente para prolongar su vida útil. Está montado al yoke con una serie de amortiguadores de goma, los que absorven la vibración del tambor y previenen que esta sea transmitida al chassis de la máquina. El parachoques frontal posee un desgarrador en V montado en soportes de goma que mantienen limpio el tambor (standard). Este sistema puede ser también instalado en la parte trasera del tambor.

TAMBOR Para incrementar la versatilidad del

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Capacitación – Material del Estudiante compactador es posible montar un kit de pisones de dos piezas. Las dos piezas poseen un total de 120 pisones con un alto de 90mm c/u. El kit posee un conjunto de desgarradores de punta que son ajustables para prolongar su uso. El kit de pisones de dos piezas permite ajustar el compactador a los requerimientos de compactación de una forma fácil, rápida y a un bajo costo.

SISTEMA DE FRENOS Los compactadores CS/CP533E poseen dos sistemas de freno (primario y secundario). El sistema de frenado primario es provisto por el circuito cerrado de la propulsión hidrostática. El equipo se mantiene detenido si la palanca de propulsión permanece en la posición neutral. El frenado secundario consiste de un freno tipo disco húmedo montado en el mando final del tambor. Este freno se puede activar por: -Operación del switch desde cabina -Baja de presión del aceite hdco. -Motor detenido. El equipo posee un sistema de interlock, que inhibe la palanca de propulsión si el equipo está parqueado.

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SISTEMA DE DIRECCIÓN El sistema de dirección es hidrostático y tiene prioridad sobre los otros sistemas hidráulicos. El flujo de aceite hidráulico para la dirección es suministrado por una bomba de engranajes ubicada al final de la línea de bombas. Esta también suministra el aceite para el circuito de carga del sistema de propulsión. Dos cilindros de dirección de doble efecto reciben aceite de la HMU para articular el equipo. El ángulo de articulación máxima que es posible obtener en cualquier sentido de giro es 34°.

ALGUNAS ESPECIFICACIONES PARA COMPACTADORES CS/CP533

Peso Operacional Maquina Tambor Carga lineal Dimensiones del Equipo Largo total Ancho total Alto Total Dimensiones del Tambor Ancho total Espezor Diametro Sistema Vibratorio Frecuencia Alta amplitud Baja amplitud Amplitud Nominal Alta Baja Alta (Kit de Pisones) Baja (Kit de Pisones)

CS533E

CP533E

10485Kg 5570Kg 26,1Kg/cm

11320Kg 6240Kg ---

5,51mts 2,29mts 3.06mts

5,51mts. 2,29mts 3.07mts

2,13mts 25mm 1534mm

2,13mts 25mm 1295mm

31Hz / 1860vpm 31,9Hz /1914vpm 34Hz / 2040vpm 31,9Hz /1914vpm

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1,8mm 0,85mm 1,2mm 0,6mm

1,7mm 0,85mm -----


Fuerza Centrífuga Máxima Mínima Máxima (Kit de Pisones) Mínima (Kit de Pisones) Tren de Potencia Motor Potencia Bruta Velocidades de Desplazamiento Alta Baja Micelaneos Sist. Eléctrico Angulo de Articulación Angulo de Oscilación

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CS533E

CP533E

234KN 133KN 234KN 133KN

266KN 133KN -----

3054C 130Hp

3054C 130Hp

12Km/hr. 8Km/hr.

12Km/hr. 8Km/hr.

24VDC 34° 15°

24VDC 34° 15°

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