• Author / Uploaded
• Joelito Rk Sc

Citation preview

UNJBG – ESIC

CAMINOS I

MOVIMIENTO DE TIERRAS

CARGADOR FRONTAL

I. MARCO TEÓRICO Movimiento de tierras Se entiende por movimiento de tierras el conjunto de operaciones a realizar en la preparación de un terreno para la ejecución de una obra. Se denomina excavación a la separación o extracción de determinadas partes de dicho volumen, una vez superadas las fuerzas internas que lo mantenían unido: cohesión, adherencia, capilaridad, etc. Llamamos carga a la acción de depositar los productos de excavación en un determinado medio de transporte. La maquinaria de movimiento de tierras es un tipo de equipo empleado en la construcción de caminos (carreteras o caminos rurales), ferrocarriles, túneles, aeropuertos, obras hidráulicas y edificaciones. Está diseñada para llevar a cabo varias funciones; entre ellas, soltar y remover la tierra, elevar y cargar la tierra en vehículos que han de transportarla, distribuir la tierra en tongadas de espesor controlado, y compactar la tierra. Algunas máquinas pueden efectuar más de una de estas operaciones. Entre otras, se pueden mencionar las siguientes máquinas para movimiento de tierra: o o o o o

Motoniveladora Cargador frontal Excavadora y retroexcavadora Aplanadora Volquetes

1

UNJBG – ESIC

CAMINOS I II. CARGADOR FRONTAL Haciendo un poco de historia el primer Cargador Frontal apareció en EE. UU., en 1939 que consistía en un tractor de medas con un lampón (cucharón) en la parte delantera accionados por cables. En la década de los años cuarenta se introdujeron numerosas modificaciones tales como la ubicación del motor en la parte trasera esto para mejorar la tracción y la estabilidad, brazos soportes de la cuchara a ambos lados del equipo, accionamiento hidráulico del lampón y tracción de las cuatro ruedas, posteriormente en los años cincuenta se introdujo en el sistema de transmisión el sistema de servo transmisión y en la época de los sesenta el diseño articulado. Definición El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o sobre neumáticos, que tiene un cuchara de gran tamaño en su extremo frontal. Los cargadores son equipos de carga, acarreo y eventualmente excavación en el caso de acarreo solo se recomienda realizarlo en distancias cortas. Tipos

SOBRE CADENAS En su mayoría son diseños pequeños, se utiliza en limpieza (como equipos auxiliares) y para carguío en terrenos donde el área de trabajo es de material arcilloso y difícil para el trabajo con cargadores frontales a ruedas.

SOBRE NEUMÁTICOS Son los cargadores que ruedan encima de llantas, en cuanto a su evolución de mejoras y en tamaño han seguido al tamaño de los volquetes, este equipo se utiliza solamente en los grandes proyectos como es la minería, en las obras de construcción civil se usan cargadores medianos.

Usos y empleos -

Construcción de caminos. Movimientos de tierra. En la explotación de yacimientos mineros. En la carga de minerales. En el tratamiento de materiales de desecho, llámese basurales. En la reconstrucción de costas de arroyos y ríos. En la limpieza de los cauces de canales, arroyos y ríos. En el despeje de nieve. En la limpieza de una ciudad extrayendo residuos. En la construcción de una obra civil. En la demolición

2

UNJBG – ESIC

CAMINOS I III. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL CARGADOR FRONTAL 1. Partes importantes del cargador frontal a sobre neumáticos EL BASTIDOR Ó CHASIS En su mayoría, más que todo en equipos modernos el chasis está formado por dos semichasis unidos por una articulación con doble eje vertical. En el semichasis delantero con una forma más o menos triangular, donde va anclado todo el equipo de trabajo, las bases del sistemas hidráulicos y de las ruedas. El semichasis trasero tiene la forma de rectangular y debe soportar además del eje y su diferencial (al igual que el delantero) el peso del motor y de la transmisión, y también generalmente la cabina y mandos del operador.

TRANSMISIÓN

El sistema de transmisión con que están equipados la mayoría de los cargadores frontales por los siguientes elementos: Convertidor de par, servo transmisión planetaria (Caja Power Shif), árbol motriz y juntas universales, diferencial y ejes delantero y posterior a continuación describiremos en forma breve cada uno de ellos: 1) Convertidor de Par. Es una forma de acoplamiento hidráulica usado para transmitir potencia desde el motor a una unidad asignada o sea no hay conexión directa entre el motor y la unidad asignada, además el convertidor de par es un elemento multiplicadora del par, provee un mando hidráulica y automáticamente aumenta el par producido por el motor. Una de las ventajas este elemento absorbe bien los golpes y vibraciones en los trenes de potencia e impide al motor que disminuya su velocidad y pare debido a sobrecarga, permitiendo de esta manera que el motor siga haciendo

3

UNJBG – ESIC

CAMINOS I funcionar el sistema hidráulico y también con este sistema no hay necesidad de embrague principal, el cual se ha eliminado. 2) Servo transmisión. Es un conjunto conformado por paquetes de juegos planetarios o de contra eje, que conectados indistintamente representan las marchas y velocidades. Este sistema de engranajes planetarios está compuesto por: un eje solar, un eje anular, los satélites alrededor del solar, servo transmisión de contra eje, es similar al planetario, solo la diferencia está en que tiene conjuntos de embragues de discos múltiples en los contra ejes accionados hidráulicamente. 3) Árbol Motriz (Juntas Universales y flechas propulsoras). Está conformado por yugos, ejes propulsores y juntas universales o llamados también crucetas, estos elementos conforman tanto para transmitir la fuerza motriz al eje delantero y posterior. 4) Diferencial. Desiguala el par de motriz que se entrega a ambas ruedas, una rueda puede girar más lentamente que la otra, la diferencial permite que la rueda interior reduzca su velocidad y hasta se detenga en relación con la rueda exterior en caso de trasladarse en una curva a una velocidad moderada o alta. 5) Ejes y Mandos Finales. Son los que transmiten la fuerza a las ruedas, constan de un engranaje cónico y los diferenciales de alta resistencia de corte de engranajes y proveen una larga vida útil en aplicaciones para este tipo de servicios pesados y los mandos finales tienen reducción planetaria en cada rueda. El par se desarrolla en la rueda y se crea por esto menos esfuerzo torsional en los ejes.

SISTEMA HIDRÁULICO El cargador frontal como cualquier equipo pesado consta de circuitos hidráulicos que son: Circuito hidráulico de Inclinación, circuito hidráulico de Levante y Circuito hidráulico de Dirección, que este último generalmente trabaja con otra bomba hidráulica, todos ellos de doble acción. La bomba que acciona los cilindros de la articulación debe producir la presión de aceite suficiente para control arel cargador, incluso cuando el motor funciona abajo régimen.

4

UNJBG – ESIC

CAMINOS I EQUIPO O HERRAMIENTA DE TRABAJO El equipo de trabajo está constituido por la estructura principal y tos mecanismos de levante e inclinación del tampón del cargador frontal. El primero de tos mecanismos está formado por estructura de alta resistencia unidos por un puente central que garantiza la solidez del conjunto, esta estructura en la parte delantera une al tampón con el semichasis mediante los dos cilindros hidráulicos de levante e inclinación, todas estas uniones se realiza con buges y pasadores llamados uniones articuladas que son los puntos de lubricación porque actúan como bisagras en el levante y volteo.

2. Marcas más importantes CATERPILLAR. Caterpillar Inc. también llamado como “CAT” es una empresa estadounidense que fabrica una gama de equipo pesado, excavadora sobre orugas, excavadora hidráulicas, motoniveladoras, retroexcavadoras, cargadores frontales, tractores agrícolas y locomotoras. Fue fundada en 1925 en Estados Unidos como Caterpillar Tractor Company y últimamente se nombró Caterpillar Inc. en 1986. Es el mayor fabricante del mundo de maquinaria de construcción y minería.

KOMATSU. Komatsu es el segundo fabricante más grande de la construcción, minería y equipos militares después de Caterpillar. Fue fundada en 1917 como Komatsu Iron Works en Tokio Japón. Komatsu también está fabricando vehículos militares para su país, así como topadoras, tanques y camiones. Los productos no militares que se fabrican bajo la marca Komatsu son excavadoras, niveladoras, camiones de carga, camiones de volteo, montacargas, trituradoras y motoniveladoras.

5

UNJBG – ESIC

CAMINOS I TEREX. Terex es también un fabricante mundial de equipos de construcción y minería, que fue fundada en 1925 en Estados Unidos por Gerald Williamson. La línea de productos principales de la compañía incluye grúas, plataformas elevadoras, equipo de minería y maquinaría de construcción de carreteras. Opera cincuenta plantas de manufactura y vende sus productos en más de 170 países de todo el mundo.

VOLVO. Volvo consigue el cuarto lugar en la lista de las 10 mejores marcas de equipos pesados de todo el mundo, que fue fundada en 1927 por SKF en Gotemburgo, Suecia. Fabrica camiones, autobuses y otros equipos de construcción y minería. Volvo también produce amplia gama de cargadores de ruedas, motoniveladoras, retroexcavadoras, así como de mini y excavadoras compactas. También ofrece servicio a nivel mundial y la distribución de refacciones y amplia gama de accesorios.

LIEBHERR. Liebherr fue fundada en 1949 por Hans Liebherr en Bulle, Suiza. Se pone el quinto lugar en la industria de fabricantes de maquinaría pesada y se especializa en equipos de minería, grúas y piezas de aviones. También produce herramienta para minería y excavación, incluyendo las grúas de torre, excavadoras, cargadoras y camiones de volteo de gran tamaño. Opera en varios países, incluyendo Gran Bretaña, Alemania, Irlanda y Estados Unidos.

6

UNJBG – ESIC

CAMINOS I IV. CICLO DE CARGA Los componentes principales de tiempo que se distingue en el ciclo de carga con un cargador frontal convencional corresponden a: Carga, transporte o empuje, vertido, retorno, espera y maniobras. Cada una de esas operaciones es responsable de una parte de la duración total del ciclo básico de carga. Los factores que afectan a los tiempos parciales individuales son los siguientes: COMPONENTE Carga

Transporte

Vertido

Retorno

Espera y maniobras

                      

FACTOR Tamaño y tipo del equipo de carga. Tipo y condiciones del material a ser cargado. Capacidad de la unidad. Experiencia y destreza del operador. Capacidad y características del equipo. Distancia del transporte. Condiciones de la pista de rodadura. Pendientes. Factores secundarios que afectan la velocidad de transporte. Destino del material: escombrera, acopio, tolva, etc. Condiciones del área de vertido. Tipo y maniobrabilidad de la unidad de transporte. Tipo y condiciones del material. Capacidad y rendimiento del equipo. Distancia de retorno. Condiciones de la pista de rodadura. Pendiente. Factores diversos que afectan a la velocidad de trasporte. Maniobrabilidad del equipo. Dimensiones del área de trabajo. Tipo de la máquina de carga. Esperas en las proximidades de unidad de carga. Esperas para depositar la carga en la trituradora.

Valores medios recomendados se enlistan a continuación: -

Tiempo de carga: Varía de 0.03 minutos a 0.20 minutos, según el material y capacidad del cucharón. Tiempo de maniobra: Incluye el tiempo invertido en el recorrido básico, el empleado en los cuatro cambios de sentido de la marcha y el de los virajes, con un buen operador se estima en 0.22 minutos. Tiempo de viaje: Incluye los que se invierten en el acarreo y en el retorno. Tiempo de descarga: Se estima como normal de 0.04 a 0.07 minutos y depende del tamaño y resistencia de la caja del volteo o de la tolva en que se descarga.

7

UNJBG – ESIC

CAMINOS I V. RENDIMIENTO DEL CARGADOR FRONTAL RENDIMIENTO DE UN EQUIPO

8

UNJBG – ESIC

CAMINOS I TARIFA TÉCNICA DE EQUIPO MECÁNICO: CARGADOR FRONTAL

Elaborado por: Comité técnico para la elaboración de tarifas referenciales

9

UNJBG – ESIC

CAMINOS I

10

UNJBG – ESIC

CAMINOS I

11

UNJBG – ESIC

CAMINOS I

12

UNJBG – ESIC

CAMINOS I

13

UNJBG – ESIC

CAMINOS I

VI. PRECAUCIONES GENERALES DURANTE LA OPERACIÓN DEL CARGADOR FRONTAL Las precauciones generales al momento de operar una cargadora frontal son las siguientes:         

Antes de realizar una maniobra cerciorarse de que no hay personas u objetos en las inmediaciones cuando mueva la máquina o arranque el motor. Se debe evitar velocidades excesivas en cualquier condición, especialmente en virajes, terrenos inclinados o accidentados, para proporcionar protección en el caso del vuelco de la máquina. Al bajar por pendientes con la máquina, hay que usar la misma marcha que sería necesaria para subir. No se debe bajar jamás en neutral o con el acelerador desacoplado. Jamás hay que frenar sólo una rueda, cuando esté conduciendo en velocidad. No hacer virajes con el bloqueo del diferencial aplicado ni intentar aplicarlo en movimiento. Antes de abandonar la máquina, bajar la pala cargadora al suelo. Es recomendable aplicar también el freno de estacionamiento, apagar el motor y sacar la llave del conmutador de arranque. No hay que acercarse demasiado a zanjas o de barrancos con la máquina, especialmente cuando el terreno no ofrezca mucha resistencia. Al transportar material de un sitio a otro, se debe mantener la pala cargadora lo más bajo posible para aumentar la estabilidad y la visibilidad. Cuando se conduzca en la vía pública, es necesario cumplir siempre con las leyes de tránsito.

14

UNJBG – ESIC

CAMINOS I VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se ha podido observar la gran versatilidad del cargador frontal o pala cargadora porque puede realizar labores tan variadas como transportar materiales, empujar, limpiar terreno, 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. 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 accesorios más efectivos. Tratar de evitar los giros de 90 ó 180 grados, que son los que producen mayor desgaste en el equipo.

VIII. BIBLIOGRAFÍA Ing. Walter Ibáñez. Costos y tiempos en carreteras (2° ed.), 2011. https://www.maquinariaspesadas.org/maquinaria-pesada/cargador-frontal/ https://es.wikipedia.org/wiki/Maquinaria_de_movimiento_de_tierras https://www.maquinariaspesadas.org/blog/2803-partes-estructura-cargadores-frontales-sistemascomponentes http://www.construmatica.com/construpedia/Pala_Cargadora_de_Ruedas http://www.cat.com/es_MX/products/new/equipment/wheel-loaders.html http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/6999/Capitulo4.pdf

15

UNJBG – ESIC

CAMINOS I IX. ANEXOS

16

UNJBG – ESIC

CAMINOS I

17

UNJBG – ESIC

CAMINOS I PREGUNTAS 1.-¿Cuáles son los pasos para la selección de un cucharon de tamaño adecuado, para la realización de una determinada obra?

2.-¿ De que trata la capacidad al RAS y la capacidad COLMADA?

3.-¿ que se entiende por limite de carga recta y carga articulada?

Mencionar los principales usos y/o aplicaciones de los cargadores frontales.

18