I. Introducción La cargadora de pala frontal también denominada cargadora, o pala cargadora, pala cargadora frontal, cargador; a veces también llamada PAILODER por el primer cargador llegado a chile de marca pilother, derivándose en el término tradicional entre los operarios más antiguos). 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 equipada 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. a comodidad y ligereza del cargador nos permite a los constructores y aumentar la potencia de los motores y la capacidad de las cucharas; de 20 a 50 HP, con cuchara de 400 a 800 l han pasado a 150-530 Hp con cuchara de 3000 a 7500 l sobre tractores con turbocompresores convertidor de par, servo transmisión dirección asistida, maniobras automáticas de elevación y vaciado de cuchara, etc. 1.1. Objetivo Conocer la Aplicación, clasificación especificaciones técnicas, partes principales y precauciones en la operación de los cargadores frontales, excavadoras y retroexcavadoras. Conocer las características, ciclo de carguío y transportes de los cargadores frontales, las palas a cable y las retroexcavadoras. II. Marco Teórico 2.1. Cargadores Frontales Cargador sobre neumáticos o Cargadoras sobre ruedas, son usados en manejo de material, excavación, carga y transporte, construcción de carreteras y preparación de lugares. Es un equipo que pertenece a la familia de las maquinarias de movimiento de tierras, para la excavación de zanjas, carga, carga y acarreo y movimiento de materiales. Su máxima distancia de acarreo no debe exceder los 150mts CARGADORES FRONTALES SOBRE NEUMATICOS Suministran alto Rendimiento Versatilidad Precisión 2.2. Clasificación. Los cargadores frontales se pueden clasificar por el tipo de rodamiento que utiliza. 2.2.1. Cargador Frontal Montado Sobre Neumáticos Los cargadores frontales montados sobre neumáticos son equipos de excavación, carga y acarreo que tienen un cucharón que se adaptan en la parte delantera de la máquina. Estas máquinas están equipadas con sistemas mecánicos e hidráulicos como motores, transmisión, bombas, convertidor, ejes, diferenciales y reducciones planetarias adecuadas para excavar, cargar y acarrear materiales. a) Principales componentes del cargador Frontal Montado sobre Neumáticos b) Campos de Aplicación El uso de los cargadores frontales es diverso: Canteras y agregados Forestal Construcción Industrial Agricultura Minería Dimension es CUCHARONES/APLICACION Excavación General Universal Rock Excavación Pre-Triturado Manejo de Mat. Pre-Extraído Frente de Banco c) Áreas de alta concentración de Esfuerzos 2.2.2 Cargador Frontal Montado Sobre Orugas Estas máquinas están conformadas por un tractor de orugas y un cucharón que es maniobrado hidráulicamente y cumple las mismas funciones que el cargador neumático. Son máquinas utilizadas en trabajos pesados y operan eficientemente en terrenos arcillosos y gravas agudas, pero no se les debe emplear sobre áreas pavimentadas. Su funcionamiento se rige por el mismo principio que los cargadores sobre neumáticos. CARGADORES FRONTALES MONTADO SOBRE ORUGAS Adaptación aplicaciones especificas Sencilla Diversas configuraciones a) Palas o excavadoras frontales. Se denomina pala excavadora a una máquina autopropulsada, sobre neumáticos u orugas, con una estructura capaz de girar al menos 360º (en un sentido y en otro, y de forma ininterrumpida) que excava terrenos, o carga, eleva, gira y descarga materiales por la acción de la cuchara, fijada a un conjunto formada por pluma y brazo o balancín, sin que la estructura portante o chasis se desplace. Son equipos de carguío montados sobre orugas o neumáticos y utilizados en Minería Superficial. Su costo de adquisición oscila entre 140,000 a 260,000 $ USA por metro cúbico de capacidad de la cuchara. Su vida útil oscila entre 60,000 a 120,000 horas de trabajo. Están definidas por la capacidad nominal de la cuchara o cazo, aunque algunos autores se refieren al peso total de la máquina (bruto) versus la capacidad de carga. El Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería, en sus artículos 228 a 232 y 289 a 291, específica sobre Minería a Cielo Abierto. b) Palas o excavadoras de cables(Electromecánicos) La excavadora universal de cable de empuje frontal fue el modelo primitivo y excavadora y apareció a principios de siglo. A diferencia de las hidráulicas, las cuales mueven su equipo de trabajo mediante cilindros hidráulicos, éstas lo hacen mediante cables y cabrestantes. Mientras excavan están fijas, igual que la hidráulica. Son los equipos mineros más antiguos y utilizados en las operaciones de carga y arranque de materiales poco consolidados o que hayan requerido una fragmentación por voladura. Han sido y son las máquinas básicas y tradicionales de las explotaciones por el método de corta en los materiales duros y muy duros y a una cierta profundidad, antiguamente para la carga de vagones de ferrocarril y modernamente para la carga de los grandes volquetes mineros. Una excavadora de cables, algunas veces se le conoce como una: pala eléctrica, pala mecánica o una pala electromecánica, es una máquina diseñada especialmente para excavar y cargar material en una minería de superficie Las características generales más sobresalientes de las excavadoras de cables son las siguientes Las alturas de excavación están comprendidas entre 10 y 20 m. Las alturas de vertido varían entre 6 y 12 m. El sistema de traslación es sobre orugas y el accionamiento eléctrico. La excavación se consigue mediante la combinación de dos movimientos: la elevación y el empuje. Proporcionan una producción elevada con un costo de operación bajo. Son máquinas pesadas y robustas, adecuadas para excavar cualquier tipo de material. Permiten el arranque directo de materiales compactos. Aunque en muchos casos es aconsejable para aumentar la producción y disminuir los costos de operación efectuar voladuras previas de los macizos rocosos. La fiabilidad es elevada, como consecuencia de un diseño ampliamente probado, consiguiéndose una buena disponibilidad y eficiencia. Tienen capacidad para remontar pendientes reducidas, no siendo aconsejable que operen sobre firmes inclinados debido a que pueden aparecer problemas en el sistema de giro de las máquinas. Proporcionan una presión específica sobre el terreno comprendida entre 0.2-0.3 MPa, según el tipo de zapata de las orugas, por lo que precisan, en general un suelo competente y preparado. No son máquinas adecuadas para efectuar arranques y/o cargas selectivas. En los desplazamientos disponen de una velocidad muy baja, inferior de 1.5 Km/h, y depende de un cable de alimentación, por lo que tiene una movilidad limitada, debiendo trabajar en tajos fijos, lo que obliga a una cuidadosa planificación de la operación. Existe la posibilidad de elegir la longitud de la pluma, lo que posibilita alcanzar una determinada geometría de excavación. Pueden trabajar en tajos de reducidas dimensiones. La vida de estos equipos es grande, estimándose por encima de las 60000 horas en operación. Partes de la Excavadora De Cables La excavadora de cables consta de tres ensamblajes mayores: la parte inferior, la parte superior y el implemento con su cazo (balde). La parte baja provee una base estable para la máquina e incluye un sistema de orugas para su propulsión y una corona para el sistema de giro. La parte superior provee una plataforma para el izaje y el giro de la máquina, la pluma para el implemento, los gabinetes del control electrónico, la cabina del operador y soporte de los equipamientos. El implemento consiste en la pluma, el empuje del cazo (balde) y el asa del cazo (balde). Y por último en la excavadora también existe lo se le conoce como el cazo (balde), que sirve para cargar el material y descargarlo en el vehículo de acarreo. Ciclo De Trabajo El ciclo de trabajo para la pala consta de cuatro fases: Carga. Giro hacia el camión. Descarga. Retorno al banco. Una fase de posicionamiento puede también ser requerida en el ciclo de trabajo. La fase de carga involucra el movimiento de carga del cazo en el banco, cargando, elevando y limpiando el banco. Un apropiado balance de todos los movimientos durante la fase de carga es esencial para la eficiente y productiva carga. La fase de giro se inicia cuando el cazo está completamente lleno. Durante esta fase, el operador gira el cazo a través de una trayectoria de giro planeada y una altura de descarga hasta estar posicionado sobre el camión de acarreo. El operador debe controlar el giro para asegurar una transmisión suave entre la aceleración y la desaceleración. La fase de descarga comienza cuando el cazo se detiene sobre la unidad de acarreo y finaliza cuando el movimiento de giro termino y comienza el retorno del implemento al banco. Durante la fase de descarga, el operador abre el cazo para descargar el material mientras controla la altura de descarga para evitar daños al personal de la mina y daños a la tolva del camión, especialmente durante la primera descarga La fase de retorno incluye el giro de la estructura superior de retorno al banco y bajar el cazo a la posición adecuada para comenzar un nuevo ciclo de trabajo. Carga a los Dos Lados Sin duda es el que mejor aprovecha las características operativas de la excavadora. Esta ataca el tajo con sus orugas perpendiculares a él, cargando alter­nativamente a los volquetes que se van situando a ambos lados, de forma que el tiempo de carga de un volquete, que sería tiempo de espera para el siguiente, es aprovechado por este último para situarse adecuada­mente en su posición de carga. De esta manera la excavadora está saturada y se obtiene su máximo rendimiento, pero requiere una flota de transporte adecuada Por otra parte, los ángulos de giro de carga, que empiezan teniendo un valor máximo de 90°, se reducen a la mitad una vez que el área ocupada por el primer módulo desalojado sea utilizada por los volquetes, con lo que el ciclo es menor. Los principales inconvenientes de la excavadora son: La capacidad de la excavación es reducida por debajo del nivel de orugas. Requieren un equipo auxiliar en el tajo para mantener una producción elevada junto con la flota de volquetes. Esto están constituido por tractores de ruedas u orugas. El personal de operación requiere una buena cualificación. El mantenimiento de las maquinas debe hacerse en el mismo tajo, lo que implica mayores dificultades. Las inversiones elevadas en este tipo de máquinas hacen solo que se considere en proyectos de una gran duración, por lo que son los equipos idóneos para las minas a cielo abierto de gran tamaño. c) Excavadoras Electrohidráulicos. mueven grandes volúmenes de material (existen con capacidades mayores a 40 yardas cúbicas). Permiten mayo flexibilidad en la producción pues pueden desplazarse con relativa facilidad y rapidez de un frente de trabajo a otro. Excavadora frontal o pala de empuje: Con la cuchara hacia arriba. Tiene mayor altura de descarga. Útil en trabajos de minería, cuando se cargan materiales por encima de la cota de trabajo. Requerimiento Energía eléctrica Componentes d) Excavadora Hidráulica Se denomina Excavadora a una maquina autopropulsada, sobre neumáticos u orugas, con una estructura capaz de girar al menos 360º (en un sentido y en otro y de forma ininterrumpida) que excava terrenos, o carga, eleva, gira y descarga materiales por la acción de la cuchara, fijada a un conjunto formada por pluma y brazo o balancín sin que la estructura portante o Chasis se desplace. Es una unidad mecánica hidráulica que está compuesta por dos bastidores. Un bastidor principal en cual están montados los bastidores del tren de rodamiento con motores de propulsión y el bastidor superior. Un bastidor superior o de rotación en cual está montado la cabina, el motor, bombas hidráulicas, motores de rotación, cojinetes de rotación, la pluma, el brazo y la cuchara. El accionamiento obtenido en la excavadora está basado en la hidráulica, la fuerza necesaria para mover estas bombas lo proporciona el motor diesel con que está equipado. Aplicación de la Maquina Carga de camiones en excavaciones de corte Carga de materiales para planta de agregados y asfalto Carga de material sub-base para carreteras Alcantarillado y postura de tubería Grandes movimientos de tierra Arreglo de taludes y terraplenes Demolición en obras de ensanchamiento Producción de piedra, arena y agregados Minería Manejo de materiales Excavaciones de sótanos Manejo forestal Instalación de oleoductos y gasoductos Taladrado Manejo de aguas y lodos Desgarramiento de materiales Limpieza de terrenos.... Partes de la excavadora e) Retroexcavadora La retroexcavadora es una máquina que se utiliza para realizar excavaciones en terrenos, para abrir trincheras destinadas a tuberías, cables, drenajes, etc. Es una variante de la pala excavadora. El chasis puede estar montado sobre cadenas o bien sobre neumáticos. En este último caso están provistas de gatos hidráulicos para fijar la máquina al suelo. TIPOS DE RETROEXCAVADORA CON CHASIS SOBRE NEUMATICOS El tren de rodadura está compuesto de ruedas de caucho. Los órganos de mando de desplazamiento, dirección y frenos están en la cabina del conductor. La estabilidad durante el trabajo se asegura con estabilizadores independientes de las ruedas. CON CHASIS SOBRE ORUGAS El chasis está soportado por dos cadenas paralelas. Así mismo los órganos de mando, igual que en la de neumáticos, se encuentran en la cabina del conductor. Operaciones Excavar Es la mejor máquina para excavar taludes verticales por debajo del plano de sustentación de la máquina Cargar Realizando giros según su eje vertical hacia el volquete que se encuentra detrás de el Girar Desplazar Movilizar y desmovilizar Usos Se utiliza habitualmente en: Obras para el movimiento de tierras, a nivel inferior al plano de apoyo, o un poco superior a éste. Es una de las máquinas más versátiles en las áreas de construcción y de obras viales, en lo que se refiere a movimientos de tierra y traslado de materiales. Diseñada para cumplir con las más altas exigencias en cuanto a seguridad y por sobre todo de la vida útil de la máquina. Para realizar rampas en solares. Para abrir surcos destinados al pasaje de tuberías, cables, drenajes, etc., así como también para preparar los sitios donde se asientan los cimientos de los edificios. Partes Retroexcavadora Aplicaciones Excavación de zanjas con taludes verticales; roca dura disgregada previamente. La excavación se realiza por debajo del nivel de sustentación de la excavadora sin importar el nivel freático. Excavaciones de cimientos Excavación de canales Limpieza y nivelación Desmonte, carga y descarga de materiales Relleno de cimientos y zanjas Escarificar (proceso de remover la estructura de un pavimento existente, y desgarra, remover terreno rocoso (Ripper). III. Conclusiones Se ha podido observar la versatilidad del cargador frontal o pala cargadora. Estos equipos pueden realizar tareas tan variadas como transporte de materiales limpieza de terreno. IV. Recomendaciones. Sobre suelo rocoso verte si es posible material blando para reducir los golpes sobre el cargador. Para cada tipo de faena y calidad de terreno se debe escoger el cargador adecuado, así como los accesorios más efectivos. V. Bibliografía http://latinamerica.cat.com/cmms/483?x=9 http://www.agrinar.com.ar/CR%2090- %20Manual%20operador.pdf