Universidad Internacional del Ecuador Facultad de Ingeniería Mecánica Automotriz Trabajo de Equipo Caminero Pesado Análisis y construcción de una Maqueta Funcional del Sistema Hidráulico de una Mini Cargadora Nombres de los Autores Diego Guerrón Martin Cevallos Emilio Albuja Pablo Andrés Torres Andrés Solís Steven Tigse Juan Diaz Michael Andrés Puenguenan Jhonatan Vinicio Garcés Director: Ing. Juan Carlos Rubio Quito, octubre 2020 Introducción El grupo de la materia de Equipo Caminero Pesado hemos aplicado lo aprendido tanto teóricamente como experimental para tener como resultado una maqueta funcional del sistema hidráulico en base a los sistemas hidrostáticos ya vistos lo cual es principio de funcionamiento de nuestro proyecto. Este proyecto es realizado con materiales al alcance de nuestras posibilidades, y la metodología es también ingeniada por cada uno del grupo. Se la ha fabricado gracias a la aplicación de los conocimientos adquiridos en la materia con respecto a lo que tiene que ver con la funcionalidad de las partes móviles de la mini cargadora como los brazos de elevación, cucharon, peldaños del cucharon, ruedas y la hidráulica que se aplica para realizar los diferentes trabajos para los cuales fue inventada, es decir, el cargar diferentes tipos de materiales a ser removidos. Este proyecto se ha desarrollado tomando en cuenta las características de una mini cargadora S630 BOBCAT, la cual posee mandos hidráulicos accionados por mandos mecánicos, en este caso palancas de mando. El principio de funcionamiento de este sistema es la hidráulica, exactamente sistemas hidráulicos abiertos lo que significa que tenemos selección de posiciones gracias a una válvula y de esta manera el líquido o fluido que en este caso es aceite hidráulico se dirige al circuito que necesita activarse y así se emula el trabajo real de una mini cargadora. Justificación Este trabajo tiene la intención de desarrollar una mini cargadora a escala, aplicando la teoría vista en clases sobre los componentes y sistemas hidráulicos y de igual manera permitiendo el uso correcto del plano establecido para dicho proyecto, empleando la creatividad de los alumnos, además realizando una investigación sobre el funcionamiento y el uso de una mini cargadora, de esta forma lograremos un mejor análisis sobre el movimiento de los fluidos y accionamiento de los elementos móviles complementando los conocimientos estudiados en la materia de equipo camionero pesado. Objetivo General Construir una mini cargadora a escala con la información obtenida en la materia de equipo caminero pesado para que de esta manera se apliquen los conceptos de hidráulica e hidrostática en una maqueta 100% funcional. Objetivos Específicos Recopilar la información necesaria en la construcción de la mini cargadora. Diseñar la mini cargadora con los fundamentos teóricos de los circuitos hidráulicos y mecánicos que permiten el funcionamiento correcto tal y como lo indica el plano establecido. Analizar los fundamentos teóricos de hidráulica e hidrostática para el movimiento del fluido y accionamiento de los elementos móviles. Marco teórico Historia La historia del minicargador inicia a finales de los 50, el granjero Eddie Velo, Minnesota, necesitaba un cargador compacto-eficiente. Los hermanos Cyril y Louis Keller inventaron un cargador frontal pequeño de 2 ruedas para satisfacer las necesidades del granjero. Para 1958, los dueños de Melroe Manufacturing Company en Gwinner, presentaron la máquina en la Feria Estatal de Minessota. El interés del público por la máquina despertó interés de los hermanos Melroe para adquirir los derechos de la máquina. Contrataron a los Keller para perfeccionar el diseño y su producción. En 1958 la empresa presento el cargador Melroe M60 autopropulsado y el M200 mejorado. Para 1960 presentaron el modelo M400, con ruedas traseras de impulsión. Siendo el M400 el primer minicargador de impulsión de 4 ruedas. En 1962 apareció la marca Bobcat con el modelo M440, con diseño renovado, color blanco con línea naranja, que se mantiene hasta hoy en día. ¿Que es una mini cargadora? La Minicargadora es una máquina de construcción que consta de un chasis rígido con cabina cubierta desmontable sobre el cual se monta una cuchara frontal de pequeña capacidad. La cuchara puede tener cuchilla o dientes y puede montar martillos hidráulicos o retros de pequeño tamaño en su parte trasera, por lo tanto es una máquina muy versátil, aunque limitada por su escasa potencia. Debido a su distribución de peso esta máquina tiende al vuelco si eleva mucho su cuchara. (CIBSA, 2014) La Minicargadora es una máquina que su estructura consiste de un bastidor firme con una cabina para un solo operador sobre el cual se monta un aditamento frontal comúnmente ocupan una cuchara para el movimiento de tierras a menor escala aunque hay algunos tipos de aditamentos para distintos tipos de trabajo que ofrecen las casas comerciales, por lo tanto es una máquina muy compacta, aunque limitada por su escasa potencia. Las minicargadoras son los equipos más solicitados por las grandes y medianas empresas, debido a su gran versatilidad y a su vez por la gran variedad de aditamentos que cuentan. En general es un equipo de gran ayuda para realizar tareas de excavación, demolición, fresado de pavimentos, carga de camiones, nivelación de terrenos, limpieza de parcelas, traslado de materiales, retiro de escombros, entre otras. A continuación, vamos a señalar las partes de un minicargador. Los componentes o partes de la máquina son los siguientes: Bastidor Aguilón de brazo o levantamiento. Cucharón. Acoplamientos de herramientas. Estación de operador. Accesorios o herramientas opcionales: Cucharón de uso general Cucharón de desechos Horquilla para tarimas Martillo hidráulico Cierra circular Hojas orientables Garfio forestal Rastrillo para jardinería Escobillón Brazo de levantamiento Características generales de mini cargadoras Bodcat Existe diferentes características en las minicargadoras tomando dependiendo de marcas y modelos a continuación se mencionan las más básicas: a) Funciones y aplicaciones. Existen diferentes tipos de funciones y aplicaciones para este tipo de maquinaria ya que gracias a su tamaño y movimiento permite la elaboración de trabajos en diferentes lugares y sitios donde es imposible utilizar maquinaria de gran tamaño economizando el tiempo de trabajo. b) Fácil manejo. El manejo de este tipo de maquinaria es muy fácil solo se necesita un adiestramiento básico, tomando en cuenta que no cualquiera debe operarlo por la facilidad de manejo ya que podría causar un accidente gracias a la fuerza que desempeña en su trabajo. c) Cabina del operador. La cabina de un mini cargador está ubicada en la parte frontal del equipo. Debe contar con Protección Contra Caídas de Objetos (FOPS) y Protección Contra Volcaduras (ROPS). Debe ser espaciosa, con gran visibilidad, facilidad y seguridad de acceso para un ascenso y descenso seguro del equipo, controles hidráulicos auxiliares en las mismas palancas, asiento ajustable, entre otros. Algunas marcas 22 ofrecen opciones opcionales de cabina cerrada con calefacción y AC, tableros de lujo para todos los modelos, y otras aplicaciones. (Pacora, 2014) d) Rendimiento. Las mini cargadoras están diseñadas para trabajar a su máxima capacidad. Para reducir el riesgo de reparaciones en el equipo sugiero seguir las indicaciones que vienen en el manual de operación o manual de usuario en todo equipo. También es importante cumplir con los mantenimientos preventivos y demás recomendaciones del fabricante. (Pacora, 2014) Sistemas que componen una mini cargadora. a) Sistema de alimentación. Es el encargado de recibir, almacenar y proporcionar el combustible para el funcionamiento del motor. Proporcionar en forma dosificada el combustible necesario para todos los regímenes de funcionamiento del motor, ya sea en ralentí, velocidad media o a plena carga. Existen equipos que utilizan el Diesel y Gasolina de combustible. b) Sistema de distribución. Es el sistema que coordina los movimientos del conjunto móvil del motor para permitir el llenado de los cilindros con aire limpio, inyección del combustible y el vaciado de los cilindros de los gases quemados, a fin de aprovechar la energía química del combustible. La función del sistema de distribución es la de permitir la apertura y cierre de las válvulas en forma sincronizada con los desplazamientos del pistón. Los engranes del sistema de distribución dan la relación de movimientos del cigüeñal con el árbol de levas. Los engranes del cigüeñal y árbol tienen marcas del fabricante que deben ser sincronizadas al montar la cadena. c) Sistema de lubricación La lubricación forma una parte fundamental de las operaciones del mantenimiento preventivo que se deben realizar al motor para evitar que sufra desgastes prematuros o daños por utilizar aceite contaminado o que ha perdido sus propiedades. Este sistema es el encargado de la lubricación interna en el motor. d) Sistema de refrigeración. El Sistema de Refrigeración está diseñado para disipar parte de la temperatura generada a través del proceso de combustión del motor. Los sistemas de refrigeración modernos están diseñados para mantener una temperatura homogénea entre 82° y 113°C. e) Sistema eléctrico y electrónico. El sistema eléctrico, por medio de sus correspondientes circuitos, tiene como misión, disponer de energía eléctrica suficiente y en todo momento a través de los circuitos que correspondan reglamentariamente de alumbrado y señalización, y de otros, que siendo optativos, colaboran en comodidad y seguridad. f) Sistema de transmisión. Está formado por un conjunto de mecanismos hidráulicos y mecánicos que se encargan de transmitir el movimiento a las ruedas motrices de la máquina, la fuerza desarrollada por el motor. Este sistema tiene un motor hidráulico por cada lado izquierda y derecha, y cada uno acciona las dos ruedas de su misma posición g) Sistema de dirección. Es el conjunto de mecanismos que tienen la misión de orientar las ruedas delanteras para que la máquina tome la trayectoria deseada por el operador. El sistema trabaja con motores hidráulicos que estos a su vez son impulsados en forma inversa al momento de girar, ejemplo si se quiere girar a la derecha el motor hidráulico del lado derecho va a girar en forma inversa haciendo este girar las ruedas a lado contrario que estaban avanzando y viceversa. h) Sistema de frenos. El sistema de frenos cuya misión es la de disminuir o anular progresivamente la velocidad de la máquina, este sistema trabaja con el mismo principio de trabajo de la dirección. i) Sistema Hidráulico. Un circuito hidráulico, sea simple o complejo, utiliza los siguientes principios hidráulicos básicos: 1. Un líquido puede asumir cualquier forma y puede ser bidireccional sin que esto afecte el movimiento libre del flujo. 2. La ley de Pascal sostiene que cuando un fluido dentro de un contenedor es sometido a presión, la presión se transmite igualmente en todas direcciones y a todas las caras del contenedor. Éste principio se usa para extender el vástago de un cilindro hidráulico. 3. Al fabricar los contenedores o cilindros de diferentes tamaños, aumenta la ventana mecánica en la fuerza de trabajo. Minicargadora Bodcat Fuente: https://www.euroinnova.edu.es/blog/que-es-una-minicargadora-y-cuales-sonsus-partes Minicargadora Bodcat Fuente: https://www.euroinnova.edu.es/blog/que-es-una-minicargadora-y-cuales-sonsus-partes Circuito eléctrico Circuito Hidráulico Bobcat terminado CONCLUSIONES: - Gracias al estudio de la hidráulica, hidrostática y electrónica básica se nos permite aplicar todos los conocimientos en una maquinaria que será presentada a esca. Mediante los circuitos establecidos y su gran funcionalidad permite que el sector industrial optimice su trabajo. - Se concluye que el bobcat construido como proyecto final nos permite observar el trabajo y la función específica de esta maquinaria. RECOMENDACIONES: - Para la construcción e implementación de un buen diseño es necesario tener los conocimientos sobre el comportamiento de los fluidos y su comportamiento dentro de un circuito, de tal manera que se pueda enfocar a un proyecto donde la comunicación entre sistemas de la maqueta funcione correctamente. - Se recomienda tener una formación continua mediante investigaciones y análisis de circuitos para poner en práctica soluciones efectivas evitando los trabajos innecesarios.
