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EQUIPOS DE CARGA

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CARGADORES FRONTALES, EXCAVADORAS
MSC. ING. JOSE HERNANDEZ HERNANDEZ
• CARGADORES FRONTALES
Un pala cargadora, pala mecánica,
trascabo o
payloader (proveniente del ingles), sinónimos de
cargador frontal, es una máquina autopropulsada y que
genera fuerza de trabajo gracias a su sistema hidráulico.
Es de uso frecuente en construcción, minería, obras
públicas de carreteras, autopistas, túneles, presas
hidráulicas y otras actividades que implican el
movimiento de tierra o roca en grandes volúmenes y
superficies.
La tecnología, capacidad y modelos de estos equipos representan para la industria una
solución eficiente al problema de acarreo y carga de materiales pues permiten reducir costos
y aumentar la producción.
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USOS MAS FRECUENTES
Carga de materiales a camiones
volquetes con la cuchara apropiada.
Excavación en terreno de materiales
sueltos o disgregados.
Desmonte de terrenos blandos
Limpieza del terreno
Extendido y nivelación de materiales
• CARGADORES FRONTALES
Se construyen de diversos tipos: de tipo frontal, de tipo retroexcavadora, sobre neumáticos,
sobre orugas, etc. Los fabricantes más conocidos de cargadores frontales por rango
son Caterpillar, Deere, Komatsu, y Volvo.
• CARGADORES FRONTALES
• DETERMINAR LA PRODUCCIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.
El rendimiento es la cantidad de obra que realiza
una máquina en una unidad de tiempo.
Para cargador es la capacidad el cucharón por número de
cargas/hora. Para este equipo son también válidas las
recomendaciones dadas para las palas, tanto en cuanto y su
sistema de sustentación como en su uso. Para una mayor
eficiencia en la carga de los camiones debe tomarse en
cuenta que:
• CARGADORES FRONTALES
• DETERMINAR LA PRODUCCIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.
a) La distancia de recorrido, del lugar de carga al de
descarga –sobre los camiones– debe ser la mínima
posible.
b) Las unidades de acarreo deben colocarse en forma tal que
el ángulo de giro del tractor sea el menor posible. Se
recomienda que siempre sea menor de 90º, para ello se
recomienda que el frente del banco tenga suficiente amplitud,
para que las unidades de acarreo se acomoden, y se evitan así
pérdidas de tiempo por acomodo.
c) El terreno, sobre el que se mueve, debe ser firme y lo más llano que se pueda, libre de
piedras y bordos que resten eficiencia y produzcan balanceos fuertes en el equipo, sobre
todo cuando éste lleva el cucharón cargado y en alto.
• CARGADORES FRONTALES
• DETERMINAR LA PRODUCCIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.
𝑅=
𝐶 ∗ 𝐸𝑂𝑃 ∗ 𝐸𝐶 ∗ 60 𝑚𝑖𝑛ൗℎ𝑟
𝑇𝐶 ∗ 𝐹𝐴𝑏𝑢𝑛𝑑.
𝐶: 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙
𝐸𝑂𝑃 = 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛
Los equipos no trabajan el tiempo completo estará en dependencia
del operador y forma de uso que se dé al equipo.
𝐸𝑐 = 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑐ℎ𝑎𝑟𝑜𝑛
Depende del tipo de material que el equipo debe cargar
𝑇𝑐 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜
𝐹𝐴𝑏𝑢𝑛𝑑. = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑢𝑛𝑑𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
FACTOR DE LLENADO DEL CUCHARON
• DETERMINAR LA PRODUCCIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.
𝑇𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 = 𝑇𝑉 + 𝑇𝐵
𝑇𝑉 = 𝑇𝐶 + 𝑇𝑅 =
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎(𝑚𝑡𝑠)∗60𝑚𝑖𝑛ൗℎ𝑟
𝑉𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑑𝑜 (𝑘𝑚ൗℎ𝑟)∗1000𝑚𝑡𝑠ൗ𝑘𝑚
Donde:
Tciclo = Tiempo de ciclo
Tv: Tiempo variable(min)
Tb: Tiempo basico (min)
Tc: Tiempo cargado (min)
Tr: Tiempo de retorno(min)
+
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎(𝑚𝑡𝑠)∗60𝑚𝑖𝑛ൗℎ𝑟
𝑉𝑟𝑒𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜 (𝑘𝑚ൗℎ𝑟)∗1000𝑚𝑡𝑠ൗ𝑘𝑚
• DETERMINAR LA PRODUCCIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.
Tiempo básico del cargador.
Cuando se acarrea material granular suelto en un suelo duro
y liso se considera razonable un tiempo básico de 0.45 – 0.55
minutos por ciclo en los cargadores articulados CAT con
operador competente. Esto comprende la carga, descarga,
cuatros cambios de sentido de marcha, un ciclo completo del
sistema hidráulico y un recorrido mínimo. Puesto que el tipo
de material, la altura de la pila y otros factores pueden elevar
o reducir la producción, su efecto se debe sumar o restar del
tiempo de ciclo básico.
Para hallar el tiempo total de ciclo añada los tiempos de
acarreo y retorno al tiempo de ciclo básico.
• DETERMINAR LA PRODUCCIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.
• DETERMINAR LA PRODUCCIÓN DEL CARGADOR FRONTAL.
𝑻𝒄 = 𝑻𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒊𝒄𝒍𝒐
𝑇𝐶 = 2𝑇𝐶 + 2𝑇𝑅 + 𝑇𝐵
𝑇𝐶 = 2 ∗
𝐷
𝑉𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑑𝑜
+2∗
𝐷
𝑉𝑟𝑒𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜
+ 𝑇𝐵
𝑇𝐶 = 𝑇𝐶 + 𝑇𝑅 + 𝑇𝐵
𝑇𝐶 =
Donde:
𝐷
𝑉𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑑𝑜
+
𝐷
𝑉𝑟𝑒𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜
+ 𝑇𝐵
D: Distancia de acarreo (m)
Vcargado: Velocidad cargado (km/hr)
Vcargado: Velocidad retorno (km/hr)
Tb: Tiempo básico (min)
VIDEO
https://www.youtube.com/watch?v=s79z4e6miYk&t=7s
•EXCAVADORA
Máquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una
superestructura capaz de efectuar una rotación de 360°,
que excava, carga, eleva, gira y descarga materiales por la
acción de una cuchara fijada a un conjunto de pluma y
balance, sin que el chasis o la estructura portante se
desplace.
La definición anterior precisa que si la maquina no es
capaz de girar su superestructura una vuelta completa
(360°), no es considerada como excavadora. La presión
de los planos de trabajo, tales como pluma, balance,
estructura portante, etc.; fija y unifica los criterio
clasificadores.
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TRABAJOS QUE PUEDE REALIZAR LAS EXCAVADORAS.
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.
Desgarramiento de materiales.
Limpieza de terrenos.
LOS FACTORES QUE PRIMORDIALMENTE DAN EL RENDIMIENTO DE LAS EXCAVADORAS SON:
1.
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3.
4.
El estado actual de la máquina.
La experiencia del operador en la maniobra del equipo.
El Tipo de material que se va a trabajar.
Condiciones climáticas que se estén presentando en la actividad programada del día.
La experiencia del operador tiene más importancia para el rendimiento de esta
máquina que para el rendimiento de cualquier otro equipo pesado, ya que es
de difícil manejo operacional por ende requiere técnica, experiencia y
perspicacia del operador.
Al igual que en las otras máquinas de movimiento de tierras, el rendimiento
de la excavadora, corresponde a la cantidad de material por carga del
cucharón, multiplicada por el número de cargas del cucharón en cada hora.
CAPACIDAD DEL CUCHARON
La cantidad de material que carga el cucharón en cada ciclo, depende
del factor de llenado del material. En la Tabla 1 Factores de llenado de
las Excavadora Hidráulicas se indican los factores de llenado
dependiendo del material excavado.
TABLA 1
MATERIAL
FACTOR
Marga mojada o arcilla arenosa
100-110
Arena y grava
90-100
Arcilla dura y tenaz
75-85
Roca de voladura, bien fragmentadas
60-75
Roca de voladura, mal fragmentada
40-50
𝐶𝑈𝑇𝐼𝐿 = 𝐶𝑁𝑂𝑀𝐼𝑁𝐴𝐿 ∗ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜
TIEMPO DE CICLO
El tiempo de ciclo de las excavadoras consta de los siguientes cuatro pasos:
carga y descarga del cucharón y oscilación con y sin carga. En razón a
que la estimación del tiempo de ciclo depende del grado de facilidad de
carga del material, del peso de la carga útil, de la profundidad del corte, de la
altura del montón de tierra y del ángulo de oscilación, es difícil calcularlo
antes de iniciar el trabajo.
El tiempo total del ciclo de la excavadora depende del tamaño de la máquina (las
máquinas pequeñas tienen ciclos más rápidos que las máquinas grandes) y de las
condiciones de la obra. A medida que éstas se hacen más difíciles (se dificulta más
la excavación, la zanja es más profunda, hay más obstáculos, etc.), baja el
rendimiento de la excavadora
𝐓𝐂 = 𝐓𝐄𝐗𝐂𝐀𝐕𝐀𝐂𝐈𝐎𝐍 + 𝟐𝐓𝐆𝐈𝐑𝐎 + 𝐓𝐃𝐄𝐒𝐂𝐀𝐑𝐆𝐀 + 𝐓𝐌𝐀𝐍𝐈𝐎𝐁𝐑𝐀
TIEMPO DE CICLO
TIEMPO DE GIRO
TIEMPO DE DESCARGA
ANGULO
TIEMPO (Seg.)
FORMA
TIEMPO (Seg.)
45-90 Grados
4-7
Área Fija
4-7
90-180 Grados
5-8
Área no fija
3-6
TIEMPO DE EXCAVACION
Profundidad de
excavación
Condiciones de Excavación
Fácil
Medio
Regular
Difícil
0-2 m
6
9
15
26
2-4 m
7
11
17
28
>4 m
8
13
19
30
•EXCAVADORA
https://www.youtube.com/watch?v=lh98t_i5it4&t=650s
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