CAMINOS II

FACULTAD: INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL: INGENIERIA CIVIL

CURSO: CAMINOS II

ALUMNOS:

CRIZANTO SÁNCHEZ ,Helen DIAZ ALVARADO ,Jhonsons CHILON ZAMBRANO,Luis ALVA SANGAY, Misael

DOCENTE: ING. GARY ZUTA RONCAL.

TEMA: CARGADOR FRONTAL.

CARGADOR FRONTAL1

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CAJAMARCA octubre del 2015

DEDICATORIA

“Este Informe se lo dedicamos primero a Dios, por habernos iluminado y por habernos dado la sabiduría y fortaleza para poder realizar este trabajo, a nuestros padres y en especial al ingeniero que dicta el curso por alcanzarnos los conocimientos necesarios para este estudio.”

CARGADOR FRONTAL2

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OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES:

Conocer el comportamiento de los cargadores frontales en carreteras y la función que cumplen.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Recopilar la información acerca del cargador frontal en construcciones.

Clasificar y analizar la información recogida de acuerdo a la importancia.

Conocer el fundamento y operación de los cargadores frontales.

CARGADOR FRONTAL3

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Introducción:Se emplea para cargar camiones con materiales (piedrín, arena, tierra ), se diseñan con tren de rodaje y con neumáticos, siendo estos últimos los más comunes; se utilizan también para transportar materiales a cortas distancias. Cuando están provistos de ruedas, su bastidor es articulado, y es fijo cuando se diseña con tren de rodaje. El cargador con neumáticos cuenta con tracción en las cuatro ruedas y se conoce con la marca Payloader. Su capacidad SAE varía entre0.4 a 5 m (metros cúbicos) , para materiales que pesen 800 kg/mv.

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MARCO TEÓRICO

CARGADOR FRONTAL

1. DEFINCIÓN:

El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o neumáticos que tiene un cuchara de gran tamaño en su extremo frontal siendo el de neumáticos el más utilizado para sectores regularmente planos o con pendiente baja, además de poseer el caso de una articulación. 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.

Los cargadores son equipos de carga, acarreo y eventualmente excavación en el caso de acarreo solo se recomienda realizarlo en distancias cortas.

2. CARACTERÍSTICAS:

En tal sentido esta máquina reduce tiempos de transporte de material pues es la encargada de levantar el material previamente acopiado (en obra u obrador) para luego ser volcada sobre las unidades de transporte. Además sirve para realizar operaciones de ayuda en otras tareas. Las características principales de esta máquina son:

Potencia del motor.

Peso de operación.

Capacidad de balde

Límite de carga recta. Límite de carga articulada.

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3. TIPOS DE PALAS

Mini cargadoras, ocupan espacios muy reducidos y esto permite que sean muy versátiles a la hora de operar. El balde o «cazo» de carga es de aproximadamente medio metro cúbico.

Pequeñas, son las que tienen un balde de carga de un metro cúbico

Medianas, son las que tienen balde mayor de un metro cúbico y hasta tres metros cúbico.

Grandes, son las que el balde posee una capacidad de carga de entre tres y cinco metros cúbicos.

Especiales, son aquellas que se fabrican especialmente a pedido de empresas que trabajan yacimientos mineros muy grandes y poseen baldes de más de cinco metros pudiendo llegar hasta diez

Con neumáticos, son de rápido traslado y muy operables en todo terreno, con rocas y nieve se le instalan cadenas metálicas tipo malla para proteger las cubiertas.

Con movimiento de cadenas u oruga, se utilizan para trabajan en terrenos muy rocosos y escarpados.

Con motores eléctricos, en interiores de minas y en lugares cerrados que impiden la ventilación ya que no emiten gases de combustión como ocurre con los motores de explosión.

Con motores a explosión, son la mayor cantidad de máquinas que existen en el mercado, los hay de pocos (CV) caballo vapor y de muchos, también se le denomina a la potencia del motor HP.

Con motores neumáticos, se emplean en yacimientos mineros, los que tienen sistemas hidráulicos en cantidad para poder ser empleadas en los interiores de los yacimientos, ya que no despiden monóxido de carbono, por funcionar sus motores con aire.

Articuladas, esto permite que la máquina se doble en la mitad y el espacio de retroceso y giro

sean menor.

4. 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.

CARGADOR FRONTAL6

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5. APLICACIONES DE LOS CARGADORES FRONTALES

Una de las aplicaciones más comunes de los cargadores frontales es la carga de material en unidades de acarreo. Si el área que circunda el material de acarreo puede situarse en una posición cercana conveniente. En tal caso, el cargador puede excavar y hacer el movimiento corto necesario para vaciar su carga al camión.

Un uso importante del cargador frontal es la carga de material de voladuras a unidades de acarreo, en el espacio limitado de una excavación en ella de un túnel o de una cantera.

También se aplica el cargador frontal para excavar agregados a material de cantera para cargarlos a la parrilla de la tolva de alimentación de una planta trituradora.

Por supuesto cualquier operación de limpieza de construcción que comprende el recogimiento de material y su vaciado en algún otro lugar, es ideal para un cargador frontal.

Entre otros ejemplos pueden citarse la extracción de troncos de raíz de árboles así como de otros objetos grandes que estén en el área de trabajo como preparación para trabajos de nivelación del terreno, el relleno de una excavación para cimentación o de trincheras particularmente cuando el material tiene que acarrearse desde cierta distancia.

CARGADOR FRONTAL7

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Ciclo de carga:

El ciclo de carga incluye los tiempos de carga, de maniobra, de viaje y de descarga sus 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 4 cambios de sentido de la marcha y el de los viajes, 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

6. PARTES DEL CARGADOR FRONTAL:

Un cargador es un equipo de construcción muy común que se utiliza principalmente para excavación por lo regular, traen un cucharón cuadrado y amplio en el frente y algunas veces uno más pequeño, conectado a un brazo mecánico en la parte trasera conocido como retroexcavadora. Los cargadores son máquinas complicadas ya que “hay varias compañías fabricando diferentes tipos de ellas. Sin embargo hay ciertas partes que son básicas y universales para todos los modelos.

CABINA: Es la parte del cargador desde donde el conductor opera la máquina. Normalmente tiene puertas, un asiento y los controles del cargador y se asemeja a una caja de cristal en medio del cargador. Puede estar o no encapsulada.

BRAZO ELEVADOR: Está conectado a la parte delantera del cargador sobre ruedas, justo frente a la cabina. Es el encargado de levantar y bajar el cucharón de carga. Trabaja en conjunto con el cilindro del cucharón, un dispositivo que mueve el brazo mecánico.

CUCHARÓN: Es probablemente la parte más sobresaliente del cargador. Es la parte con forma de cuchara grande en el frente del vehículo y se utiliza para cargar y transportar tierra y otros materiales .Por lo general una maquina tiene diferentes tipos de cucharones que pueden montar y desmontar según se necesite.

CUCHARÓN TRASERO: Está conectado a la parte trasera del cargador de ruedas y es utilizado principalmente para cavar en lugar de cargar.

LA BARRA: Está conectada al cucharón trasero y es el que lo hace mover hacia arriba y abajo.

LA BISAGRA DEL CUCHARÓN: Permite que el cucharón se mueva de lado a lado.

BRAZO ARTICULADO: Mueve el cucharón trasero lejos del cargador y dentro de la tierra y luego lo regresa cuando el cucharón está lleno.

CILINDRO DEL BRAZO ARTICULADO: Es un dispositivo telescópico hidráulico que permite el movimiento del brazo.

CONTROLES DE LA RETRO-EXCAVADORA: Están localizados en la parte trasera del cargador.Pueden estar dentro o fuera de la cabina de tal manera que el operador deje los controles del cucharón frontaly opere el trasero con una mejor visión del área de trabajo.Puede tener un asiento en cada panel de control cuando están por fuera de la cabina los controles o uno solo giratorio cuando se localizan dentro.

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7. ¿CÓMO FUNCIONA?

Hoy en día, un cargador frontal es compuesto por un bastidor pivotante usualmente articulado, con el motor montado sobre las ruedas traseras, y con una cabina o cúpula descansando sobre la parte delantera o trasera del marco final. El arreglo del pívot de la maquina es vital en darle al cargador frontal la capacidad de maniobrar y trabajar en pequeños giros circulares.

Cargador sobre nemáticos Case W14 1974

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Los cargadores sobre neumáticos son segmentados en el mercado de acuerdo a sus caballos de fuerza. Los cargadores sobre neumáticos compactos contienen 80 caballos de fuerza o menos, y por consiguiente la clasificación es categorizada de 80 a 150 caballos de fuerza, de 150 a 200 caballos de fuerza, y de 200 a 250 caballos de fuerza.

La energía es abastecida desde un motor diesel a través de un convertidor de torque y posee “power shift wheels” para manejar las ruedas. Actualmente, la mayoría de los cargadores sobre neumáticos son de tracción a las cuatro ruedas las cuales es necesario que sean de igual tamaño, aunque también estas máquinas pueden ser operadas en tracción de dos ruedas. La rueda motriz trasera mejora la capacidad para excavar de la maquina mientras que la rueda motriz delantera permite una mejor tracción cuando está cargando un cucharón lleno.

8. TIPOS DE CARGADORES

Cargadores sobre neumáticos de bastidor rígido

En 1939, Frank G. Hough, un ingeniero de Chicago construyó el primer cargador que fue auto cargable, de tracción sencilla y con llantas de goma, llamado Hough modelo HS. Esta máquina tenía un cucharón con una capacidad de 1/3 de yarda cúbica (0.23 m3). El cucharón era soltado por la gravedad usando un mecanismo de seguridad.

Otros fabricantes comenzaron a producir cargadores integrando la doble tracción. Aunque estas máquinas fueron integradas, sus rígidos bastidores limitaban las posibilidades para maniobrar resultando en la necesidad de girar en grandes círculos, siendo incapaces de operar en lugares pequeños. Varios de los primeros modelos de cargadores tenían bastidores rígidos. Por ejemplo, los tres primeros prototipos desarrollados por Caterpillar tenían bastidores rígidos. Otros fabricantes como Euclid/Terex entraron al mercado de los cargadores frontales en 1957, relativamente más tarde, pero también con un cargador de bastidores rígidos conocido como L-7.

Cargador sobre neumáticos articulado Furukawa FL351 4x4

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Cargadores sobre neumáticos articulados

Talvez uno de los momentos más significativos en la evolución de los cargadores frontales fue la introducción del bastidor articulado. En 1953, en Pórtland, Oregon, Mixermobile Manufacturers iniciaron esta tecnología con el lanzamiento del Scoopmobile Modelo LD-5 un cargador frontal de cuatro ruedas implementando un bastidor articulado.

La compañía empezó en el mercado de los cargadores frontales en 1939, con un cargador modelo A de 3/4 yardas cubicas (0.6). Tenía una única rueda trasera que conducía y una rueda frontal en dos grandes neumáticos.

En 1944, la compañía introdujo el cargador frontal Modelo C, que tuvo una larga producción que duro hasta 1966. Este modelo de alto alcance con un arreglo especial en el cual el cucharon era jalado hacia arriba por la oruga vertical hasta una altura de 24 pies (7.3 m), haciendo posible para el usuario cargar grandes contenedores y silos.

Cuando la compañía emprendió en 1953 el Scoopmobile Modelo LD-5, la industria fue lenta en acoger la idea de un cargador frontal articulado. Sin embargo, el advenimiento de los cargadores articulados permitió mayor maniobra reduciendo los ciclos de tiempo. Eventualmente el concepto fue acogido por más fabricantes. A mediados de los 1960s, un número de las principales empresas Americanas fabricantes de equipo como Caterpillar, Internacional Hough, Allis-Chalmers, y Trojan comenzaron a introducir en sus líneas modelos articulados. Hoy en día, modelos de cargadores frontales con bastidores articulados son el estándar de la industria y hasta los cargadores más compactos son construidos de esta manera.

Hidráulicos

Después de la Segunda Guerra Mundial, un número de fabricantes competían en la producción de cargadores frontales que incorporaban el uso de tecnología hidráulica. Mientras el uso de tecnología hidráulica en máquinas para el movimiento de tierra había sido usado antes de la guerra, el resultado en numerosas ocasiones había sido burdo y rudimentario. Sin embargo, en los 1950s, un rápido refinamiento de esta tecnología condujo a la proliferación de fabricantes de máquinas para el movimiento de tierra que utilizaban sistemas hidráulicos que para el final de la década, los cargadores operados por cable quedaron completamente obsoletos.

Hough había estado utilizando tecnología hidráulica en sus diseños de cargadores frontales tiempo atrás retrocediendo hasta el lanzamiento en 1941 del cargador frontal modelo HL. Este cargador marco un giro significante para el desarrollo de los cargadores frontales porque fue construido con el primer brazo de levante operado hidráulicamente. En 1944, Hough empezó a fabricar un cargador con el primer cucharon de inclinación operado hidráulicamente. Este cambio le dio a la maquina la habilidad de controlar la descarga y el operador podría aproximarse al banco en marcha baja y sacar un cucharon lleno inclinandolo hacia atrás mientras se carga. En 1947, Hough nuevamente avanzaría el desarrollo del cargador frontal con la introducción del Modelo HM, siendo el primer cargador frontal hidráulico de doble tracción en el mundo conocido como el Modelo HM. Este modelo es todavía considerado el predecesor del cargador frontal moderno.

Mixermobile Manufacturing puede ser acreditado de haber introducido el primer cargador frontal con motor hidráulico, cuando en 1952 desarrolló el cargador frontal Modelo H y en 1957 el cargador frontal Modelo HP. Estos cargadores poseían cucharon centrado por brazos.

Fundada por Van Doubes, Tractomotive Corp. fue otra compania que introdujo el cargador frontal hidráulico en el mercado de los Estados Unidos. Esto implico el aseguramiento del mecanismo de una rueda hidráulica usando energía hidráulica para la carga del cucharon. Este desarrollo transformó virtualmente el cargador frontal de una máquina de manejo en una máquina de excavación.

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Brazo pivote del cucharón

Debido al crecimiento en tamaño de los cargadores frontales en los años 1950s, la preocupación por seguridad incrementó, particularmente en el posicionamiento de los cargadores con brazo pivote del cucharón. Posicionado detrás del operador, el movimiento de los brazos del cargador estaba en cercana proximidad del operador. Esto planteó problemas. Primero, el movimiento de los brazos presentó la posibilidad de un accidente que en cualquier momento podría suceder. Segundo, las partes movibles de la maquina limitaban la visibilidad del operador para ver hacia los lados, particularmente cuando estas partes se encontraban inclinadas. A los finales de los años 1950s, un numero de fabricantes Americanos de cargadores frontales estuvieron trabajando en colaboración con el Consejo de Seguridad Nacional para la reposición del brazo pivote para que se encuentre en frente en vez de atrás. Hough fue uno de los primeros fabricantes que produjeron un nuevo y más seguro diseño con la introducción del cargador frontal Modelo HO. Otros fabricantes rápidamente siguieron la corriente y adoptaron este modelo con un pivote frontal como Caterpillar en 1958, Case en 1959, Allis-Chalmers en 1961, y Michigan en 1962.

Con el paso de los años, la industria a continuado sobrepasando las barreras en términos de capacidad de carga útil. En los años 1970s, un numero de cargadores frontales fueron mostrados en 1975 CONEXPO con un crecimiento en la capacidad de carga útil nunca antes visto en la industria. Entre estos cargadores se encuentran Hough’s de 21-yardas cubicas (16-m3) 580 Payloader y el enorme cargador Clark-Michigan 675 con capacidad de 24 yardas cubicas (18.3-m3).

En el año 1986, el récord en capacidad de carga útil fue sobrepasado por Kawasaki Heavy Industries Ltd., cuando crearon el cargador frontal más grande del mundo con una capacidad de 25-yardas cubicas (19-m3) para Japan Surface Mining Equipment y para Coal Technology Research Association.. Eventualmente, otros fabricantes incluyendo Caterpillar, Komatsu, y LeTourneau se encaminaron en la tarea de hacer cargadores con capacidad de 20 yardas cubicas (15.3 m3).

Cargador sobre neumáticos Komatsu WA600-1L 1988

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El legado de LeTourneau

LeTourneau es un fabricante que tiene la reputación de batir récords en construcción de equipo pesado. Esta compañía desarrolló y todavía produce el cargador frontal más grande del mundo conocido como el L-2350.[15] Este cargador es primordialmente usado en minería de superficies y posee 2300 caballos de fuerza, con un cucharón roquero con capacidad de 53-yardas cubicas (40.5-m3) de 80 toneladas y una espléndida fuerza de 266,000 libras. De altura, hasta la parte de arriba de la cabina y el cucharon totalmente elevado mide 43 pies con nueve pulgadas (13.23 m). La máquina fue diseñada para cargar de 300 hasta 400 toneladas los camiones mineros de cuatro a cinco cargas.

Los cargadores frontales de LeTourneau usan tracción diesel-electrica con motores eléctricos DC en cada rueda, un concepto desarrollado por LeTourneau. En los años 1960s, la compañía empezó a producir inmensos cargadores eléctricos con potencia para el cable y la inclinación del cucharon transmitidos por la tracción del pinion y la cremallera. Al comienzo, estos enormes motores no fueron comercialmente exitosos porque la ventaja de la dirección articulada era disminuida por la fuerza industrial del cargador. Como resultado, al comienzo muy pocos fueron producidos. Uno de estos modelos fue el Modelo SL-40, conocido por el apodo Monstruo y midiendo 52 pies de largo (16 m).

Actualmente la línea de cargadores frontales de LeTourneau deriva de las L-700 series de modelos de manejo electrónico introducidos por primera vez en 1968. El L-700 fue el predecesor de una serie de exitosos cargadores producidos en grandes cantidades hasta hoy en día. Las maquinas han cambiado de los motores pinion y cremallera pero han retenido las ruedas de manejo eléctrico. Aunque los cargadores frontales de motor de pinion y cremallera no fueron vendidos en grandes cantidades, estas maquinarias probaron que trabajan duro y que el ciclo de vida es mas de 20 años.

Nuevos desarrollos

Hoy en día, los cargadores eléctricos continúan en el mercado y funcionan con una capacidad y versatilidad casi igual a la de los cargadores sobre neumáticos que utilizan un motor diesel o un motor a gasolina. Los cargadores frontales también incluyen una serie de accesorios como grapas, cuchillas, y cucharones de varios tamaños que expanden la variedad de trabajos que pueden realizar para incluir las demoliciones pequeñas y la preparación de túneles.

Nuevos avances para la incorporación de tecnología híbrida para la reducción de transmisión de combustible están en camino. En Marzo del 2008, Volvo reveló en CONEXPO una preproducción de un prototipo llamado L220F cargador frontal híbrido. Este cargador ofrecerá una reducción del consumo de combustible en un 10 por ciento. Esta tecnología a sido desarrollada dentro del Grupo Volvo y permanece confidencial y sujeta a patentes. Programada para su producción a finales del 2009, el L220F va a ser el primer cargador frontal híbrido comercial en la industria.

Volvo también a surgió con un concepto para el diseño de un cargador frontal llamado Gryphin. Esta es la visión futurista de la compañía de cómo un cargador frontal podría verse en el año 2020. El Gryphin posee un propulsor diesel y eléctrico híbrido. Remplazando las transmisiones estándares, las fuerzas de transmisión, y los ejes, el Gryphin poseerá un motor eléctrico en cada rueda, lo cual logrará que el modelo sea considerablemente más silencioso que los modelos actuales. La cabina del Gryphin es también única y completamente compuesto de vidrio, lo cual de esta manera proporcionará al operador mejor rango de visibilidad hacia todos los lados.

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9. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO

El motor diesel genera la energía mecánica suficiente para el movimiento de traslación de la máquina y también para el funcionamiento del sistema hidráulico. La máquina además del motor, cuenta con transmisión, ejes anterior y posterior, reductores, etc.

Motor: El motor es del tipo Diesel de los ya visto en el apunte respectivo. La potencia del motor de un cargador de 10.000 Kg. de peso y balde de aproximadamente 1,8 m3 es de aproximadamente 160 HP, siendo esta característica variable según el fabricante, pero gira alrededor del valor expresado.

Convertidor de par. Este elemento es constituyente inexcusable de este tipo de máquinas, pues el tipo de trabajo así lo requiere. El convertidor está en “reemplazo” del embrague que llevan otros tipos de máquinas. El convertidor es un tipo de acople mecánico que está basado en la energía cinética que adquiere un fluido que en este caso es aceite. Esta energía se transfiere desde un impelente (turbina acoplada al volante del motor) a una turbina acoplada a la salida hacia la transmisión. Este tipo de acople permite a la máquina soportar las acciones de carga del cucharón pues en ese momento se generan una serie de esfuerzo en la parte tractora de la máquina.

Transmisión La transmisión de las cargadoras es del tipo hidráulica, es decir que se efectúa por medio de la energía del aceite generada por una bomba específica. La cantidad de marchas que tiene una máquina, es como mínimo de tres hacia adelante y tres hacia atrás.

El accionamiento de las palancas de marchas, puede ser mecánico, eléctrico, electrónico, etc.

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En el dibujo de arriba vemos una transmisión clásica, en este caso de un equipo John Deere. La parte cilíndrica que se halla en la parte superior derecha, es el convertidor.La cadena de potencia estaría formada como indica el dibujo siguiente:

A continuación de motor y la transmisión, se halla el sistema de transferencia de energía, que son los ejes cardánicos, diferenciales, cajas reductoras, etc., como vemos en lo que sigue:

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Lo expresado está montado sobre un chasis, construido en acero y soldado convenientemente. Esta estructura deberá soportar todos los esfuerzos propios del trabajo específico de la máquina. Se observa un chasis de equipo articulado, pudiéndose apreciar los cilindros de dirección, como también los soportes de los cilindros de izamiento de balde.

Otra parte importante de la máquina es la cabina, pues allí se halla el operador. La cabina debe ser bajo normas FOPS. El hecho de que la cabina se halle fabricada bajo esta norma, significa que está garantizada contra la caída de grandes pesos, protegiendo de esa manera la vida del maquinista. A continuación vemos una cabina típica:

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Sistema hidráulico. El sistema hidráulico de la cargadora está compuesto por bomba (de engranajes o paletas o pistones), comandos, actuadores, filtros, válvulas, etc. La bomba (fig.Pag.Nº04) es la encargada de generar caudal hidráulico de aceite. Esta bomba recibe a su vez energía del motor diesel, pues se halla encastrada en engranaje o cadena cinemática movida por el motor. La bomba de la figura, cumple con dos funciones, una es la de general el caudal para mover todo el sistema hidráulico de trabajo, y la otra es alimentar el sistema de dirección de la máquina. Es decir que son dos bombas en paralelo sobre el mismo eje motor. Los actuadores o cilindros hidráulicos, son los encargados de mover o levantar pesos. Estos cilindros son tubos de acero con dos orificios de entrada y salida de aceite en forma alternativa.

El aceite que entra al cilindro, se encuentra con una superficie que es móvil (pistón), la cual se halla fija al vástago y éste finalmente conecta con el balde, sistema de dirección, etc. de la máquina. Al aumentar la presión en el interior del cilindro, el pistón se mueve y finalmente produce trabajo. Los pistones, son de material duro (acero, aluminio, etc.) y tienen aros de material resistente a la fricción (acero, grilón, teflón, micarta, etc). Estos aros tienen como misión sellar el intersticio existente entre el pistón y el interior del tubo, y de esa manera no producir fugas lo cual traería aparejado mal funcionamiento del sistema. El cuidado de los cilindros hidráulicos radica en mantener la limpieza de los vástagos, reemplazar el lubricante con la frecuencia estipulada en los manuales de mantenimiento de la máquina, no someterlos a trabajos mayores para los cuales son diseñados, etc. A continuación vemos una aplicación de cilindros, que es en la articulación de una cargadora, o también denominados de dirección.

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Los comandos o las llamadas válvulas (o banco de válvulas) son las piezas encargadas de direccionar el flujo de aceite. De esta forma se logra hacer un trabajo u otro. Estas válvulas son denominadas direccionales, y mediante el accionamiento del operador dejan un paso libre para el aceite y cierran otro. También suelen contar con válvulas de alivio de sistema. A continuación vemos un dibujo con un comando direccional. Este funciona de la siguiente manera: La presión que viene de la bomba hidráulica, accede al comando por el canal pintado de rojo con la letra “P”. Como no tiene opción de salida si el operador no mueve la palanca, la presión aumenta y se abre la válvula de alivio (no marcada en el dibujo).

Si el maquinista mueve la palanca hacia la izquierda, el aceite sale por la letra “A” y se va al cilindro, haciendo mover a este hacia un lado. Si la palanca se mueve hacia la derecha, el aceite saldría por el lado “B” y entonces el cilindro se movería hacia el otro lado. Básicamente, este es el funcionamiento de los comandos de la cargadora. Por supuesto, existen otros tipos de accionamiento, ya sea por electroválvulas, joystick, etc., pero en definitiva, lo que hacen es un trabajo secundario (movimiento del vástago de válvula), pues el movimiento de los cilindros se debe realizar de igual manera

.

Potencia: La potencia del motor, nos da la idea de la capacidad de suministrar energía por parte del equipo. En tal sentido, la potencia que se usa en equipos de operación en obras viales comunes, va desde 100 HP hasta 300 HP. Equipos de potencia superior se observan con mayor frecuencia en obras especiales como ser minería, construcción de represas, etc. Peso: El peso de la cargadora, es importante pues influye en la capacidad de levante de carga. También es determinante en características principales de la máquina, como son el límite de carga estática lineal y límite de carga estática articulada y estructura mecánica en general. El peso de un cargador frontal de 100 HP es de aproximadamente 9.000 Kg y el de una cargadora de 300 HP es aproximadamente 17.000 Kg. Se entiende por peso de operación el peso de la máquina con combustible, lubricantes, accesorios, etc. lista para operar. Capacidad del balde. La capacidad del balde es una característica determinante en la elección del equipo. En tal sentido, la determinación de la capacidad será función del material a trabajar. Esto es así pues depende de las características del suelo el hecho de la posición de las uñas, cuchillas, bordes laterales, etc. Existen normas que determinan las formas de medir la capacidad. Se trata de la SAE y especifica que es el término CAPACIDAD AL RAS y CAPACIDAD COLMADA.

Límite de carga recta: Esta característica determina cuanta carga puede soportar el equipo cuando se halla en línea recta (no articulado), sin que se levante las ruedas traseras. Limite de carga articulada:

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Esta característica determina cuanta carga puede soportar el equipo cuando se halla en posición de máxima articulación. En el mercado nacional, las marcas existentes son CAT, VOLVO, NEW HOLLAND, CASE, HYUNDAI, SANSUNG, etc. La máquina de la foto es marca VOLVO y tiene una capacidad de balde de aproximadamente 1,75m3, se halla operando dentro de una cantera donde también se observa la clasificación de áridos.

10. SELECCIÓN DE UNA MÁQUINA. Método para seleccionar el cucharón de tamaño adecuado: a) Determinar la producción requerida o deseada. b) Determinar el tiempo de ciclo del cargador y el número de ciclos por hora. Se debe suponer un tamaño de máquina para poder seleccionar un tiempo de ciclo básico. c) Determinar la carga útil requerida por ciclo en m3 sueltos y en kilogramos. d) Determinar el tamaño requerido de cucharón. e) Elegir la máquina considerando el tamaño y la carga útil del cucharón como requisito de producción que se debe satisfacer. f) Comparar el tiempo de ciclo del cargador utilizado en los cálculos con el tiempo de ciclo de la máquina seleccionada. Si se encuentra alguna diferencia, comenzar de nuevo el método en el paso b).

1) Producción requerida: La producción requerida de una cargadora debe ser ligeramente mayor que la capacidad de producción de las otras máquinas básicas del sistema existente para mover tierra o materiales. Por ejemplo, si una tolva puede recibir 300 tn/h, se debe usar un cargador con capacidad ligeramente superior de 300 tn. Debe estimarse con cuidado la producción requerida a fin de elegir la máquina y cucharón adecuado.

2) Tiempos de ciclos del cargador: Cuando se trabaja con 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 con operador competente. Esto comprende la carga, descarga, cuatro cambios en 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. Cuando haya acarreos, obtenga la porción del ciclo correspondiente al tiempo de desplazamiento.

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FACTORES DE TIEMPO DE CICLO. El promedio del tiempo de ciclo básico (carga, descarga, maniobra) de un cargador articulado es de 0,45 – 0,55 minutos (el ciclo de los cargadores grandes de 3m3 y más, puede ser ligeramente mas largo), aunque se pueden anticipar variaciones sobre el terreno. Los siguientes valores de muchos elementos variables se basan en operaciones normales. Al sumar o restar los tiempos variables se obtendrá el tiempo total del ciclo básico.

Utilizando las condiciones reales del trabajo y los factores indicados, se puede estimar el tiempo de ciclo total. Convertir el tiempo de ciclo total a ciclos por hora.

La eficiencia en el trabajo es un factor importante al seleccionar la máquina. La eficiencia es el total de minutos que se trabaja en 1 hora. Esto toma en cuenta todas las interrupciones del trabajo como el período para fumar y las idas al baño del operador, así como otras interrupciones.

3) Carga útil requerida por ciclo: Para determinar la carga útil que se necesita por ciclo, divida la producción requerida en una hora por el número de ciclos por hora.

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4) Elección del cucharón: Una vez calculada la carga útil requerida por ciclo, se divide por el peso de un m3 de material suelto, a fin de hallar el número de m3 de material suelto por ciclo. Puesto que la densidad de casi todo el material que va a moverse no alcanza 1.800 Kg/m3, la exactitud en la estimación de la producción requiere un conocimiento razonable de la densidad de los materiales con lo que se va a trabajar. Se estima a continuación el porcentaje de la capacidad nominal que mueve el cucharón con diversas materias. El requerido por ciclo se halla mediante el porcentaje de la capacidad nominal del cucharón, denominado “Factor de llenado del cucharón”. El tamaño requerido se halla dividiendo los m3 sueltos, requeridos por ciclo por el factor de llenado del cucharón.

FACTORES DE LLENADO DEL CUCHARÓN

La siguiente tabla indica las cantidades aproximadas de una materia como porcentaje de la capacidad nominal del cucharón, o sea lo que realmente moverá el cucharón por ciclo. Se denomina “Factor de llenado del cucharón”

Nota: Los factores e llenado para las cargadoras dependen de la penetración del cucharón, la fuerza de desprendimiento, el ángulo de inclinación hacia atrás, el perfil del cucharón y el tipo de herramienta de corte como dientes de cucharón o cuchillas reemplazables empernables.

11. PRECACUCIONES EN LA OPERACIÓN DE CARGADORES FRONTALES:

Antes de realizar una maniobra cerciórate que no hayan personas u objetos en el espacio donde te moverás.

Evita manejar el cargador frontal a velocidad sobretodo en virajes, terrenos inclinados o accidentados y así evitar el vuelco de la máquina por una mala maniobra.

Nunca frenar con sólo una rueda cuando esté conduciendo en velocidad. Alejarse de  zanjas o  barrancos, sobre todo cuando el terreno no tenga estabilidad. 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.

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No menos importante, cuando se conduzca en la vía pública es necesario cumplir siempre con las leyes de tránsito.

12. FABRICANTES CONOCIDOS

Case Caterpillar Daewoo Dresser FiatAllis Gehl Hyundai JBC John Deere Kawasaki Komatsu Link-Belt Mustang New Holland Schaeff Volvo.

CONCLUSIONES:

Sobre suelos rocosos colocar una capa de material blando para reducir los choques sobre el cargador

Trabajar perfectamente 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

Cuando el cargador se mueve sobre terrenos rugosos debe de llevarse la cuchara lo más bajo

CARGADOR FRONTAL22

CAMINOS II

posible para evitar que la carga pueda caer sobre el operador y la maquina

Tratar de evitar los giros de 90 y 180 ° que son los que producen mayor desgaste en el equipo

CARGADOR FRONTAL23