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. 1. 2. 3. 4. 5. 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. • ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ 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. 2. 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
