MANUAL DE CARGUE Y TRANSPORTE 1

PROGRAMA DE ASIGNATURA
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
ANTECEDENTES GENERALES
Nombre de la
CARGUIO Y TRANSPORTE
Asignatura
Código
04081
Carrera
INGENIERIA CIVIL DE MINAS – INGENIERIA CIVIL INDUSTRIAL
Profesor que la dicta
ALEJANDRO CRUZAT GALLARDO
Ubicación
OCTAVO SEMESTRE
Requisito de Asistencia
100%
Restricciones para
Nota mínima de aprobación: 4.0
aprobación
Básica
General
Ciencias Ingeniería
Especialidad
Área de formación
X
X
X
Teóricas
Ejercicios
Laboratorio
Características de las
horas (números)
2
2
Asignaturas a las que
sirve como
MINERIA CIELO ABIERTO (IC MINAS)
prerrequisito
Asignaturas de
05054 (IC MINAS); 05073 (IC INDUSTRIAL)
prerrequisito
1.12
N° de Créditos
4
1.13
N° Horas Dedicación
del Alumno/Semana
2 2 0
2.0
2.1
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Objetivos asociados al Perfil de Egreso (marcar con una X el nivel elegido)
A
A
Contribución de la asignatura al desarrollo de las capacidades genéricas para:
Avvvaaannnzzzaaadddooo
Aprender en forma autónoma
X
Comunicarse en español y simbólica en el ámbito de su especialidad.
X
Comunicarse en Inglés, a nivel ALTE 2
Trabajar en equipo
X
Contribución de la asignatura a las capacidades especificas de la especialidad
Avanzado
para:
Aplicar Ciencias Básicas y Ciencias de la Ingeniería en el ámbito de la ingeniería.
X
Utilizar software y tecnologías de la información y de comunicación, como
X
herramientas para la Ingeniería y la gestión.
Analizar y solucionar problemas, con enfoque sistémico.
X
Diseñar y conducir experimentos de orientación profesional
X
Formular, evaluar y administrar proyectos
X
Aplicar los conocimientos de matemáticas, ciencia e ingeniería para la resolución
X
de problemas.
Aplicar teorías y modelos a problemas reales de ingeniería.
X
Concebir, analizar, diseñar y calcular obras de edificación e infraestructura, tales
X
como puentes, edificios, obras viales, obras hidráulicas y sanitarias.
Gestionar y ejecutar la construcción de proyectos de ingeniería
X
Evaluar técnica y económicamente los proyectos.
X
Capacidad para aplicar metodologías medio ambientales y de gestión de calidad en
X
el desarrollo de su actividad profesional.
Habilidad para liderar y dirigir grupos humanos y administrar los recursos
X
materiales y financieros que intervienen en los procesos constructivos.
Utilizar la tecnología de la información y software como herramientas para la
X
ingeniería civil.
Evaluar Riesgos en las obras de ingeniería civil.
X
Contribución de la asignatura al desarrollo de actitudes y valores para lograr:
Avanzado
Responsabilidad profesional y social
X
Predisposición al emprendimiento
X
Predisposición hacia la innovación
X
IIInnnttteeerrrm
m
meeedddiio
ioo
B
B
Bááásssiiciccooo
X
Intermedio
Básico
Intermedio
Básico
1
2.3
Objetivos de la asignatura
Es un curso profesional de carácter teórico práctico, cuya finalidad es entregar a los estudiantes herramientas utilizadas en la
industria en general para la optimización de los procesos que involucran el carguío y transporte de todo tipo de materiales;
aprendiendo a identificar los tiempos en las etapas de trabajo en la industria y el manejo de esa información para su análisis
de sistemas posterior. Se enfatiza, durante todo el desarrollo del curso, la comprensión espacial de volúmenes relacionados
con el manejo y disposición de materiales.
3.0
PROGRAMA DE ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA – APRENDIZAJE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Introducción al movimiento de materiales en la industria
Movimiento de Materiales. Principios básicos
Indices Operacionales en la industria
Camiones
Equipos de carguío
Selección de equipos de carga y transporte
Diseño de flotas de carga y transporte
Economía del carguío y transporte de materiales
Unidad 1: INTRODUCCION AL MOVIMIENTO DE MATERIALES EN LA INDUSTRIA
Objetivos de la Unidad
Destacar la importancia del carguío y transporte en la industria y la humanidad.
Entender la diferencia entre los diferentes tipos de formas de movilizar materiales.
Importancia del cálculo en el volumen de los materiales que se transportan.
Contenidos
1. La realidad y la geometría descriptiva
2. Terminología del curso
3. Formulismo básico
Actividades
1. Ejercicios cálculo de volúmenes
2. Entrega de base de datos de sondajes y topografía base para desarrollar el laboratorio
Total de Horas Docencia Directas (HDD) :
Total de Horas Dedicación del Alumno (incluye las HDD) :
Horas
Profesor
2
2
2
Horas
Alumno
4
4
4
4
8
10
30
Unidad 2: MOVIMIENTO DE MATERIALES. PRINCIPIOS BASICOS
Objetivos de la Unidad
Conocer y entender los principios básicos que gobiernan el movimiento de materiales en la industria..
Contenidos
1. Materiales y su clasificación
2. Densidad, expansión y compresibilidad. Expansión y factor de conversión volumétrica
3. Potencia necesaria de los equipos de trabajo
4. El tiempo de ciclo, la producción y la productividad
Actividades
1. Ejercicios de aplicación de conceptos Unidad 2.
Total de Horas Docencia Directas (HDD) :
Total de Horas Dedicación del Alumno (incluye las HDD) :
Horas
Profesor
2
2
2
2
Horas
Alumno
4
4
4
4
2
4
10
30
Unidad 3: INDICES OPERACIONALES EN LA INDUSTRIA
Objetivos de la Unidad
Entender el concepto de índice operacional en la industria como la principal herramienta de gestión del ingeniero civil.
Contenidos
1. La información en la industria.
2. Indices Operacionales
Actividades
1. Ejercicios de aplicación de conceptos Unidad 3.
Total de Horas Docencia Directas (HDD) :
Total de Horas Dedicación del Alumno (incluye las HDD) :
Horas
Profesor
2
4
Horas
Alumno
4
8
2
4
8
24
2
Unidad 4: CAMIONES
Objetivos de la Unidad
Aprender las principales variables que afectan el diseño, desempeño y economía de los equipos de transporte sobre
neumáticos.
Horas
Horas
Contenidos
Profesor
Alumno
1. Evolución de los medios de transporte mecánicos
2
4
2. Ventajas, desventajas, inconvenientes
2
4
3. Componentes, diseño y construcción
2
4
Actividades
1. Ejercicios de aplicación de conceptos Unidad 4.
2
4
Total de Horas Docencia Directas (HDD) :
8
Total de Horas Dedicación del Alumno (incluye las HDD) :
24
Unidad 5: EQUIPOS DE CARGUIO
Objetivos de la Unidad
Aprender las principales variables que afectan el diseño, desempeño y economía de los equipos de carguío.
Contenidos
1. Evolución de los equipos de carguìo
2. Operación de carguío
3. Componentes, diseño y construcción
Actividades
1. Ejercicios de aplicación de conceptos Unidad 5.
Total de Horas Docencia Directas (HDD) :
Total de Horas Dedicación del Alumno (incluye las HDD) :
Horas
Profesor
2
2
2
Horas
Alumno
4
4
4
2
4
8
24
Unidad 6: SELECCIÓN DE EQUPOS DE CARGA Y TRANSPORTE
Objetivos de la Unidad
Conocer los principales criterios que se deben aplicar para una correcta selección de equipos de carga y transporte
Contenidos
1. Criterios específicos de selección, rendimiento, diseño y servicio
2. Criterios de selección económicos
Actividades
1. Ejercicios de aplicación de conceptos Unidad 6.
Total de Horas Docencia Directas (HDD) :
Total de Horas Dedicación del Alumno (incluye las HDD) :
Horas
Profesor
2
2
Horas
Alumno
4
4
2
4
8
24
Unidad 7: DISEÑO DE FLOTAS DE CARGA Y TRANSPORTE
Objetivos de la Unidad
Conocer y entender la mecánica y formulismo necesarios para determinar el número de equipos de carguío necesarios en
una operación de carga y transporte y las unidades de transporte asociados a los mismos, en un marco económico y de
seguridad para personas y equipos.
Horas
Horas
Contenidos
Profesor
Alumno
1. Variables de entrada
2
4
2. Match Factor. Cálculo probabilístico.
2
4
Actividades
1. Ejercicios de aplicación de conceptos Unidad 7.
2
4
Total de Horas Docencia Directas (HDD) :
6
Total de Horas Dedicación del Alumno (incluye las HDD) :
18
3
Unidad 8: ECONOMIA DEL CARGUIO Y TRANSPORTE DE MATERIALES
Objetivos de la Unidad
Conocer y entender las variables de un sistema de carga y transporte para una correcta aplicación de conceptos económicos y su
correspondiente valorización en el negocio del transporte.
Horas
Horas
Contenidos
Profesor
Alumno
Bases económicas
2
4
Principales variables económicas y análisis asociadas a flotas de carga y transporte
2
4
Análisis económico de un sistema de carga y transporte
2
4
Actividades
Ejercicios de aplicación de conceptos Unidad 8.
2
4
Total de Horas Docencia Directas (HDD) :
8
Total de Horas Dedicación del Alumno (incluye las HDD) :
24
4.0
4.1
METODOLOGÍA DIDÁCTICA DE LA ASIGNATURA.
Metodologías (marcar con una X la metodología elegida)
Descripción: Transmitir conocimientos y activar procesos cognitivos en el
Método Expositivo/Lección Magistral
estudiante.
Descripción: Adquisición de aprendizajes mediante el análisis de casos reales o
Estudio de Casos
simulados.
Resolución de Ejercicios y Problemas
Aprendizaje Basado en Problemas (ABP)
Aprendizaje orientado a Proyectos
Aprendizaje Cooperativo
5.0
5.1
5.1.1
X
X
Descripción: Ejercitar, ensayar y poner en práctica los conocimientos previos.
Descripción: Desarrollar aprendizajes activos a través de la resolución de
problemas.
Descripción: Realización de un proyecto para la resolución de un problema,
aplicando habilidades y conocimientos adquiridos.
Descripción: Desarrollar aprendizajes activos y significativos de forma
cooperativa.
X
X
X
Evaluación y Criterios de Aprobación
Criterios de Evaluación y Calificación (indicar porcentaje asignado a cada evaluación)
Evaluación de trabajo teórico (Pruebas Parciales, trabajos, etc.)
La asignatura se evalúa a través de tres pruebas parciales a lo largo del semestre:
Primera Prueba Parcial: P1
Segunda Prueba Parcial: P2
Tercera Prueba Parcial: P3
PPP = Promedio de Pruebas Parciales = P1*0,25 +P2*0,35 +P3*0,4
Si el PPP es igual o mayor a 4,0 el alumno aprueba la asignatura y el valor corresponde a la Nota Final de la Asignatura
(NFA).
El alumno tiene derecho a rendir examen (EX) si el PPP es inferior a 4,0
5.1.2
Evaluación de trabajo experimental de Laboratorios
No se considera trabajo de laboratorio
5.1.3
Examen Final
El alumno tiene derecho a rendir examen (EX) si el PPP es inferior a 4,0
5.1.4
Otros
5.1.5
Nota Final
Si el alumno rindió el examen (EX), la Nota Final de la Asignatura (NFA) corresponde a:
NFA = PPP*0,6 + EX*0,4
Si en esta ponderación, la NFA es igual o superior a 4,0 el alumno aprueba la asignatura, en caso contrario el alumno
reprueba la asignatura.
4
6.0
Recursos Asociados (marcar con una X los recursos seleccionados)
Sala de clases (indicar si dicha sala requiere de alguna característica determinada)
X
Sala de Laboratorio (indicar si dicha sala requiere de alguna característica determinada)
Ejemplares de cada texto de bibliografía guía por curso
Disponibilidad de equipos, materiales y personal de apoyo para cada una de las experiencias de laboratorio
Programas Computacionales por sitio o en red o equipos computacionales (ejemplo: Pocket PC)
Acceso a la biblioteca Central de la Universidad
X
Programa detallado de la asignatura por alumno
X
Material de apoyo (Guías, presentaciones y otros materiales preparados por el profesor) disponible en plataforma elearning o Intranet
X
Notebook y proyector de sala
X
Conexión para computadores personales en la sala (Red cableada o WiFi)
X
7.0
Fuentes de Información
7.1
Bibliografía Principal
Manual de Arranque, Carga y Transporte en Minería a Cielo Abierto.
Manuales CATERPILLAR
7.2
Bibliografías Complementarias
Artículos en Internet
7.3
Otras fuentes
Apuntes del profesor.
5
DPTO. INGENIERÍA DE MINAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LA SERENA
Curso:
CARGUIO Y TRANSPORTE
Capítulo 1
INTRODUCCIÓN
LA REALIDAD Y LA GEOMETRÍA DESCRIPTIVA
Alejandro Cruzat G.
Ingeniero Civil de Minas
Profesor Asignatura “Carguío y Transporte”
Departamento Ingeniería de Minas
Universidad de La Serena
AGOSTO 2008
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 1 - Introducción
Observación: El texto contiene una gran variedad de fotografías relativas
al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes fuentes: Revistas
de Minería (nacionales e internacionales), empresas en Internet y
colaboraciones de estudiantes de Ingeniería de Minas de la Universidad
de La Serena.
Se deja constancia que su utilización en este trabajo sólo persigue fines
didácticos.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 2
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 1 - Introducción
Introducción
El término “Carguío y Transporte” ó “Movimiento de Materiales”, comprende la utilización de
medios mecánicos y manuales para el traslado de materiales y/o desechos a un área de trabajo,
acopio, introducción o retiro de los mismos.
Terminología recurrente en el curso:
-
Desmonte o corte.
-
Terraplén o relleno.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 3
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
-
Caminos en laderas de cerro
-
Angulo de Talud
-
Zanjas
-
Corte
-
Talud de seguridad
- Zanja para riego
Universidad de La Serena
Capítulo 1 - Introducción
- Zanja para agua potable
Departamento de Minas
Pág. 4
Alejandro Cruzat G.
-
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 1 - Introducción
Caminos en corte
y relleno
- Estanques o represas
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 5
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
-
Corte en ladera
-
Explanada
-
Relleno
-
Estabilidad de talud
Capítulo 1 - Introducción
CORTE – TERRAPLEN – RELLENO – TALUD
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 6
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 1 - Introducción
Antes del corte:
Después del corte:
Terreno original
Terreno original
Corte
Terraplén
Talud
corte
Talud
terraplén
Cota de corte
Volúmenes
- Formulismo básico:
Área
Cubo
Prisma
Triángulo
Cono
Pirámide
Cilindro
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 7
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 1 - Introducción
Equipos y/o maquinaria utilizada en el movimiento de materiales.
Fig. 1: Pala cargadora de ruedas
Fig. 3: Retroexcavadora
Fig. 2: Bulldozer
Fig. 4: Pala cargadora sobre orugas
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Fig. 5: Compactadora
Pág. 8
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Fig. 6: Mototrailla
Capítulo 1 - Introducción
Fig. 7: Motoniveladora
Definiciones de maquinaria según normas DIN y UNE.
Buldózer, tractor empujador frontal: Máquina
autopropulsada sobre ruedas o cadenas diseñada
para ejercer una fuerza de empuje o tracción.
Pala cargadora o Cargador Frontal: Máquina
autopropulsada sobre ruedas o cadenas,
equipada con una cuchara frontal, su
estructura soporte y un sistema de brazos
articulados, capaz de cargar y excavar,
mediante su desplazamiento y el movimiento
de los brazos, y de elevar, transportar y
descargar materiales.
Retrocargadora, (retropala, mixta): Máquina
autopropulsada sobre ruedas con un bastidor
especialmente diseñado que monta a la vez un
equipo de carga frontal y otro de excavación
trasero de forma que puedan ser utilizados
alternativamente.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 9
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 1 - Introducción
Minicargadoras (compactas): Máquina
autopropulsada sobre ruedas, equipada con una
cuchara frontal, con estructura soporte en chasis
rígido, y un sistema de dirección mediante
palancas o pedales que permite frenas o
controlar las dos ruedas de cada lado.
Miniexcavadoras (minis): Máquina
autopropulsada sobre ruedas o cadenas, metálicas
o de goma, con una superestructura capaz de rotar
360º que excava o carga, eleva, gira y descarga
materiales por la acción de una cuchara montada
en un conjunto de pluma y balancín, sin que la
estructura portante se desplace y con un peso no
superior a 6.000 kg.
Excavadoras: Máquina autopropulsada sobre
ruedas o cadenas con una superestructura capaza
de girar 360º que excava o carga, eleva, gira y
descarga materiales por la acción de una cuchara
fijada a un conjunto de pluma y balancín o
brazo, sin que el chasis o la estructura portante
se desplace.
Mototraíllas: Máquina autopropulsada sobre
ruedas que dispone de una caja abierta con borde
cortante entre los ejes delantero y trasero, que
arranca, carga, transporta y extiende materiales,
utilizando el movimiento de avance de la misma.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 10
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 1 - Introducción
Motoniveladoras: Máquina autopropulsada sobre
ruedas, con una hoja ajustable situada entre los
ejes delantero y trasero que corta, mueve y
extiende materiales con fines generalmente de
nivelación.
Unidades de acarreo (dúmperes, camiones de
obra): Máquina autopropulsada sobre ruedas, con
caja abierta, que transporta materiales y los
descarga. La carga la efectúa por medios
externos.
Compactadores: Máquina autopropulsada o
remolcada sobre ruedas, rulo o masa diseñada
para aumentar la densidad de los materiales por:
peso estático, impacto, vibración o amasado
(presión dinámica) o combinación de alguno de
ellos.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 11
DPTO. INGENIERÍA DE MINAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LA SERENA
Curso:
CARGUIO Y TRANSPORTE
Capítulo 2
MOVIMIENTO DE MATERIALES - PRINCIPIOS BASICOS
“Todo se transporta o debe trasladarse en algún momento”
Alejandro Cruzat G.
Ingeniero Civil de Minas
Profesor Asignatura “Carguío y Transporte”
Departamento Ingeniería de Minas
Universidad de La Serena
AGOSTO 2009
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
Observación: El texto contiene una gran variedad de fotografías relativas
al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes fuentes: Revistas
de Minería (nacionales e internacionales), empresas en Internet y
colaboraciones de estudiantes de Ingeniería de Minas de la Universidad
de La Serena.
Se deja constancia que su utilización en este trabajo sólo persigue fines
didácticos.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 2
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
MOVIMIENTO DE MATERIALES EN EL MUNDO
En gran medida, el progreso y desarrollo de la humanidad,
ha dependido de variados trabajos y/u obras en que el
movimiento y traslado de enormes masas materiales rocosas
han permitido el asentamiento de las características
de nuestra civilización. Entre estos trabajos están: las Pirámides,
el Canal de Panamá y el de Suez, la Mina Chuquicamata,
Masada, Las Tres Gargantas, El Tranque La Paloma, etc.
La historia de la humanidad está llena de este tipo de trabajos
que, a la distancia parecen simples, pero un análisis de los
mismos nos muestra su fascinante complejidad, en particular, la
visión de los hombres que fueron capaces de desarrollar una
metodología de trabajo, análisis y cálculo con herramientas
elementales; en aquellos otros hombres que confiaron en esos
técnicos y los proveyeron de los medios para realizar esas obras y
finalmente en los millares de trabajadores anónimos que
movieron y trasladaron montañas sobre sus hombros.
Por gigantescas que nos parezcan ahora las actuales obras de
ingeniera, en que se mueven millones de metros cúbicos de tierra
y rocas, serán pequeñas en relación con las que se lleven a cabo
en el futuro. Dispondremos de máquinas más poderosas y
métodos más eficientes para transformar la superficie de la tierra
según los planes y necesidades del hombre.
Es imposible atribuir a un solo factor el grado de éxito obtenido,
pero es indiscutible que el conocimiento y aplicación de ciertas
normas básicas son de importancia capital para el desarrollo de
este tipo de trabajos, normas y leyes que son tan básicas en el
pasado como hoy día y lo serán por siempre.
“Todo se transporta o debe trasladarse en algún momento”
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 3
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
MATERIALES
Los conocimientos que se requieren para la ejecución económica y eficiente de obras de
MOVIMIENTO DE TIERRA constituyen una ciencia. Su finalidad es alterar, en provecho del
hombre, las características topográficas de un lugar.
Toda obra de excavación presenta dificultades y problemas, al remover la TIERRA cambian
ciertas características de las MATERIAS que la constituyen
Estos cambios dependen de las PROPIEDADES de los COMPONENTES.
Lo primordial para estos trabajos no es conocer la naturaleza del material, sino sus
propiedades físicas.
Lo que desea saber es lo siguiente:
El grado de facilidad al excavar y cargar un material determinado, in situ.
El grado de facilidad al excavar y cargar un material determinado, suelto.
El grado de facilidad al manipular y cargar un material determinado.
El grado de facilidad al transportar y descargar un material determinado.
Esta propiedad se denomina Facilidad de Carga.
Todo lo que puede indicarse es que se trata de una característica general. Si un material se
excava y carga sin ninguna dificultad, se dice que posee en alto grado dicha propiedad.
Ciertos tipos de suelos arcillosos se cargan con gran facilidad. Se empujan con un tractor o se
cargan con un cargador tal como se encuentran en estado natural. Suelos arcillosos húmedos
se cargan con gran dificultad. Existen, en cambio, materias como las rocas que requieren
primero fragmentarse con explosivos.
La elección de un equipo para un trabajo de carga y transporte depende entonces principalmente del grado de dificultad que presenta la excavación y carga de un MATERIAL
determinado.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 4
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
LA SUPERFICIE DE LA TIERRA está formada por numerosos elementos, compuestos y
mezclas, pero desde el punto de vista de su extracción, carga y transporte, sólo se clasifican
del siguiente modo:
ROCAS
TIERRAS
MEZCLAS DE TIERRA Y ROCA
ROCAS: En esta clasificación se incluyen materiales duros y firmes como las rocas comunes,
hormigón, bolones y materiales similares que pueden requerir el uso de explosivos para
extraerlos.
Todos los otros materiales los podemos considerar como tierra.
TIERRAS Y OTRAS MATERIAS DEL SUELO: Para fines de clasificación, se subdividen de
acuerdo con el tamaño de sus partículas y el contenido de humedad. La grava, por ejemplo,
tiene partículas grandes, mientras las de la arcilla son muy pequeñas. La arena, por su parte,
ocupa un lugar intermedio entre ambas.
La propiedad de retener la humedad es un factor importante pues el contenido de ella afecta el
peso y el rendimiento en las operaciones de excavación y carga.
MEZCLAS DE ROCA Y TIERRA: Las mezclas de roca y tierra constituyen el material con que
se trabaja comúnmente. Este tipo de material se encuentra en la mayor parte del mundo y es
una combinación de varios tipos de roca y tierras. El nombre que se dé a estas mezclas
identifica su composición aproximada. La marga arenosa, por ejemplo, consiste principalmente
en una mezcla de marga con algo de arena.
TODOS LOS MATERIALES en su estado natural tienen cierto grado de HUMEDAD, de acuerdo
con las condiciones del tiempo y de drenaje, como también debido a sus características para
absorberla y retenerla. Hasta cierto punto, estos factores pueden ser regulados y modificados
por el ingeniero. Si bien éste no es capaz de hacer llover, puede humedecer con un camión de
riego el material que va a mover. Si las condiciones de drenaje natural no son satisfactorias,
puede abrir zanjas con este propósito. La retención de humedad afecta el peso y el rendimiento
en las operaciones de excavación y carga.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 5
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
Son tres las características que un ingeniero debe conocer con respecto al material que debe
excavar y mover:
DENSIDAD, EXPANSION Y COMPRESIBILIDAD.
Densidad
LA DENSIDAD del material que va a moverse corresponde al peso por metro cúbico del
material que hay que transportar. Conocido este valor es posible evaluar el rendimiento de un
equipo determinado.
δ:
Densidad de un material = Peso / Metro Cúbico
V g., la capacidad de transporte de un camión colmado es de 28.600 Kg. (63.000 lb.) por carga,
valor que por si sólo no dice nada acerca del espacio volumétrico que realmente puede
transportar el vehículo. El fabricante del camión entonces debe indicar que para ese peso se
debe considerar una determinada densidad del material o metros cúbicos máximos.
Si se trata, por ejemplo, de escoria, una materia liviana, se alcanzará la capacidad de volumen
del camión mucho antes que su límite de peso.
Por el contrario, si el material es grava húmeda, un material muy pesado, se sobrepasará la capacidad de peso antes que el límite relativo al volumen.
La densidad del material afecta también la forma de trabajo de los diferentes equipos que
trabajan en el movimiento de materiales, así: la manera de cargar de un cargador, el trabajo del
arrastre de un tractor o la operación de mantención de caminos de una motoniveladora son
afectados por la densidad de los materiales intervenidos.
Siempre que se muevan materiales, su densidad será uno
de los factores primordiales en la ejecución del trabajo.
La densidad afecta incluso la eficiencia en los VIRAJES, MANIOBRAS y ACARREO de las
máquinas, notándose finalmente en los RENDIMIENTOS de las mismas y en la
PRODUCTIVIDAD.
En general, mientras mayor sea la densidad de un material, mayor será la potencia requerida
para moverlo.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 6
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
EXPANSION Y FACTOR DE CONVERSIÓN VOLUMETRICA
EXPANSION: es el aumento de volumen que se produce en un material al excavarlo. Se
expresa mediante un determinado porcentaje de aumento de volumen.
Por ejemplo, la expansión de la arcilla seca es de 40 %, o sea que un metro cúbico de arcilla en
el banco (en su estado natural ó in situ) ocupará un espacio de 1,40 m3 una vez que el material
se halla suelto.
Cuando se excava un material, normalmente se fractura en partículas menores que no pueden
volver a ajustarse entre si, tanto como en su estado natural. Esto da lugar a la existencia de
“huecos” en el material, provocando un aumento de su volumen llamado “ESPONJAMIENTO”.
suelto
In situ
1,4 m3
1 m3
1 m3
1m
1m
1m
1m
Key words:
Densidad
Peso
Metros Cúbicos
Material en el Banco ó in situ
Material Suelto ó Esponjado
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 7
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
FACTOR DE CONVERSION VOLUMÉTRICA: los movimientos de tierra y roca se calculan
usualmente en metros cúbicos en el banco (en su estado natural (in situ) o “en el banco”), sin
embargo se requiere contar con un método para determinar la relación existente entre la
densidad de un material suelto y en el banco.
Dicha operación se efectúa mediante el FACTOR DE CONVERSION VOLUMETRICA, FCV,
el cual expresa el porcentaje de la densidad de un material suelto, con respecto a la densidad
que tendría en el banco. Un ingeniero puede determinar entonces los m3 en el banco si sabe la
cantidad de m3 sueltos, con sólo multiplicar éstos por el factor de conversión:
m3 sueltos x factor de conversión volumétrica = m3 en banco
El factor de conversión volumétrica y la expansión se determinan en la forma siguiente:
Factor de Conversión
Porcentaje de Expansión
=
=
Kg. por m3 de material suelto
Kg. por m3 de material en banco
1
Factor de Conversión
- 1
x 100
La tabla de la página siguiente es una lista parcial de las cifras aproximadas de densidad,
expansión y factor de conversión volumétrica de los materiales más comunes.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 8
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
CARACTERISTICAS APROXIMADAS DE ALGUNOS MATERIALES
Factor
Volumétrico
de conversión
kg por m3 de
material suelto
kg por m3
en banco
Porcentaje
de expansión
Arcilla en el banco
1750
40
0,72
1260
Arcilla y grava secas
Arcilla y grava mojadas
1270
1380
40
40
0,72
0,72
915
1000
Carbón en la veta
antracita
bituminoso
1600
1280
35
35
0,74
0,74
1190
950
Tierra común y marga
Secas
Mojadas
1550
2000
25
25
0,80
0,80
1250
1600
Grava de 6 a 51 mm
seca
mojada
1680
2250
12
12
0,89
0,89
1680
2000
Yeso
2800
74
0,57
1600
Mineral de hierro
magnetita
pirita
hematita
3280
3040
2900
33
33
33
0,75
0,75
0,75
2780
2580
2465
Piedra caliza
2600
67
0,60
1550
1600
2070
12
12
0,89
0,89
1440
1860
2520
54
0,65
1500
45
0,69
575
65
0,61
1750
Material
Arena
seca, suelta
húmeda, compacta
Arenisca dinamitada
Ceniza
Roca fragmentada
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2620
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Pág. 9
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
Observación: La densidad y el factor de conversión volumétrica de un material varían, entre
otros, según los siguientes factores:
tamaño de sus partículas componentes,
contenido de humedad,
grado de compacidad, etc.
Para saber exactamente las características de un material, sería necesario determinarlas
prácticamente, con pruebas o test de terreno o en el laboratorio.
COMPRESIBILIDAD
¿Ha observado usted a un jardinero rellenando un hueco en la tierra? ¿Por qué interrumpe su
labor, de vez en cuando, y apisona el material?
Porque sabe que la tierra que sacó no cave en el hueco excavado por eso la apisona hasta
dejarla al ras con el terreno original. En los trabajos de movimiento de tierra, la operación de
compresión es necesaria por la misma razón. La tierra suelta puede comprimirse valiéndose
de varios medios mecánicos. Es común el uso de rodillos, pisones, pulverizadores y agua.
Lo usual, en este tipo de trabajo, es que la tierra se apisone a mayor densidad de la que
generalmente tiene en su estado natural. La Ilustración en esta página representa las tres
fases típicas de ese trabajo.
m3 en banco
1 m3 - 1000 kg
m3 sueltos
m3 compactados
(30 % de expansión)
(25 % de reducción)
1,3 m3 - 1000 kg
0,75 m3 - 1000 kg
Debe aclararse que la disminución de volumen referente al material compactado - en el
ejemplo anterior - es en relación con la densidad que tenía en el terreno (banco), y no respecto
a la densidad cuando estaba suelto.
Key words: FCV, Compresibilidad.
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
POTENCIA NECESARIA EN LAS MAQUINARIAS
POTENCIA es energía en acción, o la capacidad de ejecutar trabajar a una velocidad
determinada.
SE REQUIERE POTENCIA para empujar o llevar una carga.
POTENCIA NECESARIA se relaciona directamente con el trabajo que se va a efectuar: cargar
bolones, empujar material con una tractor, etc.
POTENCIA DISPONIBLE es la suministrada por la máquina para ejecutar cierta cantidad de
trabajo.
POTENCIA UTILIZABLE es la potencia disponible, considerando las restricciones impuestas
por las condiciones del trabajo.
Es frecuente escuchar:
¡Una máquina puede hacer el trabajo, o no hacerlo, independiente de su potencia!
Ese raciocinio no permite decidir si es conveniente usar una máquina en un trabajo
determinado, ni estimar los costos asociados al mismo. El estudio de las diferentes clases de
potencia y los factores que afectan a cada una de ellas, nos da a conocer las razones de que
una máquina pueda hacer un trabajo o no lo pueda hacer. También determina la VELOCIDAD
en que puede viajar una máquina en ciertas condiciones de trabajo, y permite calcular las
velocidades de viaje en proyectos en que no es factible obtener datos mediante
comprobaciones en el terreno.
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
1.
RESISTENCIA AL RODADO: es la fuerza que opone el terreno al giro de las ruedas. El
vehículo no se moverá mientras no se venza esta fuerza. Esta resistencia se mide en
kilogramos y la fuerza necesaria para vencerla se expresa en kilogramos de tracción.
2.
RESISTENCIA EN LAS PENDIENTES: Debida a la fuerza de gravedad que actúa sobre el
vehículo, la inclinación del terreno ofrece resistencia al MOVIMIENTO DE LA MAQUINA
EN EL ASCENSO. Esta resistencia se mide también en kilogramos. Al descender una
pendiente, la fuerza de gravedad es favorable, y se denomina AYUDA EN PENDIENTES.
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
RESISTENCIA AL RODADO (RR)
Muchos factores determinan la resistencia al rodado. Los más importantes son los siguientes:
fricción
interna
flexión de los
neumáticos
penetración en
el suelo
peso sobre las
ruedas
Ejercen también considerable efecto la presión y diseño de los neumáticos. Sin embargo, en
una máquina bien cuidada estos factores tienen poca influencia y sus efectos pueden
considerarse como una constante, junto con la fricción interna y la flexión de los neumáticos.
Mediante pruebas y ensayos, se ha formulado una regla empírica para calcular el efecto de
estas constantes (fricción interna, flexión de los neumáticos, etc. ). Este efecto, expresado en
kilogramos de fuerza de tracción, constituye aproximadamente el 2% del peso bruto del
vehículo.
Esto significa que se requieren 20 kg de empuje o tiro para mover cada tonelada de peso sobre
las ruedas. Este valor es el "factor" de resistencia al rodado en un vehículo con ruedas que
marcha por un camino duro, parejo y a nivel, tal como una carretera de hormigón.
Para cálculos más complejos, la RR de los vehículos con ruedas se expresa como:
Resistencia al rodado (RR)
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=
Peso sobre las ruedas
(toneladas métricas)
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x
Factor RR
(kg por tonelada)
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
Pero, ¿qué pasa si es una carretera fangosa o de tierra blanda y con surcos? ¿No es lógico
que se requieran más de 20 kg/ton? Los factores más importantes que deben considerarse
entonces son la naturaleza y condiciones de la superficie sobre la cual se mueven las ruedas.
Dado que las condiciones del terreno pueden variar infinitamente, existe un numero infinito de
posibles factores de resistencia. No obstante, en la práctica sólo se consideran cinco factores
principales para calcular trabajos. Se pueden determinar factores intermedios mediante
interpolación y cierta experiencia. Para efecto de cálculo, se desarrolló la siguiente tabla con
factores de RR para diferentes condiciones.
FACTORES TIPICOS DE RESISTENCIA AL RODADO
Tipo de Camino
Sist. Métrico
Duro y parejo (pavimento de hormigón o bituminoso que no
cede bajo el peso).
20
Firme (grava) algo ondulado que cede un poco bajo la carga.
32,5 kg/ton
Nieve compacta.
Nieve suelta.
Sist. Ingles
kg/ton
40 lb/ton
65 lb/ton
25 Kg/ton
45 Kg/ton
De arcilla dura con surcos, que cede bastante bajo el peso. Se
repara muy poco, y no se riega. La penetración aproximada de
los neumáticos es de 2 a 3 cm (1 pulg - o más).
De tierra sin estabilizar, surcado y que cede mucho bajo el peso;
los neumáticos se hunden de 10 a 15 cm (4" a 6").
Tierra blanda, fangosa y con surcos, o arena
50 lb/ton
90 lb/ton
50 kg/ton
100 lb/ton
75
150 lb/ton
kg/ton
100 a 200
kq/ton
200 a 400
lb/ton
Con la información obtenida en la tabla anterior podemos determinar qué fuerza de tracción
se necesita para que el automóvil marche por un camino de tierra blanda y con baches.
La RR de un móvil de ruedas varia según la condición del suelo. Los tractores de orugas no.
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
RESISTENCIA EN LAS PENDIENTES (RP)
Es la fuerza de gravedad que debe vencer un móvil cuando marcha cuesta arriba.
Actúa sobre el peso total de cualquier vehículo, ya sea de ruedas o de orugas.
En los trabajos de movimiento de tierra, las PENDIENTES (m) se miden generalmente en
porcentajes de inclinación o sea la relación entre la diferencia de nivel de dos puntos dados y la
distancia horizontal que los separa.
Por ejemplo, un desnivel de 5 metros
en una distancia horizontal de 100 metros,
constituiría una pendiente del 5%.
M = 5%
5 m (dist vertical)
100 m
(dist. horizontal)
m = dv
dh
Cuando la inclinación es cuesta arriba, en relación con la marcha del vehículo, sé denomina
adversa y se requiere mayor potencia. En este caso la RP es un factor negativo.
Cuando es cuesta abajo, constituye un elemento favorable de varios kilogramos adicionales en
la propulsión del vehículo. Este factor positivo se denomina usualmente factor de ayuda (AP)
en las pendientes. Sin embargo, ya se trate de una cuesta ascendente o descendente, o de un
terreno a nivel, siempre se halla presente la resistencia al rodado, debe calcularse también y
agregarse al resultado final.
Cuando se marcha cuesta arriba, un vehículo debe vencer la RR, más la RP. Cuando se
marcha en terreno plano, un vehículo sólo debe vencer la RR.
Al marchar cuesta abajo, un vehículo debe vencer la RR menos el factor de ayuda en las
pendientes (AP).
Cuesta arriba --------------------
Resistencia Total = RR + RP
Terreno plano -------------------
Resistencia Total = RR
Cuesta abajo --------------------
Resistencia Total = RR - AP
Tanto la resistencia como la ayuda en las pendientes se calculan en la misma forma. Una regla
empírica, basada en la experiencia, determina que por cada 1% de desnivel, se produce una
fuerza adversa o favorable de 10 kilogramos por tonelada de peso del vehículo. Esto es
adicional a la resistencia al rodado, y puede expresarse en la siguiente fórmula:
RP (o bien AP) = (Peso Total + Peso de Carga) x (10 kg por ton)x (% de Inclinación)
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
Conversión de pendientes, taludes e inclinaciones
Viaje cuesta arriba, la pendiente sé denomina adversa y se requiere mayor potencia.
...la RP es un factor negativo.
Viaje cuesta abajo, factor favorable
de varios kilogramos adicionales en la propulsión del vehículo.
Este factor positivo se denomina factor de ayuda (AP) en las pendientes.
Obs.: siempre se halla presente la resistencia al rodado,
debe calcularse también y agregarse al resultado final.
Cuesta arriba, un vehículo debe vencer la RR, más la RP.
En terreno plano, un vehículo sólo debe vencer la RR.
Cuesta abajo, un vehículo debe vencer la RR
menos el factor de ayuda en las pendientes (AP).
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
¿QUÉ FACTORES DETERMINAN LA POTENCIA DISPONIBLE?
1. LA POTENCIA es el factor primordial que determina la capacidad de trabajo de una
máquina de remoción de tierra. Como quiera que la potencia es una relación de trabajo y
tiempo, no sólo se debe tomar en cuenta la fuerza de una máquina, sino también la velocidad
con que se mueve y efectúa una operación determinada.
2. COMO LAS CONDICIONES varían hasta en el curso de una misma aplicación, es
necesario alterar frecuentemente la relación de trabajo y tiempo. La caja de engranajes de
cambios (manual o computarizada), suministra diversas combinaciones de velocidad y tracción.
Estas combinaciones o relaciones abarcan desde la de mínima velocidad y máxima tracción,
hasta la de máxima velocidad y mínima tracción. Los datos correspondientes a cada máquina,
tanto de carriles como de ruedas, se muestran en las hojas de especificaciones del fabricante.
Por ejemplo:
TRACTOR DE ORUGAS
TRACTORES DE RUEDAS
Fuerza en la Barra
de Tiro, en Kg.
Velocidad
Km / h
Nominal
Máxima
1ra.
2,4
20.000
23.700
Fuerza en las
Ruedas, en Kg.
Velocidad
5 ta.
Km / h
Nominal
Máxima
36,4
1.980
2.520
¿Cuál es la diferencia entre "fuerza en la barra de tiro" y "fuerza en las ruedas propulsadas”?
La diferencia es sólo convencional, pues ambos valores se miden en kilogramos de tracción.
En los tractores de carriles, la fuerza se mide en la barra de tiro lo cual es fácil de determinar.
En tractores de ruedas, se mide en las ruedas propulsadas, o sea, la fuerza neta que ejercen
los neumáticos en el suelo a fin de impulsar el vehículo hacia delante, y es más difícil
evaluarla.
¿En qué se diferencian la fuerza nominal y la fuerza máxima? La "fuerza nominal" es la
tracción que ejerce el tractor cuando el motor desarrolla su potencia plena nominal (que se
mide en HP), a la velocidad (RPM) especificada. La velocidad de viaje del tractor (que se
muestra en la hoja de especificaciones) depende de dicha tracción nominal en kilogramos. La
tracción máxima es el resultado del aumento del par motor bajo la carga, pero se obtiene a
expensas de la disminución de la velocidad de marcha.
¿A que velocidad puede transportar una maquina su carga?
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
POTENCIA UTILIZABLE
Factores que reducen la potencia disponible:
1.
TRACCIÓN EFECTIVA O AGARRE: Es la capacidad que tienen las ruedas u orugas de
aferrarse a la superficie del suelo. Constituye siempre un factor que limita la potencia.
Cuando los carriles o ruedas giran en falso, significa que las condiciones de agarre son malas.
En este caso, se debe:
a. AUMENTAR EL PESO
b. MEJORAR LAS CONDICIONES DEL SUELO
Uno de los factores más importantes que determinan la fuerza de tracción es el peso de la
máquina mismo. Ningún tractor es capaz de ejercer una fuerza de tracción superior a su peso.
En general, lo que determina la fuerza de tracción es el peso sobre las ruedas propulsadas.
Por ejemplo, si en un automóvil corriente las ruedas propulsadas soportan el 40 % del peso,
sólo puede ejercer una fuerza de tracción máxima equivalente al 40 % de su peso.
¡Pero!
2.
Las condiciones del suelo disminuyen en diversos grados dicho valor.
ALTITUD: Al aumentar, disminuye la presión atmosférica y baja la potencia de todo motor
de aspiración natural. Como es natural, se reduce la fuerza de tracción del vehículo.
Los efectos de la ALTITUD
Al aumentar la altitud de los trabajos de movimiento de tierra, disminuye la presión atmosférica
y baja la potencia de un motor. Esto constituye una reducción proporcional en cada una de las
velocidades de movimiento del móvil.
Caso de MOTORES DE ASPIRACION NATURAL
Cuando se trata de motores sin turbo alimentación, y no hay disponible información específica,
se considera una pérdida del 1% cada 100 m a partir de los 1000 m de altitud.
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Los kilogramos de tracción requeridos no varían con la altitud.
Lo que disminuye, a medida que aumenta la altitud, es la fuerza de tracción disponible.
MOTORES TURBOALIMENTADOS
Los motores turboalimentados mantienen toda su potencia a mayor altitud que los motores de
aspiración natural.
Key words:
Potencia, RR, RP
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
TIEMPO O DURACION DEL CICLO
¿CUANTO TIEMPO se requiere para hacer un trabajo?
¿CUANTOS MINUTOS invierte una máquina en hacer un VIAJE de IDA y VUELTA?
EL TIEMPO necesario, para el viaje de ida y vuelta, de una máquina de transporte
de carga se denomina TIEMPO DE CICLO.
En cualquier trabajo de remoción de tierra, las máquinas se adaptan a un ciclo de trabajo
determinado. En este ciclo están incluidas las operaciones de carga, acarreo, descarga y
retorno al lugar original, con algunas variaciones en ciertos casos.
El tiempo de ciclo es el que invierte una máquina para llevar a cabo todas estas operaciones.
Las operaciones de carga, acarreo, descarga y retorno corresponde al ciclo de camión.
MANIOBRAS
DESCARGA
VIAJE CARGADO
ESPERAS
CARGA
DESCARGA
MANIOBRAS
CARGUIO
VIAJE VACIO
¿Cuál es el tiempo de ciclo de un cargador?
Una vez que se planea una obra de remoción de tierra, y se inicia el trabajo, es relativamente
simple determinar el tiempo de ciclo para cualquiera de las unidades con sólo medir varias
veces el tiempo invertido por la máquina en un ciclo completo y luego obtener el término medio.
¿Qué método puede usarse si no se ha comenzado el trabajo?
Es posible también que sus cálculos demuestren la necesidad de obtener más máquinas para
ejecutar el trabajo. Conociendo la capacidad de una máquina, los requerimientos de potencia y
las limitaciones que hay en una obra, el ingeniero puede determinar, con bastante exactitud, el
tiempo de ciclo de la máquina. Con esta información le será posible calcular el rendimiento.
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
La razón más importante para calcular el tiempo de ciclo es: ¡reducirlo!,
La reducción del tiempo se obtiene por medio de mejor planeamiento u organización del
trabajo. No se debe olvidar que el "Tiempo es Oro", pues las horas que se economizan en un
trabajo de remoción de tierra aumentan las ganancias netas.
EL TIEMPO DE CICLO consiste de dos partes que se denominan
TIEMPO FIJO
TIEMPO VARIABLE
Tiempo Fijo es el que invierte una máquina, durante el ciclo, en todo aquello que no sea
acarreo y retorno. Incluye el tiempo para cargar, descargar y maniobrar en el curso del trabajo.
Todos estos tiempos son más o menos constantes, sea cual sea la distancia a que se lleve o
acarree el material.
El tiempo fijo se puede comprobar con papel, lápiz y un cronómetro, registrando el tiempo de
los diversos eventos
Tiempo Variable es el que se necesita para el acarreo o, en otras palabras, el tiempo invertido
en el camino acarreando el material y regresando vacío, y varía con la distancia hasta la zona
de vaciado y la velocidad de los camiones.
El tiempo total de un ciclo determina el número de viajes por hora, y es evidente que el
ingeniero desea obtener el mayor número posible de viajes por hora. Esto significa que debe
reducir y mantener al mínimo el tiempo del ciclo. Existen ciertas normas para conseguir la
disminución del tiempo en los ciclos. Estas normas son de sentido común.
Consultas
¿COMO REDUCIR EL TIEMPO FIJO?
¿COMO REDUCIR EL TIEMPO VARIABLE?
Key words: Tiempo de ciclo, tiempo fijo, tiempo variable
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
PRODUCCION
El número de VIAJES por HORA y de METROS CUBICOS por VIAJE determinan la producción
de un equipo de remoción de tierra.
OBJETIVO DE LA PRODUCCIÓN: mover grandes cantidades de material al
COSTO MAS BAJO POSIBLE.
Dado que LOS HOMBRES Y LAS MAQUINAS no trabajan 60 minutos en cada hora, se debe
aplicarse un COEFICIENTE DE EFICIENCIA en los cálculos de producción.
Una vez que se establezca la duración del ciclo, calculando el tiempo fijo y el tiempo variable,
se puede determinar el número de viajes por hora:
Ciclos por hora =
60 minutos
Tiempo de ciclo en minutos
Conociendo el número de ciclos por hora, se puede calcular la producción por hora.
Producción por hora = (Metros cúbicos (en banco) / ciclo) x Número de ciclos / hora
(m3 en banco)
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Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
Sin embargo, la realidad en las empresas (no tan sólo las de movimiento de materiales) es
otra, esto por la sencilla razón de que nadie trabaja 6O minutos en cada hora. Existen varios
factores que afectan el tiempo de trabajo de una máquina (y los hombres). Por lo tanto, se debe
reconocer que las fórmulas de cálculo anteriores logran cifras que expresan resultados de
carácter teórico.
Al estimar la producción, el factor de eficiencia en el trabajo es uno de los elementos más
complicados, pues depende de factores humanos -- de parte de la administración y de los
operadores -- tales como la experiencia, la dedicación y la habilidad. Hay también otras causas,
entre las cuales se puede mencionar el tiempo atmosférico, las fallas de las máquinas, el grado
de disponibilidad de repuestos y la atención técnica.
Existen algunas "Reglas Empíricas" para calcular la eficiencia del trabajo cuando las condiciones son normales. Los tractores de orugas, por ejemplo, generalmente trabajan 50 minutos
de cada hora, y las máquinas de neumáticos únicamente 45 minutos de cada hora.
Se puede determinar entonces la producción utilizando un Factor de Eficiencia.
Horas Efectivas de Trabajo
Factor de Eficiencia
50 min. / hora
0,83
45 min. /hora
0,75
40 min. / hora
0,67
De tal forma, se puede encontrar un resultado más preciso con la siguiente expresión:
Producción Estimada (m3/hr) = Producción (m3/ hr de 60 min) x Factor de Eficiencia.
Administración
Tiempo atmosférico
Ambiente
Política
Fallas en máquina
Disponibilidad de repuestos
Servicio técnico
Sismología
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depende de factores humanos y de los operadores
experiencia, la dedicación y la habilidad.
Lluvias, nieve, sequías,
Regulaciones, verdes
Estabilidad
Calidad, mal uso, capacitación
Seriedad empresas
Profesionalismo, calidad
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Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 2 - Movimiento de Materiales
"Reglas Empíricas" para calcular la eficiencia del trabajo en condiciones normales.
Tractores de orugas generalmente trabajan 50 minutos/hora.
Máquinas de neumáticos trabajan 45 minutos/hora.
Producción utilizando un Factor de Eficiencia.
Horas Efectivas de Trabajo
Factor de Eficiencia
50 min. / hora
0,83
45 min. /hora
0,75
40 min. / hora
0,67
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DPTO. INGENIERÍA DE MINAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LA SERENA
Curso:
CARGUIO Y TRANSPORTE
Capítulo 3
INDICES OPERACIONALES
EN LA INDUSTRIA
Alejandro Cruzat G.
Ingeniero Civil de Minas
Profesor Asignatura “Carguío y Transporte”
Departamento Ingeniería de Minas
Universidad de La Serena
AGOSTO 2009
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
Observación: El texto contiene una gran variedad de fotografías y/o
imágenes relativas al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes
fuentes: Revistas de Minería (nacionales e internacionales), empresas en
Internet y colaboraciones de estudiantes de Ingeniería de Minas de la
Universidad de La Serena.
Se deja constancia que su utilización en este trabajo sólo persigue fines
didácticos.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 2
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
3. LA INFORMACIÓN EN UNA EMPRESA DE MOVIMIENTO DE MATERIALES.
3.1 INTRODUCCIÓN
La etapa más relevantes en un proyecto de carguío y transporte es la adecuada selección
de los equipos involucrados en el proceso productivo, tales como palas, cargadores,
camiones, tractores, etc.
De tal forma, el dimensionamiento de los equipos puede significar un gran tiempo (años
incluso) de análisis de información, tanto tecnológica como práctica, en la cual
participan expertos en todo tipo de disciplinas: mineros, mecánicos, eléctricos,
electrónicos, etc., permitiendo así determinar las mejores alternativas, cautelando el
interés económico en la etapa más delicada de un proyecto de movimiento de materiales,
como es a los inicios del mismo.
La información tecnológica de equipos y maquinarias mineras disponibles en el mercado
proviene de:
-
Fábricas.
-
Distribuidores.
-
Propias experiencias.
-
Internet.
La información práctica la obtendremos de:
Universidad de La Serena
-
Experiencia de la industria en general.
-
Estadísticas propias o de otras faenas similares.
-
Otros estudios de selección de flotas.
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Pág. 3
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
3.2 ¿QUÉ INFORMACIÓN BÁSICA SE DEBE CONOCER EN LA SELECCIÓN DE
EQUIPOS DE MOVIMIENTOS DE MATERIALES?
• Envergadura del trabajo (años de vida, etc.).
• Programa de producción (movimiento de materiales).
• Parámetros de diseño (perfiles de transporte, altura de bancos de extracción, pendiente de los
caminos, etc.).
• Tecnología disponible (equipos y maquinarias).
• Factores operacionales (días de trabajo, días feriados, sistemas de turnos, etc.).
• Rendimiento de equipos y costos estimados.
¿Cómo manejar toda esta información?
¿Cuál es el valor de la información?
La información es siempre un mensaje acerca del estado de un objeto.
El lenguaje que utiliza la información para dar cuenta del objeto son los datos.
Los datos no tienen sentido por si mismos, sino en función de
una estructura (cualitativa o cuantitativa) que los procesa.
EL DATO “ORGANIZADO” ES INFORMACIÓN.
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Pág. 4
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Capítulo 3 - IOPS
EMPRESA DE
MOV. DE MATERIALES
Funcionamiento
Permanencia
Desarrollo
INFORMACIÓN
FLUJO DE LA INFORMACIÓN EN LA EMPRESA
DIRECTORIO EMPRESA
GERENCIA GENERAL
GERENCIA DE OPERACIONES
SUPERINTENDENCIAS
DEPARTAMENTOS
SECCIONES
OPERADORES
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Capítulo 3 - IOPS
Información
CICLO DE LA
INFORMACIÓN
Decisión
Acción
3.3 IMPORTANCIA DE LA INFORMACIÓN.
Generación masiva de datos
SISTEMA
carguío y transporte
En todo instante
De toda naturaleza
Toda combinación de personas, máquinas
y procedimientos de trabajo genera
información que es necesario procesarla y
comunicarla a los diversos usuarios,
dentro y fuera de la organización.
Def.: Información:
“Aquello que es comunicado para producir conocimiento”.
Def.: Comunicación: “Proceso mediante el cual un receptor obtiene o recibe un mensaje”.
“Proceso mediante el cual un elemento (Sistema o Subsistema) recibe u
obtiene un mensaje emanado de otro elemento (Sist. o Subsistema).
Def.: Mensaje:
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“Representación simbólica de la información en un medio capaz
de transmitirla”.
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Capítulo 3 - IOPS
Modelo básico en la comunicación de la información
FUENTE
DESTINO
EMISION DE
INFORMACION
RECEPCION DE
INFORMACION
RUIDO
Toda la información generada dentro de una empresa debería (puede) ser:
DETECTADA
CONTROLADA
PROCESADA
CICLO DE VIDA DE LA INFORMACION
ORIGEN (Generación)
DETECCION (Registro)
TRANSFORMACION (Proceso)
COMUNICACIÓN
USO (Destino)
DECESO
¿Cuándo muere realmente la información?
Bibliografía recomendada: Orwell 1984.
Película recomendada: Matrix
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Capítulo 3 - IOPS
“Descubrir el conocimiento en una base de datos”
Interpretación y
Análisis
Procesamiento
CONOCIMIENTO
Interpretación
y Evaluación
Transformación
Limpieza
Datos
transformados
Selección
Datos
preprocesados
Datos objetivo
Base de datos
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Capítulo 3 - IOPS
3.4 LA INFORMACIÓN EN LA INDUSTRIA.
Dato 1
Dato 2
.
.
.
Dato n
INFORMACION
INDICADORES
O
INDICES
La construcción y cálculo de Indicadores ó Índices tiene por objetivo determinar
relaciones entre dos hechos (actividades) significativas ocurridas en la industria
en general, en un periodo de tiempo fijo y preestablecido.
Los indicadores permiten
-
Descubrir situaciones anómalas en cualquier tipo de organización
Compararse o comparar actividades entre pares
Validar proyectos de ingeniería
Principal herramienta del INGENIERO CIVIL
Indicadores comunes: PRODUCCION, PRODUCTIVIDAD, EFICIENCIA, EFICACIA, …
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Capítulo 3 - IOPS
La industria extractiva ha clasificado la información proveniente de sus operaciones en cuatro
grandes grupos de índices:
a)
Índices Mecánicos:
Buscan el "máximo aprovechamiento de las instalaciones y/o equipos de producción".
P. e.: Disponibilidad Física, Utilización, etc.
b)
Índices de Insumos:
Indican las cantidades de elementos consumidos para lograr una unidad de producto
comercial. P. e.: Kg – mat. prima / tonelada, ton - Km / lt petróleo.
c)
Índices Mineros:
Relacionan la materia prima mineral y sus leyes al fluir por las distintas etapas del proceso
de extracción y beneficio. P. e.: la razón estéril / mineral.
d)
Índices de Resultados:
Indican resultados para un período reportado. P. e.: ton Cu fino / mes, unidades
producidas / año.
¿Utilidad de los índices?
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•
Medir
•
Controlar
•
Registrar
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
3.5 CONSIDERACIONES SOBRE LOS ÍNDICES MECÁNICOS.
Objetivo general: OPTIMIZAR:
-
Selección
-
Uso, funcionamiento y operación.
-
Mantención electromecánica.
-
Reemplazo oportuno y adecuado.
⎬
Equipos e
Instalaciones
La optimización debe entenderse como:
Máxima disponibilidad
Mínimo costo de:
operativa
inversión, operación y
Máximo rendimiento
mantención.
Importancia de la exactitud de la información:
EQUIPO
Ó
FLOTA
⎬
-
Apoya la mejor adquisición de equipos nuevos
-
Eficiente Operación de los equipos
-
Adecuada Mantención (Preventiva y Correctiva)
-
Oportuna declaración de obsolescencia
IOPS
GENERAN
INFORMACIÓN
Universidad de La Serena
PROCESAMIENTO
DE DATOS
Departamento de Minas
-
DF
U
REND.
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Capítulo 3 - IOPS
¿Existen problemas en la generación de la información base en la industria?
-
Operadores
-
Carácter
-
Políticas de importación
-
Convenios comerciales
-
$
Consultas:
-
Desde su perspectiva, ¿Cómo es el desarrollo de la información en una empresa por Ud.
conocida?
-
¿Percibe en su entorno la utilidad de la información que Ud. genera a diario?
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 12
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
3.6 EL TIEMPO EN UNA FAENA.
En una industria en general y/o una faena extractiva en particular se consideran los siguientes
tiempos:
Tiempo Cronológico o Calendario (TCR):
Son las horas correspondientes al tiempo calendario natural (días, meses, años, etc.), programado o
real. Este a su ves se puede dividir en:
-
Tiempo Hábil.
Tiempo Inhábil.
Tiempo Hábil u Horas Hábiles (HH):
Son las horas en que la faena está en actividad productiva
elementos de producción y/o infraestructura.
y/o en tareas de mantención de sus
Un equipo o instalación puede estar en:
-
Operación.
Reserva.
Mantención.
Tiempo Inhábil u Horas Inhábiles (HIN):
Son las horas en que la faena suspende sus actividades productivas y/o mantención de sus elementos
y/o infraestructura por:
- Paralizaciones programadas: domingos, festivos, vacaciones colectivas, colaciones etc.
- Imprevistos: paralizaciones originadas y obligadas por:
Causas naturales como lluvias, temblores, nieve, etc.,
Otras ajenas a control: falta de energía eléctrica (comprada), atrasos en la llegada
del transporte de personal, ausentismo colectivo por
epidemias.
Obs.: Si un equipo es operado, reparado o sometido a mantención en tiempo inhábil, esas hrs.
se consideran como hábiles y se clasifican de acuerdo a su condición.
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Pág. 13
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
El tiempo hábil, se subdivide en:
a) Tiempo de Operación u Horas de Operación (HOP):
Son las horas en que la unidad o instalación se encuentra entregada a su(s) operador(es), en
condiciones electromecánicas de cumplir su objetivo o función de diseño y con una tarea o
cometido asignado. Este tiempo se divide en:
-
Tiempo Efectivo.
Tiempo de Pérdida Operacional.
a.1) Tiempo Efectivo u Horas Efectivas (HEF):
Son las horas en que la unidad de equipo o instalación está funcionando y cumpliendo su
objetivo de diseño.
a.2) Tiempo de Pérdida Operacional u Horas de Pérdidas (HPE):
Son las horas en que la unidad de equipo o instalación, estando en condiciones
electromecánicas de cumplir su objetivo de diseño, a cargo de su(s) operador(es) y con tarea
o cometido asignado, no puede realizarla por motivos ajenos a su funcionamiento intrínseco,
como son: traslados, esperas de equipo complementario y en general por razones originadas
en la coordinación de las operaciones.
b) Tiempo de Reserva u Horas de Reserva (HRE):
Son las horas hábiles en que la unidad de equipo o instalación, estando en condiciones electromecánicas de cumplir su función u objetivo de diseño, no lo realiza por motivos originados en
una o más de las siguientes razones:
- Falta de operador (si es en la hora de colación se toma como tiempo inhábil, si el equipo sigue
funcionando y hay cambio de operador se considera tiempo de operación).
- Falta de capacidad (prevista) de equipo complementario o accesorio.
- No requerirlo el programa o plan de trabajo.
- No permitirlo (previsto) el área donde debería cumplir su función.
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Pág. 14
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
c) Tiempo de Mantenimiento u Horas de Mantención (HMT):
Son las horas hábiles comprendidas desde el momento que la unidad de equipo o instalación no es
operable en su función objetiva o de diseño por defecto o falla en sus sistemas electro-mecánicos o
por haber sido entregada a reparación y/o mantención, hasta que ha terminado dicha mantención
y/o reparación y el equipo está en su área de trabajo o estacionamiento en condiciones físicas de
operación normal.
Este tiempo se divide en:
-
Hrs. de Reparación
Hrs. de Mantención Programada
En el tiempo de mantención se consideran:
-
Esperas de personal y/o equipos de apoyo y/o repuestos.
Traslados hacia y desde talleres o estación de mantención o reparación.
Tiempo real de mantención y/o reparación.
Movimientos y/o esperas de estos en lugares de reparación y/o mantención.
Resumen:
TIEMPO CRONOLÓGICO (TCR)
TIEMPO HÁBIL
(HH)
horas operacionales
HORAS DE
HORAS DE
RESERVA MANTENCIÓN
(HRE)
(HMT)
(HOP)
HORAS
OPERACIONALES
EFECTIVAS
(HEF)
Igualdades:
TIEMPO
INHÁBIL
(HI)
HORAS DE
PÉRDIDAS
OPERACIONALES
(HPO)
TCR = HH + HIN
HH = HOP + HRE + HMT
HOP = HEF + HPO
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
3.7 ÍNDICES OPERACIONALES, (IOPS).
Estos índices permiten llevar un control en el transcurso de la vida de cualquier equipo.
En el análisis de estos índices, siempre se deben considerar como un conjunto y no por separado,
esto permitirá una mayor objetividad en las conclusiones de una situación en particular. Por otra
parte, los resultados de su aplicación son valederos si y solo si la información de entrada o base es
fidedigna.
Los IOPS más utilizados son:
a) Disponibilidad Física, DF:
Es la fracción del total de horas hábiles, expresada en porcentaje (%), en la cual el equipo está en
condiciones físicas de cumplir su objetivo de diseño.
DF = (HOP + HRE) x 100 %
HH
La DF de un equipo es:
- Directamente proporcional a la calidad del equipo y a la eficiencia de su mantención y/o
reparación y manejo.
- Inversamente proporcional a su antigüedad y a las condiciones adversas existentes en su
calidad, operación y/o manejo.
Consultas:
- ¿Conoce los índices operacionales de alguna empresa conocida? ¿Cuáles son? ¿Cómo se
calculan?
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Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
b) Utilización, UT:
Es la fracción del tiempo, expresada en porcentaje (%), en la cual el equipo es operado por cada
hora en que este está en condiciones de cumplir su objetivo de diseño o físicamente disponible
(DF).
UT = (HOP x 100) / (HOP + HRE) %
La UT de un equipo es:
- Directamente proporcional a la demanda o necesidad de la operación de utilizar el
equipo.
- Inversamente proporcional a su disponibilidad física y a su rendimiento.
c) Aprovechamiento, A:
Es la fracción del total de horas hábiles, expresada en porcentaje (%), en que el equipo
físicamente disponible es operado en su función de diseño incluyendo sus pérdidas
operacionales.
A = HOP x 100 / HH % = DF x UT / 100 %
El Aprovechamiento de un equipo es:
- Directamente proporcional a la demanda o necesidad de la operación de utilizar el
equipo, dentro del límite impuesto por la disponibilidad física del mismo.
- Inversamente proporcional al rendimiento del equipo.
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Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
d) Factor Operacional, FO:
Es la fracción de tiempo, expresada en porcentaje (%), en que el equipo realiza efectivamente
su función de diseño por cada hora en que es operado.
FO = HEF x 100 / HOP %
El FO es inversamente proporcional al tiempo de pérdida operacional.
e) Índice de Mantenimiento, IM:
Es el tiempo en horas que el equipo es operado por cada hora invertida en su
mantención y/o reparación.
IM = HOP / HMT = (HEF + HPO) / HMT
El IM de un equipo es:
- Proporcional a la calidad del equipo controlado y a la eficiencia de su mantención y/o
reparación.
- Inversamente proporcional a su antigüedad y a las condiciones adversas en su operación o
manejo.
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Pág. 18
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 3 - IOPS
f) Rendimiento, Rend:
Es el promedio de unidades de producción (m, ton, etc.), realizadas por el equipo por cada unidad de
tiempo de operación.
Rend = UNIDADES DE PRODUCCIÓN PROMEDIO
UNIDAD DE TIEMPO DE OPERACIÓN
El Rendimiento de un equipo es:
- Directamente proporcional a la velocidad de producción del equipo.
- Inversamente proporcional al tiempo de pérdida operacional.
g) Rendimiento Efectivo, Rend Ef:
Es el promedio de unidades de producción realizadas por el equipo en cada unidad de tiempo
efectivo de operación.
Rend Ef
=
UNIDADES DE PRODUCCIÓN PROMEDIO
UNIDAD DE TIEMPO EFECTIVO DE OPERACIÓN
Teóricamente este valor debería ser el de diseño (o catálogo) para el equipo, pero es alterado
por las características físicas de donde se aplica su función, el medio ambiente, condiciones
físicas del equipo y por las técnicas de su utilización.
Actividad
- Aplique, subjetivamente, los índices a sus actividades diarias personales, o a parte de ellas,
V. g.: actividades universitarias.
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Departamento de Minas
Pág. 19
DPTO. INGENIERÍA DE MINAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LA SERENA
Curso:
CARGUIO Y TRANSPORTE
Capítulo 4
EQUIPOS DE TRANSPORTE
CAMIONES EN MINERIA Y OBRAS VIALES
Alejandro Cruzat G.
Ingeniero Civil de Minas
Profesor Asignatura “Carguío y Transporte”
Departamento Ingeniería de Minas
Universidad de La Serena
AGOSTO 2009
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
Observación: El texto contiene una gran variedad de fotografías y/o
imágenes relativas al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes
fuentes: Revistas de Minería (nacionales e internacionales), empresas en
Internet y colaboraciones de estudiantes de Ingeniería de Minas de la
Universidad de La Serena.
Se deja constancia que su utilización en este trabajo sólo persigue fines
didácticos.
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 2
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
CICLO DEL TRANSPORTE UNIVERSAL
MANIOBRAS
DESCARGA
VIAJE CARGADO
ESPERAS
CARGA
MANIOBRAS
CARGUIO
-
DESCARGA
RETORNO VACIO
Camiones de carga
Aviones
Barcos
Locomoción colectiva
Espaciales
Personas
Etc.
Universidad de La Serena
¿SIEMPRE?
Departamento de Minas
Pág. 3
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
CAMIONES
Introducción
1930`s : camiones de hasta 15 T.M.
Escasez de recursos mundial (industrialización, guerras, etc,),
incentiva la producción de minerales, obligando a la industria pesada
a aumentar el tamaño de las máquinas y equipos para la minería y
obras viales.
Consecuencia:
> rendimiento de equipos mineros y viales,
camiones.
en particular, los
Por otra parte, sobreviene la disminución de recursos mundiales.
Provocando un desarrollo tecnológico que se traduce en:

Reemplazo y/o eliminación de la transmisión mecánica.

Gigantismo de los equipos (Economía de Escala).

Mayor tamaño y duración de los neumáticos.

Menor peso de los motores y componentes.

Mayor eficiencia de los motores Diesel en el consumo de
combustible.

Invención del freno dinámico (Años 60´s).
Universidad de La Serena
Departamento de Minas
Pág. 4
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
Capacidad de transporte de los camiones en el tiempo:
Ton transportadas
400
Modelos
Experimentales
300
200
100
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2008
Año
Relación camión v/s otros medios de transporte:
TPH
1200
Rail
1000
800
Belt.
Conv.
600
400
Road
200
1
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Ropeway
2
3
4
Departamento de Minas
5
6
7
Distancia (Millas)
Pág. 5
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.1 Ventajas y desventajas.
Ventajas:
-
Flexibilidad en cuanto a distancias, 100 y 3000 m.
-
Adapta a todo tipo de materiales a transportar.
-
Facilidad para variar el ritmo de producción.
-
Infraestructura sencilla y poco costosa.
-
Posibilidad de contratación de la flota e incluso de la operación.
-
Gran variedad de modelos para toda condición de operación.
-
Fácil de supervisar y controlar.
-
Menor inversión inicial que en otros sistemas de transporte.
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Pág. 6
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
Inconvenientes:
-
Costos de operación elevados.
-
Complicada supervisión y optimización para muchas unidades operando.
-
Menor Rendimientos en largas distancia de transporte y/o el desnivel a superar.
-
Gran cantidad de mano de obra especializada en operación y mantenimiento.
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Pág. 7
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
Desarrollo de las capacidades de transporte:
AÑO
CAPACIDAD (tons)
1933
1945
1950
1955
1960
1963
1965
1967
1970
1975
1977
10
15
25
35
45
65
85
100
150
200
350
6.2 Tipos de unidades
Clasificación según su diseño y modo operativo:
-
Camiones.
-
Camiones de descarga lateral.
-
Camiones de descarga por el fondo.
-
Unidades especiales.
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Pág. 8
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.2 Tipos de Camiones.
6.2.1 Camiones convencionales.
- Más usado en el movimiento de tierras y transporte en general.
-
Sistemas principales:
Tolva, Chasis, Cabina, Motor Diesel, Sist. Hidráulicos, Sist. Tracción.
Camiones mineros de dos y tres ejes
Características
-
Relación carga útil / peso neto: 1,45 t/t
Potencia media en HP / t de capacidad: 10,5.
Capacidad: 10 t hasta 370 t
Dos ejes: eje delantero soporta 47% del peso neto del camión
32% del peso total cargado,
eje el trasero: 53% y el 68% de los pesos respectivamente.
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.2.2 Camiones con tractor remolque
- Baja relación potencia/peso.
- Baja inversión inicial.
- Menor consumo de combustible.
- Son más adecuados que los camiones convencionales para transportar a largas
distancias.
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Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.2.3 Camiones articulados
Década de los 70.
Se caracterizan por:
- Movimientos de tierras y minas de materiales blandos.
- Tracción en todas las ruedas. Construcción de unidades de dos y de tres ejes.
- Todas las ruedas contactan sobre el terreno,
- Altura de carga menor que en los camiones convencionales.
- Giro de un camión articulado.
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Pág. 11
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.2.4 Camiones de descarga lateral
6.2.5 Camiones de descarga por el fondo
Características:
-
Tractor de tiro.
Chasis con dos o tres ejes.
Relación carga útil a peso neto de aproximadamente 1,7.
Potencia media en caballos por tonelada del orden de 8.
Altura media de carga entre 3 y 5 m.
Capacidades de transporte entre 70 y 180 t.
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.2.6 Unidades especiales.
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Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.3 Características generales y de diseño
6.3.1 Motores y transmisiones
Motor diesel, generalmente, turboalimentados y con postenfriador.
Transmisiones:
Capacidad del camión (t)
< 100
100 - 180
> 180
Tipo de transmisión
Mecánico
Mecánico o eléctrico
Eléctrico
6.3.2 Transmisión mecánica
Características principales:
-
Transmisión automática
De tres a seis marchas hacia adelante y una hacia atrás.
Duran 5.000 a 8.000 h.
6.3.3 Transmisión eléctrica
General Electric Co. (1963)
Camión con transmisión eléctrica.
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Capítulo 4 - Equipos de Transporte
Componentes principales:
- Un generador de corriente continua de hasta 1.000 HP. (12.000 – 20.000 hrs)
- Alternador rectificador, Sistema de control de estado sólido.
- Sistema de refrigeración para disipar el calor
- Motores de corriente continua en cada rueda.
Ventajas
-
Frenado dinámico.
Simplificación de la operación.
Mayor fiabilidad.
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.3.4 Chasis
-
El chasis es la espina dorsal del camión.
Soporta esfuerzos de torsión, flexión e impactos de los numerosos ciclos de carga,
acarreo y descarga.
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Pág. 16
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Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.3.5 Tolva
Construidas en base a vigas y planchas de acero más planchas de desgaste
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Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.3.6 Suspensión
a) Resortes de acero
b) Suspensión de goma
c) Cilindros hidroneumáticos
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Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.3.7 Frenos
Tienen una única función: detener el camión totalmente al ser accionados.
Los sistemas de frenado, se componen de:
-
Frenos de servicio.
Frenos de emergencia.
Frenos de estacionamiento.
Retardador.
Dinámico
6.3.8 Dirección y sistemas hidráulicos
6.3.9 Ruedas
6.3.10 Cabina
6.4 Aplicaciones
Factores operacionales más frecuentes en minería y obras públicas.
FACTOR
OPERACIONAL
OBRAS
PUBLICAS
CANTERAS
MINERIA
METALICA
MINERIA
SEDIMENTARIA
Material
Rocas y suelos
Calizas,
granitos,
arenas, gravas
Mineral de
hierro, conre,
uranio, etc.
Carbón, fosfatos,
etc.
Pendiente
0 +- 5%
6 – 10%
de rajo a planta
6 – 10%
3 5%
exterior mina
Resistencia a la
rodadura
3 – 10%
2%
2%
3 – 4% interior
mina
2% exterior
Distancia de
transporte
1.5 – 8 km
0.3 – 1.8 km
1.5 – 3.6 km
5 – 8 km
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Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.5 Práctica operativa.
Las operaciones básicas que se realizan con los camiones son:
-
Recepción de la carga sobre la tolva.
-
Transporte al punto de vertido.
-
Descarga del material.
-
Retorno al punto de carga.
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Pág. 20
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.6 Consideraciones de selección
6.6.1 Definición de las características básicas
A. Producción requerida y datos laborables de organización:
B. Características del material a transportar
C. Condiciones ambientales
D. Pistas de transporte
E. Carga
F. Descarga
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Pág. 21
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.7 Selección del modelo
6.7.1 Tipo de unidad
6.7.2 Capacidad de la tolva
Para tener en cuenta los diferentes tipos de material a transportar los fabricantes ofrecen
generalmente tres tipos de tolvas:
Tipo de material
Densidad
Tipo de tolva
Carbón
0,9 t/m3
Tolva de gran volumen
Recubrimiento, caliza
1,6 -1,8 t/m3
Tolva stándar
Minerales metálicos
2,2 t/m3
Tolva de roca
6.7.3 Capacidad de carga del camión
Relaciones entre capacidades y pesos netos para diferentes tipos de camiones.
6.7.4 Potencia
La potencia de accionamiento es función de la capacidad de carga y del tipo de unidad de
transporte.
Camiones convencionales: 10,5 HP/t.
Camiones con tractor remolque y camiones con descarga por el fondo: 8 HP/t.
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Pág. 22
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
6.7.5 Tipo de transmisión
6.7.6 Chasis
6.7.7 Peso y potencia
Se analizarán:
-
Tara.
-
Carga.
-
Relación Tara/Carga.
-
Potencia del motor.
-
Relación Potencia/Peso total.
-
Tipo de motor y fabricante.
6.7.8 Frenos
6.7.9 Cabina
6.7.10 Neumáticos
-
El tipo y fabricante.
-
La carga máxima.
-
La cobertura sobre carga máxima.
-
Las dimensiones.
-
Exigencia de pistas con una mayor calidad de construcción.
-
Costes de operación altos.
-
Problemas de fabricación, transporte Y manipulación de grandes neumáticos.
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Pág. 23
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 4 - Equipos de Transporte
La situación actual y desarrollos futuros:
-
Alimentación por trole.
-
Asignación dinámica de camiones.
-
Aplicación de programas de computación.
-
Aplicación de la microelectrónica.
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Pág. 24
DPTO. INGENIERÍA DE MINAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LA SERENA
Curso:
CARGUIO Y TRANSPORTE
Capítulo 5
EQUIPOS DE CARGUÍO
Alejandro Cruzat G.
Ingeniero Civil de Minas
Profesor Asignatura “Carguío y Transporte”
Departamento Ingeniería de Minas
Universidad de La Serena
OCTUBRE 2006
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 5 - Equipos de Carguío
Observación: El texto contiene una gran variedad de fotografías y/o
imágenes relativas al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes
fuentes: Revistas de Minería (nacionales e internacionales), empresas en
Internet y colaboraciones de estudiantes de Ingeniería de Minas de la
Universidad de La Serena.
Se deja constancia que su utilización en este trabajo sólo persigue fines
didácticos.
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 5 - Equipos de Carguío
5.1 CARGADORES FRONTALES
5.1.1 INTRODUCCION
El primer cargador apareció en Estados Unidos en 1939 y consistía en un tractor de ruedas con un
balde en la parte delantera accionado por cables.
En la década de los años cuarenta se introdujeron numerosas modificaciones: ubicación del motor
en posición trasera para mejorar la tracción y estabilidad, brazos soportes del balde a ambos lados
del equipo, accionamiento hidráulico del balde y tracción a las cuatro ruedas. Posteriormente, en
los años cincuenta se introdujo la servotransmisión y en la década de los sesenta el diseño
articulado.
Estos equipos, por su gran movilidad, maniobrabilidad y versatilidad, han tenido una gran
popularidad, tanto en obras públicas como en minería a cielo abierto, alcanzando la máxima
penetración en la década de los setenta con la aparición de máquinas de 125 t, capaces de cargar
camiones de hasta 154 t.
En los años 80 se produjo una paralización en el crecimiento de los cargadores, existiendo solo
nueve modelos con balde superior a 10 m3.
Esta falta de crecimiento se debió a dos causas:
-
Falta de crecimiento en la capacidad de los camiones de acarreo de materiales que en esa década
sólo pasaron de 154 a 200 t.
-
Fuerte penetración en el mercado de las excavadoras hidráulicas, tanto en los movimientos de
tierra como en la minería a cielo abierto.
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Curso Carguío y Transporte
Capítulo 5 - Equipos de Carguío
5.1.2 VERSATILIDAD OPERACIONAL Y TIPOS DE UNIDADES
Los cargadores están capacitados para efectuar las siguientes operaciones:
- Carga de camiones tolva, vagones de tren o tolvas fijas.
- Carga y transporte, reemplazando en distancias cortas el empleo de camiones tolva.
* Desde el frente de trabajo hasta el punto de vaciado, Vg. chancador primario.
* Desde un stock de material hasta la planta de tratamiento.
- Como máquina auxiliar: puede trabajar en limpieza de frentes o lugares de trabajo,
preparación de rampas, apertura de pistas de transporte en laderas de cerros, etc.
- Como máquina de empuje, sustituyendo a los tractores sobre orugas.
Existen dos tipos de cargadores frontales, que se diferencian en el tren de rodaje:
- Máquina sobre ruedas
- Máquina sobre orugas.
Cargadores de orugas y ruedas.
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Pág. 4
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 5 - Equipos de Carguío
De acuerdo con la capacidad del balde, se establecen tres categorías de cargadores
CATEGORIA
CAPACIDAD (yd3)
CAPACIDAD (m3)
Pequeños
Medianos
Grandes
<4
4 - 8
>5
Los cargadores han seguido en su evolución al tamaño de los camiones.
Mientras que las máquinas de la Categoría II se emplean fundamentalmente como unidades de
carga asociadas al arranque de materiales mediante tractores y con camiones, comprendidos entre
las 35 y 50 t, - que es la gama más utilizada en los movimientos de tierra de obras públicas - los
equipos de la categoría III, que pueden llegar a tener baldes de hasta 25 m3, se utilizan sólo en los
grandes proyectos y, fundamentalmente, en la minería a cielo abierto, ya que pueden cargar
camiones con capacidades superiores a 85 t.
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Capítulo 5 - Equipos de Carguío
5.1.3 CARACTERISTICAS GENERALES Y DE DISEÑO
Las principales características de los cargadores son:
-
Gran movilidad, alcanza hasta los 45 km / h permitiendo el transporte a cortas distancias.
- Altura de descarga, comprendida entre 3 y 7 m o más.
- Diseño compacto, relación media Peso en Servicio / Tamaño del balde de 7,5 t/m3.
CAPACIDAD NOMINAL DEL BALDE (m3)
RELACION: CAPACIDAD DE LOS BALDES Y PESO EN SERVICIO DEL CARGADOR.
-
Relación favorable de Potencia instalada / Capacidad del Balde, alcanzándose un valor
medio de 62 HP / m3.
CAPACIDAD NOMINAL DEL BALDE (m3)
RELACION: CAPACIDAD DEL BALDE Y POTENCIA DEL CARGADOR.
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-
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Capacidad para remontar y trabajar en pendientes y excelente maniobrabilidad y radio de giro
pequeño gracias a la articulación central.
- Gran anchura del balde que le permite manejar grandes piedras o piezas.
- Puede obtener mezclas en las frentes de carguío debido a la gran maniobrabilidad.
-
Facilidad para mantener un piso de carga más limpio, no precisándose máquinas auxiliares
para estos menesteres, como en el caso de excavadoras de cables o hidráulicas.
- Adaptabilidad a diferentes métodos de carguío y transporte.
- Menor inversión de capital que en otros sistemas de carga.
- Menor peligro de envejecimiento debido a su menor vida útil (10.000 a 15.000 hrs.).
- Facilidad de reventa, alta posibilidad de arriendo y contratación.
- Mantenimiento sencillo por el sistema de intercambio de conjuntos.
- Menor necesidad de práctica y experiencia del personal que con otras unidades de carga.
CAPACIDAD NOMINAL DEL BALDE (m3)
RELACION: CAPACIDAD DEL BALDE Y FUERZA DE ARRANQUE DEL CARGADOR
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Sin embargo los cargadores de ruedas presentan los siguientes inconvenientes:
- Requieren que el material, en general, a cargar sea previamente tronado.
- Para igual capacidad del balde, tienen una menor productividad que las palas de cables.
- Necesitan amplio espacio para maniobrar, ya que necesitan desplazarse durante la
operación de carga.
-
La productividad se reduce con la aparición de problemas de tracción, en suelos embarrados y
blandos.
-
Cuando el piso donde se está cargando es disparejo o presenta “patas”, se eleva el costo de los
neumáticos.
- La menor vida de estos equipos se traduce en un mayor costo de propiedad.
- Necesitan bancos de menor altura para operar con seguridad.
- Menor DF que las cargadores de cables.
- Condiciones de trabajo para el operador más duras que en otras máquinas de carga.
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5.1.4 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN
En lo relativo al diseño y construcción de los cargadores de ruedas, las partes más importantes son:
- El chasis.
Salvo en los equipos muy pequeños, el chasis está formado por dos semichasis unidos por una
articulación doble con eje vertical:
Chasis de un cargador de ruedas articulado.
En el semichasis delantero, con una forma más o menos triangular, va anclado todo el equipo de
trabajo. El semichasis trasero tiene forma de caja y debe soportar además del eje y su diferencial (al
igual que el delantero), el peso del motor y de la transmisión y, generalmente, la cabina y mandos
del operador.
Están construidos de acero de alta resistencia, especialmente diseñados par soportar esfuerzos de
carácter continuado, tanto de torsión como de flexión. Van unidos mediante dos pasadores de acero
endurecido que se insertan en cojinetes de rodillos.
La distribución de masas evita la necesidad de un contrapeso y mantiene bajo el centro de gravedad.
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- El motor.
Los cargadores utilizan motores diesel como fuente de energía primaria, generalmente,
turboalimentados y con postenfriador.
El motor diesel fue patentado en 1892 por Rudolf Diesel. Su utilización en el campo de la minería a
cielo abierto tuvo unos comienzos lentos y difíciles, no siendo hasta los años treinta cuando se
aplicó a un camión minero. En la década de los cuarenta apareció la primera generación de
cargadores frontales sobre orugas que los montaba, mientras que en los cincuenta y los sesenta
supusieron la aparición respectiva en las retroexcavadoras y las frontales hidráulicas.
Los motores diesel constituyen hoy día el sistema de accionamiento de la mayoría de los equipos
utilizados en la minería a cielo abierto y obras viales. En ocasiones, cuando la infraestructura del
área o las dimensiones y movilidad de los equipos dificultan el uso de energía eléctrica, se utiliza
una combinación diesel – eléctrica, cuya fuente de accionamiento primaria es diesel.
Características generales:
Admisión de combustible y relación de compresión
Encendido.
Par motor.
Rendimiento térmico.
Toxicidad de los gases.
Calidad de construcción.
Velocidad de rotación.
- La transmisión.
Los cargadores pueden utilizar dos tipos de transmisión: mecánica o eléctrica.
Transmisión mecánica.
Está constituida por los siguientes elementos principales:
Convertidor de par: Su finalidad es disponer de un órgano que multiplique el par, disminuye el
número de revoluciones y brinde un número de revoluciones de cambio. Transmite el par motor,
transformándolo en fuerza hidráulica, y permite variar la velocidad de modo continuo. Se emplea
acoplado a una transmisión por engranajes para diversificar los márgenes de velocidades.
Caja de cambios: suele ser del tipo servotransmisión, disponiendo de varias velocidades hacia
delante y hacia atrás.
Árboles de transmisión: transmiten el movimiento a los dos ejes, consiguiéndose así la tracción a
las cuatro ruedas.
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Diferenciales, ejes y mandos finales: el diferencial permite mantener la tracción en una rueda a
pesar que la otra esté bloqueada, El eje trasero es oscilante, proporcionando mayor estabilidad a la
máquina y permitiendo así que las ruedas estén siempre en contacto con el suelo, a fin de obtener
mayor tracción. Los mandos finales suelen ser del tipo planetario para lograr un mejor reparto de las
cargas.
Motor y transmisión mecánica de un cargador frontal
- La transmisión eléctrica
El sistema de transmisión eléctrica dispone de un motor que gira a velocidad constante y que está
acoplado a un generador de corriente alterna y a una caja reductora a la que van conectadas las
bombas del circuito hidráulico de elevación del balde y de dirección.
El cargador tiene un rectificador de corriente y un motor de corriente continua en cada rueda.
Cargador con transmisión eléctrica.
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Motor eléctrico en la rueda de un cargador.
Ventajas de la transmisión eléctrica:
Se elimina la transmisión mecánica y con ello los desgastes de los engranajes y ejes articulados.
La transmisión de energía entre el grupo motor y el grupo propulsor a través de cables permite
aumentar el ángulo de articulación total hasta 90º (2 x 45).
Menor desgaste de los neumáticos al adaptar automáticamente el par motor a la adherencia del
terreno.
Frenado más eficiente, pues la energía cinética de la máquina se convierte en los motores de las
ruedas en corriente eléctrica y ésta se devuelve en parte al generador (20%) y el resto se disipa en
un conjunto de resistencias diseñado a tal fin. El empleo del frenado dinámico reduce el desgaste
de los frenos de servicio y suele ser suficiente para parar la máquina en terreno horizontal.
El sistema hidráulico de accionamiento del balde está regulado electrónicamente, pudiendo
aumentar la velocidad de elevación y descarga.
Desventajas de la transmisión eléctrica:
Necesidad de especialistas eléctricos y electrónicos para las reparaciones y el mantenimiento.
Mayor número de averías en los motores eléctricos en ambientes de polvo y humedad.
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- El sistema hidráulico.
El circuito hidráulico de un cargador de ruedas acciona los cilindros del balde, los cilindros de
elevación y los cilindros de la articulación, todos ellos de doble efecto.
La bomba que acciona los cilindros de la articulación central debe producir la presión de aceite
suficiente para controlar el cargador, incluso cuando el motor de la máquina funciona a bajo
régimen.
- El equipo de trabajo.
Está constituido por el mecanismo de elevación, el mecanismo de volteo y el balde.
Mecanismo de accionamiento del balde a) en paralelo, b) en “z”.
Posicionado automático
del balde de un cargador.
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- El balde.
Los baldes se pueden clasificar en tres tipos:
Materiales ligeros.
Uso general
De roca.
Tipos de baldes
Los dos primeros son baldes rectos y el último se construye con un borde de ataque en forme de
“V” para mejorar la penetración. El primer tipo lleva labios antidesgaste y los otros dos llevan
dientes..
El balde para materiales ligeros se usa para manipular productos de baja densidad, como el carbón,
arenas, etc.
El balde de uso general se utiliza para manipular materiales sueltos de densidad media, y el balde de
roca, se emplea en los movimientos de tierras y en las explotaciones a cielo abierto con rocas
fragmentadas por tronaduras o ripiadas y con densidades medias a altas.
Especial atención debe prestarse al material de desgaste: portadientes, dientes, cuchillas, labios y
cantoneras, existiendo gran variedad de diseños que permiten, además del recambio rápido, la
selección más idónea en función del material a cargar.
Los baldes están articulados en dos puntos: en los extremos de los brazos de elevación y en otros
puntos superiores mediante una biela que determina el ángulo de forma con la horizontal.
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- La cabina.
La cabina va colocada normalmente encima de la articulación y puede formar parte del cuerpo
delantero o trasero.
Ventajas de la ubicación en el cuerpo delantero:
Mejor visión del operador durante la operación.
Aislamiento de la cabina de los ruidos y vibraciones producidas por el motor.
Ventajas de la ubicación trasera:
Mayor confortabilidad debido a los giros más pequeños de la parte trasera. Mayor seguridad en la
operación.
- Los neumáticos.
Se estima que entre un 10% y un 20% del costo de mantenimiento de una cargador frontal está
relacionado con los neumáticos.
Por su relevancia en los costos operacionales de la maquinaria de movimiento de tierra, el tema
neumático será tratado aparte en este curso.
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5.1.5 OPERACIONES BÁSICAS
Los parámetros que influyen en la productividad de una cargador frontal son:
- La fuerza de penetración.
Es función del esfuerzo de tracción de la máquina y de la inercia de la misma, variará pues con:
- La potencia del motor.
- La desmultiplicación de la transmisión.
- El diámetro de los neumáticos.
- Las condiciones de adherencia del terreno, y
- El peso de la máquina y su distribución por ejes.
- La fuerza de arranque o desprendimiento.
Es la fuerza máxima y continua en sentido vertical ascendente y conseguida por medio de la
capacidad para elevar y recoger el cucharón alrededor del punto de giro especificado.
- La fuerza de elevación.
Es la que se ejerce para ascender el máximo peso de la carga en el cucharón a una altura
especificada, con el cucharón situado en la posición de máxima retención de carga. Depende de la
capacidad del sistema hidráulico y del peso de la máquina.
- El tipo y capacidad del balde.
La capacidad del balde se puede dar de dos formas:
- Al ras.
- Colmada.
La “capacidad al ras” es el volumen contenido
en el balde una vez nivelada la carga entre el
filo y la parte trasera del balde.
La “capacidad colmada” equivale a la capacidad
al ras más la cantidad adicional que se acumule
con un talud 2:1 de ángulo de reposo, y el nivel
al ras paralelo al suelo.
- Práctica operativa
Medida de la capacidad de un balde.
La forma general de trabajo de un cargador de ruedas es la siguiente:
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La máquina se acerca al frente de carga con el balde al nivel del suelo, la cuchilla horizontal y con
la velocidad mas baja de la caja de cambios. Una vez que ha penetrado el balde en el terreno se
procede a la carga del mismo mediante movimientos de cabeceo, apoyando la parte posterior del
fondo sobre el terreno y manteniendo el empuje frontal, con una nueva elevación de los brazos
hasta que se llena el balde.
La duración de esta fase depende de: el tamaño de la máquina, el tipo de material a cargar y la
habilidad del operador.
A continuación, se cambia el sentido de
marcha, retirándose del frente con
el balde levantado, y en un momento
dado vuelve a desplazarse hacia
delante con el fin de aproximarse al
punto de vertido para depositar la
carga. la trayectoria que describe el
cargador es habitualmente en forma
de “V”.
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5.1.6 PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO
Existen cuatro procedimientos por medio de los cuales se puede efectuar la carga sobre las unidades
de transporte:
Método tradicional con un cargador:
Consiste en colocar el camión sensiblemente normal al frente de carga y desde uno de los laterales
cargarlo totalmente con un cargador.
Ventajas:
Es adecuado cuando la producción requerida está próxima a la producción de carga de una unidad.
Es muy conocido por los operadores y no presenta problemas de ejecución.
Permite descomponer el equipo en frentes de trabajo distintos.
Permite la carga en frentes estrechas.
Una vez situado el camión no hay que variarlo de posición.
Desventajas:
Elevado tiempo muerto de los camiones durante la carga.
Mayor número de camiones para producciones altas.
Necesidad de buen acoplamiento (Match Factor) para reducir tiempos de espera.
Cierto tiempo de espera del cargador hasta que se coloca el camión.
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Método tradicional con dos cargadores:
Es análogo al interior, con la única diferencia de que es segundo cargador carga simultáneamente el
camión desde el otro lado de éste.
Ventajas:
Es adecuado cuando la producción requerida está próxima a la producción de carga de dos
unidades.
Es conocido por los operadores y no presenta problemas en su ejecución.
Aunque tiene un ciclo de carga algo superior al del método alternativo es más flexible, por lo que
será más fácil de mantener en la práctica.
Una vez situado el camión no hay que variarlo de posición.
Desventajas:
Necesita frentes de trabajo más amplios que el método anterior.
Precisa cierto tiempo de espera de los cargadores mientras se coloca el camión.
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Método alternativo
Consiste en colocar el primer cargador normal al frente con el balde cargado y preparado para
vaciar. El camión, al llegar al punto de carga, se coloca entre el frente y el cargador y recibe la
primera baldada; después realiza una pequeña maniobra y se coloca perpendicular al punto de
extracción con el balde hacia el mismo, recibiendo así la segunda baldada del otro cargador. En la
misma posición recibe la tercera baldada suministrada por el primer cargador, que ha cargado
mientras tanto, y el cuarto otra vez por la segunda, etc.
Ventajas:
No hay tiempos muertos ni para los cargadores ni para los camiones.
El tiempo de carga es más corto que en el método anterior.
Desventajas:
Dificultad para posicionarse el camión en el lugar correcto.
Más complicado de ejecutar por los operadores.
Al variar el número de baldadas con el que se carga el camión, cambia totalmente el planteamiento
(número impar de baldadas).
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Método en cadena:
Se dispone de tantos cargadores como baldadas se precisan para cargar un camión.
Los cargadores se colocan normales al frente de extracción con los baldes llenos y separados de
dicho frente entre 8 y 10 m, entonces empiezan a descargar sobre el camión que pasa entre el
frente y los cargadores deteniéndose ante cada una de ellos.
Ventajas:
El camión se carga en el menor tiempo posible.
Un completo y fácil acoplamiento sin tiempos muertos.
El siguiente camión puede empezar a cargarse antes de terminar la carga del anterior.
Costos mínimos para grandes producciones.
Inconvenientes:
Requiere una producción muy alta en un frente único.
Se precisan frentes muy amplios.
Dificultad para posicionar el camión.
Mayor riesgo para los neumáticos.
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De un estudio realizado por una empresa fabricante con cargadores de 9,6 m3 y camiones de 77 t, se
registraron los datos que se indican a continuación:
METODO
Número
Carga por
de
balde (tc)
baldadas
Tiempo de
Carga del Tiempo de maniobra
camión
descarga
del
(tc)
(min)
camión
(min)
Tiempo
total de
carga
(min)
Producción
(baldes/hr)
Tradicional
(1 cargador)
4
21.15
85
0.1
2.2
2.6
19.2
Tradicional
(2
cargadores)
4
21.25
85
0.1
1.0
1.4
35.6
Alternativo
3
25.00
75
0.1
0.55
0.85
58.8
Cadena
4
21.35
85
0.1
0.35
0.35
66.6
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5.1.7 CONSIDERACIONES DE SELECCIÓN
En primer lugar deben ponderarse las diferencias esenciales con su más directo rival, que son las
excavadoras hidráulicas. En la Tabla siguiente aparecen comparadas estas dos máquinas.
EXCAVADORAS HIDRAULICAS
CARGADORES FRONTALES
Inversión media.
Inversión media.
Vida media (5 – 10 años)
Vida media baja (5 años)
Costo de operación medio.
Costo de operación alto.
Valor residual pequeño.
Valor residual pequeño.
Capacidad del balde hasta 26 m3
Capacidad del balde hasta 26 m3
Fuerzas específicas de corte elevadas.
Fuerzas específicas de corte pequeñas.
Adecuada en terrenos compactos.
Adecuada en terrenos blandos o con materiales
empujados con tractores de oruga.
Puede operar en terrenos blandos o duros según Precisa de plataforma de trabajo firme y dura.
el ancho de la oruga.
Puede trabajar por encima o por debajo del No puede operar por debajo del piso.
nivel de la máquina.
Alcance de excavación y altura de descarga Alcance y altura de descarga medias.
elevada.
Adecuada a alturas de banco y camiones Adecuado a alturas de banco pequeñas y
grandes.
camiones de tipo medio.
Ciclos de trabajo pequeños.
Ciclos de trabajo grandes.
Rendimiento de carga elevado.
Rendimientos medios.
Anchura de la frente requerida pequeña.
Anchura de la frente requerida media-grande.
Máquina de carga ideal en frentes fijas.
Máquina versátil de alta movilidad (equipo de
carga, limpieza de frentes, transporte de
material a cortas distancias, etc.).
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El proceso de selección de un cargador frontal de ruedas consta de las siguientes etapas:
Definición de las características básicas.
Elección del sistema de rodaje.
Selección del modelo.
Definición de las características básicas.
Los datos de partida son:
La producción horaria requerida "P" expresada en m3/h.
El tipo de material a cargar que se clasifica en: blando, medio y duro.
La densidad de la roca.
Conociendo estos datos se puede determinar:
El tamaño del balde "C".
El tipo de camión adecuado a la máquina de carga.
La altura del frente de carga.
El peso aproximado de la máquina "W".
La potencia de la misma "Pw".
- Determinación del balde
En la tabla siguiente se estima el tamaño del balde "C" en función del tipo de material y de la
producción "P" prevista.
TIPO DE MATERIAL
TAMAÑO DEL BALDE (m3)
BLANDO
MEDIO
DURO
(P / 49) 1,23
(P / 47) 1,27
(P / 40) 1,45
P en m3.
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- Determinación de la capacidad del camión
El cargador debe cargar el camión en un número de ciclos comprendido entre 3 y 5.
El tamaño del camión T(t) se determina en función del balde "C" y del tipo de material.
TIPO DE MATERIAL
CAMIÓN T(t)
Blando
Medio
Duro
5 – 8 baldadas (m3)
4 – 7 baldadas (m3)
3,5 – 6 baldadas (m3)
Además, deben cumplirse ciertas condiciones geométricas, entre el cargador y el camión.
-
Altura de descarga: esta debe ser mayor de 1,06 la altura de la tolva del camión.
-
Alcance del cargador: Debe ser, como mínimo, 0,4 B, siendo B la anchura del camión.
-
Angulo de descarga: El cargador debe descargar en la tolva evitando derrames laterales. El
ángulo máximo debe ser de unos 50º cuando se manipulan materiales pegajosos.
-
Anchura del balde: Debe ser menor que la longitud de la tolva del camión.
Relación de dimensiones entre cargadores y camiones tolva.
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- Altura de banco.
La altura de banco que puede trabajar en forma segura un cargador frontal depende del alcance
máximo del cargador, que se puede expresar en función del tamaño del balde y del método de carga
utilizado.
- Relación cargador – camión
Al respecto se debe tener en cuenta lo siguiente:
Relación entre la capacidad del camión y la del balde de la máquina.
Altura de descarga y comparación con la altura de la caja del camión.
Alcance de la máquina y relación con el centro de la caja del camión.
Anchura del balde y relación con la longitud de la caja del camión.
Parámetros de trabajo de un cargador frontal.
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5.1.8 SELECCIÓN DEL MODELO
Una vez definidas las características básicas del cargador: peso, potencia y tamaño del balde, el
paso siguiente es trabajar con las ofertas de los proveedores de equipos.
De tal forma, se confecciona un cuadro comparativo entre los distintos fabricantes comparando
principalmente:
Relación cargador – camión.
Motor.
Carga límite de equilibrio o estática
Sistema de tracción.
Circuito hidráulico.
Fuerza de arranque.
Diseño del balde y accesorios.
Articulaciones.
Cabina.
Neumáticos.
Mantenimiento y servicio.
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DPTO. INGENIERÍA DE MINAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LA SERENA
Curso:
CARGUIO Y TRANSPORTE
Capítulo 6
CONSIDERACIONES PARA LA
SELECCIÓN DE EQUIPOS DE
MOVIMIENTOS DE MATERIALES
Alejandro Cruzat G.
Ingeniero Civil de Minas
Profesor Asignatura “Carguío y Transporte”
Departamento Ingeniería de Minas
Universidad de La Serena
OCTUBRE 2008
Alejandro Cruzat G.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
4. CRITERIOS ESPECÍFICOS A CONSIDERAR EN LA SELECCIÓN DE EQUIPOS DE
MOVIMIENTO DE MATERIALES.
Introducción.
En cualquier trabajo de movimiento de materiales, lo primero es efectuar el reconocimiento de los
materiales a manipular y establecer el contexto general del trabajo. Posteriormente se pasa a la etapa
de selección de los equipos aplicables a ese trabajo y su selección.
Normalmente, uno de los métodos de selección que se emplea es el de Análisis de Decisiones por
Objetivos Ponderados, que consiste en fijar unos objetivos o criterios específicos a los que se les
asigna un peso relativo en función de su importancia, tanto si estos son cuantificables como si son
subjetivos. Para cada una de las alternativas o equipos considerados se estiman unas calificaciones
parciales o probabilidades de obtención de cada objetivo, calculándose a continuación la utilidad
relativa o puntuación total para dada equipo.
El método introduce cierta subjetividad si es una sola persona la encargada de dar los pesos relativos
de cada criterio. Esto se evita en gran medida si se realiza dicha tarea por un grupo de técnicos y se
dispone de datos históricos con los que validar el modelo.
Los criterios específicos a los que se debe hacer referencia se subdividen en:
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-
Criterios de Rendimiento.
-
Criterios de Diseño.
-
Criterios de Servicio.
-
Criterios Económicos.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
CRITERIOS DE RENDIMIENTO:
-
Capacidad de producción.
-
Fuerzas de excavación o arranque.
-
Esfuerzo de tracción.
-
Tiempos de ciclo.
-
Alturas de excavación.
-
Altura de descarga o vertido.
-
Alcance.
- Presión sobre el terreno.
- Radio de giro.
- Velocidad de desplazamiento.
- Capacidad para remontar pendientes, etc.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
4.3 CRITERIOS DE DISEÑO
-
Potencia total.
-
Vida en servicio.
-
Peso.
-
Dimensiones.
-
Robustez.
-
Estabilidad.
-
Altura sobre el suelo.
-
Configuración básica (geometría, complejidad, construcción modular).
-
Componentes (intercambiabilidad de conjuntos, vida de componentes principales, etc.).
-
Facilidad de mantenimiento.
-
Facilidad de reparaciones.
-
Limitaciones por altitud y temperatura.
-
Niveles de ruido.
-
Generación de polvo.
-
Esfuerzo requerido por el operador.
-
Seguridad y visibilidad del operador.
-
Potencia absorbida y caract. del sistema de transmisión mecánico, eléctrico o hidráulico.
-
Fuente de energía primaria.
-
Sistema de diagnóstico y control.
-
Protecciones de elementos.
-
Equipo extintor de incendios.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
4.4 CRITERIOS DE SERVICIO QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA:
- La maquinaria auxiliar que se requiere.
- Los repuestos necesarios en el Departamento de Abastecimiento.
- La frecuencia de servicio que se precisa.
- La posibilidad de realizar el servicio o mantenimiento en el terreno o en el taller.
- El adiestramiento o calificación del personal de mantenimiento.
- La dotación de herramientas en el taller.
- El porcentaje de mantenimiento exterior.
- Las instalaciones auxiliares que se necesitan.
- La estandarización de componentes.
- El apoyo y calidad del servicio de los fabricantes o distribuidores.
- El tiempo de envío de repuestos principales.
4.5 CRITERIOS ECONÓMICOS:
- Los costos de propiedad, amortizaciones, intereses, seguros e impuestos.
- Los costos de operación, mano de obra, energía, repuestos, reparaciones, lubricantes, etc.
- El precio de adquisición y el valor residual de:
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-
la maquinaria básica,
-
accesorios y complementos, y
-
el transporte y montaje.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
4.6 LAS CINCO ETAPAS DE LA ADMINISTRACION DEL EQUIPO
SELECCIÓN
COMPRA
OPERACIÓN
MANTENIMIENTO
REEMPLAZO
SELECCIÓN
¿Para que tipos de trabajo se utilizará el equipo?
¿Qué maquinaria trabajará mejor con el equipo existente?
¿Cuánta productividad debe tener para ser rentable?
COMPRA
¿Qué máquina tiene los costos de producción más bajos?
¿Qué opciones financieras existen?
OPERACIÓN
¿Cuál es la mejor manera de presentar una oferta de licitación para una obra?
¿Qué costos de producción se deben esperar?
¿Qué máquinas se necesitan?
¿Qué nivel de entrenamiento tienen los operadores?
MANTENIMIENTO
¿Cómo puede cerciorarse de que se lleva a cabo todo el mantenimiento preventivo necesario?
¿Cuál es la reparación más rentable?
¿Qué personal, que capacidades y herramientas se necesitan?
REEMPLAZO
¿Cuándo sobrepasa una máquina su vida útil óptima?
¿Se la debe seguir reparando cada vez que sea necesario?
¿O se la debe reasignar a otra aplicación menos exigente?
¿O se la debe reconstruir o reemplazar?
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
4.7 SELECCIÓN DE EQUIPOS PARA LA MINERÍA
La información básica requerida para la selección se resume en el siguiente gráfico:
CARACTERÍSTICAS
DEL YACIMIENTO
CONDICIONES DEL
ENTORNO
PARAMENTROS DE
LA EXPLOTACIÓN
METODO MINERO
SISTEMA DE EXPLOTACIÓN
SELECCIÓN DE EQUIPOS
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
4.8 CRITERIOS BÁSICOS QUE INTERVIENEN EN LA SELECCIÓN DE
EQUIPOS PARA LA MINERÍA.
En un proyecto de nuevo desarrollo, una vez localizado el yacimiento de mineral que se desea
explotar y realizados los primeros estudios de viabilidad técnico-económica, en los que ya se habrá
contemplado la maquinaria a emplear, la etapa de selección de equipos parte de los tres siguientes
grupos de datos básicos:
a) CONDICIONES DE ENTORNO.
-
Altitud.
-
Temperatura.
-
Precipitaciones.
-
Vientos.
-
Tipo de terreno.
-
Accesibilidad.
-
Infraestructura eléctrica.
-
Disponibilidad de mano de obra.
-
Talleres o bases de los distribuidores de maquinaria.
-
Proximidad a áreas habitadas.
-
Limitaciones ambientales.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
b) CARACTERÍSTICAS DEL DEPÓSITO MINERAL.
-
-
Estériles interiores a la mineralización y de recubrimiento.
-
Potencias.
-
Naturaleza y grado de consolidación.
-
Propiedades geomecánicas.
-
Estabilidad de taludes.
-
Angulo de reposo de los estériles sueltos.
Mineralización.
-
Tipo y forma.
-
Espesores.
-
Inclinación.
-
Propiedades geomecánicas.
-
Alterabilidad.
-
Hidrología e hidrogeología.
-
Otras propiedades de los materiales.
-
Densidades.
-
Factores de esponjamiento.
-
Abrasividad.
-
Pegajosidad.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
c) PARÁMETROS DE LA EXPLOTACIÓN.
Son los que definen la geometría de la mina y la organización que se aplicará para llevar a cabo los
trabajos.
-
Límites de propiedad.
-
Dimensiones de la excavación.
-
Alturas de banco, anchuras de pistas, bermas, etc.
-
Organización del trabajo.
-
Ritmos de producción.
-
Selectividad minera.
-
Vida del proyecto.
-
Disponibilidad de capital.
-
Programa de restauración de terrenos.
NOTA: La forma con que influye cada grupo en la elección del diseño, el tipo y tamaño de las
máquinas es distinta, pero los tres se encuentran interrelacionados.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
Tipos de Contratos Mineros
Maintenance and Repair Contract (MARC)
Se caracterizan por garantizar las siguientes alternativas de servicio:
Disponibilidad
Costo de Reparación
Intervalos de Reparación
Consumos de Repuestos
Modalidades de Facturación variables por intervalo
Labor Plus Parts (LPP)
Un contrato Labor Plus Parts consiste en:
W.A. (Warranty Administration) (ver detalles)
Mantención preventiva y predictiva
Control de lubricantes
Medición de diagnóstico y ensayo de laboratorio
Recambio de componentes Inspecciones planeadas
Reparaciones de componentes en talleres o maestranzas Cummins
Aporte de piezas y partes de acuerdo a convenio de suministro Costo fijo y conocido.
Warranty Administration (WA)
Mano de obra especializada de DCC en terreno.
Control operacional y estadístico de detenciones.
Soporte de repuestos de alta rotación.
Respaldo de componentes menores de recambio.
Soporte Técnico y Mantenimiento
Servicio Integrado de Monitoreo Remoto para Motores Cummins vía Radio Frecuencia,
donde es posible diagnosticar más del 150 códigos de fallas, evitando con eso Fallas
catastrófica del Motor reprogramación de Mantenciones programad.
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
Contratos Mineros > Komatsu
Actualmente existen tres contratos Marc con Komatsu Chile S.A. en:
Cía. Minera Quebrada Blanca por la atención de 9 camiones 730E y 1 Cargador WA1200
Cía. Minera Collahuasi por la Atención de 3 Aguadores Komatsu 330M, con Motores
KTTA38
Cía. Minera Collahuasi por la Atención de 2 Camiones Komatsu 930 SE, Con Motores
QSK78
Codelco Norte - Radomiro Tomic por la atención de 33 camiones 930E2, mas 5 Camiones
930E2 Autónomos
Minera Los Pelambres Ltda. por la atención de 4 camiones 930E2 y que a fin de año
terminara con un total de 11 unidades
Cía. Minera SQM por la atención de 14 camiones H785, con Motores QST30
Cía. Minera, Huasco por la atención 5 Camiones 830, Con Motores QSK60
Cía. Minera, Codelco Andina 11 Camiones 730, con Motores K2000 y 3 Cargadores
LeTourneau L1400 con Motores K2000
Cía. Minera, Los Bronces con 12 Camiones 930E con Motores QSK60 y que a fin de año
terminara con un total de 23 unidades
Contratos Mineros > Liebherr
Actualmente existen dos contratos Marc con MinePro Chile S.A.:
Codelco Norte: Chuquicamata por la atención de dos cargadores LeTourneau L1850
Codelco Norte: Radomiro Tomic por la atención de un cargador LeTourneau L1400 y un
LeTourneau L1850
Minera Los Pelambres Ltda. por la atención de 1 Cargador LeTourneau L1850
Contratos Mineros > Minepro
Actualmente existen dos contratos Marc con MinePro Chile S.A.:
Codelco Norte: Chuquicamata por la atención de dos cargadores LeTourneau L1850
Codelco Norte: Radomiro Tomic por la atención de un cargador LeTourneau L1400 y un
LeTourneau L1850
Minera Los Pelambres Ltda. por la atención de 1 Cargador LeT
Contratos Mineros >Finning
Actualmente existen dos contratos con Finning Chile S.A.:
Codelco Norte, Radomiro Tomic por la atención de un MARC para la Pala O&K modelo
RH200, con 02 Motores K1500E
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Capítulo 6 - Selección de Equipos
Minera El Tesoro, Asistencia Técnica para 02 Palas O&K modelo RH340, con 04 Motores
QSK45 SS
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DPTO. INGENIERÍA DE MINAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LA SERENA
Curso:
CARGUIO Y TRANSPORTE
Capítulo 7
DISEÑO FLOTAS
CARGADOR – CAMION
Alejandro Cruzat G.
Ingeniero Civil de Minas
Profesor Asignatura “Carguío y Transporte”
Departamento Ingeniería de Minas
Universidad de La Serena
OCTUBRE 2006
Alejandro Cruzat G.
Curso Carguío y Transporte
Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
DISEÑO CARGADOR – CAMIÓN
PRODUCCIÓN HORARIA DE LOS CAMIONES
P(m3s / hr) = 60 x C x E
T
P(t / hr) = 60 x C x E
T
Donde:
C = Capacidad de la Tolva del Camión.
T = Tiempo de Ciclo.
E = Eficiencia de la Operación (Tanto por uno).
1. Tiempos Fijos
Capacidad del Camión (m3) ______________
Tpo. de Carga =
(min)
Ritmo Teórico de Carga (m3s / min) x Fact. Llenado Balde
Capacidad del Camión ( t )_______________
Tpo. de Carga =
(min)
Rit Teó de Carga (m3s / min) x FLL Balde x Densidad Mat.
Tpo. de Carga = Número de Baldadas x Tiempo de Ciclo de una Baldada
(min)
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
Número de Baldadas = Capacidad del Camión
Capacidad del Balde
Capacidad = Cap. Nominal del Balde x FLL x Densidad Material Suelto.
Del Balde
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
Factor de llenado balde
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
Factor de llenado balde
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
2. Tiempos Variables:
Tpo. De Transporte =
Dist. de ida (m)
+
Dist. de vuelta (m)
V Media Carg (km/hr) x 16,66 V Media Vac (km/hr) x 16,66
Condiciones de Operación
Tpos. de Descarga y
Maniobras (min)
Tpos. de Espera del
Equipo de Carga (min)
Favorables
Medias
Desfavorables
1.0
1.3
1.5 – 2.0
0.15
0.30
0.50
Cruce de camiones (vacío – cargado).
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Proceso de descarga (camiones llegando cargados,
descargando y saliendo vacios).
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3.
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
Equilibrio Tamaño Cargador – Tamaño Camión
3.1 Relaciones de Diseño:
CAPACIDAD DEL CAMION (t)
Capacidad de los camiones y equipos de carga
Acoplamiento Cargador - Camión
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
RELACIONES DE DISEÑO CARGADOR - CAMION
CARGADOR
CAMION
CRITERIO DE
SELECCION
Capacidad del balde
Carga máxima
3 - 6 baldadas
Altura libre (H1)
Altura Tolva (H2)
H1 ≥ H2 + 150 mm
Alcance (L1)
Ancho Tolva (L2)
L1 ≥ L2 - 300 mm
Ancho del balde (B1)
Largo Tolva (B2)
B1 ≤ B2 - 300 mm
4. Dimensionamiento de la Flota de Camiones:
N° de Camiones Necesarios = Producción Horaria Necesaria
Producción Horaria por Unidad
5. MATCH FACTOR
Consideremos:
N = Número Total de Camiones.
n = Número Total de Unidades de carga.
T = Tiempo Total de Ciclo de cada Camión.
t = Tiempo de Ciclo de cada Baldada.
x = Número de Camiones por Unidad de Carga.
p = Número de Baldadas necesarias para llenar un Camión.
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x =
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T
pg * t
/n
Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
x*n = T *n
p*t
N*p*t = n*T
N*p*t = 1
n*T
Match Factor = N * p * t = 1
n*T
Match Factor = FA =
N° Total de camión
N° total de cargadores
Valor óptimo
x Ciclo de carga del camión
Ciclo del camión
N = n*T
p*t
Curva de producción teórica
Nº DE CAMIONES
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SOBREDIMENSIONADO
SOBREDIMENSIONADO
EL EQUIPO DE CARGA
EQUIP. DE CAMIONES
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
Curva de producción real
Camiones
Nº DE CAMIONES
Puntos de máxima Producción y mínimo costo.
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
Nº DE CAMIONES
VARIACIÓN DE LA EFICIENCIA
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
DE UN SISTEMA DE CARGUIO Y TRANSPORTE
EN FUNCION DEL FACTOR DE ACOPLAMIENTO
CAMIONES
CARGADOR
FACTOR DE ACOPLAMIENTO
METODO ALTERNATIVO
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Capítulo 7 - Diseño Flotas Camión
Def.:
p = Probabilidad que un camión esté disponible en un tiempo específico:
p = Tpo. de Op. Disponible
= DISPONIBILIDAD DE UN CAMION
Tpo. Operación Programado
Asumiendo que: “la Disp. de un camión específico es indep. de otro, se tiene:
La prob. que k camiones estén disponibles en una flota de n camiones es:
Pk = pk ( 1 – p )n – k n Ck
P = prob que un camión esté disponible
n = número de unidades de la flota
k = disponibilidad de las unidades
nCk =
n!
k! (n – k) !
Otras consultas:
Prob. que exactamente k unidades estén disponibles?
Prob. que x o mas camiones estén disponibles?
Prob. que a lo menos x camiones estén disponibles?
Prob. que mas de x camiones estén disponibles?
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Tema 8: NEUMATICOS OTR
NEUMATICOS
EI neumático es esencialmente un recipiente de presión flexible
que utiliza miembros estructurales (nylon, cables de acero, etc.),
para mantener la tensión correspondiente a la presión de inflado.
Los miembros estructurales se sellan y protegen con una capa de
goma que también forma el dibujo de las bandas de rodadura
conformando el elemento de desgaste.
• Selección
• Empleo
• Conservación
• Desempeño
Factor mas importante en
la economía del
movimiento de tierras
• Camión minero
• Cargadores
• Tractor de ruedas
• Traillas
• Motoniveladoras
Productividad y
Costo por unidad de carga útil,
dependen primordialmente del
desempeño de los neumáticos
mas que de ningún otro factor.
Vida y Costo del Neumático = f (tipo de suelo,
conservación del suelo,
velocidad de operación,
pendientes,
radios de curva,
ancho de rutas,
clima,
habilidad del operador,
mantención,
presencia de agua)
Decisión en la selección del neumático:
- Usuario
* límites de operación
* normas de operación
- Fabricante
* experiencia propia
* experiencia usuarios
CARGA Y PRESION DE INFLADO
La carga que puede soportar un neumático depende de:
- Tamaño del neumático
- Presión de inflado
• La presión debe dar al neumático la rigidez necesaria
para resistir el aplastamiento de la carga
- Cada neum. tiene una deformación de trabajo limite
que debe ser mantenida durante el servicio
- La presión de inflado aumenta con la carga, a un peso mayor, se
necesita una mayor rigidez para resistir el aplastamiento de la carga
- La rigidez depende de la velocidad
* Las carga permitidas a cada presión de inflado, son menores,
a medida que la velocidad de servicio de la máquina aumenta
* A igual presión de inflado, los neum. de mayor tamaño,
soportan cargas mayores que los neum. pequeños
• Cada neum. tiene una capacidad máxima de carga,
determinada por el límite de presión que pueda resistir el armazón
• La carga máxima correspondiente a la presión límite,
disminuye con la velocidad de servicio considerada
Neumático resiste mayor carga si tiene:
a) Mayor diámetro
Ventajas: Mayor capacidad de carga
Desventajas: Eleva la altura del vehículo
b) Mayor ancho de la sección transversal
V: Mayor capacidad de carga
D: Ancho total de la maquina también aumenta para evitar interferencias
del neum. con otros componentes de la maquina
c) Construcción más robusta de la armazón
V: Mayor capacidad de carga, debido a que se puede inflar el neum. a
mayor presión
D: Hay mayor presión de contacto con el suelo
Mayor desgaste
Mayor probabilidad de impacto
Menor flotación
Ingeniería aplicada al neumático
Selección del neumático correcto
Uso apropiado del neumático
Mantención adecuada
Utilización efectiva de los neumáticos
Disminución de daños del neumático
Prolongación de rendimiento del neumático
Reducción de los costos de mantenimiento
Minimización de la pérdida de trabajo
Clasificación normalizada de neumáticos.
Ref.
Código de
identificación
normalizado
Función
E1
E2
E3
E4
E7
RIB
TRACCIÓN
ROCA
ROCA (escultura
prof.)
FLOTACIÓN
G1
G2
G3
G4
RIB
TRACCIÓN
ROCA
ROCA (escultura
prof.)
Explanación
Nivelación
L2
L3
L4
L5
L3S
L4S
L5S
TRACCIÓN
ROCA
ROCA (escultura
prof.)
ROCA (esc. muy
prof.)
LISA
LISA (escultura prof.)
LISA (esc. muy prof.)
Carga y
Empuje
Transporte
Vehículos
Características
Principales
Requeridas
Resistencia al calor
Resistencia al corte
Resist. al desgaste
Resis. al estallido por
impacto
Tracción
Maniobrabilidad
(Estabilidad
direccional)
Resistencia al corte
Resistencia al
desgaste
Definiciones:
C: Compactor
(compactadora)
G: Grader (niveladorA)
E: Earthmoving (transporte)
L: Loader and Bulldozer
(cargadoras y bulldozers)
Indices:
S: Smooth, liso (galería,
terreno muy duro)
1: liso, longitudinal (rodaje
facil)
2: Acanalada (tracción
normal)
3: roca (normal)
4: roca (altura de goma
importante)
5: roca (altura de goma muy
importante)
7: flotación (trabajo sobre
terreno blando)
T° DEL NEUMATICO Y TMPH RATING
Materiales y adhesivos usados en los neumáticos son especialmente
vulnerables al daño de las altas temperaturas, lo que limita el uso de los
neumáticos a condiciones limites.
Estos es especialmente riguroso para los neumáticos off the road.
Los neumáticos off the road, son aptos para alcanzar altas
temperaturas, mientras el espesor del neumático alcance a irradiar a la
atmósfera el calor generado al interior de ellos.
TMPH es la medida de uso normal para indicar los límites de uso
medio en que debe trabajar un neumático.
- Continuamente se esta generando calor en el interior de un neumático
que rueda, cuando cada sección se flexiona al pasar bajo el aro.
- Una cierta cantidad de calor se genera en cada vuelta de la rueda,
dependiendo de la tensión de las fibras sometidas a flexión y de la
deformación sufrida por estas.
- La cantidad de calor generado al cabo de cierto tiempo, depende del
calor medio producido en cada vuelta y del numero de vueltas o
revoluciones de la rueda, es decir, de la velocidad.
- La velocidad aumenta la rapidez con que se crea calor, pero no
afecta el régimen bajo el cual este es radiado a la atmósfera.
- Si el calor se produce mas rápidamente que lo que demora en
llegar hasta la superficie del neumático y radiarse, se acumulará
progresivamente, elevando su temperatura.
- El caucho y los materiales textiles de los neumáticos,
pierden buena parte de su resistencia
al subir la temperatura de operación.
(Ocurre a temperaturas mayores que 100° C).
Con menor resistencia, los neumáticos se pueden dañar a causa de los:
• Virajes cerrados
• Frenadas bruscas
• Impactos
• Cortes profundos
• Fatiga del material
Calentamiento:
T ° del neumático:
- interior
- exterior
- Un neumático mal calculado puede fallar por cualquiera de las dos
causas
Calentamiento:
- Fabricación
Caucho crudo
Aditivos, etc.
+
T°

130° C
Vulcanización

Neumático
- Trabajo (operación)
Trabajo 
Vulcanización

(>> T°) (Separación de elementos)
rodada mas flexión
Neumático
+
Neum falla
- Velocidad de generación de calor interno del neumático es mayor
que la de llegar a la superficie y radiarse a la atmósfera, entonces
aumenta gradualmente la temperatura, alcanza el máximo hasta
llegar a la tela o faja mas superficial.
- Cuando los neumáticos se flexionan demasiado, el calor generado
invierte el proceso de Vulcanización, es decir, se vuelve al estado de
caucho, se separan las lonas y el neumático falla.
- Después de un tiempo muy corto de temperatura de reversión,
comienza la falla del neumático.
- Las separaciones a causa del calor, suelen ser las mas comunes
de las fallas prematuras de los neumáticos, además, el trabajo
prolongado a altas temperaturas, puede dar como resultado la falla
por fatiga de las cuerdas, en los puntos de flexión de los costados.
- Para evitar la destrucción de los neumáticos por temperatura, se
desarrolló el concepto de:
Ton – MPH ó Ton – KPH
TKPH ó TMPH
Se deben considerar 2 tipos de TKPH
El del fabricante: TKPH del neumático
(lo calcula el fabricante)
El de la operación: TKPH de operación
(se calcula con los parámetros de la op)
AMBOS TKPH SE DEBEN COMPARAR
TKPH neum ¿? TKPH op
Indicador TMPH ó TKPH
- Permite evaluar la cantidad de trabajo que pueden realizar
a cierta temperatura los neumáticos.
- Multiplicando la carga por la velocidad se obtiene un indicador del
aumento de temperatura de los neumáticos.
TKPH op = Carga Promedio x Velocidad Media
donde:
Carga Promedio = (peso / neum. maq. vacia + carga / neum. mag. cargada) / 2
Velocidad media = Distancia (ida y vuelta ) x N de viajes / dia.
Total horas trabajadas
TKPH op es válido si y solo si:
- Presión de inflado es la correcta
- Sobre carga diaria / neumático como promedio < 15%
- Distancia de acarreo, en un solo sentido < 32 Km.
A propósito de la sobrecarga
b) comparación de los TKPH
Se pueden presentar 2 casos:
-TKPH neu > = TKPH op: el neumático conviene
-TKPH neu < TKPH op: el neumático no conviene
Si el neumático no conviene es lógico considerar
la utilización de otro tipo u otra dimensión.
Límites de utilización
Longitud del ciclo (trayecto ida y vuelta)
Para los ciclos (trayecto ida y vuelta) superiores a 5 kilómetros el
valor del TKPH del neumático a considerar se deriva:
TKPH op = TKPH op x 0.88
,
La relación que permite pasar de TKPH a TMPH es:
TMPH = TKPH x 0.685
PROPOSITO DEL ANALISIS
DE DATOS DE NEUMATICOS
FABRICANTE
USUARIO
.Puede descubrir la causa del daño a los
n. y tomar acciones que correspondan.
.Puede determinar la vida media de
cada n., optimizando el costo y control
de inventario.
.Puede escoger el mejor n. para el
trabajo, comparando diferentes marcas,
por calidad, hrs. operación, etc.
.Puede aclarar los problemas del n.
durante la operación diaria.
Uso del neumático adecuado
Análisis de Performance del n.
y checking de las condiciones de operación
Producción de neumáticos con las
especificaciones adecuadas
(contractuales)
Abastecimiento de los neumáticos
apropiados
Prolongar vida del neumático
REDUCIR EL COSTO DEL NEUMATICO
Selección del neumático correcto
Tipo de Vehículo
1. Fabricante, modelo
2. Máxima capacidad de carga
3. Máxima velocidad y potencia
4. Dimensión del neumático y
su capacidad de carga.
Condiciones de operación
1. Clima
2. Vías
3. Velocidad de trabajo
4. Carga de trabajo
5. TMPH o TKPH de trabajo
6. Mantenimiento
7. Análisis de datos del
neumático
Selección del neumático correcto
Rendimiento esperado
Duración esperada
Resistencia al calor y al corte
Recauchabilidad
Maniobrabilidad
Exigencias del cliente
¿QUE INFLUYE EN LA DURACION DE LOS NEUMATICOS?
1. La Mina u obra vial.
-
Naturaleza y estado de las pistas de rodaje.
Estado de las áreas de carga y descarga.
Pendiente de las pistas.
Radios de viraje.
Mantenimiento de las pistas.
- Roturas prematuras por accidentes (cortes, perforaciones, etc.).
- Sobrecargas dinámicas (separaciones de telas, etc.).
¿QUE INFLUYE EN LA DURACION DE LOS NEUMATICOS
Los Materiales.
Naturaleza de los materiales (arena, arcilla, roca, etc.).
Granulometría.
¿Qué INFLUYE EN LA DURACION DE LOS NEUMATICOS
La Maquinaria.
Tipo de vehículo (cargador, camión, etc.).
Velocidad de desplazamiento.
Carga sobre los neumáticos.
Estado mecánico del vehículo (amortiguación, paralelismo, etc.).
¿QUE INFLUYE EN LA DURACION DE LOS NEUMATICOS
Los hombres.
Calidad del mantenimiento.
Forma de conducción.
Interés.
¿Qué INFLUYE EN LA DURACION DE LOS NEUMATICOS
Los Neumáticos.
Buena elección de los neumáticos.
Necesidades o no de una escultura para tracción.
Necesidad o no de una estructura para altas velocidades.
Necesidad o no de flancos reforzados.
Tipo de goma de rodadura.
¿QUE INFLUYE EN LA DURACION DE LOS NEUMATICOS
El buen mantenimiento de los neumáticos.
Verificar regularmente el estado de los neumáticos.
Verificar y mantener la presión correcta.
Realizar gemelados correctos.
Verificar estado de las ruedas metálicas (aros, etc.).
Montar neumáticos reparados o recauchados en ejes
traseros....¡SIEMPRE!
Controlar el rendimiento de los neumáticos.
CONTROL ESTADISTICO DE NEUMATICOS
Lo realizan: - Usuarios
- Proveedores
EI uso efectivo del neumático depende de la cuidadosa revisión y
análisis de los datos estadísticos que se lleven de ellos, buscando siempre
la reducción de costos para el usuario.
La calidad de la información y el intercambio de ella
(entre p. y u.) depende de:
-
Seriedad en la entrega y obtención de los datos
- Confianza mutua en los sistemas de manejos de datos
- Etica Profesional
- Responsabilidad
Los sistemas de control de neumáticos van a depender,
en calidad y envergadura del tamaño de la faena.
Normalmente en una faena se tienen los siguientes controles:
1. Movimiento de equipos, Hrs. ó Km.
1.1 HORAS MOTOR: EI tiempo movido se obtiene leyendo los horómetros
de los motores ó de las tarjetas de control tiempo de los operadores.
Horómetro: tiene la desventaja que cuando el equipo está detenido,
Vg., esperando carguío, el motor está funcionando
y por lo tanto sumando tiempo.
TARJETA (ó INTERFAZ) OPERADOR: muy irregular, depende de la
habilidad del operador. ¿Tpos. de ciclo cortos?
Un buen estudio de tiempos de ciclo, podría darle a cada uno de esos dos
sistemas un ponderador, obteniéndose así una media de hrs. operación
de movimiento, dato que se le traspasa al neumático.
1.2 KlLOMETRO RECORRIDO: Se instala en el eje de alguna de
las ruedas delanteras del equipo, un cuenta kilómetro
(Hubodometer).
Sistema mas eficiente, pues mide exactamente cuanto se desplaza
realmente el neumático, hacia adelante ó hacia atrás.
2.
TARJETA DE REGISTRO (ó INTERFAZ)
de rendimiento del neumático.
A todo neumático que se saca de bodega, ya sea para repuesto
y/o ponerlo a trabajar se Ie debe abrir de inmediato una tarjeta (hoja de
vida) en la cual se registrará toda la información relevante que el
neumático va a tener durante su vida útil,
Vg.:
-
Nº Equipo
-
Posición: DD, DI, TID, TED, TII, TEI
-
Fecha postura
-
Hrs ó Km del equipo a la fecha de la postura
-
Fecha sacado
-
Reparaciones, Fallas, etc.
3.
HOJA DE INSPECCION del neumático en servicio
La usa el personal de mantención y el proveedor en terreno,
se recoge principalmente la siguiente información:
Del neumático:
- Presiones
- Alineamiento
- Espesor de goma remanente
- Desgaste irregular
- Dualidad de neumáticos ( T y D )
- Daños
Del Ambiente:
- Temperatura
- Velocidades
- Mantención de las rutas de transporte
- Presencia de agua
- Ancho de los caminos, curvas, rampas, pendientes, etc.
- Estado de los puntos de carguío, botaderos
Las inspecciones deberían ser semanales,
para un buen control y la toma de acciones correctivas.
Toda la información obtenida, ingresada a un eficiente sistema
computacional dará una perspectiva detallada de todos los neumáticos en
operación, así se puede tener al día:
-
Hrs.Op. Acumulada I neumático
Hrs.Op. Esperadas I neumático
Presiones, perdidas ó excesos
Equipo mas panero de neumáticos, se puede ubicar rutas de trabajo,
operadores y/o turnos (idem para mantenedores)
Frecuencia de falIas
Neumáticos mal pareados. Neumáticos con desgaste irregular
Neumáticos recauchados, desgastes, otros
Costos, etc.
4.
Análisis de neumáticos dados de baja
Este registro tiene gran importancia en el proceso de reducción de costo
por Km. puesto que indica, en forma resumida, el estado del neumático al
momento de la remoción, determinando hacia donde se deben dirigir los
esfuerzos para aumentar el rendimiento general de los neumáticos.
Los neumáticos se dan de baja principalmente por:
- Desgaste
- Impactos
- Sopladura ó separación de telas
- Cortes ó agrietamiento
- Otros.
De la misma forma, un buen tratamiento estadístico, con apoyo
computacional nos dará el costo por tipo, modelo, marca, periodo de uso,
etc., de los neumáticos.
•
La mala distribución de la carga
produce derrames en el camino.
•
El derrame durante el proceso de
carguío produce serios problemas,
totalmente fuera del control del
operador del camión.
Practica de carguio
Sobre carga
volumetrica es común.
Derrames en Ntcos
Traseros en el frente.
Estas Rocas son
imposibles de evitar
por los operadores.
Principales Causas de Daños por Roca
Conocimiento del operador sobre
neumáticos.
Prácticas de la pala.
Mantenimiento de la berma.
Limpieza rápida del derramamiento.
Flotas mezcladas.
Exceso de riego.
Tronadura pobre.
EL NEUMATICO
“ES UNA MAQUINA”,
POR LO TANTO SE DEBE
CONSIDERAR COMO UN
“EQUIPO”.
Diplomado
Módulo:
Ingeniería del Movimiento de Materiales
Tema 4: POTENCIA NECESARIA EN LOS EQUIPOS
Diplomado
Módulo:
Ingeniería del Movimiento de Materiales
Tema 3: POTENCIA NECESARIA EN LOS EQUIPOS
¿QUÉ FACTORES DETERMINAN LA POTENCIA DISPONIBLE?
1. LA POTENCIA es el factor primordial que determina la capacidad de
trabajo de una máquina de remoción de tierra. Como quiera que la
potencia es una relación de trabajo y tiempo, no sólo se debe tomar
en cuenta la fuerza de una máquina, sino también la velocidad con
que se mueve y efectúa una operación determinada.
2. COMO LAS CONDICIONES del medio varían hasta en el curso de
una misma aplicación, es necesario alterar frecuentemente la
relación de trabajo y tiempo. La caja de engranajes de cambios
(manual o computarizada), suministra diversas combinaciones de
velocidad y tracción.
POTENCIA es energía en acción,
o la capacidad de ejecutar trabajar a una velocidad determinada.
SE REQUIERE POTENCIA para empujar o llevar una carga.
POTENCIA es energía en acción,
o la capacidad de ejecutar trabajar a una velocidad determinada.
SE REQUIERE POTENCIA para empujar o llevar una carga.
POTENCIA NECESARIA se relaciona directamente con el trabajo que se
va a efectuar: cargar bolones, empujar material con una tractor, etc.
POTENCIA DISPONIBLE es la suministrada por la máquina para ejecutar
cierta cantidad de trabajo.
POTENCIA UTILIZABLE es la potencia disponible, considerando las
restricciones impuestas por las condiciones del trabajo.
El sólo valor de la potencia, obtenido desde un catálogo de proveedor
no permite decidir si es conveniente usar una máquina en un trabajo
determinado, ni estimar los costos asociados al mismo.
El estudio de las diferentes clases de potencia y los factores que
afectan a cada una de ellas, nos da a conocer las razones de que una
máquina pueda hacer un trabajo o no lo pueda hacer.
También determina la VELOCIDAD en que puede viajar una máquina
en ciertas condiciones de trabajo, y permite calcular las velocidades
de viaje en proyectos en que no es factible obtener datos mediante
comprobaciones en el terreno.
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
1. RESISTENCIA AL RODADO: es la fuerza que opone el terreno al
giro de las ruedas. El vehículo no se moverá mientras no se venza
esta fuerza. Esta resistencia se mide en kilogramos y la fuerza
necesaria para vencerla se expresa en kilogramos de tracción.
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
Ejercen también considerable efecto la presión y diseño de los
neumáticos.
Sin embargo, en una máquina bien cuidada estos factores tienen poca
influencia y sus efectos pueden considerarse como una constante, junto
con la fricción interna y la flexión de los neumáticos.
Mediante pruebas y ensayos, se ha formulado una regla empírica para
calcular el efecto de estas constantes:
(fricción interna, flexión de los neumáticos, etc. ).
Este efecto, expresado en kilogramos de fuerza de tracción, constituye
aproximadamente el 2% del peso bruto del vehículo.
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
Esto significa que se requieren 20 kg de empuje o tiro para mover cada
tonelada de peso sobre las ruedas.
Este valor es el "factor" de resistencia al rodado en un vehículo con
ruedas que marcha por un camino duro, parejo y a nivel,
tal como una carretera de hormigón.
Para cálculos más complejos,
la RR de los vehículos con ruedas se expresa como
Resistencia al rodado (RR)
(toneladas métricas)
= Peso sobre las ruedas x Factor RR
(kg por tonelada)
FACTORES TIPICOS DE RESISTENCIA AL RODADO
Sist. Métrico
Sist. Ingles
Duro y parejo (pavimento de hormigón o
bituminoso que no cede bajo el peso).
20
kg/ton
40 lb/ton
Firme (grava) algo ondulado que cede un poco
bajo la carga.
32,5 kg/ton
65 lb/ton
Tipo de Camino
Nieve compacta.
Nieve suelta.
1.Kg/ton
45 Kg/ton
50 lb/ton
90 lb/ton
De arcilla dura con surcos, que cede bastante bajo
el peso. Se repara muy poco, y no se riega. La
50 kg/ton
penetración aproximada de los neumáticos es de
2 a 3 cm (1 pulg - o más).
100 lb/ton
De tierra sin estabilizar, surcado y que cede
mucho bajo el peso; los neumáticos se hunden de
10 a 15 cm (4" a 6").
150 lb/ton
Tierra blanda, fangosa y con surcos, o arena
75
kg/ton
100 a 200
kq/ton
200 a 400
lb/ton
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
2. RESISTENCIA EN LAS PENDIENTES RP:
Debida a la fuerza de gravedad que actúa sobre el vehículo, la
inclinación del terreno ofrece resistencia al MOVIMIENTO DE
LA MAQUINA EN EL ASCENSO.
RP: es la fuerza de gravedad que debe vencer un móvil cuando
marcha cuesta arriba.
Esta resistencia se mide también en kilogramos.
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
Actúa sobre el peso total de cualquier vehículo, ya sea de ruedas o
de orugas.
En los trabajos de movimiento de tierra, las PENDIENTES (m) se
miden generalmente en porcentajes de inclinación o sea la relación
entre la diferencia de nivel de dos puntos dados y la distancia
horizontal que los separa.
m = dv
dh
5m
(dist vertical)
100 m
(dist. horizontal)
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
Conversión de pendientes, taludes e inclinaciones
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
Si la inclinación es cuesta arriba, en relación con la marcha del vehículo,
sé denomina adversa y se requiere mayor potencia.
En este caso la RP es un factor negativo.
Cuando es cuesta abajo, constituye un elemento favorable de varios
kilogramos adicionales en la propulsión del vehículo.
Este factor positivo se denomina factor de ayuda (AP) en las pendientes.
Sin embargo, cuesta ascendente o descendente, o de un terreno a nivel,
siempre se halla presente la RR, y debe calcularse también
y agregarse al resultado final.
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
Cuesta arriba --------------------
Resistencia Total = RR + RP
Terreno plano -------------------
Resistencia Total = RR
Cuesta abajo --------------------
Resistencia Total = RR - AP
Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:
Tanto la resistencia como la ayuda en las pendientes
se calculan en la misma forma.
Una regla empírica, basada en la experiencia, determina que por cada
1% de desnivel, se produce una fuerza adversa o favorable de 10
kilogramos por tonelada de peso del vehículo.
Esto es adicional a la resistencia al rodado,
y puede expresarse en la siguiente fórmula:
RP = (Peso Total + Peso de Carga) x (10 kg por ton)x (% de Inclinación)
(ó AP)
¿QUÉ FACTORES DETERMINAN LA POTENCIA DISPONIBLE?
TRACCIÓN EFECTIVA O AGARRE: Es la capacidad que tienen las ruedas u
orugas de aferrarse a la superficie del suelo.
Es un un factor que limita la potencia.
Uno de los factores más importantes que determinan la fuerza de tracción es
el peso de la máquina mismo.
Ningún tractor es capaz de ejercer una fuerza de tracción superior a su peso.
Lo que indica la fuerza de tracción es el peso sobre las ruedas propulsadas.
V. g., si en un móvil las ruedas propulsadas soportan el 40 % del peso, sólo
puede ejercer una fuerza de tracción máxima equivalente al 40 % de su peso.
¡Pero!
Ese valor depende finalmente de las condiciones del suelo.
¿QUÉ FACTORES DETERMINAN LA POTENCIA DISPONIBLE?
ALTITUD: Al aumentar, disminuye la presión atmosférica y baja la potencia
de todo motor de aspiración natural.
Se reduce la fuerza de tracción del vehículo.
Los efectos de la ALTITUD
Al aumentar la altitud de los trabajos de movimiento de tierra, disminuye la
presión atmosférica y baja la potencia de un motor.
Caso de MOTORES DE ASPIRACION NATURAL
Para los motores sin turbo alimentación se considera una pérdida del 1%
cada 100 m a partir de los 1000 m de altitud.
¿QUÉ FACTORES DETERMINAN LA POTENCIA DISPONIBLE?
Los kilogramos de tracción requeridos no varían con la altitud.
Lo que disminuye, a medida que aumenta la altitud, es la
fuerza de tracción disponible.
Tema 7: TIEMPO DE CICLO
TIEMPO O DURACION DEL CICLO
¿CUANTO TIEMPO se requiere para hacer un trabajo?
¿CUANTOS MINUTOS invierte una máquina en hacer un
VIAJE de IDA y VUELTA?
EL TIEMPO necesario, para el viaje de ida y vuelta,
de una máquina de transporte
de carga se denomina TIEMPO DE CICLO.
El tiempo de ciclo es el que invierte un camión
para llevar a cabo todas estas operaciones.
Ciclo de camión: operaciones de carga, acarreo, descarga y retorno
VIAJE CARGADO
ESPERAS
CARGA
MANIOBRAS
CARGUIO
MANIOBRAS
DESCARGA
DESCARGA
VIAJE VACIO
¿Cuál es el tiempo de ciclo de un cargador?
¿Cuál es la razón más importante
para calcular el tiempo de ciclo?
La razón más importante para calcular el tiempo de ciclo es:
La razón más importante para calcular el tiempo de ciclo es:
¡reducirlo!
La reducción del tiempo se obtiene por medio de:
mejor planeamiento u organización del trabajo.
La reducción del tiempo se obtiene por medio de:
mejor planeamiento u organización del trabajo.
No se debe olvidar que el "Tiempo es Oro"
EL TIEMPO DE CICLO consiste de dos partes que se denominan
TIEMPO FIJO
TIEMPO VARIABLE
Tiempo Fijo:
es el que invierte una máquina, durante el ciclo,
en todo aquello que no sea acarreo y retorno.
Incluye el tiempo para:
cargar,
descargar y,
maniobrar en el curso del trabajo.
Todos estos tiempos son más o menos constantes, sea cual sea la
distancia a que se lleve o acarree el material.
Tiempo Variable:
es el que se necesita para el acarreo o,
el tiempo invertido en el camino acarreando el material
y regresando vacío,
Varía con la distancia hasta la zona de vaciado y
la velocidad de los camiones.
El tiempo total de un ciclo determina el número de viajes por hora.
“Pega” del ingeniero: obtener el mayor número posible de viajes
por hora.
Esto significa que debe
reducir y mantener al mínimo el tiempo del ciclo.
Existen ciertas normas para conseguir
la disminución del tiempo en los ciclos.
Estas normas son de sentido común.
¿COMO REDUCIR EL TIEMPO FIJO?
¿COMO REDUCIR EL TIEMPO VARIABLE?
PRODUCCION
El número de VIAJES por HORA y de METROS CUBICOS por VIAJE
determinan la producción de un equipo de remoción de tierra.
OBJETIVO DE LA PRODUCCIÓN:
mover grandes cantidades de material al
COSTO MAS BAJO POSIBLE.
„
PRODUCCION
Ciclos por hora =
60 minutos
Tiempo de ciclo en minutos
Conociendo el número de ciclos por hora,
se puede calcular la producción por hora.
Producción hra = (Metros cúbicos (b) x N° de ciclos / hra
(m3 en b)
ciclo
¡Pero LOS HOMBRES Y LAS MAQUINAS no trabajan 60 minutos
en cada hora!
se debe aplicar entonces un
COEFICIENTE DE EFICIENCIA en los cálculos de producción.
El factor de eficiencia en el trabajo depende de:
factores humanos: administrativos
Los operadores (experiencia, dedicación, habilidad).
El tiempo atmosférico.
Las fallas de las máquinas.
El grado de disponibilidad de repuestos.
La atención técnica, etc.
Ej. de "Regla Empírica" para calcular la eficiencia del trabajo cuando las
condiciones son normales.
Los tractores de orugas generalmente trabajan 50 minutos/hr.
Máquinas de neumáticos trabajan 45 minutos/hr.
Se puede determinar entonces la producción
utilizando un Factor de Eficiencia.
Horas Efectivas
de Trabajo
Factor de Eficiencia
50 min. / hora
45 min. /hora
40 min. / hora
0,83
0,75
0,67
Producción Estimada = Producción (m3/ hr de 60 min) x Factor de E
(m3/hr)
Algunas razones para el FE
Administración
depende de factores humanos y de
los operadores experiencia, la
dedicación y la habilidad.
Tiempo atmosférico
Lluvias, nieve, sequías,
Ambiente
Regulaciones, verdes
Política
Estabilidad
Fallas en máquina
Calidad, mal uso, capacitación
Disponibilidad de
repuestos
Seriedad empresas
Servicio técnico
Profesionalismo, calidad
Sismología
Producción utilizando un Factor de Eficiencia empírico:
Horas Efectivas de Trabajo
50 min. / hora
45 min. /hora
40 min. / hora
Factor de Eficiencia
0,83
0,75
0,67
CALCULO CAPACIDAD BALDE PALA HIDRAULICA
The following method of calculating the capacity of Buckets for Hydraulic Excavators is
representative of the method used by most O.E.M. Heavy Equipment Manufacturers.
Similar methods are used for Rating Buckets for Wheel Loaders.
Our page, Buckets for Hydraulic Excavators shows samples of some of the many different
shapes and style of buckets. Our section Hydraulic Excavator Bucket Terminology defines
some of the many terms used in discussing these products.
The Society of Automotive Engineers publishes standards that define Bucket Capacities for
Wheel Loaders and other machines. For detailed information contact SAE directly on their
Web site and ask for:
• SAE Standard J296 - "Excavator Hoe Bucket Rating"
EXCAVATOR HOE BUCKET RATING
1. Purpose – The purpose of this standard is to provide a uniform method for determining
the SAE rated capacity for hoe buckets. The calculations are based on the inside physical
dimensions for the bucket only, without use of optional side cutters, spill guards, teeth, or
other accessories and without regard to bucket action provided by any specific machine.
2. Scope – This standard applies to hoe buckets on all excavators with a hoe attachment.
3. Definitions
3.1 SAE struck capacity is the volume of the bucket after it has been struck at the strike
plane. The strike plane shall pass through the top back edge of the bucket and the cutting
edge. (See Fig.1.)
Variance (whether angular or curved protrusions) of side plates leading edge beyond the
strike plane, dimension C1, shall not be used to increase volume VS shall be that bounded
by the strike plane and the inside contour of the bucket. If the bucket is open between the
mounting holes, this opening shall not be a factor in determining the volume. (See Fig.1)
Variance (whether angular or curved indentations) of the side leading edge from the strike
plane, dimension C2, should be no greater than D/12 for the purpose of calculating capacity
where "D" represents the bucket opening. (See Fig.1)
If dimensions C2 is greater than D/12, the volume V8 must be calculated by using the actual
volume of the bucket when it has been struck across the strike surface. (See Fig.2)
3.2 SAE rated capacity is the sum of the SAE struck capacity and the material heaped on
the bucket at a 1:1 angle of repose. (See Fig. 1 and 2.) This in no way implies that the hoe
must carry the bucket oriented in this attitude, or that all material will naturally have a 1:1
angle of repose.
VR = VS + VE
3.3 Definitions of terms used in the equations:
VS = SAE struck capacity
VR = SAE rated capacity
VE = excess material heaped at 1:1 angle of repose
D = bucket opening
3.4 SAE struck capacity shall be according to the following table:
Range of Rated Sizes
English
Increments
Metric
3
English
3
3
Metric
Under 7 ft
Under 0.2m
.05 ft
0.01 m3
7 ft3 up to 0.5 yd3
0.2 up to 0.4 m3
1 ft3
0.02 m3
0.5 up to 3 yd3
0.4 up to 2.3 m3
0.125 yd3
0.1 m3
3 yd3 and over
2.3 m3 and over
0.25 yd3
0.2 m3
The SAE rated capacity shall be in the same range of rated sizes and increments as for the
SAE struck capacity.
If the calculated capacity falls below a rated size by more than 2%, use the next lower rated
size.
4. Width – When bucket width is specified, both a "bucket width" and a "cutting width"
should be stated.
4.1 The "bucket width" is measured over the sides of the bucket at the lower lip without
teeth or side cutters attached. (See WB, Fig. 3.)
4.2 The "cutting width" is measured over the teeth or side cutters. (See WC, Fig. 3.)
Fig. 1 - BUCKET CAPACITY, TYPE A
Fig. 2 - BUCKET CAPACITY, TYPE B
Fig. 3 - BUCKET WIDTH
BUCKET PAYLOAD
An excavator’s bucket payload (actual amount of material in the bucket on each digging
cycle) is dependent on bucket size, shape, curl force, and certain soil characteristics, i.e.,
the fill factor for that soil. Fill factors for several types of material are listed below.
Average Bucket Payload = (Heaped Bucket Capacity) 2 (Bucket Fill Factor)
Material
Fill Factor Range
(Percent of heaped bucket capacity)
Moist Loam or Sandy Clay
A — 100-110%
Sand and Gravel
B — 95-110%
Hard, Tough Clay
C — 80-90%
Rock — Well Blasted
60-75%
Rock — Poorly Blasted
40-50%
NOTE: For bucket fill factors for hydraulic excavators, see Bucket Rating - Wheel Loaders section.
See our section on Bucket Terminology - Hydraulic Excavators for more information.
CALCULO CAPACIDAD BALDE CARGADOR FRONTAL
FRONT END LOADER BUCKET RATING
1. This discussion describes a method for determining the average volume of an average
material carried by the bucket of a front end loader. The calculations used result in a
realistically conservative heaped volume. They are based on physical dimensions of the
bucket only without regard to bucket action provided by any specific machine. It has been
determined that for rating purposes, a nominal heaped load will have a 2:1 angle of repose
when the bucket is oriented as shown in Figs. 1 and 2. This in no way implies that the
loader linkage must carry the bucket oriented in this attitude, or that all materials will
naturally have a 2:1 angle of repose.
2. Rated capacity shall be expressed in cubic yards for all sizes ¾ cu yd or over, and in
cubic feet for all sizes under ¾ cu yd. It shall be stated as the "Nominal Heaped Rating."
3. Rated capacities shall be stated in intervals of 1 cu ft for buckets under ¾ cu yd, 1/8 cu
yd for buckets from ¾ to 3 cu yd, and ¼ cu yd for buckets over 3 cu yd.
4. Measurements and calculations are outlined in the Figs. 1 and 2. All linear measurements
are in inches and the resulting volumes are in cubic inches. These are to be converted to
cubic feet or cubic yards as specified above. If the calculated value falls below a given
rating interval by more than 2%, the next lowest interval shall be deemed to be the rating.
EXAMPLE: A calculated value of 1.95 cu yd is under 2 cu yd by more than 2% and,
therefore, the proper rating on the basis of the measurements and calculations is 1-7/8 cu
yd.
5. To determine the rated capacity it is necessary to first determine the struck capacity. It is
defined as the volume of material retained in the bucket after a heaped load is struck by
drawing a straight edge across the width of the bucket with one end of the straight edge
resting on the cutting edge and the other end resting on the uppermost portion of the bucket
back sheet or spill guard. (See SAE J731.) For buckets with spill guards the struck capacity
can be expressed by the following equation:
V8 = AW – 2/3a2b
where:
A = cross section area at the center of the bucket; sq. in.
W = average inside width of the bucket; in.
a = height of the spill guard at the center of the bucket
normal to the strike line; in.
b = length of opening at the center of the bucket; in.
For buckets without spill guards, the struck capacity is
expressed as follows:
V’ = A’W
Where:
A’ = cross section area at the center of the bucket; sq. in.
If struck capacity is shown in addition to the nominal heaped rating, it should be shown
decimally to three significant figures.
NOTE: Where the terms A or A’ occur, they may be determined on an accurately drawn
layout by use of a planimeter or by accurately cutting a template to fit the bucket profile.
The template must be placed in a plane normal to the bucket back sheet and equidistant
from corresponding points of the bucket side sheets.
Bucket Heap Diagram
6. Using the 2:1 angle of repose of the heaped material, the rated capacity is expressed as
follows:
Vr = Vs + b2W/8 – b2/6(a + c)
Where c is the length on a normal to the strike line. On one end it is determined by the
assumed crest of the material. On the other end it is determined by the intersection with a
line from the bit or cutting edge tip to the base of the spill guard.
For buckets without spill guards, the rated capacity is expressed as follows:
Vr = Vs + b2W/8 – b3/24
7. This method applies primarily to regular buckets having parallel sides and a cutting edge
parallel to the edge of the spill guard or back sheet. Moderately clipped spill guard corners
will introduce no appreciable errors.
8. The addition of any auxiliary guard to protect against spillage of material which might
injure the operator will not be included in bucket capacity calculations. It is recommended
that such a guard be of "see through" construction.
BUCKET FILL FACTORS
Loose Material Fill Factor
Mixed Moist Aggregates
95-100%
Uniform Aggregates up to 3 mm (1/8")
95-100
3 mm-9 mm (1/8"-3/8")
90-95
12 mm-20 mm (1/2"-3/4")
85-900
24 mm (1") and over
85-900
Blasted Rock
Well Blasted
80-95%
Average Blasted 0
75-90
Poorly Blasted 0
60-75
Other
Rock Dirt Mixtures
100-120%
Moist Loam
100-110
Soil, Boulders, Roots
80-100
Cemented Materials
85-95
NOTE: Loader Bucket Fill Factors are affected by bucket
penetration, breakout force, rackback angle, bucket profile and
ground engaging tools such as bucket teeth or bolt-on
replaceable cutting edges.
NOTE: For bucket fill factors for hydraulic excavators, see
Bucket Rating - Hydraulic Excavators section.
Bucket Terminology
Wheel Loaders
Link to: Bucket Terminology - Hydraulic Excavators
As in other parts of the heavy equipment industry, there are numerous terms used to
describe the same thing. We've picked on some of the common terms and their synonyms
that are used when describing Wheel Loader Buckets. Wherever possible we have used hot
links to pictures and diagrams to graphically define terms instead of using written
definitions.
Link to our page Wheel Loader Buckets for descriptions and photos of many different types
of buckets or to our Field Worksheet page for a handy form to be used when gathering
information to establish the capacity.
Bucket Types
IMAC
Optional
General
Purpose
• Standard
Bucket
• Basic
Bucket
• Common
Bucket
Heavy
Duty
• Rock
• Extreme
Service
Light
Material
• Sand
• Woodchip
• Coal
Cutting Edges
Bucket Parts
IMAC
Optional
IMAC
Optional
Base Edge
Straight
• Straight
Lip
• Standard
Edge
• Lip
• Cutting
Edge
Shell
• Back
• Body
Spade
Nose
• Vee Lip
Semi
Spade
• Semi-Vee
Side Plates
Spill Guard
Corner Bit
Side Bar
Flat Bottom • Standard
Bottom
Wedge
Bottom
• Sloped
Floor
• Tapered
Bottom
• "Cat" Style
• Spill
Board
• Side
Cutter
• Side Edge
Lugs
• Ears
• Hinge
Plates
Frog
• Box Beam
• Torque
Beam
• Backbone
Skid Bar
• Wear
Plate
Heel Plate
• Wear
Plate
Adapter and
Tooth
Side Wear
Plate
• Cheek
Plate
Wedge Bottom Construction
Wedge Bottom Construction
Skid Bar &
Heel Plate Showing
plus
Extra Intermediate Wear Bars
Flat Bottom Construction
Flat Bottom
Straight Edge
c/w Bolt on Adapters & Teeth
featuring
"Corner Guard" outside adapters
Base Edge Types
Wheel Loader Buckets
Our section entitled Rating Wheel Loader Buckets describes the most common method of
rating these products. Be sure to turn there and study it to learn more.
Field Worksheet
Wheel Loader Bucket Measuring
Print this page and use it to record all the information needed to properly calculate the
capacity of Wheel Loader Buckets according to the Bucket Rating Standard published on
this Web site or in SAE's Standard - J742b.
Our Wheel Loader Bucket Terminology page is useful when trying to define the details of a
bucket. Look it over and see if it helps you with your next bucket project.
Equipment needed: Straight Edge, 2 foot carpenters square, tape measure, level, inclinometer, a copy
of this diagram and for big buckets, an extra pair of hands.
Determining Correct Wheel Loader Size for High Production Job Demand:
LOAD AND CARRY APPLICATION.
Wheel loaders are perceived as “go anywhere all-terrain multi-purpose utility
workhorses”, but can be an expensive means to move earth if their application and
concept basics are incorrectly job calculated and misapplied on site.
Most of their installed power by concept design is used to overcome their own weight
inertia and exert underfoot grip co-efficient, limiting bucket payload capacity potential.
Barloworld Equipment markets an extensive renowned range of Caterpillar wheel
loaders, from the Cat 914G (67 kW nett – 7,4 t – 1, 4 m3) up to the Cat 988G (354 kW
nett – 51 t – 6,6 m3), and beyond with larger mining size machines (the Cat 990 – 992G
& 994D).
Kenn Smart , application and product manager, Barloworld Equipment, provides some
insight, on a self teach basis, on how to assess and determine an appropriate size machine
matched to a production orientated job, particularly in a LOAD AND CARRY situation:
A common deficiency among users in southern Africa, he says, is that there is a distinct
tendency to acquire wheel loaders that are too small in size and capacity for a specific
high demand production job. Hence, owners/users are handicapped with underperformance and high unit cost from the outset, limiting or suppressing system
output/throughput potential and incurring a higher extracted cost per tonne of material
moved ; a lowered machine availability and longevity period (UEL = Useful Economic
Life), and an increased operating and maintenance cost, coupled to problematic
mechanical downtime.
Basically, wheel loader unit size matched to an actual job assessment is more complex
than is generally appreciated. The initial determination of appropriate work factors is
often overlooked or not brought into the application scenario and perhaps this is where
the deficiency lies.
Over shorter haul distances from extraction face to dump zone (+/- up to 100m one way),
wheel loaders are now used more frequently with good economics and effectiveness in
LOAD AND CARRY prime productive applications: The objective is to lessen or avoid
the capital investment and supporting logistics of acquiring an integral, and often
unnecessary, dedicated haul truck fleet. But the key is to correctly size, spec. and
configure the wheel loader from the outset.
1
Prerequisite LOAD AND CARRY factors to fix or calculate correctly beforehand are:
• Material to be handled: class type (C1 to C4) and fragmentation, lump
sizing/structure: pre-treatment/pre-loosen method if applicable and resistance to
bucket penetration; heaping ability; loadability; in situ and loose density relevant to
moisture content; swell factor; t.p.h. requirement vs number of work shifts, etc. All
earthmoving machine buckets are rated in loose m3 volume.
• Bucket Choice: flat (for aggregate type materials, or softs), or curved bottom bucket
for optimum digging force (for hard lumpy types); bucket shape; GET (Ground
Engaging Tools) choice; wear protection and the effect on filling time and bucket fill
factor/ability. Incorrect bucket technology and capacity sizing can have a dramatic
negative effect on machine output performance and associated operating costs. An
understanding of wheel loader static versus dynamic tipping load design restraint is
required to exploit full capabilities.
• Underfoot Condition and Haul Route/s: preparation and maintenance of load and
dump area surfaces, plus that of haul route/s underfoot (often a major on site failing =
the performance, operating cost and longevity ability of mobile earthmoving
equipment is directly proportional to the quality of the running surface maintained
and on which it must operate); grade/s resistance/assistance to traverse; haul
distance/s; rolling resistance/tyre penetration; tyre type suited to underfoot and grip
co-efficient ability (L2 to L5); dust control; inclement weather, etc.
• Operator Proficiency and Supervision Expertise: Many a machine is blamed for
under performance due to the lack of adequate personnel with on-the-job operating
and supervision experience, planning vision and method expertise.
• Load Receiving Arrangement/Dimensions: hopper height/match (or truck) at
discharge point; clearance area for dump and manoeuvre; eliminating time consuming
switchbacks or inconveniences to attain high tramming speed; maintaining correct
extraction face/bench height and arrangement at loading area, which influence bucket
filling time and the fill factor, etc.
• System Lost Time Factors: assessing, controlling and minimising erosive lost time
which penalises machine productive uptime and usage on the job = can be a prolific
system time penalty if neglected, resulting in low overall job efficiency. Striving for a
high minute/hour job efficiency by curtailing time losses should be a first rule on any
site. Losses come in many forms: mechanical down time; servicing periods; refuelling; shift change; lack of planning and safety; outside interference/s;
absenteeism; improper job set-up; lack of discipline, etc.
We examine below, for calculation by the reader, a typical exercise to
CALCULATE WHEEL LOADER SIZE FOR A GIVEN JOB ASSESSMENT.
[refer to the Caterpillar Performance Handbook No. 32 (latest edition) for more
information on this selection process.]
THE JOB : determine size of Wheel Loader (simplified, as a one machine requirement in
this instance) to move by LOAD AND CARRY means 220 tph (every hour), of loose
calcrete material from stockpile to hopper intake, over a one way haul distance of 50
metres.
KNOWN JOB FACTORS to use/apply : (use only those shown)
2
•
•
•
•
•
•
•
•
Material: class 2 type, loose, more powdery than lumpy, non abrasive; slightly
moist, but not wet or sticky; 1,6 t/m3 loose density; bucket fill factor and retention
“on the run” = 90%.
Bucket: curved bottom type, materials handling purpose, with teeth and segments.
Underfoot Conditions: well maintained hard, smooth, dirt running surface/s and
work area/s, watered frequently.
Haul Route/s: from stockpile level at face area, to discharge at hopper intake 50m
one way (use this as overall distance between load and discharge points) with a
constant upgrade of 3%, up and onto a level landing at same horizontal with hopper
top; return route is a mirror image of loaded haul description; rolling resistance =
3% (tyre grip co-efficient, radial type).
Operator Proficiency: 90% constant.
Overall Job Efficiency: 45-minute hour.
Typical Wheel Loader Cycle Factors to use: fill bucket at stockpile face and
manoeuvre to turn = 25 seconds; dump into hopper and manoeuvre to turn = 10
seconds.
Refer to the Caterpillar Performance Handbook No. 32, wheel loader speed graphs
to calculate loaded and empty travel times.
ANSWER: holistically, you probably determined that a wheel loader with a bucket
capacity of +/- 3,75m3 would suffice in this instance. This matches with a CAT 966G
SERIES 2 model, weighing 23 t, with 184 kW nett installed power.
For future job capacity reserve and machine component conservation, it might be
prudent to step up one size and select the CAT 972G (>4,3m3 – 25 t – 198 kW nett.)
Caterpillar Series II medium wheel loaders
The latest wheeled loaders in the Caterpillar range are the Series 2 machines which host a number of
features unique to Caterpillar
Variable shift control (VSC), standard in 950GII through to 980GII, provides an economy mode which
allows the machine to upshift at lower engine RPM versus the standard mode. Particularly good for load
and carry operations, the easier smoother shifting provides benefits in reduced fuel consumption and lower
sound levels. VSC allows the operator to match the machine’s shift pattern to the application.
Integrated braking system provides downshift and neutralizer logic to the left pedal, enabling downshifting
to next lower gear for downhill retarding as well as full brake and neutralizer operation. By providing
retarding through the powertrain, the system transfers energy away from the brakes resulting in lower axle
oil temperatures. With correct usage, it also reduces load times and therefore productivity can be increased
relative to a machine without this system.
3
Electronic engine management allows for the engine to produce maximum power in the
working range rather than at rated RPM. The combination of more available torque and
maximum power in the entire working range improves response, provides greater rimpull
and faster cycle times. Coupled to the engine management system is a temperature
sensing on-demand fan which slows fan speed at low temperatures and increased speed
when required. Lower average fan speeds contribute to lower fuel consumption, lower
noise levels and reduced radiator plugging.
4
Volume 12 Number 1
®
®
Cat 312B excavator
dives into pool business
—
— page
page 16
16
dealer page 2
IN THIS ISSUE
4
4
Expand your business
J Bar S Construction uses
telehandlers to perform many
jobsite chores.
8
CAT SPIRIT!
Equipment management
Take your pick from today’s
work tools. They can add
profitable versatility to most
any Cat machine.
8
10
NASCAR Update
The 96 car has a new home.
11
Local news
15
Business management
Rent or Own? There are good
reasons for each option.
10
16
Getting more done
Diversified Excavation,
Phoenix, Arizona, has built
a reputation, and a $3.5
million dollar business, with
the help of a Cat 312B.
16
19
Equipment maintenance
Get ready for the busy season.
With Spring just around the
corner, make sure your
equipment is ready.
22
Technical corner
Cat C-series backhoe loaders
now offer a Power Shift
transmission.
On Your Own magazine offers information on equipment selection, application, operation
and maintenance as well as news and tips on other subjects of interest to excavation
contractors. If you have any ideas or questions, please send them to On Your Own,
2727 N. Grandview Blvd. Suite 301, Waukesha, WI 53188, or fax to (414) 650-9261.
Every effort has been made to assure specifications in this magazine are accurate. For latest
machine specifications, consult with us, your Cat dealer.
Volume 12 Number 1. This magazine is published quarterly on behalf of Caterpillar and your Cat
dealer by Northbrook Publishing, a division of Randall Publishing, Inc., 2727 N. Grandview Blvd.,
Suite 301, Waukesha, WI 53188. Phone (414) 650-9260. Printed in the U. S. A. ©1998 Caterpillar
Reding’s Gravel & Excavating Co.
employees decided to enter a local Christmas decorating contest in Algona, IA.
The Cat machine was outlined with red
lights and chaser lights were used on the
tracks. Presents in front of the Cat tractor are made from scrap plywood.
The effort earned second place in the
contest. The machine was featured by
local newspaper and radio. The company also received many compliments and
comments.
Reding superintendent Mark Erpelding says everyone had a good time
showing their “Cat Spirit.”
How do you show
your Cat Spirit?
Have you promoted your business and Cat
equipment in a novel way? Or do you have
any photos of Cat equipment used years ago?
Share them with us. If we use your idea, we
will send you $50 after the story is published.
Send your idea to: Cat Spirit!
2727 N. Grandview Blvd., Suite 301
Waukesha, WI 53188
ON THE
COVER:
Cat 312B
excavator helps
Phoenix
contractor dive
into the pool
business.
ON YOUR OWN • 3
EXPAND YOUR BUSINESS
On a mission
COMPANY CREED SETS THE TONE FOR QUALITY
Service.
Quality.
Integrity.
These three
things set
Jerry Staley’s
business
apart
from the
competition.
sk Jerry Staley any question about his company. What sets you apart from the competition?
What do you look for in an employee? What
do you expect from your machines?
Every answer starts with three words. Service.
Quality. Integrity.
This philosophy is embodied in the mission
statement of J Bar S Construction, Filer, Idaho.
Staley makes sure this creed is more than words on
paper. He applies it to every facet of his commercial
and industrial contracting business.
For example:
• At monthly safety meetings, an employee is randomly selected to recite the mission statement.
After that, it is reviewed with everyone to demonstrate how it applies to their daily work and how
it relates to quality and customer satisfaction.
• Every morning from 7:30 to 9 there is a management meeting. These three words are measured
against accounting, purchasing and estimating
disciplines.
• Superintendents meet every Friday to discuss project status and personnel and equipment needs.
A
Again, the mission
statement is applied
to work-in-progress.
Another question
for Staley. Why are you
so dogmatic about running a business based
on a few sentences?
“If our people aren’t
service oriented and
doing a quality job,” he
says, “then the goals of
the company won’t be
achieved. This extra
effort we take is intended to keep on top of
hot spots. Let’s face it,
sometimes things slip
through the cracks;
challenges are put on
the back burner if they
aren’t discussed everyday. I believe that if
the small things aren’t
taken care of, pretty
soon there are unhappy customers. Our desire is to
do good work for a fair price. When customers pay
for something, they need to be assured that the project will be taken care of.”
Learn by experience
Until 1985, Staley was a rancher and farmer. He
got involved with construction as a part-time laborer,
and five years later purchased half the company.
Three years later, he sold out to his partner.
“To be quite honest,” Staley says, “when I sold out
in 1993 I thought I’d go back to ranching. I made a
deal on some land, but it didn’t work out. I still had
a few pieces of construction equipment and subbed
out to other contractors. After a while, I decided to
go back into business with my own company.”
Staley is very much a hands-on manager. In fact,
any project he undertakes is completed totally by his
company, start-to-finish. Projects include schools,
4 • ON YOUR OWN
“Caterpillar’s Z-bar
linkage handles buckets
very well. They have
good tilt capacity and the
horsepower-to-weight
ratio is so good that we
can push dirt better than
any other jobsite telescopic machines The Cat
TH83s will even dig
below grade,”
Staley says.
Caterpillar Telehandler. Last summer, the
company had as many as four machines on the
job. At present, J Bar S owns one Cat TH83 and
leases one TH62.
“We usually start most jobs with an excavator,”
Staley says, “ and then bring on a Cat Telehandler
to finish up. We use telehandlers for material
handling, then put on a bucket to move dirt and
backfill. We need a versatile machine. I don’t like
machinery sitting around because it doesn’t
generate any revenue. The
telehandlers are very cost
effective.”
J Bar S uses several attachments, including pallet forks,
buckets and several carriage
configurations. For stability
when raising frames, optional
outriggers are specified.
The Cat Telehandlers have
all-weather enclosed cabs to
stave off the unpredictable
weather in southern Idaho.
This option package features a front wind-shield
wiper and washer, heater/
defroster, and a sliding rear window. The pilotoperated joystick is a standard feature Staley’s
operators’ appreciate.
“We’ve used other telescopic machines,” he
says, “but we like Cat Telehandlers better because
of the single joystick. Cat Telehandlers allow our
operators to precisely control multiple boom
functions at the same time, so our operators don’t
get as tired. Plus, because the controls are so similar on all Cat machines, we don’t need a special
school for operators on each machine. With
Caterpillar, our operators can climb out of one
machine and get into another with confidence.”
Operator comfort and visibility are important
to J Bar S. Besides plenty of head, leg and elbow
room, the TH83 has a tilt steering column and
suspension seat. With the engine and
transmission located on the right side of the
machine, the boom sits lower for greater visibility
to the right side. Flexible fenders resist damage
without obstructing visibility to the tires or
ground.
“These machines are built with lots of cab glass
and well positioned mirrors so operators can see,”
Staley says. And we make good use of the lights
for night work.”
The TH83 has a maximum lift capacity of
8,000 pounds, which handles the material weight
requirements on Staley’s jobsites.
“We’re a Butler building dealer,” Staley says,
EQUIPMENT MANAGEMENT
Take your pick from
today’s work tools
T
o reach your profit
potential, you have
to work smart and
work fast. More than anything, your equipment
must be versatile, able to
handle many types of jobs
efficiently. One way to
accomplish this is to
equip your machines with
a variety of work tools.
With Caterpillar equipment, you can choose
from hundreds of tools
and attachments available
from us and other manufacturers.
Integrated
Toolcarriers
Your imagination is the
only limit to the many
uses of these machines.
Quick Couplers are an
integral part of Cat integrated
toolcarriers. Tool changes are
quick and easy, most under 30
seconds. A lever in the operator
compartment
activates
a
hydraulic cylinder for positive
tool retention or disengagement.
More
than
100
attachments are available,
including buckets, brooms,
material-handling arms, plows,
blades, pallet forks, rakes,
brooms, augers, cold planers
and asphalt cutters.
The eight-bar parallel design
linkage keeps forks level
throughout the range of lift,
without adjustment. Longer lift
arms, taller front tower and
higher pivot points offer more
lift height and reach than conventional loaders. Superior load
8 • ON YOUR OWN
control is provided by more tilt capacity than lift
in almost all positions.
For applications not requiring tool changes,
Integrated Toolcarriers are available with pin-on
buckets and two-valve hydraulics.
Wheel Loaders
Caterpillar’s wide selection of general purpose
buckets is an integral consideration in wheel loader
design to optimize performance.
Wheel loader lift arms and loader towers have
reinforced construction that resists high load
twisting and distortion. Integral spill plates on
buckets help reduce spillage. Ground engaging
tool choices to match your application and protect
your bucket investment include:
• bolt-on cutting edges
• bolt-on teeth
• bolt-on segments
• weld-on, flush-mounted teeth
Backhoe Loaders
The Cat single-tilt loader continues to be the
best in its class with fast cycle times and large
payloads. The optional integrated toolcarrier (IT)
loader adds even more versatility with a parallel lift
feature for better material handling.
Loader attachments
One Cat backhoe loader can be used with many
different attachments without the downtime
usually associated with implement changes.
Adding a quick coupler to the front loader allows
you to choose from a wide range of attachments,
including many of those available for Cat integrated
toolcarriers. Most attachments can be changed in less
than 30 seconds from the operator’s compartment.
Attachments available through us include pallet
forks, blades, asphalt cutters, sweepers, hammers,
compactors and general-purpose and multi-purpose
buckets.
day and a day lost. Our full line of quality building construction equipment is
designed from the ground up to be the
most reliable, versatile and productive
machines in the world. ■
Backhoe attachments
More than 17 different backhoe bucket combinations are offered to match the toughest jobsite
applications. Standard-duty and heavy-duty buckets
are available in widths from 12 to 36 inches for use in
easy-to-penetrate, low impact, moderately abrasive
soils; high-capacity buckets up to 14 cubic feet of
capacity for production digging; and extreme-service
buckets for highly abrasive, high impact material like
fragmented rock, frozen ground or caliche.
Nothing else looks or works like the Cat excavatorstyle backhoe. You reach farther and dig faster. The
excavator-style boom also provides additional clearance over obstacles while digging a trench or loading
a truck.
The extendible stick optional attachment replaces
the standard stick and increases reach and dig depth
by approximately four feet.
Telehandlers
Moving materials from place to place on a jobsite is
always a challenge. Caterpillar makes five Cat
Telehandlers, differentiated by lift capacity and height.
Cat Telehandlers have a quick coupler to change
attachments rapidly, allowing you to handle a wide
range of materials efficiently with one machine.
Versatility is enhanced with numerous carriage, fork
and bucket configurations and attachments such as
material handling arms, brooms and augers.
No matter what job you’re working on, your
machine makes the difference between a productive
With more
than 100
attachments to
choose from,
you can make
your machine
do the work of
many on today’s
jobsites.
ON YOUR OWN • 9
NASCAR UPDATE
New home for #96
CAT TEAM
OPENS
HOT NEW
RACING
SHOP
udging by the infectious enthusiasm of
American Equipment Racing Business
Manager Mike Allison, the NASCAR
circuit better be ready for No. 96 in 1998.
Part of Allison’s eagerness to start the new racing season is the team’s new 30,000-square-foot
shop and administrative facility in Charlotte,
North Carolina.
“When people drive up to this
place,” Allison says, “they
know AER is in the big
leagues. We know we compare
favorably with the best in
NASCAR. Our new building
just oozes pride. Even the
floors are spotless. Plus, we’ve
got one year of Winston
Cup experience under our
belts. Everyone here knows
more about what we need to
do to be even more competitive this season.”
Ground was broken in
March 1997, and the building
was formally dedicated Oct. 4.
Besides Allison and vice president and general manager
Brad Francis, there are 25 fulltime employees.
The racing shop is the home
of up to 12 cars, two for each
type of track (super speedway,
J
10 • ON YOUR OWN
short track, road course and intermediate speedway, plus spares).
Equipment is the ultimate in racing technology. Even the paint booth, imported from France,
is trés sophisticated. It has superb lighting and
ventilation and features a gas-fired bake oven. In
the sanding area, dust is vacuumed automatically.
Repeatability is key
A key to success in NASCAR is repeatability.
That means, once the right race car setup is
found, how well can the shop duplicate these
measurements with a new or rebuilt car. AER’s old
shop had one surface plate, which acts as ground
zero for all measurements. The new shop has four,
plus three smaller assembly surface plates. Each is
milled to six one-thousandths of an inch, and is
leveled on the shop floor by lasers.
“Race crew members Mike Armstrong and Roy
Gidlund can very accurately do all our setup
measurements for repeatability,” Allison says. “So,
when we find the setup we like for the car we can
do it over and over because we know our baseline
measurements are accurate.”
Allison can’t say enough about AER’s new
home.
“We are able to do so much more with the car
in terms of construction,” he says. “In NASCAR
racing, where the slightest miscalculation can
mean the difference between the front and the
back of the pack, we’re now well-positioned to
make a legitimate run to the front.” ■
BUSINESS MANAGEMENT
Rent or own?
THERE ARE GOOD REASONS FOR EACH OPTION
t’s a fact. Renting is
becoming more popular every year. On
the other hand, many
contractors still prefer
to own equipment.
Your decision should
be based on several factors. How long do you
need the machine?
How much does it
cost? What is your
financial picture? And,
how extensive is your
maintenance program?
According to Manfredi & Associates, an
Illinois-based construction industry analyst,
the rental industry
grew more than 2,500
percent from 1982 to
1996. Rental income
in that same period rose from $614 million to $15 billion. By the year 2000,
Manfredi estimates 50 percent of all new
construction equipment will be sold to
rental centers.
When does renting
make sense?
I
Consider your
financial situation
Today, you have to take a closer look
at your financial situation. Due to many
financial issues, such as cash flow
constraints and bonding capacities, you
may be better off renting until you’re
able to buy.
When you have immediate need for a
machine, but no other use for it after the
job is completed, you’re better off
renting. If there is a long-term need,
look at a rent-to-own option.
An East Coast excavating contractor
with 20 pieces of equipment says he
rarely rents machines because he believes
it is more profitable to buy, even though
rental equipment can be written off as a
The American Rental
Association lists several
reasons why:
• Reduced maintenance costs. A rental
•
•
business expense.
“If I buy an excavator with a $3,000per-month payment,” he says, “when
that machine is paid for I have $750 a
week in my pocket. I may have to pay
$100 a week more in income tax, but I
still end up with $650 in my pocket.
Granted, I’ve used up my depreciation
after five years and I don’t have a cash
write-off, but the machine still has
another five to seven years of useful life.”
A Northwest contractor prefers to
buy, but rents equipment as needed.
“We rent specific types of equipment
for specific jobs,” he says. “If we see we’re
going to need a machine for more than a
year, then most of the time we’ll buy it.”
Renting is cost-effective
Rental provides an inexpensive means
to try a new piece of equipment without
a long term commitment. Rental
equipment provides complete flexibility,
with contract periods as brief as a day,
week, month, or as long as a year.
•
•
•
•
contract generally covers maintenance. If you own, either your
mechanics do the work or you have to
pay someone else. Otherwise, the
rental company takes care of maintenance.
Reduced downtime. If rented equipment breaks down, it is replaced so
you don’t lose work time or miss job
opportunities.
Eliminate equipment storage. When
equipment is not being used, it can be
returned to the rental center instead of
taking up space in your facilities.
Save on tax and license costs. Personal
property taxes and license costs don’t
apply to rental equipment.
Fewer logistics problems. Rental centers offer similar equipment
nationwide, so it’s likely you’ll find the
machines you need wherever you go.
No obsolete equipment. Rental centers update inventory annually and
usually have the latest models.
Capital investment. Renting frees capital for more profitable uses. It also
increases your borrowing power by
offering a better ratio of assets to liabilities. If you own, regardless of
whether you are using the equipment
or not, the money clock is ticking.
The initial capital outlay ties up
money. By renting, these funds can be
written off as an operating expense.
When the job is finished, you don’t
have to worry about a machine
sitting idle. ■
ON YOUR OWN • 15
EXPAND YOUR BUSINESS
Diversified Excavation takes
CAT 312B EXCAVATOR HELPS PHOENIX CONTRACTOR
DIVE INTO THE POOL BUSINESS
wimming pool building certainly has
come a long way.
Gone are the days when a
contractor rolled up to a
lot and simply dug a hole.
Today’s pools come in any
shape imaginable. Add
fountains, waterfalls, slides
and spas. And for several
reasons, including aesthetics and economics,
excavation must
be nearly as precise as a surgeon’s
scalpel.
Diversified
Excavation,
Phoenix, Arizona,
has built a reputation, and a $3.5
million dollar
business, on its
ability to do just that — dig a hole to exacting requirements.
“Our job is to shape the pool according
to a specific design,” president Dan Yung
says. “One of the big reasons we must be so
accurate in our excavation is the cost of
concrete. Anyone can come out with a
huge excavator and dig a big hole in the
ground, but the cost of concrete to fill it in
and shape it would be tremendous. We
have gotten more and more precise with
the excavation of the hole so there is a
minimum amount of concrete necessary to
construct the pool.”
For example, one of Diversified’s
current projects is on a beautiful site high
atop a mountain overlooking the Valley of
the Sun. This particular pool will be
constructed along the contours of the
hillside.
“There is a lot of hard rock in this
project,” Yung says. “There’s granite about
S
“We base
our business
on being
dependable,
and that’s
what we
expect
from our
equipment
manufacturer.
— Dan Yung
16 • ON YOUR OWN
two feet below the surface. We’ve cut out part of the
mountain and backfilled on top of the rock, but in
order to dig the pool deep enough, we’ve got to go
through solid granite. Also, there are some water
features in the pool design, including a raised spa.
All of this just makes the job more difficult.”
On this project, it’s primarily the rock that
makes this task so daunting. Diversified relies on a
Caterpillar 312B excavator with a hydraulic breaker
to do rock excavation. The excavator is equipped
with an optional blade, used primarily for stability
in soft dirt.
the plunge
“Most contractors use the blade option to
backfill trenches,” Yung says, “but we need it more
for stability. We always felt we could do a better job
with an excavator, as opposed to a backhoe, but
stability was our biggest concern. We didn’t think it
was possible to have the best of both worlds with an
excavator until we asked our local Cat dealer. He
said a blade was available as an option, and now
we’re set. We can position the excavator just the way
we need to get at corners. The blade helps level the
excavator to give us the working angle we need.”
Modest beginnings
Starting the company in 1991 was not a hasty
decision. Yung, 31, worked for a pool company
during summers while attending college. One of his
partners, Kent Leach, 34, also worked for this company. There is a third partner, Varrel Herndon, 30.
Yung graduated with a finance degree, and
forgoing a gloomy job market, decided to start his
own company. Leach remained with the pool
operation, but helped Yung part-time.
The young company soon developed a niche
market. They had a small dump truck and skid steer
loader, which gave them opportunities in tight
access pool digs.
“There was a need for this type of excavation,”
Yung says, “and not many who could do it. Other
contractors would rent a machine on a per-job
basis. But as demand increased, we had the
equipment and answered the call.”
By March of 1992, the pool company that had
employed Yung and Leach got out of the excavating
business. The pair bought some of their equipment
and added four trucks and trailers and a backhoe,
operating three crews.
Two years later, Diversified got its first Cat
excavator. They had tried another manufacturer’s
machine, but were skeptical about excavators.
“We thought they were too big,” Yung says. “We
were used to backhoes and rubber tires. But we
knew there would be growth in the pool business
and demand for bigger equipment to be more
productive. We started buying 10-wheel trucks,
which we needed to pull larger excavators. We
almost doubled production with excavators,
compared to backhoes, and we found that
excavators can fit into a tighter area.”
Today, Diversified Excavation maintains
accounts with some of the larger pool companies in
Phoenix, digging several thousand pools a year.
Equipment includes 13 tractors and 18 dump
trucks. There are 7 crews working year-round.
Caterpillar excavators include two 312Bs and
three older models.
“Having the right equipment is one of the keys
to our success,” Yung says. “Machines have to be big
enough to do the job, but not too big so they’re in
the way. Excavators must be able to get into small
places. And, we couldn’t do the job without the
right attachments. We opted for a hydraulic
Hendrickson quick coupler, because operators can
change attachments from inside the cab. We go
back and forth from a hammer to a ripping bucket
to a ripping tooth. The hydraulics make attachment
changes easy and fast. It takes our operators about
20 seconds to change a bucket, as opposed to several
minutes with a mechanical coupler. Plus, they don’t
Diversified chooses
the blade option for
stability. The blade
helps the excavator to
give the operator the
working angle he
needs.
ON YOUR OWN • 17
“We’re
virtually
changing
attachments
every 15
minutes.”
— Kent Leach
have to get out of the
cab, which is safer.”
Leach agrees. “We’re
virtually changing attachments every 15 minutes,”
he says. “We couldn’t do
that if we had to pull
pins. The blade on the
Cat 312B has really
helped us. When we’re
using a jackhammer, it
keeps the excavator in
position. There is
increased operator comfor t because the
machine’s not moving as
much, and that’s also easier on equipment.”
Diversified uses a screen bucket of its own
design.
“We have to over-dig pools one foot to allow
for plumbing pipes,” Leach says, “and we used to
have to haul material back in. We developed a
bucket so we could screen our own material
onsite. We don’t have to move excavators to bring
in trucks and move everything else around, which
takes a lot of time.”
More production
Productivity remains the primary reason
Diversified shifted equipment from backhoes to
excavators.
“We get a lot more production with excavators,”
Yung says. “They work faster and load trucks faster.
They are more maneuverable in smaller areas and
get through harder material better than a backhoe.
That increased our profitability by cutting time in
half on a hard rock dig.”
Operator comfort is another benefit of the
Cat 312B.
“The Cat 312B is smoother than any other excavator I’ve been on because of the hydraulic
controls,” Yung says. “They’re very responsive, not
jerky. This gives our operators the feel and control
they want. And, these Cat machines are quiet and
powerful. The controls are positioned correctly, the
seat is comfortable and there’s air conditioning and
a stereo, things the operator want. It makes a 12hour day a lot easier to deal with.”
Diversified is moving more and more to leased
equipment.
“We find leasing costs only a little more
compared to actual machine payments,” Leach
says. “If economy goes sour, we can turn back the
machine. Plus, we’re running newer equipment.
Caterpillar is more innovative in terms of
18 • ON YOUR OWN
financing options. They provide us with a good
program.”
Diversified finds because its Caterpillar
machines are so dependable, they don’t have need
for extended service agreements.
“Our Cat dealer always has parts in stock,”
Yung says. “We’ve dealt with other equipment
manufacturers who don’t even have oil filters, and
can’t get them for a week. In a production
business, we can’t afford to wait on parts.”
“Our Cat dealer has a lot of integrity,” Leach
adds. “We know we’ll be taken care of if we have
problems. That goes without saying with
Caterpillar, and the same can’t be said for some of
the companies we’ve dealt with. And, Cat’s
corporate people actually listen to us. We told
them they needed to put radios in excavators, for
example, and a few months later they were offered.
It’s rewarding for us to know that they listen and
act on our input. It makes us feel it was
worthwhile for us to take the time for them.”
Dependable company
Integrity forms the basic philosophy of
Diversified Excavation.
“Since we started,” Yung says, “we are on the
job when we say we’ll be there, and we do quality
work. We’ve maintained that attitude over the
years, and it’s helped build our reputation.”
“We base our business on being dependable,”
Leach adds, “and that’s what we expect from our
equipment manufacturer. We can count on our
Cat dealer to back us up fast if an excavator goes
down. Caterpillar gets our equipment up and
running in a day.”
Dependable performance and reliable Cat
machines should keep Diversified swimming
along successfully for years to come. ■
EQUIPMENT MAINTENANCE
Get ready for the busy season
WITH SPRING JUST AROUND
THE CORNER, MAKE SURE YOUR
EQUIPMENT IS READY
he view outside may not look like spring, but
your busy season is just around the corner. If
you’ve had equipment shut down for winter, it’s
time to get it ready to work. How you take equipment
out of storage will have a lot to do with how well it
performs when you’re ready to roll again.
T
Start with your electrical system
Check the battery for cracks, corrosion, leaks or
other damage. Make sure all connections are tight and
free of corrosion. Be certain to check the posts
themselves. If they’re loose, replace the battery.
Look for cracks, breaks, tears or other damage to
cables. Also check end connections for gaps between
connectors and coatings. If you notice corrosion on
the wires in the cable, replace the cable.
Inspect connections between the battery and starter
switch, and between the starter switch and the starter
itself. Check all connections between the battery,
regulator and alternator. Make certain connections are
tight and corrosion-free. Also inspect the wiring for
cracks, worn spots or general deterioration.
Take an oil sample
Use our S•O•S fluid analysis program to alert you
to any preventive maintenance or repairs you need to
make before start-up. Keep in mind that fluid samples
from any compartment must be drawn with the
engine at operating temperature. Otherwise, the
sample has little value.
Prestart checklist
Before starting the engine for the first time:
✔
❏ Check the condition of the fan and alternator belts.
If they are cracked or show signs of wear, replace
them. Tighten belts as specified in your Operation
& Maintenance Manual.
✔ Replace fuel filter elements.
❏
✔ Make sure air intakes are clean and operational.
❏
✔ Use a bar or other tool to turn the engine in its
❏
normal direction of rotation to make sure there are
no hydraulic locks or resistance.
Pressure lubrication
It’s important to have adequate lubrication during
the first few moments of operation. A “dry start” can
cause bearing damage. Prior to start-up, pressure
lubricate the engine by filling main oil passages with
oil under pressure.
If possible, establish oil pressure by manually
cranking the engine without giving it fuel. Then start
the engine and warm it up at a low rpm.
Check hoses and coolant
Hydraulic radiator and heater hoses can
contract and leak in cold weather. Inspect
these hoses closely for cracks, but don’t
mistake cracked paint for hose defects.
Wiring insulation can crack in very cold
weather as well.
Test the cooling system for a 3- to 6-percent concentration of coolant conditioner.
Add liquid coolant conditioner as needed.
Test the coolant mixture for the proper
nitrate level and adjust as necessary.
During the first day of operation, check
the entire engine several times for leaks.
Caterpillar recommends that the coolant mix contain a minimum 30 percent Cat Antifreeze,
or its equivalent, mixed with water to maintain an adequate water pump cavitation
temperature for efficient performance.
Most commercial antifreezes are
formulated for gasoline engine applications.
Cat Antifreeze, on the other hand, has the
proper additives for use in heavy-duty diesel
engines. Benefits include:
Significantly reduced water pump seal
leakage problems caused by excessive
concentration of chemical additives.
No need to add supplement coolant
additive on the initial fill, which must be done with
commercial antifreezes.
Low silicate content. Most common
antifreezes have a high silicate content,
which can cause a buildup of solids, causing
plugging, heat transfer loss and water pump
seal damage.
Cat Antifreeze is phosphate-free, which
further reduces radiator and heater core
plugging.
Call us
No matter what the weather, we can help
you assure equipment uptime with good
maintenance and repair practices. We can
offer the information on how to do proper PM, or
build a turnkey program to fit your needs. Stop by our
dealership or give us a call. ■
ON YOUR OWN • 19