Cargadores Frontales, Excavadoras

I.
Introducción
La cargadora de pala frontal también denominada cargadora, o pala cargadora,
pala cargadora frontal, cargador; a veces también llamada PAILODER por el
primer cargador llegado a chile de marca pilother, derivándose en el término
tradicional entre los operarios más antiguos). Se compone de un tractor sobre
neumáticos o sobre orugas siendo el más utilizado el de neumáticos para
sectores regularmente planos o con pendiente baja, además de poseer el caso
de una articulación este último equipada de una cuchara cuyo movimiento de
elevación se logra mediante dos brazos laterales articulados. La cuchara por si
misma puede realizar un movimiento de rotación de cierta amplitud alrededor de
un eje horizontal, con, incluso, inclinación negativa de la cuchara. Todos los
movimientos son mandados por cilindros hidráulicos.
a comodidad y ligereza del cargador nos permite a los constructores y aumentar
la potencia de los motores y la capacidad de las cucharas; de 20 a 50 HP, con
cuchara de 400 a 800 l han pasado a 150-530 Hp con cuchara de 3000 a 7500 l
sobre tractores con turbocompresores convertidor de par, servo transmisión
dirección asistida, maniobras automáticas de elevación y vaciado de cuchara,
etc.
1.1.


Objetivo
Conocer la Aplicación, clasificación especificaciones técnicas, partes
principales y precauciones en la operación de los cargadores frontales,
excavadoras y retroexcavadoras.
Conocer las características, ciclo de carguío y transportes de los
cargadores frontales, las palas a cable y las retroexcavadoras.
II.
Marco Teórico
2.1. Cargadores Frontales
Cargador sobre neumáticos o Cargadoras sobre ruedas, son usados en manejo
de material, excavación, carga y transporte, construcción de carreteras y
preparación de lugares.
Es un equipo que pertenece a la familia de las maquinarias de movimiento de
tierras, para la excavación de zanjas, carga, carga y acarreo y movimiento de
materiales. Su máxima distancia de acarreo no debe exceder los 150mts
CARGADORES FRONTALES SOBRE NEUMATICOS
Suministran
alto
Rendimiento
Versatilidad
Precisión
2.2. Clasificación.
Los cargadores frontales se pueden clasificar por el tipo de rodamiento que
utiliza.
2.2.1. Cargador Frontal Montado Sobre Neumáticos
Los cargadores frontales montados sobre
neumáticos son equipos de excavación,
carga y acarreo que tienen un cucharón
que se adaptan en la parte delantera de la
máquina.
Estas
máquinas
están
equipadas con sistemas mecánicos e
hidráulicos como motores, transmisión,
bombas, convertidor, ejes, diferenciales y
reducciones planetarias adecuadas para
excavar, cargar y acarrear materiales.
a) Principales componentes del cargador Frontal Montado sobre
Neumáticos
b) Campos de Aplicación
El uso de los cargadores frontales es diverso:
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




Canteras y agregados
Forestal
Construcción
Industrial
Agricultura
Minería
Dimension
es
CUCHARONES/APLICACION
Excavación
General
Universal
Rock
Excavación
Pre-Triturado
Manejo de Mat.
Pre-Extraído
Frente de Banco
c) Áreas de alta concentración de Esfuerzos
2.2.2 Cargador Frontal Montado Sobre Orugas
Estas máquinas están conformadas por un tractor de orugas y un cucharón que
es maniobrado hidráulicamente y cumple las mismas funciones que el cargador
neumático. Son máquinas utilizadas en trabajos pesados y operan
eficientemente en terrenos arcillosos y gravas agudas, pero no se les debe
emplear sobre áreas pavimentadas. Su funcionamiento se rige por el mismo
principio que los cargadores sobre neumáticos.
CARGADORES FRONTALES MONTADO SOBRE ORUGAS
Adaptación
aplicaciones
especificas
Sencilla
Diversas
configuraciones
a) Palas o excavadoras frontales.
Se denomina pala excavadora a una máquina autopropulsada, sobre neumáticos
u orugas, con una estructura capaz de girar al menos 360º (en un sentido y en
otro, y de forma ininterrumpida) que excava terrenos, o carga, eleva, gira y
descarga materiales por la acción de la cuchara, fijada a un conjunto formada
por pluma y brazo o balancín, sin que la estructura portante o chasis se desplace.




Son equipos de carguío montados sobre orugas o neumáticos y utilizados
en Minería Superficial.
Su costo de adquisición oscila entre 140,000 a 260,000 $ USA por metro
cúbico de capacidad de la cuchara.
Su vida útil oscila entre 60,000 a 120,000 horas de trabajo.
Están definidas por la capacidad nominal de la cuchara o cazo, aunque
algunos autores se refieren al peso total de la máquina (bruto) versus la
capacidad de carga.

El Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería, en sus
artículos 228 a 232 y 289 a 291, específica sobre Minería a Cielo Abierto.
b) Palas o excavadoras de cables(Electromecánicos)
La excavadora universal de cable de empuje frontal fue el modelo primitivo y
excavadora y apareció a principios de siglo. A diferencia de las hidráulicas, las
cuales mueven su equipo de trabajo mediante cilindros hidráulicos, éstas lo
hacen mediante cables y cabrestantes. Mientras excavan están fijas, igual que
la hidráulica.
Son los equipos mineros más
antiguos y utilizados en las
operaciones de carga y arranque
de materiales poco consolidados o
que
hayan
requerido
una
fragmentación por voladura. Han
sido y son las máquinas básicas y
tradicionales de las explotaciones
por el método de corta en los materiales duros y muy duros y a una cierta
profundidad, antiguamente para la carga de vagones de ferrocarril y
modernamente para la carga de los grandes volquetes mineros.
Una excavadora de cables, algunas veces se le conoce como una: pala eléctrica,
pala mecánica o una pala electromecánica, es una máquina diseñada
especialmente para excavar y cargar material en una minería de superficie
Las características generales más sobresalientes de las excavadoras de cables
son las siguientes




Las alturas de excavación están comprendidas entre 10 y 20 m.
Las alturas de vertido varían entre 6 y 12 m.
El sistema de traslación es sobre orugas y el accionamiento eléctrico.
La excavación se consigue mediante la combinación de dos movimientos:
la elevación y el empuje.
 Proporcionan una producción
elevada con un costo de operación
bajo.
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




 Son máquinas pesadas y
robustas, adecuadas para excavar
cualquier tipo de material.
 Permiten el arranque directo de
materiales compactos. Aunque en
muchos casos es aconsejable para
aumentar la producción y disminuir
los costos de operación efectuar
voladuras previas de los macizos rocosos.
La fiabilidad es elevada, como consecuencia de un diseño ampliamente
probado, consiguiéndose una buena disponibilidad y eficiencia.
Tienen capacidad para remontar pendientes reducidas, no siendo
aconsejable que operen sobre firmes inclinados debido a que pueden
aparecer problemas en el sistema de giro de las máquinas.
Proporcionan una presión específica sobre el terreno comprendida entre
0.2-0.3 MPa, según el tipo de zapata de las orugas, por lo que precisan,
en general un suelo competente y preparado.
No son máquinas adecuadas para efectuar arranques y/o cargas
selectivas.
 En los desplazamientos disponen
de una velocidad muy baja, inferior
de 1.5 Km/h, y depende de un cable
de alimentación, por lo que tiene una
movilidad limitada, debiendo trabajar
en tajos fijos, lo que obliga a una
cuidadosa planificación de la
operación.
 Existe la posibilidad de elegir la
longitud de la pluma, lo que posibilita
alcanzar una determinada geometría
de excavación.
Pueden trabajar en tajos de reducidas dimensiones.
La vida de estos equipos es grande, estimándose por encima de las 60000
horas en operación.
 Partes de la Excavadora De Cables
 La excavadora de cables consta de tres ensamblajes mayores: la parte
inferior, la parte superior y el implemento con su cazo (balde).

La parte baja provee una base estable para la máquina e incluye un
sistema de orugas para su propulsión y una corona para el sistema de
giro.

La parte superior provee una plataforma para el izaje y el giro de la
máquina, la pluma para el implemento, los gabinetes del control
electrónico, la cabina del operador y soporte de los equipamientos.

El implemento consiste en la pluma, el empuje del cazo (balde) y el
asa del cazo (balde).

Y por último en la excavadora también existe lo se le conoce como el
cazo (balde), que sirve para cargar el material y descargarlo en el
vehículo de acarreo.
 Ciclo De Trabajo
El ciclo de trabajo para la pala consta de cuatro fases:




Carga.
Giro hacia el camión.
Descarga.
Retorno al banco.
Una fase de posicionamiento puede también
ser requerida en el ciclo de trabajo. La fase
de carga involucra el movimiento de carga
del cazo en el banco, cargando, elevando y
limpiando el banco. Un apropiado balance de
todos los movimientos durante la fase de
carga es esencial para la eficiente y
productiva carga.
La fase de giro se inicia cuando el cazo está completamente lleno. Durante esta
fase, el operador gira el cazo a
través de una trayectoria de giro
planeada y una altura de descarga
hasta estar posicionado sobre el
camión de acarreo. El operador
debe controlar el giro para
asegurar una transmisión suave
entre la aceleración
y la
desaceleración.
La fase de descarga comienza cuando el cazo
se detiene sobre la unidad de acarreo y finaliza
cuando el movimiento de giro termino y
comienza el retorno del implemento al banco.
Durante la fase de descarga, el operador abre
el cazo para descargar el material mientras
controla la altura de descarga para evitar
daños al personal de la mina y daños a la tolva
del camión, especialmente durante la primera descarga
La fase de retorno incluye el giro de la estructura superior de retorno al banco y
bajar el cazo a la posición adecuada para comenzar un nuevo ciclo de trabajo.
 Carga a los Dos Lados
Sin duda es el que mejor aprovecha las características operativas de la
excavadora. Esta ataca el tajo con sus orugas perpendiculares a él, cargando
alter­nativamente a los volquetes que se van situando a ambos lados, de forma
que el tiempo de carga de un volquete, que sería tiempo de espera para el
siguiente, es aprovechado por este último para situarse adecuada­mente en su
posición de carga. De esta manera la excavadora está saturada y se obtiene su
máximo rendimiento, pero requiere una flota de transporte adecuada
Por otra parte, los ángulos de giro de carga, que empiezan teniendo un valor
máximo de 90°, se reducen a la mitad una vez que el área ocupada por el primer
módulo desalojado sea utilizada por los volquetes, con lo que el ciclo es menor.
 Los principales inconvenientes de la excavadora son:
 La capacidad de la excavación es reducida por debajo del nivel de orugas.
 Requieren un equipo auxiliar en el tajo para mantener una producción
elevada junto con la flota de volquetes. Esto están constituido por
tractores de ruedas u orugas.
 El personal de operación requiere una buena cualificación.
 El mantenimiento de las maquinas debe hacerse en el mismo tajo, lo que
implica mayores dificultades.
 Las inversiones elevadas en este tipo de máquinas hacen solo que se
considere en proyectos de una gran duración, por lo que son los equipos
idóneos para las minas a cielo abierto de gran tamaño.
c) Excavadoras Electrohidráulicos.
mueven grandes volúmenes de material (existen con capacidades mayores a 40
yardas cúbicas). Permiten mayo flexibilidad en la producción pues pueden
desplazarse con relativa facilidad y rapidez de un frente de trabajo a otro.
Excavadora frontal o pala de empuje: Con la cuchara hacia arriba. Tiene mayor
altura de descarga. Útil en trabajos de minería, cuando se cargan materiales por
encima de la cota de trabajo.
 Requerimiento
 Energía eléctrica
 Componentes
d) Excavadora Hidráulica
Se denomina Excavadora a una maquina autopropulsada, sobre neumáticos u
orugas, con una estructura capaz de girar al menos 360º (en un sentido y en otro
y de forma ininterrumpida) que excava terrenos, o carga, eleva, gira y descarga
materiales por la acción de la cuchara, fijada a un conjunto formada por pluma y
brazo o balancín sin que la estructura portante o Chasis se desplace.
Es una unidad mecánica hidráulica que está compuesta por dos bastidores. Un
bastidor principal en cual están montados los bastidores del tren de rodamiento
con motores de propulsión y el bastidor superior. Un bastidor superior o de
rotación en cual está montado la cabina, el motor, bombas hidráulicas, motores
de rotación, cojinetes de rotación, la pluma, el brazo y la cuchara. El
accionamiento obtenido en la excavadora está basado en la hidráulica, la fuerza
necesaria para mover estas bombas lo proporciona el motor diesel con que está
equipado.
Aplicación de la Maquina
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Carga de camiones en excavaciones de corte
Carga de materiales para planta de agregados y asfalto
Carga de material sub-base para carreteras
Alcantarillado y postura de tubería
Grandes movimientos de tierra
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Arreglo de taludes y terraplenes
Demolición en obras de ensanchamiento
Producción de piedra, arena y agregados
Minería
Manejo de materiales
Excavaciones de sótanos
Manejo forestal
Instalación de oleoductos y gasoductos
Taladrado
Manejo de aguas y lodos
Desgarramiento de materiales
Limpieza de terrenos....
 Partes de la excavadora
e) Retroexcavadora
La retroexcavadora es una máquina que se utiliza para realizar excavaciones en
terrenos, para abrir trincheras destinadas a tuberías, cables, drenajes, etc. Es
una variante de la pala excavadora.
El chasis puede estar montado sobre cadenas o bien sobre neumáticos. En este
último caso están provistas de gatos hidráulicos para fijar la máquina al suelo.
TIPOS DE RETROEXCAVADORA
CON CHASIS SOBRE NEUMATICOS
El tren de rodadura está compuesto de
ruedas de caucho. Los órganos de mando de
desplazamiento, dirección y frenos están en
la cabina del conductor. La estabilidad
durante el trabajo se asegura con
estabilizadores independientes de las
ruedas.
CON CHASIS SOBRE ORUGAS
El chasis está soportado por dos cadenas
paralelas. Así mismo los órganos de mando,
igual que en la de neumáticos, se encuentran
en la cabina del conductor.
 Operaciones
 Excavar
 Es la mejor máquina para excavar taludes verticales por debajo del
plano de sustentación de la máquina
 Cargar
 Realizando giros según su eje vertical hacia el volquete que se
encuentra detrás de el
 Girar
 Desplazar
 Movilizar y desmovilizar
 Usos
Se utiliza habitualmente en:
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


Obras para el movimiento de tierras, a nivel inferior al plano de apoyo, o
un poco superior a éste.
Es una de las máquinas más versátiles en las áreas de construcción y de
obras viales, en lo que se refiere a movimientos de tierra y traslado de
materiales. Diseñada para cumplir con las más altas exigencias en cuanto
a seguridad y por sobre todo de la vida útil de la máquina.
Para realizar rampas en solares.
Para abrir surcos destinados al pasaje de tuberías, cables, drenajes, etc.,
así como también para preparar los sitios donde se asientan los cimientos
de los edificios.
 Partes Retroexcavadora
 Aplicaciones
 Excavación de zanjas con taludes verticales; roca dura disgregada
previamente. La excavación se realiza por debajo del nivel de
sustentación de la excavadora sin importar el nivel freático.
 Excavaciones de cimientos
 Excavación de canales
 Limpieza y nivelación
 Desmonte, carga y descarga de materiales
 Relleno de cimientos y zanjas
 Escarificar (proceso de remover la estructura de un pavimento
existente, y desgarra, remover terreno rocoso (Ripper).
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
III. Conclusiones
Se ha podido observar la versatilidad del cargador frontal o pala
cargadora.
Estos equipos pueden realizar tareas tan variadas como transporte de
materiales limpieza de terreno.
IV. Recomendaciones.
Sobre suelo rocoso verte si es posible material blando para reducir los
golpes sobre el cargador.
Para cada tipo de faena y calidad de terreno se debe escoger el cargador
adecuado, así como los accesorios más efectivos.
V. Bibliografía
http://latinamerica.cat.com/cmms/483?x=9
http://www.agrinar.com.ar/CR%2090- %20Manual%20operador.pdf