maquinaria para movimiento de tierras

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN E.A.P. INGENIERÍA CIVIL

MAQUINARIA PARA MOVIMIENTO DE TIERRAS ‘’CARGADOR FRONTAL’’

OBJETIVO

Conocer la aplicación, clasificación, características como principal potencia y rendimiento de los cargadores frontales.

INTRODUCCIÓN

EL MOVIMIENTO DE TIERRAS. Se denomina movimiento de tierras al conjunto de operaciones que se realizan con los terrenos naturales, a fin de modificar las formas de la naturaleza o de aportar materiales útiles en obras públicas, minería o industria.

Las operaciones del movimiento de tierras en el caso más general son:

• Excavación o arranque.• Carga.• Acarreo.• Descarga.• Extendido.• Humectación o desecación. Compactación.• Servicios auxiliares (refinos, saneos, etc.).

CARGADOR FRONTAL

El cargador frontal es un equipo tractor, montado en orugas o en ruedas, que tiene un cuchara de gran tamaño en su extremo frontal.

El cargador frontal es una máquina de uso frecuente en construcción de edificios, minería, obras públicas como pueden ser carreteras, autopistas, túneles, presas hidráulicas y otras actividades que implican el movimiento de tierra o roca en grandes volúmenes y superficies.

Sirve para apartar objetos pesados del terreno de construcción y mover grandes cantidades de material en poco tiempo.

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

El uso de cargadores da soluciones modernas a un problema de acarreo y carga de materiales, con la finalidad de reducir los costos y aumentar la producción. En el caso de excavaciones con explosivos, la buena movilidad de este le permite moverse fuera de la voladura raudamente y con seguridad; y

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antes de que el polvo de la explosión se disipe, el cargador puede estar recogiendo la roca regada y preparándose para la entrega del material.

Los cucharones del cargador frontal varia en tamaño desde 0.19 m3 hasta más de 19.1 m3 de capacidad, colmado. El tamaño del cucharon está estrictamente relacionado con el tamaño de la máquina.

CLASIFICACIÓN

De acuerdo a la forma de efectuar la descarga:

Descarga FrontalDescarga LateralDescarga Trasera

De acuerdo a la forma de rodamiento:

De Neumáticos (Bastidor rígido o articulado)De Orugas

APLICACIONES DE LOS CARGADORES FRONTALES

Una de las aplicaciones más comunes del cargador es la carga de materiales en unidades de acarreo. Si el área que circunda al material por cargar es razonablemente nivelada, la unidad de acarreo puede situarse en una posición cercana conveniente. En tal caso, el cargador puede excavar y hacer movimiento corto necesario para vaciar su carga al camión.El uso principal del cargador frontal es la carga de material de voladuras. A unidades de acarreo, en el espacio limitado de una excavación en ella, de un túnel o de una cantera.También se aplica para excavar agregados o material de cantera para cargarlos a la parrilla de la tolva de alimentación de una planta trituradora.Cualquier operación de limpieza de construcción que comprende el recogimiento de material y su vaciado en algún otro lugar, es ideal para un cargador frontal.

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CICLO DE CARGAIncluye los tiempos de carga, de maniobra, de viaje y de descarga, sus valores medios recomendados son los siguientes:

TIEMPO DE CARGAVaria de 0.03 minutos a 0.2 minutos, según el material y capacidad del cucharon.TIEMPO DE MANIOBRAIncluye el tiempo invertido en el recorrido básico, el empleado en los 4 cambios de sentido de la marcha y el de los virajes, con un buen operador se estima en 0.22 minutos.TIEMPO DE VIAJEIncluye los que se invierte en el acarreo y en el retorno.TIEMPO DE DESCARGASe estima con normal de 0.04 a 0.07 minutos y depende del tamaño y resistencia de la caja de volteo o de la tolva en que se descarga.

FORMA DE TRABAJO

El mecanismo del cucharón de los cargadores se diseña para tener una altura de vaciado comprendida entre 2.4 y 4.5 metros arriba del plano sobre el que se mueve el tractor. Tal altura es proporcional al tamaño del cargador. Esto hace posible que el cargador vacíe a un camión o unidad de acarreo de tamaño adecuadamente equilibrado.

La operación de un cargador entre su posición de carga y la de vaciado, requiere por lo general muchas maniobras. Si es limitado el espacio utilizable entre las posiciones de carga y descarga, puede presentar problemas. Un cargador montado en tractor de orugas puede pivotear lentamente sobre sus bandas de orugas sin gran dificultad, pero un ordinario tractor de dos ejes, montado sobre ruedas, necesita más espacio para maniobras. Esto ha conducido a la unidad de tracción articulada más moderna, como es el caso de nuestra maquina en estudio.

Un cargador de armazón articulado tiene su articulación aproximadamente a la mitad de la distancia entre sus ejes. Su capacidad de giro se aumenta notablemente por el ángulo de más de 30 grados que puede girar el eje frontal a cada lado de la posición recta hacia delante.

Por supuesto, el cucharón puede estar en muchas posiciones diferentes durante la operación del cargador. Con el cucharón elevado a una altura de vaciado, no tiene efecto alguno sobre las dimensiones laterales interfaciales a nivel del terreno. Por ello, generalmente se da la longitud del cargador sin incluir el cucharón. El radio de giro o de vuelta medido hasta la rueda trasera exterior de un cargador articulado, es aproximadamente igual a su longitud total excluyendo el cucharón. Esto significa que un cargador articulado bien diseñado puede trabajar en un espacio confinado. En general, no necesita más del doble de la longitud de la máquina, para excavar, maniobrar y vaciar su carga. Un cargador articulado puede girar su parte frontal para cargar directamente del banco de material. Esta misma flexibilidad para maniobras puede ayudar durante el vaciado a un lecho de acarreo largo.

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Su flexibilidad permite al cargador extender su carga para lograr uniformidad de distribución en la unidad de acarreo, sin tener que cambiar su posición completamente. La capacidad de carga a unidades de acarreo, de un cargador articulado, en su posición de rotación, es aproximadamente del 85% de su capacidad en su posición normal hacia delante.

El tipo de operación que realiza un cargador implica muchos cambios de dirección , de avance y retroceso, así como los cambios de dirección de sus partes frontal y trasera, puede haber de 400 a 500 cambios de dirección por hora. Esto equivale a un cambio de dirección cada 6 segundos. Agregando a estos movimientos la variedad de posiciones del cucharón, es fácil predecir que el operador tiene una máquina difícil de controlar. Por esta razón, las mejoras estudiadas en el diseño de los cargadores frontales se han concentrado en simplificar los controles que usa el operador.

Una manera de simplificar la labor del operador fue poner el cambio y el control de los engranes de velocidad en una sola palanca. El operador puede cambiar de 1ª a 2ª velocidad en avance hasta una velocidad de reversa tan alta como la 3ª , en un solo movimiento de esta palanca. Otro medio para simplificar la operación de un cargador consistió en dotarla de un sistema de un control automático del cucharón. Tal mejora la traen incorporada la mayoría de los cargadores frontales modernos, para permitir que el operador se concentre en las maniobras de su equipo.

La operación manual del cucharón de un cargador, utiliza dos palancas situadas al alcance del operador. Una sirve para controlar la posición vertical y la elevación del cucharón; eleva o baja el cucharón, o lo mantiene vertical. La otra palanca sirve para controlar la posición del cucharón en torno a un eje horizontal situado en el borde trasero del cucharón más próximo al tractor.

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ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE UN MODELO CAT

Potencia en el volante 73,1 KWModelo de motor 3114 TVelocidad máxima de avance 37 km/hVelocidad máxima de retroceso 24,5 km/hCapacidad combustible 157 La)Altura hasta el tubo de escape 3,08 mb)Altura hasta el capo del motor 2,7 mc)Altura hasta el techo 3,14 md)Altura total mínima 4,66 me)Profundidad mínima de excavaciÃ³n 90 mmf) Longitud total 6,42 m

El Cargador de Ruedas 962G brinda una excelente fuerza de desprendimiento, carga y tiempos de ciclo rápidos así como maniobras precisas para un rendimiento superior desde todo punto de vista. Sus comprobados componentes, en combinación con un fácil mantenimiento, aseguran confiabilidad durante la duración de la máquina.

ESPECIFICACIONES DETALLADAS

Motor

Potencia en el volante 149 kW (200 hp)

Modelo de motor Cat 3126 DITA

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Potencia máx. en el volante 154 kW (207 hp)

Pesos

Peso en orden de trabajo 18578 kg (40960 lb)

Cucharones

Capacidad máx. del cucharón 3.8 m3 (5 yd3)

Especificaciones de operación

Velocidad de desplazamiento 37 km/h (23 mph)

Altura de descarga 3040 m (10 pies)

Carga límite de equilibrio estático a giro pleno 11042 kg (24340 lb)

Fuerza de desprendimiento 140.7 kN (31550 lb)

Tiempo de ciclo hidráulico - Subida 6.3 Segundos

Tiempo de ciclo hidráulico - Descarga 2.2 Segundos

Tiempo de ciclo hidráulico - Bajada, vacío 2.2 Segundos

Tiempo de ciclo hidráulico - Total 10.7 Segundos

Tanque de combustible

Capacidad del tanque de combustible 295 L (78 gal)

CICLO DE TRABAJO.

La máquina estudiada en este caso realizaba labores de carga de materiales que se encontraban a distancias variables. Como grava, arena, ripio, bloques de hormigón (en algunas oportunidades).

Este ciclo de trabajo fue considerado para las cargas de gravilla que se encontraba a unos 15 mts. del cono dosificador para el hormigón en planta :

carga

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transporte hasta el conodescarga en conogiro cambio de posiciónregreso vacío al lugar de cargaTIEMPO DE CICLO: 1 minuto 20 seg.

RENDIMIENTO.

CATERPILLAR 950

MARCA:CATERPILLARMODELO:950 SERIE:81J3173TRACCION:4X4MOTOR:CAT3304/TURBOAÑO:1995PALA:3M3POTENCIA: 130HP

CATERPILLAR 920

MARCA: CATERPILLARMODELO: 920AÑO: 1980HOROMETRO: 1239 HSERIE: 62K8690TRACCION: 4X4 S/TURBOMOTOR: CAT 3304POTENCIA: 80HP

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