Sem08 Clases Del Curso CAMINOS II - Palas y Cargadores

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA

FCI ESC. ACAD. PROF. DE CIVIL (HVC.)

SEM. ACAD. 2010-II

ING. JESUS A. HUAMANI H.

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CAMINOS II

SEMANA 08,

EQUIPOS DE EXCAVACIN E IZAJE, CARGADOR FRONTAL Y PALA MECANICA.

1. CARGADOR FRONTAL GENERALIDADES

El cargador frontal es una unidad mecnica que es capaz de excavar, cargar y empujar material;

equipado con implementos frontales especiales puede efectuar trabajos muy verstiles.

CLASIFICACION

Los cargadores pueden ser clasificados desde varios puntos de vista:

a) Segn el sistema de apoyo en el suelo. - Cargador frontal de ruedas. - Cargador frontal a orugas.

1) Cargador frontal de ruedas.



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Estos cargadores son de gran maniobrabilidad; son efectivos sobre superficies de tierra,

grava y roca blanda que se encuentren ligeramente niveladas. Se deben emplear donde el

cargador frontal a orugas puede malograr la superficie de rodadura del camino.

2) Cargador frontal a orugas. Estos cargadores son de poca movilidad, se usan en trabajos pesados, operan

eficientemente en terrenos arcillosos y gravas. No deben ser empleados sobre superficies

que puedan ser daados por sus orugas.



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b) Segn la capacidad del cucharon. 1 yd

3, 1 yd

3, 2 yd

3, 2 yd

3, 2 yd

3, 3 yd

3, 4 yd

3, etc.

924H (1.7 a 2.8 m3, 2.2 a 3.6 yd3)

950H (2.7 a 4.0 m3, 3.5 a 5.2 yd3)

993K (12.2 a 23.7 m3, 16 a 31 yd3)



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994F (14 a 31 m3, 18.5 a 41.0 yd3)

CARACTERISTICAS TECNICAS DE CARGADORES FRONTALES

a) Caractersticas tcnicas de cargadores frontales a ruedas (tabla 1). b) Caractersticas tcnicas de cargadores frontales a orugas (tabla 2).

CALCULO DE RENDIMIENTO

El rendimiento de la operacin de carga cuando se usa cargadores frontales es muy difcil de

obtener en forma analtica, ya que los factores que intervienen son muchos y difciles de medir.

En la prctica se acostumbra tomar el tiempo a cada una de las operaciones que completan el

ciclo de carga, y, conociendo la capacidad de carga del cucharon del cargador frontal y la

capacidad de la unidad de acarreo es fcil determinar el tiempo que demorara en llenar la tolva.

Las cifras que se dan a continuacin han sido obtenidas en forma prctica con cargadores

frontales Caterpillar, para otras maquinas puede hacerse un clculo similar.

a) Cargador frontal a ruedas. 1) Tiempo de ciclo de un cargador frontal con ruedas por cada cucharon colmado.

Tipo de maquina N 922 Serie A N 944 Serie A N 966 Serie A

Capacidad del cucharon 0.95 m3 1.51 m3 2.10 m3

Tiempo fijo (cargar, cambiar

velocidades, girar y descargar,

acelerar y desacelerar).

0.200 0.200 0.200

4.6 m, retroceso en 1ra. 0.034 0.037 0.039

3.1 m, avanzar en 1ra. 0.030 0.030 0.030

3.1 m, retroceso en 1ra. 0.023 0.025 0.026

4.6 m, avance en 1ra. 0.045 0.045 0.045

Ciclo total en minutos 0.332 0.337 0.340

2) Tiempo para cargar un camin con cada mquina.

Volquete/cargador frontal

Volquete de 4 m3 Volquete de 5 m3 Volquete de 8 m3 Volquete de 10 m3

N 922 (minutos) 1.33 (3.82 m3) 1.99 (5.73 m3) 2.66 (7.64 m3) 4.32 (12.42 m3)

N 944 (minutos) 1.01 (4.54 m3) 1.35 (6.04 m3) 2.02 (8.24 m3) 2.70 (12.08 m3)

N 966 (minutos) 0.68 (4.20 m3) 1.02 (6.30 m3) 1.36 (8.40 m3) 2.04 (12.60 m3)

Nota: Las cifras en parntesis indican la capacidad en cucharones llenos en el tiempo

indicado (minutos).

3) Rendimiento en metros cbicos de material suelto cargado en volquetes. Este rendimiento se basa en horas de 60 minutos y se considera 0.25 de minuto para

situar el camin volquete. (En realidad, el cambio de camin volquete se efecta mientras



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el cargador frontal est llenando el primer cucharon para el volquete que empezar a

llenar).

Rendimiento del cargador frontal

de ruedas (m3/h)


N 922 137 152 160 163

N 944 204 229 244 248

N 966 267 305 313 328

b) Cargador frontal a orugas. 1) Tiempo de ciclo de un cargador frontal a orugas por cada cucharon colmado.

Tipo de maquina N 933 Serie F N 955 Serie H N 977 Serie H

Capacidad del cucharon 0.86 m3 1.34 m3 1.91 m3

Tiempo fijo (cargar, cambiar

velocidades, girar y descargar) 0.350 0.250 0.250

2 x 4.6 m, en 2da velocidad hacia

adelante. 0.160 0.110 0.110

2 x 4.6 m, en 2da velocidad en

contramarcha. 0.100 0.080 0.080

Tiempo total del ciclo en minutos 0.610 0.440 0.440

2) Tiempo para cargar un camin con cada mquina.

Volquete/cargador frontal

Volquete de 3 m3 Volquete de 4 m3 Volquete de 6 m3 Volquete de 7.5 m3

N 933 (min) 2.40 (3.42 m3) 1.00 (4.32 m3) 4.30 (6.00 m3) 5.50 (7.75 m3)

N 955 (min) 0.80 (2.68 m3) 1.30 (4.02 m3) 2.20 (6.71 m3) 3.52 (8.00 m3)

N 977 (min) -.- 0.90 (3.80 m3) 1.30 (5.73 m3) 1.80 (7.64 m3)

Nota: Las cifras en parntesis indican la capacidad en cucharones llenos en el tiempo

indicado (minutos).

El N 933 marcha en 2da de avance y en 2da de retroceso.

3) Rendimiento en metros cbicos de material suelto cargado en volquetes. Este rendimiento se basa en horas de 60 minutos y se considera 0.25 de minuto para

situar el camin volquete. (En realidad, el cambio de camin volquete se efecta mientras

el cargador frontal est llenando el primer cucharon para el volquete que empezar a

llenar).

Rendimiento del

cargador frontal a

orugas (m3/h)


N 933 85.5 86.5 -.- -.-

N 955 -.- 185.0 183.0 -.-

N 977 255.0 246.0 254.0

EMPLEO

Para obtener un buen rendimiento de la utilizacin de los cargadores frontales se sugiere lo

siguiente:

a) Posicin de carga del cucharon. 1) El cucharon debe hallarse en la posicin de cargar cuando se aproxima a un montn de

material o a un banco. Cuando el indicador de posicin del cucharon lo indique, el

cucharon se halla en la posicin de cargar. El fondo del cucharn esta paralelo al terreno

y rozndolo.

2) Aproxmese al material. Regule la velocidad de avance de modo que el cucharon alcance en marcha la posicin de cargar. El tenerse que parar a fin de que el cucharon obtenga la

posicin de cargar reduce la eficiencia.



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3) Una vez que el cucharon penetra en el material, empuje la palanca de control de inclinacin del cucharon a su extrema posicin hacia adelante. Esto hace que el cucharon

se incline u oscile hacia atrs. El avance de la maquina, aadido al movimiento de

oscilacin hacia atrs hace ingresar el material al cucharon.

4) Para elevar el cucharon, accione la palanca de control de levantamiento del cucharon. Luego, retire la mano, y el cubo se elevar hasta alcanzar la altura de vuelco

preestablecida.

En ese momento, el control se desengancha automticamente. Por consiguiente, ambas

manos quedan libres para hacer retroceder la maquina y situarla en posicin de descarga.

5) Para vaciar el cucharon, jale la palanca de control de inclinacin del cucharn, hasta que los brazos de control de ste golpee en los topes. Sacuda el cucharn para que se

desprendan los materiales pegajosos. Esto se logra moviendo hacia adelante y hacia atrs

la palanca de control de inclinacin del cucharn.

6) El suelo de la zona de operaciones debe mantenerse despejado y parejo. Aproveche cualquier tiempo de espera, para limpiar dicha zona, o amontonar el material para facilitar la carga.

7) Para hacer descender el cucharon, empuje ambas palancas de control en todo su recorrido hacia adelante, luego retire la mano de la palanca de control de inclinacin. (El situador

automtico del cucharon desconectar el control de inclinacin cuando el cucharon

alcance la posicin determinada de cargar).

Cuando el control de levantamiento se halla en el extremo delantero, est en posicin

libre, y el cucharon retorna al suelo. En cuanto el cucharon toca el suelo, jale hacia atrs

la palanca de control de levantamiento, hasta la posicin de neutro.

La maquina se halla ahora lista para iniciar otro ciclo de carga.

b) Excavacin. 1) Con el cucharon en la posicin de excavar, segn se muestra en el indicador de posicin

del cucharon, efecte el primer corte a lo largo del borde exterior de la excavacin.

Amontone el material en la esquina delantera de la excavacin. De este modo, se dejan

todos los lados libres para traer los materiales de construccin.

Contine en el primer corte hasta conseguir una profundidad de 0.9 m.

Si se trata de material difcil de cargar, debe hacerse un corte de menos profundidad.

Mantenga recto y despejado el borde exterior de la excavacin. En este ejemplo se utiliza

una rampa externa. Cuando aumenta la inclinacin de la rampa, conserve a poca altura el

cucharon cargado, al salir retrocediendo de la excavacin, esto hace descender el centro

de gravedad y aumenta la estabilidad de la maquina.

2) Al cargar material duro conviene efectuar con la cuchilla del cucharn un movimiento de arriba abajo, lo cual se consigue moviendo alternativamente la palanca de control de

levantamiento de un lado a otro, esto ayuda a que el material entre en el cucharn.

3) Una vez que el corte tenga una profundidad aproximada de 0.9 m, inicie el segundo corte en el lado opuesto de la excavacin. Convendra amontonar el material en le esquina

delantera de la zona de trabajo, y, aunque se formen montones, puede traerse por los

cuatro lados el material necesario para la construccin.

A continuacin extraiga suficiente material del centro para obtener la misma profundidad

que en los extremos.

Repita el procedimiento hasta obtener la profundidad deseada. En este caso se forma una

rampa externa en el centro de la excavacin. Hay que formar un tercer montn en caso de

que haya que conservar la tierra del mantillo para cultivos posteriores.

4) Cuando el material es duro, hay que poner dientes en el cucharn, utilice un desgarrador de montaje trasero cuando el material es duro, y as aumentar la produccin y reducir el

desgaste y la avera de la maquina.

Cuando la excavacin alcanza la profundidad deseada, ahonde las esquinas y acarree los

materiales por la faja central de la rampa.

Luego excave la porcin central de la rampa para que la mquina salga de ah. Si la

excavacin es profunda y las rampas empinadas, conduzca el cucharn a baja altura y



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marche hacia adelante. Al descender con carga por una rampa empinada, marche en

retroceso.

c) Mtodos de carga en un bancal. Para mantener plana la zona de trabajo, comience a cargar por la base y luego contine con

el resto del bancal.

Es peligroso trabajar cuando se proyecta el material hacia adelante. Hay que derribarlo con el

cucharn antes de comenzar a cargar.

Existe el constante peligro de derrumbamiento cuando se trabaja en un bancal alto.

d) Trabajos en cantera. Muchos de los mtodos usados al cargar material de un banco se aplican en el trabajo de

canteras.

1) Primero, eche una carga de rocas pequeas en la mquina de acarreo y luego vace las ms grandes. Las ms pequeas protegen el fondo del vehculo de acarreo contra el

impacto del material ms pesado. Si esto no fuera posible, debe efectuarse un vaciamiento

controlado.

2) Para controlar el vaciado, haga descender el cucharon hasta que los brazos de levante queden ligeramente por encima de la caja, y luego empiece a vaciar mientras levanta el

cucharn. Este sistema reduce el dao que puede causarse al camin. Una vez que se eche

la primera carga de material en el vehculo de acarreo, se producir menos rebote al vaciar las siguientes.

3) Es frecuente que se usen cargadores para mover separadamente rocas grandes, en vez de levantar y conducir estas rocas grandes, es ms conveniente arrastrarlas con el cucharn

sobre el suelo de la cantera.

4) Mantenga despejada la zona de operaciones de la cantera, esparza material menudo para nivelar el suelo de la cantera.

e) Mtodo de carga en montones. 1) Acrquese al material con el cucharn al nivel del suelo. Cuando el material comienza a

ingresar en el cucharn, incline ste hacia atrs para llenarlo completamente.

2) Site la mquina de acarreo a un ngulo con el montn de material, a fin de reducir al mnimo el viraje del cargador. La unidad de acarreo debe situarse bastante lejos del

montn de material a fin de que haya suficiente tiempo para que el cucharn alcance la

altura de vaciamiento (observe que el operario ha mantenido parejo el sector de trabajo).

3) Para uniformar el desgaste en los carriles o llantas, adopte la norma de cargar los camiones tanto a la izquierda como a la derecha. Se puede aumentar tambin la

produccin, situando los camiones a ambos lados del cargador; siempre que sea posible

trabaje con el viento por detrs, esto evita que el polvo incomode, que afecte la

visibilidad, y que vuelen hacia el motor partculas abrasivas.

MARCAS EN EL MERCADO

En el mercado existen diferentes tipos de cargadores frontales, Caterpillar, Volvo, Kawasaki,

Komatsu, Daewoo, etc



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2. PALAS MECANICAS

GENERALIDADES

Son unidades bsicas compuestas por un chasis montado sobre orugas o sobre neumticos,

sobre este chasis va montado una tornamesa giratoria que a su vez soporta la caseta y el brazo

excavador.

Los aditamentos en el extremo son variables de acuerdo al tipo de trabajo a realizar:

- Excavacin de laderas y de zanjas. - Compactacin. - Demolicin e izaje de elementos.

Opositor: es un aditamento que permite mayor versatilidad al cucharon

PALA MECANICA DE

BRAZO TELESCOPICO



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Recomendaciones para optimar trabajo:

1) Mantenimiento diario (revisin, engrase, ajustes). 2) Minimizar la maniobra ciclo. Carga t = 5-7 seg. Giro t =5 seg. Descarga t = 0 seg. (combinar el giro y la descarga) Giro t = 5 seg.

(*) No hay que combinar la carga y el giro.

(*) Adiestrar al operario para que logre combinar giro y descarga.

3) Maquina llave. 4) Traba con la pala mecnica por encima del nivel del volquete.

CALCULO DE RENDIMIENTO

a) Rendimiento:

3600* Q * E * F * k

Rendimiento =

Cs

Donde:

Q: Volumen de cucharn (material suelto)

E: Eficiencia

F: Factor de conversin de suelos

k: Factor de Eficiencia del cucharn

Cs: Ciclo de trabajo de la pala (seg.)

Cs = T1 + T2 + T3 + T4

T1: Tiempo de carguo del cucharn

T2: Tiempo de traslado a zona de descarga

T3: Tiempo de retorno a zona de descarga

T4: Tiempo de descarga (aprox. cero)

b) N de camiones ptimo:

60 d d

N = 1 + + T1 + + T2

n*Cs v1 v2



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Donde:

N: Nmero optimo de camiones para una pala mecnica

d: distancia del transporte

v1: velocidad del camin cargado en m/min

v2: velocidad del camin descargado en m/min

T1: tiempo de descarga del volquete

T2: tiempo para la maniobra de carguo del volquete

n: coeficiente de dividir la capacidad del camin entre la capacidad del cucharn

Cs: Ciclo de trabajo de la pala

Factores de conversin de suelos

Los suelos sufren cambios de densidad al pasar de estado natural a suelto o a compactado y

viceversa, por lo que es necesario aplicar el factor de correccin ya sea por contraccin o por

esponjamiento dependiendo del cambio de estado que se ha realizado.

Estado

Actual EN ES EC

N 1.00 1.01 0.95

ARENA S 0.90 1.00 0.86

C 1.06 1.17 1.00

N 1.00 1.25 0.90

GRAVA S 0.80 1.00 0.72

C 1.11 1.39 1.00

ARCILLA N 1.00 1.43 0.90

S 0.70 1.00 0.63

CONVERTIDO A:

Material

RECOMENDACIONES

1) Trabajar con la maquina nivelada, si el terreno no es adecuado debe hacerse una cama de piedra para que se apoye la mquina de manera estable.

2) El giro debe ser lo menor posible 3) Combina la maniobra de giro con la descarga 4) No es conveniente combinar la carga con el giro 5) La descarga a los camiones debe hacerse a la menor altura posible 6) La pala mecnica debe trabajar de manera ininterrumpida 7) La mquina debe ser lubricada diariamente, todas las partes deben girar libremente 8) Verificar presencia de fugas en las mangueras y pistones

Estado Natural

Estado Suelto

Estado Compactado



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3. RETROEXCAVADORA GENERALIDADES

Son unidades generalmente de neumticos que en la parte delantera llevan un lampn y en la

parte posterior un brazo hidrulico con cucharn. Se aplica en excavaciones de pequeas zanjas

o excavaciones muy pegadas a estructuras existentes.

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