FACULTAD DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y URBANISMO
“INGENIERÍA “INGENIERÍA DE LA LA DOCENTE:
Ing. Mg. Carlos Mondragón Castañda ESTUDIANTE: !ECERRA !ECER RA "INTADO# "INTADO# R$%&ard Anton'. Anton'.
TEMA:
Rnd$($nto ' sl%%$ón d Cargadors )rontals ' Rtro*%a+adoras
Pimentel, 19 de febrero del
RENDIMIENTO Y SELECCIÓN DE CARGADORES FRONTALES Y RETROEXCAVADORAS I.
RENDIMIENTO Y SELECCIÓN DE MAQUINARIAS 1. 1.1. 1. REND RENDIM IMIE IENT NTO O DE LA MA MAQU QUINA INARIA RIA
La producción o rendimiento de una maquina es el número de unidades de trabajo que realiza en la unidad de tiempo, generalmente una hora: Producción = Unidades de trabajo / hora
Las unidades de trabajo o de obra más comúnmente empleadas en un movimiento de tierra son el m 3 o la tonelada, pero en otras actividades de la construcción se usan otras más adecuadas. La unidad de tiempo más empleada es la hora, aunque a veces la producción se expresa por da.
1.2.. FACTO 1.2 FACTORES RES QUE QUE INFLUY INFLUYEN EN EN EL EL RENDIM RENDIMIEN IENTO TO DE UNA UNA MAQUINARIA Resistencia a !"#a$ient"% es la !uerza que opone el terreno al giro de las ruedas. "l vehculo no se moverá mientras no se venza esta !uerza. "sta resistencia se mide en #ilogramos $ la !uerza necesaria para vencerla se expresa en #ilogramos de tracción. %epende del tipo de suelo $ del in!lado de los neumáticos &cuando sea el caso'.
Resistencia &"! &en#iente% debido a la !uerza de gravedad que actúa sobre el vehculo, la inclinación del terreno o!rece resistencia al movimiento de la maquina en el ascenso. "sta resistencia tambi(n se mide en #ilogramos. )l descender una pendiente, la !uerza de gravedad es !avorable $ se denomina a$uda en pendientes. porcen enta taje je de tiem tiempo po que que la maqu maquin ina a E'icie E'icienci nciaa #e "&e!ac "&e!aci(n i(n%% es el porc e!ectivamente trabaja durante las ocho horas que dura la jornada. "ste !actor lo determina cada empresario o contratista $ por lo general es de *+ que signi!ica que la maquina trabaja *- cada -minutos &-.3'.
C"n#ici"nes ci$)ticas% las horas de trabajo e!ectivas de un equipo se ven a!ectados por la lluvia, viento $ condiciones climáticas des!avorables.
E'ect"s #e a at*!a s"+!e e ni,e #e $a!% debe tomarse en cuenta que al aumentar la altura sobre el nivel del mar, disminu$e la presión atmos!(rica $ baja la potencia de todo motor de aspiración natural. Lógicamente, se reduce la !uerza de tracción del vehculo. )l estimar el rendimiento, el !actor de e!iciencia en el trabajo es uno de los elementos más complicados, pues depende de los !actores humanos & de parte de administración $ de los operadores' tales como la experiencia, la dedicación, disponibilidad $ destreza para e!ectuar determinada labor. "xisten !actores que se aplican al calcular determinada labor. "xisten !actores que se aplican al calcular el rendimiento que dependen de la organización $ tama/o de la obra, cu$os valores varan dependiendo de los criterios utilizados.
1.-. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DE UNA MAQUINARIA
II.
0ipos de materiales que se van a excavar. 0ipo $ tama/o del equipo para el transporte. 1apacidad de soporte de carga del piso original. 2olumen del material excavado que se va a mover. 2olumen que se va a mover por unidad de tiempo. Longitud del acarreo. 0ipo del camino del acarreo. aniobrabilidad 1ompactación 1osto
CARGADOR FRONTAL
"l cargador !rontal es un equipo tractor, montado en orugas o en ruedas, que tiene una cuchara de gran tama/o en su extremo !rontal. Los cargadores son equipos de carga, acarreo $ eventualmente excavación en el caso de acarreo solo se recomienda realizarlo en distancias cortas.
2.1. CLASIFICACIÓN De ac*e!#" a a '"!$a #e e'ect*a! a #esca!a • • •
%escarga !rontal %escarga lateral %escarga trasera
De ac*e!#" a a '"!$a #e !"#a$ient"
• •
4eumáticos 5rugas
Ca!a#"! s"+!e ne*$)tic"s Los cargadores sobre neumáticos, llamados tambi(n cargadores sobre ruedas, son uno de los equipos más usados en construcción ho$ en da. 1onocidos por su extrema versatilidad $ capacidad de carga útil, estas máquinas realizan múltiples tareas a un bajo precio. Los cargadores !rontales son usados primordialmente en aplicaciones de construcción como el manejo de material, excavación, carga $ transporte, construcción de carreteras, $ preparación de lugares.
0ienen dirección articulada que les !acilita los virajes en espacios reducidos, gracias a su menor radio de giro.
Ca!a#"! s"+!e "!*as
"l tractor sobre orugas es un vehculo para la construcción que se mueve sobre orugas en vez de ruedas. Las orugas extienden el peso del vehculo sobre una super!icie más grande, permitiendo al tractor ejercer una !uerza menor por unidad de área sobre la tierra. 6na variedad de accesorios pueden ser agregados al tractor sobre orugas, maximizando de esta manera su utilidad. 1uando una hoja topadora es agregada a la parte !rontal del tractor sobre orugas, es comúnmente re!erido como 7buldócer7. 1on un cargador agregado, se convierte en cargador sobre orugas.
8e utilizan principalmente en trabajos de cantera $ en terrenos inestables, en nivelaciones $ movimiento de tierras de gran volumen, $a que su tren de rodaje especialmente dise/ado para trabajos pesados $ di!ciles les permite una ma$or adherencia al terreno $ una ma$or estabilidad.
2.2. A/LICACIONES DEL CARGADOR FRONTAL
1onstrucción de caminos. ovimiento de tierras. "xplotación de $acimientos mineros. 1arga de minerales. "n tratamiento de materiales de desecho, rellenos sanitarios. 9econstrucción $ limpieza de canales, costas, arro$os $ ros. %espeje de nieve Limpieza de una ciudad extra$endo residuos. 1onstrucción de obras civiles. "n la demolición.
2.-. RENDIMIENTO DEL CARGADOR FRONTAL ara poder obtener el rendimiento de un cargador !rontal se requiere conocer las caractersticas de la maquinaria, as como, las especi!icaciones de sus aditamentos, (sta in!ormación la podemos obtener del catálogo del !abricante. La productividad de un cargador !rontal se calcula en m3+hora. uede determinarse, estimando la carga real medida en banco de material, $ calculando el tiempo que toma el manejar cada cucharón lleno. "n otras, palabras, el encargado de planeación estima la carga del cucharón $ su tiempo de ciclo. Luego puede calcular la productividad para el tiempo medio gastado en cada hora de producción real. "sta es la manera de estimar los metros cúbicos por hora para cualquier equipo de construcción que maneje material.
"l rendimiento de un cargador está a!ectado por:
0iempo de carga ; 0iempo de excavación. 0iempo: %e transporte, descarga $ retorno
0ipo de terreno 2elocidad de los hidráulicos osición respecto a la carga 5perador &habilidad' $ operación del cargador !rontal. 1apacidad del cucharón o balde
II.1.1. Ti&"s #e Ca!a#"! F!"nta 0/aa ca!a#"!a "s una maquina autopropulsada equipada con una cuchara !rontal $ un sistema de brazos por cilindros hidráulicos, en !unción de su tren motriz existen dos tipos de palas:
L"s Ca!a#"!es #e ca#ena 0"!*as 8e usan en bancos donde existen rocas !ilosas. )daptación, aplicaciones espec!icas $ sencillas< con diversas con!iguraciones. "n cuanto a su clasi!icación se tienen: "quipos chicos, equipos medianos, equipos grandes $ para rellenos sanitarios.
L"s #e !*e#as 0ne*$)tic"s. 8e usan en bancos de material triturados que no tengan rocas !ilosas. 8uministran alto rendimiento, versatilidad $ precisión. "n cuanto a su clasi!icación se tienen: 1ompactos, "quipos chicos, equipos medianos, equipos grandes $ con con!iguración para rellenos sanitarios.
II.1.2. Ti&"s #e t!a+a" 3*e !eai4a. "n movimiento de tierras, es en principio una maquina destinada a recoger el material arrancada por otra máquina $ depositarlo en el equipo de transporte &volquete', para remoción de escombros, empujar, recoger $ transportar material a distancias cortas, en nivelación para trabajos de acabado en sitios de construcción.
8e usa especialmente para excavar en sitios en los cuales el cargador está ubicado por debajo del nivel en el cual actúa el cucharon.
8egún las necesidades maneja distintos tipos de cucharón:
4ormal para cargar %e descarga lateral %e alta capacidad para material liviano, o para material suelto 1on garras para levantar basura o escombros 0ambi(n se le pueden adaptar hojas para di!erente tipo de trabajo La !órmula para obtener el rendimiento de un cargador !rontal es:
m
(¿¿ 3 /h )
=> 1apacidad del cucharon en material suelto. "> "!iciencia ?> ?actor de esponjamiento 1m > 0iempo que dura el ciclo de trabajo
II.1.-. C"nsi#e!aci"nes i$&"!tantes La producción requerida de un cargador de ruedas o de cadenas debe ser ligeramente ma$or que la capacidad de producción de las otras máquinas básicas del sistema existente para mover tierra o materiales. or ejemplo, si una tolva puede recibir 3-- ton+hora, se debe usar un cargador con capacidad ligeramente ma$or de 3-- toneladas. %ebe estimarse con cuidado la producción requerida a !in de elegir la máquina $ cucharón adecuados. 0iempos de ciclo del cargador. uesto que el tipo de material, la altura de la pila $ otros !actores pueden elevar o reducir la producción, su e!ecto se debe sumar o restar del tiempo de ciclo básico. 1uando ha$a acarreos, obtenga la
porción del ciclo correspondiente al tiempo de desplazamiento en la grá!ica respectiva de estimaciones de esta sección. ara hallar el tiempo total del ciclo, a/ada los tiempos de acarreo $ retorno al tiempo de ciclo básico.
II.1.5. Fact"!es #e tie$&" #e cic" Los siguientes valores de muchos elementos variables se basan en operaciones normales. )l sumar o restar los tiempos variables se obtendrá el tiempo total de ciclo básico.
Esti$aci(n #e Tie$&" #e Cic" ara hallar el número de cargas por hora de un cargador de cadenas, ha$ que determinar el tiempo del ciclo. "l tiempo total del ciclo inclu$e los segmentos siguientes: 0iempo de carga @ 0iempo en maniobras @ 0iempo de viaje @ 0iempo de descarga.
Tie$&" #e ca!a% Mate!ia
Min*t"s
)gregados uni!ormes
-,-3;-,-*
)gregados húmedos mezclados
-,-3;-,-
Limo húmedo
-,-3;-,-A
0ierra, piedras, races
-,-B;-,C-
ateriales cementados
-,-*;-,C-
Tie$&" en $ani"+!as Dnclu$e el de recorrido básico, los cuatro cambios de sentido de marcha, $ el tiempo para los giros. "s de unos -,C- min. 1on un operador competente.
Tie$&" #e ,iae
"n operación de carga $ acarreo, consta del tiempo de acarreo $ el tiempo de regreso. 8e puede obtener de las tablas de viaje de esta sección.
Tie$&" #e #esca!a %epende del tama/o $ resistencia del vehculo o tolva en que se vaca, $ vara de -,-- a -,E- minutos. Los tiempos tpicos de descarga en camiones para carretera son de -,-B a -,-A min.
II.1.6. Ee$&" a&icati,"
1alcular el rendimiento de un cargador &modelo: ?9 EB-', teniendo los siguientes datos:
"!iciencia de la maquina ?actor de esponjamiento "!iciencia del cucharón %istancia a transportar 2elocidad de vuelta 2elocidad de ida "l tiempo de ascenso;descarga;descenso 1apacidad del cucharón en mG
S"*ci(n% Cac*" #e cic" #e t!a+a" Cm= t f + t v
t! >
tv >
20
(
seg∗1 min > -.33 min 60 seg
50 m
m 10000 h
+
50
m 5000 h
)
∗60 min >-.H min
Cm= 0.33 min + 0.9 min > E.C3 min
C)c*" #e !en#i$ient"% m
(¿¿ 3 / h ) Rendimiento =
Rendimiento
Q∗ E∗ F ¿ Cm
( =
2.5 m
3
∗0.85∗0.83∗1.1 1.23 min 1h
)∗
60 min
-.3 E.E*F *- m. E- #m+h * #m+h C- segundos C.*mG
m Rendimiento=94.64 h
3
2.5. SELECCIÓN DE CARGADORES FRONTALES edios para elegir el cucharon de tama/o adecuado
2.2.1
Dete!$ina! a &!"#*cci(n !e3*e!i#a%
La producción requerida de un cargador de ruedas debe ser ligeramente ma$or a la capacidad de producción de las otras máquinas básicas del sistema para mover tierra o materiales. %ebe estimarse con cuidado la producción requerida a !in de elegir la máquina $ cucharón adecuados.
m
(¿¿ 3 /h )
2.2.2 Dete!$ina! e tie$&" #e cic" #e ca!a#"! 7 e n8$e!" #e cic"s &"! 9"!a 1uando se acarrea material granular suelto en un suelo duro $ parejo como en nuestro caso, se considera razonable un tiempo básico de -.B* a -.** minutos por ciclo en los cargadores articulados con operador competente. "sto inclu$e la carga, descarga, cuatro cambios de sentido de marcha, un ciclo completo del sistema hidráulico $ recorrido mnimo. uesto que el tipo de material, la altura $ el montón $ otros !actores pueden elevar o reducir la producción, se deben sumar o restar del tiempo de ciclo básico. ara hallar el tiempo total del ciclo, se a/ade los tiempos de acarreo $ de retorno al tiempo de ciclo básico. )l sumar o restar los tiempos variables, se obtendrá el tiempo de ciclo básico:
Min*t"s a s*$a! " a
Mate!iaes
!esta! #e cic" +)sic"
ezclados Iasta 3mm &E+ pulg' %e 3 mm &E+ pulg' a C-mm &3+B pulg' %e C-mm &3+B pulg' a E*-mm & pulg' ás de E*-mm & pulg' Janco o !racturado
@-.-C @-.-C ;-.-C
[email protected] $ más @-.-B $ más
/ILA 0ransportador o topadora apilado a más de 3m &E-!t' 0ransportador o topadora apilado a menos de 3m &E-!t' %escargado por camión
[email protected] @-.-C
VARIOS ismo propietario de camiones $ cargadores ropietario independiente de camiones 5peración constante 5peración intermitente unto de carga peque/o unto de carga !rágil
Iasta ;-.-B Iasta @-.-B Iasta ;-.-B Iasta @-.-B Iasta @-.-B Iasta @-.-*
6tilizando las condiciones reales de trabajo $ los !actores indicados, se puede estimar el tiempo de ciclo total. 1onvierta el tiempo de ciclo total en ciclos por hora:
1iclos por hora a E--F de e!iciencia
2.2.-
¿
60 minutos
Tiem o de ciclototal enminutos
Dete!$ina! a ca!a 8ti !e3*e!i#a &"! cic"
ara obtenerla, se divide la producción requerida en una hora por el número de ciclos por hora.
2.2.5
1arga útil!e3*e!i#" requerida > Dete!$ina! e ta$a:" #e c*c9a!(n
6na vez calculada la carga útil requerida por ciclo, se divide por el peso de un m3 de material suelto, a !in de hallar el volumen de material suelto por ciclo. 8e obtiene el promedio de densidades de ciertos materiales cuando no se conocen los pesos.
2olumen
requerido+ciclo
Car a util re uerida
>
8e estima a continuación el porcentaje de la capacidad indicada que mueve el cucharón con diversos materiales. "l tama/o para mover el volumen requerido por ciclo se obtiene mediante el porcentaje de la capacidad indicada del cucharon, denominado K?actor de acarreo del cucharon "l tama/o requerido se halla dividiendo por el !actor de acarreo el número de m3 de material suelto por ciclo, que se considere necesario.
0ama/o del cucharón >
Volumen requerido / ciclo Factor de acarreo del cucharón.
Fact"! #e aca!!e" #e c*c9a!(n La siguiente tabla indica las cantidades aproximadas de un material suelto como porcentaje de la capacidad indicada del cucharón, o sea lo que moverá el cucharon por ciclo. 8e denomina !actor de acarreo.
0ama/o de los integrantes del material suelto
?actor de acarreo
)gregados húmedos mezclados
H* a E--F
)gregados uni!ormes hasta de 3mm &E+ pulg'
H* a E--F
%e 3 a H mm &E+C pulg a 3+ pulg'
* a H-F
%e EC a C- mm &E+C pulg a M pulg'
H- a H*F
%e C* mm &E pulg' o más
* a H-F
Eecci(n #e c*c9a!(n T"n !e3*e!i#as ; cic" >
0oneladas requeridas+ciclo >
2olumen requerido+ciclo >
2.2.6
Eecci(n #e a $a3*ina%
La capacidad requerida de la máquina puede calcularse multiplicando la capacidad colmada del cucharón elegido por la densidad del material suelto. Los manuales de los !abricantes nos dan la capacidad de operación recomendada para cada uno de sus modelos, pudiendo as obtener la maquina más apropiada.
Eecci(n #e c*c9a!(n +asa#a en a ca!a in#ica#a 0/!"#*ct"s Cate!&ia!
8e debe escoger siempre una máquina de ma$or capacidad que la requerida de operación, según cálculos. ara rendimiento óptimo en trabajos de ciclos rápidos, las cargas de operación no deben exceder la capacidad recomendada.
III.
RETROEXCAVADORAS
La retroexcavadora es una máquina que se utiliza para realizar excavaciones en terrenos. 0iene la cuchara hacia abajo. ermite llegar a cotas más bajas.
La retroexcavadora se utiliza habitualmente en obras para el movimiento de tierras, para realizar rampas en solares, o para abrir surcos destinados al pasaje de tuberas, cables, drenajes, etc., as como tambi(n para preparar los sitios donde se asientan los cimientos de los edi!icios.
-.1. A/LICACIONES ) trav(s de su retroexcavadora de alto desempe/o $ de gran variedad de acoplados, desarrolla con mucha !acilidad las operaciones de los más diversos tipos:
%esmonte de $acimientos. Limpieza. "jecución de surcos. ?undacionales. 1anales. %renajes. 1imentaciones. Nanjas. -.2. RENDIMIENTO DE UNA RETROEXCAVADORA "l rendimiento de la retroexcavadoras depende de la capacidad del cucharon $ del tipo de ciclo.
"l ciclo de la excavadora consta de cuatro partes: 1arga del cucharon. Oiro con carga. %escarga del cucharon. Oiro sin carga.
6na retroexcavadora, tiene una capacidad teórica que vara con las clases de tierras, aproximadamente en el movimiento de tierras el rendimiento de una máquina es de unos - metros cúbicos por hora.
La capacidad aproximada del cargador de la retro puede determinarse a trav(s de la carga que traslada (ste. "l tiempo total de un equipo para la carga de tierra se determina mediante la siguiente ecuación: TT = TC + TVC + TV + TVV.
D"n#e%
01> tiempo de carga. 021> tiempo variable de movimiento con carga. 022> tiempo variable de traslado del equipo vaco. 02 >tiempo de vaciado.
ara calcular el rendimiento de una retroexcavadora se tiene que tomar en consideracion lo siguiente:
-.1.1. Ca!acte!isticas #e e3*i&" )lcance tanto vertical como horizontal del equipo. )ncho $ capacidad de bote.
-.1.2. Ca!acte!isticas #e t!a+a" 7 #e te!!en" )ncho de zanja $ pro!undidad de lla excavacion. 0ipo de sulo donde se va a trabajar.
-.1.-. Tie$&" #e cic".
1olocación de trabajo. 0iempo de excavación. 0iempo de carga del cucharon. 0iempo de descarga. 0iempo de regreso.
ara el rendimiento se debe de considerar la capacidad nominal del cucharon más una capacidad extra por el excedente de material que carga el cucharon o por el contrario la !alta de llenado del mismo, esto aumentara o disminuira el rendimiento de la máquina. 0ambi(n se debe de tener en cuenta la habilidad de operador. La !órmula para hallar el rendimiento de una excavadora tenemos:
Rend =
volumen∗ F . E t c
D(n#e%
9end > 9endimiento en m3+hra. 2ol> capacidad del cucharon en m3. ?." > ?actor de e!iciencia. 0c > tiempo de ciclo en hra.
-.1.5. Ee$&" a&icati," "xcavación de zanja en material tipo DD hasta E.-- mts de pro!undidad, con un ancho de -.- mts.
aquinaria a utilizar: 1)8" *-c. )ncho de cucharon: -.-mts. 1apacidad del cucharon: -.EC*m3. )lcance máximo de la maquina: B.-- mts. 0iempo de ciclo:
0iempo de colocación de la maquina: .--seg. 0iempo de excavación: *.*-seg. 0iempo de carga del cucharon: *.--seg. 0iempo de descarga $ regreso: B.--seg. 050)L > CC.*- seg.
"sto es -.3A* min+ciclo. "sto implica que en E.-- min hace C.A ciclos. 2olumen que carga por ciclo > &C.A' &-.EC*' > -.33Bm 3
Rend =
volumen∗ F . E t c
Rendimiento=
( 0.125 )∗(0.85 ) 0.00625
3
Rendimiento =16 m / hra
-.-.
SELECCIÓN DE UNA RETROEXCAVADORA Ia$ una serie de elementos que son necesarios considerar cuando una compa/a decide la compra de una retroexcavadora. "n primer lugar, el comprador tendrá que considerar el ahorro de combustible que o!rece la máquina.
8eamos realistas: con el aumento del costo de combustible es importante que uno invierta en una retroexcavadora que trabaja duro por poco, $a que una retroexcavadora necesita combustible en cualquier obra de construcción o minera.
Las retroexcavadoras suelen entrar en un lote de terreno áspero $ di!cil. )qu, las llantas juegan un papel mu$ importante $a que (stas continuamente se reemplazan. 8e aconseja que una empresa invierta en los neumáticos más caros $ duraderos a !in de que la retroexcavadora tenga menos cambios de llantas o que (stos se hagan con menor !recuencia. 6na buena idea es conversar con un distribuidor de llantas para conocer las di!erentes opciones de neumáticos existentes en el mercado.
"n las retroexcavadoras el tama/o $ los modelos existentes varan, $ un comprador tendrá que considerar el tama/o que se adapte a sus necesidades, no sólo a las inmediatas sino que el comprador tendrá que pensar qu( tipo de trabajo deberá cumplir este equipo en el !uturo.
6na retroexcavadora es una inversión considerable $ el comprador tendrá que hacer todo lo posible para extender la longevidad de su inversión. ara ello debe tener en cuenta sus dimensiones, versatilidad $ !ácil manejo a la hora de cavar: la ma$ora de retroexcavadoras pueden cavar hasta E- !t en la tierra, pero los equipos más grandes pueden hasta E !t. 5tra in!ormación a considerar son los martillos hidráulicos, usados !recuentemente como accesorios de trabajo de las retroexcavadoras. 8i el trabajo principal de la retroexcavadora implicará ruptura de as!alto $ su eliminación o si debe cavar grandes ho$os, sera conveniente conocer el desempe/o de la máquina en este tipo de trabajo
Fact"!es &a!a a seecci(n #e *na $a3*ina!ia • • • • • • •
• • •
0ipos de materiales que se van a excavar. 0ipo $ tama/o del equipo para el transporte. 1apacidad de soporte de carga del piso original. 2olumen del material excavado que se va a mover. 2olumen que se va a mover por unidad de tiempo. Longitud del acarreo. 0ipo del camino del acarreo. aniobrabilidad. 1ompactación. 1osto
