2 Cargador Frontal
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Clasifcación(or conveniencia podemos clasicar a los cargadores desde dos
puntos de vista)
Por la orma de eec!ar la descar"a Descar"a ronal
Los cargadores con descarga frontal son los m!s usuales de
todos. Estos voltean el cucharón o bote hacia la parte
delantera del tractor, accion!ndolo por medio de gatos
hidr!ulicos.*u acción es a base de desplazamientos cortos y se usa para
excavaciones en sótanos a cielo abierto, para la manipulación
de materiales suaves o fracturados, en los bancos de arena,grava, arcilla etc. +ambin se usan con frecuencia en rellenos
de zanas y en alimentación de agregados a plantas
dosicadoras o trituradoras.-na derivación de este tipo de descarga, es cuando se usa el
cucharón tipo concha de almea al que tambin se le llama
bote de uso mltiple. Este se puede abrir en dos para cargar
o descargar adem!s de que se puede usar como bote de
descarga frontal.El obeto de que el bote se abra, es que cuando el labio
superior que es el que forma la caa del bote se separa de la
parte vertical, esta queda como cuchilla topadora, y se puede
usar como tal, adem!s de que cuando est! cargando se
pueden forzar ciertos materiales a entrar dentro de l al
cerrar las dos partes del bote. En la parte trasera del
cucharón, un par de cilindros hidr!ulicos de doble acción,hacen que sta se abra o cierre.
Descar"a laeralLos de descarga lateral tienen un gato adicional que acciona
al bote volte!ndolo hacia uno de los costados del cargador.
Estos tienen como ventaa que el cargador no necesita hacer
tantos movimientos, para colocarse en posición de cargar al
camión o veh#culo que se desee, sino que basta que secoloque al veh#culo paralelo.
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/esde luego este tipo es m!s caro que el de descarga frontal,
y sólo se ustica su uso en condiciones especiales de
trabao, por eemplo, en sitios donde no hay muchos espacios
para maniobras, como el rezago de tneles de sección
estrecha, o en cortes largos de camino, ferrocarriles o
canales. Descar"a rasera
Los equipos de descarga trasera se diseñaron con la
intención de evitar maniobras del cargador. En estos el
cucharón ya cargado pasa sobre la cabeza del operador y
descarga hacia atr!s directamente al camión o a bandas
transportadoras o a tolvas, etc.Estos equipos resultan sumamente peligrosos y causan
muchos accidentes, porque los brazos del equipo y bote
cargado pasan muy cerca del operador.0lgunos de estos equipos han sido diseñados con una cabina
especial de protección, pero esto resta eciencia a la
m!quina, porque reducen la visibilidad, adem!s de que
añade peso al cargador.En realidad han sido desechados para excavaciones a cielo
abierto y sólo se usan en la rezaga de tneles, cuya sección
no es sucientemente amplia, para usar otro tipo de
cargador.0 este equipo de descarga trasera diseñado especialmente
para excavaciones de tneles, se les llama rezagadoras y hay
algunas f!bricas que se han dedicado especialmente a
perfeccionarlos por lo que en muchas ocasiones resulta ser el
equipo adecuado para cargar el producto de la excavación
dentro de tneles. 1ienen montados generalmente sobre
orugas, aunque algunos pequeños vienen sobre ruedas
met!licas que ruedan sobre una v#a previamente instalada
dentro del tnel. Es muy raro encontrar este equipo montado
sobre llantas.Por la orma de rodamieno De llanas #ne!m$icos%
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Los cargadores frontales montados sobre neum!ticos, son
equipos de excavación, carga y acarreo que tienen uncucharón o bote para estos nes y que se adaptan en la
parte delantera de los tractores.2ediante la selección del convertidor de par, bombas,
motores adecuados, ees de transmisión, diferencial y
reducciones planetarias perfectamente conuntados para
suministrar la m!xima potencia utilizable con prdidas por
rozamientos m#nimos, se pueden realizar las siguientes
funciones)%. +ransmitir fuerza suciente a las ruedas para proporcionar
una acción de empue adecuado al peso de la m!quina.3. *uministrar fuerza al sistema hidr!ulico que excavar!,
levantar! y volcar! las cargas adecuadas por anticipado.Estas m!quinas por tanto no son simples tractores
equipados con componentes adecuados para la excavación y
carga, sino que son m!quinas b!sicamente proyectadas
para excavar, elevar y cargar, cada una de ellas formada por
componentes estructurales, motrices y mec!nicos,
plenamente integrados y concebidos para trabaar
conuntamente.
De carriles #or!"as%
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0l conunto formado por el tractor de orugas y el equipo se le
llama cargador frontal, tractor pala y m!s comnmente
traxcavo, que es la degeneración del nombre de un modelo
de una marca determinada, pero que en 2xico se ha
generalizado y se le nombra as# al de todas las marcas.
En cuanto al sistema hidr!ulico, controles autom!ticos,
cucharones y motor, se rigen en forma general bao el mismo
principio que los cargadores montados sobre neum!ticos
Caracer&sicas Car"adores monados so're ne!m$icos
Los cargadores frontales montados sobre neum!ticos, son
equipos de excavación, carga y acarreo que tienen un cucharón
o bote para estos nes y que se adaptan en la parte delanterade los tractores.
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2ediante la selección del convertidor de par, bombas, motores
adecuados, ees de transmisión, diferencial y reducciones
planetarias perfectamente conuntados para suministrar la
m!xima potencia utilizable con prdidas por rozamientos
m#nimos, se pueden realizar las siguientes funciones)%. +ransmitir fuerza suciente a las ruedas para proporcionar
una acción de empue adecuado al peso de la m!quina.3. *uministrar fuerza al sistema hidr!ulico que excavar!,
levantar! y volcar! las cargas adecuadas por anticipado.Estas m!quinas por tanto no son simples tractores equipados
con componentes adecuados para la excavación y carga, sino
que son m!quinas b!sicamente proyectadas para excavar,
elevar y cargar, cada una de ellas formada por componentes
estructurales, motrices y mec!nicos, plenamente integrados y
concebidos para trabaar conuntamente.
N(UM)TICOS*i los motores y trenes de transmisión han experimentado
cambios lo sucientemente amplios para hacer posible la
consecución del moderno cargador, para trabaos intensivos,
los neum!ticos tambin han evolucionado. *e ha demostrado
mediante una gran cantidad de estudios efectuados sobre el
terreno que, por eemplo, un neum!tico del tipo que se utiliza
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en las m!quinas para el movimiento de tierra, equipado con
pocas lonas, suministra un !rea de apoyo superior.En contra de la creencia popular, de que los neum!ticos de
los cargadores se deterioran bao condiciones de trabao
intensivo, en proporción similar, e incluso superior a los delos neum!ticos de las motoescrepas, la experiencia nos
demuestra lo contrario. El armazón b!sico del neum!tico
montado en un cargador se desgasta mucho m!s despacio,
debido a que la cantidad de calor generada en el neum!tico
es menor a la que se produce en el mismo neum!tico cuando
este es utilizado en una motoescrepa. Esto es debido
principalmente, a que tanto la velocidad y distancia deacarreo de los cargadores, son menores que los de la
motoescrepa.El tractor b!sico del cargador se ha diseñado para permitir
modicaciones en la distribución del peso, ya sea mediante el
in4ado de los neum!ticos con agua o adición de contrapesos,
por lo que se puede adaptar con mayor precisión a las
diversas condiciones de trabao.
PROT(CCI*N D( LOS N(UM)TICOS(ara aumentar la duración de las costosas llantas, se debe
recomendar a los operadores que no acomoden las cargas
mediante arrancones y frenaes bruscos, pues esta psima
costumbre, se traduce en severos impactos y frecuentemente
causan la rotura del teido de las lonas de los neum!ticos.La presión de aire apropiado, es base para la duración y el
buen funcionamiento de estos equipos.5uando la supercie de rodamiento est! compuesta de
materiales abrasivos y fragmentos de roca que puedan dañar
a los neum!ticos es pr!cticamente recomendable proteger a
stos, que constan de zapatas y eslabones de acero.
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Cargador Frontal con Cadenas
Amortiguadas
(ara resolver el problema de las
cortaduras y daños por
calentamiento de los neum!ticos, en los cargadores de gran
producción, se usa una llanta sin cea 6beadless7, que
consiste en un cinturón de montae reemplazable, que est!
compuesto de zapatas de acero.
Beadless CUC+ARON(S
+oca ahora hablar de los elementos b!sicos de carga, es
decir, de los cucharones. (ara ello, mencionaremos los
diferentes tipos existentes en el mercado, concret!ndonos a
continuación, a hacer una breve descripción de los mismos.a% ,oe li"ero
Los equipos que nicamente van a cargar materiales
sueltos y poco abrasivos tienen un bote ligero y en la
parte extrema del labio inferior, est!n reforzados por una
cuchilla que es la que primero entra en el material que va
a mover.
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'% ,oe reor-ado5uando se necesita
excavar adem!s de cargar entonces el bote es un poco
m!s fuerte que el anterior y viene equipado con una serie
de puntas o dientes repartidos en el mismo sitio en que el
anterior lleva cuchilla. Los dientes tienen por obeto
facilitar la penetración del cucharón dentro del material.
Bote de dientes para excavar
y cargar.Estos dientes est!n
cubiertos por un casquillo de
acero especial, resistente a la abrasión y cuando sufren
desgaste considerable se cambian por nuevos, con obeto
de proteger a los dientes y al bote mismo.
c% ,oe s./er reor-ado con dienes5uando el material que se va a cargar es roca
fragmentada o laas entonces se debe usar un bote
especial, sper reforzado, que es igual al bote de
excavaciones pero m!s fuerte. 0lgunos botes para roca
tienen su borde inferior en forma de civil y no llevan
dientes sino cuchilla.
Bote súper reforzado.
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Bote con borde inferior en "V".
d% ,oe /or demoliciónEste tipo sirve para cargar desechos y escombros de
forma irregular, para esto cuenta con una mand#bula con
fuerza hidr!ulica cuyos bordes son dentados. Las planchas
laterales son desmontables para meor agarre de
materiales grandes.
Bote para demolición
e% ,oe (0ecor de RocaEl eyector es utilizado para descargar el material que se
encuentra en el bote, ya que ste avanza hasta el extremo
delantero" por esta causa es posible regular la eyección
del material, a n de situar bien la carga y minimizar loschoques en la caa del camión. La cuchilla en 818 truncada
facilita la penetración y la carga.
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Bote yector de !oca
% ,oe de re1illa*e utiliza para el maneo de roca suelta. Las aberturas del
fondo permiten que el material indeseable caiga a travsde stas.
Bote de !eillaLos fabricantes adem!s de estos tipos hacen otros segn
las necesidades del cliente.
Car"adores monados so're or!"as0l conunto formado por el tractor de orugas y el equipo se le
llama cargador frontal, tractor pala y m!s comnmente
traxcavo, que es la degeneración del nombre de un modelo de
una marca determinada, pero que en 2xico se ha
generalizado y se le nombra as# al de todas las marcas.
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Cargador Frontal montado sobre orugasEn cuanto al sistema hidr!ulico, controles autom!ticos,
cucharones y motor, se rigen en forma general bao el mismo
principio que los cargadores montados sobre neum!ticos ya
descritos anteriormente. (or esa razón en adelante se
describir!n solamente las diferencias m!s signicativas.
ORUGASEl sistema de tr!nsito de estos cargadores consta de cadenas
formadas por pernos, y eslabones, a las cuales se atornillan
las zapatas de apoyo. Estas cadenas se deslizan sobre
rodillos, conocidos comnmente como roles. En el extremo
posterior de la cadena se encuentra la catarina que es un
engranae propulsor que transmite fuerza tractiva.
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#istema de tr$nsito
-n adecuado ancho y largo de las orugas es necesario, para
la estabilidad contra el volcamiento lateral cuando acarrean
cargas pesadas.Estos tipos de cargadores tienen una conexión r#gida ente el
bastidor de las orugas y el bastidor principal, pues de esta
manera se meora la estabilidad.
Conexión r%gida entre bastidores
El tipo de zapatas de las orugas utilizadas, tienen una
in4uencia considerable en la tcnica de excavación.En ocasiones se utiliza la zapata lisa para no deteriorar la
supercie de trabao, pero sta tiene el inconveniente de que
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patina bastante sobre muchos suelos e impide que toda la
potencia de la m!quina se aplique al trabao.5uando por condiciones, de trabao se necesita que el
cargador gire muy frecuentemente, se usan zapatas con
garra pequeña de %938 a 39:8 aproximadamente. Este tipo dezapata proporciona meor tracción que las lisas pero an
patinar! con facilidad en condiciones resbalosas.0 medida que la zapata con semigarra se desgasta, las
cabezas de los pernos de sueción quedan expuestas y se
desgastan y las orillas de las zapatas se debilitan de manera
que pueden doblarse. *u vida puede prolongarse soldando
una tira de aleación a lo largo de la barra central. -n
cargador soldado de esta manera podr! tener buena tracción
pero puede producir una marcha molesta sobre terrenos
duros.Las zapatas lisas o de semigarra no son adecuadas para
trabaar en terrenos lodosos, ya que se hacen tan resbalosos
que proporcionan poca tracción y no suetan tablones u otros
obetos colocados debao de ellas para ayudar a salir de los
agueros. +ambin permiten que la m!quina se deslice cuesta
abao cuando trabaa sobre un talud lateral.La garra grande da muy buena tracción. pero presenta
dicultad en el pivoteo o giro. +ambin hace a la m!quina
muy susceptible a dar tirones y somete a sta y al cucharón a
impactos y sobrecargas que pueden acortar la vida del
cucharón.(ara condiciones especiales pueden suetarse garras sobre
las zapatas regulares. Las garras pueden colocarse en sólo
seis u ocho zapatas de las orugas uniformemente espaciadas
de cada lado para el trabao en lodo.
Par$meros2coefcienesEn el movimiento de tierras lo que m!s nos interesa es minimizar
los costos de producción, es decir obtener el costo m!s bao
posible por unidad de material movido.
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*e entender! por rendimiento al volumen de material movido
durante la unidad de tiempo. Este depende de numerosos
factores como son)a7 5apacidad del cucharón y su posibilidad de llenado.b7 +ipo de material.c7 0ltura del terreno a excavar y la altura de descarga.d7 La rotación necesaria entre la posición de excavación y
descarga.e7 La habilidad del conductor.f7 La rapidez de evacuación de los materiales.g7 5aracter#sticas de la organización de la empresa.h7 5apacidad del veh#culo o recipiente que se cargue.
Rendimieno de !n car"ador3C$lc!lo del rendimieno de !n car"ador /or medio de
o'ser4ación direca5La obtención de los rendimientos por observación directa es la
medición f#sica de los volmenes de materiales movidos por el
cargador, durante la unidad horaria de trabao, cronómetro en
mano.5on este mtodo se obtienen los rendimientos reales, sin
embargo, este sistema requiere de contar con la m!quina en el
frente de trabao, por esta razón no es posible usarlo para tomaruna decisión de compra. Este mtodo nos proporciona un medio
obetivo de comparación entre el rendimiento real y el
rendimiento teórico.C$lc!lo de rendimieno de !n car"ador /or medio de
re"las 0 órm!las5El rendimiento aproximado de un cargador por medio de este
mtodo puede estimarse del modo siguiente)
*e calcula la cantidad de material que mueve el cucharón encada ciclo y sta se multiplica por el nmero de ciclos por hora.
/e esta forma se obtiene el rendimiento teórico.m678ora 9 m67ciclo : ciclos78ora
La cantidad de material que mueve el cucharón en cada ciclo es
la capacidad nominal del cucharón afectada por un factor que se
denomina 8;actor de 5arga8, expresado en forma de porcentae,
que depende del tipo de material que se cargue. Este factor de
llenado o de carga debe tomarse muy en cuenta pues el
cucharón, no se puede llenar al ras m!s que en los terrenos
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ligeros en condiciones óptimas. En terrenos pesados
especialmente arcilla, el cucharón sólo se llena parcialmente,
mientras que en materiales rocosos el llenado es an m!s
imperfecto.
m67ciclo 9 ca/acidad nominal del c!c8arón : acor decar"a
El factor de carga se puede determinar emp#ricamente para cada
caso en particular o sea por medio de mediciones f#sicas, o
tomarse de los manuales de fabricantes, por eemplo, tenemos
los siguientes valores, tomados de un fabricante.
MAT(RIAL SU(LTO
FACTOR
D(CARGA
0gregados hmedos mezclados &< = %$$>
0gregados uniformes hasta de %9?8 &< = %$$>
0gregados de %9?8 a '9?8 ?< = &$>
0gregados de %938 = '9:8 &$ = &
0gregados de %8 = o m!s ?< = &$>
MAT(RIAL DINAMITADO
@ien fragmentado ?$ = ?< >
/e fragmentación mediana A< = ?$>
2al fragmentado B$ = B
(ara determinar el nmero de ciclos9hora en la operación de un
cargador, se debe determinar la eciencia de la operación o sea
los minutos efectivos de trabao en una hora y ste dividido entre
el tiempo en minutos del ciclo total.ciclos78ora 9 Min!os eeci4os /or 8ora 7 Tiem/o oal de
!n ciclo #min!os%La eciencia de la operación o sea los minutos efectivos de
trabao en una hora, depende de las condiciones del sitio de
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trabao y las caracter#sticas de la organización de la empresa. *e
puede estimar de la forma siguiente)
Condiciones del
siio del ra'a1o
Caracer&sicas de la Or"ani-ación
Excelente @uenas Cegular 2alas
> min9hr > min9hr > min9hr > min9hr
Excelentes ?:
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M > N T > N
0pilado con transportador o tractor ' mts o
m!s$.$
0pilado con transportador o tractor menos de' mts.
D $.B
/escargado de un camión D %.3
D I ? ( R S > S
Se"!ndos ;!e de'en
a
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NDIMI(NTO STANDARD D( CARGADOR FRONTAL
odelo
Poenc
ia Ti/o de Tra'a1o Cosa Sierra +P +asa @6>> a M$s de
@6>>
m5
6>>
m5
6>>
m5
+. &'$ %$$ +ransporte de 2aterial suelto AB$,$$ A$$,$$ B3$,$$
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(1em/los de a/licación*e aplica en construcciones donde exista amplio espacio para
maniobrar, se utiliza en toda obra que requiere de corte, cargu#o,
acarreo y descarga de medianos volmenes de tierra.• 5argu#o de materiales• 2ezcla de materiales• Excavación de terreno suelto o blando•
0pilado de material y cargu#o de material suelto• /eposita el material suelto, ya sea en una planta 6chancadora,
de hormigón, asfalto, recicladora, etc.7 o en un lugar de
desecho
PRO,L(MA
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Fbtener la producción de un cargador de llantas neum!ticas de 'G yd',
se va a cargar grava triturada de %G8 almacenada en pilas de B m de
alto, y se va a descargar en camiones de %$ yd' de capacidad con
operación continua y con un ciclo b!sico de 3< seg. /istancia de
descarga
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CrICt x ;actor de carga x
;actor de Fperación
I 3%$.%: x $.&< x $.?' I %$