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Tecnología de la construcción 35 | Excavadoras | Cargas de Operación

Cargas de operacion. Una vez determinada la carga volumetrica del cucharon, se debe verificar el peso de la carga util. A diferencia de una pala o un azadon, para posicionar el cucharon para la descarga, un cargador debe maniobrar y viajar con la carga. Una pala o un azadon solo giran sobre su centro de giro y no requiere desplazarse mientras mueve el cucharon desde la posicion de carga a la de descarga. SAE ha establecido limites de peso para la carga de operacion de los cargadores. Un cargador de ruedas esta limitado por una carga de operacion que en peso, es menos que el 50% de la maxima carga de volteo estatica, especificada a giro total, considerando el peso total del cucharon con el material, medidos desde el centro de gravedad del cucharon extendido a su maximo alcance, con contrapesos estandar y llantas sin balastro. En el caso de cargadores de orugas, la carga de operacion esta limitada al 35% de la carga de volteo estatica. El termino “capacidad de operacion” se usa algunas veces de modo indistinto por carga de operacion. La mayoria de los cucharones se dimensionan en base a un material de peso unitario equivalente a 3,000 lb/yd3.

 

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Especificaciones de operacion

 

Las especificaciones de operacion representativas para un cargador de ruedas ofrecen una informacion similar a las mostradas en las Tablas 8.5, 8.6 y 8.7, las cuales presentan las especificaciones de operacion para el rango de cargadores de ruedas y orugas comunmente disponibles en el mercado.

 

Tabla 8.5 Especificaciones representativas para un cargador de ruedas de 119 HP.

36 especificaciones de operacion - tabla 8.5

 

Tabla 8.6 Especificaciones representativas para cargadores de ruedas.

37 especificaciones de operacion - tabla 8.6

 

Tabla 8.7 Especificaciones representativas para cargadores de orugas.

38 especificaciones de operacion - tabla 8.7

 

Tasas de produccion del cargador

 

Los dos factores criticos a considerar al escoger un cargador son el tipo de material y el volumen de material a manipular. Los cargadores de ruedas son excelentes maquinas para materiales suaves a medianamente duros. Sin embargo, las tasas de produccion decrecen   rapidamente cuando se usan en materiales medianamente duros a duros. Otro factor a considerar es la altura a la cual debe elevarse el material. Cuando se esta cargando camiones, el cargador debe ser capaz de alcanzar el extremo superior de la tolva de carga. Un cargador de ruedas alcanza su maxima tasa de produccion cuando trabaja en una superficie suave y horizontal con suficiente espacio para maniobrar. En condiciones pobres de la superficie o cuando falta de espacio para maniobrar eficientemente, pueden ser mas efectivos otros tipos de equipo.

 

Los cargadores de ruedas trabajan en ciclos repetitivos, constantemente cambiando de direccion, cargando, girando y descargando. La tasa de produccion para un cargador de ruedas dependera de los siguientes factores:

 

  • El tiempo del ciclo fijo requerido para cargar el cucharon, maniobrar con cuatro cambios de direccion y descargar el material.
  • El tiempo requerido para viajar desde la posicion de carga hasta la descarga.
  • El tiempo requerido para regresar a la posicion de carga.
  • El volumen de material acarreado cada ciclo.

 

La Tabla 8.8 proporciona los tiempos de ciclo fijos tanto para cargadores de ruedas como de orugas. La Figura 8.16 ilustra una situacion tipica de carga. Como los cargadores de ruedas son mas maniobrables y pueden viajar mas rapido sobre superficies de acarreo suaves, sus tasas de produccion suelen ser mayores que las mismas unidades sobre orugas bajo condiciones favorables con mayores distancias de maniobra.

 

Tabla 8.8 Tiempos de ciclo fijos para cargadores

39 tabla 8.8

*Incluye carga, maniobra con cuatro cambios de direccion (minimo viaje) y descarga.

 

Cuando la distancia de viaje es mayor que la minima, sera necesario agregar un tiempo de viaje al tiempo de ciclo fijo. Para distancias de viaje menores que 30 metros (100 ft), un cargador de ruedas debe ser capaz de viajar, con el cucharon lleno, a una velocidad aproximadamente de 80% de la maxima velocidad en el minimo cambio y regresar vacio a una velocidad aproximadamente de 60% de la maxima velocidad en segunda. En el caso de distancias mayores a 30 metros (100ft), el viaje de retorno debe ser aproximadamente al 80% de su maxima velocidad en segunda. Si la superficie de acarreo no esta en buen estado o es rugosa, estas velocidades deberian reducirse proporcionalmente.

40 figura 8.16

FIGURA 8.16 Ciclo de viaje durante la carga para un cargador.

 

Considere un cargador de ruedas con un cucharon de 2.5 yd3 de capacidad colmada, manipulando una roca de voladura bien fragmentada con un peso de 2,700 lb/yd3S, cuyo esponjamiento es 25%. Las velocidades para este cargador, equipado con un convertidor de torque y servotransmision, se dan en la Tabla 8.5.

 

Las velocidades promedio (en pies por minuto) serian por lo tanto:

41 tabla antes de 8.9

 

Los efectos del incremento de las distancias de acarreo sobre la produccion se muestran en los calculos de la Tabla 8.9.

 

Tabla 8.9 Efecto de las distancias de acarreo sobre la produccion.

42 tabla 8.9* Con un factor de llenado del cucharon de 0.9.

 

Calculo de la produccion del cargador de ruedas

 

Los siguientes ejemplos demuestran el proceso de estimacion de la produccion de un cargador.

 

Ejemplo 8.2

 

Un cargador de ruedas de 4 yd3 sera usado para cargar camiones de una cantera de reserva de agregados procesados que tienen un tamaño maximo de 1¼ de pulgada. La distancia de acarreo sera despreciable. El agregado tiene un peso unitario suelto de 3100 lb/yd3. Estime la produccion del cargador en toneladas con un factor de eficiencia de 50 minutos por hora. Use un factor de llenado conservador.

 

Paso 1. Dimension del cucharon, 4 yd3

 

Paso 2. Factor de llenado del cucharon (Tabla 8.4), agregados mayores a 1 pulgada, 85 – 90%; use 85% como valor conservador

 

Verifique el volteo:

Peso de la carga: 4 yd3 x 0.85 = 3.4 yd3S

3.4 yd3S x 3100 lb/yd3S (peso unitario suelto del material) = 10,540 lb

De   la   Tabla   8.6:    La   carga    de    volteo   estatica   a   giro    total   para   una maquina de 4 yd3 es 25,000 lb.

Por lo tanto, la carga de operacion (50% de la carga de volteo estatica a giro total) es

0.5 x 25,000 lb = 12,500 lb

Carga real 10,540 lb < carga de operacion 12,500 lb; por lo tanto, OK

 

Paso 3. Tiempo de ciclo fijo tipico (Tabla 8.8) del cargador de ruedas de 4yd3, 30 a 33 segundos; use 30 segundos.

 

Paso 4. Factor de eficiencia, 50 min/hr

 

Paso 5. Clase de material, agregado de 3,100 lb/yd3S

Paso 6. Produccion probable:

43 ejemplo 8.2 - paso 6

Ejemplo 8.3

 

El cargador en el Ejemplo 8.2 sera usado para cargar la tolva de agregados de una planta de asfalto ubicada en una cantera. La distancia de acarreo en una direccion desde la pila de agregado de 1 pulgada a las tolvas de la planta es 67 metros (220 ft). La planta de asfalto    usa 105 toneladas por hora de agregados de 1 pulgada ¿Puede el cargador cumplir este requerimiento?

 

Paso 3. Tiempo  de   ciclo   fijo   tipico   (Tabla  8.8)   del   cargador   de  4   yd3,   30  a  33 segundos; use 30 segundos.

 

De la Tabla 8.6: Las velocidades de viaje hacia delante

Primera, 4.3 mph; segunda, 7.7 mph; tercera, 13.3 mph

Velocidades de viaje en reversa

Primera, 4.9 mph; segunda, 8.6 mph; tercera, 14.9 mph

Viaje  con  carga: 67 metros  (220  ft),  debido a la corta distancia y el tiempo requerido para acelerar y frenar, use 80% de la maxima velocidad en primera.

44 ejemplo 8.3 - paso 3

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Retorno vacio: 67 metros (220 ft), debido a la corta distancia y el tiempo requerido para acelerar y frenar, use 80% de la maxima velocidad en segunda.

 

45 ejemplo 8.3 - paso 3 -2

46 ejemplo 8.3 - paso 3 -3

 

Paso 6. Produccion probable

47 ejemplo 8.3 - paso 6

161 tn/hr < 105 tn/hr

El cargador alcanzara el requerimiento.

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