GESTIÓN DE EQUIPO PESADO Producción del Cargador Frontal

Agenda Objetivo de la Sesión Producción por ciclo Capacidad SAE del cucharón Tiempo del ciclo Velocidades de marcha Condiciones para una producción estándar Conclusiones

Objetivo de la Sesión Determinar la producción del Cargador Frontal.

Producción del Cargador Frontal Depende del volumen del cucharón y de la duración de su ciclo de trabajo. Este resultado será un valor teórico de su producción horaria "Q". Donde: Q: Producción (m3/h) q: Producción por ciclo (m3) E: Eficiencia Cm: Duración del ciclo (min)

Producción por Ciclo Es igual a la capacidad colmada del cucharón considerando el factor de carga. La capacidad colmada se obtiene de los manuales de los fabricantes o directamente de las dimensiones del cucharón. Donde: q1: Capacidad colmada del cucharón (m3) k: Factor de carga

Condiciones de Carga Factor Fácil Material en pila o material chancado por otras excavadoras como arena, suelos arenosos o contenido moderado de humedad, arcilla arenosa. 1.0 – 0.8 Promedio Material en pila o materiales dificultosos de penetrar y cargar pero que pueden llegar a colmar el cucharón. Arena seca, suelos arenosos, suelos barrosos o arcillosos, grava, arena dura, materiales de banco. Caliza quebrada. 0.8 – 0.6 Medio Dificultosa Roca fina chancada, arcilla dura, arena gravosa, suelo arenoso. Suelos pegajosos con alta humedad apilados por excavadoras o materiales que dificultan llenar el cucharón. 0.6 – 0.5 Dificultosa Rocas de formas irregulares. Rocas de rodado, suelos arenosos, arcilla. Materiales que no pueden ser llevados dentro del cucharón. 0.5 – 0.4

Capacidad SAE del cucharón Dada por la siguiente expresión:

Tiempo del Ciclo Depende del tipo de carga:

Forma de Cargado y Tamaño de Cucharón Donde: D: Distancia de acarreo (m) F: Velocidad de marcha adelante (m/min) R: Velocidad de marcha atrás (m/min) Z: Tiempo requerido para realizar el cambio (min) Condiciones de Carga Forma de Cargado y Tamaño de Cucharón Cargado en “V” Cargado Transversal < 3 m3 3.1 a 5 m3 > 5 m3 Fácil 0.50 0.60 0.70 0.45 0.55 0.65 Promedio 0.75 Medio Dificultosa 0.80 Dificultosa 0.85

Velocidades de Marcha Tanto para velocidad de marcha adelante como para la velocidad de marcha hacia atrás se utiliza el Cargador en segunda o tercera marcha a las velocidades máximas especificadas. Para máquinas con Power Shift se debe multiplicar las velocidades dadas en las especificaciones por 0.8.

Condiciones para una Producción Estándar Para cálculos de una producción estándar se pueden tomar las siguientes condiciones: Contracción del material: Suelto Factor de la hoja: 1.00 Eficiencia del trabajo: 0.83

Aplicaciones 1. Calcular la producción media de un Cargador Frontal en buenas condiciones de operación y regulares condiciones de mantenimiento que está trabajando cargando un camión bajo las siguientes condiciones: (a) capacidad nominal del cucharón 1.1 m3, (b) carga en “V”, (c) 7.5 metros de distancia de acarreo, (d) rocas de formas irregulares, (e) velocidad de marcha adelante 96.67 m/min, (f) velocidad de marcha atrás 100 m/min, y (g) tiempo de cambios de marcha 0.50 min.

2. Determinar el volumen máximo de roca fina chancada extraído por un Cargador Frontal en buenas condiciones de operación y mantenimiento que excava en la misma cantera durante 14 horas de trabajo, cargando volquetes de forma transversal con 10 metros de acarreo. Condiciones: (a) capacidad nominal del cucharón 2.3 m3, (b) velocidad de marcha hacia adelante 236.67 m/min, (c) velocidad de marcha atrás 416.67 m/min, y (d) tiempo para cambios 0.75 min.

3. ¿Cuál será la máxima cantidad de toneladas de arena gravosa que podrá mover, en ocho horas de trabajo, un Cargador Frontal cuya capacidad nominal del cucharón es 2.3 m3, que trabaja a 6.9 Km/h y 12.9 Km/h de velocidad de avance y retroceso respectivamente? Se tienen los siguientes datos adicionales: (a) trabaja cargando camiones, (b) tiempo para cambios 35 segundos, (c) distancia de acarreo en carga en V 10 metros, (d) distancia de acarreo en carga transversal 24 metros, (e) densidad de la arena gravosa 1729 Kg/m3, y (f) máquina en regulares condiciones de operación y mantenimiento. Determinar además el tipo de carguío más óptimo.

4. ¿Cuál será el tiempo máximo de trabajo efectivo para extraer, desde la cantera, 1000 toneladas de arcilla dura con un Cargador Frontal de 1.8 m3 de capacidad nominal de cucharón que se encuentra en condiciones normales de operación y mantenimiento? Se consideran las siguientes condiciones: (a) 6 metros de la cantera al punto de inicio de carga de volquetes, (b) velocidades de avance y retroceso de 12.9 Km/h y 22.9 Km/h respectivamente, (c) carga transversal con 10 metros de distancia de acarreo, (d) densidad de la arcilla dura 1840 Kg/m3, y (e) 30 segundos para cambios.

5. ¿Cuál habrá sido el tiempo estimado de trabajo para un Cargador Frontal de 3.3 m3 de capacidad para producir material para relleno y compactado, con 30 centímetros de grava, de 15 kilómetros de carretera de 7 metros de ancho? Información adicional: (a) 12.7 Km/h de velocidad de marcha hacia adelante, (b) 24.5 Km/h de velocidad de marcha hacia atrás, (c) 12 metros de distancia de acarreo en carga en V, (d) 45 segundos de tiempo fijo de cambios, (e) condiciones normales de operación, (f) regulares condiciones de mantenimiento, (g) rendimiento de 90%, y (h) producción media.

6. Calcular la productividad, rendimiento y disponibilidad de un Cargador Frontal que de acuerdo a sus especificaciones debería trasladar cierta cantidad de material en 240 horas, tiempo en base al que se planificaron 250 horas de trabajo, considerando las paradas necesarias. Al final de la producción se verificó que la máquina fue utilizada por 255 horas totales, obteniendo un índice de utilización del 96 %.

Conclusiones La producción del Cargador Frontal depende directamente de la capacidad nominal del cucharón. El tipo de material con el que se trabaja direcciona las condiciones de trabajo de un Cargador Frontal, estableciendo en base a este el factor de carga adecuado. Se ha puesto en practica la producción teórica de Cargadores Frontales de acuerdo a diversas condiciones de trabajo que se manifiestan en la realidad.