PALA CARGADORA III

Título:	EQUIPOS MOVILES
Subtítulo	PALAS CARGADORAS III
Fecha de realización:	05/04/2017
Grupo:	DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
Tema:	MAQUINAS MINERAS
Código:	DIS-MIN-EMO-05-03

INDICE
1 EQUIPOS DE CARGUIO CON ACARREO MINIMO.
1.1 ESPECIFICACION Y SELECCIÓN.
1.1.1 DEFINICIONES GENERALES.
1.1.2 DISTANCIA DE TRANSPORTE.
1.1.3 VELOCIDAD DE TRANSPORTE.
2 BIBLIOGRAFIA

	Fecha	Autor	Observaciones
	05/04/2017	Ing. Juan Carlos Miranda Rios	Documento Base
Rev.01
Rev.02

EQUIPOS MOVILES 

1 EQUIPOS DE CARGUIO CON ACARREO MINIMO 

1.1 ESPECIFICACION Y SELECCION 

1.1.1 DEFINICIONES GENERALES

1.1.1.1 CARGA LIMITE DE EQUILIBRIO ESTATICO 

Es el peso mínimo en el centro de gravedad de la carga, “de clasificación SAE’’, del cucharón que hace girar el extremo trasero de la máquina de tal forma que, en los cargadores de cadenas los rodillos delanteros se levanten de las cadenas, y en los cargadores de ruedas, las ruedas de atrás dejan el suelo en las siguientes condiciones: 

1. El cargador está sobre una superficie dura horizontal y estacionario. 
2. La unidad tiene el peso en orden de trabajo que es normal. 
3. El cucharón está en la posición más desplegada posible. 
4. La carga se encuentra en la posición más avanzada posible durante el ciclo de levantamiento. 
5. Para cargadores de ruedas articulados, la prueba debe hacerse con el bastidor recto (carga límite de equilibrio estático recto) y con el bastidor a giro pleno a un ángulo determinado (carga límite de equilibrio estático a giro pleno). 
6. La unidad tiene equipo estándar tal como se describe en las especificaciones, a menos que se indique lo contrario. 

1.1.1.2 CARGA DE OPERACION 

Para cumplir con las normas de SAE J818 MAY87, la carga de operación de los cargadores de ruedas no debe ser mayor del 50% de la carga límite de equilibrio estático a giro pleno de una máquina equipada con los accesorios necesarios para el trabajo. (En los cargadores de cadenas, la carga de operación no debe ser mayor del 35% de la clasificación de la carga límite de equilibrio estático). 

Es necesario señalar que la carga de operación según SAE, no es una buena indicación de la carga útil nominal del cargador de ruedas. Solamente toma en consideración la capacidad de levantamiento hidráulico y el límite de equilibrio estático. No tiene en cuenta la duración de la estructura ni la vida útil de los componentes y se mide, en el caso de los cargadores de ruedas, en superficies duras y moderadamente uniformes y horizontales. 

1.1.1.3 POSICION DE ACARREO

La definición de “posición de acarreo’’ según la SAE: "La distancia vertical desde el suelo hasta la línea central del pasador de articulación del cucharón, con un ángulo de aproximación a 15° ". El dibujo a continuación ilustra esta definición: 

1.1.1.4 ALTURA DE DESCARGA

La norma SAE J732 JUN92 específica que la altura de descarga es la distancia vertical desde el suelo hasta el punto más bajo de la cuchilla, con el pasador de articulación del cucharón a su altura máxima y el cucharón a un ángulo de descarga de 45°. El ángulo de descarga es el ángulo al cual la sección plana más larga de la parte interior del fondo del cucharón girará por debajo de la horizontal. 

1.1.1.5 PRODUNDIDAD DE EXCAVACION 

Las normas J732 JUN92 indican que la profundidad de excavación es “la distancia vertical en mm (o pulg) desde la rasante del terreno hasta el borde inferior de la cuchilla del cucharón en su posición más baja, y la cuchilla horizontal. ’’ 

1.1.2 DISTANCIA DE TRANSPORTE

Cuando la distancia de transporte es pequeña, las palas de ruedas pueden emplearse en este cometido eliminándose los volquetes. Este método se utiliza como sistema de alimentación de machacadoras móviles, permitiendo de esta forma una mayor flexibilidad de operación debido a que la planta y el sistema de cintas puede situarse a una distancia de unos 200 m y, por lo tanto, no se ven afectados por la ejecución de voladuras. 

Otras aplicaciones de las palas son: alimentación de plantas de lixiviación, de aglomerado asfáltico, etc. 

Con el ábaco de la figura siguiente puede estimarse la producción que se obtendría de esa operación combinada, a partir de la capacidad del cucharon y de la distancia de transporte. 

En la tabla siguiente se indican las distancias máximas de transporte recomendadas en función del tamaño de cucharon de la pala. 

En general, el uso de varias palas es más costoso que el calculado para cada unidad, ya que se pueden producir interferencias en la operación, disminuyendo la producción media de cada máquina. 

En las operaciones combinadas de carga y transporte hay que tener en cuenta los siguientes puntos: 

• Se debe cuidar el posicionado del cucharon durante el transporte para que la carga vaya centrada y el peso se distribuya también sobre los neumáticos traseros. 
• La cuchara debe volverse hacia atrás para evitar derrames y colocarse tan baja como sea posible para mantener el centro de gravedad bajo y tener una buena visibilidad de la pista, pero debe evitarse el contacto con el terreno. 
• Las pistas deben construirse y mantenerse adecuadamente para obtener buenas velocidades de transporte, controlando el cabeceo de la máquina y el derrame de la carga. 

Las altas velocidades pueden provocar, debido al movimiento con rebotes, daños a los neumáticos, siendo deseable mantener una presión de inflado alta. 

Con velocidades altas se aumenta la producción, pero a costa de incrementar el consumo de combustible y el número de averías y disminuir la seguridad de la operación. 

1.1.3 VELOCIDAD DE TRANSPORTE

La fórmula siguiente se puede utilizar para determinar el tiempo de traslado del equipo, entre dos puntos determinados: 

Donde: 

TT = Tiempo de viaje 

VP = Velocidad promedio del viaje 

D = Recorrido de la maquina 

El valor de D, está en función a las condiciones y topografía del terreno, y corresponde al valor en unidades de longitud del trayecto que realiza la máquina. 

El termino VP representa el valor promedio de velocidad asociada a la máquina, desde su punto de partida hasta el punto de llegada. Depende principalmente se los siguientes factores: de si la pala cargadora se halla cargada o no, si el movimiento es a través de un terreno con pendiente o es plano, de las condiciones del terreno, las condiciones en las cuales se hallan el sistema de rodaje (llantas o cadenas) y el tipo de marcha a la cual se halla engranada la caja de cambios. 

La evaluación de los tiempos de acarreo y retorno en vacío de las diferentes palas cargadoras, requiere la utilización de la información suministrada por los fabricantes. La mayoría proporcionan gráficas de tracción-velocidad, también llamadas curvas caracterís­ticas, un ejemplo de estas curvas se da en las gráficas siguientes: 

La forma de análisis es la siguiente: 

1. Se debe estimar el valor en porcentaje de la pendiente promedio del terreno, para lo cual simplemente se debe aplicar la siguiente relación: 

Donde alfa es el ángulo que forma la pendiente del terreno con la horizontal. 

2. Se debe determinar la distancia que recorrerá la máquina. 

3. Con el porcentaje de la pendiente, seguimos la línea correspondiente, partiendo del lado derecho de la gráfica hacia el lado izquierdo, hasta cortar la ordenada correspondiente a la distancia recorrida por la maquina 

4. Desde el punto de intersección, trazamos una línea horizontal hasta cortar el eje del tiempo, para la gráfica este valor es igual a 1 minuto. 

Este tipo de graficas se proporcionan tanta para cuando el equipo se halla cargado y cuando el equipo se halla vacío. Pero también se proporcionan otro tipo de gráficas, las cuales provén mayor información con respecto a la forma de operación de la máquina. 

Antes de trabajar con la gráfica, primeramente se debe determinar el valor en porcentaje de la Resistencia Total, la cual se define como la suma de la resistencia ofrecida por el terreno a que circule un vehículo sobre él (resistencia a la rodadura) y la resistencia que se genera cuando el vehículo asciende sobre un terreno que posee una pendiente determinada (resistencia a la pendiente). 

Resistencia Total = Resistencia a la rodadura + Resistencia a la Pendiente 

Conocido este valor, se trabaja de la siguiente manera: 

1. Partiendo del lado derecho de la gráfica, desde el punto donde se define el valor de la Resistencia Total, se sigue la línea correspondiente hasta cortar con una de los dos ordenadas, L cuando la pala se halla con carga y E cuando la pala se halla sin carga. 

2. Desde el punto de intersección, para nuestro caso con la línea vertical L, se dibuja una línea horizontal hasta cortar las curvas de marcha ubicadas en el lado izquierdo. 

3. De estos nuevos puntos de intersección se trazan ordenadas hacia abajo hasta cortar con el eje horizontal de velocidades. 

4. Para nuestro caso, se tiene dos puntos de intersección con las curvas de marcha, una para la 1a marcha y otra para la segunda marcha. 

5. Continuando la línea horizontal definida en el paso 2, se alcanza el eje vertical izquierdo, el cual nos define la tracción en las ruedas requeridas. 

Para el ejemplo de la gráfica, según los datos propuestos, se tiene las siguientes conclusiones: 

• La pala cargadora en 1ra marcha tendrá una velocidad máxima de algo más de 4 Km/h, cuando la misma se halle con carga. 
• También es posible operarla en segunda marcha, pero su velocidad máxima disminuirá a alrededor de 3 Km/h. 
• Para las condiciones descritas, la tracción mínima en las ruedas para remontar la pendiente está en el orden de los 17000 kg. 

1.1.3.1 RESISTENCIA A LA RODADURA 

La resistencia a la rodadura se define como la oposición al avance de una máquina como consecuencia de la deformación del suelo, las flexiones de los neumáticos y los rozamientos internos de los propios mecanismos del equipo. 

En la Tabla siguiente se recogen los valores más comunes de los factores de resistencia a la rodadura. 

1.1.3.2 RESISTENCIA A LA PENDIENTE 

La resistencia a la pendiente es la fuerza debida a la acción de la gravedad cuando un vehículo se mueve por una pista de transporte inclinada. Cuando esa misma máquina, en lugar de ascender, desciende por esa pista, la fuerza de la gravedad que ayuda al movimiento del vehículo se conoce como pendiente asistida y en este caso la ecuación de Resistencia Total invierte el valor del signo de positivo (+) a negativo (-). 

La siguiente grafica permite determinar el valor de porcentaje de la Resistencia a la Pendiente, conocido el valor del ángulo de dicha pendiente. 

2 BIBLIOGRAFIA 

• Máquinas para movimiento de tierras – Jean Costes 
• Manual de Arranque, Carga y Transporte en Mineria a Cielo Abierto – Instituto Tecnológico Geominero de España 
• Maquinaria de Obras Publicas II – Maquinaria y Equipo – Pedro Barber Lloret 
• Carguio y Transporte – Departamento de Ingeniería de Minas, Facultad de Ingeniería, Universidad de la Serena – Alejandro Cruzat G. 
• SME Mining Reference Handbook – Reymond L. Lowrie P.E. 
• Manual de Rendimiento de Caterpillar 41

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