PALAS CARGADORAS IV

Título:	EQUIPOS MOVILES
Subtítulo	PALA CARGADORA IV
Fecha de realización:	05/05/2017
Grupo:	DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
Tema:	MAQUINAS MINERAS
Código:	DIS-MIN-EMO-05-04

INDICE
1 EQUIPOS DE CARGUIO CON ACARREO MINIMO.
1.1 ANALISIS DE SELECCIÓN.
1.2 SISTEMA DE RODAJE.
1.2.1 PRODUCCIÓN REQUERIDA.
1.3 TIEMPOS DE CICLO DEL CARGADOR.
1.3.1 CARGADOR DE RUEDAS.
1.3.2 CARGADOR DE CADENAS.
1.4 SELECCIÓN DE CUCHARÓN.
1.4.1 CARGADOR DE RUEDAS.

1.4.2 CARGADOR DE CADENAS.
1.4.3 CAPACIDAD CUCHARONES SEGÚN SAE.
1.5 EFICIENCIA OPERATIVA.
1.6 CONSIDERACIONES ACERCA DE LA EFICIENCIA.
2 BIBLIOGRAFIA

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

EQUIPOS MOVILES 

1 3 EQUIPOS DE CARGUIO CON ACARREO MINIMO 

1.1 ANALISIS DE SELECCION

En lo relativo a los criterios que sirven para la selección de las palas cargadoras, en primer lugar deben ponderarse las diferencias esenciales con su más directo rival, que son las excavadoras hidráulicas. En la tabla siguiente aparecen comparadas estas dos máquinas. 

Para la selección de un cargador frontal, es necesario trabajar bajo el siguiente procedimiento: 

1. Determine la producción requerida o deseada. 
2. Determine el tiempo de ciclo del cargador y el número de ciclos por hora. Se debe suponer un tamaño de máquina para poder seleccionar un tiempo de ciclo básico. 
3. Determine la carga útil requerida por ciclo en m³ sueltos y en kg (en yd³ y en lb). 
4. Determine el tamaño requerido de cucharón. 
5. Elija la máquina considerando el tamaño y la carga útil del cucharón como requisitos de producción que se deben satisfacer. 
6. Compare el tiempo de ciclo del cargador utilizado en los cálculos con el tiempo de ciclo de la máquina seleccionada. Si encuentra alguna diferencia, regrese al Paso 2. 

1.2 SISTEMA DE RODAJE

Si el tamaño de cucharon es menor de 4 m3, el sistema de rodaje puede ser de neumáticos o de cadenas. En la tabla siguiente se indican algunas características básicas de las palas, según el tren de rodaje que monten. 

En la Figura se determina el campo de aplicación de cada tipo de pala según el frente de excavación y las condiciones del piso de trabajo. 

1.2.1 PRODUCCION REQUERIDA

La producción requerida de un cargador de ruedas o de cadenas debe ser ligeramente mayor que la capacidad de producción de las otras máquinas básicas del sistema existente para mover tierra o materiales. Por ejemplo, si una tolva puede recibir 300 ton/hora, se debe usar un cargador con capacidad ligeramente mayor de 300 toneladas. Debe estimarse con cuidado la producción requerida a fin de elegir la máquina y cucharón adecuados. 

Para estimar la producción por ciclo de cargador, se utilizara la siguiente ecuación: 

Donde: 

PL = Carga de producción [BCM/h; BCY/h] 

3600 = Segundos en una hora (seg/h) 

Cb = Capacidad nominal del cucharon [LCM; LCY] 

FW = Factor de esponjamiento 

E = Eficiencia operativa 

FF = Factor de llenado 

TCL = Tiempo de ciclo por carga [seg] 

OT = Otros que se considere relevantes 

En las cuales se entiende: 

• LCM = loose cubic meter (metros cúbicos sueltos) 
• LCY = loose cubic yard (yardas cubicas sueltas) 
• BCM = bank cubic meter (metros cúbicos en banco) 
• BCY = bank cubic yard (yardas cúbicas en banco) 

La carga de producción en función al peso, tendrá la siguiente expresión: 

Donde: 

TL = Carga de producción en banco [Ton/h; Ton cortas/h] 

WL = Peso específico del material en banco [Ton/m3; Ton cortas/yd3] 

1.3 TIEMPOS DE CICLO DEL CARGADOR 

1.3.1 CARGADOR DE RUEDAS

Cuando se acarrea material granular suelto en un suelo duro y liso, se considera razonable un tiempo básico de 0,45-0,55 minutos por ciclo en los cargadores articulados con un operador competente. Esto incluye la carga, descarga, cuatro cambios de sentido de marcha, un ciclo completo del sistema hidráulico y un desplazamiento mínimo. 

Puesto que el tipo de material, la altura de la pila y otros factores pueden elevar o reducir la producción, su efecto se debe sumar o restar del tiempo de ciclo básico. 

El promedio del tiempo de ciclo básico (carga, descarga, maniobra) de un cargador articulado, como se dijo anteriormente, es de 0,45-0,55 minutos, [el ciclo básico para los cargadores grandes, de 3 m3 (4 yd3) y más, puede ser ligeramente más largo], aunque se pueden anticipar variaciones sobre el terreno. Los siguientes valores se basan en operaciones normales. Al sumar o restar los tiempos variables se obtendrá el tiempo total de ciclo básico. 

Utilizando las condiciones reales del trabajo y los factores indicados, se puede estimar el tiempo de ciclo total. Para el efecto, convierta el tiempo de ciclo total a ciclos por hora mediante la siguiente expresión: 

La eficiencia en el trabajo es un factor importante al seleccionar la máquina. La eficiencia es el total de minutos que se trabaja en 1 hora. Esto toma en cuenta todas las interrupciones del trabajo como el período para fumar, tiempos muertos y las idas al servicio del operador, así como otras interrupciones. 

Puesto que el tipo de material, la altura de la pila y otros factores pueden elevar o reducir la producción, su efecto se debe sumar o restar del tiempo de ciclo básico. 

1.3.2 CARGADOR DE CADENAS

Cuando haya acarreos, obtenga la porción del ciclo correspondiente al tiempo de desplazamiento en la gráfica respectiva para cada tipo de máquina. Para hallar el tiempo total del ciclo, añada los tiempos de acarreo y retorno al tiempo de ciclo básico. 

El promedio del tiempo de ciclo básico (carga, descarga, maniobra) de un cargador de cadenas es de 0,25-0,35 minutos, [el ciclo básico para los cargadores de cadenas grandes de 2 m3 (2,6 yd3) y más, puede ser un poco mayor], aunque deben verificarse las variaciones sobre el terreno. Los siguientes valores de muchos elementos variables se basan en operaciones normales. Al sumar o restar los tiempos variables se obtendrá el tiempo total de ciclo básico. 

Para hallar el número de cargas por hora de un cargador de cadenas, hay que determinar el tiempo del ciclo. El tiempo total del ciclo incluye los segmentos siguientes: 

Tiempo de carga + Tiempo en maniobras + Tiempo de desplazamiento + Tiempo de descarga. 

Tiempo de carga 

Tiempo en maniobras — Incluye el de desplazamiento básico, cuatro cambios de sentido de marcha y el tiempo para los giros, y será de unos 0,20 minutos con un operador competente. 

Tiempo de desplazamiento — En una operación de carga y acarreo, consta del tiempo de acarreo y el tiempo de regreso, que pueden determinarse a partir de las tablas de desplazamiento de esta sección. 

Tiempo de descarga — Depende del tamaño y resistencia del vehículo en que se descarga y varía entre 0,00 y 0,10 minutos. Los tiempos típicos de descarga en camiones para carretera son de 0,04 a 0,07 min. 

Utilizando las condiciones reales del trabajo y los factores indicados, se puede estimar el tiempo de ciclo total. Convierta el tiempo de ciclo total a ciclos por hora. 

La eficiencia en el trabajo es un factor importante al seleccionar la máquina. La eficiencia es el total de minutos que se trabaja en 1 hora. Esto toma en cuenta todas las interrupciones del trabajo como el período para fumar y las idas al servicio del operador, así como otras interrupciones. 

1.4 SELECCION DEL CUCHARON

El tamaño de cucharón necesario para mover el volumen requerido por ciclo se halla mediante el porcentaje de la capacidad nominal del cucharón, denominado “Factor de llenado del cucharón”. 

El tamaño requerido se halla dividiendo los m³ (o yd³) de material suelto requeridos por ciclo por el factor de llenado del cucharón. 

1.4.1 CARGADOR DE RUEDAS

A continuación se indican las cantidades aproximadas de material, como un porcentaje de la capacidad nominal del cucharón, que se entregará por cucharón, por ciclo. Esto se conoce como “Factor de llenado del cucharón.” 

NOTA: Los factores de llenado para cargadores de ruedas dependen de la penetración del cucharón, la fuerza de desprendimiento, el ángulo de inclinación hacia atrás, el perfil del cucharón y el tipo de herramientas de corte, como dientes de cucharón o cuchillas empernables reemplazables. 

1.4.2 CARGADOR DE CADENAS

A continuación se indican las cantidades aproximadas de material, como un porcentaje de la capacidad nominal del cucharón, que se entregará por cucharón, por ciclo. Esto se conoce como “Factor de llenado del cucharón.” 

Los factores de llenado para cargadores de cadenas dependen de la penetración del cucharón, la fuerza de desprendimiento, el ángulo de inclinación hacia atrás, el perfil del cucharón y el tipo de herramientas de corte como dientes y segmentos de cucharón o cuchillas reemplazables empernadas. 

1.4.3 CAPACIDAD DE CUCHARONES SEGUN SAE 

Con respecto a la capacidad de llenado del cucharon, se definen dos tipos de llenado: 

• Capacidad a ras es el volumen contenido en el cucharón después de nivelar la carga pasando un rasero apoyado sobre la cuchilla y la parte posterior del cucharón. 
• Capacidad colmada es la capacidad a ras, más la cantidad adicional que se acumula sobre la carga a ras a un ángulo de reposo de 2:1 con el nivel a ras paralelo al suelo. 

En caso de que se desconozca las características del cucharon, la capacidad de llenado puede ser calcula de la siguiente manera: 

La capacidad de volteo se define como el volumen de material retenido en el cucharon después de que la carga acumulada es golpeada dibujando un borde recto a través del ancho del cubo con un final de borde recto descansando sobre el eje de corte y el otro extremo descansando sobre la parte superior de la hoja trasera del cubo o guarda de derrame. La capacidad de volteo (Vs) puede ser expresada por la siguiente ecuación: 

Donde: 

A = Área de la sección recta del centro del cucharon (mm2, in2) 

W = Ancho interno promedio del cucharon (mm, in) 

a = Altura de la guarda de derrame en el centro del cucharon, normal a la línea de ataque (mm, in) 

b = Longitud de la abertura en el centro del cucharon (mm, in) 

Usando un ángulo de reposo de 2:1 en el material retenido, la capacidad colmada del cucharon se define como: 

Donde c es la longitud de la normal a la línea de ataque, donde un extremo corresponde a la cresta del material y el otro extremo termina en la intersección de la línea que une el borde de corte con la base de la guarde de derrame. 

Este método se aplicable principalmente a cucharones irregulares que tienen lados paralelos y un filo de corte paralelo al borde del protector de derrame o de la hoja trasera. Las esquinas de las guardas de derrame moderadamente recortadas no introducirán errores apreciables. 

1.5 EFICIENCIA OPERATIVA

La siguiente tabla determina los factores de eficiencia operativa para diferentes condiciones de trabajo y operación. 

1.6 CONSIDERACIONES ACERCA DE LA EFICIENCIA 

Debe siempre adaptarse la capacidad del cargador a los requisitos máximos de producción de la obra. La productividad real del cargador en la obra estará afectada por factores tales como la destreza del operador, demoras del personal, la disposición de la obra y otras demoras no consideradas en los puntos anteriores. La experiencia y el conocimiento de las condiciones locales serán los mejores indicadores de la eficiencia real del trabajo. 

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. 
• Mining Reference Handbook – SME – Raymond L. Lowrie.

Enlace de Descarga del Documento en formato PDF.

http://atomcurve.com/D4J