APUNTES DE INGENIERIA MECANICA: MOTOTRAILLAS IV

Título:	EQUIPOS MOVILES
Subtítulo	MOTOTRAILLAS IV
Fecha de realización:	14/09/2017
Grupo:	DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
Tema:	MAQUINAS MINERAS
Código:	DIS-MIN-EMO-06-04

INDICE

1 EQUIPOS DE CARGUIO CON ACARREO MINIMO.
1.1 PRODUCCION.
1.1.1 CAPACIDAD COLMADA REAL.
1.1.2 EFICIENCIA OPERATIVA.
1.1.3 DURACION DEL CICLO "TCCH".
1.1.4 NUMERO DE MOTOTRAILLAS POR EMPUJADOR.
2 BIBLIOGRAFIA

	Fecha	Autor	Observaciones
	14/09/2017	Ing. Juan Carlos Miranda Rios	Documento Base
Rev.01
Rev.02

EQUIPOS MOVILES

1 EQUIPOS DE CARGUIO CON ACARREO MINIMO

1.1 PRODUCCION

La productividad de las mototraillas depende de las dimensiones de su caja, de la potencia del motor, de la dureza y humedad del suelo, de la velocidad que puede alcanzar la máquina, de la distancia a la que se debe trasladar el material excavado, de las condiciones en que se encuentra el camino, de la habilidad del operador, etc.

Generalmente se llenan hasta su capacidad colmatada, para lo cual para calcular la capacidad real de carga, se puede utilizar la siguiente formula:

Donde:

Lh = Capacidad real de la mototrailla [BCM; BCY]

Cs = Capacidad nominal colmada de la mototrailla [LCM; LCY]

FW = Factor de esponjamiento

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 de la mototrailla, podra ser determinada por:

Donde:

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

60 = Minutos en una hora (min/h)

Nh = Número de mototraillas

Lh = Capacidad real de la mototrailla [BCM; BCY]

E = Eficiencia operativa

TCCh = Tiempo de ciclo corregido [seg]

OT = Otros que se considere relevantes

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]

1.1.1 CAPACIDAD COLMADA REAL

Para determinar la capacidad real colmada, se harán las siguientes definiciones y deducciones para calcular las capacidades al Ras o Geométrica y la Colmada:

qras (Capacidad al Ras): es aquella capacidad dada por las dimensiones geométricas de la caja. Es un dato de los fabricantes (también es denominada capacidad nominal)

qcol (Capacidad Colmada): es la máxima capacidad de tierra que cabe en la caja según tipo de terreno, es la suma de la qras + colmo o copete. Ambas en metros cúbicos esponjados.

Se ha determinado en base a un gran número de mediciones que:

1.1.2 EFICIENCIA OPERATIVA

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

1.1.3 DURACION DEL CICLO "TCCh"

El tiempo total de un ciclo de trabajo para una mototrailla, estará dada por la siguiente expresión:

La duración del ciclo comprende los tiempos parciales siguientes:

1.1.3.1 TIEMPO DE CARGA (Tc)

El tiempo de carga de una mototrailla depende de diversos factores:

Tamaño y configuración de la unidad.
Potencia de empuje disponible.
Características y condiciones del material.
Condiciones del área de carga.
Pendiente.
Experiencia del operador.

Prácticamente todas las unidades convencionales y de dos motores precisan la ayuda de tractores de empuje, ya sean sobre orugas o sobre neumáticos, para conseguir efectuar la carga en el menor tiempo posible y para obtener el máximo porcentaje de llenado.

Estos tractores de empuje tienen en la parte delantera una placa especial con o sin amortiguador e incluso, en algunos casos, llevan en su parte trasera otra placa para trabajos de empuje en tándem (dos o más tractores).

Con el fin de permitir trabajar al tractor no sólo como empujador sino como propio equipo de producción, es frecuente adaptarle a la hoja normal una placa de refuerzo en su parte central.

Debido al gran número de variables que influyen en el tiempo de carga, es difícil precisar la duración de dicha operación en unas condiciones dadas. En la Tabla siguiente se recogen los tiempos medios de carga que son habituales cuando se dispone de la potencia de empuje adecuada. Las cifras indicadas deben modificarse si las condiciones de operación previstas son muy distintas, tanto favorables como desfavorables.

1.1.3.2 TIEMPO DE DESCARGA (TD)

Son los tiempos invertidos en la descarga y viraje de las mototraillas. La tabla siguiente da los valores más comunes:

1.1.3.3 TIEMPO DE TRANSPORTE (TT)

Son los tiempos que necesitan la mototraíllas para desplazarse primero cargadas y después vacías. La determinación de estos tiempos se realiza conociendo el perfil de transporte y las curvas características del modelo de mototraílla utilizado.

Cuando se dispone de las características de funcionamiento del equipo, los cuales son proporcionados en las hojas de datos de dicha máquina, se puede calcular el tiempo de traslado y retorno de la carga mediante la siguiente expresión:

A modo de referencia, Caterpillar ofrece los siguientes nomogramas que permiten determinar la velocidad del vehiculo bajo ciertas condiciones del terreno y capacidad de carga. Para su uso es necesario definir algunos términos:

1.1.3.3.1 RESISTENCIA TOTAL

La resistencia total (RT) debe ser determinada para cada segmento. Esta es la suma de la resistencia a la rodadura y resistencia por pendiente, determinado para cada segmento.

La Resistencia total nos marca la fuerza de tracción necesaria para mover la máquina.

Esta fuerza de tracción es la que debemos comparar con la fuerza de tracción disponible de la máquina, la cual está íntimamente ligada con las diferentes velocidades que desarrolla por medio del sistema de tracción que posea la máquina. Así tendremos que una maquina desarrolla una gran fuerza de tracción a baja velocidad y poca fuerza de tracción a altas velocidades.

La potencia disponible no siempre es la potencia utilizable, está limitada por dos factores.

Coeficiente de tracción.- que es la relación que existe entre la fuerza de tracción de las ruedas motrices y la fuerza que puede desarrollar contra el terreno. Es decir si una maquina trabaja en una superficie resbalosa muy probable que la fuerza que desarrolla con el terreno sea inferior a la fuerza de tracción disponible y entonces las llantas patinaran.

Altitud.- la altitud es otra limitante de la potencia disponible de la máquina. A medida que aumenta la altura sobre el nivel del mar la eficiencia de los motores disminuye. En la actualidad algunas máquinas solo pierden potencia a partir de los 3,000 m. sobre el nivel del mar. La mayoría de las maquinas se diseñan para funcionar hasta 1,500 m. sin pérdida de potencia y se considera un porcentaje del 1 % de perdida de potencia para cada 100 m. de altitud después de los 1,500 m.

RESISTENCIA A LA RODADURA (RR)

Es una medida de fuerza requerida para empujar, halar o hacer rodar las ruedas en el suelo. Depende de las condiciones del terreno y del peso de la maquina vacía o cargada.

Mientras más se hundan las ruedas en el terreno mayor es la resistencia.

La experiencia da como dato: 1% por cada 9 kg./tonelada métrica (20 lb/tonelada), de resistencia a la rodadura.

RESISTENCIA POR PENDIENTE (RP)

Esta resistencia es causada por la fuerza de gravedad, la cual puede ser a favor o en contra, dependiendo del sentido de movimiento de la máquina. Se calcula aproximadamente tomando un valor de 10 kg. por tonelada por cada 1 % de inclinación.

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

1.1.3.3.2 CARGA BRUTA

Corresponde al peso total de la mototrailla, la cual incluye el peso propio y la cantidad de carga de material que transporta. El peso propio es proporcionado por el fabricante, en las hojas de datos propios de la máquina.

1.1.3.3.3 USO DE NOMOGRAMAS

Para determinar el rendimiento en pendientes: Vaya desde el peso bruto (ej. 60 000 Kg) hacia abajo hasta el porcentaje de la resistencia total (ej. 15%). Desde este punto de peso y resistencia, vaya horizontal mente hasta la curva con la marcha máxima posible y desde allí hacia abajo para obtener la velocidad máxima (R. 12 Km/h). La tracción utilizable en las ruedas dependerá de la tracción disponible y del peso sobre las ruedas de tracción.

1.1.3.4 TIEMPO DE ESPERA Y MANIOBRAS (TV)

Representan los tiempos que necesitan las mototraíllas para posicionarse en la zona de carga, hasta comenzar dicha operación. Estos tiempos incluyen cualquier maniobra debida a la colocación del equipo y los tiempos de espera hasta acoplarse con la unidad de empuje.

Como puede observarse en la Tabla siguiente, los tiempos que necesitan las mototraíllas convencionales de dos motores o push-pull son inferiores a los de aquellas máquinas que necesitan tractores empujadores.

1.1.4 NUMERO DE MOTOTRAILLAS POR EMPUJADOR

Con el fin de reducir los tiempos de espera de las mototraillas, es preciso calcular el número de éstas que por equipo de empuje se pueden manejar. Esto se puede conseguir mediante la siguiente fórmula:

Donde el denominador se puede calcular a partir de:

Otra regla práctica que puede servir para calcular el ciclo del empujador es:

Los factores de empuje que se utilizan para las distintas formas de trabajo se indican en la Tabla siguiente:

Un factor importante en el trabajo con mototraíllas consiste en disponer de una flota equilibrada, esto es, que cada tipo de mototraílla debe trabajar con un tractor de potencia adecuada, la siguiente figura puede ayudar a conseguir este cometido: