Tractor Empujador(bulldozer)

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TRACTOR EMPUJADOR TRACTOR EMPUJADOR

Los empujadores son tractores equipados con una hoja delantera para empujar, Los empujadores son tractores equipados con una hoja delantera para empujar, que se puede levantar o bajar por medio de un control hidráulico, que se utiliza para que se puede levantar o bajar por medio de un control hidráulico, que se utiliza para excavar y empujar. Los angledozers, son empujadores que tienen hojas que se pueden excavar y empujar. Los angledozers, son empujadores que tienen hojas que se pueden inclinar para empujar lateralmente la

inclinar para empujar lateralmente la tierra a cualquiera de tierra a cualquiera de los lados, cuando el los lados, cuando el tractor setractor se mueve hacia adelante.

mueve hacia adelante. Cuando no Cuando no se inclinan sus se inclinan sus hojas, hacen el mihojas, hacen el mismo trabajo que lossmo trabajo que los empujadores ordinarios.

empujadores ordinarios. Para una

Para una optimoptimizaciización en ón en la producción, se requiere una la producción, se requiere una adecuaadecuada da relacrelación entreión entre la hoja empujadora y el tractor, además es necesario considerar la clase de trabajo que la hoja empujadora y el tractor, además es necesario considerar la clase de trabajo que hará el tractor.

hará el tractor.

l peso y la potencia disponible de la máquina, determina su capacidad de l peso y la potencia disponible de la máquina, determina su capacidad de empuje. !ing"n tractor puede aplicar más empuje que el peso de la máquina más la empuje. !ing"n tractor puede aplicar más empuje que el peso de la máquina más la #uerza máxima que suministra el tren de

#uerza máxima que suministra el tren de #uerzas.#uerzas. L$ %&'$.

L$ %&'$.

s una estru

s una estructura macctura maciza que tieniza que tiene una base y un respaldo rece una base y un respaldo rectangulatangulares. res. LaLa arista delantera de la base es una hoja lisa o cuchilla de acero duro y tenaz que sobresale arista delantera de la base es una hoja lisa o cuchilla de acero duro y tenaz que sobresale adelante y debajo del resto de la hoja, es cóncava y está inclinada hacia atrás.

adelante y debajo del resto de la hoja, es cóncava y está inclinada hacia atrás.  $l empujar

 $l empujar esta hoja esta hoja en el en el terreno, la terreno, la cuchilla normalmente cuchilla normalmente corta y corta y rompe el rompe el material quematerial que sube por la curva de la hoja hasta que cae

sube por la curva de la hoja hasta que cae %acia

%acia adelanadelante. l te. l matermaterial ial que la hoque la hoja empja empuja hacuja hacia adelia adelante, ante, se manse mantiene atiene as( ens( en movimiento más o menos giratorio, que tiende a emparejar la carga y o#rece la m(nima movimiento más o menos giratorio, que tiende a emparejar la carga y o#rece la m(nima resistencia.

resistencia.

Los brazos de empuje, deben estar unidos a la hoja, cerca de sus bordes Los brazos de empuje, deben estar unidos a la hoja, cerca de sus bordes exteriores, porque los mayores es#uerzos normalmente ocurren en las esquinas. )na exteriores, porque los mayores es#uerzos normalmente ocurren en las esquinas. )na excepción es cuando s

excepción es cuando se empujan escrepas, e empujan escrepas, en la que está en la que está sujeta a colisiones csujeta a colisiones centralesentrales violentas.

violentas.

L&* +$-&*  /P)'. L&* +$-&*  /P)'.

*on vigas huecas gruesas que van de una conexión articulada con el tractor a la *on vigas huecas gruesas que van de una conexión articulada con el tractor a la parte in#erior de la hoja. La mayor parte de los empujadores tienen brazos que están parte in#erior de la hoja. La mayor parte de los empujadores tienen brazos que están montados en la parte exterior de los bastidores de las orugas.

montados en la parte exterior de los bastidores de las orugas.

l extremo delantero del brazo, puede estar sólidamente soldado a la hoja, pero se l extremo delantero del brazo, puede estar sólidamente soldado a la hoja, pero se está acostumbrando más, conectarlo por medio de una articulación horizontal que permite está acostumbrando más, conectarlo por medio de una articulación horizontal que permite cambiar la inclinación y el ángulo de la hoja.

cambiar la inclinación y el ángulo de la hoja. +$-&* 

+$-&*  0!CL0!$C01!.0!CL0!$C01!. *on

*on contcontravienravientos tos diagondiagonales ales entre entre el el brazo brazo de de empuje empuje y y la la parte parte superisuperior or de de lala hoja. $poyan la hoja para resistir cargas situadas arriba de la l(nea de los brazos de hoja. $poyan la hoja para resistir cargas situadas arriba de la l(nea de los brazos de empuje, y proporcionan medios para regular la inclinación longitudinal y transversal de la empuje, y proporcionan medios para regular la inclinación longitudinal y transversal de la hoja.

2odos los empujadores modernos usan cilindros hidráulicos para levantar y bajar  la hoja.

 $lgunas hojas pueden inclinarse mecánicamente para cortar a mayor pro#undidad en un lado que en otro. Las hojas tambi3n se pueden hacer girar alrededor de un pivote central horizontal, y sujetarse a los brazos de empuje por medio de pasadores removibles o de cu4a.

La inclinación de potencia aumenta mucho la capacidad de la máquina para cortar  terreno duro, y otras obstrucciones, para dar el bombeo a los caminos, y para hacer  con#ormaciones de precisión en taludes y curvas.

%&'$ $!5)L$+L & $!5L&-.

Los angledozer son empujadores con hojas que se pueden hacer girar a la derecha o a la izquierda, además de poderse colocar en una posición transversal normal al eje longitudinal. Pueden tener sistemas elevadores hidráulicos o mecánicos. La hoja del angledozer es más larga que la del bulldozer para que la anchura del corte sea la misma cuando se hace girar la cuchilla. La parte in#erior de la cuchilla se ensancha para hacer  un corte con aristas de#inidas cuando se está empujando el material lateralmente, lo que da por resultado que la hoja corta un poco más abajo en las orillas cuando la cuchilla se lleva normal.

 /P)'$&* *&+ )$*.

Los tractores sobre oruga son lentos, lo que constituye un inconveniente importante cuando las máquinas de transporte de escombro pueden desplazarse sobre un terreno relativamente duro o sobre una carretera. n tal caso, pueden utilizarse tractores sobre grandes neumáticos, menos potentes pero más rápidos. *iendo el resto de los componentes iguales o muy similares a los de oruga.

Las velocidades de viaje son 6 veces mayores que en los de cadena. La movilidad, maniobrabilidad y una buena velocidad hacen que los tractores de ruedas se adapten a trabajos en patios y a movimiento de materiales, as( como limpieza alrededor de las palas. Para trabajos con hoja topadora, las siguientes condiciones7 largas distancias de empuje, tierra suelta con pocas piedras o sin ellas, nivelación o trabajos cuesta abajo, buenas condiciones del suelo. Cuando se emplea para empuje de la carga de escrepas, se deben considerar las siguientes condiciones7 corte delgado de la escrepa, buenas condiciones del suelo sin roca, alta velocidad de empuje.

 $lgunos #abricantes tiene modelos que pueden adaptarse a compactadores montando ruedas metálicas con vástagos tipo pata de cabra, sobre los neumáticos.

*/&!2. Los terrenos en los que se van a e#ectuar excavaciones, hacer rellenos o a nivelarse, deben desmontarse primero. n el desmonte se incluye la remoción de la vegetación, que pueden ser hierbas, malezas, matorrales o tocones. 8uizá sea necesario quitar otros materiales como piedras.

 $ctualmente se ha desarrollado una gran variedad de aditamentos para tractores que lo habilitan para realizar hasta los trabajos más severos de desmonte.

/P)'$!& /&2&*CP$*.

Los tractores empujadores se necesitan casi siempre para llenar bien con e#iciencia las escrepas de auto propulsión de un solo motor, y son "tiles tambi3n para las escrepas de dos motores, y con las escrepas de arrastre que son de tama4o excesivo para el tractor que las remolca o cuando el terreno es duro.

*C$9$!&.

l tractor empujador se opera moviendo el tractor hacia adelante o hacia atrás y levantando y bajando la hoja, poni3ndola en contacto con el material para excavarlo, acarrearlo o extenderlo. Con#orme va excavando y movi3ndose hacia adelante, el material se va apilando al #rente y avanza junto con el tractor. l tractor excava y transporta con mucha e#icacia con pendiente negativa que a nivel o con pendiente positiva por lo que siempre es pre#erible buscar la manera de que el tractor trabaje cuesta abajo. n excavaciones en terrenos duros una inclinación correcta de la hoja ayuda al corte.

2!0&  /$20$L.

l tractor empujador puede extender montones de material caminando sobre los mismos con la cuchilla elevada a la rasante deseada. $l sostener la hoja algo arriba de la super#icie original parte del material puede deslizarse debajo de ella en una capa pareja sobre la cual puede transitar el tractor.

2$+$'$!& ! )! +$!C&  &C$.

xisten actualmente tractores con una potencia su#iciente para condiciones severas de servicio, como es el ataque de materiales rocosos, operaciones que anteriormente requer(an el uso de explosivos.

!0/0!2&. s la cantidad de obra que realiza una máquina por unidad de tiempo. l rendimiento aproximado se puede valorar de las siguientes #ormas7

a: Por observación directa.

b: Por medio de reglas y #órmulas ;teórico:.

c: Por medio de tablas proporcionadas por el #abricante.

i: Cálculo del rendimiento de un tractor empujador por medio de observación directa7

La obtención de los rendimientos <por observación directa es la medición #(sica de los vol"menes de los materiales movidos por la máquina durante la unidad horaria de trabajo, tiene la desventaja de que no proporciona resultados a priori, es decir, si se desea programar con anticipación el rendimiento de las máquinas, este m3todo no ser(a práctico si no se tiene experiencia en el ramo, si no se ha trabajado antes con cierto tipo de material o se desconocen las condiciones climatológicas imperantes en la zona donde se encuentra ubicada la obra, por lo tanto no se mencionará más a #ondo, aunque cabe

destacar que es muy "til cuando se trata de calcular que tanto se aproximó a la realidad el rendimiento calculado por cualquiera de los dos m3todos que veremos más adelante.

ii: Cálculo del rendimiento por medio de reglas y #órmulas7

ste m3todo nos proporciona resultados que se pueden acercar mucho a la realidad, en la medida en que tomemos en consideración los #actores que a#ectan el rendimiento y no están considerados en las #órmulas, por ejemplo, la experiencia del operador, la di#icultad que presenta el material para ser cortado, etc.

Para estimar la producción de los tractores empujadores seg"n reglas y #órmulas se debe tomar en cuenta que7

La #uerza tractiva en la barra de un tractor esta expresada por7  F . T .

=

375

(

 H . P .

)(

0.80

)

V 

n donde7

=.2. 7 =uerza tractiva en libras. %.P. 7 Potencia nominal en %.P. 97 9elocidad en millas > hora.

Las especi#icaciones de las máquinas muestran la relación entre velocidad y tracción en la barra de tiro.

La resistencia al rodamiento es la #uerza que se opone al movimiento de una máquina sobre un camino a velocidad uni#orma. *e calcula en #unción del peso del veh(culo multiplicado por el coe#iciente de resistencia al rodamiento.

 R . R .

=

 peso de lamáquina× coeficientede R . R .

La resistencia a la pendiente es la componente del peso de la máquina paralela al plano inclinado. *u valor está en #unción del peso del veh(culo y de la pendiente

 R . P .

=

 peso de la máquina × de pendiente

/

100

Las resistencias al rodamiento y a la pendiente se restan a la #uerza tractiva en el gancho y se obtiene la #uerza tractiva disponible para realizar el trabajo, sin olvidar que la máxima está de#inida por7

 F . T . máx

=

 peso deltractor × coeficiente de tracción .

La #uerza tractiva disponible determina la velocidad de marcha que a su vez nos permite calcular el tiempo del ciclo? este se integra con tiempos #ijos y tiempos variables. Los tiempos #ijos son de orden de @.AB  @.DB min.

C 

=

L H  2 2Tg

(

 x

)

onde7 C7 capacidad de la hoja L7 Longitud de la hoja %7 altura de la hoja

E7 ángulo de reposo del material

*i el talud es D7A, entonces Tg

(

 x

)=

1₂ y V 

=

 L2

Con los datos anteriores se puede calcular la producción de un tractor que queda expresada por7

 P

=

 ! ×C  t _c onde7

C7 es la capacidad de la hoja topadora. P7 es la producción en m6_{> hora}

7 es la e#iciencia del trabajo en minutos > hora 2c7 tiempo del ciclo en minutos.

Para obtener el volumen compacto habr(a que dividir el resultado entre el coe#iciente de abundamiento, despu3s de aplicar los #actores de corrección correspondiente al tipo de trabajo que realiza.

iii: Calculo del rendimiento por medio de tablas proporcionadas por el #abricante. La producción de estas máquinas puede estimarse utilizando las curvas que se muestran más adelante y aplicando los #actores necesarios. La #órmula ser(a7

 Producciónmáxima

¿

 Producciónreal

=

{

(

teóricamarcada

¿

enlacur"a

)

× Factoresde correción

stas curvas de producción dan la capacidad máxima teórica para cuchillas rectas ;: y )niversal ;): están basadas en las siguientes condiciones.

A.F A@@G de e#iciencia ;H@ minutos la hora: D.F /áquinas de transmisión automática.

6.F. La máquina corta el material a lo largo de AB metros, de ah( sigue con la cuchilla llena acarreándolo.

I.F el peso espec(#ico del material es de A6@@ Jg > m 6 _{suelto o bien AK@ Jg > m}6 _de

material en banco.

l tractor empujador, especialmente montado sobre orugas, es la máquina cuya producción requiere de mayor cuidado al ser determinada ya que la gran variedad de trabajos que ejecuta lo hace particularmente di#(cil. La producción será constante cuando la máquina se utilice para trabajar en una pila de material p3treo, homog3neo y de part(culas peque4as y se irá complicando si se utiliza con cuchillas angulable extrayendo

material con los gavilanes y lo será más si se encuentra en un banco de roca mal tronada haciendo la rezaga. FACTORES DE CORRECCIÓN OPERADOR 2ractor de orugas 2ractor de llantas

xperimentado A.@@ A.@@

!ormal @.KB @.H@

MATERIAL

*uelto y apilado A.D@ A.D@

i#(cil de extraer? cortado con gavilán @.M@ @.KB

*in usar gavilán @.K@ @

i#(cil de empujar ;seco, material no cohesivo: @.M@ @.M@

oca desgarrada @.K@ @

oca maltronada @.H@ @

MATERIALES PESADOS

*i se trata de mover material mayor de AK@ Jg > m6 _{en banco o A6@@ Jg > m}6

suelto, obtener el coe#iciente dividiendo 3stos pesos entre el real ;la producción debe decrecer:.

EFICIENCIA DE TRABAJO

B@ minutos>hora. @.M@ @.MI

I@ minutos>hora. @.HK @.HK

TRANSMISIÓN DIRECTA (NO AUTOMÁTICA)

;@.A minutos tiempo #ijo: @.M@ @

CUCHILLA EMPUJADORA

Cuchilla angulable ; $ : @.H@ @

Cuchilla amortiguadora ; C : @.B@ @.B@

PENDIENTE

La pendiente a#ecta la producción y el #actor de corrección se obtiene del siguiente cuadro, haciendo la anotación de que siempre que sea posible debe aprovecharse la pendiente a #avor de la producción.

)n M% con una hoja recta M excava un material arcilloso muy empacado y acarrea a una distancia de @ metros en una pendiente positiva del IG. l peso volum3trico suelto es de AHB@ Jg>m6 _{y se trabajan horas de B@ minutos con un operador} 

mediano. Calcular la producción horaria.

D8h Caterpiar 

! "8#$###

e la grá#ica de producción ideal es de D6@ m6 _{suelto > hora.}

Fa%t&re' e %&rre%%i*+

&peración @.KB

/aterial di#(cil de cortar @.M@ Peso volum3trico A6K@>AHB@ @.M6 #iciencia horaria B@>H@ @.MI

Pendientes @.D

 Producción máxima

¿

 Producciónreal

=

{

(

teóricamarcada

¿

enlacur"a

)

× Factoresde correción P N D6@ m6 _{suelto > hora ;@.KB: ;@.M@: ;@.M6: ;@.MI: ;@.D: N MM.BA m}6 _{suelto > hora}

Cuando sea posible, debe procurarse siempre que las máquinas no trabajen cargadas cuesta arriba.

*e puede veri#icar el problema anterior mediante la #órmula general7  P

=

 ! ×C 

t _c

C-%,& e %i%&+

Considerando un coe#iciente de resistencia al rodamiento de @.@I Capacidad de la hoja? tomados del catálogo del #abricante.

Longitud N I.@@ metros

 $ltura N A.6H metros

Capacidad N LhD _{N I.@@ ;A.6H:}D _{N K.6 m}6 _{sueltos, esto considerando un}

talud de reposo del material de D7A

Peso del material excavado7

Peso del material N capacidad de hoja x peso volum3trico Peso del material N K.6 m6 _{sueltos x AHB@ Jg>m}6 _{N AD,A6 Jg.}

Re'i'te*%ia t&ta e tra%t&r . a %ar/a+

t del tractor N 6M,@@@ ;@.@I O @.@I: N 6,@I@ Jg.

t de la carga N AD,A6 Jg O AD,A6;@.@I: N AD,HM@ Jg

  esistencia 2otal ;=.2.: N AB,KD@ Jg

Para %a%,ar a 0e&%ia e ia+  F . T .

=

375

(

 H . P .

)(

0.80

)

V 

=

375

(

 H . P .

)(

0.80

)

 F . T . V 

=

375×270 H . P .×0.8 15,720 #g×2.2 l$  #g

=

2.34mp V 

=

2.34mp×1.6 #m  %illa

=

3.74&p Velocidad media

=

3.74×0.8

=

2.992&p

Puede regresar a la velocidad máxima al bajar sin carga a razón de A6 Qph. Los #abricantes recomiendan que en reversa el tractor opere el segunda velocidad a M.I Qph para no da4ar el tránsito, por lo que se considera 3sta como velocidad media.

Tie1p& e %i%&+

e 0da t i

=

90m ×60min 2,992m

=

1.80min. e egreso t r

=

90m×60min 8,400m

=

0.64min 2iempos #ijos N @.@ min 2iempo del ciclo N D.B6 min

Producción ¿ 7.39m3× 50min r 2.53min =146 m 3sueltos r .

Fa%t&re' e %&rre%%i*+

&peración @.KB

/aterial di#icil de cortar @.M@ Peso volum3trico ;ya considerado: FFFFFF #iciencia horaria ;ya considerada: FFFFFF Pendiente ;ya considerada: FFFFFF Pr&,%%i* Fi*a+

 P

=

146 m

3

r ×0.75×0.80

=

87.6m

3 sueltos

r .

esultado similar al anterior.

ebe veri#icarse la máxima #uerza tractiva, usando el coe#iciente de tracción de la tabla.

 %ax. F . T .

=

38,000&g ×0.90

=

34,200&g .

9alor superior a la resistencia total de AB,KD@ Qg.

n el caso de que el ejemplo #uera con tractores de transmisión directa, los tiempos #ijos son de @.A min.