INDICE

INTRODUCCION

CAPITULO I

MOTONIVELADORAS

1. GENERALIDADES1.1. DEFINICIONES.-

Una motoniveladora es una máquina de construcción que cuenta con una larga hoja metálica empleada para nivelar terrenos.Generalmente presentan tres ejes: la cabina y el motor se encuentran situados en la parte posterior, sobre los dos ejes tractores, y el tercer eje se localiza en la parte frontal de la máquina, estando localizada la hoja niveladora entre el eje frontal, y los dos ejes traseros. En ciertos países como Finlandia, la mayoría de las motoniveladoras están equipadas con una tercera cuchilla, localizada frente al eje delantero.La principal finalidad de la motoniveladora es nivelar terrenos, y refinar taludes. Una de las características que dan gran versatilidad a esta máquina es que es capaz de realizar el refino de taludes con distintas inclinaciones. El trabajo de la motoniveladora suele complementar al realizado previamente por otra maquinaria de construcción, como excavadoras o escarificadoras.1

Máquina muy versátil usada para mover tierra u otro material suelto.Su función principal es nivelar, modelar o dar la pendiente necesaria al material en que trabaja. Se considera como una máquina de terminación superficial.Su versatilidad está dada por los diferentes movimientos de la hoja, como por la serie de accesorios que puede tener.Puede imitar todo los tipos de tractores, pero su diferencia radica en que la Motoniveladora es más frágil, ya que no es capaz de aplicar la potencia de movimiento ni la de corte del tractor.2

1.2. TIPOS DE TRACTORLas motoniveladoras se clasifican de acuerdo al tipo de configuración del bastidor, las cuales pueden ser:1.2.1. MOTONIVELADORAS RIGIDAS

A. CONCEPTUALIZACIÓN : Son aquellas cuyo bastidor es de una sola corrida y completamente recta. Ya que estas máquinas son de gran longitud tienen un radio de giro bastante grande y su aplicación en la conformación de superficies es limitada.

1 http://es.wikipedia.org/wiki/Motoniveladora2 http://html.rincondelvago.com/motoniveladora.html

B. PARTES PRINCIPALES DEL TRACTOR SOBRE ORUGAS

a. CAPO MOTOR.- El capó o cofre, es la cubierta con bisagras que cubre el motor de un tractor y permite el acceso al compartimento del motor para realizar mantenimiento y reparaciones.

b. CANINA DE CONDUCCIÓN.- habitáculo para el operador, donde se encuentran los controles para la operación.

c. RUEDA MOTRIZ.- es aquella que hacen un giro independiente, en ellas van abrazadas las cadenas y permiten el desplazamiento del tractor.

d. CADENAS DE ORUGAS (tren de rodaje).- El tren de rodaje es una mezcla de 2 sistemas los cuales son el de rodamiento y trasmisión. El funcionamiento principal de estos es de trasladar al tractor.

e. CILINDROS HIDRÁULICOS.- Los cilindros hidráulicos obtienen la energía de un fluido hidráulico presurizado, que es típicamente algún tipo de aceite. El cilindro hidráulico consiste básicamente en dos piezas: un cilindro barril y un pistón o émbolo móvil conectado a un vástago.

f. ESCARIFICADOR (RIPER).- Es un dispositivo a manera de arpón curvo, que sirve para "aflojar" la tierra, por la forma se ubica en la parte posterior del tractor, cuando avanza va creando surcos que remueven el terreno.

g. HOJAS O CUCHILLAS.- Existen en general tres tipos de cuchillas para las actividades de empuje de material: recta (S), universal (U) y semi universal (SU), además la tipo cojín (C), usada para actividades de empuje de otros equipos entre otras actividades. HOJA UNIVERAL. “U " (Universal).

Los amplios flancos de esta hoja incluyen una cantonera y por lo menos una sección de cuchilla que facilitan el empuje de grandes cargas a largas distancias, como en los trabajos de recuperación de terrenos, apilamiento, alimentación de tolvas y amontonamiento para cargadores. Si está equipada con cilindros de inclinación, la hoja U se puede usar para apalancar, nivelar, cortar zanjas y dirigir el tractor.

HOJA “S” (recta) La hoja recta proporciona excelente versatilidad. Como es más pequeña que la hoja “U”, es más fácil de maniobrar y puede manipular una amplia variedad de materiales. La hoja “S” es más agresiva en cuanto a penetración y obtención de la carga para la hoja. Un cilindro de inclinación mejora su rendimiento y su versatilidad. La hoja “S” puede mover con facilidad materiales densos.

Hoja "SU" La hoja semi universal combina las mejores características de la hoja "S" y la hoja "U" en un solo paquete.

Tiene mayor capacidad por la adición de flancos cortos que incluyen sólo las cantoneras de la hoja topadora. Las alas mejoran la retención de la carga y permiten conservar la capacidad de penetrar y cargar con rapidez en materiales muy compactados y de trabajar con una gran variedad de materiales en aplicaciones de producción. Un cilindro de inclinación aumenta la productividad y versatilidad de esta hoja. Equipada con una plancha de empuje.

Hoja "CD” La hoja "CD" (para D11T). La hoja CD tiene una forma de “cucharón” que le permite transportar varios metros cúbicos de material. La hoja "CD" no es tan eficaz como las hojas "U" y "SU" en materiales muy comprimidos o con poca trituración. Sufre más a causa de material retenido en la hoja al trabajar con materiales pegajosos.

Hoja "P" (orientable inclinable con ángulo de ataque variable) — La versatilidad es la característica principal de esta hoja con su capacidad para realizar una amplia variedad de trabajos, desde desarrollos de sitios hasta trabajos de explanación en general.

Hojas “VR” (De radio variable) La hoja semi universal de radio variable combina las ventajas de una hoja semi universal, como la capacidad de corte y penetración en el suelo, con las características de mayor retención de la carga y menor derrame lateral del material de la hoja "U".

Rastrillos.- Caterpillar ofrece una variedad de rastrillos para utilizar en aplicaciones de limpieza de terreno. Pueden trabajar con vegetación de hasta una altura de árboles medianos y ofrecen una buena penetración en el suelo para extraer pequeños troncos, rocas y raíces.

Grafico que muestra las principales partes de un tractor sobre orugas.

Esquema general de un tractor sobre orugas.

Tractores modelos CAT

Ejemplo especificaciones de tractor sobre orugas.

MODELOSD-3 D-4 D-5 D-6 D-7 D-8 D-9 D-10

D3K XL D4K XL D5K XL D6K XL D7E D8R D9R D10TD3K LGP D4K LGP D5K LGP D6K LGP D7E LGP D8T D9T D11T

D5N XL† D6N XL D7G† D8R LGP D11R CDD5N LGP† D6N LGP D7G Serie 2 D8T LGPD5K XL D6G D7R Serie 2

D6G Serie 2 XL D7R Serie 2 XR

D6G Serie 2 LGP D7R Serie 2 LGPD6R Serie 3D6R Serie 3 XLD6R Serie 3 XWD6R Serie 3 LGPD6TD6T XLD6T XWD6T LGP

1.2.2. MOTONIVELADORAS ARTICULADAS:

Son aquellas cuyo bastidor está formado por dos partes y unidos por una articulación que le permite girar en radios menores y realizar trabajos con mayor versatilidad gracias a la posición acodillada que pueden acomodarse.

Son ruedas como las de los vehículos pero mayores y más anchas.

FUNCIONALIDAD Y APLICACION.-El tractor sobre ruedas tiene diversas funciones como por ejemplo la nivelación de suelos, movimiento de materiales y compactación de tierra. Son perfectos para el sector minero y para la edificación.Cada tractor de ruedas cuenta con hojas fuertes cuyos bordes pueden ser reemplazados, los cuales se sujetan con pernos de gran resistencia. Incluyen planchas que se hacen cargo del topamiento y rodaje, estas aparecen en la parte inferior. Además poseen una palanca universal, por lo que la fatiga se reduce y se facilita la operación.Estos equipos se presentan en diferentes dimensiones. Encontrará máquinas de tamaño mediano, perfectas para trabajar con carbón; y grandes, excelentes para altas demandas, idóneos para reparaciones y apilación de materiales.

MODELOS EN MARCAS CAT:

PRINCIPALES PARTES DEL TRACTOR SOBRE RUEDAS.-Tomaremos como referencia las partes de un tractor sobre neumáticos modelo CAT 814F.

Componentes del Tren de fuerza.-Proporciona potencia en el volante de 173 kW (232 hp) a una velocidad nominal de 2.100 rpm. Gracias a su potencia alta y cilindrada baja, este motor innovador proporciona excelente economía de combustible y duración que reduce significativamente los costos de operación. Si tomamos como conjunto al tren de fuerza encontramos a: turbocompresor, pistones, válvulas, cigüeñal, ejes, caja del convertidor de torque, engranaje de mando de la bomba de implementos y dirección, convertidor de torque, engranaje intermedio, engranaje de mando, eje de salida del convertidor de torque, caja de la transmisión entre otros.

Sistemas De Dirección.- Sistema de Combustible Sistema de Admisión y Escape Sistema de Lubricación Sistema de Refrigeración Especificación de la Prueba de Rendimiento Códigos de Sucesos y Códigos de Diagnósticos

Sistema de frenos.-

Frenode ParqueoActivado• Puntosde Testeo Y Ubicaciónde Componentes SistemaMonitor

Estructuras.-Combina el uso de la soldadura robótica hasta en un 90% de la estructura.Con piezas de fundición en varias áreas para aumentar la resistencia, lo que ayuda a distribuir las cargas y reducir el número de piezas. Esto ofrece soldaduras altamente resistentes con penetración profunda y excelente fusión a la plancha.Las ventajas son mayor duración y resistencia a la fatiga.

Paquete de hojas.-Consta de la hoja, brazos de empuje, soporte del muñón, plancha de patinaje de longitud del topador, cuchillas reversibles, cantoneras de auto afilado, protectores de la tubería hidráulica y cilindros de la hoja hidráulica.

Bastidor delantero del tractor. Diseñado específicamente para manejar altas fuerzas de tracción en las ruedas, la máquina puede fácilmente empujar su peso más el peso del material por largas distancias en aplicaciones de explanación pesada.

Cabina y controles del operador.-Comodidad y control, la cabina del operador de calidad superior ayuda a maximizar la productividad.

CAPITULO II

APLICACIONES, RENDIMIENTO Y MANTENIMIENTO DE LOS TRACTORES

2.1. APLICACIONES PRINCIPALES DE LOS TRACTORES EN OBRAA. EMPUJE.-

Una operación de empuje se realizara con una hoja frontal de empuje montada en el extremo frontal del tractor. Las condiciones de carga para el bulldozer, variaran desde las relativamente ligeras y uniformes, hasta las aplicaciones de fuerza de impacto necesaria, a través de la hoja, para mover una piedra muy grande, como arrancar una raíz o derribar un árbol. Para llenar los requisitos de fuerza de impacto, se prefiere la transmisión directa. De lo contrario, para las variaciones más ligeras y graduales de carga de un bulldozer, es mejor que posea convertidor de par de torsión. Para todos los usos es mejor tener transmisión de cambios de potencia.

B. DESGARRAMIENTO.-Los materiales sólidos o fuertemente consolidados pueden tener que aflojarse sea por una maniobra de rasgamiento o desgarramiento, o por una perforación o voladura. Cuando las condiciones del trabajo indiquen operación de desgarramiento, debe hacerse otras determinaciones preliminares. El uso final del material es importante, si va a ser utilizado como material de relleno, de nivelado o se va a desechar. Controlando la distancia entre las pasadas o los accesorios, puede regularse perfectamente bien el tamaño del material arrancado.

C. MOVIMIENTO DE TIERRA.- La operación regular de movimiento de tierras es prácticamente un conjunto de movimientos rectos de avance y retroceso. Cuando el tractor se mueve hacia delante, su hoja frontal se encaja en el terreno cortándolo, para obtener su carga. El tractor debe recorrer algunos metros para obtener su carga completa. Por ejemplo una hoja típica de corte de unos 15 cm., recorrerá más de 12 metros hacia delante para obtener su carga completa. Esta carga Serra como una cuña móvil de tierra, empujada delante de la hoja.

D. TRASPORTE DE MATERIAL.-Esta es la operación más simple consistente en el traslado de diverso materiales.

E. EXCAVACIÓN EN ROCALa excavación de roca normalmente se realiza usando explosivos. Algunas veces, por la magnitud del trabajo y las condiciones de la roca es posible realizar la excavación con un accesorio llamado ripper o

desgarrador, que consiste en unas uñas colocadas en la parte posterior del tractor, que penetran el suelo y son jaladas por el equipo, aflojando el material. Puede trabajar en roca, terreno duro de excavar o pavimentos antiguos. Por lo general se prefieren los tractores de orugas, por la gran fuerza de tiro que necesita este trabajo.

2.2. OPTIMIZACION, RENDIMIENTO Y PRODUCCIONLa altura sobre el nivel del mar afecta la potencia útil de los motores arriba de los 1,500 mts, del orden del 1% por cada 100 mts de altura, así una maquina trabajando a 3,000 mts tendría una pérdida del 15%.

CALCULO DE LA CAPACIDAD DE EN FUNCION DE CUCHILLAS EN m3 SUELTO.Los fabricantes proporcionan una capacidad de cuchilla teórica, basada en la práctica SAE J1265 (SAE - Society of Automotive Engineers- formalmente Sociedad de Ingenieros de Automoción). Para una cuchilla recta, la capacidad VS puede estimarse con la siguiente ecuación en función del ancho de la cuchilla (W) y la altura efectiva (H) o altura de material.

Para la capacidad de la cuchilla universal VU se sugiere la siguiente ecuación en función de la capacidad de la zona recta, más la fracción equivalente a la zona angular es:

Donde:Vu = capacidad de la cuchilla universal, en m3 suelto.Vs = capacidad de la cuchilla en la zona recta, en m3 suelto.W = ancho de la cuchilla, en metros, excluyendo los bordes.H = altura efectiva de la cuchilla, en metros.Z = longitud del tramos angular, medido de manera paralela al ancho de la cuchilla, en metros.X = ángulo de la sección angular.

METODO EXPERIMENTAL.-Lo primero que debe hacerse es obtener la carga de una cuchilla normal, haciendo que el tractor empuje una cuchilla de carga normalizada sobre un área nivelada. El tractor se detiene, mientras que la cuchilla se mueve ligeramente hacia adelante para crear una pila simétrica.

Luego el tractor regresa y se retirar de la pila, procediendo a medir la altura (H) y el ancho (W) de la pila en el borde interior de cada extremo, así como la mayor longitud (L) de la pila, que no necesariamente estará al centro.Como los valores H y W no serán uniformes, se pueden tomar valores a ambos extremos y promediarlos. Si las medidas están es metros, la carga de la cuchilla en m3 sueltos se podrá.

TIEMPO DEL CICLO.-El ciclo de un tractor para las operaciones de empuje de material se compone de tres labores: empujar, regreso y maniobras. El tiempo requerido para empujar y regresar puede calcularse para cada modelo de tractor, considerando las distancias de empuje y una velocidad. El tiempo será el resultado de la división de la distancia entre la velocidad. El tractoreo se realiza generalmente a una velocidad baja, entre 2.4 a 3.2 Km/h. La velocidad de retorno es la máxima que puede lograrse en la distancia disponible.Es el tiempo necesario para que una hoja topadora complete un ciclo de trabajo, excavación, empuje, retroceso y cambios y se calcula con la siguiente fórmula:

Donde:D = Distancia de acarreo (m )A = Velocidad de avance (m/min )R = Velocidad de retroceso (m/min )d = Distancia de corte (m)Z = Tiempo que dura la operación de corte

MÉTODOS PARA CALCULAR LA PRODUCCION.- Primer método.-La fórmula para calcular la producción de tractor en metros cúbicos por una hora de 60 minutos es la siguiente:

T=DA

+(D + d )R

+ Z

Donde:P =es la producción de la máquina.V =es la capacidad de la cuchilla.TE =es el tiempo de empuje.TR =es el tiempo de retorno.TM =es el tiempo de maniobras.

Esta producción se basa en un trabajo continuo durante una hora de 60 minutos, que sería una condición ideal. Sin embargo, la eficiencia del trabajo se verá afectada por la buena dirección en el campo, las condiciones del equipo y la dificultad misma de las labores. La eficiencia de una operación se cuenta reduciendo el número de minutos que realmente se trabaja en una hora. El factor de eficiencia se expresa entonces como minutos de trabajo en una hora, por ejemplo, 50 minutos por hora o un factor de eficiencia de 0.83.

Existen condiciones particulares que pueden favorecer la producción, como el trabajo de dos tractores lado a lado Con esta disposición, las dos cuchillas compensan la pérdida de material hacia los costados, incrementando la producción entre un 15% a un 25%.

Segundo método.-La productividad de las máquinas de construcción se mide en metros cúbicos por hora (m3/hora), o yardas cúbicas por hora. Su cálculo está basado en el volumen que es capaz de producir la máquina en cada ciclo de trabajo, lo cual depende principalmente de sus dimensiones, y en el número de ciclos que es capaz de ejecutar por hora.

Donde:Q = Producción por hora (m3/hora)q = Producción por ciclo (m3/ciclo)N = Número de ciclos por Hora = 60/TT = Tiempo de duración de un ciclo en minutos

Para calcular la producción por hora de un tractor excavando y/o empujando tierra, inicialmente se debe obtener los siguientes datos

Q=q∗N=q∗60T

2.3. PRINCIPALES MARCAS DE TRACTORES EN EL MUNDO John

Deere Mahindra New

Holland

Lamborghini

Same Massey

Ferguson Ford

Carraro Landini Valtra Mercede

s-Benz Ferrari

2.4. MANTENIMIENTO DE LOS TRACTORESEl mantenimiento periódico es uno de los factores a considerar en el costo de la maquinaria ya que regularmente debe estarse haciendo un control de engrasado y aceites en general.En lo que refiere a Mantención periódica es preciso realizar las siguientes acciones (considerar referencial los siguientes datos).

Cambio de aceite de motor a las 250 hrs. Cambio de filtro de aceite a las 250 hrs. Cambio de filtro de petroleo a las 250 hrs. Cambio de filtro de aire a las 250 hrs. Cambio de aceite hidráulico a las 1000 hrs. Cambio de aceite de sist. de trans. a las 1000 hrs. Cambio de aceite mandos finales a las 1000 hrs.

2.5. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRODUCCIÓN DE LOS TRACTORES.-

Factor de la hojaRepresenta las condiciones en que se encuentra el suelo excavado y la dificultad que ofrece para ser empujado. De acuerdo a las condiciones en que se realiza el empuje del material puede tener los valores de la siguiente tabla.

CONDICIONES DE EMPUJEFACTOR DE

HOJA(Fh)

EMPUJE FACIL con cuchilla llena, para tierra suelta, bajo contenido de agua, terrenos arenosos, tierra común, materiales amontonados

0.90-1,10

EMPUJE PROMEDIO tierra suelta pero imposible de empujar con cuchilla 0,70- 0,90llena, suelo con grava, arena y roca trituradaEMPUJE DE DIFICULTAD MODERADA contenido alto de agua, arcilla 0,60-0,70pegajosa con cascajo, arcilla seca y dura, suelo naturalEMPUJE DIFICIL roca dinamitada o fragmentos grandes de rocas.

0,40-0,60

*Fuente: Manual de especificaciones y aplicaciones KOMATSU

Factor de pendienteRepresenta el mayor esfuerzo que debe realizar la máquina para trabajar en sentido contrario a la pendiente, o el menor esfuerzo si lo hace en el sentido de la pendiente. En condiciones promedio se le asignan los valores siguientes.

Factor del tipo de material.-

Representa los diferentes niveles de dificultad que ofrecen los materiales para ser extraídos de su lecho natural.

MATERIAL FACTOR "m"

Suelto y amontonado, tierra. No compacta, arena, grava, suelo suave 1,00

Tierra compacta, arcilla seca, suelos con menos del 25 % de roca 0,90

Suelos duros con un contenido de roca de hasta 50 % 0,80

Roca escarificada o dinamitada, suelos con hasta 75 % de roca 0,70

Rocas areniscas y caliche 0,60

Factor de eficiencia del trabajo

Factor de alturaLa disminución de productividad que ocasiona la pérdida de un porcentaje de potencia del motor, debido a la altura sobre el nivel del mar, se evalúa incrementando la duración del ciclo en el mismo porcentaje de la disminución de potencia.

h = (altura sobre el nivel del mar - 1000 metros) / 10000

PENDIENTE DEL TERRENO (%)

FACTOR (p)

15 1.2010 1.145 1.070 1.00-5 0.93-10 0.86-15 0.77

2.6. LIMITACIONES DE LOS TRACTORES

El mayor empuje en kilogramos que puede proporcionar un tractor es Igual al peso de la máquina más la fuerza máxima que suministra el tren de fuerza.Algunas características del terreno y su humedad limitan la aptitud del tractor para aprovechar la totalidad de su peso y potencia. Los coeficientes aproximados de los factores de tracción que aparecen en la tabla siguiente permiten calcular la fuerza máxima de empuje de la hoja topadora, multiplicando el peso del tractor por los coeficientes de la tabla.

Tabla 4. Coeficientes aproximados de los factores de tracción o agarre en el suelo

Tipo de sueloRuedas con neumáticos

Con orugas

Hormigón 0.90 0.45Magra arcillosa seca (*) 0.55 0.90Marga arcillosa mojada 0.45 0.70Magra arcillosa con surcos 0.40 0.70Arena seca 0.20 0.30Arena Mojada 0.40 0.50Canteras 0.65 0.55Caminos de grava suelta 0.36 0.50Tierra firme 0.55 0.90Tierra floja 0.45 0.60*Fuente: Texto guía “Maquinaria y Equipo de Construcción” Ing. Jaime Ayllon(*) Marga: material compuesto de arcilla y carbonato de calcio, tiene color grisáceo y se utiliza para la fabricación del cemento

Los tractores dozers tienen su mejor aprovechamiento en movimiento de tierras con recorridos de excavación y empuje menores a 100 metros y con una distancia de excavación menor a 15 metros, luego de la cual debe acumularse delante de la cuchilla una cantidad de material igual a su capacidad máxima.

Si los terrenos son muy duros deben ser previamente aflojados, utilizando arados roturadores, llamados desgarradores o escarificadores, o en su defecto realizando perforaciones para el uso de explosivos.

CONCLUSIONES

RECOMENDACIÓN