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Cargador sobre neumáticos

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Cargador sobre neumáticos Caterpillar 990H 2006
Los cargadores sobre neumáticos, llamados también cargadoras sobre ruedas, son uno de los equipos mas usados en construcción hoy en día. Conocidos por su extrema versatilidad y capacidad de carga útil, estas maquinas realizan múltiples tareas a un bajo precio. Los cargadores frontales son usados primordialmente en aplicaciones de construcción como el manejo de material, excavación, carga y transporte, construcción de carreteras, y preparación de lugares.[1] Los fabricantes mas conocidos de cargadores frontales por rango son Caterpillar, Deere, Komatsu, y Volvo. Entre otros fabricantes prominentes esta Case, Kawasaki, New Holland, Hyundai, JCB, y Shaeff.[2]

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[editar] Historia

[editar] Prototipos de cargadores frontales

En los 1920s, pequeños tractores para la agricultura fueron equipados con un cucharón de carga para el manejo de materiales livianos. Este artefacto fue el primer prototipo del cargador frontal moderno que tenemos hoy en día. Las primeras versiones del cargador frontal no fueron más que un cargador simple con brazos de elevación montados a un tractor de finca. El cucharón fue implementado al tractor usando alambres con un cabrestante operado por embragues, luego siendo soltado por gravedad con un mecanismo de “trip release”.[3] En los 1930s, un número de fabricantes fueron creando pequeños cargadores frontales asegurando los cucharones a los tractores. En Manchester, Inglaterra, E. Boydell & Co. fue uno de los primeros fabricantes documentados del tractor cucharón montado , con la creación del cargador Muir-Hill , un tractor Fordson de 28 caballos de fuerza con un 0.5-yardas cubicas (0.4 m3) de cucharón implementado y controlado por cable.[4]

[editar] Cargadores sobre neumáticos de bastidor rígido

En 1939, Frank G. Hough, un ingeniero de Chicago construyó el primer cargador que fue autocargable, de tracción sencilla y con llantas de goma, llamado Hough modelo HS.[5] Esta máquina tenía un cucharón con una capacidad de 1/3 de yarda cúbica (0.23 m3). El cucharón era soltado por la gravedad usando un mecanismo de seguridad.[6]

Otros fabricantes comenzaron a producir cargadores integrando la doble tracción. Aunque estas maquinas fueron integradas, sus rígidos bastidores limitaban las posibilidades para maniobrar resultando en la necesidad de girar en grandes círculos, siendo incapaces de operar en lugares pequeños.[7] Varios de los primeros modelos de cargadores tenían bastidores rígidos. Por ejemplo, los tres primeros prototipos desarrollados por Caterpillar tenían bastidores rígidos. Otros fabricantes como Euclid/Terex entraron al mercado de los cargadores frontales en 1957, relativamente más tarde, pero también con un cargador de bastidores rígidos conocido como L-7.[8]

Cargador sobre neumáticos articulado Furukawa FL351 4x4

[editar] Cargadores sobre neumáticos articulados

Talvez uno de los momentos más significativos en la evolución de los cargadores frontales fue la introducción del bastidor articulado. En 1953, en Pórtland, Oregon, Mixermobile Manufacturers iniciaron esta tecnología con el lanzamiento del Scoopmobile Modelo LD-5;[9] un cargador frontal de cuatro ruedas implementando un bastidor articulado.

La compañía empezó en el mercado de los cargadores frontales en 1939, con un cargador modelo A de 3/4 yardas cubicas (0.6). Tenía una única rueda trasera que conducía y una rueda frontal en dos grandes neumáticos.

En 1944, la compañía introdujo el cargador frontal Modelo C, que tuvo una larga producción que duro hasta 1966. Este modelo de alto alcance con un arreglo especial en el cual el cucharon era jalado hacia arriba por la oruga vertical hasta una altura de 24 pies (7.3 m), haciendo posible para el usuario cargar grandes contenedores y silos.

Cuando la compañía emprendió en 1953 el Scoopmobile Modelo LD-5, la industria fue lenta en acoger la idea de un cargador frontal articulado. Sin embargo, el advenimiento de los cargadores articulados permitieron mayor maniobra reduciendo los ciclos de tiempo. Eventualmente el concepto fue acogido por mas fabricantes. A mediados de los 1960s, un numero de las principales empresas Americanas fabricantes de equipo como Caterpillar, Internacional Hough, Allis-Chalmers, y Trojan comenzaron a introducir en sus líneas modelos articulados. Hoy en día, modelos de cargadores frontales con bastidores articulados son el estándar de la industria y hasta los cargadores más compactos son construidos de esta manera.

[editar] Hidráulicos

Después de la Segunda Guerra Mundial, un numero de fabricantes competían en la producción de cargadores frontales que incorporaban el uso de tecnología hidráulica. Mientras el uso de tecnología hidráulica en maquinas para el movimiento de tierra había sido usado antes de la guerra, el resultado en numerosas ocasiones había sido burdo y rudimentario. Sin embargo, en los 1950s, un rápido refinamiento de esta tecnología condujo a la proliferación de fabricantes de maquinas para el movimiento de tierra que utilizaban sistemas hidráulicos que para el final de la década, los cargadores operados por cable quedaron completamente obsoletos.

Hough había estado utilizando tecnología hidráulica en sus diseños de cargadores frontales tiempo atrás retrocediendo hasta el lanzamiento en 1941 del cargador frontal modelo HL. Este cargador marco un giro significante para el desarrollo de los cargadores frontales porque fue construido con el primer brazo de levante operado hidráulicamente. En 1944, Hough empezó a fabricar un cargador con el primer cucharon de inclinación operado hidráulicamente. Este cambio le dio a la maquina la habilidad de controlar la descarga y el operador podría aproximarse al banco en marcha baja y sacar un cucharon lleno inclinandolo hacia atrás mientras se carga.[10] En 1947, Hough nuevamente avanzaría el desarrollo del cargador frontal con la introducción del Modelo HM, siendo el primer cargador frontal hidráulico de doble tracción en el mundo conocido como el Modelo HM.[11] Este modelo es todavía considerado el predecesor del cargador frontal moderno.

Mixermobile Manufacturing puede ser acreditado de haber introducido el primer cargador frontal con motor hidráulico, cuando en 1952 desarrolló el cargador frontal Modelo H y en 1957 el cargador frontal Modelo HP. Estos cargadores poseían cucharon centrado por brazos.[12]

Fundada por Van Doubes, Tractomotive Corp. fue otra compania que introdujo el cargador frontal hidráulico en el mercado de los Estados Unidos. Esto implico el aseguramiento del mecanismo de una rueda hidráulica usando energía hidráulica para la carga del cucharon. Este desarrollo transformó virtualmente el cargador frontal de una maquina de manejo en una maquina de excavación.[13]

[editar] Brazo pivote del cucharón

Debido al crecimiento en tamaño de los cargadores frontales en los años 1950s, la preocupación por seguridad incrementó, particularmente en el posicionamiento de los cargadores con brazo pivote del cucharón. Posicionado detrás del operador, el movimiento de los brazos del cargador estaban en cercana proximidad del operador. Esto planteó problemas. Primero, el movimiento de los brazos presentó la posibilidad de un accidente que en cualquier momento podría suceder. Segundo, las partes movibles de la maquina limitaban la visibilidad del operador para ver hacia los lados, particularmente cuando estas partes se encontraban inclinadas. A los finales de los años 1950s, un numero de fabricantes Americanos de cargadores frontales estuvieron trabajando en colaboración con el Consejo de Seguridad Nacional para la reposición del brazo pivote para que se encuentre en frente en vez de atrás. Hough fue uno de los primeros fabricantes que produjeron un nuevo y más seguro diseño con la introducción del cargador frontal Modelo HO.[14] Otros fabricantes rápidamente siguieron la corriente y adoptaron este modelo con un pivote frontal como Caterpillar en 1958, Case en 1959, Allis-Chalmers en 1961, y Michigan en 1962.

Con el paso de los años, la industria a continuado sobrepasando las barreras en términos de capacidad de carga útil. En los años 1970s, un numero de cargadores frontales fueron mostrados en 1975 CONEXPO con un crecimiento en la capacidad de carga útil nunca antes visto en la industria. Entre estos cargadores se encuentran Hough’s de 21-yardas cubicas (16-m3) 580 Payloader y el enorme cargador Clark-Michigan 675 con capacidad de 24 yardas cubicas (18.3-m3).

En el año 1986, el récord en capacidad de carga útil fue sobrepasado por Kawasaki Heavy Industries Ltd., cuando crearon el cargador frontal más grande del mundo con una capacidad de 25-yardas cubicas (19-m3) para Japan Surface Mining Equipment y para Coal Technology Research Association.. Eventualmente, otros fabricantes incluyendo Caterpillar, Komatsu, y LeTourneau se encaminaron en la tarea de hacer cargadores con capacidad de 20 yardas cubicas (15.3 m3).

Cargador sobre neumáticos Komatsu WA600-1L 1988

[editar] El legado de LeTourneau

LeTourneau es un fabricante que tiene la reputación de batir récords en construcción de equipo pesado. Esta compañía desarrolló y todavía produce el cargador frontal más grande del mundo conocido como el L-2350.[15] Este cargador es primordialmente usado en minería de superficies y posee 2300 caballos de fuerza, con un cucharón roquero con capacidad de 53-yardas cubicas (40.5-m3) de 80 toneladas y una esplendida fuerza de 266,000 libras. De altura, hasta la parte de arriba de la cabina y el cucharon totalmente elevado mide 43 pies con nueve pulgadas (13.23 m). La maquina fue diseñada para cargar de 300 hasta 400 toneladas los camiones mineros de cuatro a cinco cargas.[16]

Los cargadores frontales de LeTourneau usan tracción diesel-electrica con motores eléctricos DC en cada rueda, un concepto desarrollado por LeTourneau. En los años 1960s, la compañía empezó a producir inmensos cargadores eléctricos con potencia para el cable y la inclinación del cucharon transmitidos por la tracción del pinion y la cremallera. Al comienzo, estos enormes motores no fueron comercialmente exitosos porque la ventaja de la dirección articulada era disminuida por la fuerza industrial del cargador. Como resultado, al comienzo muy pocos fueron producidos. Uno de estos modelos fue el Modelo SL-40, conocido por el apodo Monstruo y midiendo 52 pies de largo (16 m).[17]

Actualmente la línea de cargadores frontales de LeTourneau deriva de las L-700 series de modelos de manejo electrónico introducidos por primera vez en 1968. El L-700 fue el predecesor de una serie de exitosos cargadores producidos en grandes cantidades hasta hoy en día. Las maquinas han cambiado de los motores pinion y cremallera pero han retenido las ruedas de manejo eléctrico. Aunque los cargadores frontales de motor de pinion y cremallera no fueron vendidos en grandes cantidades, estas maquinarias probaron que trabajan duro y que el ciclo de vida es mas de 20 años.[18]

[editar] Nuevos desarrollos

Hoy en día, los cargadores eléctricos continúan en el mercado y funcionan con una capacidad y versatilidad casi igual a la de los cargadores sobre neumáticos que utilizan un motor diesel o un motor a gasolina. Los cargadores frontales también incluyen una serie de accesorios como grapas, cuchillas, y cucharones de varios tamaños que expanden la variedad de trabajos que pueden realizar para incluir las demoliciones pequeñas y la preparación de túneles.[19]

Nuevos avances para la incorporación de tecnología híbrida para la reducción de transmisión de combustible están en camino. En Marzo del 2008, Volvo reveló en CONEXPO una preproducción de un prototipo llamado L220F cargador frontal híbrido. Este cargador ofrecerá una reducción del consumo de combustible en un 10 por ciento. Esta tecnología a sido desarrollada dentro del Grupo Volvo y permanece confidencial y sujeta a patentes. Programada para su producción a finales del 2009, el L220F va a ser el primer cargador frontal híbrido comercial en la industria.[20]

Volvo también a surgió con un concepto para el diseño de un cargador frontal llamado Gryphin. Esta es la visión futurista de la compañía de cómo un cargador frontal podría verse en el año 2020. El Gryphin posee un propulsor diesel y eléctrico híbrido. Remplazando las transmisiones estándares, las fuerzas de transmisión, y los ejes, el Gryphin poseerá un motor eléctrico en cada rueda, lo cual logrará que el modelo sea considerablemente más silencioso que los modelos actuales. La cabina del Gryphin es también única y completamente compuesto de vidrio, lo cual de esta manera proporcionará al operador mejor rango de visibilidad hacia todos los lados.[21]

[editar] Como funciona

Hoy en día, un cargador frontal es compuesto por un bastidor pivotante usualmente articulado, con el motor montado sobre las ruedas traseras, y con una cabina o cúpula descansando sobre la parte delantera o trasera del marco final. El arreglo del pívot de la maquina es vital en darle al cargador frontal la capacidad de maniobrar y trabajar en pequeños giros circulares.

Cargador sobre nemáticos Case W14 1974
Los cargadores sobre neumáticos son segmentados en el mercado de acuerdo a sus caballos de fuerza. Los cargadores sobre neumáticos compactos contienen 80 caballos de fuerza o menos, y por consiguiente la clasificación es categorizada de 80 a 150 caballos de fuerza, de 150 a 200 caballos de fuerza, y de 200 a 250 caballos de fuerza.[22]

La energía es abastecida desde un motor diesel a través de un convertidor de torque y posee “power shift wheels” para manejar las ruedas. Actualmente, la mayoría de los cargadores sobre neumáticos son de tracción a las cuatro ruedas las cuales es necesario que sean de igual tamaño, aunque también estas maquinas pueden ser operadas en tracción de dos ruedas. La rueda motriz trasera mejora la capacidad para excavar de la maquina mientras que la rueda motriz delantera permite una mejor tracción cuando esta cargando un cucharón lleno.[23]

[editar] Especificaciones

En la industria del equipo, un una serie de criterios específicos es usada para medir la capacidad de realizar y de utilidad de un cargador sobre neumáticos para manejar particulares tareas de contracción. Estas incluyen las características del cucharón como el tamano y sus gavillanes o dientes, las llantas y su habilidad para proveer tracción, “tipping load” y velocidad contrapeso, y la fuerza de arranque. La fuerza de arranque es la cualidad mas atribuida en un cargador frontal y proporciona una indicación de la capacidad del cargador sobre neumáticos para cavar.[24]

[editar] Fabricantes Conocidos

[editar] Imágenes adicionales

Cargador sobre neumáticos Yangong ZL15-2U
Cargador sobre neumáticos Hough H65 1964
Cargador sobre neumáticos Hough H30B 1969
Cargador sobre neumáticos Allis-Chalmers 545B 1974
Cargador sobre neumáticos Massey Ferguson MF33 1974
Cargador sobre neumáticos Terex 80C 1975
Cargador sobre neumáticos International H90 1978
Cargador sobre neumáticos Case W18B 1980
Cargador sobre neumáticos Ford A62 4x4 1982
Cargador sobre neumáticos Clark 75CC 1984
Cargador sobre neumáticos O&K L45B 1992
Cargador sobre neumáticos Zettelmeyer ZL502 1993
Cargador sobre neumáticos Atlas 72E 1994
Cargador sobre neumáticos Kramer 620 1995
Cargador sobre neumáticos Atlas 52E 1997
Cargador sobre neumáticos John Deere 344H 1998
Cargador sobre neumáticos New Holland LW190 2001
Cargador sobre neumáticos Terex SKL863 2003
Cargador sobre neumáticos John Deere 824J 2004
Cargador sobre neumáticos Case 621D 2005
Cargador sobre neumáticos JCB 436ZX 2005
Cargador sobre neumáticos Komatsu WA800-1
Cargador sobre neumáticos Ford A62 4x4 1982
Cargador sobre neumáticos Komatsu WA380-5L 2005
Cargador sobre neumáticos de alta-elevación Caterpillar 994 1995

[editar] Referencias

  1. Wheel Loaders. Equipment World Magazine. 2008-09-28.
  2. The Changing Trends and Market Segmentation of Wheel Loaders. BNET. 2008-09-28.
  3. Haddock, Keith. The Earthmover Encyclopedia. Motorbooks: St. Paul, 2003.
  4. Haddock, Keith. The Earthmover Encyclopedia. Motorbooks: St. Paul, 2003.
  5. Edwards, David and Harris, Frank and McCaffer, Ronald. Management of Off-Highway Plant and Equipment. Routledge: 2003. 50
  6. Haddock, Keith. The Earthmover Encyclopedia. Motorbooks: St. Paul, 2003.
  7. Trojan Wheel Loader. AllBusiness. 2008-09-28.
  8. Haddock, Keith. The Earthmover Encyclopedia. Motorbooks: St. Paul, 2003.
  9. Haddock, Keith. Colossal Earthmovers. MBI: 2000. 21
  10. Haddock, Keith. Giant Earthmovers. MBI: 1998.
  11. Haddock, Keith. Giant Earthmovers. MBI: 1998.
  12. Haddock, Keith. Giant Earthmovers. MBI: 1998.
  13. Haddock, Keith. The Earthmover Encyclopedia. Motorbooks: St. Paul, 2003. 73
  14. Haddock, Keith. The Earthmover Encyclopedia. Motorbooks: St. Paul, 2003. 73
  15. Loader. Vince Lewis Net. 2008-09-28.
  16. LeTourneau Unveils "World's Largest" Wheel Loader. BNet. 2008-09-28.
  17. Haddock, Keith. Colossal Earthmovers. MBI: 2000. 21
  18. Haddock, Keith. Giant Earthmovers. MBI: 1998.
  19. Electric Wheel Loader. The Construction Machinery. 2008-09-28.
  20. Wheel Loader. Yahoo. 2008-09-28.
  21. Wheel Loaders. Wired. 2008-09-28.
  22. The Changing Trends And Market Segmentation Of Wheel Loaders. BNet. 2008-09-28.
  23. Harris, Frank. Modern Construction Equipment and Methods. Longman Publishing Group: 1994.
  24. Rock Spec Sheet. Rock Products. 2008-09-28.