3. El presente trabajo abordaremos los temas de física como
son: Fuerza y presión de accionamiento de un actuador o
cilindro hidráulico.
La presión, es una magnitud física que mide la proyección de
la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie,
y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada
fuerza resultante sobre una línea.
Al estudiar el Cargador Frontal Komatsu WA800-3E0,
observamos que el fabricante diseña el equipo de aplicación
minera, excediendo las condiciones reales de operación. El
objetivo es que el equipo se encuentre preparado para
superar cualquier obstáculo con operarios capacitados para
la operación de estas máquinas.
4. 1.1 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA.
¿Quién es KOMATSU MITSUI MAQUINARIAS
PERÚ SA?
Komatsu-Mitsui Maquinarias Perú (KMMP) es una
empresa socialmente responsable, proveedora de
soluciones integrales y servicio post venta para los
sectores de minería y construcción (venta y servicio de
maquinaria amarilla, equipos de generación y
motores).
5. Komatsu Ltd. Empresa líder mundial en fabricación
para equipos de Minería y Construcción.
Mitsui & Co. Una de las empresas comerciales, de
inversión y de servicios más diversificadas del mundo.
Cummins Inc. Líder global en la industria energética
y el fabricante más importante del mundo de motores
diesel de más de 50 HP.
6. 1.2 Marcas y Productos que comercializa en el mercado:
KOMATSU (1921): Sus principales negocios son la fabricación y venta de
equipos de construcción y minería, servicios, maquinaria forestal y maquinaria
industrial.
CUMMINS (1919): fabricante más importante del mundo de motores diesel de
más de 50 HP. Sus principales productos son: Motores, Generadores, Renta de
Generadores, Repuestos, Filtros y Lubricantes.
BOMAG Fayad Group(Alemania 1957): Líder mundial en tecnologías de
compactación para suelos y asfalto.
productos: Rodillos Vibratorios desde 1.5 hasta 26 Tn, Compactadores para rellenos
sanitarios entre 21 a 55 Tn, Estabilizadoras y Recicladoras; así como también
cuenta con Rodillos especiales como son el Poligonal y Rompedor de Rocas.
HESNLEY: Fabricantes de elementos de desgaste de excelente calidad y
duración. Las herramientas de corte HENSLEY son forjadas con el mejor acero y
reciben un tratamiento térmico que permite obtener excelentes resultados a las
cargas de impacto.
7. Komatsu Mitsui, efectúa la venta y distribución de
equipos así como los repuestos de toda gama para
las marcas Komatsu, Cummins, Bomag y Hensley.
En los talleres del Callao, Komatsu recibió la
certificación ISO 9001 asegurando un servicio de
calidad cumpliendo con sus procedimientos.
8. En estas instalaciones del Callao, local principal, se
efectúa el Alistamiento de equipos nuevos, asi
como la reparación y mantenimiento de equipos,
componentes y motores de toda la gama.
9. En campo u operaciones mineras, Komatsu efectúa
el mantenimiento y asesoría técnica de los equipos.
11. El sistema hidráulico en estos equipos consta
básicamente de una Bomba, una válvula de
control y un actuador (cilindro hidráulico).
El Motor diésel, suministra la potencia mecánica
haciendo revolucionar a la Bomba Hidráulica.
Esta envía caudal hacia la Válvula de control, esta
distribuye el flujo hacia los actuadores.
El actuador o cilindro hidráulico (por ejemplo Lift),
mueve el castillo del equipo, con una Fuerza que
es proporcional al área de su pistón y a la presión
hidráulica.
12.
13. 1. FUERZA: Para determinar la fuerza que ejerce
los
cilindros Lift sobre la carga.
Donde:
F = P . A
2. ÁREA: Para determinar el área del pistón, en su
etapa de salir o elevar.
Donde: 𝐀=𝐀.𝐀𝐀𝐀
Siendo:
- A: Área del pistón.
- P: Presión ejercida sobre el área.
- F: Fuerza generada.
- D: Diámetro del pistón.
14. 3.- Densidad: Para determinar la masa que puede
contener el cucharón, el mismo que debe ser
soportado
por los cilindros.
Donde: 𝐀=𝐀.𝐀
Para:
- D: Densidad
- m: masa
- V: Volumen
15. 4.- Descomposición de Fuerzas: Nos permitirá
analizar las fuerzas en cada punto de la estructura del
sistema.
Donde:
- F : Fuerza resultante
- Fx : Fuerza en el eje x
- Fy : Fuerza en el eje y
16. Donde: Mo = F • d
ΣMo=0
ΣMo=0
Para:
- M: momento o Torque
- F: fuerza
- d: distancia
- ΣMo: Sumatoria de Momento
17.
18. 4.1 Peso que debe soportar y elevar los cilindros:
Peso del cucharón + peso de la carga + Peso del
castillo (equipo de trabajo)
Distribución de carga en la Maquina
Peso de la maquina: 102,200 Kg
Peso o distribución de carga (Frontal): 59,140 Kg
Peso o distribución de carga (Rear): 43,060 Kg
Stating Tipping load : 61,090 Kg
19. Tenemos las siguientes fuerzas que debemos
identificar o calcular:
1. Peso del castillo (dato): 8,495 + 1,850 + 593 +
1210 = 12,148 Kg
2. Peso del cucharon vacío (standard 11m3) :
11,430 Kg
3. Peso del material o capacidad de carga del
cucharon: X
20.
21. Capacidad de material o carga en el cucharón :
*Densidad= m/V ; m = D*V ;
Del gráfico, para un cucharón de 11m3 y una
densidad de 1800 Kg/m3, se determina la masa y
peso del material.
m = (1800Kg/m3)* (11m3) = 19,800 kg
22. Peso Total a Levantar = Peso del cucharón + peso del material + Peso del
castillo
Peso total a levantar = 11,430 + 19,800 + 12148 = 43,378 Kg
23.
24.
25. Por descomposición de Fuerzas y ∑Mo=0
(en A)
R*d - W1cos34°*(d1) – W2cos34°(d2) = 0
Donde:
W1 (Peso del cucharon + material) = 11,430 + 19,800
= 31,230 Kg
W2 (Peso del castillO) = 12,148 Kg
R (1300mm) =31230Kg*Cos34°(5150mm) +
12148Kg*cos34°(2577mm)
R = 122,631 Kg
26. Presión máxima o de
alivio del sistema
hidraulico:
320 +10/-13 kg/cm2
27.
28. Calculo de la Fuerza hidraulica de los cilindros:
F = P . A
Fuerza = 320 kg/cm2 x 530.92 Kg
Fuerza cilindro Lift = 174,675.69 kg
Fuerza ejercida por los 2 cilindros =
349,351.38 kg
29.
30.
La Fuerza de izaje de los
cilindros a su máxima
presión de 320 bar es
349,351.38 kg. Por tanto,
los cilindros están en la
capacidad de levantar los
43,378 Kg del material del
cucharon y del equipo de
Trabajo al mismo tiempo.
31. Sin embargo, no se
debe incrementar el
peso o capacidad en el
cucharón, debido a que
nos acercamos a la
carga de vuelco
(Stating Tipping load).
El fabricante
recomienda que la
carga de izaje no
exceda el 50% del
32. En operación, para levantar
material suelto es suficiente que
el sistema alcance los 115.48
Kg/cm2. Solo utilizará su máxima
presión de alivio de 320 kg/cm2
cuando el material se encuentre
compactado (por ejemplo en un
cerro concentrado con rocas).
Para esta condición, el equipo se
estará aproximando al Stating
Tipping Load (Para este caso
61,090 Kg)
