4.2.2 - Aplicaciones. El campo de aplicación de las topadoras es amplísimo, no limitándose a las labores constructivas, sino también en la agricultura para desmonte y labores de riego y drenaje, principalmente. En la construcción se emplean en la ejecución de grandes movimientos de tierra en obras viales (carreteras, autopistas, vías férreas y aeropístas); en la excavación de las cimentaciones de las edificaciones; en la construcción de presas (cortinas, diques, etc); para realizar drenajes (canales, cunetas, etc). En la minería para la excavación y acarreo de minerales en minas a cielo abierto; en lo militar para ejecutar obras ingenieras: zanjas antitanques, construcción de trochas y caminos, desminado, etc. Todo esto da idea de su gran campo de utilización. Luego las operaciones con este equipo son:

• Grandes excavaciones a cielo abierto.
• Excavación en banco de préstamo.
• Limpieza y desbroce.
• Apertura de vías.
• Desmonte.
• Empuje de mototraillas, etc.

Fig. N^o 2.1.21: Aplicación de un tractor

4.2.4 - Componentes de operación principales de los tractores de cadenas:

Hoja de empuje o cuchilla empujadora. Desgarrador o ripper. Las herramientas de corte (GET). Cilindros Hidráulicos: Cilindro hidráulico que levanta y baja la hoja, cilindro de inclinación, cilindro hidráulico que inclina la hoja lateralmente. Brazo de empuje. Bastidor en C. Tirante de inclinación. Eslabón estabilizador. Muñón (cojinete). Tren de rodaje: Rueda motriz, rueda guía, bastidor de rodillos, cadenas, zapatas de cadena, garras, etc. Tren de impulsión: Motor, la transmisión, convertidor de par, sistema de dirección y los mandos finales. Mando hidrostático. Mando eléctrico. Contrapeso. Cabina, etc.

Fig. No 2.1.17: Transmisión de un Tractor.

Fig. N^o 2.1.18: Partes principales de un tractor sobre orugas

(1) Hoja, (2) Cilindro de inclinación de la hoja topadora, (3) Cilindro de levantamiento de la hoja, (4) Cabina, (5) Zapata de la oruga, (6) Cilindro de inclinación del desgarrador, (7) Desgarrador mútiple, (8) Cilindro de levantamiento del desgarrador, (9) Rueda motríz, (10) Bastidor de oruga, (11) Bastidor y (12) Rueda libre.

4.2.4.1 - Mandos finales. Los mandos finales son de engranaje de doble reducción con dientes de perfil, convexo para absorber grandes cargas de par. Hay también un engranaje principal mejorado, el cual se hace ahora del durable acero con aleación de níquel. Los mandos finales planetarios distribuyen las cargas de par.

Fig. N^o 2.1.19: Transmisión tipica en un Tractor.

4.2.4.2 - Sistema hidráulico. Los controles hidráulicos eliminan la mayor parte del esfuerzo necesario para accionar las hojas empujadoras y los desgarradores. Los controles comprenden: bomba, tanque, filtro, válvulas de carrete, tuberías y varillaje. Los componentes de calidad como los sellos triples de poliuretano en los cilindros y las mangueras se traducen en larga vida útil con mantenimiento mínimo. El sistema hidráulico está cerrado a los contaminantes y protegido adicionalmente por la filtración de flujo total.

Fig. N^o 2.1.19: Sistema hidráulico para implementos.

4.2.5 - Aditamentos:

Aprovechando la fuerza trasera del tractor pueden instalarse malacates para usos múltiples como arrastre de troncos, trabajos en pendientes, etc. Con una barra de tiro oscilante se pueden remolcar diversos equipos como arados, y compactadores. Un gancho delantero es ideal para cables de remolque, para tiros ocasionales como en rescate de equipos atascados.

Video: CAT D10T starting cut (recuperado de https://youtu.be/U8cUsxMn_IQ)

Fig. N^o 2.1.19: Aditamentos de un tractor

Además el tractor puede llevar una serie de aditamentos para su protección y para protección del operador como son las guarda protectoras de los rodillos del tránsito, protecciones para el motor y el radiador, cabinas protectoras para el operador, etc.

4.2.6 - Hoja Empuje.- Es una estructura maciza que tiene una base y un respaldo rectangular. Para su fabricación se emplean materiales resistente, como aceros de alta tensión para la hoja y aceros tratados térmicamente para las partes que están sometidos a un mayor esfuerzo, impacto y desgaste, como la cuchilla y las cantoneras, estas últimas tienen la ventaja que se montan y se desmontan por medio de tornillos especiales y así se evita el desgaste de la estructura original de la hoja.

Es una estructura maciza que tiene una base y un respaldo rectangular. Para su fabricación se emplean materiales resistente, como aceros de alta tensión para la hoja y aceros tratados térmicamente para las partes que están sometidos a un mayor esfuerzo, impacto y desgaste, como la cuchilla y las cantoneras, estas últimas tienen la ventaja que se montan y se desmontan por medio de tornillos especiales y así se evita el desgaste de la estructura original de la hoja.

Para obtener una buena producción se requiere una adecuada relación entre la topadora y el tractor. Para escoger el tipo de topadora que se va utilizar, primero se debe considerar la clase de trabajo (arrumar, excavar, perfilar, etc.) que hará el tractor la mayor parte del tiempo, luego se determina los materiales que se van a mover y las limitaciones del tractor.

La facilidad o capacidad de penetración de la hoja depende de la relación potencia por ancho (kw/m o hp/pie), y entre más alta sea la relación, mayor será su penetración. Respecto al material suelto, la relación potencia por metro, nos indica la capacidad de empuje, cuanto mayor sea esta relación, mayor es su capacidad para empujar a mayor velocidad.

Fig. N^o 2.1.20: Cuchillas de Ataque

El proceso de excavación se realiza encajando la cuchilla a una determinada profundidad en el terreno, la cuchilla corta y rompe el material que sube por la curva de la hoja hasta que cae adelante, se mantiene así en movimiento más o menos giratorio, que tiende a emparejar la carga y ofrece la mínima resistencia.

Las Herramienta de corte (GET).- como las cuchillas, las cantoneras y las puntas del desgarrador, impactan la productividad del tractor al cambiar la penetración y las características de desgaste del implemento.

Las GET también pueden afectar significativamente la vida útil de la hoja. La selección correcta de las GET es de gran importancia para la productividad y costos de operación globales del tractor topador. La selección debe tomar en cuenta: la humedad del terreno, densidad, tamaño de las partículas y forma de las partículas, etc.

Dependiendo del trabajo que va realizar, el empujador puede usar diferentes tipos de hojas, las principales (recomendaciones CAT) son:

a)- Hojas Para Uso General, Hoja “S” (recta).- La más resistente y adaptable de las hojas son las rectas. Diseñada con placas antidesgaste se usan para las condiciones más extremas, donde se encuentran materiales con bordes agudos y muy abrasivos. Su resistente estructura base, las hace ideal para cavar con la punta o cantonera de la hoja. Cuando se usan estas hojas para manejar materiales sueltos, derraman una cantidad significativa de material por los extremos. Como es más pequeña que la hoja “U” o “SU”, es más fácil de maniobrar, y puede empujar una gran variedad de materiales, y puesto que su relación de kW/metro (hp/pie) de cuchilla es mayor que en la hoja “U” o “SU”, tiene mejor penetración, y recoge buenas cargas. Un cilindro de inclinación mejora su rendimiento y su versatilidad. Debido a su mayor relación de kW/m³ Suelto (hp/yd³), la hoja “S” puede mover con facilidad materiales densos. Gracias a su fuerte construcción y ángulo fijo de excavación, es apropiada para cortes y empujes de gran potencia, especialmente para cortes profundos sobre suelos rocosos y materiales densos. Se considera una hoja para uso general.

Fig. No 2.1.21: Hoja recta

b)- Hoja angulable "A".- Tienen mayor longitud y menor altura, pueden situarse en posición recta o girar a derecha o izquierda ajustándose en diversas posiciones intermedias hasta un ángulo de 30 grados, con respecto al eje longitudinal del tractor. También pueden inclinarse lateralmente para que uno de sus extremos penetre en el terreno en el ámbito inferior del opuesto. Especialmente han sido diseñadas para efectuar empuje lateral acoplándose a los tractores angledozer. Se utilizan para efectuar el corte inicial en los movimientos de tierras, en la apertura de zanjas y cunetas, en el empuje de diferentes tipos de materiales, etc. Diseñada para empuje lateral, corte inicial de caminos, rellenos, abertura de zanjas y otras labores similares. En estos trabajos reduce las maniobras usuales aunque es de menor capacidad que las hojas rectas y las universales.

Fig. No 2.1.22: Hoja angular

c)- Hoja universal o en "U".- Es la más grande del grupo, por la configuración de sus aletas evita el derramamiento de materiales. Se utiliza principalmente para mover gran cantidad de material suelto a distancias no mayores de 100 metros, que es la máxima recomendada para tractores sobre orugas, ya que cuenta con una menor relación de HP por m3 que una hoja recta inclinable y una menor fuerza de penetración. Está considerada como una hoja de producción. La curvatura en los lados de la hoja imparte a la tierra un movimiento hacia el centro y disminuye el derrame lateral, como en trabajos de recuperación de terrenos, puede mover un gran volumen de materiales livianos, no pegajosos, como carbón y virutas de madera. Una de sus desventajas es que no tiene muy buena penetración de cuchilla como la Hoja S o la hoja SU. Esta hoja es excelente con material liviano o más fácil de empujar. Si se equipa con un cilindro de inclinación, retiene algo de la versatilidad de la Hoja S. Un cilindro de inclinación mejora su capacidad para abrir zanjas, para nivelar, y su fuerza de desprendimiento y así aumenta su utilidad en muchos trabajos generales.

Fig. No 2.1.23: Hoja universal

d)- Hoja semi "SU".- La hoja “SU” combina las mejores características de las hojas "S" y "U". Tiene mayor capacidad por habérsele añadido alas cortas que incluyen las cantoneras. Las alas mejoran la retención de la carga y permiten conservar la capacidad de penetrar y acumular con rapidez en materiales muy compactados, pueden trabajar en 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. Estas hojas tienen un perfil mas profundo y las esquinas levemente en ángulo, con el fin de que no se derramen por los costados los materiales sueltos o granulares. Su diseño se presta para cortar con las cantoneras y para llevar materiales sin gran perdida por los costados. Estas hojas pueden ser de gran tamaño y poco peso, o pesadas con una resistencia extrema a la abrasión.

Fig. No 2.1.24: Hoja semi U

e)- Hoja "C".- Esta hoja amortiguada se usa para el empuje y carga de traíllas sobre la marcha. Los tacos de caucho absorben los impactos al hacer contacto con el bloque de empuje de la traílla. Es también útil en conservación y en trabajos generales de empuje. El bastidor en “C’’ estrecho aumenta la maniobrabilidad de la máquina en zonas de corte congestionadas y reduce el riesgo de dañar los neumáticos como con las hojas SU y U.

Fig. No 2.1.25: Hoja C

f)- Hoja de rastrillo.- Se utilizan en trabajos de limpieza de terreno. Pueden trabajar con vegetación de árboles medianos, ofrecen una buena penetración del suelo para sacar pequeños troncos, rocas y raíces. En la mayoría de los casos, las puntas de los rastrillos son reemplazables.

Fig. No 2.1.26: Hoja de rastrillo

Existen otros tipos de hojas para trabajos más específicos como las hojas “P” (orientable e inclinable a potencia), hojas “CD”, “Hojas VR” (De Radio Variable), hojas de rellenos sanitarios, cortadoras de árboles, “K/G“. etc. Para los trabajos específicos se recomienda consultar con el fabricante.

g)- Selección de hojas topadoras.

- Tipo de material a mover:

• Cantidad de material a mover.
• Contenido de humedad.
• Tiempo disponible.

- Limitaciones del tractor:

• Peso y potencia disponible.
• Penetración de la hoja (HP/m).
• Capacidad de empuje (HP/m³).

Nota.- Ver el manual de rendimiento del tractor a escoger.

4.2.7 - Bastidor en C.

a) - Bastidor en C montado en el exterior.- Transfiere la carga de la hoja hacia atrás a través del bastidor de rodillos de cadenas y proporciona un punto de montaje de las hojas anguladas mecánicas.

b) - Bastidor en C montado en el interior.- Transfiere las cargas de la hoja hacia atrás a través del bastidor principal y proporciona un punto de montaje de las hojas VPAT (Hoja orientable e inclinable de ángulo de ataque variable).

Fig. N^o 2.1.28: Bastidor en C exterior e interior.

4.2.8 - Los brazos de inclinación.- Son contravientos diagonales entre el brazo de empuje y la parte superior de la hoja. Apoyan la hoja para resistir cargas situadas arriba de la línea de los brazos de empuje y proporcionar medios para regular la inclinación longitudinal y transversal de la hoja.

Fig. N^o 2.1.29b: Diferentes inclinaciones

4.2.9 - Desgarradores.- Es un accesorio opcional que se ubica en la parte trasera de la máquina, está formado por una viga provista de cavidades donde se alojan los vástagos, cuyo número varía de uno a cinco. Los vástagos son una especie de arados pero mucho más largos, que tienen en su extremo inferior una punta removible. Su uso ha venido a revolucionar las técnicas de excavación en roca donde antiguamente era imprescindible el uso de explosivos para aflojar el material con su consecuente elevado costo. Se utilizan para la rotura de suelos duros o rocosos, facilitando el trabajo posterior de la hoja topadora, ampliando su campo de acción. El desgarrador consiste en una barra horizontal acoplada en la parte posterior del tractor, donde se encuentran adaptados de una a tres dientes que pueden ser rectos o curvos, generalmente de acero y de puntas intercambiables, manejados con controles hidráulicos.

Fig. No 2.1.30: Partes del desgarrador

Video: Tractor CAT 11 en acción con escarificador (recuperado de https://youtu.be/fZz1rIKd-iA).

Video: Recomendaciones para el escarificado con bulldozer | 17/86 | UPV (recuperado de https://youtu.be/H_8V-SwH61k).

Fuente: Universidad Politécnica de Valencia (UPV) - España

Su funcionamiento consiste en hacer penetrar el vástago con su casquillo en el terreno y ser jalados por la fuerza tractiva de la máquina y con ello ir rompiendo la estructura del material logrando el afloje requerido para la posterior excavación.

Entre los principales tipos de desgarradores tenemos:

a)- Desgarrador ajustable de un diente.- Puede ajustarse la longitud de penetración manualmente. Adecuando el trabajo de empuje. El control hidráulico permite ajustar el ángulo de desgarramiento mientras el tractor se mueve. El arado de un solo diente, que rompe roca suave, morena glacial, calizas no muy duras, carbón, etc. El bastidor, de acero de sección en caja y con recio diseño de paralelogramo absorbe las cargas de impacto y mantiene constante el ángulo de la punta, que puede ajustarse previamente por un dispositivo hidráulico o por uno manual.

Fig. No 2.1.31a: Desgarrador de un diente

b)- Desgarrador ajustable multidientes.- Rompen suelo duro y apisonado y aflojan piedras enterradas facilitando el trabajo de empuje. El control hidráulico permite ajustar el ángulo de desgarramiento mientras el tractor se mueve. Este es un arado ajustable tipo paralelogramo con dientes múltiples se utiliza para romper suelo duro apisonado y para aflojar piedras enterradas, acelerando el trabajo de empuje o de carga en su caso. El control hidráulico permite ajustar el ángulo de desgarramiento con el tractor en movimiento. De nuevo el paralelogramo mantiene constante el ángulo de penetración a cualquier profundidad reduciendo la presión vertical que el arado requiere para permanecer enterrado. Este arado puede venir con uno dos o tres dientes en función de la dureza del material a atacar.

Fig. No 2.1.31b: Desgarrador multidiente

c)- Desgarrador escarificador.- Utiliza hasta cinco dientes para excavar en suelos con piedras enterradas, arcilla endurecida y caminos de acarreo apisonados. La figura corresponde a un arado escarificador de montaje articulado, que puede utilizar hasta cinco dientes para excavar en suelos con piedras enterradas, arcilla endurecida, tierra congelada y caminos de acarreo apisonados, facilitando de nuevo la excavación del material.

Fig. No 2.1.31c: Desgarrador escarificador

Es fundamental conocer el tipo de material que se pretende excavar para decidir sobre el uso del arado; las rocas sedimentarias son las que más fácilmente pueden atacarse y por contraste las volcánicas y metamórficas ofrecen más dificultades, aunque granitos descompuestos y otras rocas volcánicas o metamórficas sometidas a la acción de los elementos suelen ser atacadas por el arado a bajo costo, sobre todo si se le compara con la alternativa de excavar mediante explosivos. La decisión no solo se apoya en la dureza de la roca sino en condiciones geológicas, pueden ararse si se presentan las siguientes características:

• Fracturas.- Fallas y planos que reducen la resistencia.

• El clima extremoso.- Temperatura y humedad.

• Fragilidad, alto grado de estratificación, poca resistencia.

El grado de dureza es un factor muy importante. Con ayuda del sismógrafo de refracción es posible medir la desgarrabilidad de diversas materias (velocidad sísmica) en base al grado de consolidación, dureza de las rocas, su estratificación, fragmentación y descomposición.

En la actualidad se han desarrollado diversos métodos técnicos para desgarrar y aprovechar óptimamente el uso· de desgarradores. Se toman en cuenta factores tales como la profundidad de desgarramiento, la velocidad, el número de dientes a utilizar, el espacio entre las pasadas, la dirección de desgarramiento en relación a las formaciones de los estratos y la pendiente, la posibilidad de utilizar desgarramiento en Tándem, etc.

4.2.11.- Tren de Rodaje.

Video: Cat System One Track (recuperado de https://youtu.be/-QQu9VuARU0).

Fig. N^o 2.1.32A: Tren de rodaje típico

Para garantizar el desplazamiento de los tractores en las condiciones más adversas de tiempo y de terreno se utiliza el tren de rodaje de orugas o de cadenas. Existiendo dos modelos de tren de rodaje: rueda motriz elevada y la convencional, los cuales son muy conocidos:

Fig. N^o 2.1.32B: Tipos tren de rodaje

El tren de rodaje está constituido por los siguientes elementos:

Orugas (eslabones, pasadores, bujes y Zapatas), rodillos superiores, rodillos inferiores, ruedas guías, ruedas motrices.

Video: Reparación de componentes del tren de rodaje (recuperado de https://youtu.be/BlXBJB61IhI)

La rueda motriz impulsa el grupo de cadena. Los rodillos y las ruedas guía mantienen la cadena en la posición correcta y suministran el soporte.

Ejemplo de una cabilla alta:

Fig. N^o 2.1.33: Tren de rodaje de rueda motriz alta

Tipos de tren de rodaje de cabilla alta:

Ejemplo de una cabilla baja:

Fig. N^o 2.1.35: Tren de rodaje de rueda motriz baja

Orugas: Están integrados por eslabones, bujes, pasadores y zapatas. Forma la base de apoyo de la maquina sobre el suelo.

Ruedas Dentada o Rueda Motriz: Transmite la potencia del motor a la oruga.

Ruedas Delantera (Rueda Guía): Guía las orugas, mantener su tensión, absorber impactos frontales de operacion.

Rodillo Inferior: Soportan peso de la maquina y lo distribuye por la oruga.

Rodillo Superior: Soportan y guían las orugas entre rueda dentada y rueda guía.

4.2.11.1- Ruedas Motrices (Sprocket) o Ruedas Dentadas.- Transmiten la potencia del motor a la oruga. Las ruedas motrices, de toda la cadena pueden estar compuestas de una sola pieza o tratarse simplemente de una rueda con agujeros en su periferia, en donde se atornilla distintos segmentos con forma de piñón sobre los que se desliza la cadena.

Fig. No 2.1.36: Rueda Motriz y sus segmentos

Fig. N^o 2.1.37: Movimiento de la rueda motiz sobre la cadena

En el diagrama se muestra como las ruedas dentadas se acoplan con la oruga mientras el bulldozer se mueve hacia adelante.

La parte A indica como los dientes de la rueda se acoplan con el buje.

La parte B indica como la rueda dentada agarra el eslabón y se mueve hacia el buje y el pasador a medida que la rueda dentada da vueltas.

La rueda dentada y la superficie exterior del buje se desgastan en el punto A, lugar en que la arena y tierra quedan fácilmente atrapados interiormente.

El punto B muestra la generación de fuerzas de fricción en la superficie interior del buje y en la superficie exterior del pasador.

4.2.11.2- Ruedas Guías.- Las ruedas guías conducen la cadena hacia adentro y afuera de los rodillos inferiores. Las ruedas guía soportan intermitentemente el peso de la máquina. Las ruedas guías y los rodillos, tienen cejas para mantener la oruga alineada, Generalmente, la rueda guía tiene una ceja central ancha que queda ajustada entre los eslabones de la oruga. Los rodillos sobre los que rueda la oruga y los que la soportan, tienen cejas exteriores que quedan a uno y otro lado del ancho de la oruga. Un tren de rodaje de rueda motriz elevado tiene ruedas guía delanteras y traseras a cada lado de la máquina. Un tren de rodaje oval tiene una rueda guía delantera en cada lado de la máquina. Las ruedas guía proporcionan un modo de controlar el ajuste y la tensión, y mantienen la alineación vertical y lateral. La tensión de la cadena se ajusta moviendo la rueda guía. Se usa un mecanismo de ajuste para mover la rueda guía o sostener la rueda guía en su lugar.

Fig. No 2.1.38: Rueda guía

Fig. N^o 2.1.39a: Tipos de tren de rodaje: Fijos, Supendido o vasculantes (tandem)

Video: Tractor Topador sobre Orugas John Deere 1050K (recuperado de https://youtu.be/VPiGrnjYCV4)

4.2.11.3- Rodillos.- Los rodillos son mas pequeños y tienen cejas externas que se acoplan a cada lado de la cadena o una ceja interna. Los rodillos inferiores se montan en los rieles formados por los eslabones de cadena. Éstos guían la máquina a lo largo de la cadena. Los rodillos inferiores soportan el peso de la máquina y lo distribuyen a lo largo de las cadenas. Los rodillos inferiores de una pestaña se usan junto a las ruedas motrices. La pestaña única hace que el rodillo quede más cerca de la rueda motriz para aumentar el efecto guía. Los rodillos inferiores de pestaña doble se usan dondequiera que el espacio lo permita. Los rodillos inferiores de pestaña doble aumentan al máximo el efecto guía. Los rodillos superiores son una adición optativa del sistema de tren de rodaje y se usan para soportar el peso de la cadena entre la rueda guía y la rueda motriz. El segundo propósito de los rodillos superiores es guiar la cadena. La adición de rodillos superiores puede ayudar a mantener la comba correcta de la cadena en una variedad de condiciones del sistema de tren de rodaje y aumentar la capacidad de empuje con la hoja. Los rodillos superiores también hacen más suave el desplazamiento de la cadena lateral superior y aumentan el espacio libre entre la cadena y el bastidor de rodillos.

Fig. No 2.1.39b: Rodillo inferior (figura de arriba) y rodillo superior (figura de abajo)

Los rodillos y rueda guía poseen un eje fijo respecto al chasis, sobre el cual giran libremente.

Algunos fenómenos comunes en los rodillos son:

1 Se produce abrasión en las superficies de los rodillos y en la superficie de rodamiento de los eslabones de la oruga.

2 Las pestañas de los rodillos impiden que los eslabones se salgan de posición. La abrasión también se produce en las pestañas de los rodillos debido al contacto constante con el conjunto de eslabones de la oruga.

Fig. N^o 2.1.40: Fenómenos comunes en los rodillos

Hay dos tipos de rodillos inferiores instalados al bastidor de orugas: el de pestaña sencilla y el de pestaña doble.

Fig. N^o 2.1.41: Tipos de pestañas de los rodillos

4.2.11.4- La Cadena.- Llamada oruga cuando se le colocan las zapatas. Cuando dos eslabones se unen entre sí con pasadores y bujes (pines y bocinas) forman la cadena.

Fig. N^o 2.1.42: Secciones de cadena

Eslabones de las cadenas.- Los eslabones de la cadena se encuentran sometidos a una fuerte tensión, fricción y fuerza de flexión, por ello los eslabones están diseñados para soportar grandes esfuerzos.

 

Fig. N^o 2.1.43: Eslabones

Estructura y características de los eslabones de la cadena de la oruga.

Usemos el bulldozer como ejemplo para ver a que clase de esfuerzos se someten los eslabones. Los bulldozers demandan mayor esfuerzo de tracción que las palas cargadoras o las excavadoras hidráulicas; por lo tanto, los eslabones en los bulldozers están sometidos a mayores esfuerzos que los de otras máquinas.

Veamos la estructura de un eslabón de oruga.

Se emplean dos formas de lubricación entre el buje y el pasador de los eslabones de orugas, uno por medio de aceite en el tipo sellado en aceite y el otro por medio de grasa en el tipo sellado en grasa. Un conjunto de oruga está formado por los eslabones, los pasadores, los bujes, los sellos, los pernos de sujeción y las zapatas de oruga.

Cuando el total del conjunto de eslabón está completo, las zapatas de cadena deben ser empernadas en las secciones de cadena.

El pasador gira con facilidad en el buje o bocina y produce la acción de bisagra. Las cadenas actuales son selladas y lubricadas el ingreso de tierra y lodo que la desgasta.

Eslabón.- Los eslabones tienen formas complicadas. Las propiedades esenciales que se buscan en los eslabones es que la superficie de rodamiento no se desgaste muy rápidamente.

Eleslabón está sometido a desgastes y esfuerzos debido a su constante contacto con el terreno. También tiene que soportar las elevadas cargas de los rodillos a medida que la máquina avanza y retrocede durante las labores que realiza. Con el fin de prolongar la duración de los eslabones, se usan materiales firmes para que la superficie de rodamiento pueda hacer frente a las exigencias más rigurosos.

Eslabón Maestro.- Se utiliza para el desmontaje de la cadena, siendo el ajuste lo suficientemente seguro para la operación.

Fig. N^o 2.1.44a: Eslabón maestro

Pines o pasadores y bocinas o bujes.- Hay variaciones de pasadores y bocinas. El tren de rodaje puede disponerse de modo que las bocinas y los pasadores se ajusten a los requerimientos del cliente.

Fig. N^o 2.1.44b: Pines y bocinas.-

La cadena sellada y lubricada suministra lubricación entre el pin y la bocina. Esto elimina el desgaste interno del pin y de la bocina. La cadena sellada y lubricada es la estándar para aplicaciones de abrasión e impacto moderados.

Sello de la cadena.- Se realiza con discos concávos de acero en los extremos de los bujes y sus asientos en los eslabones externos, al armar los discos se comprimen entre sí, uno al eslabón y otro al buje por lo que el único desgaste que ocurre es en el disco, impidiendo la entrada de tierra.

Fig. N^o 2.1.45: Sellos de cadena

Las cadenas se pueden adaptar para ajustarse a las condiciones de terreno del cliente. En la figura, vemos máquinas de cadenas en diferentes tipos de terreno, clasificados de acuerdo con las características de abrasión (eje vertical), contra impacto (eje Horizontal).

Fig. N^o 2.1.45c: Tractores en diferentes terrenos

La abrasión desgasta el metal. Las condiciones abrasivas altas incluyen los terrenos húmedos saturados. El impacto se refiere a la fuerza con que la máquina golpea la superficie del terreno y no tiene nada que ver con las condiciones de humedad del terreno. La dureza de las partículas determina el impacto. Un impacto alto se define como una superficie dura no penetrable por exposición firme de golpes hasta a 15 cm (6 pulg). El impacto bajo lo produce un terreno completamente penetrable, donde está disponible el soporte completo de la plancha de la zapata y hay baja exposición a golpes fuertes.

4.2.11.5- Zapatas.- Es el aditamento que se emperna a la cadena y que da la característica necesaria de soporte del peso de la máquina y proveen tracción y flotación, para realizar un trabajo determinado por las condiciones del suelo y consistencia del mismo.

El borde superpuesto entre dos zapatas no permite que se depositen escombros entre las zapatas a medida que la cadena se flexiona alrededor de la rueda motriz y de la rueda guía.

Fig. N^o 2.1.46: Partes de la zapata

En la figura:

1. La garra penetra en el terreno para proveer tracción

2. La plancha suministra flotación.

3. El borde de ataque es curvo hacia abajo. El borde de salida es curvo hacia arriba. Las curvas eliminan la interferencia entre el borde de ataque de una zapata y el borde de salida de la zapata al frente de ésta. Las curvas también proveen refuerzo para reducir la flexión de la zapata y evitan que se suelten los pernos.

4. Los alivios del eslabón evitan la interferencia del borde de ataque con los eslabones a medida que la cadena se flexiona sobre la rueda motriz y las ruedas guía.

Las zapatas de cadena pueden adaptarse a una variedad de condiciones de terreno. El impacto, la abrasión y el tipo de material compactado en la cadena deben considerarse cuando se escoge una zapata de cadena. El ancho de la zapata de cadena también puede adaptarse. Es necesario considerar, además del desgaste, la flotación, la tracción, la penetración, el área de contacto, la resistencia a la flexión y la autolimpieza cuando se escogen las zapatas de cadena.

Fig. No 2.1.47: Tipos de zapatas.

4.2.11.6- Tipos de Zapatas

Las zapatas se escogen de acuerdo al terreno.

a)- Zapata de una garra.- Brinda una fuerte tracción en la barra de tiro, requerida para hojas angulares y rectas. Las zapatas de una garra se diseñan para condiciones de impacto bajo a medio y abrasión baja a moderada. Éstas son zapatas de uso general y se recomiendan para todas las aplicaciones. Las zapatas de una garra tienen buena penetración y tracción, y resisten bien el desgaste y la flexión. Las zapatas de una garra están disponibles en diferentes anchos y modificaciones.

Fig. No 2.1.47: Zapata de una garra

b)- Zapata de servicio extremo.- Las de servicio extremo son zapatas de una garra con mayor material templado de desgaste. Las zapatas de servicio extremo se diseñan para condiciones de impacto alto a moderado y se recomiendan para aplicaciones en las cuales los eslabones deben durar más tiempo que las zapatas.

Fig. No 2.1.48: Zapata de servicio extremo

c)- Zapata de cadena de garra doble.- Las zapatas de cadena de garra doble se diseñan para aplicaciones que requieren menor penetración y tracción, pero mejor capacidad de giro. Las zapatas de cadena de garra doble distribuyen el peso de la máquina sobre un área de contacto más grande de dos garras cortas en lugar de una garra larga. Esto resulta en una resistencia a la flexión y en menor alteración del terreno. La zapatas de cadenas de garra doble son estándar en las excavadoras hidráulicas.

Fig. No 2.1.49: Zapata de cadena de garra doble

d)- Zapata de baja presión sobre el suelo (LGP) y autolimpieza.- Las zapatas de baja presión sobre el suelo y autolimpieza están diseñadas para condiciones de terreno suelto y lodoso, y no deben usarse en condiciones de alto impacto ni abrasivas. A medida que las zapatas se mueven alrededor de la rueda motriz y las ruedas guía, hacen que el material del terreno caiga libremente. Las zapatas de baja presión sobre el suelo y autolimpieza se recomiendan para aplicaciones en las cuales la flotación es un problema.

Fig. No 2.1.50: Zapata de autolimpieza

e)- Zapatas de orificio central trapezoidal.- Las zapatas de orificio central trapezoidal están diseñadas para aplicaciones en las cuales el material suelto que entra en la cadena hace que ésta se apriete. Los orificios centrales trapezoidales hacen que la rueda motriz empuje hacia afuera la suciedad y los escombros, lo que reduce el material suelto que permanece entre la zapata y el buje. Las zapatas de orificio central trapezoidal se recomiendan para aplicaciones en donde gran cantidad de escombro tiende a amontonarse en la cadena. Están disponibles en zapatas de garras dobles y cortadoras.

Fig. No 2.1.50: Zapatas de orificio central trapezoidal

f)- Zapata cortadora.- La zapata cortadora tiene una garra delantera de longitud completa para resistir la flexión y, además, garras laterales diagonales para aumentar la capacidad de corte. El orificio central trapezoidal provee una forma de expulsar el material que se acumula en la cadena. Las zapatas cortadoras trabajan mejor en terrenos en que los escombros tienden a pegarse en las zapatas, y se recomiendan para trabajo de relleno, aplicaciones de demolición y estaciones de transferencia.

Fig. No 2.1.50: Zapata cortadora

4.2.12- Capacidad Volumétrica.

Un tractor no tiene una capacidad volumétrica determinada. No hay ningún contenedor o tolva; en su lugar, la cantidad de material que el tractor mueve depende de la cantidad que queda en frente de la hoja durante el avance. Los factores que controlan las tasas de producción son tres: (1) el tipo y condiciones de material, (2) el tipo de hoja y (3) el tiempo del ciclo.

El tipo y las condiciones de material que se manipula afecta la forma de la masa que se empuja delante de la hoja. Los materiales cohesivos (arcillas) se acomodarán como una bola. Los materiales que tienen una calidad densa o que tienen un alto contenido de mica rodará sobre el terreno y se colmarán. Los materiales sin cohesión (arenas) se conocen como materiales muertos porque no muestran propiedades de esponjamiento o copete.

Fig. N^o 2.1.51: Forma de acomodo de los materiales frente a la hoja de un tractor

4.2.13- Potencia y Peso.

El peso y el equilibrio de la excavadora se encuentran entre los factores más importantes que deben tenerse en cuenta para elegir un excavador comercial. Como cuestión de hechos, más caballos de fuerza y peso son necesarios para empujar la pesada carga de los altos niveles de producción. El peso de la pala en la parte delantera de la excavadora debe ser compensado por tanto un equilibrio para contrarrestar el peso o un accesorio como un desgarrador o un torno, sobre todo cuando la empujadora se utilizará para terminar el trabajo.

La Selección de la cantidad adecuada de los caballos de fuerza de la excavadora es una de las principales consideraciones en su compra. Si va a hacer una alta producción de trabajo, entonces el alto potencial de caballos es muy crítico. Si va a hacer más acabado, los caballos de fuerza ayudan a determinar la facilidad de dirección de la excavadora. La relación entre el peso y la potencia en caballos también es importante. Si tiene demasiados caballos de fuerza para el peso de su excavadora, la pista girará sin tracción y esto disminuye la productividad, así como la vida de los compartimentos. Por otra parte, si los caballos de potencia del motor no son suficientes para el peso de la empujadora y sus accesorios, su vehículo tendrá un momento difícil para medir las normas de productividad que son necesarios.

Recomendación práctica, que hay que tomar en cuenta.- La relación Peso/Potencia en los tractores de oruga, va de 130-110 kg/HP en los pequeños; a unos 120-80 kg/HP en los grandes. Mayores Cargas y Ciclos más rápidos.

4.2.14- Ciclo de trabajo del empujador.

Fig. N^o 2.1.52: Ciclo de trabajo de un bulldozer

4.2.15- Tren de fuerza de un tractor sobre ruedas.

Tractor de ruedas: 1 Motor, 2 Convertidor de Par, 3 Transmisión, 4 Caja de Engranajes de Transferencia de Salida, 5 Eje de Mando Frontal, 6 Eje de Mando Trasero, 7 Diferencial Frontal y Trasero, y 8 Mandos Finales.

4.2.16- Factores a tomar en cuenta para la selección de un tractor.

Al seleccionarse un tractor debe considerarse distintos factores que determinan el tamaño, potencia, tipo de hoja a utilizar, entre otros. Algunos de estos factores son:

• El tamaño que se requiera, para un determinada obra.

• La clase de obra en que se empleará, conformación, jalando una escrepa, jalando un vagón, arando, etc.

• El tipo de terreno sobre el que viajará, alta o baja eficiencia de tracción.

• La firmeza del camino de acarreo.

• La rigurosidad del camino.

• Pendiente del camino.

• La longitud de acarreo.

• El tipo de trabajo que tenga que hacer después de terminada la obra.