CAPTULO 4. TRACTORES

Un tractor es una unidad de potencia de traccin que tiene una cuchilla al frente de la

mquina. Estn diseados para proporcionar potencia de traccin al trabajo de la barra de tiro.

Los tractores pueden estar montados tanto sobre orugas o cadenas como sobre ruedas. Para ser

consistentes con su propsito, como una unidad que trabaja con la barra de tiro, tienen su

centro de gravedad muy bajo. Este es un requisito para que sea una mquina efectiva. Cuanto

mayor sea la diferencia entre el eje de aplicacin de la fuerza de transmisin de la mquina y

la el eje de la fuerza de resistencia menor ser la eficiencia en el uso de la potencia

desarrollada. Los tractores se usan para empujar material, limpiar terreno, romper roca,

ayudar a las trallas en la carga y empujar otros elementos de equipo de construccin. Pueden

estar equipados adems con un winche posterior o un ripper. Para desplazamientos de grandes

distancias entre proyectos o dentro de un proyecto, el tractor debe ser transportado por otro

equipo. Moverlos con su propia potencia an a velocidades muy bajas incrementa el uso de la

traccin disminuyendo la vida til de la mquina.

Figura 4.1 Modelo de tractor de orugas con una cuchilla recta.

4.1. Caractersticas del desempeo de los tractores

Los tractores se clasifican sobre la base de su sistema de traccin: (1) sobre orugas y (2) sobre

llantas. Los tractores de orugas son en realidad las mquinas de traccin. Tienen una cadena

continua que se mueve en un plano horizontal a travs de unos rodillos fijos. En un

determinado cambio del motor, las orugas pasan sobre un disco fijo montado verticalmente.

Cuando el disco gira, fuerza a la oruga a avanzar o regresar, impartiendo movimiento al

tractor. En el frente de la mquina, la traccin pasa sobre un disco similar montado

verticalmente que est conectado con un elemento de tensin ajustable. El disco mantiene la

Programa de Titulacin 2006. Ingeniera Civil. Universidad de Piura.

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tensin adecuada en la cadena y le permite absorber fuertes golpes. Los pasos estn hechos de

acero especial diseado para resistir el uso y la abrasin. Algunas compaas ofrecen

actualmente orugas con pasos de acero cubiertos con caucho.

Como se discuti en el punto 3.2.3, la fuerza disponible para usar en un trabajo est limitada

frecuentemente por la traccin. Esta limitacin depende de dos factores: (1) el coeficiente de

traccin en la superficie que se atraviesa y (2) el peso que llevan las llantas de direccin.

4.1.1. Efecto del peso en el desempeo

Algunas veces, los usuarios incrementan el peso de las llantas de los tractores de ruedas para

superar las limitaciones de potencia y traccin. Se recomienda una mezcla de cloruro de

calcio y agua como balastro. Debe tenerse especial cuidado para asegurar que el nuevo peso

se distribuya de manera equilibrada entre todas las llantas de direccin.

Un tren de rodaje de un tractor de cadenas estndar es apropiado para uso general en roca y

terreno moderadamente suave. La presin tpica del terreno para un tractor de orugas con un

carruaje estndar es de 6 a 9 psi. (41-62 KPa). La configuracin del tren de rodaje para una

menor presin del terreno (LGP) est diseada para condiciones de suelo blando. La presin

del suelo desarrollada por un tractor de orugas con un tren de rodaje LGP es de 3 a 4 psi (21-

28KPa). Las mquinas con LGP no deben usarse en condiciones de terreno duro o rocoso, ya

que reduciran su vida til. Hay trenes de rodaje extra-largos disponibles para las mquinas

dedicadas a trabajos de acabado.

En el caso de tractores con neumticos, las llantas ms anchas proporcionan una mayor rea

de contacto e incrementan la flotacin. Debe recordarse, sin embargo, que las cartas de

desempeo se basan en un equipo estndar, incluyendo las llantas. Unas llantas ms grandes

reducirn el desarrollo del empuje.

Tanto los tractores de orugas como los de cadenas estn tipificados por potencia de giro de los

discos (fwhp) y el peso. Normalmente el peso se considera de operacin, es decir, incluye

lubricantes, refrigerantes, un tanque de combustible lleno, una cuchilla, el fluido hidrulico,

cabinas de proteccin estndar y el operador. El peso del tractor es importante en muchos

proyectos porque el mximo esfuerzo de traccin que una unidad puede proporcionar est

limitada por el producto del peso por el coeficiente de traccin entre la unidad y la superficie

del terreno, independientemente de la potencia que tenga el equipo.

Para movilizar la mayora de los tractores se usan motores de combustin interna, siendo los

ms comunes los de diesel. Los motores de gasolina se usan en unidades ms pequeas.

Algunos tractores diseados para el trabajo en tneles usan energa elctrica o aire como

sistema de propulsin para evitar los gases de combustin.

Como la rotacin derivada del motor es generalmente demasiado rpida y no tiene suficiente

fuerza (torque), las mquinas tienen transmisiones que reducen la velocidad rotacional e

incrementan la fuerza disponible para realizar el trabajo La transmisin proporciona al

operador la habilidad de cambiar la relacin velocidad-potencia de la mquina de modo que

cumpla los requerimientos del trabajo. Los fabricantes han venido implementando los

tractores con una variedad de sistemas de transmisin, pero las opciones principales son la

direccin directa y el convertidor de torque con transmisin de potencia.

4.1.2. Efecto de la traccin en el desempeo

Los requerimientos de traccin o flotacin se pueden conseguir con un adecuado tren de

rodaje o neumticos. Las unidades sobre orugas estn diseadas para aquellos trabajos que

requieren gran esfuerzo de traccin. No hay otras piezas de equipo que puedan proporcionar

la potencia, traccin y flotacin necesarias en condiciones tan variadas. Un tractor de orugas

puede operar en pendientes muy empinadas de hasta 45.

Capitulo 4 Tractores

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Ya se explic en lneas anteriores que la fuerza de empuje que puede usarse depende del peso

y la traccin del tractor completamente equipado. Esto debe servir de alerta sobre la potencia

disponible. An cuando el motor puede desarrollar una determinada fuerza en la barra de tiro

o una fuerza de empuje, toda esta fuerza no estar disponible para hacer el trabajo.

Por ejemplo, si se tienen dos tractores, uno sobre orugas con 200HP y otro sobre neumticos

de 216HP, aunque la potencia es muy similar, la fuerza de tiro final no es la misma. En un

terreno limo-arcilloso seco, el coeficiente de traccin ya es distinto para llantas y para

neumticos. En la tabla 3.2 se tiene los valores respectivos de 0.9 y el rango entre 0.5 y 0.7.

Asumiendo un valor de traccin promedio para los neumticos de 0.6 se estimara una fuerza

de tiro de 20,650 kg para el tractor de orugas y de 20,500 kg. para el tractor de neumticos en

las cartas de fuerza de tiro. Sin embargo, por efecto de la traccin la fuerza disponible ser

menor a este valor y se puede aproximar al valor anteriormente hallado multiplicado por el

coeficiente de traccin. Para el tractor de orugas, la fuerza disponible sera igual a 20,650 kg

multiplicado por 0.9, igual a 18,585 kg. Para el mismo tractor pero montado sobre ruedas,

fuerza disponible se multiplicara por 0.6, resultando en 12,300 kg. Como se demuestra, las

dos mquinas tienen aproximadamente el mismo peso de operacin y la misma potencia, pero

debido al efecto de traccin, el tractor de orugas es capaz de proporcionar 1.5 veces ms la

potencia til de otro de ruedas.

En la mayora de los terrenos, el coeficiente de traccin de los neumticos es menor que el de

orugas. Por lo tanto, un tractor de ruedas deber ser considerablemente ms pesado

(aproximadamente un 50%) que los tractores de orugas para desarrollar la misma cantidad de

fuerza til. Al incrementar el peso, se requerir a su vez de un motor ms grande para

mantener la relacin peso-potencia. Esto establecer un lmite hasta el cual puede aadirse

peso y permita an tener una mquina con las ventajas de velocidad y movilidad respecto al

tractor de orugas.

Una ventaja de un tractor de ruedas en comparacin con uno de orugas es la gran velocidad

que puede desarrollar la mquina, llegando en algunos casos hasta 48 Km/h. Para conseguir

una alta velocidad, sin embargo, un tractor de ruedas debe sacrificar el empuje. Adems,

como el coeficiente de traccin entre las llantas y algunos terrenos es bajo, los tractores de

ruedas pueden deslizar sus llantas antes de desarrollar su esfuerzo de empuje establecido.

4.2. Estimacin de la produccin de los tractores

Un tractor o dozer es una unidad de traccin provista de una cuchilla en la parte frontal. Esta

cuchilla se usa para empujar, cortar y nivelar o esparcir material hacia delante del tractor. Los

tractores son las mquinas de movimiento de tierras ms eficientes y verstiles. Se usan

generalmente para iniciar la limpieza del terreno, el corte y la nivelacin de la subrasante y en

la produccin de los agregados en las canteras de material. Las operaciones especficas son:

Empuje de tierra y roca en distancias cortas, hasta 91 m., en el caso de tractores grandes.

Esparcido de rellenos de tierra y roca.

Relleno de trochas.

Abertura de caminos a travs de montaas o en terrenos rocosos.

Limpieza de terreno de maleza, race