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MODIFICACIÓN DE LA CONFIGURACIÓN DE RUEDAS DE 4x2 A 6x2TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ Facultad de Ingeniería Mecánica
TESIS
PRESENTADO POR EL BACHILLER:
RAFAEL ALEJANDRO AMBROSIO YANCÁN
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECÁNICO
HUANCAYO – PERÚ
2009
MODIFICACIÓN DE LA CONFIGURACIÓN DE RUEDAS DE 4x2 A
6x2 PARA INCREMENTAR LA CAPACIDAD DE CARGA EN EL
CHASIS DE UN CAMIÓN SCANIA – MODELO R113H
ii
A S E S O R
ING° ALEJANDRO GARCÍA ORTIZ
iii
DEDICATORIA
A ti mi divino Dios pues me diriges por el mejor camino de esta vida, y me das salud y sabiduría para escalar mis metas A mis padres Rafael y Eustaquia quienes siempre creyeron en mí y me dieron todo el apoyo que se necesita. A mi familia general quienes me brindaron el mejor apoyo desinteresado y la ayuda para alcanzar mis anhelos Los quiero inmensamente.
Rafael Alejandro
iv
ÍNDICE
Portada i Asesoría ii Dedicatoria iii Índice iv Resumen vii Introducción viii
CAPITULO I ASPECTOS GENERALES DE LA INVESTIGACIÓN
1.1 Planteamiento y justificación del problema 10
1.1.1Planteamiento del problema 10
1.1.2Justificación del problema 11
1.2 Objetivos 12
1.2.1Objetivo general 12
1.2.2Objetivos específicos 12
1.3 Marco de referencia 12
1.3.1Marco teórico 12
1.3.2Marco conceptual 15
1.4 Planteamiento de la hipótesis 16
1.4.1Hipótesis general 16
1.4.2Hipótesis específicos 17
1.4.3Variable 17
1.5 Metodología de trabajo 17
1.5.1Métodos de investigación 17
1.5.2Diseño metodológico 17
1.6 Población y muestra 18
1.6.1Población 18
1.62Muestra 18
1.7 Fuentes para la obtención de la información 18
1.8 Procesamiento de la información. 19
CAPÍTULO II CUADRO DE CHASIS Y DEFINICIONES
2.1 Generalidades 20
2.2 Definiciones 21
CAPÍTULO III CAMIONES SCANIA SERIE-4
3.1 Transporte carretero – tipo de camiones 26
3.1.1 Tracto camión modelo R124GA 4x2 NZ (360 HP) 27
v
3.1.2 Tracto camión 4x2 y semirremolque triple eje 27
3.1.3 Tracto camión 6x2 y remolque doble eje distanciado 29
3.1.4 Tracto camión 4x2 y remolque triple eje distanciado 31
3.1.5 Tracto camión 6x4 y remolque doble eje distanciado 31
3.1.6 Tracto Camión modelo R124 LA 6x4 NA (360 HP) 32
CAPÍTULO IV PROCESO DE MODIFICACIÓN DEL CUADRO DE CHASIS Y COMPONENTES
4.1 Generalidades 34
4.1.1 Designaciones de los componentes portantes 34
4.1.2 descripción de las categorías 35
4.2 Características técnicas del camión 4x2 original 36
4.3 características técnicas del camión 6x2 modificado 38
4.4 Justificación de los componentes modificados 40
4.4.1 Camión modelo R113H 6x2 40
4.4.2 Número de ejes: 03 y número de ruedas: 10 41
4.4.3 Peso seco, capacidad y peso bruto 41
4.4.4 Distancia entre ejes 41
4.4.5 Voladizo trasero y largo total 42
4.4.6 Haz de muelles y brazo de compensación 43
4.4.7 Modificación en el sistema de freno posterior 45
4.4.7.1 Marco teórico del sistema de freno de aire comprimido 45
4.4.7.2 Procedimiento de modificación 50
CAPÍTULO V MARCO TEÓRICO PARA EVALUAR EL DESEMPEÑO DEL VEHÍCULO
MODIFICADO 5.1 Movimiento 52
5.1.1 Fuerza en las ruedas 52
5.1.2 Fuerza de adherencia 53
5.1.3 Fuerza resistiva 55
5.2 velocidad del vehículo 61
CAPÍTULO VI VERIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL FLUJO DE POTENCIA DEL VEHÍCULO
MODIFICADO. 6.1 Demanda de la potencia del motor 64
6.2 Consideraciones técnicas para la modificación 65
6.3 Fuerza de tracción 66
6.3.1 Cálculo del torque en la rueda 66
vi
6.3.2 Cálculo de la velocidad del vehículo modificado 67
6.3.3 Cálculo de flujo de potencia 69
6.4 Objetivos del flujo de potencia 77
CAPÍTULO VII GESTIÓN DE LA TARJETA DE PROPIEDAD CON LAS CARACTERÍSTICAS
TÉCNICAS MODIFICADAS 7.1 Requisitos para la obtención del certificado de conformidad de modificación 80
7.1.1 Solicitud de conformidad de modificación 81
7.1.2 Copia simple de la tarjeta de propiedad/DUA, en caso de montaje 82
7.1.3 Informe técnico de la modificación firmada por un Ingeniero Mecánico 83
7.1.4 Certificado de Garantía 84
7.2 Gestión a Registros Públicos (SUNARP) 85
7.2.1 Certificado de conformidad de modificación 85
CAPÍTULO VIII CÁLCULO DE COSTOS Y PUNTO DE EQUILIBRIO
8.1 Costos incurridos en la instalación del eje simple 90
8.1.1 Costos incurridos en repuestos y accesorios 90
8.1.2 Costos incurridos en la mano de obra 91
8.1.3 Costos incurridos en documentos de circulación 91
8.2 Costos de transporte 91
8.3 Cálculo del punto mínimo de recuperación 93
CAPÍTULO IX ESTABILIDAD DEL CAMIÓN 6x2
9.1 Determinación experimental las coordinadas del centro de gravedad 95
9.1.1 Coordinada longitudinal 95
9.1.2 Coordinada transversal 97
9.2 Estabilidad del camión 6x2 98
9.2.1 Estabilidad longitudinal 99
9.2.2 Estabilidad transversal 101
9.3 Derrapaje de las ruedas delanteras y traseras 105
CONCLUSIÓN
RECOMENDACIÓN
BIBLIOGRAFÍA
ANEXO
vii
RESUMEN
En este milenio, tecnológicamente vivimos la revolución industrial que, teniendo como
eje el transporte de carga en el desarrollo comercial a nivel nacional e internacional, ha
permitido, entre otros, multiplicar la potencialidad del control de la capacidad de carga
en los vehículos semipesados y pesados. Sin embargo, los vehículos convencionales
tendrán que seguir trabajando en muchos países subdesarrollados, por que no tienen la
capacidad de renovación que se realiza cada cinco años, en consecuencia, el problema
para los transportistas frente a las nuevas tecnologías es el costo beneficio.
Por las razones arriba indicados existe dos técnicas con características en desventaja de
esto nace las interrogantes.
¿Cómo incrementar la rentabilidad del camión Scania modelo R113H aprovechando la
estructura del cuadro de chasis y sus componentes u otros sistemas auxiliares del mismo
tren motriz?
¿En qué porcentaje se incrementará el consumo económico de combustible y el grado
de contaminación ambiental?
El presente trabajo de investigación desarrollado por el método descriptivo, es
justamente inspeccionar y evaluar técnicamente el comportamiento del cuadro de chasis
con la carga actual (considerando tres parámetros del chasis: esfuerzo estático, esfuerzo
dinámico y la torsión), para el mejor desempeño de la configuración modificado.
Es necesario conocer el parque automotor de nuestra región, de cómo esta constituida
las designaciones del cuadro de chasis de acuerdo de la capacidad de carga y el estado
de carreteras en la red vial de la región y el país.
El objetivo fundamental de este estudio es analizar y evaluar tecnologías entre tipos de
cuadro de chasis y componentes para modificar la configuración y alcanzar alternativas
en relación a la capacidad de carga en volumen o carga concentrada de bajo nivel.
En consecuencia, que ventajas y desventajas actualmente existe entre uno y el otro
tipo de cuadro de chasis en cuanto a estructura diseñada por el fabricante, así como, la
economía de operación, el control de emisiones de gases tóxicos, la vida útil, la robustez
y otros componentes. Visto este análisis, se propondrá alternativas de equilibrio de la
tecnología en la modificación (sobredimensionado) para aliviar el control de desgastes
prematuros y la reducción de costos en la manutención de los vehículos que recorren a
lo largo y ancho de las carreteras peruanas.
viii
INTRODUCCIÓN
Una serie de modificaciones en cualquier sistema de un vehículo automotriz de carga
pesada, se ejecutan bajo la supervisión de instituciones como: Servicio Nacional de
Técnicos Industriales (SENATI), Institutos Superiores Tecnológicos, Universidades,
etc. Como bachiller de ingeniería mecánica asumo tareas de modificar sistemas
como: cambio de ejes, cambio de motor, adaptaciones de accionamientos mecánicos
en accionamientos neumáticos o hidráulicos, reducciones o incremento de fuerzas en
las ruedas posteriores, etc. Ésta última, se experimenta en vehículos de mayor vida
útil, por ejemplo, un tracto camión o camión 4 x 2 con cubo, representa un mayor
costo de operación y mantenimiento al recorrer carreteras asfaltas por contar con una
relación piñón-corona de paso largo.
Una modificación de la configuración del cuadro de chasis y el comportamiento del
sistema de transmisión en general, mejora notablemente sus características operativas,
tanto en un punto de diseño o fuera de él.
El presente estudio de modificación de la estructura del chasis, estriba en adaptar un
eje flotante sin transmisión para soportar un incremento de carga que adiciona un
porcentaje del costo de flete, luego calcular los esfuerzos en las ruedas posteriores
para obtener la carga óptima con gastos reales de operación y mantenimiento.
De lo dicho de los párrafos arriba mencionados, se puede disgregar al estudio en ocho
capítulos para su exposición con la intención de ilustrar en su forma y fondo en lo
posible el presente trabajo de investigación descriptiva.
El Capítulo I, expone las generalidades de la investigación, el cual nos conduce a
elaborar la matriz de consistencia para el mejor desarrollo del trabajo.
El Capítulo II, trata del marco teórico el cual refiere al cuadro de chasis del modelo
elegido para su modificación, así como, definir los términos que se utiliza en la
transformación del cuadro de chasis y algunos portantes que son afectados.
ix
El Capítulo III, ilustra los camiones marca Scania de la serie-4, esta parte del capítulo
es el marco teórico para desarrollar el trabajo de investigación; nos alcanza algunos
datos para el proceso de modificación en la configuración de 4x2 a 6x2.
El capítulo IV, analiza técnicamente el cuadro de chasis y algunos portantes que serán
afectados por la modificación de la configuración como parte: de la suspensión y el
sistema de frenos posteriores.
El Capitulo V, describe las particularidades principales de la evaluación del
desempeño del sistema de flujo de potencia, sabiendo que existe varios tipos de
sistemas de transmisión convencionales, que en sus tiempos brindaron bondades
extraordinarios en cuanto a potencia, rendimiento, torque, consumo económico, etc.
El Capítulo VI, expone la optimización los mecanismos del flujo de potencia del
camión tractor 6 x 4, analizando designaciones principales para encontrar la diferencia
de comportamiento entre el sistema de transmisión convencional y el sistema actual.
El capítulo VII, trata de la gestión para el cambio de tarjeta de propiedad con las
características técnicas modificadas para la circulación normal del vehículo.
El capítulo VIII, presenta la comparación económica del cambio efectuado en el
siguiente trabajo.
10
CAPITULO I
GENERALIDADES DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
1.1 PLANTEAMIENTO Y JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
1.1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROPLEMA
ANTECEDENTES:
La mayoría de transportistas adquieren sus unidades de transporte de carga sin
conocer lo que es el sistema modular de camiones. Si bien es cierto que hoy en día
los fabricantes conjugan para sus clientes, un reducido número de componentes
básicos, por ejemplo en la marca Scania, tres tipos de motores, cuatro cajas de
cambio, tres tipos principales de puentes traseros, cinco bastidores y una cabina,
con esta realidad, puede crear hasta doscientos modelos básicos.
En muchos camiones 4x2 el sistema modular del tren motriz esta
sobredimensionado, ejemplo el motor y el chasis, esta técnica se aprovecha para
modificaciones a favor del transportista en cuanto al indicador de costo/beneficio.
Con este sistema modular cada marca puede adaptarse exactamente a los deseos
del cliente, dentro de cada nicho de transporte a partir de las 16 toneladas.
IDENTIFICACIÓN
La técnica de modificación de la configuración de las ruedas de 4x2 a 6x2 o
viceversa de los camiones en general se realizan los talleres especializados,
referente al aumento de la capacidad de la estructura, estos centros de
reconstrucción lo realizan sin conocimiento de los principios básicos de resistencia
de materiales y aplicación de cargas concentradas y/o distribuidas durante el
desarrollo de su desplazamiento, así como, sin el conocimiento de medios y
11
técnicas usados en la fabricación de chasis sometidos a diferentes cargas y
terrenos en su recorrido. Razón por la cuál, en la mayoría de los casos estos
trabajos resultan con defectos originando mayor desgaste de los frenos, así como
una continua rotura de muelles de suspensión.
CARACTERIZACIÓN
El problema se caracteriza por el cambio de ruta en la red vial por mejora
económica o transformación de carreteras afirmadas a pistas asfaltadas en los
últimos años en nuestro país.
Una mala transformación de la configuración de las ruedas en el bastidor resulta
incremento en los costos de mantenimiento seguido por el riesgo de una volcadura
accidental originado por el desalineamiento del puente trasero y la mala ubicación
del centro de gravedad de camión.
1.1.2 PROBLEMA GENERAL
¿De qué manera el transportista, propietario de camiones con configuración de
chasis de 4x2, propicia un incremento en la capacidad de carga y por ende mayor
ingreso por flete?
1.1.3 PROBLEMAS ESPECÍFICOS
- ¿En que medida el Reglamento de Peso y Dimensión Vehicular para la
Circulación en la Red Vial Nacional influyen en los camiones 4x2?
- ¿De qué manera el Reglamento de Peso y Dimensión Vehicular para la
Circulación en la Red Vial Nacional permite alcanzar los estándares deseados
por los transportistas de carga y pasajeros?
- ¿De qué manera se optimizará el equilibrio energético a miles de camiones
sobredimensionados en el tren motriz originando la reducción del flete en
kilómetro/tonelada.
1.1.4 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
El presente tema de investigación se justifica en el ámbito de la explotación
industrial y minera, a través de los camiones que tienen la configuración de ruedas
de 4x2 que circulan en la red vial del Perú, por las siguientes razones.
1.Aprovechamiento de margen se seguridad de la estructura del chasis.
12
2.Aplicación de medios y técnicas para una modificación de chasis.
3.Introducir conocimientos a las empresas que adolecen de las designaciones de
tipos de chasis que permitan identificar fácilmente el sistema modular.
4.Mantener costos de operación y mantenimiento, a pesar de usar otras
dimensiones menores a los originales.
5.Mantener la rentabilidad económica y la capacidad de carga normal
1.2 OBJETIVOS:
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Modificar la configuración de las ruedas de 4x2 a 6x2 para incrementar la
capacidad de carga en el chasis del camión Scania modelo R113H 4x2.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.
6.Instalar un puente trasero sin tracción en el camión Scania modelo 4x2.
7.Determinar nueva configuración técnica 6x2 para mayor capacidad de carga.
8.Mantener el margen de seguridad y robustez de la estructura del chasis.
1.3 MARCO DE REFERENCIA
1.3.1 MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES
Actualmente, en la región centro del país se realizan trabajos de modificación de
los puentes traseros en el chasis de camiones simples de dos ejes, y ómnibus
convencional es de dos ejes. Una vez realizada estas modificaciones pasan por la
revisión técnica por SENATI, cuya aprobación oficializa su circulación a nivel
nacional e internacional. Esta aprobación esta sujeto solamente a dimensiones
modificadas, tomando en cuenta la suspensión posterior y la ubicación del puente
trasero.
En el país existe en la ciudad de Lima talleres que modifican bajo ciertas
consideraciones técnicas confiables, pero el problema es que ellos no dan la
facilidad para mejorar las condiciones en el centro del país, por tal motivo la
propuesta del presente trabajo de investigación en cuanto se refiere a una
modificación de las características técnicas.
La bibliografía para el presente trabajo es escasa, sin embargo, con ayuda de
experiencias de los talleres especializados, más una orientación de un marco
teórico seleccionado será propicio desarrollar el trabajo.
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Todos estos modificaciones están instalados en vehículos de servicio carga de
mercancías y de pasajeros.
SUSTENTO TEÓRICO
Con el propósito de fundamentar la presente investigación, a continuación se
muestran las principales ideas que hoy existen sobre el tema de este estudio:
Los fabricantes de camiones y buses, estudiosos y científicos reconocidos en
diseño de carrocerías de transporte, no dudan en afirmar que realizando sólo
mediante modificación o adaptación se garantizará el desarrollo integral y el
progreso de las empresas de transporte en los próximos años. y esta debe ser la
preocupación para los ingenieros mecánicos, como bien lo afirman los líderes en
la explotación del sector automotriz. No obstante algunos fabricantes en sus
investigaciones recientes muestran que la importancia de modificaciones o
adaptaciones esta siendo menos preciada tanto por parte de la sociedad en general,
como por parte de las instituciones que existen dentro de la sociedad.
Con esto se puede entender un poco la actitud de los responsables en el manejo de
éstas modificaciones que, aunque de pensamiento valoran la creatividad porque
reconocen, así sea, teóricamente los beneficios de la misma en la práctica, y en
consecuencia quienes no la practican pueden reaccionar negativamente ante la
persona o la obra modificada.
SUSTENTO PRÁCTICO
Al respecto, los fabricantes, como ya si dijo, tiene un sistema modular automotriz
para cada necesidad del cliente, es decir, para diferentes capacidades de carga, así
como para diferentes caminos de recorrido, por ejemplo, los camiones que
transitan una carretera afirmada requieren de un cuadro de chasis y motor más
robusto, que un que transita por pista.
En consecuencia, del párrafo anteriormente mencionado y dados los rápidos y
cambios en un nuevo ambiente de circulación, se considera de gran importancia
llevar a cabo el presente estudio tendiente a conocer la actitud de los transportistas
en la novedad de los cambios dentro del tren motriz de un camión 4x2 a 6x2 con
la finalidad de incrementar la capacidad de carga, y elevar las condiciones socio-
económicas del transportista natural.
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ADOPCIÓN DE UNA TEORÍA
En un análisis bibliográfico y otras informaciones al respecto se apoya en los
principios que gobierna estática y dinámica de los cuerpos rígidos permitidos por
el Reglamento de Peso y Dimensión Vehicular para la Circulación en la Red Vial
Nacional (Ministerio de transportes y comunicaciones).
En consecuencia, el marco teórico debe ser seleccionado y tratado en base a las
características del camión en estudio y la teoría. Por ejemplo la figura 1.1 es la
base de las dimensiones de la estructura del chasis a modificar.
Fig. 1.1 Vista de perfil del camión marca Scania modelo R113H4x2
Fuente: Folleto de características técnicas del modelo presentado
DISPOSICIONES GUBERNAMENTALES
El objetivo de la medida que se aplica en el país es proteger la cuantiosa inversión
en rehabilitación de carreteras emprendida por el Ministerio de Transportes,
comunicaciones, Vivienda y Construcción. Entonces las balanzas instaladas en el
país para pesar camiones y trailers con el fin de evitar que transiten vehículos con
peso excesivo distribuido solamente en un tren posterior simple, no apropiado
para las nuestras carreteras.
¿Cómo se mide el peso de un vehículo?
El peso de un vehículo se establece según los ejes de la unidad, por cada eje puede
transportar cierto número de kilos.
15
El Ministerio de Transportes ha fijado una tabla de carga máxima que puede
transportar un vehículo de acuerdo a su número de ejes, tanto para las carreteras
de la sierra y de la costa, la que se viene aplicando.
Esta disposición del Ministerio de Transportes hizo que las empresas de
transportes y propietarios de uno o dos unidades, incrementaron ejes a sus
vehículos, sin un análisis adecuado técnicamente. En consecuencia, el presente
trabajo alcanzará algunas correcciones a los talleres y organismos de control.
Se toma en cuenta en la parte del marco teórico, la tabla N° 1.1 de carga máxima
por ejes (en kilos), que concierne a la presente modificación, a fin de tomar en
cuenta en la sincronización de los componentes del tren motriz:
Tabla N° 1.1 CARGA MÁXIMA POR EJES
PARTE DE LA TABLA DE CARGA MÁXIMA POR EJES (EN KILOS) EJES/CONJUNTOS LÍMITES POR
CARRETERA (KILOS)
TOLERANCIAS POR CARRETERA
(KILOS)
TOTAL POR CARRETERA
(KILOS) A 10 000 + 5 % (500) 10 500 EJES SIMPLESC/4 NEUMÁTICOS B 10 000 + 5 % (500) 10 500 A 16 000 + 6 % (960) 16 960 CONJUNTO DE 2 EJES TANDEM
C/8 NEUMÁTICOS B 14 000 + 6 % (840) 14 840
A = (carretera de la costa) B = (carretera de la sierra)
Fuente: Normas de Pesos y Dimensiones de Vehículos para la Circulación en las
Carreteras de la Red Vial Nacional (MTC).
1.3.2 MARCO CONCEPTUAL
Con el propósito de unificar significados de algunos términos utilizados en el
presente estudio, a continuación se definen estos términos:
Configuración de ruedas.- Indica el número total de ruedas instaladas en el
chasis, de las cuales, cuantas de entre estas son motrices.
Bastidor.- Estructura principal diseñado para soportar todos los componentes del
vehículo y la carga.
Cabina.- Carrocería diseñada para ubicar y proteger exclusivamente al personal de
operación, los mandos y controles.
Camión.- Vehículo autopropulsado motorizado destinado al transporte de bienes
con un peso bruto vehicular igual o mayor a 4,000 kilos. Puede incluir una
carrocería o estructura portante.
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Capacidad de carga.- Carga máxima permitida para la cual fue diseñado el
vehículo.
Carrocería.- Estructura que se adiciona al chasis de forma fija, para el transporte
de carga y/o personas.
Chasis.- Estructura básico del vehículo, compuesto por el bastidor, el tren motriz y
otras partes mecánicas relacionadas.
Eje motriz.- Eje utilizado para trasmitir la fuerza de tracción.
Eje no motriz.- Eje que no trasmite fuerza de tracción
Eje (s) delantero (s).- Eje (s) situado (s) en la parte anterior del chasis.
Eje (s) central (es).- Eje (s) situado (s) en la parte central de chasis.
Eje (s) posterior (es).- Eje (s) situado (s) en la parte posterior del chasis.
Eje simple (un solo eje).- Constituido por un solo eje no articulado a otro, que
puede ser, motriz o no, direccional o no anterior, central o posterior.
Peso admisible.- Es la carga máxima por eje permitido en los diferentes tipos de
carreteras.
Peso bruto vehicular simple.- Tara del vehículo más la capacidad de carga.
Peso máximo por eje.- Es la carga permitida según el tipo de eje.
Relación potencial / capacidad de arrastre.- Relación entre la potencial bruta del
motor y el peso bruto vehicular simple combinado.
Tara de un vehículo.- Peso del vehículo, en orden de marcha, excluyendo la
carga.
Tren motriz.- Conjunto mecánico que permite la autopropulsión del vehículo,
constituidos por los siguientes elementos: motor, caja de velocidades, eje (s)
propulsor (es), conjunto diferencial y semiejes posterior.
Vehículo de carga.- Vehículo motorizado destinado al trasporte de bienes. Pueden
contar con equipos adicionales para representación de servicios especializados.
Vehículo automotor (vehículo motorizado).- Vehículo a motor de propulsión que
circula por sus propios medios y que sirve generalmente para el trasporte de
personas o bienes o para la tracción vial de otros vehículo.
Vehículo especial.- Vehículo automotor o no, construido y equipado para
representación de servicio específico, pudiendo trasportar personas, cargas o
equipos.
Los términos arriba definidos son aplicados en la modificación de la configuración
del camión respecto a los ejes posteriores, además debo mencionar, que el análisis
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estructural es en base a la estática y dinámica que se debe aplicar en el
comportamiento del tren motriz, especialmente en el bastidor y chasis.
1.4 PLANTEAMIENTO DE LA HIPÓTESIS
1.4.1 HIPÓTESIS GENERAL
Al realizar la modificación de la configuración del camión Scanea modelo
R113H4X2 incrementara la capacidad de carga de 11 347 kilos se incrementará a
17 460 kg. y el modelo se registra como R113H6x2, es decir, el incremento deberá
ser en un 54 %.
1.4.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICA
Para lograr la hipótesis principal o general es conveniente mencionar las
específicas.
9.Se seleccionará un puente trasero sin tracción para un camión modelo 4x2, ésta
deberá ser instalado perfectamente en el no tandem del chasis posterior.
10. La nueva configuración técnica 6x2 deberá ser sincronizada para el
control de frenos y otros dispositivos auxiliares.
11. Se deberá mantener en un 100 % el margen de seguridad y robustez de la
estructura del cuadro de chasis.
1.4.3 VARIABLES
- VARIABLES DEPENDIENTES
Los parámetros principales del proceso de transformación de la configuración de
chasis 4 x 2 a 6 x 2 son las dimensiones, las componentes portantes, y las cargas
aplicadas en el chasis.
- VARIABLES INDEPENDIENTES
Los parámetros principales independientes en el proceso de transformación de la
configuración del chasis son el relieve de las carreteras y el peso específico de la
carga.
- INDICADORES
• Resistencia de los componentes portantes adicionales instalados en el
chasis.
• Distribución de la carga para mantener la estabilidad correcta en el
recorrido a velocidad permitida.
• Máxima velocidad permitida con la transformación de la configuración
del chasis.
18
1.5 METODOLOGÍA DE TRABAJO:
1.5.1 METODOS DE INVESTIGACIÓN
Se utiliza el método de investigación descriptivo y experimental
1.5.2 DISEÑO METODOLÓGICO
El tipo de investigación es descriptivo en la innovación tecnológica con la
verificación a corto plazo de su comportamiento técnico. Si bien, esta variación en
la configuración del chasis se efectúa con la obtención de los datos de su estado
original, es decir, con un motor sobredimensionado y un chasis limitado de carga
por las normas de pesos y medidas. Estos datos originarán otros con incremento de
carga, éstas si, se tomarán con frecuencia experimentalmente para verificar el
logro del estudio.
Se aplica también la siguiente secuencia:
- Análisis bibliográfico sobre potencia de motor, chasis y elementos portantes.
- El método de técnicas del taller (diagnóstico, proceso de mediciones y
desmontaje del chasis seleccionado).
- El método experimental (medición de parámetros modificados en la estructura
del chasis).
1.6 POBLACIÓN Y MUESTRA
1.6.1 POBLACIÓN
La población objeto de la investigación estará constituida por todos los camiones
que circulan por la red vial regional y nacional, entre estos camiones difieren en su
configuración de chasis de acuerdo al terreno de trabajo y la carga aplicada.
1.6.2 MUESTRA
Para efectos de recolección de la información se tomará en cuenta una muestra de
los camiones que cumplan con la configuración del chasis 4x2 de marca SCANIA
– R113H y la potencia sobredimensionada. El tamaño de la muestra ha sido
estimado a partir de los registros existentes en la Dirección Departamental de
Transportes y Comunicaciones de Junín, como se muestra en el cuadro N° 1.1.
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CUADRO N° 1.1 CAMIONES MARCA VOLVO Y SCANIA
DEPARTAMENTO JUNIN – PARQUE AUTOMOTOR – 1997 - 2003
Clase 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Camión 11 914 12 547 13 153 13 498 13 643 13 744 13 784
Volvo 8 390 9 457 9 234 10 342 9 823 9 233 9 567
Scania 3 524 3 090 3 919 3 156 3819 4 410 4 217
Fuente: Dirección Departamental de Transportes y Comunicaciones de Junín
1.7 FUENTES PARA LA OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN
La información necesaria para la transformación de la configuración del chasis se
obtendrá del camión Scania modelo 4x2. Para ello se utilizará el catálogo de
especificaciones técnicas de reparación y mantenimiento. Así como, la diferencia
entre marcas y modelos de otros vehículos similares que vienen circulando en la red
vial del centro del Perú.
Los camiones de gran potencia y alta capacidad de carga son en su mayoría de las
marcas VOLVO y SCANIA, ambos de fabricación suizo. Las otras marcas como:
Mercedes Benz, Volkswagen, Ibeco, etc. son muy pocos.
También, un dato importante es que las características técnicas del tren motriz de
Volvo y Scania son muy parecidas.
1.8 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
Una vez obtenida la información, se procede a procesarla mediante el uso del diseño
actual y modificado, para luego compararlo con el Reglamento de Peso y Dimensión
Vehicular para la Circulación en la Red Vial Nacional (Decreto Supremo N° 013-
98-MTC y Resolución Ministerial N° 375-98-MTC/15.20).
20
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO 2.1 GENERALIDADES
Cuando se modifica el cuadro de chasis es necesario conocer cada uno de los
componentes que constituye la estructura original de ésta.
El cuadro de chasis es una estructura que sirve de base para el montaje de todos los
componentes del vehículo. Está constituido por dos largueros y algunos travesaños.
El cuadro de chasis debe ser resistente. Esto no significa que éste deberá ser
construido con material extra-reforzado, por ello ser muy pesado. Esto representa
una carga menor de transporte del vehículo, por motivos legales. Así mismo, el
chasis debe ser liviano y al mismo tiempo resistente.
A través de un estudio de las cargas impuestas al cuadro de chasis, podemos
comprender más claramente las características de resistencia que deberá presentar.
La carga transportada por el vehículo, se considera como si fuera su propio peso,
resultando en presiones “verticales” en el cuadro de chasis, las que son más
acentuadas cuando el vehículo esta en movimiento.
Cuando un vehículo rueda por carreteras irregulares, su chasis es sometido s a
grandes esfuerzos de “torque”. Una parte de esos esfuerzos es absorbida por el
sistema de suspensión del vehículo y resto deber ser absorbido por el cuadro de
chasis.
Cuando el vehículo entra a una curva, es introducida una fuerza horizontal que a
doblar lateralmente el cuadro de chasis.
Las fuerzas que actúan en un camión durante su operación son combinaciones de
fuerzas mencionadas (verticales, torsión y horizontales), además las fuerzas
21
concentradas en los puntos específicos, como por ejemplo, las resultantes de una o
más distribuidas de carga.
Grandes cargas concentradas en una pequeña sección del cuadro de chasis pueden
provocar quebradura por fatiga.
La intensidad de las fuerzas que actúan en el cuadro de chasis cuando el vehículo
esta parado (tensiones estáticas) son normalmente mayores en los ejes.
Cuando el vehículo rueda por carreteras irregulares, será sometido a otras fuerzas de
gran intensidad (tensiones dinámicas) en todo el cuadro de chasis (fig. 2.1).
Fig. 2.1Cuadro de chasis y componentes
2.2 DEFINICIONES
SISTEMA DE TRANSMISIÓN
Es un conjunto de componentes utilizados para transmitir el movimiento de la
fuerza ejercido por el motor hasta las ruedas, posibilitando su variación de acuerdo
con las necesidades durante la operación del vehículo.
TREN MOTRIZ
Es el conjunto de componentes responsable para el movimiento del vehículo, o sea,
motor más el sistema de transmisión.
TRACTOCAMIÓN
El uso de tractocamión para semirremolques brinda grandes posibilidades de
solucionar distintas tareas de transporte con un mismo camión.
Si se desea aprovechar la flexibilidad del tractocamión es necesario cumplir con la
legislación y normativa internacional y nacional a la hora de decidir la distancia
entre los ejes y la instalación de la quinta rueda.
Antes efectuar el acoplamiento, controlar siempre que el tractocamión y
semirremolque estén construidos seguiendo las mismas normas
22
FLUJO DE POTENCIA
Indica el flujo de movimiento en el interior del vehículo, del motor hasta las ruedas,
a través del sistema de transmisión.
El flujo de potencia de un camión, por ejemplo es: motor → embrague → caja de
cambios → árbol de transmisión → caja ecualizadora → eje trasero → ruedas.
Dentro de las ruedas están instalados los cubos reductores para vehículos que
trabajan en carreteras llamadas trochas o canteras, donde se necesita mayor torque
en las ruedas de tracción y mejor velocidad del vehículo por las condiciones de la
trocha carrozable.
LARGUEROS
Al proyectar los largueros de los vehículos se toma en consideración la incidencia
de las tensiones estáticas y dinámicas. Los largueros son construidas a partir una
viga con sección “U” estampada al frío con altura adecuada para resistir las cargas a
que están sometidas.
La viga con sección “U” es apropiada, pues además de soportar elevadas cargas y
ser suficientemente flexible, también forma una superficie larga y lisa que permite el
montaje de los componentes del vehículo.
Las cargas impuestas al cuadro de chasis durante la flexión o torsión son mayores en
las extremidades y menores en el centro de los largueros
Los orificios hechos en el larguero para flexión de los componentes, originan
concentraciones de carga, creando puntos flacos, susceptible a la quiebra por la
fatiga del material. Como las tensiones son máximas las deformaciones son mínimas
en el centro, los puntos de flexión de los componentes del cuadro de chasis, siempre
es posible, son hechos en el centro de los largueros, proporcionando resistencia y
permitiendo un montaje de diversos componentes.
TRAVESEROS
Los largueros son fijadas paralelamente una a otra por medio de una serie de
traveseros, que también son formadas por una viga estampada al frío, de sección en
“U”.
23
Una de las funciones de los traveseros es evitar cualquier deformación de
paralelismo o alineamiento de los largueros, causada por las fuerzas ya citadas
anteriormente.
El proyecto de los traveseros y la forma como son ligadas las largueros determinan
la flexibilidad del cuadro del chasis. Si el travesero no es flexible, sea por la
construcción o por la forma de flexión de los largueros, surgirá concentraciones de
carga en los puntos de unión pudiendo resulta en deformaciones o quiebre del
mismo.
Otra función de los traveseros es absorber los efectos de torsión impuestos en el
cuadro de chasis principalmente en los puntos de apoyo del sistema de suspensión.
Los esfuerzos dinámicos impuestos en el cuadro de chasis inciden en los traveseros
con mayor intensidad en sus puntos de fijación de los largueros, y disminuyen en
dirección al centro de los traveseros, tornándose la posibilidad que el travesero sea
más estrecha en el centro, dando espacio para el árbol de transmisión y aumentando
la flexibilidad en el cuadro del chasis.
Las extremidades de los traveseros están remachadas para la flexión de los
largueros. Esta fijación esta hecho por los bordes en el centro de los largueros, para
que no existan puntos de concentración de tensiones en las áreas de unión.
MONTAJE DEL CUADRO DE CHASIS
El montaje del cuadro del chasis es importante tanto para la resistencia como para su
desempeño. El método más eficiente de unir los componentes del cuadro de chasis
es por medio de rebites o pernos, pues estos son más flexibles que una soldadura,
evitando trincas. Los traveseros y soportes de chasis son montados por medio de
rebites a frío. La ventaja de rebitar al frío es que el rebite prensa íntegramente el
orificio, reduciendo al mínimo el riesgo de que el orificio se abra.
El cuadro de chasis soporta los diversos componentes del vehículo, tales como los
soportes para el montaje del motor, caja de cambios, cabina, etc. el motor y el
sistema de transmisión son montados en conexión de juego flexible, a fin de evitar
que la transmisión vibre en el cuadro de chasis, mientras los otros componentes son
fijados a través de pernos.
Al montar los traveseros u otro componente en el cuadro de chasis, el eje delantero
es el punto de referencia para todas las dimensiones. La traveseros, tanque de
combustible, baterías y otros equipos son montados en la misma posición para
cualquier distancia entre ejes, independiente del tipo del vehículo. la única
24
excepción es que el travesero que soporta el apoyo del árbol de transmisión, pues su
localización varía con la distancia entre ejes.
TARA DEL VEHÍCULO (T)
Es el peso del vehículo sin carga y con todos los equipos necesarios de servicio con
el cual va operar.
Para efectos de cálculo que utilizan taras de vehículo, debemos pesar con el
conductor y ¾ de combustible en el tanque.
CARGA ÚTIL (Cc)
Es el peso total de la carga que será transportado de una sola vez por un determinado
vehículo.
PESO ESPECÍFICO DE LA CARGA
Es el peso de carga por unidad de volumen.
En nuestro caso es, normalmente, el peso (en kg.) por 1 m3 de volumen.
VOLUMEN ÚTIL (Vu)
Es el volumen máximo que el equipo ofrece para acondicionamiento de la carga.
PESO BRUTO TOTAL – MÁXIMO (PBT)
Es el máximo peso (carga + tara) que el vehículo soporta en función de la resistencia
del chasis, suspensión y ejes.
Es especificado por el fabricante.
PESO BRUTO TOTAL COMBINADO – MÁXIMO (PBTC)
Es el máximo peso (carga + tara) que la combinación vehicular ( vehículo tractor +
semi-remolque) soporta en función de la resistencia de los chasis, suspensiones,
ejes, etc.
CAPACIDAD DE CARGA POR EJE (CE)
Es el máximo peso (carga + tara) que cada eje puede soportar en función a la
resistencia.
Define la distribución del PBTC máximo que, de acuerdo a la norma corresponde a
la suma de capacidades por eje.
CAPACIDAD MÁXIMA DE TRACCIÓN (CMT)
L a capacidad máxima de tracción puede subdividirse en:
- CMT técnica.
- CMT calculada
25
Capacidad Máxima de Tracción – Técnica
Es la CMT especificada por el fabricante, encontrada en especificaciones técnicas
para cada modelo, basa en consideraciones sobre resistencia de los elementos de
transmisión y potencia del motor, condiciones de adherencia, topografía, etc. varia
de acuerdo al fabricante.
Capacidad Máxima de Tracción – Calculada
La capacidad máxima de tracción calculada es el máximo peso total que un vehículo
que puede traccionar en una pendiente conocida, se determina de acuerdo a la
siguiente expresión:
iR
F
iR
FCMT
r
ad
r
r
.10.10 +=
+= 2.1
Siendo:
Fr = Fuerza en la rueda (N)
Fad = Fuerza de adherencia (N)
Rr = Coeficiente de resistencia al rodamiento (N)
i = pendiente (°)
CUADRO N° 1.1 Resumen de formulas de aplicación
ABREV. SIGNIFICADO DEFINICIÓN FÓRMULA
T Tara Peso del vehículo sin carga T = PBTC – Cc Cc Carga útil Peso de carga que será transportado Cc = PBTC – T
Cc = Vu x Pe Pe Peso específico de carga Peso de carga por unidad de volumen Pe = Cc / Vu Vu Volumen útil Volumen máximo que el vehículo
ofrece para acondicionamiento de carga Vu = l x c x h
PBT Peso bruto total Máximo peso (tara + carga) que el vehículo soporta.
PBT = T + Cc
PBTC PBT- combinado Máximo peso (tara + carga) que el vehículo + equipamiento soporta.
PBTC = T + Cc
CE Capacidad de carga por eje
Máximo peso que cada eje puede soportar
CMT Capacidad máxima de tracción
Peso total máximo que un vehículo puede traccionar
CMT = Fr /Rr+10.i
CMT = Técnica
Capacidad máxima de tracción técnica
Peso total máximo que un vehículo puede traccionar de acuerdo a las recomendaciones del fabricante
FUENTE: Texto en portugués sobre DESEMPEÑO (Página 16), no tiene otros
detalles
(2.1) Formula del cuadro 1.1
26
CAPÍTULO III
CAMIONES SCANIA SERIE-4 3.1 TRANSPORTE CARRETERO - TIPOS DE CAMIONES
Scania siempre fabricó camiones que proporcionan bajo costo operacional.
Tomando en cuenta todos los aspectos de la compra, operación, manutención y
reventa, Scania siempre ofrecerá la solución más económica en sus sistemas a través
de modificaciones..
La serie-3 y la nueva serie-4 que viene rodando por la red vial del Perú, ofrece
costos operacionales todavía más bajos, resultantes de las nuevas especificaciones
basadas en cuatro clases de vehículos (C, D, G y L). Cada una de ellas atiende los
requisitos especiales de los diversos tipos del transporte.
Los motores fueron perfeccionados, tornándose más potentes, más económicos y
más ecológicos. Las cabinas son mejores, más confortables y tienen mejores
características aerodinámicas para aumentar la economía del combustible. Y los
chasis, apropiados para cada tipo de transporte, son más resistentes y ofrecen más
opciones para todo tipo de adaptaciones.
La marca Scania ha desarrollado un sistema para designaciones de tipo que, a rasgos
generales, permite saber como es el vehículo y como se puede modificarse.
Por ejemplo, el tipo de cabina, motor, potencia, número de ruedas y cuantas entre
éstas son motrices.
Las designaciones de tipo permiten identificar más fácilmente cada modelo Scania y
las comunicaciones, tanto en producción como en las conversaciones con los
clientes para modificar algunos sistemas.
27
3.1.1 TRACTO CAMIÓN MODELO R124GA4X2NZ (360 HP)
• Configuración Ejes 4x2: 01 Eje Direccional y 01 Eje de Tracción
• Tara aproximada tracto camión 4x2: 7 700 kg
• Valor nuevo aproximado tracto camión: US $87.100 + IGV (el dólar varia)
VENTAJAS
• Excelente capacidad de Frenado (6 neumáticos)
• Alivia el trabajo del tracto camión o camión.
• Especial para carreteras de todo tipo.
DESVENTAJAS
- Arrastre significativo del eje distanciado en curvas extremas, aunque sea
direccional, puesto que no alcanza el ángulo necesario para doblar en curvas
extremas.
- Mayor manutención, alineación periódica del primer eje
- No comparte óptimamente la carga
- Mayor tara, el eje aislado si es direccional tendrá una torna mesa que lo hará
más pesado.
- Mayor costo.
- Aplicable a camión de 01 eje trasero con menor tara y por ende menor costo.
- Mayor desgaste de neumáticos, el eje aislado se puede levantar, esto no
implica un menor desgaste, el esfuerzo será transmitido a los otros ejes y, por
ende, a los neumáticos.
- Mal comportamiento en curvas y espacios reducidos (faenas en bodegas).
3.1.2 TRACTO CAMIÓN 4x2 Y SEMI-REMOLQUE TRIPLE EJE:
El diseño que se presenta a continuación es el más común en nuestro país, puesto
que presenta ciertas ventajas por sobre otras combinaciones y configuraciones de
ejes.
Pallets a piso : 30 niveles
Capacidad de carga : 27 000 kgs.
Largo mínimo interior : 15,25 metros
Ancho mínimo interior : 2,45 metros
28
Altura interior : 2,6 metros
M3 internos : 101
Fig. 3.1 Tracto camión y semirremolque triple eje
FUENTE: Página Webb de fábrica de SCANIA (Brasil)
Características: Semi-remolque (SR), 03 ejes balancines dobles
- Kimping14 a 1 250 mm.
- Tara equipo SR aproximada 8 000 kg.
- Suspensión resorte balancín o neumática.
- Valor aproximado equipo SR US $25.000 + IGV Tracto camión modelo
R124GA4x2NZ (360 HP Scania).
- Configuración Ejes 4x2, 15: 01 Eje Direccional y 01 Eje de Tracción.
- Tara aproximada tracto camión: 7 700 Kg.
- Referencial tracto camión: US $87.100 + IGV
VENTAJAS
- La suspensión resorte balancín (tradicional) es mucho más firme y compacta.
- El arrastre en las maniobras es en forma proporcionada (pareja) ya que el eje
central hace de eje para pivotear.
29
- En caminos disparejos, con hoyos, cunetas u otros, traspasa mejor la carga,
sin sobrecargar demasiado ningún eje.
- La alineación de los ejes es muy sencilla y duradera.
- Tiene una excelente capacidad de frenado (06 neumáticos).
- Es apto para todo tipo de terrenos.
- Se recomienda en este equipo la suspensión neumática para evitar el
golpeteo, cuando este vacío o cargado, puede ocasionar daños a la carga
DESVENTAJAS
• No responde de la mejor manera en caminos con pendientes fuertes
3.1.3 TRACTO CAMIÓN 6x2 Y REMOLQUE DOBLE EJE DISTANCIADO:
Pallets a piso : 28 niveles
Capacidad de carga : 28 300 kgs.
Largo mínimo interior : 14,30 m.
Ancho mínimo interior : 2,45 m.
Altura interior : 2,6 m.
M3 internos : 91
Fig. 3.2 Tracto camión 6x2 remolque doble eje distanciado
FUENTE: Página Webb de fábrica de SCANIA (Brasil)
30
Características: Semi-remolque (SR), 02 ejes distanciados dobles
• Kimping a 1 250 mm
• Tara equipo SR aproximada 8 200 kg
• Suspensión Neumática Tracto camión Modelo R124GA6x2NZ (360 HP)
• Configuración Ejes 6x2 16: 01 Eje Direccional, 01 Eje de Tracción y 01 Eje de
Carga con Levante
• Tara aproximada tracto camión 6x2: 8 500 kg.
• Valor aproximado tracto camión: US $90.000 + IGV
VENTAJAS
- Menor tara del equipo SR, aunque debe ser reforzado, más reforzado en su
estructura chasis (torna mesa, teleras), pero la tara total de la configuración
aumenta al ser combinado con un vehículo tractor 6x2.
- Menor costo inicial.
- Gana en estiba, mayor capacidad de carga (peso) ayudado por vehículo tractor
6x2. puede ser combinado con vehículo 6x4,17 ideal para trabajo pesado y
caminos con pendiente.
- Esta combinación puede ganar en capacidad volumétrica, al existir una holgura
de 70 cm que puede ser aprovechada al combinarlo con un semi-remolque de
48 pies de largo (14.60 metros) y, así, alcanzaría el largo total para la
combinación (18.60 metros).
DESVENTAJAS
- Aumenta considerablemente la tara (9500 kgs), con lo que disminuye la
capacidad de carga.
- No comparte óptimamente la carga (peso), por tener una suspensión y
configuración de ejes aislada.
- Menor capacidad de frenado (2 Ejes, 8 neumáticos).
- Gran arrastre en maniobras, lo que implica un mayor desgaste de neumáticos
(mayor derrape)
- No es apto para todo terreno, ideal para carreteras. En curvas cerradas o en
faenas (bodegas) su comportamiento es malo.
31
- Mayor manutención por concepto de alineación de los ejes aislados
direccionales.
3.1.4 TRACTO CAMIÓN 4x2 Y REMOLQUE TRIPLE EJE DISTANCIADO:
Pallets a piso : 30 niveles
Capacidad de carga : 29 000 kgs.
Largo mínimo interior : 15,25 m.
Ancho mínimo interior : 2,45 m.
Altura interior : 2,6 m.
M3 internos : 101
Fig. 3.3 Tracto camión 4x2 y remolque triple eje distanciado
FUENTE: Página Webb de fábrica de SCANIA (Brasil)
Características: Semi-remolque (SR), 02 ejes juntos y 01 distanciados
• Kimping a 1 250 mm.
• Tara equipo SR aproximada 83 00 kg.
• Suspensión resorte balancín o neumática.
• Suspensión mixta, ejes traseros con resorte y balancín.
• Eje delantero suspensión neumática, fijo o direccional.
32
3.1.5 TRACTO CAMIÓN 6X4 Y REMOLQUE DOBLE EJE DISTANCIADO:
Pallets a piso : 30 niveles
Capacidad de carga : 28 600 kgs.
Largo mínimo interior útil (mts) : 15,25 m.
Ancho mínimo interior : 2,45 m.
Altura interior : 2,6 m.
M3 Internos : 101
Fig. 3.4 Tracto camión 6x4 y remolque doble eje distanciado
FUENTE: Página Webb de fábrica de SCANIA (Brasil)
Características: Semi-remolque (SR), 02 ejes distanciados dobles
• Kimping a 1 250 mm
• Tara equipo SR aproximada 8 200 kg
• Suspensión neumática
• Valor aproximado SR: US$24.500 + IGV
33
3.1.6 TRACTO CAMIÓN MODELO R124LA6x4NA (360 HP)
• Configuración Ejes 6x4: 01 Eje Direccional y 02 Ejes de Tracción.
• Tara aprox. tracto camión 6x2: 8 200 kg.
• Valor aprox. tracto camión: US $90.000 + IGV
VENTAJAS
- Excelente comportamiento en curva (*el problema lo presenta el tracto camión
que en modelos 6x2 o 6x4 tiene un mal comportamiento en curvas)
- Esta combinación gana bastante en capacidad de tonelaje, pero el
comportamiento del eje simple con rodado simple (pata-guacha) en el tracto no
es óptimo, lo que lo hace poco usual.
- Menor tara, aunque aumenta al ser reforzado por la gran distancia entre ejes
traseros y el kimping (más teleras)
- Menor costo del equipo
DESVENTAJAS
- Aplicable sólo a tracto camión 6x2 o 6x4
- Limitación en largo del equipo
- No comparte óptimamente la carga de acuerdo a sus 02 ejes distanciados
- Tracto camión que en modelos 6x2 o 6x4 tiene un mal comportamiento en
curvas.
- Comportamiento del eje simple con rodado simple (pata-guacha) en el tracto
no es óptimo.
34
CAPÍTULO IV
PROCESO DE MODIFICACIÓN DEL CUADRO DE CHASIS Y
COMPONENTES NECESARIOS
4.1 GENERALIDADES
La gama Scania de la serie-3 abarca tres categorías de cuadro de chasis: M, H y E.
Las designaciones indican que la robustez de las partes portantes como bastidor, ejes
y ballestas se han adaptado a unas categorías determinadas de carretera y peso total.
El principio básico es que cada componente portante no ha de pasar más que lo
estrictamente necesario, debiéndose dimensionarse según el tipo de transporte.
Un bajo peso en los componentes del chasis proporciona mayor carga útil y mejor
economía.
4.1.1 DESIGNACIONES DE LOS COMPONENTES PORTANTES
M = Servicio medio
H = Servicio pesado
E = Servicio extra pesado
5 bastidores : F700, F800, F950, F954 y F958.
3 ejes delanteros : AM50, AM60 y AM70
3 ejes traseros : AD80, AD90 y AD100
3 tipos de suspensión : A = Suspensión neumática posterior
Z = Suspensión convencionales o parabólicas
En la siguiente figura 4.1 se muestra los componentes portante:
35
Fig. 4.1 Cuadro de chasis y sus portantes
FUENTE: Catálogo de vehículos SCANIA
4.1.2 DESCRIPCIÓN DE LAS CATEGORIAS
• La categoría M abarca transportes semipesados sobre vías buenas pavimentadas,
vehículos con gran capacidad de carga utilizados tanto en distribución de
cercanías como para transporte a largas distancias. Aquí suelen ser suficientes
tipos de bastidor, ejes y ballestas más ligeros. Se ahorra así paso y se obtiene una
carga mayor carga útil
• La categoría H supone a menudo transportes por vías accidentadas y no
pavimentadas. Transportes pesados, por ejemplo, en excavaciones y forestales.
36
Las vías irregulares y accidentadas aumentan los esfuerzos en bastidor, ballestas
y ejes, que han de ser, pues, más resistentes.
• Los vehículos de la categoría E han sido concebidos para las vías malas, incluso
para la carencia de estas. Son para transportes pesados en obras de construcción
y que exigen gran capacidad de carga. Aquí los bastidores y demás componentes
portantes han de tener la máxima robustez.
4.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL CAMIÓN 4 x 2 ORIGINAL
Hoy en día uno de los grandes problemas importantes que enfrenta el transportista
es la capacidad de carga que el Reglamento de Peso y Dimensión Vehicular para la
Circulación en la Red Vial Nacional, por Decreto Supremo N° 013-98-MTC, limita
a la mayoría de los camiones semi-pesados y pesados cargar su capacidad de
acuerdo a la potencia y otros elementos robustos como: es el chasis y ballestas.
Estos camiones, que pueden ser de distinta marca y modelo, quedaron
sobredimensionados, razón por el cual se hizo estas modificaciones en los talleres en
una forma teórica y no en forma empírica. Esta clase de modificación presenta
mayor desgaste de los neumáticos y disminución de la vida útil de las ballestas.
Las características técnicas sin modificación de la configuración de las ruedas del
camión ya mencionado son los siguientes:
- Clase : CAMIÓN
- Marca : SCANIA
- Modelo : R113H4x2
- Año : 1998
- Potencia : 360 HP a 1900 RPM (264 kW a 1900 RPM)
- Par motor : 1630 Nm a 1100 RPM (145 kgfm a 1100 RPM)
- Cabina Simple : CR-13
- N° de cilindros : 06
- Consumo específico : 193 g/kWh a 1400 RPM
- Combustible : Petróleo
- N° de ejes : 02
- N° de ruedas : 06
- Peso seco : 6 653 Kg.
- Capacidad : 11 347 kg.
- Peso Bruto : 18 000 kg.
37
- Ancho máximo : 2,480 metros
- Altura máxima : 3,040 metros
- Distancia entre ejes : 5,000 metros
- Voladizo trasero : 2,450 metros
- Largo total : 8,877 metros
- Chasis ; Cuadro tipo F950
- Altura del larguero : 270 mm.
- Ancho del ala : 90 mm.
- Espesor del material : 9,5 mm.
- Muelles : Semi-elípticos (dos paquetes)
- Frenos : 4 tanques de aire comprimido.
Este camión puede ser carrozado para diferentes tipos de servicio en el ámbito
nacional como puede observarse en dos versiones en las figuras 4.2 y 4.3
siguientes:
Fig. 4.2 Camión chasis modelo R113H 4x2 SCANIA
Fig. 4.3 Camiones carrozados modelo R113H 4x2 SCANIA
38
4.3 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL CAMIÓN 6 x 2 MODIFICADO
- Clase : CAMIÓN
- Marca : SCANIA
- Modelo : R113H6x2
- Año : 1998
- Potencia : 360 HP a 1900 RPM (264 kW a 1900 RPM)
- Par motor : 1630 Nm a 1100 RPM (145 kgfm a 1100 RPM)
- Cabina Simple : CR-13
- N° de cilindros : 06
- Consumo específico : 193 g/kWh a 1400 RPM
- Combustible : Petróleo
- N° de ejes : 03
- N° de ruedas : 10
- Peso seco : 7 540 Kg.
- Capacidad : 17 460 kg.
- Peso Bruto : 25 000 kg.
- Ancho máximo : 2,480 metros
- Altura máxima : 3,040 metros
- Distancia entre ejes : 5,000 metros (entre eje delantero y eje de tracción)
- Distancia entre ejes : 1,350 metros (entre eje de tracción y eje flotante)
- Voladizo trasero : 2,700 metros
- Largo total : 10,477 metros
39
- Chasis ; Cuadro tipo F950
- Altura del larguero : 270 mm.
- Ancho del ala : 90 mm.
- Espesor del material : 9,5 mm.
- Muelles : Semi-elípticos (cuatro paquetes)
N° de Hoja del muelle Largo mm Ancho mm Espesor mm
Muelle N° 1 1200 120 7
Muelle N° 2 1050 120 7
Muelle N° 3 900 120 7
Muelle N° 4 750 120 7
Muelle N° 5 600 120 7
Muelle N° 6 450 120 7
Muelle N° 7 300 120 7
- Brazo de compensación con gemelos.
- Frenos : 4 tanques de aire comprimido. (Aumentar dos cilindros)
La configuración modificada se ilustra en sus diferentes vistas como sigue en la
figura 4.4.:
Fig. 4.4 Configuración modificada del camión Scania modelo R113H4x2
40
4.4 JUSTIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES MODIFICADOS
4.4.1 MODELO: R113H6x2
Fig. 4.5 Sistema modular del camión marca SCANIA
41
LEYENDA:
CT: Cabina de seguridad totalmente de acero con el motor adelante
CR: Cabina de seguridad totalmente de acero adelante alta
CG: Cabina de seguridad totalmente de acero baja adelantada con estribo muy
bajo.
CP: Cabina de seguridad totalmente de acero, la misma adelantada que la G,
pero con estribos algo más altos.
CHASIS M: Servicio medio
CHASIS H: Servicio pesado
CHASIS E: Servicio extrapesado
MOTOR 9: Cilindrada del motor de 9 litros
MOTOR 11: Cilindrada del motor de 11 litros
MOTOR 14: Cilindrada del motor de 14 litros
EJEMPLO DE DESIGNACIÓN DEL MODELO R113H4x2
R = Cabina CR – adelante alta
11 = Cilindrada de 11 litros
3 = Tercera generación de camiones en su modelo
H = Camión de servicio pesado, con capacidad de carga mínimo de 16
toneladas(1)
4x2 = La primera cifra indica el número total de ruedas y la última cuantas de
entre estas son motrices.
4.4.2 N° DE EJES: 03 Y N° DE RUEDAS: 10
La modificación en este caso queda como sigue:
- Eje delantero: tipo AM 61
Con perfil “I”, de aleación de acero, forjado a frío, endurecido y templado.
Los pernos maestros están montados en bujes de acero recubiertos con nylon.
- Eje trasero: tipo AD 90
Caja de acero prensada, con tapón magnético.
- Eje de apoyo o flotante:
Eje de acero prensado.
(1) El D.S. N° 013-98-MTC, a través del Reglamento de Peso y Dimensión Vehicular sobredimensionó en chasis y motor a los camiones en el Perú.
42
4.4.3 PESO SECO: 7540 kg.; CAPACIDAD: 17 460 KG. Y PESO BRUTO: 25 000 kg.
Fig. 4.6 Dimensiones y carga de acuerdo al D.S. N° 013-98-MTC
4.4.4 DISTANCIA ENTRE EJES: 1,350 m. (Entre eje de tracción y eje flotante)
La distancia entre ejes (entre eje delantero y eje posterior con tracción) puede ser
afectada si tomamos mayor a lo diseñado por el fabricante, por la mayor distancia
entre ejes tiene tendencia a la oscilación del bastidor.
La elección de la distancia entre ejes posteriores se considera del tracto camión de
la misma marca, pero del modelo R113E 6x4 Z, en nuestro caso el modelo es
R113H 4x2 Z, estas designaciones en los modelos indican lo siguiente:
R113E 6x4 Z R113H 4x2 Z
R = Cabina adelantada alta R = Cabina adelantada alta
11 = Cilindrada del motor 11 = Cilindrada del motor
3 = Indica el grado de desarrollo. 3 = Grado de desarrollo
E = clase de chasis H = Clase de chasis
6 x 4 = La primera cifra indica 4x2 = La primera cifra indica
el número total de ruedas el número total de ruedas
43
y la última cuantas de entre y la última cuantas de entre
son motrices. son motrices.
Z = Tipo de suspensión, en este caso Z = Tipo de suspensión, en este caso
ballestas. ballestas.
R113H 6x2 Z (MODIFICADO)
R = Cabina adelantada alta
11 = 11 litros de Vh.
3 = Modificamos el camión de tercera generación de la marca Scania.
H = Servicio pesado, bastidor F950
6 x 2 = Seis ruedas de apoyo en el piso: dos ruedas de apoyo en el tren delantero;
dos ruedas de apoyo en el trasero y dos ruedas de tracción en el trasero.
Z = Ballestas (paquete de muelles sin auxiliar constituido por hojas o láminas).
4.4.5 VOLADIZO TRASERO: 2,700 m. Y LARGO TOTAL: 10,477 m.
El bastidor original incluido los parachoques delantero y posterior del camión, es
decir, el largo total es 8,877 metros, el voladizo trasero que corresponde desde el
centro del eje de tracción es de 2,450 metros.
Para colocar el eje de apoyo, tomaremos en consideración las medidas del tracto
camión 6x4 del mismo modelo, en este caso la distancia entre ejes de tracción
posterior es 1,35 metros, como se muestra en la figura 4.7 siguiente:
Fig. 4.7 Dimensión del tracto camión establecido por Scania
A 1350 mm. (1,35 m.) se debe incrementar el voladizo para la instalación de la
carrocería. En este caso, sería: 1427mm + 5000mm. + 1350mm. + 2700mm =
10477 mm. (10,477 metros).
El largo total del camión 6x2 modificado = 10477 mm.
44
El largo total del camión 4x2 original = 8877 mm.
Diferencia por adaptar al bastidor = 1600 mm.
Para la distancia entre ejes posteriores 1350 mm. y para soporte de carrocería 250
mm.
Esta adaptación esta ilustrada en el anexo 02A del presente trabajo
4.4.6 HAZ DE MUELLES Y BRAZO DE COMPENSACIÓN
Para camiones con eje de apoyo, los paquetes de muelles están montados en el eje
de tracción teniendo las extremidades delanteras fijadas en los soportes del cuadro
de chasis, y las extremidades traseras fijadas en los brazos compensadores por
medio de gemelos. Estos brazos de compensación son fijadas al eje de apoyo en
una extremidad y el gemelo en la otra, siendo también fijados, en el centro, al
cuadro de chasis.
La distribución del peso entre el eje de tracción y el eje de apoyo no puede variar
con la deflexión de los muelles, debe también ser posible utilizar el vehículo con
diferentes cargas sin que el eje de apoyo salte.
El eje de apoyo está ligado a los muelles del eje de tracción por el brazo de
compensación. Este tipo de construcción torna a una suspensión flexible y maciza
en carreteras con superficies irregulares, y como los movimientos del eje de apoyo
actúan en el eje de tracción a través de los brazos de compensación, la distribución
del peso en los dos ejes no se altera con la deflexión de los muelles.
Es importante asegurar que las cargas sobre el eje de tracción sean suficientes para
evitar que las ruedas patinen.
Los paquetes de muelles son construidos de forma que la distribución del peso sea
el 53% en el eje de tracción y 47% en el eje de apoyo. La construcción está hecha
de forma que la carga sobre el eje de tracción aumente juntamente con los
esfuerzos de tracción..
Cuando el eje está traccionando, el paquete de muelles empuja para abajo el brazo
de compensación, reduciendo la carga sobre el eje de apoyo.
Acontece lo contrario en una frenada brusca. La fuerza de reacción en el eje de
tracción empuja para arriba el brazo compensador, aumentando la carga sobre el
eje de apoyo y reduciendo la carga sobre el eje de tracción.
El brazo de compensación es fijado en el cuadro de chasis por medio de un
soporte. Grandes fuerzas transversales son introducidas cuando el vehículo
45
describe una curva. El brazo de compensación es montado en dos rodamientos
cónicos de rodillos reforzados para mayor resistencia a tales cargas.
Fig. 4.8 Suspensión del camión 6x2 con haz de muelles y brazo de compensación
Fig. 4.9 Suspensión del camión 6x2 con haz de muelles, brazo de compensación y
elevador hidráulico
46
Fig. 4.10 Brazo de compensación en corte y el soporte en el chasis
4.4.7 MODIFICACIÓN EN EL SISTEMA DE FRENO POSTERIOR
Para la modificación del sistema de freno en general de un camión 4x2 para ser
6x2, es necesario conocer en forma general el circuito de aire comprimido y el
funcionamiento.
4.4.7.1 MARCO TEÓRICO DEL SISTEMA DE FRENO DE AIRE COMPRIMIDO
FRENO
El sistema de frenos del camión es un conjunto de componentes destinado a
disminuir la velocidad, para mantener el vehículo parado, por medio de fricción
entre una parte fija del eje que es presionada contra una parte móvil ligada a la
rueda.
Los sistemas de freno pueden ser de accionamiento de tipo mecánico, hidráulico,
neumático, eléctrico o combinado, y en cuanto a la construcción, los frenos
pueden ser de tambor o de disco. Para los vehículos de transporte de carga y
pasajeros, el sistema más utilizado es el freno de tambor con accionamiento
neumático, como este caso.
COMPONENTES DE FUNCIONAMIENTO
En el sistema de freno neumático de tambor, los principales componentes son: el
propio tambor, las zapatas revestidas con lonas de asbesto, el excéntrico de
accionamiento en forma de “S”.
47
SISTEMA DE ACCIONAMIENTO
El sistema de accionamiento de los frenos, se refiere al sistema utilizado para
transmitir la fuerza aplicada en el pedal del freno hasta el excéntrico y luego a
las ruedas.
El sistema neumático o de acción directa, ofrece respuestas más rápidas que los
otros sistemas, sien el más indicado para vehículos pesados.
El sistema de frenos de un vehículo puede ser dividido en:
- Freno de servicio, utilizado durante la operación normal del vehículo
- Frenos de estacionamiento, utilizado para mantener el vehículo parado cuando
no está en operación
- Freno de emergencia, utilizado en caso que no responda el freno de servicio
- Freno de remolque, utilizado en caso de que algunos camiones, para frenar el
remolque o semirreolque.
FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS
A) Sistema de alimentación
Consiste en el tanque húmedo (2) y la tubería que lleva el aire hasta los
tanques de cada circuito. En la entrada de cada tanque esta una válvula de
retención (6) que no permite el retorno del aire. En el caso de una falla en el
sistema de alimentación, esta válvula garantiza que haya en los tanques aire
suficiente para el frenado.
La función del sistema de alimentación es abastecer a los tanques de los
circuitos con aire comprimido libre de humedad.
Fig. 4.11 Sistema de alimentación de aire comprimido para el freno
48
B) Circuitos de freno
� Freno de servicio
El freno de servicio es utilizado durante la operación normal del vehículo.
Para mayor seguridad y eficiencia, es dividido en circuitos totalmente
independientes para las ruedas delanteras y traseras.
� Circuito delantero
El tanque del circuito delantero (3) es abastecido por tanque húmedo y
envía el aire comprimido para la válvula del freno de servicio (8), ligada el
pedal de freno. Cuando el pedal es accionado, la válvula libera aire a través
de una tubería hasta los cilindros de freno de las ruedas delanteras.
Fig. 4.12 Circuito de aire comprimido para el freno de ruedas delanteras
� Circuito trasero
Tiene funcionamiento simultáneo como el circuito delantero. Del tanque
del circuito trasero (4), el aire toma de los rumos: una tubería conduce
hasta la válvula del freno de servicio (8){ y otra lleva hasta la parte trasera
de una válvula relé (10), que es conectada con la válvula de freno de
servicio. De ésta válvula el aire comprimido es distribuido para los
cilindros de las ruedas traseras (11). Cuando el pedal es accionado, una
señal de aire es enviado para una válvula relé (10), que libera aire
comprimido para los cilindros de las ruedas aplicando el freno.
49
Fig. 4.13 Circuito de aire comprimido para freno de las ruedas traseras
� Circuito de freno de estacionamiento
El circuito de freno de estacionamiento utiliza el mismo tanque del
circuito de freno de remolque (5) y actúa tanto en las ruedas delanteras
como en las traseras. Del tanque, el aire sigue para la válvula manual del
freno de estacionamiento (12), que tiene señales para los cilindros de las
ruedas delanteras y traseras.
Fig. 4.14 Circuito de aire comprimido para el freno de estacionamiento
50
� Circuito de freno de remolque
El tanque del circuito de remolque es el mismo del circuito de
estacionamiento (5), esta conectado con la válvula de relé (13), también
con el acoplamiento (14) que alimenta el remolque.
El freno de remolque es accionado en conjunto con el freno de la unidad
tractora. Durante la operación normal, la presión del circuito trasero pasa
para el circuito de remolque a través de la válvula bidireccional (15).
Fig. 4.15 Circuito de aire comprimido para el freno de remolque
C) Freno de motor
Para evitar la fatiga de los frenos cuando el vehículo está operando en largas
pendientes, donde la utilización de los frenos es necesaria, los camiones son
equipados con freno de motor.
El freno de motor es básicamente, una válvula estranguladora utilizada para
obstruir el conducto de los gases de escape. Como los gases de escape no
tienen una salida libre, el motor actúa como un compresor, acentuando el
efecto de frenado.
D) Sistema de frenos con antibloqueo – ABS
Los sistemas de frenos convencionales, por más experiencia que tenga el
conductor, no se puede exigir que sean capaces de calcular con precisión
factores como el momento y la intensidad exacta en que los frenos deban ser
51
accionados, principalmente con relación a la adherencia de la superficie en el
cual transitan.
Fig. 4.16 Accionamiento del freno de motor
4.4.7.2 PROCEDIMIENTO DE MODIFICACIÓN
Visto los antecedentes del camión seleccionado para la modificación de 4x2 a
6x2, no representa mayores problemas de selección de accesorios para instalar el
freno de aire comprimido al eje de apoyo de transmisión, los tambores de freno
será las mismas del eje de tracción, esto existe en el mercado de repuestos de
baja rotación, las que se piden a la ensambladora en Brasil.
Los accesorios del tambor como: zapatas (1) con sus forros de asbesto (2), el
excéntrico de accionamiento de forma “S” (3), los resortes y otros menores,
también existe en el mercado, estos elementos se ilustran en la figura 4.17.
Los elementos que conducen el aire comprimido y accionan el freno de tambor
como: dos cilindros neumáticos, las tuberías de cobre de conexión, los racores
de conexión, rash de regulación y otros menores, también existe en el mercado.
52
Fig. 4.17 Accesorio del freno para acoplar al eje posterior adaptado
El único acoplamiento es tomar el aire de la línea del circuito trasero con una te
y luego hacer pasar el aire al circuito como se muestra en la figura 4.13. Sin
53
embargo, la presión del aire comprimido es necesario comparar de acuerdo a la
capacidad de carga que va aplicarse al modificado
FRENO DEL MODELO R113H 4x2 Z
El sistema de frenos en Scania es totalmente neumáticos de doble circuito y
acción directa, con circuitos independientes para los frenos delanteros y
traseros, de estacionamiento, de emergencia y de remolque. Cilindros de freno
del tipo diafragma. Compresor de dos cilindros movido directamente por los
engranajes de distribución del motor y lubricado y enfriado por los mismos
sistemas del motor. Los tanques de condensación poseen válvulas automáticas
de drenaje. Trabaja con las siguientes características:
- Presión de trabajo : 7,5 a 9,0 bar
- Número de tanques : 04
- Capacidad total de aire : 86 dm3
- Capacidad del compresor de aire : 280 dm3/min a 1900 RPM del motor.
FRENO DEL MODELO R113E 6x4 Z
El sistema de frenos en Scania es totalmente neumáticos de doble circuito y
acción directa, con circuitos independientes para los frenos delanteros y
traseros, de estacionamiento, de emergencia y de remolque. Cilindros de freno
del tipo diafragma. Compresor de dos cilindros movido directamente por los
engranajes de distribución del motor y lubricado y enfriado por los mismos
sistemas del motor. Los tanques de condensación poseen válvulas automáticas
de drenaje. Trabaja con las siguientes características:
- Presión de trabajo : 7,5 a 9,0 bar
- Número de tanques : 05
- Capacidad total de aire : 113 dm3
- Capacidad del compresor de aire : 280 dm3/min a 1900 RPM del motor.
FRENO DEL MODELO MODIFICADO R113H 6x2 Z.
La diferencia entre un modelo y la otra en el sistema de freno neumático esta en
el caudal de aire es mayor para 6x4, ya que ésta tiene mayor tracción de 80
toneladas de arrastre de carga, mientras el modelo R113H 4x2 Z tiene un
arrastre de tracción de 60 toneladas. En consecuencia, las características del
sistema de freno no tienen dificultad en atender un eje de apoyo con su freno.
54
CAPÍTULO V
PARÁMETROS DE EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL VEHÍCULO
MODIFICADO
5.1 MOVIMIENTO
Para que haya movimiento es necesario que la fuerza del motor sea transmitida a las
ruedas (fuerza en las ruedas) y éstas al suelo (fuerza de adherencia) y que éstas
venzan diversas fuerzas contrarias como la resistencia aerodinámica, la resistencia a
la pendiente y a la resistencia al rodamiento entre otras.
5.1.1 FUERZA EN LAS RUEDAS (FR)
Antes de entrar a la deducción de la “fuerza en las ruedas”, es necesario conocer
algunos conceptos:
a) RENDIMIENTO EN LA TRANSMISIÓN
Todo engranamiento y acoplamiento rotativo pierde parte de la energía que
debería transmitir debido a la adherencia entre las partes.
La cantidad de esta pérdida define el rendimiento de acoplamiento y esta
determinada por el cociente entre la potencia que sale y la potencia que entra.
Para un sistema de transmisión completo este rendimiento es obtenido
dividiendo la potencia obtenida en el rodamiento por la potencia del motor.
b) RADIO DINÁMICO
Los neumáticos cuando están cargados y están con movimiento se deforman,
haciendo que la distancia del centro de la rueda al suelo sea menor de lo que el
neumático esta fuera del vehículo (radio teórico).
Esto define el radio dinámico que esta en función de una serie de factores como:
tipo del neumático, tipo de suelo, dimensiones del neumático, velocidad, carga,
presión del aire en los neumáticos, etc.
55
Este radio dinámico es utilizado como un parámetro para cálculos de
desempeño, pues es un radio que realmente se presenta durante la operación
del vehículo.
Adoptaremos, para simplificar, los siguientes radios dinámicos (en metros)
TABLA 5.1
RADIOS DINÁMICOS
900 x 2 0 1000 x 20 1100 x 20 1100 x 22 1200 x 22,5 NEUMÁTICOS DIAGONALES NEUMÁTICOS RADIALES
0,488 0,493
0,506 0,510
0,523 0,524
0,547 0,549
------- 0,526
c) TORQUE
Percibimos esto al encontrar un neumático en rotación, por ejemplo: se
utilizamos una llave corta que hace más fuerza al paso que si utilizamos una
llave larga disminuimos bastante la fuerza.
En el caso de un vehículo la “fuerza de una rueda” llamada también la fuerza
de tracción, es el resultado de la división de su torque de la rueda por el radio
dinámico del neumático.
d
RR
R
TF = 5.1
TR = Tm . ic . Id . 0,9 5.2
d
dcmR
R
iiTF
9,0...= 5.3
Donde:
FR = Fuerza de rodamiento (kgf)
TR = Torque del rodamiento (kgm)
Rd = Radio dinámico del neumático (m)
Tm = Torque máximo (kgm)
ic = Relación de marcha
id = Relación del diferencial
0,9 = Rendimiento de la transmisión
Fórmulas: 5.1, 5.2 y 5.3; se aplican del Texto de Desempeño de Camiones. Dicho texto no tiene más detalles, son textos de uso concesionario.
56
5.1.2 FUERZA DE ADHERENCIA
La máxima fuerza de la rueda que puede ser aprovechada para el movimiento del
vehículo es determinada por las condiciones de adherencia de los neumáticos del
eje tracción con el suelo.
Estas condiciones son, por lo tanto, un límite para la utilización de la fuerza de la
rueda de un vehículo y define lo que llamamos la fuerza de adherencia.
Por lo tanto, la fuerza de adherencia ( Fad ) es el producto del peso incidente en el
eje de tracción (P) por el coeficiente de atrito del neumático en el suelo (µ ) y por
el coseno del ángulo de la rampa ( α ).
La gran mayoría de las rampas tienen un ángulo cuyo coseno se aproxima a 1
siendo este valor despreciable.
Fad = P . µ 5.4
1º CASO: suelo: Hielo.- en este caso la Fad es menor que FR y con esto el vehículo
patina.
2º CASO: suelo: Asfalto.- en este caso la Fad es mayor que FR y con esto el
vehículo anda.
TABLA 5.2
COEFICIENTE DE ADHERENCIA (µ)
NEUMÁTICO / SUELO
FUENTE: Catálogo del sistema de transmisión de la penúltima generación
SCANIA
Así mismo, si un vehículo tiene una fuerza de rodamiento de FR = 15 000 kgf y las
condiciones del neumático para el suelo permiten una fuerza de adherencia de Fad
= 10 000 kgf el vehículo irá a patinar hasta que las condiciones de adherencia se
alteren de forma que permita la efectividad de utilización de la FR.. Así mismo,
COEFICIENTES TIPO DE SUELO SUELO SECO SUELO MOJADO CONCRETO CON 2 AÑOS 0,74 0,71 CONCRETO CON 5 AÑOS 0,68 0,64 ASFALTO CON 2 AÑOS 0,80 0,70 CASCAJO 0,60 0,57 TIERRA FIRME 0,65 0,56 TIERRA SUELTA 0,50 0,40 ARCILLA 0,60 0,40 ARENA 0,20 0,40 NIEVE 0,20 ----- HIELO 0,10 -----
57
para un vehículo que esté en movimiento es necesario que: Fad ≥ FR. Esta
condición es importante para el desempeño de las ruedas del vehículo.
OBSERVACIÓN:
En el caso de que el vehículo sea 6 x 2, no considerar el peso sobre el tercer eje de
apoyo, pues como la definición dice, es usado solamente el peso incidente sobre el
eje de tracción, que es realmente el eje que transmite la fuerza del motor al suelo.
Hasta ahora hemos visto solamente las fuerzas que generan el movimiento y que
la fuerza de rodamiento está limitada por la fuerza de adherencia.
Volviendo a la definición del movimiento, tenemos que:
FR o Fad ≥ Fresistivas
Siendo la Fuerzas resistivas:
- Fuerza aerodinámica (Fa)
- Fuerza por pendiente (Fi)
- Fuerzas al rozamiento (Fo)
- Fuerzas de inercia (Fin)
Estas fuerzas resistivas son las que consumen parte de la energía obtenida del
motor, actualmente, para reducir las pérdidas por estas fuerzas resistivas, los
fabricantes de vehículo pesados están en constante análisis de estos
inconvenientes técnicos.
5.1.3 FUERZAS RESISTIVAS
a) RESISTENCIA AL RODAMIENTO (Fo)
La resistencia al rozamiento es un fenómeno decorrente principalmente de la
deformación del suelo y del neumático cuando esta en operación el vehículo.
Estas deformaciones exigen del vehículo más potencia del que sería exigido si
las ruedas estén solamente sobre suelos completamente rígidas.
Como la fuerza debida a la resistencia al rozamiento (Fo) es una fuerza de atrito,
ella depende del peso total del vehículo (G) en toneladas, y de un coeficiente de
resistencia al rozamiento (Rr) que está dado en kgf de resistencia por tonelada de
paso del vehículo, en función del tipo de suelo
58
TABLA 4.3
RESISTENCIA AL ROZAMIENTO (Kg/Ton)
TIPO DE SUELO Rr
CONCRETO DE BUENA CALIDAD 10 CONCRETO 12 ASFALTO 11 ASFALTO RUGOSO 15 CASCAJO 20 TIERRA SECA 50 TIERRA SUELTA 100 ARCILLA 80 ARENA SUELTA 120
FUENTE: Catálogo de SCANIA
Entonces:
Fo = Rr x G 5.5
Donde:
Rr = Coeficiente de resistencia al rozamiento
G = Peso Total del vehículo en toneladas
b) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Fa)
La resistencia aerodinámica, como su propio nombre indica, es una resistencia
que el aire ofrece al avance de un vehículo.
La resistencia aerodinámica es debida al movimiento de los vientos frontales y
laterales que se oponen al movimiento de un vehículo.
Este estudio es necesario porque una parte de la energía proveniente de la
combustión del combustible diesel es engendrada para vencer esta resistencia y
es importante disminuirla.
¿CÓMO SE DISMINUYE?
Con el uso de deflectores.
Los vehículos de la línea de camiones de la talla del presente estudio descriptivo
se desenvuelven en una nueva configuración de la cabina y un juego de
deflectores de aire los cuales auxilian en forma significativa la disminución del
consumo de combustible. Este juego de deflectores comprende de un deflector
superior, deflectores verticales (laterales) y un para-sol.
Fórmulas: 5.4 y 5.5; se aplican del Texto de Desempeño de Camiones. Dicho texto no tiene más detalles, son textos de uso concesionario.
59
La resistencia del aire de un vehículo es función del tamaño y de forma.
Cuanto más aerodinámico es el vehículo, mas bajo es el valor del coeficiente de
arrastre aerodinámico.
Aunque existen los estándares de la prueba, a veces más práctico utilizar los
valores del coeficiente de arrastre aerodinámico generalizados basados en
configuraciones típicas del vehículo enumeradas en la tabla 5.4.
TABLA 5.4 COEFICIENTE DE ARRASTRE GENERALIZADO
Tipo de vehículo Sin deflector de aire
Con deflector de
aire
Aerodinámico completo
COE tractor/trailer – no trailers
COE tractor/trailer tanker-1 trailer
COE tractor/trailer tanker-2 trailers
COE tractor/trailer dumper-1 trailer
COE tractor/trailer dumer-2 trailers
COE tractor/trailer log hauler-1 trailer
COE tractor/trailer log hauler-2 trailers
Convencional tractor/trailer – no trailer
Convencional tractor/trailer van–1 trailer
0,65
0,65
0,76
0,87
0,93
0,72
0,84
0,69
0,72
0,55
0,55
0,66
0,77
0,83
0,61
0,73
0,59
0,62
0,48
0,48
0,59
0,70
0,73
0,53
0,65
0,53
0,56
FUENTE: Manual de conducción técnico económico de transporte de carga
motores diesel (Dirección de transporte – CONAE)
Algunos coeficientes aerodinámicos medidos en los vehículos de mayor
circulación en el Perú como: Volvo, Scania, Mercedes Benz, etc., se distinguen
en el cuadro siguiente:
60
El uso o no de deflectores esta ligado directamente con la altura, largo y
principalmente velocidad medida en el cruceiro, pues esta es elevado al
cuadrado de la velocidad en la formula, es más, utilizando en transporte de
cargas frigorífica, furgón, carga seca, etc.
L a resistencia aerodinámica es por tanto, una fuerza resistiva, regida por la
siguiente ecuación:
( )g
VVAfCF Va
a 2
2.. ±=
ρ 5.6
Donde:
Ca = Coeficiente aerodinámico
Es un coeficiente relativo a la forma geométrica del vehículo, obtenido de la
práctica para cada forma de un vehículo en particular que considera dos factores
principales:
a) Turbulencia creada por la forma
b) Atrito AR x Superficie del vehículo
Estos coeficientes son obtenidos de la práctica, en túneles de viento, sobre
modelos en escala del vehículo en estudio y encontramos en tablas técnicas.
(V ± VV) = Velocidad del vehículo en relación al viento en km/h.
En este caso, V es la velocidad del vehículo y VV es la velocidad del viento. Si la
dirección del viento coincide con la dirección del movimiento, se utiliza el signo
menos (-). En caso contrario, o sea, dirección del viento opuesto a la dirección
del vehículo, se utiliza el signo positivo (+).
Cuando la velocidad del viento (VV) es la suma de la velocidad del viento frontal
con la velocidad parcial actuante del viento lateral ( Vi ) incide en el vehículo:
VV = Vf + parc. Actuante de Vl 5.7
Si el viento lateral incide en el vehículo con un ángulo β, el parcial actuante será:
Parc. Actuante de Vl = Vl . cos β.
Reemplazan en 5.6:
VV = Vf + Vl . cos β 5.8
Af = Área frontal proyectada del vehículo en metros cuadrados.
ρ = Densidad del aire
g = Aceleración de la gravedad
Fórmulas: 5.6, 5.7 y 5.8; se aplican del Texto de Desempeño de Camiones. Dicho texto no tiene más detalles, son textos de uso concesionario.
61
c) RESISTENCIA POR PENDIENTE
PENDIENTE (i).- Método práctico de evaluar una pendiente:
1.- Colóquese en un punto de inicio en la pendiente
2.- Mantenga la visión en una dirección recta
3.- Evalúe la distancia de sus ojos hasta el punto que usted mida. Por ejemplo 5
metros como indica la figura 5.1.
4.- Divida la distancia de sus ojos hasta un solo para la distancia estimada en un
item 3 encima. .
Ejemplo:
Distancia estimada de un item 3 = 5 m
Altura de sus ojos = 1,6 m
1,6 / 5 = 0,32
5.- La pendiente será aproximadamente, el resultado multiplicado por 100 y
expresado en porcentaje (%).
En el ejemplo: i = 32 %
(i) significa cuantos metros subiría el vehículo si su base de la rampa fuese 100
metros (en %).
(i) entonces el resultado de la división de la altura de la rampa por su base que,
en general, tiene el valor de 100 metros pues así mismo facilita el cálculo dando
el resultado en porcentaje:
i (%) = ( i / l ) 100 i (%) = ( i / 100 ) 100, en este caso es l = 100
CAPACIDAD DE LA PENDIENTE ( imáx )
De acuerdo con la teoría desarrollada, para un vehículo que se mantiene en
movimiento es necesario que su fuerza de rodamiento ( siempre limitada con su
fuerza de adherencia ) será mayor o igual a la suma de las fuerzas resistivas.
Conociendo el tipo de suelo y su peso total del vehículo podemos, con esta
condición arriba descrita, calcular cuál es el máximo pendiente que un vehículo
consigue vencer, obviamente utilizando la máxima Fr ( o Fad ), o sea el máximo
torque del motor y la relación de reducción de la marcha de mayor fuerza
(normalmente 1ª ).
Como sabemos, para el movimiento:
FR o Fad ≥ Fo + Fi
FR o Fad ≥ Rr x G + 10 x G x I
De ahí viene:
62
Fr o Fad - Rr x G ≥ 10 x G x I
iG
xGRoFF radR ≥−
10
Entonces:
1010radR R
G
oFFi −≤
1010radR
máx
R
G
oFFi −= 5.9
Reemplazando: entre FR y Fad debemos utilizar el que sea menor.
G = Peso total del vehículo en toneladas
Fig. 5.1 Verificación de la pendiente en el tramo más difícil de ticlio
d) RESISTENCIA DEBIDO A LA INERCIA (Fin)
Es una fuerza necesaria para iniciar el movimiento. En realidad es la suma de
diversas fuerzas resistivas que dificultan el movimiento, tales como: Fuerza de
adherencia, fuerza debido a la resistencia al rozamiento, etc., los cuales se
conjugan los conceptos visto hasta ahora y tendremos:
63
FR o Fad ≥ Fo + Fi + Fa + Fin 5.10
Como los movimientos estudiados para vehículos de transporte de carga son en
su mayor parte, de velocidades bajas, no consideraremos la resistencia
aerodinámica ni la fuerza de inercia (debido a complicaciones del desarrollo de
los cálculos ) y simplificando entonces tenemos:
FR o Fad ≥ Fo+ Fi
De ahí se deduce que:
FR o Fad ≥ Rr x G + G x (1/100) 5.11
5.2 VELOCIDAD DEL VEHÍCULO
Muchas veces, en estudios teóricos, es necesario que conozcamos la velocidad de un
vehículo en determinada situación. Por eso, fue desarrollada una formula que da las
velocidades teóricas (probable) que el vehículo estará desarrollando en determinada
situación.
El cálculo de la velocidad de un vehículo obedece a la siguiente ecuación:
icxid
xnxRV d377,0
= 5.12
Siendo:
Rd = Radio dinámico de los neumáticos en metros
n = Rotación del motor por minuto
ic = Relación de reducción de la marcha seleccionada en una caja de cambios
id = Relación de reducción en el eje trasero.
La velocidad máxima de un vehículo se da con una rotación máxima del motor y la
marcha de menor relación de reducción que es normalmente 1:1.
Observe que cuanto mayor el radio dinámico, mayor velocidad con la misma
rotación del motor y relación de transmisión.
Fórmulas: 5.9, 5.10, 5.11 y 5.12; se aplican del Texto de Desempeño de Camiones. Dicho texto no tiene más detalles, son textos de uso concesionario.
64
CUADRO N° 5.1 SÍNTESIS DE LAS FUERZAS EVALUADAS QUE INTERVIENEN EN EL
SISTEMA DEL TREN MOTRIZ
ABREVIAT. SIGNIFICADO DEFINICIÓN FÓRMULA
FR Fuerza en la rueda
Es la fuerza que llega a las ruedas provinientes del motor considerando las pérdidas en la transmisión.
Rd
idicTmFR
9,0×××=
Fad Fuerza de adherencia
Es la máxima fuerza en rueda que puede ser aprovechada para la movilización del vehículo, es determinada por las condiciones de adherencia llantas/suelo
µ×= PFad µ tableado P = [Kgf]
Fo Fuerza debido a resistencia al rodamiento
Es una fuerza de atrito, depende del peso total del vehículo (G)
Fo = Rr x G
G = [ton.]
Rr = [Kgf/ton.]-(tableado)
Fi Fuerza debido a resistencia de
Es la fuerza proveniente del peso 100
iGFi ×=
65
aclive del vehículo que se opone al movimiento.
G = [ton.]
Fa Fuerza debido a resistencia aerodinámica
Es la resistencia que el ar al avance de un vehículo. Es debido a los vientos frontales y laterales.
( )212
2VvVAfCa
Fa±××
=
Af = [m2] (V± Vv)= [Km/h]
Fin Fuerza de inercia
Es la fuerza necesaria para dar el movimiento inicial al vehículo
Debido a complejidades de los cálculos, ella no será estudiada.
V Velocidad Velocidad teórica. idic
nRdV
×
××=
377,0
CUADRO N° 5.2
RESUMEN DE EVALUACIÓN DEL TREN MOTRIZ MENOS MOTOR
FUERZAS COMPORTAMIENTO OBSERVACIÓN Fuerzas en la rueda
Rd
idicTmFR
9,0×××=
Depende de las relaciones entre engranaje o piñones
Fuerza de adherencia µ×= PFad
Depende del peso inci- dente en el eje de tracc.
Fuerzas al rodamiento Fuerzas resistivas Fo = Rr x G
Depende del peso total del vehículo
Fuerzas a la pendiente Fuerzas resistivas
100
iGFi ×=
Depende de la capacidad de la pendiente
Fuerzas aerodinámicas Fuerzas resistivas
( )212
2VvVAfCa
Fa±××
=
Depende del área frontal del vehículo
Velocidad
idic
nRdV
×
××=
377,0
Depende del radio dinámico de las ruedas
66
CAPÍTULO VI
VERIFICACIÓN DEL DESEMPEÑO DE FLUJO DE POTENCIA DEL
VEHÍCULO MODIFICADO
6.1 DEMANDA DE LA POTENCIA DEL MOTOR
Los vehículos en el transporte de carga utilizan motores de combustión interna que
proporcionan potencia a partir de la combustión de un hidrocarburo con el aire del
ambiente. Debido que el transporte de servicio pesado y extrapesado utiliza de
manera general el motor a diesel, es conveniente presentar el principio de
funcionamiento de este tipo de motor, por que el motor es el generador de la energía
para el flujo de potencia en la aplicación de un vehículo automotriz.
La combustión completa del combustible produce una reducción en la formación de
substancias toxicas. Esta combustión se debe a la óptima relación de la mezcla aire-
combustible, a la exactitud en el proceso de inyección y a la turbulencia óptima de la
mezcla combustible-aire.
Sin embargo, este proceso de combustión en los motores es incompleto. Esto se
debe a diferentes factores, tales como:
Que, el combustible no es homogéneo, el proceso no es instantáneo, a la presencia
del fenómeno de disociación y a los efectos de confinamiento y de pared, los que
contribuyen a la formación de contaminantes entre los que se encuentran
principalmente monóxido de carbono (CO), bióxido de carbono (CO2), óxidos de
nitrógeno (NOx), hidrocarburos no quemados (HC), bióxido de azufre (SO2), y
partículas (PM).
67
En la actualidad, se tiene la tendencia a desarrollar una nueva generación de motores
diesel denominados maxi-torque o de torque plano. Estos motores proporcionan la
misma cantidad de potencia disponible, ofreciendo al torque máximo de forma
constante en un rango de 300 r.p.m y además proporcionan un torque del 20 por
ciento mayor, en un rango entre 1200 y 1600 r.p.m, esto garantiza un menor
consumo de combustible y una mayor duración del motor.
La demanda de potencia del vehículo será:
La resistencia al movimiento del vehículo
- Resistencia aerodinámica
- Resistencia al rodamiento
- Resistencia por pendiente
Además se deben considerar las pérdidas de potencia y energía en los accesorios
auxiliares al movimiento fundamental del motor como: ventilador, compresor de
aire, sistema de carga eléctrica, etc.
6.2 CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA LA VERIFICACIÓN
Los camiones actuales se adaptan exactamente a las necesidades de los usuarios, sin
embargo el país cuenta con un parque automotor diverso en cuanto a la antigüedad,
es decir, contamos con camiones del año 70, cuando estos fueron diseñados para un
costo de combustible de S/. 0,50 el galón.
Los ingenieros, técnicos y conductores hacen posible, de estos camiones de tercera
edad, conjugar ciertas técnicas de adaptación para poder seguir explotando y
conseguir una rentabilidad mínima para sobrevivir. En tanto, la demanda de
potencia del motor de estos camiones necesitan el reajuste en puntos críticos de
obsolescencia en el flujo de potencia.
Analizar las resistencia al movimiento del vehículo, requiere de mayor costo de
estudio, sin embargo, podemos introducir otras formas de verificar el flujo de
potencia de este vehículo modificado, para ello analizaremos otros principios de
diseño fundamentalmente en el sistema diferencial y las ruedas.
68
6. 3 FUERZA DE TRACCIÓN
La fuerza de tracción necesaria para el movimiento del vehículo, viene del torque
ejercido por el motor y multiplicado por el sistema de transmisión.
El motor ejerce torque relativamente constante, pues trabaja a rotaciones
constantes. Del motor, el movimiento es transmitido para la caja, donde la
velocidad es reducida y el torque es multiplicado. Cada marcha proporciona torque
y velocidad diferentes, siendo que la multiplicación de fuerza es máxima en la
primera marcha y decrece hasta la última marcha.
De la caja, el torque sigue y es multiplicado una vez más, en el conjunto corona y
piñón. Después, si el vehículo fuera equipado con reducción de cubos, ocurrirá esta
última reducción, antes que el movimiento llegue a las ruedas.
Para demostrar esta teoría es conveniente realizar cálculos reales, para ello,
necesitamos las características técnicas de un camión de la talla del presente
análisis. Si bien, en nuestro país las marcas más reconocidas son: Volvo, Scania y
Mercedes Benz, de los cuales elegimos la Marca Scania, por contar con las
designaciones más confiables, en cuanto a la bibliografía.
6.3.1 CÁLCULO DEL TORQUE EN LA RUEDA
Para calcular el torque final en la rueda, es necesario conocer fundamentalmente
las siguientes reducciones:
En la caja de cambios:
- Reducción en la caja principal = 3,19 : 1 (Rcc)
- Reducción en la sección planetaria = 4,24 : 1 (Rsp)
En el eje trasero:
- Reducción en la corona y piñón = 2,077 : 1 (Rcp)
- Reducción en cubo = 2,831 : 1 (Rcr)
Entonces el torque en la rueda será:
Tr = Tm . Rcc . Rsp . Rcp . Rcr 6.1
Fórmula 6.1 Texto Cálculo de tractores y automóviles, por D.A. Chudakov. Edit. MIR – Moscú Página 98.
69
Reemplazando sus valores en la ecuación 6.1 obtendremos el torque en las
ruedas:
Tr = 1 630 x 3,19 x 4,24 x 2,077 x 2,831 = 129 634 Nm.
Para determinar la fuerza de tracción, basta dividir el resultado del torque por el
radio del neumático, que es el brazo de aplicación de la fuerza:
Para los camiones de la talla del estudio, como: Volvo, Scania y Mercedes Benz;
en Perú se considera un radio del neumático de 0,55 metros (Rn).
En consecuencia, la fuerza de tracción será:
Ft = Tr / Rn = 129 634 / 0,55 = 235 700 N ó 23 570 kgf en cada rueda.
Si la fuerza de tracción encontrada no es el adecuado para la operación que será
realizada, será necesario modificar la configuración del tren de fuerza, dentro de
las opciones disponibles.
Para el tren de fuerza de los vehículos, hay opciones de motores, cajas de
cambios, relaciones de corona y piñón y cubos reductores.
Es importante seleccionar el tren de fuerza más adecuado a la operación que será
realizada, armonizando la fuerza necesaria a la máxima velocidad posible, factor
preponderante para la productividad del vehículo.
La gran longevidad de los motores Scania se debe, entre otras cosas, a la bien
conocida filosofía de bajas revoluciones. Estos motores tienen un par elevado
que les proporciona una elasticidad única.
6.3.2 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DEL VEHÍCULO
Consideremos la misma configuración del cálculo de fuerza de tracción, arriba
descrita, es decir, ¿Cuál será la velocidad máxima de éste vehículo que tiene una
fuerza de tracción de 23 570 kgf?
Adicionando datos para el mismo caso:
70
ROTACIÓN DE POTENCIA MÁXIMA : 1900 RPM.
MARCHA DE MAYOR VELOCIDAD : 10ª, con relación de 1 : 1
REDUCCIÓN TOTAL DEL EJE TRASERO : 5,88 : 1 (Viene del catálogo)
Para calcular la velocidad, primero determinamos las revoluciones por minuto de
la rueda posterior o del eje trasero:
Rev. rueda posterior = Rev. Máx.pot. / Rcc. Máx.veloc. . Rcp . Rcr 6.2
Rev. rueda posterior = 1 900 / (1 . 2,077 . 2,831) = 323 rpm
Si el radio del neumático es 0,55 m. El perímetro de la circunferencia del
neumático esta dado por la expresión conocida: P = 2 π r
Entonces, tendremos: P = 2 x 3,1416 x 0,55 = 3,46 m.
Así mismo, cada rueda del semi-eje del vehículo recorrerá 3,46 m. Como el semi-
eje gira a 323 revoluciones por minuto, el vehículo recorrerá:
323 x 3,46 = 1 117,6 metros por minuto ó 1,1162 km x 60 = 67 km/h.
Un criterio importante, después de estos cálculos, es la selección vehicular donde
incide directamente en la selección del flujo de potencia. En consecuencia, es la
definición de la ruta más crítica que se tiene o prevé durante el recorrido para la
operación del vehículo. Este aspecto es indispensable ya que tanto el estado de la
carretera como el porcentaje de pendientes máximas, son factores que inciden
fuertemente en la potencia que se requiere del motor.
La potencia máxima del motor que se requiere, está basada en el cálculo de la
magnitud de las fuerzas que tiene que vencer el vehículo para su desplazamiento.
Por lo que desde el punto de vista del consumo de combustible y el impacto
ambiental, una buena selección del vehículo es la que permite disminuir el valor
de dichas fuerzas.
Se consideran principalmente cuatro fuerzas resistivas, como mencionamos en el
capítulo cuatro, que tiene que vencer el vehículo para su avance. Estas fuerzas se
pueden calcular con apoyo de coeficientes experimentales y un laboratorio para
Fórmula 6.2 Texto Cálculo de tractores y automóviles, por D.A. Chudakov. Edit. MIR – Moscú. Página 100.
71
hallar el diagrama de velocidad, que es materia de una tesis. Sin embargo,
alcanzamos la secuencia del desarrollo:
6.3.3 CÁLCULO DEL FLUJO DE POTENCIA
DATOS DE CAMIÓN SCANIA, MODELO T113H (6x2) Z:
Tractor convencional con paquete aerodinámico completo de 2,880 metros de
altura máxima, con llantas 12,00 R 20” y 2,490 metros de ancho máximo (sin
espejo) con llantas 12,00 R 20” (de bajo perfil)
Peso bruto camión : 7 540 kg
Capacidad máxima de transporte : 17 460 kg
Asfalto Blacktop frío.
Velocidad crucero : 67 km/hora.
COEFICIENTE DE ARRASTRE
La resistencia del aire de un vehículo es una función del tamaño y de forma.
El coeficiente de arrastre aerodinámico es definido por la forma del vehículo y
cómo se mueve a través del aire.
Cuanto mas aerodinámico es el vehículo, mas bajo es el valor del coeficiente de
arrastre aerodinámico.
Aunque existen los estándares de la prueba, es a veces más práctico utilizar los
valores del coeficiente de arrastre aerodinámico generalizados basados en las
configuraciones típicas del vehículo enumeradas en la tabla 5.1 anexada al
presente trabajo.
72
TABLA 6.1 COEFICIENTE DE ARRASTRE GENERALIZADO
Tipo de vehículo Sin deflector de aire
Con deflector de aire
Aerodinámico completo
COE tractor/trailer – no trailers
COE tractor/trailer tanker-1 trailer
COE tractor/trailer tanker-2 trailers
COE tractor/trailer dumper-1 trailer
COE tractor/trailer dumer-2 trailers
COE tractor/trailer log hauler-1 trailer
COE tractor/trailer log hauler-2 trailers
Convencional tractor/trailer – no trailer
Convencional tractor/trailer van–1 trailer
0,65
0,65
0,76
0,87
0,93
0,72
0,84
0,69
0,72
0,55
0,55
0,66
0,77
0,83
0,61
0,73
0,59
0,62
0,48
0,48
0,59
0,70
0,73
0,53
0,65
0,53
0,56
A) CÁLCULO DE RESISTENCIA AERODINÁMICA
La resistencia aerodinámica depende de:
- Velocidad del vehículo
- Dirección y velocidad del viento relativa al vehículo
- Área frontal de vehículo (relación ancho y alto)
- Forma del vehículo (coeficiente de resistencia de arrastre)
Entonces para determinar la resistencia aerodinámica se aplica la ecuación:
5,81492
** 3VAC
R Da = kW. 6.3
Donde:
CD = Coeficiente de arrastre aerodinámico
A = Área frontal del vehículo en metros cuadrados (m2)
V = Velocidad del vehículo en kilómetros por hora (km/h)
Fórmula 6.3 Texto Cálculo de tractores y automóviles, por D.A. Chudakov. Edit. MIR – Moscú Página 104.
73
Teniendo en cuenta que el camión es un tractor convencional con paquete
aerodinámico completo y siendo las medidas:
- Altura máxima = 3,040 m con llanta 12,00 R 20”
- Ancho máximo = 2,480 m con llanta 12,00 R 20”
Con llantas de bajo perfil.
Camión convencional con PBV = 25 000 kg
Asfalto Blacktop frío y,
Velocidad crucero = 67 km/hr.
Aplicando la ecuación 5.4 tendremos la resistencia aerodinámica en kW.
75,145,81492
67*54,7*53,0 3
==aR kW
B) RESISTENCIA AL RODAMIENTO
La resistencia al rodamiento depende de:
- Velocidad del vehículo
- Peso Bruto Vehicular (PBV)
- Presión de inflado de la llanta
- Tipo de construcción de llanta (radial o convencional)
- Tipo de banda
- Temperatura
- Superficie de rodamiento
- Alineación de las ruedas y ejes
Entonces para determinar la resistencia al rodamiento se aplica la siguiente
ecuación:
( )[ ]367200
*21** VCCVMSRRr
+= Kw 6.4
Fórmula 6.4 Texto Cálculo de tractores y automóviles, por D.A. Chudakov. Edit. MIR – Moscú. Página 108.
74
Donde:
RS = Factor de superficie de rodamiento (usado en la tabla 6.2)
M = Peso Bruto Vehicular en kilogramos
V = Velocidad del vehículo en km/hora
C1 = Coeficiente de resistencia al rodamiento estático listado en la tabla 6.3
C2 = Coeficiente de resistencia al rodamiento dinámico listado en la tabla 6.3
TABLA 6.2 FACTOR DE SUPERFICIE DE RODAMIENTO
Superficie de rodamiento Factor de superficie
Concreto alisado
Concreto gastado
Adoquinado
Asfalto Blacktop frío
Asfalto Blacktop caliente
Suelo duro empacado
Grava empacada
Grava suelta
Arena
1,00
1,20
1,20
1,20
1,50
1,50 – 2,00
2,00
7,50
12,00
TABLA 6.3 COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL
RODAMIENTO
Neumático Resist. al rodamiento-C1 Resist. al rodamiento-C2
Bias Ply
Stándard Radial Ply
Low Profile Radial
Wide Base Singles
High Tech Radial
6,36
3,50
3,50
3,03
3,15
0,03293
0,03076
0,03076
0,03076
0,03076
Fuente: Tablas 6.2 y 6.3 CONAE.
75
DETERMINACIÓN DE RESISTENCIA AL RODAMIENTO
Teniendo en cuenta que el camión es un tractor convencional con paquete
aerodinámico completo y siendo las medidas:
- Altura máxima = 3,040 m con llanta 12,00 R 20”
- Ancho máximo = 2,480 m con llanta 12,00 R 20”
Con llantas de bajo perfil.
Semirremolque convencional con PBV = 17 460 kg
Asfalto Blacktop frío y,
Velocidad crucero = 67 km/hr.
Aplicando la ecuación 6.5 tendremos la resistencia al rodamiento en kW.
( )[ ]80,3
367200
67*03076,05.367*17460*2,1=
+=rR kW
Las llantas al rodar sobre la pista producen un efecto conocido como la
fricción, el cual produce una resistencia al rodamiento. Esta potencia depende
del peso total de la unidad y de la presión de inflado de llantas, así como el
coeficiente de resistencia al rodamiento.
C) CÁLCULO DE LA RESISTENCIA POR PENDIENTE
El desempeño de una unidad en pendiente cuesta arriba es la prueba real de la
potencia del vehículo. Este perfomance es conocido como gradeability
(capacidad de ascenso en pendiente). Gradeability se define como la capacidad
de un camión en mantener una velocidad deseada en un grado de pendiente
dado.
A través de la experiencia en pruebas de campo, las pautas siguientes se han
establecido para los usos del vehículo en carretera:
- Un número de Gradeability del 0,5 % se recomienda a las velocidades de
crucero del vehículo para las cargas menores o igual a 40 816 kg. Mínimo
de PBV.
76
- Un Gradeability del 0,3 % se recomienda a velocidades de crucero del
vehículo para las cargas que exceden 40 816 kg. de PBV.
- A de la Gradeability 1,5 % se recomienda a la velocidad del motor del
máximo torque en el engranaje superior para las cargas menores de 40 816
de PBV.
- Un vehículo de la Gradeability 1,0 % se recomienda a la velocidad del motor
el máximo torque en el engranaje superior para las cargas mayores o igual a
40 816 kg.
- Las nuevas configuraciones de PBV deben estar dentro de un cociente del
engranaje de la configuración del componente ( 100 rpm ) a la velocidad del
vehículo.
Teniendo en cuenta que el camión y el semirremolque es un tractor
convencional con paquete aerodinámico completo se utiliza la siguiente
ecuación:
36720
*** GMVRp = kW. 6.5
Donde:
V = Velocidad del vehículo en km/hr.
M = Masa del vehículo en kg.
G = Grado de pendiente en porcentaje (ejemplo 3 % = 0,3)
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA POR PENDIENTE
Teniendo en cuenta que el camión es un tractor convencional con paquete
aerodinámico completo y siendo las medidas:
- Altura máxima = 3,040 m con llanta 12,00 R 20”
- Ancho máximo = 2,480 m con llanta 12,00 R 20”
Con llantas de bajo perfil.
Fórmula 6.5 Texto Cálculo de tractores y automóviles, por D.A. Chudakov. Edit. MIR – Moscú. Página 112.
77
Camión convencional con PBV = 17 460 kg
Asfalto Blacktop frío y,
Velocidad crucero = 67 km/hr.
Aplicando la ecuación 6.6 tendremos la resistencia a la pendiente en kW.
79,4736720
*5,1*17460*67==pR kW
D) POTENCIA REQUERIDA Y ENERGÍA EN LOS ACCESORIOS
Una porción de la energía a la salida del motor va a la resistencia al
rodamiento, a la resistencia del aire, y a la resistencia por pendiente.
Otra porción de energía a la salida del motor va a la operación de accesorios,
tales como el alternador, el compresor del aire, el aire acondicionado, el
ventilador del motor, servodirección, etc.
El sistema auxiliar moderno del motor cuenta con diferentes bondades para
reducir energía perdida, mientras los motores más antiguos, este rubro
representa un incremento de costos de operación y mantenimiento.
Las pérdidas de potencia de estos accesorios se pueden combinar con pérdidas
de la eficacia en el tren motriz y cuantificar en el factor de tren motriz y del
accesorio enumerado en las tablas siguientes:
TABLA 6.4 Factores de Driveline y accesorios a torque máximo
(última relación motor @ 1200 rpm)
DIRECTO SOBREMARCHA
Eje motriz Con Aire Acond Sin Aire Acond Con Aire Acond Sin Aire Acond
Sencillo
tándem
1,09
1,10
1,10
1,12
1,10
1,11
1,11
1,13
Fuente: CONAE
78
TABLA 6.5 Factores de Driveline y accesorios a velocidad
gobernada del motor
(última relación motor @ velocidad gobernada)
DIRECTO SOBREMARCHA
Eje motriz Con Aire Acond Sin Aire Acond Con Aire Acond Sin Aire Acond
Sencillo
Tándem
1,14
1,16
1,16
1,18
1,15
1,17
1,18
1,20
Fuente: CONAE
DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA REQUERIDA Y ENERGÍA EN
LOS ACCESORIOS
Teniendo en cuenta que el camión es un tractor convencional con paquete
aerodinámico completo y siendo las medidas:
- Altura máxima = 3,040 m con llanta 12,00 R 20”
- Ancho máximo = 2,480 m con llanta 12,00 R 20”
Con llantas de bajo perfil.
Semirremolque convencional con PBV = 17 460 kg
Asfalto Blacktop frío y,
Velocidad crucero = 67 km/hr.
Aplicando la sumatoria de las pérdidas de potencia tendremos la pérdida de
potencia total en kW.
Pérdida de potencia = (Ra + Rr + Rp ) * Factor del tren motriz 6.6
Reemplazando los valores hallados de las ecuaciones 6.3, 6.4, y 6.5
encontramos en la ecuación 6.6 la pérdida de potencia.
Potencia requerida nominal = (14,75 + 3,80 + 47,79) 1,5 = 99,51 = 100 kW.
Fórmula 6.6 Texto Cálculo de tractores y automóviles, por D.A. Chudakov. Edit. MIR – Moscú. Página 118.
79
Esta resistencia esta calculada para la pista Lima – Huancayo y viceversa,
también se tiene que pensar que, puede existir cargas alternas en épocas de mal
momento (imprevistos). En esta época puede trabajar para otros lugares como
Huanuco, Ucayali, Cerro de Pasco, Ayacucho, Abancay, Huancavelica, etc.
Por esta razón, los seleccionadores deben prever un adicional de pérdida de
potencia, por un 25 a 30%, entonces:
Potencia requerida efectivo = 100 x 1,30 = 130 kW
Entonces se puede decir que podemos fabricar un motor con la potencia arriba
indicada en la marca SCANIA o en otra marca. Cabe indicar, que por esta
razón, los fabricantes diseñan una serie de motores para poder elegir acorde a
las exigencias de trabajo.
6.4 OBJETIVOS DE FLUJO DE POTENCIA
El desarrollo del flujo de potencia tiene tres objetivos principales:
a) La mayor garantía posible,
b) El más bajo costo de operación posible,
c) La mínima emisión de gases posible.
• Los trenes de fuerza son diseñados para una vida larga y confiable con
gasto mínimo en mantenimiento. Esto significa que mantenimiento y
reparaciones deben ser rápidos y fáciles de ejecutar para que los
operadores obtengan un bajo costo global.
• Todos los componentes en el tren de fuerza están abajo del nivel de
esfuerzo. Esto significa que hay un potencial considerable para un aumento
en el rendimiento de la potencia de los motores y mayor capacidad de
torque en las transmisiones.
• Los motores menores a 11 litros de cilindrada son bien conocidos y
completamente aprobados. Hay millares de ellos en actividad en todo el
mundo.
• Los motores mayores de 12 litros de cilindrada es el más reciente en el
transporte extrapesado de camiones. Ha sido diseñado para atender a los
reglamentos de emisiones de gases más rígidos del mundo y al mismo
tiempo dar a los operadores una economía de combustible considerable.
80
• El motor de 12 litros es el más reciente diesel en el Perú (Volvo, Scania,
Freightliner, etc). Ha sido diseñado para atender a los reglamentos de
emisiones de gases más rígidos del mundo y al mismo tiempo dar a los
operadores una economía de combustible considerable.
• Diversidad de modelos de cajas de cambio compactas, leves y fuertes.
Cambio sincronizado en todas las marchas para adelante proporcionan un
manejo muy fácil y economía en el consumo de combustible.
• Cambio de marchas muy fácil. La moderna sincronización protege los
engranajes y proporciona un cambio de marchas suave y rápido.
• En algunos modelos existen la opción de especificar un retardador
integrado. Es altamente efectivo como sistema de freno auxiliar – un
importante beneficio de seguridad-. Y lo que es más importante , el
tiempo de mantenimiento y el costo asociados al desgaste del freno serán
reducidos
• El tren de fuerza esta diseñado para un máximo de fuerza con el mínimo
de engranajes posible. Esto reduce las pérdidas por fricción en la caja de
cambio, en los ejes y en los cubos, para conseguir óptimo consumo de
combustible.
• Ejes únicos o ejes de impulso doble permiten escoger entre reducción
sencilla para el mejor consumo posible de combustible o reducción doble
para fuerza extra.
• La variedad de opciones de diferencial cubre todas las aplicaciones fuera
de la ruta, desde camino de distribución leve hasta lugares en mal estado
o en construcción.
• Algunos tipos de aplicaciones (como minas y construcciones) exigen
fuerza y durabilidad excepcionales. Las transmisiones están diseñadas
para soportar con facilidad los cambios del torque repentinos y violentos
que invariablemente ocurre cuando se viaja por superficie en mal estado.
• Todo el tren de fuerza se beneficia al 100% del principio a fin. Cada
componente esta construido con las mismas normas de alta calidad, y
trabaja en perfecta armonía con compatibilidad perfectamente consistente.
• Algunos de los componentes del tren de fuerza han sido producidos
durante muchos años. A medida que el tiempo fue pasando su calidad ha
81
sido constantemente mejorada, y por eso une las mejores normas de
fabricación a los mas recientes componentes.
• Las cajas de cambio manuales son diseñadas para trabajos pesados y tienen
una y dos marchas, extrarreducidas para permitir una partida suave en
cuestas muy empinadas y un control mas fácil al maniobrar en bajas
velocidades.
82
CAPÍTULO VII
GESTIÓN DE TARJETA DE PROPIEDAD CON LAS CARACTERÍSTICAS
TÉCNICAS MODIFICADAS
7.1 REQUISITOS PARA LA OBTENCIÓN DE CERTIFICADO DE
CONFORMIDAD DE MODIFICACIÓN.
1. Solicitud de Certificado según formato.
2. Copia de DNI del propietario o carta poder.
3. Copia simple de la tarjeta de propiedad/DUA en caso de montaje.
4. Informe Técnico de la modificación firmada por un ingeniero Mecánico
Colegiado y Habilitado. Detallando el proceso a través del cual se llevó a cabo la
modificación, montaje o fabricación, indicando materiales empleados en la
estructura, cubierta, recubrimiento, cantidad y tipo de luminaria (original).
5. Planos principales firmados por el Ingeniero Mecánico (original)
6. Copia legalizada del RPIN (Registro de Producción Industrial)
7. Certificado de Garantía (original)
8. Ticket de peso (original)
9. Copia legalizada de boleta o factura.
10. Copia legalizada de la Habilidad Profesional del Ingeniero Mecánico.
11. Copia simple de las Normas empleadas para la modificación, montaje o
fabricación.
12. Fotos de la unidad a modificar (frente, lateral y posterior)
13. Derecho de pago.
83
7.1.1 SOLICITUD DE CONFORMIDAD DE MODIFICACIÓN
84
7.1.2 COPIA SIMPLE DE LA TARJETA DE PROPIEDAD/DUA EN CASO DE
MONTAJE.
85
7.1.3 INFORME TÉCNICO DE LA MODIFICACIÓN FIRMADA POR UN
INGENIERO MECÁNICO
86
7.1.4 CERTIFICADO DE GARANTÍA (ORIGINAL)
87
7.2 GESTIÓN A REGISTROS PÚBLICOS (SUNARP)
Una vez cumplido con los requisitos con cualquier institución autorizada por el
Ministerio de Transportes y Comunicaciones para tal fin, seguidamente se someterá
el vehículo modificado a una Revisión Técnica en todas sus partes modificadas,
además otros sistemas como: motor y sus sistemas auxiliares, freno, dirección,
suspensión, luces y fundamentalmente los productos de combustión que emana por
el tubo de escape.
7.2.1 CERTIFICADO DE CONFORMIDAD DE MODIFICACIÓN
88
Una vez aprobado la Revisión Técnica la unidad modificada la institución
autorizada por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones, emite el
Certificado de Conformidad de modificación. Para la solicitud de la tarjeta de
propiedad a SUNARP, se adjunta a esta solicitud el Certificado de conformidad de
Modificación, la Carta de Garantía emitido por el taller donde se modificó y los
derechos de pago. Con este trámite se culmina la gestión.
89
CAPÍTULO VIII
CÁCULO DE COSTOS Y PUNTO DE EQUILIBRIO
8.1 COSTOS INCURRIDOS PARA EL EJE SIMPLE
8.1.1 COSTOS INCURRIDOS EN REPUESTOS Y ACCESORIOS
COSTOS FIJOS
- Un eje con puño 5 100.00
- Dos tamboras 600.00
- Dos cilindros neumáticos 1 000.00
- Dos bielas de mando 400.00
- Dos paquetes de muelle 2 200.00
- Cuatro zapatas 200.00
- Cuatro metros de tubería de bronce de 5/8” 220.00
- Dos guardapolvos 100.00
- Dos ejes de leva en “S” 80.00
- Dos partes de un metro y medio de chasis 1 800.00
- Tres docenas de remaches de ½” 108.00
SUBTOTAL S/. 11 808.00
COSTOS VARIABLES
- Cuatro forros de zapata 180.00
- Cuatro neumáticos 12000 x 20 5 460.00
- Cuatro cámaras 455.00
- Cuatro protectores de cámara 195.00
- Cuatro cojinetes de rodillos 200.00
- Dos tuercas de bocamasa 60.00
- Dos retenes 50.00
- Dos kilos de grasa 40.00
90
- Dos resortes de zapata de freno 30.00
- Cinco niples de conexión 50.00
SUBTOTAL S/. 6 720.00
8.1.2 COSTOS INCURRIDOS EN LA MANO DE OBRA
- Colocación de remaches 1 080.00
- Soldadura de chasis 600.00
- Montaje de accesorios en el eje simple 680.00
- Montaje de eje con accesorios al chasis 2 800.00
SUBTOTAL S/. 5 160.00
8.1.3 COSTOS INCURRIDOS EN DOCUMENTOS PARA SU CIRCULACIÓN
- Planos de modificación 1 000.00
- Pagos de certificación de la modificación 500.00
- Pagos a SENATI por revisión técnica por la modificación 420.00
- Pagos sobre pesaje y otros 280.00
SUBTOTAL S/. 2 200.00
TOTAL (NUEVOS SOLES) S/. 25 888.00
TOTAL (U.S. DÓLARES) $ 7 966.00
8.2 COSTO DE TRANSPORTE
Los estudios de costos de transporte pueden ser enfocados de dos formas: por un
lado, se pueden construir ecuaciones de costo mediante estimación estadística a
partir de datos provenientes de encuestas; y, por otro lado, se puede llegar a una
aproximación de las ecuaciones de costo con procedimientos de investigación
económica y de ingeniería que se pueden alimentar de información de encuestas
aplicadas a los camioneros y/o de datos específicos proporcionados por las firmas
vendedoras de camiones.
En ambos casos el costo total puede ser separado en sus diferentes componentes
(depreciación, costo de lubricantes, costo de combustibles, etcétera), a fin de realizar
un análisis particularizado y luego, por agregación, llegar a un estimado del costo
total por unidad de producto y/o por unidad de distancia.
91
En el presente trabajo se aplica la metodología que combina criterios económicos y
de ingeniería y la información proveniente de entrevistas realizadas a los
camioneros que ingresaron al Mercado Mayorista nº 1 durante una semana.
COSTOS DE TRANSPORTE POR PRODUCTO
En el cuadro 8.1 se presentan los cálculos realizados para cuatro de los principales
productos: papa (costa y sierra), cebolla, limón y tomate.
Para el caso del transporte de papa se ha considerado una primera diferenciación
regional (costa y sierra) y, en cada región, un tipo de camión (capacidad 16 Tm),
que es el de uso más frecuente en el transporte del producto hacia el Mercado
Mayorista nº 1. Como representativo de la ruta de costa se tomó el trayecto
Huancayo-Lima (distancia de 365 km y para la de sierra la ruta Huánuco-Lima
(provincias de Panao, Ambo, Pachitea, con una distancia promedio de 450 km). Esta
última se escogió en sustitución de la ruta Junín-Lima que, por razones de
estacionalidad de la producción, no presentaba información disponible.
TABLA N° 8.1
TABLA 8.1 Diario matutino “EL COMERCIO” Perú
92
Tomando como referencia la información anterior se puede calcular el costo total en
us$/km. Para una ruta de costa se obtiene un valor de us$ 1,49/km para un vehículo
de 16 Tm. Si expresamos el costo en términos de us$/Tm/km (incluyendo el efecto
del tipo de producto), se obtiene un costo de us$ 0,075/Tm/km. Y, de acuerdo con
esto, el costo para el transporte de un camión 6x2 de 16 Tm asciende a us$ 438
(365 km * 0,075 * 16 Tm), mientras un camión 4x2 de 10 Tm asciende a us$ 273
(365 km * 0,075 * 10). En consecuencia, la diferencia es de us$ 165.
Para una ruta de sierra, se obtiene un costo de us$ 1,30 en un vehículo de 16 Tm. Al
incluir el efecto del tipo de producto, se obtiene un total de us$ 0,065. Con estos
cálculos se llega a un flete de us$ 585 como el costo de transportar este producto en
un camión de 16 Tm.
La diferencia del flete es US$ 108,00. Entonces: si programamos trabajar 15 días al
mes, con carga de ida y vuelta; se tiene 30 x 108 = us$ 3 240 por mes, al año sería
igual a us$ 38 880, equivalente a S/. 121 305 con tipo de cambio de 3.12. esto en el
mejor de los casos.
El punto de equilibrio aproximadamente sería en dos meses y medio. Después de
este tiempo todo será ganancia
Si calculamos en el peor de los casos, por estar próximo a la crisis que afecta a todos
los países, si solamente se realice 15 viajes al mes, es decir, con carga de ida,
entonces se tendrá:
15 x 108 = us$ 1 620 por mes, al año sería igual a us$ 19 440, equivalente a S/.
60653 con tipo de cambio de 3.12.
El punto de equilibrio aproximadamente sería en cinco meses.
En este caso no se considera las depreciaciones, por que los repuestos y accesorios
fungibles y no fungibles trabajan solamente menos de medio año. Después de este
tiempo todo será rentable al transportista que arriesgó el cambio.
93
CAPÍTULO IX
ESTABILIDAD DEL CAMIÓN 6x2
9.1 DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LAS COORDENADAS DEL
CENTRO DE GRAVEDAD
La posición del centro de gravedad influye sustancialmente en las cualidades de
dinámicas de los camiones. En método analítico para determinarlo es voluminoso y
puede dar únicamente resultados aproximados. Por ello este se emplea
principalmente para cálculos preliminares en el proceso de proyección de los
camiones. El modo más simple y exacto de hallar el centro de gravedad es
experimental.
9.1.1 COORDENADA LONGITUDINAL
Para hallar la coordenada longitudinal del centro de gravedad el camión se sitúa
por turno con las ruedas delanteras y traseras sobre la plataforma de una balanza,
mientras que las ruedas del otro eje, sobre una superficie dura, dispuesta al mismo
nivel que la plataforma como se muestra en el anexo 02A. Según las indicaciones
de la balanza se determina sucesivamente el peso Wd, que recae en las ruedas
delanteras y el peso Wr, se recaen las ruedas traseras y por la suma de estos se
determina el peso total del camión W =Wd +Wr. La coordenada longitudinal del
centro de gravedad a se calcula a continuación por la formula:
W
WLa d= 9.1
Siendo L= Distancia entre ejes del camión.
De los datos:
Ecuación: 9.1 D.A Chudakov “Fundamentos de la teoría y el cálculo de automóviles” Ed. MIR – RUSIA 1998 – Pág.302.
94
Wd = 4418 kg.
Wr = 3182 kg
W = 7540 kg.
L = 6350 mm.
Reemplazando los valores en la ecuación 9.1, tendremos:
a = 3720 mm.
Para determinar la coordenada vertical del centro de gravedad, uno de los ejes,
generalmente el delantero, se eleva, como se indica en el anexo 03A, y se apoya
con las ruedas sobre un soporte de cierta altura H. La dimensión H no juega un
papel importante; éste se toma en los limites de 0,5 - 1,0 m. Las ruedas traseras se
sitúan sobre la plataforma de la balanza que indica el valor de la carga vertical
Wr’, que transmiten las ruedas traseras con una inclinación determinada del
camión. Es evidente, Wr’ > Wr. Correspondientemente, en el apoyo delantero
recae la carga vertical W’d = W – W’r. Componiendo la ecuación de los
momentos respecto al punto O2, que es la proyección del centro de las ruedas
traseras en su superficie de apoyo, obtenemos:
Wd’ L’ – Wa’ = 0 9.2
De donde
W
WWL
W
WLa rd
''
''' −
== 9.3
Siendo a’ = distancia longitudinal desde el vector del peso W al centro de las
ruedas traseras;
L’ = distancia longitudinal en los centros de la ruedas delanteras y traseras.
La longitud L’ puede ser medida o calculada, utilizando la siguiente dependencia,
que se desprende de las correlaciones geométricas
,)()()( 2222'rHrLL ∆−−∆+=
De donde
,22
''HrHLL −∆+=
Siendo ∆r = diferencia entre las radios de las ruedas traseras y delanteras
En este caso se L’, se determina midiendo del esquema en el anexo 03A:
L’ = 6250 mm.
W’r = 4582 kg. (valor que se obtiene de la balanza)
Ecuación: 9.2 9.3 D.A Chudakov “Fundamentos de la teoría y el cálculo de automóviles” Ed. MIR – RUSIA 1998 – Pág.306.
95
Luego determinamos a’, con la ecuación 9.3
( )2452
7540
458275406250
''
''' =
−=
−==
W
WWL
W
WLa rd mm.
Una vez determinada la distancia a’, basándose en las correlaciones geométricas,
es posible hallar la coordenada vertical por la formula:
,cos
'
2 αα
tga
arh
−+= 9.4
Siendo r2 = radio de las ruedas traseras = 550 mm;
α = ángulo de inclinación del camión = 16°.
Con cierta aproximación se puede considerar que.
3639,016 =°tg
Reemplazando los valores en la ecuación 9.4 tendremos:
.14963639,0*26015503639,094,0
24522930550 mmh =+=
−+=
Al determinar la coordenada vertical del centro de gravedad, las ballestas de la
suspensión deben estar fijadas en la posición que ocupan antes de inclinar el
camión, para evitar la influencia de su flexión en los resultados obtenidos.
9.1.2 COORDENADA TRANSVERSAL
La coordenada transversal del centro de la gravedad se determina situando el
vehiculo por uno de sus lados derecho o izquierdo, en la plataforma de la balanza,
como se muestra en el anexo 03B; teniendo las indicaciones de la balanza G”,
componemos la ecuación de los momentos respecto al punto O de aplicación de la
reacción normal, que actúa en las ruedas del lado opuesto. Como resultado
obtenemos:
( )eBGBG += 5,0" 9.5
Siendo e = coordenada transversal del centro de gravedad;
B = ancho de vía = 2450 mm.
De aquí
( )G
BGGe
5,0'' −= 9.6
Donde: G’’ = Peso de la mitad del eje posterior = 1650 kgf.
Ecuación: 9.4, 9.5 y 9.6 D.A Chudakov “Fundamentos de la teoría y el cálculo de automóviles” Ed. MIR – RUSIA 1998 – Pág.308.
96
G = Peso total del camión = 3182 kgf.
Reemplazando sus valores en la ecuación 9.6
( ).45
3182
24503182*5,01650mme =
−=
Entonces, la coordenada (e) resulta positiva, esto significa que el centro de gravedad
esta desplazado respecto al plano longitudinal de simetría de los órganos motrices
en dirección a la plataforma de la balanza, como se muestra en el esquema del anexo
04B.
9.2 ESTABILIDAD DEL CAMIÓN 6x2
Denominemos el ángulo mayor de ascenso, con el que el camión 6x2 puede estar
parado sin volcar, ángulo estático límite de ascenso y lo designaremos por αlim. El
esquema de las fuerzas y momentos exteriores que actúan en este caso en el camión
6x2, esta representado en el anexo 3 A. El camión 6x2 se vuelca cuando sus ruedas
delanteras se descargan completamente y la reacción normal del camino que actúa
sobre ellas Wd = 0. Toda la carga originada por el peso se percibe por las ruedas
traseras, por ello en estas actúan la reacción normal del camino Wr = G cos αlim.
Bajo la influencia de la componente del peso G sen αlim el camión 6x2 tiende a rodar
hacia bajo; para que esto no ocurra, a sus ruedas traseras esta aplicada la fuerza de
frenado Pfr. También obstaculiza la rodadura del camión 6x2 hacia abajo el
momento de resistencia a la rodadura de las ruedas traseras Mf.r, que actúa, como
esta indicando en el esquema en sentido horario; ya que su valor es pequeño lo
despreciamos para la seguridad de cálculos.
De la condición de equilibrio del camión 6x2 respecto a su posible eje de vuelco O2
tenemos:
G cos αlim a – G sen αlim h = 0 9.7
Siendo a y h = coordenadas longitudinal y vertical respectivamente del centro de
gravedad del camión, de donde
tg αlim = a/h 9.8 Es evidente que, si no se considera el momento de resistencia a la rodadura de las
ruedas traseras Mf.r, entonces, con el ángulo estático límite de ascenso, el vector de
la fuerza de gravedad debe pasar por el eje O2.
Ecuación: 9.7 y 9.8 D.A Chudakov “Fundamentos de la teoría y el cálculo de automóviles” Ed. MIR – RUSIA 1998 – Pág.296.
97
Introduzcamos un concepto análogo acerca del ángulo estático límite de descenso y
designémoslo por α’lim (anexo 03B). Estando el camión 6x2 estacionado en una
rampa descendente limite se descargan completamente las ruedas traseras y la
reacción Wr = 0.
La reacción normal del camino en las ruedas delanteras Yd = G cos α’lim. El
momento de resistencia a la rodadura Mf.d se desprecia por su pequeñez.
Adoptamos convencionalmente que la fuerza de frenado Pfr, aplicada las rueda
delanteras cargadas del camión 6x2 impide que esta rueda hacia abajo. La ecuación
de equilibrio del camión 6x2 respecto al eje de vuelco O1, posible en este caso, tiene
el siguiente aspecto:
G cos α’lim (L –a) –G sen α’lim h = 0 9.9
De donde
Tg α’lim = (L – a)/h 9.10
Con el valor indicado del ángulo estático limite de descenso el vector de la fuerza de
gravedad pasa por el eje O1.
Al hacerse los cálculos respectivos para el camión 6x2 las coordenadas a y h se
deben tomar en cada caso particular en dependencia de la carga que lleva.
Para el camión 6x2 de ruedas de tipo universal αlim = 35 : 40º, α’lim = 60º y más.
Aproximadamente en estos límites se hallan los ángulos examinados para los
camiones, cuando estos trabajan con la carga nominal para ellos especificada y ella
esta dispuesta uniformemente en la plataforma. Para los automóviles de turismo y
camiones sin carga en la plataforma el centro de gravedad se halla aproximadamente
en el centro de la batalla, por consiguiente para ellos el valor de los ángulos estáticos
limites de ascenso y descenso es casi igual; en la mayoría de los casos ellos no son
menores de 60º.
9.2.1 ESTABILIDAD LOGITUDINAL
La estabilidad longitudinal durante las paradas en rampas ascendentes y
descendentes pude ser violada no solo como resultado del vuelco del vehiculo,
sino también a causa de su deslizamiento, cuando la fuerza de frenado máxima
Pfrmáx, que puede ser creada en las condiciones dadas, es insuficiente para retener
el vehiculo en una superficie inclinada.
Ecuación: 9.9 y 9.10 D.A Chudakov “Fundamentos de la teoría y el cálculo de automóviles” Ed. MIR – RUSIA 1998 – Pág.300
98
Como los frenos están instalados en todas las ruedas y las cualidades, la fuerza de
frenado máximo tiene tanto en el ascenso como el descenso el mismo valor Pfrmáx
= φ G cos αφ.
Entonces las condiciones para el desplazamiento en el ascenso y descenso son
iguales tg αφ. = tg α’φ. = φ.
Al marchar el tractor hacia delante su estabilidad longitudinal disminuye a causa
del momento de resistencia a la rodadura, la carga de tracción en el gancho o el
peso de las maquinas suspendidas transportadas, si estas están dispuestas detrás
del tractor. Sin embargo, en estos casos es prácticamente poco probable el vuelco
del camión hacia atrás, puesto que a la pérdida de la estabilidad longitudinal le
precede la perdida de dirigibilidad del camión lo que se produce a consecuencia de
la descarga de las ruedas delanteras. Esta circunstancia debe dificultar el
movimiento en las rampas ascendentes peligrosas desde el punto de vista de su
vuelco.
Adoptemos que el camión posee el 100% de reserva de estabilidad longitudinal,
cuando está estacionado en un terreno horizontal, o sea, cuando la reacción normal
de la superficie del camino en sus ruedas delanteras es igual a Ydest. Al marchar
por una rampa ascendente, cuando la reacción indicada se reduce hasta el valor
Yd, la reserva de estabilidad longitudinal disminuye correspondientemente hasta
el valor:
%100estYd
YX =
Denominemos el ángulo limite de ascenso, con el que la reserva de estabilidad
longitudinal se reduce hasta el valor mínimo permitido Xpermin, ángulo critico de
ascenso de camión según la dirigibilidad y lo designaremos αc,dir. Al reducirse en
lo sucesivo la reserva de estabilidad longitudinal se perturba la dirigibilidad
normal del camión. En los que tg α.lim 0,8ے es posible tomar Xpermin =0,4/0,6;
cuanto menor es el ángulo αlim del camión y peor la adherencia con el camino de
sus ruedas delanteras dirigidas, tanto mayor debe ser el valor mínimo requerido de
la reserva de estabilidad longitudinal. Esta debe ser también elevada en aquellos
casos, cuando en el camión durante la marcha actúan momentos de desviación que
tienden a violar su estabilidad de rumbo, o sea, desviarlo de la dirección de
marcha prefijada; el aumento de la reserva de la estabilidad longitudinal es
imprescindible en estos casos para contrarrestar mejor la desviación lateral.
99
Cuando los ángulos αlim son pequeños (tg α.lim 0,8ے), el valor del ángulo αc,dir
puede ser determinado de la condición, que para conservar una dirigibilidad
satisfactoria del camión la reacción normal del camino en sus ruedas delanteras no
debe ser menor que Yd = (0,15 ÷ 0,2) G.
Los valores de los ángulos αc,dir deben determinarse para conjuntos concretos y
condiciones de trabajo determinadas. Para su definición puede utilizarse el
método del cálculo sucesivo de las reacciones Yd para diversos valores, que
aumentan de modo gradual, de los ángulos de ascenso, hasta que el valor de la
reacción resulte inferior al límite mínimo permitido.
En los camiones con suspensión de balancines de dos apoyos la estabilidad
longitudinal se perturba al desplazarse en centro de presión desde la parte media
de las superficies de apoyo de las orugas a una distancia igual a la mitad de las
batallas de las orugas, a una distancia igual a la mitad de la batallas de los carritos
de apoyo y se expresa en el vuelco del bastidor del camión alrededor del eje del
carrito correspondiente. Por ello, para hallar los ángulos estáticos limites de
estabilidad longitudinal del camión con tal suspensión.
9.2.2 ESTABILIDAD TRANSVERSAL
Denominemos ángulo estático límite de inclinación transversal, el ángulo máximo
con el camión pueden estar parados, sin volcarse lateralmente y sin deslizar hacia
abajo. El ángulo e inclinación transversal, con el que el vehiculo comenzar a
volcar lo designaremos con βlím, y el ángulo en el que este comienza deslizar hacia
abajo βφ.
Las fuerzas y de reacciones externas que actúan en un camión de ruedas
estacionando en una pendiente transversal limite. El valor del ángulo βlím. puede
ser determinado partiendo de que el vuelco comenzara cuando la reacción normal
del suelo Y” en las ruedas, dispuestas en la parte superior en la pendiente, se
reduce a cero. Escribiendo la ecuación de los momentos respecto al eje probable
de vuelco O, obtenemos:
Gsenβ. h - 0,5 B G cos βlím = 0, 9.11
De donde:
tg βlím = 0,5B /h, 9.12
Siendo B = ancho de vía del camión.
Ecuación: 9.11 y 9.12 D.A Chudakov “Fundamentos de la teoría y el cálculo de automóviles” Ed. MIR – RUSIA 1998 – Pág.301.
100
Al deducir la formula (9.12) fue adoptado, que el centro de gravedad del camión
se halla en el plano longitudinal de simetría de sus ruedas.
Una influencia adicional en la estabilidad transversal de los camiones se ejerce por
el empleo en ellos de un eje delantero oscilante, que tiene la posibilidad de girar
en el plano vertical –transversal a cierto ángulo limitado respecto al bastidor del
camión. A consecuencia de ello, al producir la inclinación lateral del camión, su
bastidor inicialmente gira alrededor de la articulación del eje delantero y solo es
pues de apoyarse en los limitadores de oscilación, continúa el vuelco por el
esquema descrito en el cálculo inicial. Al girar el bastidor, su centro de gravedad
se desplaza un tanto hacia un lado, en dirección al vuelco, lo que reduce la
estabilidad transversal del camión. Si se tiene además en cuenta la diferencia de la
flexión de los neumáticos y las ruedas, dispuestos por los lados opuestos del
camión, ambos factores en conjunto reducen, según los datos existentes, los
ángulos estáticos límites de estabilidad transversal de camiones de ruedas de 6-10º
en comparación por la fórmula (9.12).
Los camiones de ruedas tienen, como regla, ancho de vía regulable. Al cambiar el
ancho de vía varían los valores de los ángulos estáticos límites de inclinación
transversal. El valor de estos ángulos de cuatro ruedas se hallan en lo limites de
40-50º; aproximadamente. Durante el transporte de productos agrícolas de poco
peso como beno , paja, etc, cuya altura sobrepasa en mucho la de los bordes de la
plataforma del camión, se eleva a la altura del centro de gravedad y como
resultado disminuye la estabilidad del vehiculo.
También pueden influir en la estabilidad lateral fenómenos dinámicos que surge
repentinamente al penetrar los órganos motrices, dispuestos por uno de los lados
del vehiculo, en una zanja, en una superficie dispuesta mas abajo etc., cuando
dichos órganos suben a alta velocidad a un accidente del terreno, o durante la
acción conjunta de ambos factores. La estadística de accidentes, racionados con la
pérdida de estabilidad de los camiones, atestiguan que los casos de emergencia
que acarrean el vuelco lateral del tractor frecuentemente ocurren a causa del micro
irregularidades de la superficie del camino. Están principalmente expuestos al
vuelco de camiones..
Una contracción adicional de los neumáticos al chocar con el fondo de la zanja o
el rebote de la rueda al subir a un sobresaliente, aumenta la inclinación del camión
y, como consecuencia, reduce su estabilidad lateral dinámica.
101
Para elevar la estabilidad lateral de los camiones de ruedas, en las instrucciones de
fábrica esta prevista la instalación de las ruedas al mayor ancho de vía posible al
realizar trabajos de transporte el marchar por declives. En estas condiciones se
requiere un cuidado especial durante la conducción del camión.
9.3 DERRAPAJE DE LAS RUEDAS DELANTERAS Y TRASERAS
Si la adherencia de los neumáticos con el camino en dirección transversal es
insuficiente, entonces bajo la acción de las fuerzas laterales las ruedas pueden
comenzar a resbalar. En el caso general, el resbalamiento de las ruedas delanteras y
traseras no comienza simultáneamente o transcurre con una intensidad desigual y,
como resultado tiene lugar un giro espontáneo del vehiculo alrededor del cierto eje
vertical. Este fenómeno se denomina derrapaje. Frecuentemente los derrapaje se
observa al frenar y acelerar de modo brusco, en las curvas, al marchar por caminos
con inclinación lateral, al saltar las ruedas por irregularidades del camino, etc. La
influencia de los factores enumerados se revela especialmente en caminos húmedos
y resbaladizos y en otros casos cuando empeora la adherencia de las ruedas con el
camino.
Fig. 9.1 Esquema de acción simultánea de dos reacciones en la rueda.
La tendencia al derrapaje durante el frenado y la aceleración se explica por el hecho,
de que durante este tiempo sobre las ruedas actúen considerables reacciones
tangenciales del camino, y estas ejercen una influencia negativa en la estabilidad de
las ruedas contra el resbalamiento lateral. Para esclarecer la circunstancia
mencionada analicemos la acción simultánea en la rueda de dos reacciones;
tangencial, en el esquema representando esta reacción es el esfuerzo del frenado Pfr
y lateral Z. Estas dos reacciones dan la resultante.
Por las condiciones de adherencia con el camino del valor máximo Rmáx. De la
reacción resultante se limita por el valor: R = φGt
Siendo: φ = coeficiente de adherencia de la rueda con el camino
Gt = carga normal sobre la rueda.
102
Para R = Rmáx. La reacción lateral Z también tendrá su valor máximo Zmáx.
Teniendo esto en cuenta, de la ecuación anterior obtenemos que:
( ) frrmáx PGZ22
−ϕ
Aquí vemos que cuanto mayor es el esfuerzo tangencial que actúa en la rueda, tanto
menor es su adherencia con el camino en sentido lateral. En caso extremo, cuando el
esfuerzo de tracción o de frenado alcanza el valor máximo posible según la
adherencia con el camino φGr., la fuerza lateral Zmáx=0, es decir, en este caso
comenzara a resbalar en dirección transversal al seguir una fuerza lateral mínima,
desde un punto de vista teórico infinitamente pequeño es mas probable el derrapaje
del eje posterior del automóvil, cuyas ruedas al trabajar en régimen de empuje o
frenado deben desarrollar frecuentemente grandes esfuerzos tangenciales, además,
durante el frenado la fuerza de adherencia de las ruedas traseras con el camino se
reduce a causa de la redistribución de las cargas originadas por el peso entre los
ejes.
Sin entrar en detalles analicemos el proceso de derrapaje en forma simplificada.
Aclaremos que ocurrirá con un camión en movimiento rectilíneo, en caso del
derrapaje del eje delantero y del eje trasero.
En el primer caso el eje delantero del automóvil cambiara su dirección de
movimiento y en lugar de velocidad V, con la que marchaba hasta el derrapaje,
marchara la velocidad V1, que es la resultante de la velocidad V y la velocidad Vz
de deslizamiento lateral de las ruedas. Como resultado de ello el camión comenzara
a marchar por una curva, cuyo centro O esta dispuesto en la intersección de las
normales a los vectores de las velocidades V1 del eje delantero y V del eje trasero.
La fuerza centrifuga Pc que se origine en el proceso de derrapaje nos da la componte
transversal P’c, dirigida en sentido opuesto al resbalamiento de las ruedas
delanteras. Con esta dirección la fuerza centrifuga tiende a amortiguar el derrapaje
y contribuye de esta manera a la restitución del movimiento rectilíneo prefijado.
Es mucho mas peligroso el derrapaje del eje trasero. En este caso el eje comenzara
a girar alrededor del centro O’’, dispuesto en la intersección de las normales o los
vectores de las velocidades V2 del eje trasero y V del delantero. Entonces, el centro
de giro se dispone de tal manera que la fuerza centrifuga lateral P’c que se origina,
no solo no amortigua el derrapaje, sino que a la inversa, lo aumenta. El derrapaje
que se origina progresará, si no se toma medidas para liquidarlo.
103
Para extinguir el derrapaje del eje trasero se debe disminuir la fuerza tangencial en
las ruedas motrices, interrumpiendo el frenado o disminuyendo la alimentación de
combustible al motor y girar las ruedas delanteras en el sentido del derrapaje del eje
trasero.
Consideremos que ocurrirá durante el derrapaje del eje trasero al tomar una curva.
A consecuencia del cambio de dirección de movimiento del eje trasero el centro de
giro se desplazará del punto O, donde se hallaba antes del derrapaje, al punto O’,
donde se cruzaba las normales a los vectores de las velocidades V2 del eje trasero
V1 del delantero. Como resultado de ello, se reducirá el radio del giro y en el lugar
de R será R’, lo que provocara el aumento de la fuerza centrifuga que actúa en el
automóvil y el aumento anterior del derrapaje. Para disminuir el peligro de que
surja el derrapaje durante el viraje, se recomienda disminuir la velocidad antes de la
curva, especialmente al marchar por caminos húmedos y resbaladizos.
En la estabilidad del camión contra el derrapaje influyen los mismos parámetros que
determinan su estabilidad longitudinal y transversal. Cuando mayor es la batalla
más ancha la vía de las ruedas y cuanto más abajo se encuentra el centro de
gravedad, tanto mas estable es el auto móvil contra el derrapaje.
104
CONCLUSIONES
A partir del cuadro de chasis podemos modificar otros componentes como: eje de apoyo
al eje de tracción, suspensión, frenos y otros elementos menores, por ende se llega a las
siguientes conclusiones:
1. Los vehículos de transporte de carga más pesados son los tractos de semirremolque
y remolque que estriba la elección de camiones para la modificación del cuadro de
chasis.
2. Los tractos de semirremolque y remolque presentan técnicamente ventajas y
desventajas, éstas son los mejores indicadores para la mejor modificación.
3. La serie 3 de camiones Scania son más versátiles para la modificación, por que
presenta la confiabilidad en cuanto a la modificación en el cuadro de chasis, también
por tener el sistema motriz muchas opciones.
4. La carga bruta del camión modificado se calcula de acuerdo al Reglamento de Peso
y Dimensión del Vehicular para la Circulación en la Red Nacional (D.S. N° 013-98-
MTC)
5. La distribución de la capacidad de la carga es como sigue: el 53% en el eje de
tracción y 47% en el eje de apoyo para mantener la estabilidad en un pendiente
hacia arriba.
6. Para carga de ida y vuelta es conveniente una suspensión en el eje de apoyo de un
haz de muelles y el brazo de compensación, por su costo y operatividad.
7. El acoplamiento del freno en el eje de apoyo será con la capacidad total de aire de
86 dm3, ésta representa la seguridad óptima.
8. Los parámetros fundamentales evaluados como las fuerzas resistivas son
determinantes para seleccionar la potencia del motor, en el caso actual, el motor de
264 kW están sobredimensionados, es decir, calculando con las características del
105
vehículo Scania, modelo P113HL 6x2 Z se determina que la potencia requerida es
mucho menor y sin requerimiento de un cubo reductor.
9. El cuadro de resumen de evaluación del tren motriz menos el motor, proporciona el
manejo de los parámetros de flujo de potencia.
10. El punto de equilibrio o recuperación de la inversión en el peor de los casos es
cinco meses y el mejor de los casos dos meses y medio, es decir es rentable.
106
RECOMENDACIONES
1. La distribución de la capacidad de carga debe ser de acuerdo al centro de gravedad
dentro de las dimensiones del diseño del vehículo.
2. El sistema de suspensión elegida para el eje de apoyo que se instala en el cuadro de
chasis 4x2 para transporte de 6x2 puede ser modificada cuanto el camión 6x2 no
tenga carga de vuelta, con un sistema de haz de muelles y un brazo hidráulico.
3. El sistema de freno posterior debe ser regulado cada cierto periodo y revisado la “S”
si el alineamiento de las zapatas están correctas.
4. Las fuerzas en la rueda y las fuerzas de adherencia, serán óptimas bajo un análisis
de las características de los neumáticos y las condiciones de adherencia entre la
llanta y el suelo. Para la efectividad de esta condición se controla la altura de las
cocadas, se permite un cambio a los 75% de desgaste.
5. Las fuerzas resistivas deben ser utilizados para contrastar si un vehículo cuenta con
un motor sobredimensionado o subdimensionado, estos parámetros determinan, tres
condiciones óptimas: Consumo mínimo de combustible, productos de combustión
limpios y reducción de costos de operación y mantenimiento.
6. Los coeficientes experimentales de evaluación del tren motriz menos el motor,
deben ser bien elegidos de acuerdo alas características técnicas del vehículo en
mejora del flujo de potencia.
107
BIBLIOGRAFÍA
1. Colegio de Ingenieros del Perú – Consejo Departamental de Lima “NUEVAS
TECNOLOGÍAS EN LOS SISTEMAS VEHICULARES” Lima- Perú - 1995.
2. Crouse, William H “EQUIPO DEL TREN MOTRIZ DEL AUTOMÓVIL” Edit.
Marcombo – México – 1995.
3. Chudakov, D. A. “FUNDAMENTOS DE LA TEORÍA Y EL CÁLCULO DE
TRACTORES Y AUTOMÓVILES” Editorial MIR MOSCU. 1977.
4. F. Navez “BIBLIOTECA PRÁCTICA DEL AUTOMÓVIL” Editorial J. Bruguer.
Barcelona España 1996.
5. Folletería de Sacnia.
6. Hamm, G y Burk, G “TABLAS DE LA TÉCNICA DEL AUTOMÓVIL” Edit.
REVERTË S.A. – 1986
7. Jóvaj, S y Máslov, G.S “MOTORES DE AUTOMÓVIL” Edit. MIR- 1989.
8. Navez, F “MECANISMOS DEL AUTOMÓVIL” Edit. BRUGUER –
BARCELONA – 1993.
9. Máquinas y Control Numérico “MANUAL DE MECÁNICA INDUSTRIAL”
Editorial Cultural S.A. España 1999.
10. MANUALES DE OPERACIÓN, SERVICIO Y MANTENIMIENTO DE
VEHÍCULOS DE MAYOR CIRCULACIÓN A NIVEL NACIONAL.
11. Scania Basic - Catálogo
12. Scania Basic “PRONTUARIO DE LA CALIDAD SCANIA” Perú - 2000
13. Scania “DESEMPEÑO” Brasil – 2000
14. Sinitsyn Alexander “DIAGNÓSTICO DE FALLAS Y MANTENIMIENTO DEL
FLUJO DE POTENCIA” UNI – FIM – 1992.
15. UNI-FIM “SISTEMAS DEL TREN MOTRIZ” Edit. Oficina de Bienes y
Prestación de Servicios. Lima-Perú – 1995.
108
16. Vásquez Vera, Augusto “MECÁNICA TÉCNICA” Universidad Nacional de
Ingeniería. Perú – 1998.
17. William H. Crouse “EQUIPO MECÁNICO Y ELÉCTRICO DEL AUTOMÓVIL”
Editorial Marcombo. México 1991.
A N E X O S
10
REGLAMENTO DE PESO Y DIMENSIÓN VEHICULAR PARA LA
CIRCULACIÓN EN LA RED VIAL NACIONAL:
CAPITULO I: OBJETO Y COMPETENCIA
Artículo 1º.- El presenta Reglamento tiene por objeto determinar el peso y dimensiones
permisibles de los vehículos de carga y pasajeros para su circulación en la Red Vial
nacional.
La verificación de pesos y dimensiones se efectúa mediante:
a) Balanzas fijas o portátiles
b) Documentación que sustente la operación de transporte, Como: guía de
remisión, manifiesto de carga y factura comercial, etc.
c) Dimensionamiento manual o automático, o cualquier medio idóneo.
Articulo 2.- El Ministerio de Transporte, Comunicaciones, Vivienda y Construcción a
través del Sistema Nacional de Mantenimiento de Carreteras, SINMANC, es el
encargado de su aplicación y cumplimiento con el concurso de la Policia Nacional del
Perú.
CAPITULO II: DEFINICIONES Y SIMBOLOGÍA
Artículo 3.- Para los efectos de la aplicación del Reglamento se utilizan las siguientes
definiciones:
3.1 BASTIDOR
Estructura principal diseñada para soportar todos los componentes del vehículo y la
carga.
3.2 CABINA
Carrocería diseñada para ubicar y proteger exclusivamente al personal de operación, los
mandos y controles.
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3.3 CAMIÓN
Vehículo autopropulsado motorizado destinado al transporte de bienes con un peso
bruto vehicular igual o mayor a 4,000 kilos. Puede incluir una carrocería o estructura
portante.
3.4 CAPACIDAD DE CARGA
Carga máxima permitida para la cual fue diseñado el vehículo.
3.5 CARROCERÍA
Estructura que se adiciona al chasis de forma fija, para el transporte de carga y/o
personas.
3.6 CASILLERO
Carrocería diseñada como una estructura apta para el transporte de la carga en espacios
determinados.
3.7 CHASIS
Estructura básica del vehículo, compuesta por el bastidor, el tren motriz y otras partes
mecánicas relacionadas.
3.8 EJE MOTRIZ
Eje utilizado para trasmitir la fuerza de tracción
3.9 EJE NO MOTRIZ
Eje que trasmite fuerza de tracción
3.10 EJE (S) DIRECCIONAL (ES)
Eje (s) a través del (los) cual (es) se aplican controles de dirección del vehículo
3.11 EJE (S) DELANTERO (S)
Eje (s) situado (s) en la parte anterior del chasis.
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3.12 EJE (S) CENTRAL (ES)
Eje (s) situado (s) en la parte central de chasis.
3.13 EJE (S) POSTERIOR (ES)
Eje (s) situado (s) en la parte posterior del chasis
3.14 EJE SIMPLE (UN SOLO EJE)
Constituido por un solo eje no articulado a otro, que puede ser, motriz o no, direccional
o no anterior, central o posterior.
3.15 EJE DOBLE (TÁNDEM)
Es el conjunto constituido por dos (2) ejes articulados al vehículo por dispositivos (s)
común (es) separados a una distancia determinada pudiendo ser motriz o no motriz.
3.16 EJE TRIPLE (TRIDEM)
Es el conjunto de tres (3) ejes articulados al vehículo por dispositivos (s) común (es)
separados a una distancia determinada pudiendo ser motriz.
3.17 EJE RETRÀCTIL
Eje que puede trasmitir parte de la carga del vehículo a la superficie de la via o aislarse
de ésta mediante dispositivos mecánicos, hidráulicos o neumáticos
3.18 EQUIPOS ADICIONALES
Equipos o sistemas que con montaje fijo sobre los vehículos de carga restan servicios
específicos, tales como alzar, compactar, mezclar, perforar, pulverizar, regar, succionar,
trasformar y otros.
3.19 FURGÓN
Carrocería de estructura diseñada para el trasporte de carga, en un solo compartimiento
cerrado.
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Vehículos autopropulsado, diseñado y construido exclusivamente para el trasporte de
pasajeros y equipaje. Debe tener un peso seco no menor de 4,000 kg y un peso bruto
vehicular superior a los 12,000 kg.
3.20.1 ÓMNIBUS CONVENCIONAL
Unidades con la carrocería unida directamente al chasis del vehículo
3.20.2 ÓMNIBUS SEMIINTEGRAL
Unidades que poseen una estructura con bastidores similares a los convencionales y que
además tiene travesaños especialmente ubicados para soportar la carrocería.
3.20.3 ÓMNIBUS INTEGRAL
Unidades con carrocería monocasco a lo cual se fija el tren motriz y además sistemas
del vehículo.
3.21.ÓMNIBUS ARTICULADO
Ómnibus compuesto de dos secciones rígidas unidas entre sí por una junta articulada
permitiendo libre paso entre una sección y otra.
3.22 PESO ADMISIBLE
Es la carga máxima por eje permitido en los diferentes tipos de carreteras.
3.23 PESO BRUTO VEHICULAR SIMPLE
Tara del vehículo más la capacidad de carga.
3.24 PESO BRUTO VEHICULAR COMBINADO
Peso bruto de la combinación camión más remolque, y/o tracto-camión semirremolque
o camión más remolque balanceado.
3.25 PESO MÁXIMO POR EJE
Es la carga permitida según el tipo de eje.
3.26 PLATAFORMA
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Carrocería de estructura plana descubierta diseñada para el trasporte de carga, la cual
podrá ser provista de barandas laterales, delanteras y traseras, fijas o desmontables
(estacas).
3.27 RELACIÓN POTENCIAL / CAPACIDAD DE ARRASTRE
Relación entre la potencial bruta del motor y el peso bruto vehicular simple combinado .
3.28 QUINTA RUEDA
Elemento mecánico ubicado en la unidad Tractora que se emplea para el acople del
semirremolque
3.29 REMOLQUE
Vehículo no motorizado, con eje delantero y posterior cuyo peso bruto descansa sobre
sus propios ejes y es remolcado por un vehículo motorizado de carga.
3.30 REMOLQUE BALANCEADO
Vehículo no motorizado en el cual el (los) ejes (s) central (es) que soporta la carga será
(n) ubicado (s) aproximadamente en el centro de la carrocería portante.
3.31 SEMIREMOLQUE
Vehículo no motorizado con una o más ejes, que se apoya en el tracto- camión
acoplándose a éste por medio de la quinta rueda.
3.32 TANQUE
Carrocería de estructura cerrada, diseñada para el trasporte de fluidos o sólidos a granel.
3.3 TARA DE UN VEHÍCULO
Peso del vehículo, en orden de marcha, excluyendo la carga.
3.34 TRACTO- CAMIÓN
Vehículo motorizado diseñado para remolcar otros vehículos no motorizados y soportar
la carga que le transmite un semirremoque con acople adecuado.
15
3.35 TRAILER
Remolque o semirremolque tipo casa, con dos, cuatro o seis ruedas acoplado adaptado a
la parte trasera de un automóvil o camioneta, utilizado en general en actividades
turísticas como alojamiento o para actividades comerciales.
3.36 TREN MOTRIZ
Conjunto mecánico que permite la autopropulsión del vehículo, constituidos por los
siguientes elementos: motor, caja de velocidades, eje (s) propulsor (es), conjunto
diferencial y semiejes posterior.
3.37 VEHÍCULO DE CARGA
Vehículo motorizado destinado al trasporte de bienes. Pueden contar con equipos
adicionales para representación de servicios especializados.
3.38 VEHÍCULO AUTOMOTOR (VEHÍCULO MOTORIZADO)
Vehículo a motor de propulsión que circula por sus propios medios y que sirve
generalmente para el trasporte de personas o bienes o para la tracción vial de otros
vehículo.
3.39 VEHÍCULO ARTICULADO
Conjunto de vehículos acoplados, siendo uno de ellos automotor.
3.40 VEHICULO COMBINADO
Combinación de dos o más vehículos siéndole primero un vehículo automotor y los
demás remolcados.
3.41 VEHÍCULO ESPECIAL
Vehículo automotor no, construido y equipado par representación de servicio específico,
pudiendo trasportar personas, cargas o equipos.
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3.42 VOLADIZO ANTERIOR
Distancia entre el primer eje de rotación y la parte posterior más sobresaliente del
vehículo.
3.43 VOLADIZO POSTERIOR
Distancia entre el último eje de rotación y la parte posterior más sobresaliente del
vehículo.
3.44 VOLQUETE
Vehículo diseñado con un dispositivo mecánico para volcar la carga trasportada.
3.45 EJE DOBLE (NO TANDEM)
Es le conjunto constituido por (2) ejes separados a una distancia determinada, pudiendo
ser motriz o no motriz.
3.46 SUSPENSIÓN DE AIRE
Es el tipo de suspensión que utiliza cojines aire como elemento portante de la carga.
Se caracteriza por un mayor control de la suspensión y una mejor distribución de la
carga, así como una menor vibración trasmitida a la carga y a vía.
ARTICULO 4º.- La simbología para identificar a vehículos de carga, ómnibus y
combinaciones vehiculares, se constituye por las letras, números y/o gráficos que
aparecen en el capítulo VIII TABLA DE DIMENSIONES Y CARGA.
ARTÍCULO 5º.- El peso máximo por eje simple o conjunto de ejes permitido a los
vehículos para su circulación por la red Vial Nacional, es el siguiente:
17
EJES (S) NEUMATICOS KILOS.
Simple
Simple
Doble
Doble
Triple
Triple
2
4
6
8
10
12
7,000
11,000
16,000
18,000
23,000
25,000
ARTICULO 6º.- El peso bruto vehicular máximo total es de 48,000.00 kg.
ARTICULO 7º.- Los vehículos que trasporten carga deberán consignar en el costado
derecho e izquierdo en forma clara y visible, su Tara. Adicionalmente, los vehículos o
combinaciones que sobrepasan los 18.00 metros deben consignar en la parte posterior
izquierda la longitud total, en metros.
ARTICULO 8º.- La tolerancia de peso permitida por ejes es la siguiente:
EJES (S) NEUMATICOS KILOS.
Simple
Simple
Doble
Doble
Triple
Triple
2
4
6
8
10
12
350 kg
550 kg
750 kg
900 kg
1,250 kg
1,250 kg
Las tolerancias en el paso de los ejes se admite siempre y cuando no se supere el peso
bruto máximo.
Que las tolerancias fijadas no eximen al conductor del vehículo que se encuentra dentro
de ellas de la obligación de reestibar o trasladar la sobrecarga a otro vehículo, de manera
de encuadrarse dentro los límites de peso establecidos en el capítulo III: Peso Vehicular,
caso contrario no podrá continuar su viaje. Cuando se trate de contenedores lacrados se
18
permitirá que el vehículo continué en circulación siempre y cuando el exceso de carga
se encuentre dentro de las tolerancias permitidas por ejes, pero que de ninguna manera
exceda el peso bruto vehicular máximo permitido.
ARTICULO 9º.- Añadiendo lo siguiente: El exceso de peso cuando supere las
tolerancias establecidas, se sanciona de conformidad con lo establecido en el capítulo
respectivo, sin perjuicio de resarcir los daños que tal exceso ocasione.
CAPITULO IV: DIMENSIÓN VEHICULAR
Artículo 10º.- La dimensión máxima permitida a los vehículos y/o combinaciones, con
carga para su circulación en las vías del país incluido el enganche o barra de toro, es lo
siguiente:
10.1Ancho 2.60 m. Dimensión máxima que no incluye los espejos retrovisores.
10.2Altura 4.10 m. Para carga normal
10.3Altura 4.65 m. Para contenedores
10.3.A Altura 4.30 m. Para furgones cerrados tipo semirremolque.
10.4 Longitudes máximas entre parachoques:
10.4.1 Camión simple entre 2 ejes, hasta 12.30 m.
10.4.2 Camión de 3 ejes 13.20 m.
10.4.3 Ómnibus convencional de 2 ejes, hasta 13.20 m.
10.4.4 Ómnibus convencional de 3 ejes, hasta 14.00m.
10.4.5 Ómnibus integral de 3 ejes hasta 15.00 m.
10.4.6 Ómnibus convencional de 4 ejes hasta 15.00 m
10.4.7 Ómnibus integral de 4 ejes, hasta 15.00 m.
10.4.8 Ómnibus articulado 18.30 m.
10.4.9 Camión remolque 23.00 m
19
10.4.10 Camión remolque balanceado 20.50 m.
10.4.11 Remolque 10.00 m.
10.4.12 Remolque balanceado 10.00. m.
10.4.13 Semirremolque 14.00 m.
10.4.14 Tracto camión semirremolque 20.50 m.
Notas: La altura máxima permitida para el trasporte de contenedores y
furgones podrá ser alcanzado dependiendo de las limitaciones que presenten la
ruta elegida por el transportista para el traslado de los equipos. El transportista
deberá verificar dichas condiciones, sin perjuicio de resarciar los daños que
ocasiones su negligencia.
10.5 Longitud máxima entre ejes:
10.5.1 En un conjunto de dos ejes cuyas distancias entre los centros de las
ruedas sea superior a 2.40 m cada eje será considerado como independiente.
10.5.2 Eje doble es un conjunto de dos ejes, cuya distancia entre centros de
ruedas es superior a 1.20 m e inferior a 2.40 m.
10.5.3- Eje triple es un conjunto de tres ejes, cuya distancia entre centros de
ruedas extremas es superior a 2.40 m e inferior a 3.60 m.
CAPITULO V: RELACIÓN POTENCIAL / CAPACIDAD DE ARRASTRE
Articulo 11º.- El mínimo de la relación potencia- capacidad de arrastre de los vehículos
comprendidos en este reglamentos es de 6.5HP/TM.
CAPITULO VI: CARGAS Y AUTORIZACIONES ESPECIALES
Articulo 12º.- La dirección Ejecutiva del SINMAC:
A)Autorizará:
A:1 La circulación de vehículos que trasporten bienes como carga indivisible o
unitarizada, que tenga la condición de sobre paso, sobre dimensión o de productos
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peligrosos o similares. Estas operaciones deben realizarse sobre plataformas
debidamente acondicionadas, vehículos no motorizados especiales o equipos
especialmente diseñados para el fin que cuenten con el número de ejes y neumáticos
necesarios y correctamente distribuidas para trasmitir pesos admisibles al pavimento,
adoptando las medidas necesarias para el efecto y aplicando las tasas correspondientes
que se establecerán mediante Resolución Directoral.
A.2 La circulación de vehículos automotores especiales que se trascienden por sus
propios medios y que superen los pesos y dimensiones máximos establecidos en el
presente reglamento adoptando las medidas de seguridad pertinentes.
A.3 La circulación de vehículos automotores provistos de suspensión de aire y/o
neumáticos extra anchos, determinando mayores cargas por eje, pero siempre dentro del
limite del peso bruto vehicular máximo total indicando en el artículos
B) Podrá restringir por cuestiones técnicas el transito en los tramos de carreteras y
puentes que impliquen riesgo a la seguridad y transitabilidad normal del
trasporte.
C) Definir las vías de la red vial Nacional por las que podrá circular los
vehículos que trasporten cargas especiales.
D) Definir las vías por las que podrán circular los vehículos especificados en el
Articulo 19º numerales 10.4.9 y 10.4.10 del presente reglamento.
Articulo 13º.- La dirección Ejecutiva del SINMAC estará encargada de elaborar el
procedimiento correspondiente para el otorgamiento de dicha autorización especiales, el
mismo que se establecerá mediante Resolución Directoral.
CAPITULO VII: SANCIONES
Articulo 14º.- Las multas establecidas en el presente reglamento serán impuestas por el
ministerio de trasportes, Comunicaciones, Vivienda y construcción a través de
SINMAC, que se actualizará mediante Resolución Ministerial.
21
Articulo 15º.- Por exceso de peso, la multa se aplicará de acuerdo con la siguiente
escala, sumando las multas parciales por exceso de carga por eje más la multa por
exceso de del peso bruto.
ESCALA DE MULTAS
EXCESO DE CARGA POR EJE Y PESO BRUTO
MULTA EN UIT UIT/200 Ó FRACCIÓN
Desde 200 kg
Desde 1001 kg
Desde 2001 kg
Desde 3001 kg
Desde 4001 kg
Más de 5000 kg
Hasta 1000 kg
Hasta 2000 kg
Hasta 3000 kg
Hasta 4000 kg
Hasta 5000 kg
0,01
0.10
0.04
0.06
0.08
0.1
Por exceder las dimensiones máximas
MULTAS EN UIT
Ancho
Longitud
Altura
1.00
1.00
1.00
Articulo 16º Verificado en exceso de carga y de dimensiones y aplicada la multa
correspondiente el conductor o propietario del vehículo deberá reacomodar o trasladar
el exceso de carga o volumen a otra Unidad, caso contrario no podrá continuar con su
marcha estando bajo su responsabilidad las demoras que estos hechos ocasionen.
Articulo 17º.- La responsabilidad directa par el pago de las multas a que hubiera lugar
por exceder los pasos y/o dimensiones máximas permitidas, recae sobre las persona o
personas naturales o jurídicas que en forma individual o conjunta; y por negligencia o
de manera intencional, infrinjan lo establecido por el presente reglamento.
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Dicha responsabilidad puede comprender al propietario de la misma, según sea el caso;
y será determinada por el remitente de carga o el propietario de la misma, según sea el
caso; y será determinado por el SINMAC en base al análisis del Art. 1º del presente
reglamento.
En caso de presentarse una infracción, donde se establezca la participación conjunta de
propietario del vehículo, el conductor y/o el remitente de la carga o propietario de la
misma; la responsabilidad para el pago de la multa será solidaria.
Articulo 18.- El SINMAC aplicará la multa a las personas naturales o jurídicas, las que
tendrán un plazo de 7 días útiles para presentar su reclamo de improcedencia y/o
solicitar la anulación respectiva.
La vía administrativa queda agotada con la expedición de la resolución Vice-Ministerial
en segunda u última instancia.
Articulo 19º.- Las multas pueden ser canceladas dentro de los 5 días útiles, después de
impuestas. Lo que da lugar a un descuento del 50 % del monto de la misma. Después de
vencido este plazo la cobranza será coactiva. Las multas se depositarán en la cuenta de
Fondo Especial de Mantenimiento Vial.
Articulo 20º.- Los Remitentes de carga o Propietario de las mismas que realicen
despachos o recepciones que superen las 2.000 TM mensuales, están en la obligación de
controlar los pasos y dimensiones de los vehículos y sus cargas, de forma tal que se dé
cumplimiento y se evite incurrir infracciones a lo establecido en el presente reglamento.
Articulo 21º.- La evasión a la acción de pesaje y supervisión que realice la autoridad
competente o quienes esta designe, constituye faltas sancionable con una (1) Unidad
impositiva Tributaria sin perjuicio de la multa a que haya lugar por la infracción al
reglamento por concepto de fuga.
Articulo 22º.- El transito de vehículos con cargas especiales que no cuenten con la
respectiva autorización de SINMAC constituye una infracción al presente reglamento
sancionable con una multa de una (1) Unidad Impositiva Tributaria.
La adulteración del contenido de una autorización del SINMAC o la falsificación de
dicho documento constituyen también infracciones que serán sancionados con dos (2)
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Unidades impositivas tributarias, sin perjuicio de las acciones administrativas y legales
que correspondan y que el SINMAC deba iniciar contra las `personas naturales o
jurídicas que sean responsables.
Verificada infracción cometida y aplicada la multa correspondiente; el conductor o
propietario del vehículo deberá solicitar la utilización correspondiente y/o trasladar su
carga a otra unidad debidamente acondicionada para este transporte, según corresponda.
Caso contrario no podrá continuar con su marcha estando bajo responsabilidad las
demoras que este hecho ocasione.