Este documento describe cómo calcular la producción de un cargador frontal en base a su capacidad de cucharón, factor de carga, distancia y velocidad de transporte del material, y tiempo de ciclo. Explica las condiciones de carga para diferentes tipos de materiales y provee ejemplos de cálculos de producción, volumen transportado y tiempo de trabajo para diversos escenarios. Concluye que la producción depende de la capacidad del cucharón y que el tipo de material determina las condiciones de trabajo.

1. GESTIÓN DE EQUIPO PESADO
Producción del Cargador Frontal

2. Agenda
• Objetivo de la Sesión
• Producción por ciclo
• Capacidad SAE del cucharón
• Tiempo del ciclo
• Velocidades de marcha
• Condiciones para una producción
estándar
• Conclusiones

3. Objetivo de la Sesión
• Determinar la producción del Cargador
Frontal.

4. Producción del Cargador
Frontal
• Depende del volumen del cucharón y de la duración de
su ciclo de trabajo. Este resultado será un valor teórico
de su producción horaria "Q".
Donde:
Q: Producción (m3/h)
q: Producción por ciclo (m3)
E: Eficiencia
Cm: Duración del ciclo (min)
Cm
xEqx
Q
60


5. Producción por Ciclo
• Es igual a la capacidad colmada del cucharón
considerando el factor de carga. La capacidad colmada
se obtiene de los manuales de los fabricantes o
directamente de las dimensiones del cucharón.
Donde:
q1: Capacidad colmada del cucharón (m3)
k: Factor de carga
xkqq 1

6. Condiciones de Carga Factor
Fácil
Material en pila o material chancado por otras excavadoras como
arena, suelos arenosos o contenido moderado de humedad, arcilla
arenosa.
1.0 – 0.8
Promedio
Material en pila o materiales dificultosos de penetrar y cargar pero que
pueden llegar a colmar el cucharón. Arena seca, suelos arenosos,
suelos barrosos o arcillosos, grava, arena dura, materiales de banco.
Caliza quebrada.
0.8 – 0.6
Medio Dificultosa
Roca fina chancada, arcilla dura, arena gravosa, suelo arenoso.
Suelos pegajosos con alta humedad apilados por excavadoras o
materiales que dificultan llenar el cucharón.
0.6 – 0.5
Dificultosa
Rocas de formas irregulares. Rocas de rodado, suelos arenosos,
arcilla. Materiales que no pueden ser llevados dentro del cucharón.
0.5 – 0.4

7. Capacidad SAE del cucharón
)(
68
22
ca
W
VsVr bb 
Dada por la siguiente expresión:

8. Tiempo del Ciclo
Depende del tipo de carga:
Z
R
D
x
F
D
xCm  22
Z
R
D
F
D
Cm 
Z
F
D
xCm  2

9. Donde:
D: Distancia de acarreo (m)
F: Velocidad de marcha adelante (m/min)
R: Velocidad de marcha atrás (m/min)
Z: Tiempo requerido para realizar el cambio (min)
Condiciones
de Carga
Forma de Cargado y Tamaño de Cucharón
Cargado en “V” Cargado Transversal
< 3 m3 3.1 a 5 m3 > 5 m3 < 3 m3 3.1 a 5 m3 > 5 m3
Fácil 0.50 0.60 0.70 0.45 0.55 0.65
Promedio 0.60 0.70 0.75 0.55 0.65 0.70
Medio
Dificultosa
0.75 0.75 0.80 0.70 0.70 0.75
Dificultosa 0.80 0.80 0.85 0.75 0.80 0.80

10. Velocidades de Marcha
• Tanto para velocidad de marcha adelante como para la
velocidad de marcha hacia atrás se utiliza el Cargador
en segunda o tercera marcha a las velocidades
máximas especificadas.
• Para máquinas con Power Shift se debe multiplicar las
velocidades dadas en las especificaciones por 0.8.

11. Condiciones para una
Producción Estándar
Para cálculos de una producción estándar
se pueden tomar las siguientes
condiciones:
• Contracción del material: Suelto
• Factor de la hoja: 1.00
• Eficiencia del trabajo: 0.83

12. Aplicaciones
1. Calcular la producción media de un Cargador Frontal en buenas condiciones
de operación y regulares condiciones de mantenimiento que está
trabajando cargando un camión bajo las siguientes condiciones: (a)
capacidad nominal del cucharón 1.1 m3, (b) carga en “V”, (c) 7.5 metros de
distancia de acarreo, (d) rocas de formas irregulares, (e) velocidad de
marcha adelante 96.67 m/min, (f) velocidad de marcha atrás 100 m/min, y
(g) tiempo de cambios de marcha 0.50 min.

13. 2. Determinar el volumen máximo de roca fina chancada
extraído por un Cargador Frontal en buenas condiciones
de operación y mantenimiento que excava en la misma
cantera durante 14 horas de trabajo, cargando volquetes
de forma transversal con 10 metros de acarreo.
Condiciones: (a) capacidad nominal del cucharón 2.3
m3, (b) velocidad de marcha hacia adelante 236.67
m/min, (c) velocidad de marcha atrás 416.67 m/min, y
(d) tiempo para cambios 0.75 min.

14. 3. ¿Cuál será la máxima cantidad de toneladas de arena
gravosa que podrá mover, en ocho horas de trabajo, un
Cargador Frontal cuya capacidad nominal del cucharón
es 2.3 m3, que trabaja a 6.9 Km/h y 12.9 Km/h de
velocidad de avance y retroceso respectivamente? Se
tienen los siguientes datos adicionales: (a) trabaja
cargando camiones, (b) tiempo para cambios 35
segundos, (c) distancia de acarreo en carga en V 10
metros, (d) distancia de acarreo en carga transversal 24
metros, (e) densidad de la arena gravosa 1729 Kg/m3, y
(f) máquina en regulares condiciones de operación y
mantenimiento.
Determinar además el tipo de carguío más óptimo.

15. 4. ¿Cuál será el tiempo máximo de trabajo efectivo para
extraer, desde la cantera, 1000 toneladas de arcilla dura
con un Cargador Frontal de 1.8 m3 de capacidad
nominal de cucharón que se encuentra en condiciones
normales de operación y mantenimiento? Se consideran
las siguientes condiciones: (a) 6 metros de la cantera al
punto de inicio de carga de volquetes, (b) velocidades
de avance y retroceso de 12.9 Km/h y 22.9 Km/h
respectivamente, (c) carga transversal con 10 metros de
distancia de acarreo, (d) densidad de la arcilla dura 1840
Kg/m3, y (e) 30 segundos para cambios.

16. 5. ¿Cuál habrá sido el tiempo estimado de trabajo para un
Cargador Frontal de 3.3 m3 de capacidad para producir
material para relleno y compactado, con 30 centímetros
de grava, de 15 kilómetros de carretera de 7 metros de
ancho?
Información adicional: (a) 12.7 Km/h de velocidad de
marcha hacia adelante, (b) 24.5 Km/h de velocidad de
marcha hacia atrás, (c) 12 metros de distancia de
acarreo en carga en V, (d) 45 segundos de tiempo fijo
de cambios, (e) condiciones normales de operación, (f)
regulares condiciones de mantenimiento, (g) rendimiento
de 90%, y (h) producción media.

17. 6. Calcular la productividad, rendimiento y
disponibilidad de un Cargador Frontal que de
acuerdo a sus especificaciones debería
trasladar cierta cantidad de material en 240
horas, tiempo en base al que se planificaron 250
horas de trabajo, considerando las paradas
necesarias. Al final de la producción se verificó
que la máquina fue utilizada por 255 horas
totales, obteniendo un índice de utilización del
96 %.

18. Conclusiones
• La producción del Cargador Frontal depende
directamente de la capacidad nominal del
cucharón.
• El tipo de material con el que se trabaja
direcciona las condiciones de trabajo de un
Cargador Frontal, estableciendo en base a
este el factor de carga adecuado.
• Se ha puesto en practica la producción
teórica de Cargadores Frontales de acuerdo
a diversas condiciones de trabajo que se
manifiestan en la realidad.