Cargadoras: Tipos, Componentes Clave y Métodos de Trabajo

Definición de Cargadoras

Una cargadora es una máquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas, equipada con una cuchara frontal, su estructura soporte y un sistema de brazos articulados. Es capaz de cargar y excavar mediante su desplazamiento y el movimiento de los brazos para elevar, transportar y descargar materiales.

Evolución y Desarrollo

El antecesor de la cargadora fue el tractor agrícola con un dispositivo adicional. Los primeros modelos utilizaban cables y, posteriormente, se incorporaron los dispositivos hidráulicos.

Clasificación de Cargadoras

• Cargadoras sobre ruedas: Pueden ser de chasis rígido o articulado.
• Cargadoras sobre cadenas (orugas).
• Otras máquinas relacionadas: Retrocargadoras, minicargadoras, L.H.D. (Load Haul Dump).

Variedad de diseños: Existen modelos con carga y descarga adelante mediante movimiento vertical del cucharón, modelos con movimiento circular del cucharón, modelos con descarga por detrás y diseños específicos para túneles.

Descripción General de las Máquinas

Partes Estructurales

• Bastidor y estructura soporte.
• Motor diésel.
• Transmisión de avance (generalmente hidráulica o hidrostática).

Equipo de Trabajo

• Mecanismo de elevación.
• Mecanismo de volteo del cucharón.
• Cuchara (cucharón o cazo).

Otros Accesorios

• Escarificador (ripper).

Bastidor

El bastidor es la espina dorsal de las cargadoras, proporcionando la rigidez necesaria para evitar deformaciones durante el trabajo. Un elemento diferenciador respecto a otros bastidores es la torreta donde se articulan los mecanismos de carga.

Tren de Potencia y Rodaje

La dirección en las cargadoras sobre ruedas se realiza mediante el eje trasero o la articulación de dos semibastidores.

Otros Componentes

La cabina ha evolucionado buscando mayores ángulos de visibilidad e incrementar el confort del operador.

Cucharones de Carga y Descarga

Un cucharón más ancho implica menor fuerza de arranque, mientras que uno más grande ofrece mayor capacidad de carga. Las cargadoras suelen tener los cucharones más grandes de todas las máquinas de movimiento de tierras. Se utilizan cucharones más anchos que la máquina porque, al desplazarse, pisan sobre suelo libre de piedras y desigualdades. El borde del cucharón puede ser recto o en V. Están montados sobre dos fuertes brazos accionados hidráulicamente, articulados en los castilletes del chasis. Generalmente, la máquina se adquiere con un cucharón estándar para asegurar un buen acople en cuanto a potencia hidráulica y seguridad.

Brazo de Carga

• Cinemática en Z: Ofrece prestaciones que varían según la altura, gran fuerza de arranque y rapidez en el ciclo.
• Cinemática en Paralelo: Mantiene la fuerza relativamente constante durante la elevación, buena capacidad con cargas pesadas y visibilidad.

Método de Trabajo

Debido a su mayor cazo, su fuerza de excavación es menor que la de las excavadoras. Ofrecen gran rendimiento al excavar en materiales blandos y sueltos. La forma de trabajar es análoga en todas las máquinas similares. Las cargadoras de chasis articulado son más maniobrables que las rígidas, lo que acorta el ciclo de trabajo. Las cargadoras de cadenas tienen mayor fuerza de penetración y tracción.

Aplicaciones

Cargadoras de Ruedas

• Excavación de terrenos flojos.
• Carga de material previamente arrancado o apilado.
• Transporte a pequeñas distancias (ciclo de carga y transporte).
• Abastecimiento de plantas (hormigón, asfalto).
• Elevación y manejo de cargas diversas (con horquillas, etc.).
• Arrastre de maquinaria auxiliar.

Cargadoras de Cadenas

• Excavación de terrenos más resistentes.
• Desplazamiento y trabajo en terrenos embarrados o de baja sustentación.
• Carga en canteras y frentes de excavación difíciles.

Cargadoras de Chasis Rígido

Su uso se limita generalmente a tamaños pequeños, con cucharones de hasta aproximadamente 1.5 m³.

Chasis

Consta de un fuerte bastidor horizontal con dos estructuras verticales para recibir las articulaciones de los brazos de carga. Sobre el chasis se monta el conjunto motopropulsor diésel. Se utilizan dos tipos principales de transmisión:

• Embrague, caja de cambios e inversora de marcha.
• Convertidor de par y caja de cambios servomandada (powershift).

Tren de Rodaje

Disponen de cuatro ruedas montadas sobre ejes, cada uno con un diferencial. Todas las ruedas pueden ser directrices para mayor maniobrabilidad. Un eje suele ser rígido al chasis y el otro oscilante (montado sobre articulación) para adaptarse al terreno. En trabajos de cantera, los neumáticos se protegen con mallas.

Cargadoras de Chasis Articulado

Chasis

Formado por dos semibastidores (delantero y trasero) unidos por una articulación central que permite el giro horizontal y, a veces, cierta oscilación longitudinal o transversal. Ambos ejes son motrices, cada uno montado en su respectivo semichasis. La dirección se consigue girando un semichasis respecto al otro sobre la articulación, mediante cilindros hidráulicos. El motor, la transmisión y el cazo son similares a los de las cargadoras rígidas.

Método de Trabajo

Ofrecen mayor maniobrabilidad respecto a las rígidas, lo que recorta el ciclo de trabajo. Se fabrican en tamaños grandes para obtener mayor capacidad y fuerza. Con el cucharón adecuado y neumáticos protegidos, se pueden usar eficazmente en canteras y desmontes. Es importante no girar mientras se excava para evitar esfuerzos excesivos en la articulación.

Cargadoras sobre Orugas (Cadenas)

Se desplazan sobre dos carros de cadenas. Respecto a las de ruedas de igual tamaño de cuchara, tienen mayor peso y mayor fuerza de arranque debido a su mayor superficie de contacto y rozamiento con el suelo. Suelen equipar una cuchara delantera y, a menudo, un escarificador posterior para romper terrenos duros.

Chasis

Compuesto por dos largueros longitudinales unidos por travesaños o un cajón central que soporta los engranajes de la transmisión final. Sobre los largueros se monta el motor y la caja de transmisión. El motor puede ir delante o atrás para equilibrar el peso de la máquina y el equipo. Se usan servotransmisiones de mando hidráulico con convertidor de par.

Tren de Rodaje

Consta de dos conjuntos de carros de orugas, cada uno con su bastidor soporte para los rodillos de sustentación (inferiores) y de apoyo (superiores), rueda guía delantera con dispositivo de tensado y rueda motriz (Sprocket) trasera. Las tejas suelen ser de triple garra y baja altura debido a los giros frecuentes. La mayoría de los modelos unen los carros rígidamente al chasis principal, lo que resulta incómodo en terreno accidentado. Algunos fabricantes incorporan un ballestón delantero o sistemas de suspensión para atenuar este inconveniente. Se requiere que los bastidores estén extraordinariamente reforzados para que no se deformen longitudinalmente.

Equipo de Excavación y Carga

Similar al de las cargadoras de ruedas. Es frecuente el uso de escarificadores traseros de varios dientes. Existieron modelos con cazo delantero y descarga trasera, pero ya no se usan comúnmente. Algunos modelos incorporan una torreta de giro similar a la de una excavadora, pero son menos habituales.