ES2280732T3 - Metodo y sistema de recomendacion de neumaticos y de calculo in situ de las presiones de hinchado de dichos neumaticos para un vehiculo de ingenieria civil. - Google Patents
Metodo y sistema de recomendacion de neumaticos y de calculo in situ de las presiones de hinchado de dichos neumaticos para un vehiculo de ingenieria civil. Download PDFInfo
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Abstract
Método de recomendación de neumáticos en el emplazamiento, y de cálculo en el emplazamiento de presiones de hinchado de los citados neumáticos, en un vehículo denominado "de Ingeniería " que comprende un eje delantero, un eje trasero y una cuchara destinada a recibir una carga, especialmente, de mineral o de materiales análogos, caracterizado porque: - se identifica el tipo de vehículo de que se trata y se buscan sus características constructivas conocidas; - se identifica la naturaleza y se estima la densidad DM del material que hay que cargar; - se realiza una estimación de la tasa de llenado de la cuchara TR en condiciones de carga máxima de uso en el emplazamiento considerado; - se calcula la carga CG de la cuchara a partir de la capacidad de la cuchara VG y de las magnitudes DM y TR estimadas (ecuación 1); - se calcula la sobrecarga V sobre el eje delantero a partir de la carga de basculamiento del citado vehículo (ecuación 3).
Description
Método y sistema de recomendación de neumáticos
y de cálculo in situ de las presiones de hinchado de dichos
neumáticos para un vehículo de ingeniería civil.
La presente invención se refiere al sector
técnico de las máquinas denominadas de "Ingeniería", tales como
las cargadoras, los "volquetes", los camiones, y los vehículos
análogos, aptos para cargar, descargar y/o transportar materiales,
tales como, especialmente, minerales o materiales análogos,
denominadas en lo sucesivo, para simplificar, "vehículos" o
"máquinas".
El problema técnico que se plantea es el de la
determinación rápida y precisa, en el emplazamiento, es decir, en
el lugar de la obra, de los valores óptimos de la presión interna de
los neumáticos que hay que adoptar para las ruedas delantera (AV) y
trasera (AR) de estos vehículos, en función de numerosos parámetros,
relativos al vehículo, a su modo de utilización, al suelo sobre el
cual tiene que circular, a los parámetros de los neumáticos
disponibles, a las características de carga, y a factores análogos
bien conocidos por el experto en la técnica.
Se conocen actualmente métodos rudimentarios,
que consisten, esencialmente, en estimar visualmente el
comportamiento del vehículo de carga, y en deducir de éste, por
cálculos manuales y empíricos, las presiones que parecen mejor
adaptadas. La imprecisión es muy grande.
Ahora bien, se sabe que el riesgo asociado con
tales vehículos en carga, especialmente, con las cargadoras de
cuchara frontal, es el "basculamiento" hacia delante bajo el
efecto de una carga demasiado grande en la cuchara y de parámetros
de elección de neumáticos y de presión mal adaptados.
En el terreno, el experto en la técnica tendrá
tendencia, naturalmente, para evitar cualquier riesgo, a recomendar
cargas más pequeñas, evidentemente con un rendimiento netamente más
pequeño de la máquina. Pero, también, presiones de hinchado de los
neumáticos adaptadas para la carga máxima (basculamiento),
naturalmente, con un aumento de la sensibilidad a los cortes de los
neumáticos, por tanto, con un rendimiento más pequeño.
Se sabe, igualmente, que no hay que recomendar
presiones demasiado pequeñas, pero tampoco hay que recomendar
presiones demasiado elevadas, porque en este último caso aparece,
entonces, un riesgo de corte o de desgarros del neumático sobre
ciertos suelos.
Otros factores que hay que tener en cuenta son,
la estabilidad de la máquina, que el experto en la técnica sabe que
puede mejorarla aumentando la presión de servicio, pero el experto
en la técnica sabe, también, que esto afecta negativamente a la
flotación del vehículo, es decir, a la capacidad para circular sobre
suelo móvil o no, incluso fango.
Se comprende, por tanto, que no solamente los
parámetros son innumerables, sino que, además, algunos son
antagonistas. Existen, además, numerosos tipos y marcas de
máquinas, y de neumáticos disponibles, etc ..., que complican aún
más la solución del problema,
Hay, por tanto, una necesidad importante y
reconocida de un método y de un sistema simples y precisos, que
garanticen la seguridad y la optimización de las operaciones.
La invención se refiere a un método y a un
sistema de este tipo que utilizan ciertos datos elegidos entre los
parámetros enunciados anteriormente, los explotan en el seno de
ecuaciones "correlacionadas", corrigen la estimación calculada
por una apreciación visual o una medición más precisa del
comportamiento de la máquina en carga, y todo ello "en bucle"
hasta que los cálculos del método y la impresión (o la medición) del
operario, concerniente al comportamiento en carga, estén
razonablemente en coherencia.
Por "razonablemente en coherencia", se
designa aquí el hecho de que, al cabo de uno, dos, o más,
correcciones en bucle, el operario estime que se ha llegado a una
solución, calculada por el método y el sistema, que corresponde al
comportamiento real de la máquina, salvo las aproximaciones, y la
tolerancia que puede dictarle su conocimiento en la materia.
El operario decide, entonces, que la solución
calculada es satisfactoria.
La invención se refiere, por tanto a un método
de recomendación de neumáticos, en el emplazamiento, y de cálculo,
en el emplazamiento, de las presiones de hinchado de los citados
neumáticos, en un vehículo denominado "de Ingeniería" que
comprende un eje delantero, un eje trasero y una cuchara destinada a
recibir una carga, especialmente, de mineral o de materiales
análogos. Este método está caracterizado porque:
- -
- se identifica el tipo de vehículo de que se trata y se buscan sus características constructivas conocidas;
- -
- se identifica la naturaleza y se estima la densidad DM del material que hay que cargar;
- -
- se realiza una estimación de la tasa de llenado de la cuchara TR en condiciones de carga máxima de uso en el emplazamiento considerado;
- -
- se calcula la carga CG de la cuchara a partir de la capacidad de la cuchara VG y de las magnitudes DM y TR estimadas (ecuación 1);
- -
- se calcula la sobrecarga V sobre el eje delantero a partir de la carga de basculamiento del citado vehículo (ecuación 3);
- -
- se comprueba el valor obtenido de la sobrecarga V sobre el eje delantero en función de observaciones hechas cuando el vehículo está cargado con su carga máxima de uso en el emplazamiento considerado, y en vacío;
- -
- si el resultado de la comprobación es negativo, se corrigen las estimaciones de la densidad del material cargado DM y/o de la tasa de llenado de la cuchara TR y se efectúa de nuevo la comprobación del valor obtenido de la sobrecarga V sobre el eje delantero; y
- -
- si el resultado de la comprobación es positivo, se valida la estimación de la carga máxima de la cuchara CG en las condiciones de uso en el emplazamiento considerado;
- -
- se utiliza este valor de carga máxima de la cuchara CG para calcular las cargas totales sobre el eje delantero ZAV y sobre el eje trasero ZAR por dos ecuaciones de transferencia de cargas (ecuaciones 6.1 y 6.2) que utilizan datos del constructor del citado vehículo;
- -
- se calcula la carga sobre cada neumático delantero por división por dos de la carga total sobre el eje delantero y se elige como valor de carga para los neumáticos del eje trasero un valor "de seguridad" superior a la división por dos de la carga calculada sobre el eje trasero, que puede llegar hasta la mitad del dato del constructor de la carga en vacío sobre el eje trasero y, preferentemente, es igual a este último valor;
- -
- se determinan las condiciones del suelo del emplazamiento correspondiente y la velocidad media de uso del vehículo;
- -
- se busca, entre los datos conocidos de los fabricantes de neumáticos, el tipo o los tipos de neumáticos y de características de neumáticos (tipo, dibujo y calidad de goma) que correspondan lo mejor posible a las cargas calculadas para los neumáticos del eje delantero y del eje trasero, y a las condiciones de utilización del vehículo en el emplazamiento correspondiente, especialmente, a las condiciones del suelo y la velocidad media de uso;
- -
- se buscan, entre los datos conocidos de los fabricantes de neumáticos, las presiones de servicio de los neumáticos seleccionados en el paso precedente, en los ejes delantero y, respectivamente, trasero, correspondientes a las cargas calculadas para los neumáticos del eje delantero y del eje trasero; y
- -
- se eligen las presiones de servicio y los neumáticos del citado vehículo.
El método de acuerdo con la invención utiliza el
valor de la carga máxima de la cuchara en las condiciones de uso en
el emplazamiento para determinar los tipos de neumáticos adaptados
al uso en el emplazamiento considerado. Este valor CG se obtiene a
partir de la estimación de una magnitud, por ejemplo, la tasa de
llenado de la cuchara TR, asociada con el cálculo de otra magnitud
real, tal como la sobrecarga V sobre el eje delantero, debida a la
carga de la cuchara, expresada en % de la carga de basculamiento. La
comparación de estas dos magnitudes con las observaciones realizadas
en el emplazamiento es la que va a permitir al operario corregir
los valores estimados (TR, DM) y validar el valor obtenido de la
carga de la cuchara con una precisión mucho mejor que la habitual
resultante de la estimación de una sola magnitud.
La invención tiene, también, por objeto un
método similar, en el cual, después de haber identificado la
naturaleza del material que hay que cargar y estimado su densidad
DM, se realiza una estimación de la sobrecarga V sobre el eje
delantero en condiciones de carga máxima de uso de la cuchara a
partir de observaciones hechas cuando el vehículo está cargado con
su carga máxima de uso en el emplazamiento considerado, y en vacío,
y después se calcula la tasa de llenado de la cuchara TR en estas
condiciones de uso a partir de la capacidad de la cuchara VG del
vehículo y de los valores estimados precedentes DM y V.
Como anteriormente, el operario validará el
valor obtenido de la carga de la cuchara CG a partir de la
comparación conjunta de los valores estimado de V y calculado de TR
con sus observaciones en el emplazamiento. Esta validación se
efectúa, como anteriormente, realizando bucles de corrección
sucesivos de los valores estimados.
El método de acuerdo con la invención puede
consistir, también, en aplicar sucesivamente, antes de la validación
del valor de la carga de la cuchara CG, los pasos correspondientes
contenidos en los dos procedimientos precedentes, para mejorar la
precisión de la estimación de esta carga de la cuchara CG.
Preferentemente, la estimación y/o la
comprobación del valor de la sobrecarga V sobre el eje delantero se
obtiene sobre la base de una medición del desvío de la flecha de, al
menos, uno de los neumáticos del vehículo, entre el valor de la
flecha en vacío y el valor de la flecha en carga para el neumático
considerado. Se utiliza, por tanto, un valor relativo que mejora
considerablemente la precisión de la medición y, en consecuencia, la
estimación o la comprobación de la magnitud V es muy fiable.
De modo especialmente preferido, se mide esta
variación de altura de flecha por un método óptico, por ejemplo, con
un lápiz láser (o un instrumento preciso de medición de este tipo)
colocado en un emplazamiento estable de la rueda, con lectura de
las alturas en una regla graduada colocada frente al lápiz láser.
Inversamente, podría colocarse una mira en la rueda y colocar el
lápiz láser frente a esta mira. El experto en la técnica comprenderá
estos dispositivos simples, y otros estarán a su alcance.
Preferentemente, el método de acuerdo con la
invención es tal que comprende, además, un paso de corrección y/o de
determinación de los límites de uso de las presiones de hinchado
propuestas, elegido entre las operaciones siguientes:
- -
- corrección de la velocidad del vehículo; y/o
- -
- corrección del factor de estabilidad y del factor de flotación; y/o
- -
- corrección del tipo de suelo;
(implicando estas tres correcciones una
corrección de las presiones a partir de bases de datos de los
fabricantes de neumáticos); y/o
- -
- elección de una corrección final de presión
En efecto, después de haber introducido los
parámetros del constructor y de las condiciones de utilización, y de
haber obtenido, por el método anterior, valores recomendados de
presión para ciertos tipos de neumáticos es, generalmente,
importante, para la seguridad, determinar los límites de puesta en
práctica del vehículo.
Por tanto, se explorará sucesivamente (e
independientemente), si se desea, la influencia de una velocidad
del vehículo mayor o menor que la prevista; será prudente, entonces,
seleccionar, en la lista recomendada por la máquina, otro tipo de
neumático, de goma, de dibujo, incluso otras presiones.
Asimismo, se explorarán los parámetros de
estabilidad (que puede mejorarse por un aumento de la presión
interna de los neumáticos) y de flotación del vehículo (es decir,
su aptitud para circular sin riesgo sobre suelos móviles, blandos,
de fango, etc...). Siendo estos dos factores antagonistas, es
importante comprobar que una mejora de la flotación, que sea
necesaria, por ejemplo, por el tipo de suelo encontrado, o el riesgo
por inclemencias del tiempo, etc..., no comprometerá la
estabilidad, o inversamente. En esta caso, también, el operario
recomienda otra combinación de parámetros del neumático, de
tolerancia más amplia.
El tipo de suelo puede provocar, igualmente,
problemas serios de seguridad y de dañado de los neumáticos, por
cortes o desgarros, si la presión es demasiado elevada. Aquí,
también, la corrección del factor suelo inicial permitirá explorar
el comportamiento de la máquina en ciertas condiciones límites, a
fin de comprobar que la puesta en práctica sigue siendo válida. En
caso contrario, se seleccionará otra recomendación.
En todos los casos en que esta
"exploración" llega a una zona de riesgo, se pone en
funcionamiento una alarma, acompañada, naturalmente, de un mensaje
apropiado en la pantalla del sistema.
De acuerdo con un modo de realización
particular, se constituye una base de datos A con el conjunto de los
datos del constructor conocidos de los vehículos y esta base A
comprende, al menos, los elementos siguientes:
\bullet una lista de referencias de
máquinas, con, para cada una:
- -
- Peso en vacío sobre el eje delantero, VAV;
- -
- Peso en vacío sobre el eje trasero, VAR;
- -
- Carga de basculamiento en línea, CB;
- -
- Medidas de los neumáticos homologados;
- -
- Capacidad de la cuchara VG, en m^{3}, y
- -
- Capacidad de la cuchara en kg.
Como sabe el experto en la técnica, la noción de
ruedas en línea (o carga de basculamiento en línea) corresponde a
la configuración de máquina según la cual los ejes de las ruedas son
perpendiculares al eje longitudinal de la máquina, especialmente el
eje delantero. Como ocurre, por ejemplo, cuando la máquina avanza
hacia el camión y comienza a retroceder bajo carga. En tal caso, la
carga de basculamiento es la más elevada.
La configuración de "ruedas desalineadas"
corresponde al caso en que el vehículo maniobra haciendo pivotar,
al menos, dos ruedas, especialmente, las dos ruedas delanteras. En
esta caso, el experto en la técnica sabe que la variación del
centro de gravedad que resulta conduce a una carga de basculamiento
más pequeña. Esta carga de basculamiento de ruedas desalineadas
puede utilizarse opcionalmente para dar al valor de la carga de la
cuchara un límite máximo que no hay que rebasar.
Estos datos son obligatoriamente conocidos
(datos de los constructores) en el caso de la configuración de
ruedas en línea (dato del constructor obligatorio - "tipping
load" y muy conocidos, generalmente, en lo que concierne a la
configuración de ruedas desalineadas (igualmente dato del
constructor).
De acuerdo con un modo de realización
particular, se constituye una base de datos B con los datos de los
materiales conocidos y esta base de datos B comprende, al menos, los
elementos siguientes:
\bullet datos relativos a los
materiales habituales encontrados, con sus densidades DM.
En el mejor modo de realización actual, esta
base de datos comprende 24 materiales tipo con su densidad habitual
en kg/m^{3}, así como las tasas de mineral y de estéril, y/o las
densidades DM de los materiales que hay que cargar, en kg/m^{3}.
Esta base de datos permite, así, trabajar a partir de las densidades
de los minerales asociadas con el contenido de estos minerales en
el emplazamiento considerado, y puede, también, dar directamente la
densidad DM de los minerales que hay que cargar en el emplazamiento,
este último valor integra el contenido y la densidad de las rocas
complementarias o estériles que hay que cargar.
Esta base de datos permite al operario ganar
mucho tiempo y precisión en la determinación del valor de la carga
de la cuchara CG obtenida según el método de la invención.
Naturalmente, si se presenta un caso especial,
la base de datos puede ser modificada en el emplazamiento por el
operario.
De acuerdo con un modo de realización, se
constituye una base de datos C con los datos de los suelos
habituales y esta base de datos C comprende, al menos, los
elementos siguientes:
\bullet una lista de estados de suelo,
y sus características principales, eventualmente con una indicación
subjetiva de calidad.
En el mejor modo de realización actual, se
proponen al operario 6 estados de suelos que cubren la casi
totalidad, si no la totalidad, de las situaciones encontradas. Si
se presenta un caso especial, la base de datos puede ser modificada
en el emplazamiento por el operario.
De modo preferente, se constituye, también, una
base de datos D de los datos de los neumáticos de los fabricantes de
neumáticos y esta base de datos D comprende, al menos, los elementos
siguientes:
\bullet una lista de todos los
neumáticos de la gama GC, con, para cada uno:
- -
- Medidas;
- -
- Dibujo;
- -
- Tipo de goma;
- -
- Zona de utilización en función del suelo;
- -
- Límite de utilización en función de la velocidad;
- -
- Límite de carga;
- -
- Presión límite;
- -
- Presión en función de la carga.
De acuerdo con un modo de realización
particular, que es el mejor modo actual, las ecuaciones 1 y 3 son
las siguientes:
(ecuación 1)CG
= VG \ x \ DM \ x \
\frac{TR}{100}
\newpage
Con
- CG
- = carga de la cuchara
- VG
- = capacidad de la cuchara en m^{3},
(ecuación 3)V
= \frac{CG}{CB} \ x \
100
- DM
- = densidad del material que hay que cargar en kg/m^{3},
- TR
- = tasa de llenado de la cuchara en %,
- V
- = estimación de la sobrecarga sobre el eje delantero, debida a la carga de la cuchara, expresada en % de la {}\hskip0.2cm carga de basculamiento del vehículo, y
- CB
- = carga de basculamiento del vehículo en kg.
De acuerdo con un modo de realización
particular, que es el mejor modo actual, las ecuaciones de
transferencia de carga son las siguientes:
(ecuación
6.1);ZAV = VAV + \left(\frac{CB + VAR}{CB}\right) \ x
\
CG
y
(ecuación
6.2);ZAR = VAR - \left(\frac{VAR}{CB}\right) \ x \
CG
- ZAV
- = carga sobre el eje delantero,
- ZAR
- = carga sobre el eje trasero
- VAV
- = carga en vacío sobre el eje delantero,
CG, CB,VAR tales como los
definidos
anteriormente.
De acuerdo con un modo particular, que es el
mejor modo actual, las ecuaciones 2 y 4 son las siguientes:
(ecuación
2);CG = \frac{V}{100} \ x \
CB
(ecuación
4);TR = \frac{CG}{VG \ x \ DM} \ x \
100
Preferentemente, la velocidad media Velocidad se
calcula por la ecuación 5 siguiente:
(ecuación
5)Velocidad = L x
Nb
Con:
- L
- = Longitud del ciclo de carga/descarga
- Nb
- = Número de ciclos por hora;
siendo las otras magnitudes tales como las
definidas anteriormente.
El experto en la técnica comprenderá que las
citadas operaciones se efectúan, con excepción de la introducción
de los parámetros o parámetros corregidos, por, al menos, un
algoritmo. La concepción de este algoritmo no plantea, naturalmente,
ningún problema a un experto en la técnica.
La invención se refiere, también, a un sistema
de recomendación de neumáticos en el emplazamiento, y de cálculo en
el emplazamiento de las presiones de hinchado de los citados
neumáticos, en un vehículo denominado "de Ingeniería" que
comprende un eje delantero, un eje trasero y una cuchara destinada a
recibir una carga, especialmente, de mineral o de materiales
análogos, para la puesta en práctica del método precedente. Este
sistema está caracterizado porque comprende una electrónica, al
menos, un elemento de memoria y, al menos, un algoritmo, adaptados
para:
- -
- contener las ecuaciones 1 a 6;
- -
- explotarlas; y
- -
- calcular, por la ecuaciones mencionadas, un valor de carga CG de la cuchara y de las cargas sobre los neumáticos de los ejes delantero y trasero.
Naturalmente, el experto en la técnica no tendrá
ninguna dificultad en concebir la electrónica, los elementos y las
capacidades de memoria, y el algoritmo o los algoritmos.
De acuerdo con un modo de realización
particular, el sistema comprende, además, medios para contener las
bases de datos A a D.
Preferentemente, el sistema comprende, además,
un medio algorítmico para identificar, a partir de los datos de la
base D (neumáticos) y A (constructor), de los valores elegidos de
velocidad media y de las características de suelos, así como de los
valores de las cargas en los neumáticos de las ruedas delantera y
trasera, el tipo o los tipos de neumáticos, dibujo y calidad de
goma, los más apropiados, así como los medios de presentación de
estos.
El experto en la técnica sabrá construir un
algoritmo de este tipo sin ninguna dificultad.
De acuerdo con un modo de realización
particular, el citado sistema comprende, además, un medio
algorítmico para identificar el valor óptimo de presión de hinchado
del citado o de los citados neumáticos seleccionados, medios de
presentación de estos valores, y medios de selección de cada uno de
los valores y, eventualmente, de corrección final y, eventualmente,
de impresión o de transferencia de archivo.
La invención se comprenderá mejor con la lectura
de la descripción en relación con los dibujos anejos, en los
cuales:
- la figura 1 presenta, en forma de
organigrama sintético, la primera parte del método de acuerdo con la
invención; y
- la figura 2 presenta, en forma de
organigrama sintético, la segunda parte del método de acuerdo con la
invención.
En lo que sigue, se tomará el ejemplo de una
cargadora.
El método de acuerdo con la invención puede
implantarse fácilmente en un ordenador portátil con un programa
específico o prametrando un software tal como una hoja de
cálculo.
La primera parte del método de acuerdo con la
invención está presentada en la figura 1.
El operario construirá, en primer lugar, las
bases de datos A a D (la mayoría de las cuales están constituidas,
por otra parte, como bases de datos de los constructores, de
minerales, de neumáticos, etc...) pero que, eventualmente, hay que
completar o modificar en el emplazamiento, especialmente,
características específicas del mineral, eventualmente ciertas
características de la máquina, por ejemplo, la capacidad de la
cuchara que el usuario puede haber modificado, los estados de suelo,
etc... Paso 100.
A continuación, inicializa el sistema
introduciendo el tipo de vehículo correspondiente (paso 110).
Identifica la naturaleza del mineral del
emplazamiento e introduce una estimación de la densidad del material
que hay que cargar (paso 120). Como se ha dicho, el algoritmo del
sistema puede utilizar un valor de densidad del material que hay que
cargar DM o utilizar, opcionalmente, la densidad del mineral y su
tasa en el material que hay que cargar.
De acuerdo con una primera opción, el operario
introduce una estimación de la tasa de llenado de la cuchara TR
(paso 131). Esta estimación se obtiene por una observación visual
del vehículo cargado con su carga máxima en el emplazamiento. Puede,
también, ser confirmada por una conversación con el operario del
vehículo.
El sistema calcula y presenta, entonces, la
sobrecarga V sobre el eje delantero, expresada como porcentaje de la
carga de basculamiento CB del vehículo (dato de la base A) así como
la carga de la cuchara CG (paso 141). Esta sobrecarga V corresponde
al aumento de la carga sobre el eje delantero entre las situaciones
de la cuchara en vacío y en carga.
\newpage
El cálculo de la carga de la cuchara CG se
efectúa con la ecuación 1 siguiente:
CG = VG \ x \
DM \ x \
\frac{TR}{100}
en la cual, VG es la capacidad de
la cuchara en m^{3} y DM una estimación de la densidad del
material que hay que cargar, en
kg/m^{3}.
El cálculo de la sobrecarga V sobre el eje
delantero se efectúa con la ecuación 3 siguiente:
V =
\frac{CG}{CB} \ x \
100
en la cual, CB es la carga de
basculamiento en línea, dato de la base
A.
El operario comprueba, entonces, si el valor
calculado V corresponde bien a sus propias observaciones visuales o
a sus propias mediciones (paso 151).
Si el operario valida el cálculo de V, éste
valida, también, el cálculo de la carga de la cuchara CG (paso 160).
Esta primera parte tiene, así, por objeto dar una estimación
validada de esta carga de la cuchara CG (paso 170).
Si el operario considera que la sobrecarga V
sobre el eje delantero y/o la carga de la cuchara CG no son
satisfactorias, vuelve al paso 120.
De acuerdo con una segunda opción, después del
paso 120, el operario puede introducir una estimación de la
sobrecarga V sobre el eje delantero (paso 132). Esta estimación
puede estar basada en observaciones visuales del operario entre las
situaciones "en vacío" y "en carga máxima" de uso para el
emplazamiento y el vehículo considerado. Puede estar basada,
también, en mediciones, como se describirá.
El sistema, entonces, calcula y presenta la tasa
de llenado de la cuchara TR conseguida, por ejemplo el 70%, y la
carga de la cuchara CG (paso 142).
El cálculo de la carga de la cuchara se efectúa
con la ecuación 2 siguiente:
CG =
\frac{V}{100} \ x \
CB
en la cual CB es la carga de
basculamiento del vehículo (dato de la base
A).
El cálculo de la tasa de llenado de la cuchara
TR se efectúa con la ecuación 4 siguiente:
TR =
\frac{CG}{VG \ x \ DM} \ x \
100;
en la cual, como anteriormente, VG
es la capacidad de la cuchara en m^{3} (dato de la base A) y DM la
densidad del material que hay que cargar, en kg/m^{3} (dato
estimado).
El operario comprueba, entonces, si el valor
calculado TR corresponde bien a sus propias observaciones visuales y
conversaciones con el operario del vehículo (paso 152).
Si el operario valida el cálculo de TR, valida,
también, el cálculo de la carga de la cuchara CG (paso 160).
Si el operario considera que la tasa de llenado
TR y/o la carga de la cuchara CG no son satisfactorias, vuelve al
paso 120.
Naturalmente, en este proceso iterativo, puede
elegir libremente utilizar la opción 1 o la opción 2 o sucesivamente
las dos en el orden de su elección.
Ventajosamente, el sistema comprende alertas que
se ponen en funcionamiento cuando uno de los valores introducidos o
calculados es demasiado elevado. Por ejemplo, cuando el valor V es
tal que el vehículo se hace inestable (carga de la cuchara superior
a la capacidad de la cuchara expresada en masa o superior a la carga
de basculamiento con ruedas desalineadas ...). Estas alertas
cooperan para una buena estimación de la carga de la cuchara.
Como se ha indicado, el valor V puede ser
estimado o validado por observaciones visuales o mediciones. De modo
preferente, se efectúan las mediciones siguientes para V:
- -
- el vehículo considerado está equipado con un tipo de neumático conocido e hinchado a una presión dada y cargado con la tasa de llenado prevista en la cuchara, el operario mide una referencia de rueda (altura con respecto al suelo), preferentemente por un sistema de medición preciso como un lápiz láser;
- -
- se vacía después la cuchara del vehículo sin desplazamiento, y el operario mide la misma referencia de altura rueda/suelo, en vacío; y
- -
- el operario introduce en el sistema, ya sean las dos alturas medidas, calculando el sistema dH por substracción, o bien directamente dH.
La medición de dH corresponde a la variación de
flecha del neumático entre las situaciones en vacío y en carga.
Conociendo las características del neumático considerado y la
presión de hinchado efectiva durante las mediciones, el sistema
determina la variación de carga sufrida por el neumático entre estos
dos estados. A continuación, calcula la sobrecarga total sobre el
eje delantero y normaliza este valor por división por la carga de
basculamiento del vehículo. Se obtiene, así, una estimación muy
buena de la magnitud V.
El interés de la medición relativa dH es
eliminar de los errores de medición de la flecha del neumático que
pueden ser debidos a la tasa de desgaste del neumático, al
hundimiento del neumático en el suelo...
La figura 2 presenta la segunda parte del método
de acuerdo con la invención.
Validada la carga de la cuchara CG (paso 170),
el sistema calcula y presenta las cargas sobre los ejes delantero y
trasero, así como la carga sobre cada neumático delantero. En lo que
concierne a la carga sobre cada neumático trasero, el sistema puede
prever sistemáticamente la semicarga en vacío sobre el eje trasero o
solicitar al operario cualquier otro valor de su elección (paso
180).
El cálculo de la carga total sobre el eje
delantero viene dado por la ecuación 6.1:
ZAV = VAV +
\left(\frac{CB + VAR}{CB}\right) \ x \
CG
y la carga total sobre el eje
trasero por la ecuación
6.2:
ZAR = VAR -
\left(\frac{VAR}{CB}\right) \ x \
CG
Las magnitudes de estas dos ecuaciones de
transferencia de cargas han sido ya definidas.
En el paso 190, el sistema solicita la
introducción de la velocidad media del vehículo, y calificar la
naturaleza del suelo. En función de la agresividad del suelo, se
presentan 6 elecciones.
Sobre la base de estos datos y de los valores de
carga, el sistema identifica, en el paso 200, en las bases de datos
A (constructor) y D (neumático), el conjunto de los neumáticos
apropiados, así como las presiones de hinchado aconsejadas en
función de las cargas máximas calculadas. Esta búsqueda puede
efectuarse entre los neumáticos homologados para el vehículo
correspondiente (en general, una lista de una decena de referencias
posibles, que comprenden el tipo, marca, calidad de goma, tipo de
dibujo, gama de presiones, etc...). Si es necesario, el operario
puede elegir, también, ampliar su búsqueda más allá de las
homologaciones del constructor.
El sistema puede presentar, en función de
parámetros presentes en el algoritmo, una preferencia decreciente de
las selecciones, por ejemplo:
preferida, opción 1, opción 2, etc...
La clasificación se hace en el orden decreciente
de las medidas homologadas por el constructor (Estándar, opción 1,
opción 2 etc...) y para cada medida, en función de parámetros
prioritarios presentes en el algoritmo, una preferencia decreciente
de las selecciones.
El operario puede seleccionar, entonces, una de
las opciones presentadas, y el sistema presenta, entonces, las
presiones de hinchado calculadas en función de los factores de carga
sobre una rueda calculados anteriormente, para los neumáticos
delantero y trasero.
El operario valida, entonces, las elecciones en
el paso 210 y éste es el final del programa.
Se dispone, por tanto, de la recomendación
buscada, con una precisión y un grado de seguridad y de optimización
(incluso en lo que concierne al rendimiento del vehículo) muy
superior al obtenido en la técnica anterior.
\newpage
Puede presentarse, también, este resultado,
explorando los límites de la recomendación, como se explicó
anteriormente.
El operario dispone de medios (por ejemplo,
cursores o zonas ± sobre las cuales pinchar) que permiten imponer
valores de velocidad del vehículo, factores de estabilidad (presión
del neumático más o menos alta) Y parámetro antagonista de
flotación sobre el suelo blando o de fango, y factores de tipo de
suelo, que no eran los parámetros iniciales. Puede comprobarse, así,
como se explicó anteriormente, que la recomendación funciona en las
condiciones previstas Y en un cierto intervalo de tolerancia suelo,
velocidad, estabilidad/flotación . Si, en uno o varios factores, se
estima que la tolerancia es demasiado pequeña, que sobrepasa los
datos iniciales previstos, el operario deberá buscar otra selección
de neumático, entre los presentados, que tenga una tolerancia
suficiente.
Se mide, por tanto, la extrema precisión del
método y del sistema de acuerdo con la invención.
Si el operario no valida la opción propuesta,
éste vuelve al paso 190 y puede introducir nuevos valores de suelo,
de velocidad o añadir un criterio complementario de estabilidad y/o
de flotación de los neumáticos.
Finalmente, el operario puede imponer un valor
final de recomendación de presión de acuerdo con un juicio
personal.
La invención cubre, igualmente, todos los modos
de realización y todas las aplicaciones que sean accesibles
directamente para el experto en la técnica con la lectura de la
presente solicitud, sus conocimientos propios y, eventualmente,
pruebas simples de rutina.
Claims (18)
1. Método de recomendación de neumáticos en el
emplazamiento, y de cálculo en el emplazamiento de presiones de
hinchado de los citados neumáticos, en un vehículo denominado "de
Ingeniería" que comprende un eje delantero, un eje trasero y una
cuchara destinada a recibir una carga, especialmente, de mineral o
de materiales análogos, caracterizado porque:
- se identifica el tipo de vehículo de que se
trata y se buscan sus características constructivas conocidas;
- se identifica la naturaleza y se estima la
densidad DM del material que hay que cargar;
- se realiza una estimación de la tasa de
llenado de la cuchara TR en condiciones de carga máxima de uso en el
emplazamiento considerado;
- se calcula la carga CG de la cuchara a partir
de la capacidad de la cuchara VG y de las magnitudes DM y TR
estimadas (ecuación 1);
- se calcula la sobrecarga V sobre el eje
delantero a partir de la carga de basculamiento del citado vehículo
(ecuación 3);
- se comprueba el valor obtenido de la
sobrecarga V sobre el eje delantero en función de observaciones
hechas cuando el vehículo está cargado con su carga máxima de uso en
el emplazamiento considerado, y en vacío;
- si el resultado de la comprobación es
negativo, se corrigen las estimaciones de la densidad del material
cargado DM y/o de la tasa de llenado de la cuchara TR y se efectúa
de nuevo la comprobación del valor obtenido de la sobrecarga V sobre
el eje delantero; y
- si el resultado de la comprobación es
positivo, se valida la estimación de la carga máxima de la cuchara
CG en las condiciones de uso en el emplazamiento considerado;
- se utiliza este valor de carga máxima de la
cuchara CG para calcular las cargas totales sobre el eje delantero
ZAV y sobre el eje trasero ZAR por dos ecuaciones de transferencia
de cargas (ecuaciones 6.1 y 6.2) que utilizan datos del constructor
del citado vehículo;
- se calcula la carga sobre cada neumático
delantero por división por dos de la carga total sobre el eje
delantero y se elige como valor de carga para los neumáticos del eje
trasero un valor "de seguridad" superior a la división por dos
de la carga calculada sobre el eje trasero, que puede llegar hasta
la mitad del dato del constructor de la carga en vacío sobre el eje
trasero y, preferentemente, es igual a este último valor;
- se determinan las condiciones del suelo del
emplazamiento correspondiente y la velocidad media de uso del
vehículo;
- se busca, entre los datos conocidos de los
fabricantes de neumáticos, el tipo o los tipos de neumáticos y de
características de neumáticos (tipo, dibujo y calidad de goma) que
corresponden lo mejor posible a las cargas calculadas para los
neumáticos del eje delantero y del eje trasero, a las condiciones de
utilización del vehículo en el emplazamiento correspondiente,
especialmente, las condiciones del suelo y la velocidad media de
uso;
- se buscan, entre los datos conocidos de los
fabricantes de neumáticos, las presiones de servicio de los
neumáticos seleccionados en el paso precedente, en los ejes
delantero y, respectivamente, trasero correspondientes a las cargas
calculadas para los neumáticos del eje delantero y del eje trasero;
y
- se eligen las presiones de servicio y los
neumáticos del citado vehículo.
2. Método de recomendación de neumáticos en el
emplazamiento, y de cálculo en el emplazamiento de las presiones de
hinchado de los citados neumáticos, en un vehículo de
"Ingeniería" que comprende un eje delantero, un eje trasero y
una cuchara destinada a recibir una carga, especialmente, de mineral
o de materiales análogos, caracterizado porque:
- se identifica el tipo de vehículo de que se
trata y se buscan sus características constructivas conocidas;
- se identifica la naturaleza y se estima la
densidad DM del material que hay que cargar;
- se realiza una estimación de la sobrecarga V
sobre el eje delantero en condiciones de carga máxima de uso de la
cuchara, a partir de observaciones hechas cuando el vehículo está
cargado con su carga máxima de uso en el emplazamiento considerado,
y en vacío;
\newpage
- se calcula y se presenta la carga CG de la
cuchara a partir de la carga de basculamiento del vehículo de que se
trata (ecuación 2);
- se calcula la tasa de llenado de la cuchara TR
en las citadas condiciones de carga máxima de uso a partir de la
capacidad de la cuchara VG del citado vehículo y de los valores
precedentes (ecuación 4);
- se comprueba el valor obtenido de la tasa de
llenado TR en función de observaciones hechas cuando el vehículo
está cargado con su carga máxima de uso en el emplazamiento
considerado, y en vacío;
- si el resultado de la comprobación es
negativo, se corrigen las estimaciones de la densidad del material
cargado DM y/o de la sobrecarga V sobre el eje delantero y se
efectúa de nuevo la comprobación del valor obtenido de la tasa de
llenado TR de la cuchara; y
- si el resultado de la comprobación es
positivo, se valida la estimación de la carga máxima de la cuchara
CG en las condiciones de uso en el emplazamiento considerado;
- se utiliza este valor de carga máxima de la
cuchara CG para calcular las cargas totales sobre el eje delantero
ZAV y sobre el eje trasero ZAR por medio de dos ecuaciones de
transferencia de cargas (ecuaciones 6.1 y 6.2) que utilizan datos
del constructor del citado vehículo;
- se calcula la carga sobre cada neumático
delantero por división por dos de la carga total sobre el eje
delantero y se elige como valor de carga para los neumáticos del eje
trasero un valor "de seguridad" superior a la división por dos
de la carga calculada sobre el eje trasero, que puede llegar hasta
la mitad del dato del constructor de la carga en vacío sobre el eje
trasero y, preferentemente, es igual a este último valor;
- se determinan las condiciones del suelo del
emplazamiento correspondiente y la velocidad media de uso del
vehículo;
- se busca, entre los datos conocidos de los
fabricantes de neumáticos, el tipo o los tipos de neumáticos y de
características de neumáticos (tipo, dibujo y calidad de goma) que
corresponden lo mejor posible a las cargas calculadas para los
neumáticos del eje delantero y del eje trasero, y a las condiciones
de utilización del vehículo en el emplazamiento correspondiente,
especialmente, las condiciones del suelo y la velocidad media de
uso;
- se buscan, entre los datos conocidos de los
fabricantes de neumáticos, las presiones de servicio de los
neumáticos seleccionados en el paso precedente, en los ejes
delantero y, respectivamente, trasero, correspondientes a las cargas
calculadas para los neumáticos del eje delantero y del eje trasero;
y
- se eligen las presiones de servicio y los
neumáticos del citado vehículo.
3. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1
y 2, en el cual, antes de la validación del valor de la carga de la
cuchara CG, se aplican sucesivamente los pasos correspondientes
contenidos en las reivindicaciones 1 y 2.
4. Método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el cual la estimación o la comprobación
del valor de la sobrecarga V sobre el eje delantero se obtiene sobre
la base de una medida del desvío de la flecha de, al menos, uno de
los neumáticos del vehículo entre el valor de la flecha en vacío y
el valor de la flecha en carga para el neumático considerado.
5. Método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, tal que comprende, además, un paso de
corrección y/o de determinación de los límites de uso de esta
presión, elegido entre las operaciones siguientes:
- -
- corrección de la velocidad del vehículo; y/o
- -
- corrección del factor estabilidad y del factor flotación; y/o
- -
- corrección del tipo de suelo;
(implicando estas tres correcciones una
corrección de las presiones a partir de bases de datos de los
fabricantes de neumáticos); y/o
- -
- elección de una corrección final de presión.
6. Método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el cual se constituye una base de datos A
con el conjunto de los datos del constructor conocidos de los
vehículos y en el cual la base de datos A comprende, al menos, los
elementos siguientes:
\bullet una lista de referencias de
máquinas, con, para cada una:
- -
- Peso en vacío sobre el eje delantero;
- -
- Peso en vacío sobre el eje trasero;
- -
- Carga de basculamiento en línea;
- -
- Medidas de los neumáticos homologados;
- -
- Capacidad de la cuchara, en m^{3}, y
- -
- Capacidad de la cuchara en kg.
7. Método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, en el cual se constituye una base de datos B
con los datos de los materiales conocidos y en el cual la base de
datos B comprende, al menos, los elementos siguientes:
\bullet datos relativos a los materiales
habituales encontrados, en el mejor modo de realización actual, 24
materiales tipo, y su densidad habitual en kg/m^{3}, así como las
tasas de mineral y de estériles, y/o las densidades DM de los
materiales que hay que cargar, en kg/m^{3}.
8. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el cual se constituye una base de datos
C con los datos de los suelos habituales y en el cual la base de
datos C comprende, al menos, los elementos siguientes:
\bullet una lista de estados de suelo, y sus
características principales, eventualmente, con una indicación
subjetiva de calidad.
9. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el cual se constituye una base de datos D
y en el cual la base de datos D comprende, al menos, los elementos
siguientes:
\bullet una lista de todos los neumáticos de
la gama GC, con, para cada uno:
- -
- Medidas;
- -
- Dibujo;
- -
- Tipo de goma;
- -
- Zona de utilización en función del suelo;
- -
- Límite de utilización en función de la velocidad;
- -
- Límite de carga;
- -
- Presión límite;
- -
- Presión en función de la carga.
10. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el cual las ecuaciones 1 y 3 son las
siguientes:
(ecuación
1);CG = VG \ x \ DM \ x \
\frac{TR}{100}
y
(ecuación
3);CG = \frac{V}{100} \ x \
CB
con
- CG
- = carga de la cuchara
- VG
- = capacidad de la cuchara en m^{3},
- DM
- = densidad del material que hay que cargar, en kg/m^{3},
- TR
- = tasa de llenado de la cuchara en %,
\newpage
- V
- = estimación de la sobrecarga sobre el eje delantero, debida a la carga de la cuchara, expresada en % de la carga de basculamiento del vehículo, y
- CB
- = carga de basculamiento del vehículo en kg.
11. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el cual las ecuaciones de transferencia
de carga son las siguientes:
ecuación
6.1.;ZAV = VAV + \left(\frac{CB + VAR}{CB}\right) \ x
\
CG
y
ecuación
6.2;ZAR = VAR - \left(\frac{VAR}{CB}\right) \ x \
CG
con
- ZAV
- = carga sobre el eje delantero
- ZAR
- = carga sobre el eje trasero,
- VAV
- = carga en vacío sobre el eje delantero,
- VAR
- = carga en vacío sobre el eje trasero
CG, CB tales como los
definidos en la reivindicación
10.
12. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el cual las ecuaciones 2 y 4 son las
siguientes:
ecuación 2;CG
= \frac{V}{100} \ x \
CB
ecuación 4;TR
= \frac{CG}{VG \ x \ DM} \ x \
100
13. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, en el cual el parámetro velocidad media se
calcula de acuerdo con la ecuación siguiente:
ecuación
5;Velocidad = L x
Nb
con:
- L
- = longitud de carga/descarga en Km;
- Nb
- = número de ciclos por hora.
14. Método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 13, en el cual las citadas operaciones se
efectúan, con excepción de la introducción de los parámetros o
parámetros corregidos, por medio de, al menos, un algoritmo.
15. Sistema de recomendación de neumáticos en el
emplazamiento, y de cálculo en el emplazamiento, de las presiones de
hinchado de los citados neumáticos, en un vehículo denominado de
"de Ingeniería" que comprende un eje delantero, un eje trasero
y una cuchara destinada a recibir una carga, especialmente, de
mineral o material análogos, para la puesta en práctica del método
de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14,
caracterizado porque comprende una electrónica, al menos, un
elemento de memoria y, al menos, un algoritmo, adaptados para:
- -
- contener las ecuaciones 1 a 6;
- -
- explotarlas; y
\newpage
- -
- calcular, por las ecuaciones mencionadas, un valor de carga CG de la cuchara y de las cargas sobre los neumáticos de los ejes delantero y trasero.
16. Sistema de acuerdo con la reivindicación 15,
tal que comprende, además, medios para contener las bases de datos A
a D.
17. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 15 y 16, tal que comprende, además, un medio
algorítmico para identificar, a partir de los datos de la base D
(neumáticos) y A (constructor), valores elegidos de velocidad media
y de características de los suelos, así como valores de las cargas
sobre los neumáticos de las ruedas delantera y, respectivamente,
trasera, el tipo o los tipos de neumáticos, dibujo y calidad de
goma, los más apropiados, así como medios de presentación de
estos.
18. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 17, tal que comprende, además, un medio
algorítmico para identificar el valor óptimo de presión de hinchado
del citado o de los citados neumáticos seleccionados, medios de
presentación de estos valores y medios de selección de cada uno de
los valores y, eventualmente, de corrección final y, eventualmente,
de impresión o de transferencia de archivo.
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