Excavadoras - Productividad

UNIDAD 7 EXCAVADORAS ro uc v a

ESPECIFICACIONES

ESPECIFICACIONES

CAPACIDAD DE LEVANTAMIENTO • Este es un factor decisivo para la selección de una excavadora Ubicación del centro de gravedad

Posición del punto de levantamiento

Depende

Peso de equipo

Capacidad Hidráulica Capacidad de Levantamiento

En cada posición del pasador del cucharón, la capacidad de levantamiento esta limitada por la carga límite de equilibrio estático o por la fuerza hidráulica

• La geometría de una excavadora cambia constantemente en función a , y cucharón • Por este motivo la capacidad hidráulica de levantamiento de una excavadora se define según pautas de la norma SAE

EQUILIBRIO • Cuando el peso de la carga en el cucharón al actuar sobre el centro de gravedad de la máquina ocasiona que los rodillos se levanten separándose de los rieles de las cadenas, se dice que la máquina esta a punto de perder el equilibrio

CARGA LIMITE DE EQUILIBRIO ESTATICO • Esta carga se define como la carga que produce una situación de equilibrio a un radio determinado RADIO DESDE EL CENTRO DE GIRO

superestructura (antes de cargar) hasta la línea vertical del centro de la carga cuando la carga se ha aplicado

ALTURA DEL GANCHO DEL CUCHARON

La altura nominal corresponde a la distancia vertical desde el gancho del cucharón hasta el suelo

CARGA DE ELEVACION NOMINAL • Las condiciones para que un determinado accesorio de la máquina levante una carga que cuelga del cucharón designado son las si uientes  – La carga nominal no pasa del 75% de la carga límite de equilibrio estático  – La carga nominal no debe exceder el 87% de la capacidad hidráulica de la excavadora, es decir que la máquina debe poder levantar el 115% de la carga nominal  – La carga nominal no debe superar la capacidad estructural de la máquina

Esta carga esta limitada por capacidad hidráulica y no por limite de equilibrio estático La capacidad de levantamiento a nivel del suelo corresponde a la norma SAEJ1097

LEVANTAMIENTO POR DEBAJO DEL NIVEL DEL SUELO: • Con un cable de longitud adecuada sitúe el pasador de articulación del cucharón en la zona optima de levantamiento

LEVANTAMIENTO SOBRE EL SUELO: • Mantenga la carga lo más cerca posible de la máquina • Use un cable corto de tal forma que el cucharón quede dentro de la zona optima de levantamiento

Ejemplo

CAPACIDAD DEL CUCHARON • La capacidad de los cucharones se clasifican según la norma SAE J-296  – Capacidad a ras  – Capacidad colmado

FUERZA DE PLEGADO Y DE ATAQUE • Las fuerzas de excavación se determinas según normas SAE J1179 • Se aplica presión hidráulica de alivio a los cilindros que proporcionan la fuerza de excavac n • La penetración del cucharón en un material se logra mediante la fuerza de plegado del cucharón (FB) y la fuerza de empuje del brazo (F S) • Las fuerzas de excavación nominales son las fuerzas máximas que se pueden ejercer en el punto de corte más alejado

FB = Fuerza del cilindro del cucharón x (BrazoA x BrazoC) Longitud del BrazoD BrazoB

• Fuerza de plegado de cucharón (FB): Es la uerza e excavac n genera a por os c n ros del cucharón, tangente al arco de radio D 1 • La máxima fuerza radial FB se produce cuando el factor (BrazoA x BrazoC dividido por BrazoB) alcanza su valor máximo.

FS = Fuerza del cilindro del brazo x Longitud del BrazoE Longitud del BrazoF

• Fuerza de ataque del brazo (FS): Es la fuerza de excavación generada por los cilindros del brazo y tangente al arco del radio F • La máxima fuerza FS se produce cuando el eje del cilindro del brazo en la dirección de trabajo esta perpendicular a la línea que une el pasador del cilindro del brazo y el pasador del extremo delantero de la pluma

SELECCIÓN DE CUCHARON (En función a la fuerza de plegado y fuerza de ataque) • La combinación de la fuerza de ataque del brazo y la fuerza de plegado del cucharón proporcionan a la máquina una fuerza más eficaz de penetración de cuc ar n por m me ro e cuc a • Para obtener el máximo provecho de las altas fuerzas de penetración se debe elegir cucharones adecuados a las condiciones del terreno en que se van a usar • Por lo tanto debe considerarse el ancho del cucharón y el radio de plegado • Seleccione un cucharón ancho para terrenos blandos y un cucharón estrecho para terrenos duros y considere también el menor radio de plegado

Ejemplo

ESPECIFICACIONES DE CUCHARONES • Los cucharones se fabrican de aceros de alta resistencia lo cual perite usar componentes delgados consiguiendo la misma duración. • El uso de un cucharón equivocado reduce la producción entre 30 – 40% o en algunos casos más. • Se usan tablas para conseguir la mejor combinación entre máquina y cucharón. Esto brinda el máximo rendimiento

CARGA UTIL DEL CUCHARON • Es la cantidad de material en el cucharón en cada ciclo de excavación. Y esta en función de:  – Tamaño y forma del cucharón  – Fuerza de plegado  – Características de suelo (Factor de llenado)

PESO EN ORDEN DE TRABAJO – CUCHARON Y CARGA UTIL • El peso del cucharón más la carga útil ayudan a seleccionar el cucharón adecuado para una aplicación específica , por lo tanto las máquinas pueden alcanzar la capacidad de levantamiento nominal indicada en tablas • Los tamaños de cucharón son apropiados para densidades máximas de 1800Kg/m3 • Los valores de carga útil en tablas se han calculado con una densidad de 1500Kg/m3

SELECCIÓN DE MAQUINA (CADENA vs RUEDAS) • Cadenas:  – Flotación  – Tracción  – Maniobrabilidad  – Para terrenos muy difíciles  – más rápido • Ruedas:  – Movilidad y velocidad  – No dañan el pavimento  – Mejor estabilidad con estabilizadores o con hojas  – Nivelación de la máquina con estabilizadores  – Capacidad de trabajo con la hoja

SELECCIÓN DE ZAPATAS • Equipar a una máquina con las zapatas adecuadas resulta el un incremento en la vida útil del tren de rodaje • La regla indica: “Cuando sea posible use las zapatas más estrechas” • Usted debe usar la experiencia y el sentido común para la selección de la zapata adecuada según tablas

TIEMPOS DE CICLO • El ciclo de excavación consta de 4 etapas  – Carga de cucharón  – Giro con carga  – Descarga del cucharón  – Giro sin carga

• El tiempo de ciclo se afecta por:  – Tamaño de la máquina  – Condiciones de la obra  – Ubicación de pila de material y camión

• Primero se evalúa las condiciones de obra “fácil a difícil” • Luego se estima el tiempo de ciclo  – En las tablas se indican tiem os de ciclo conforme a experiencias con excavadoras: • • • •

Sin obstáculos en ruta de excavación Condiciones de trabajo más que favorables Operador con habilidad normal Angulo de giro de 60 a 900

INCREMENTAR LA PRODUCCION DE UNA EXCAVADORA DE GRAN VOLUMEN

SELECCIÓN DE EXCAVADORAS DE GRAN VOLUMEN • Para obtener una producción máxima se requiere coordinar la máquina y cucharon con los requisitos de producción, material y caminos • Se puede hacer una buena selección siguiendo los siguientes 6 pasos: 1) 2) 3) 4) 5)

Determine el tipo de material y el factor de llenado del cucharón Calcule el tiempo de ciclo Calcule los ciclos efectivos por hora Calcule la capacidad de cucharón que se necesita Seleccione la excavadora para el tamaño de necesario de cucharón 6) Seleccione los camiones

EJEMPLO • Seleccione una excavadora adecuada para un trabajo de carga de camiones bajo las siguientes condiciones  – Roca bien fragmentada por voladura  – a con c n e a o ra es ma a e mater a t ene un prome o e 75% de roca  – Habilidad y eficiencia del operador 80%  – Disponibilidad de máquina 90%  – Eficiencia general de operación 50 minutos por hora  – Producción horaria 600ton/hora  – Densidad de material 1.6ton/m3

1) Determine el tipo de material y factor de llenado del cucharón

2) Determine el tiempo de ciclo

3) Calcule los ciclos efectivos por hora Ciclos efectivos por hora =

60min tiempo de ciclo

x

(Factores de corrección)

4) Calcula la capacidad de cucharón necesitado Carga útil necesaria = producción horaria necesaria Ciclos efectivos/hora

Volumen útil del cucharón =

carga útil necesaria Densidad de material suelto

Tamaño nominal del cucharón = Volumen útil del cucharón Factor de llenado

5) Seleccione la excavadora para el tamaño necesario de cucharón  – Ojo reinicie los pasos 2 al 5 con los tiempos de ciclo del modelo seleccionado