MAQUINAS EXCAVADORAS Y RETROEXCAVADORAS RETROEXCAVADORAS INTRODUCCION Si bien es habitual ver una maquina retroexcavadora desarrollando trabajos en distintas faenas, es natural preguntarse por ejemplo, del costo de la maquina, de sus características principales, su rendimiento etc. Por eso, ya que tenemos la oportunidad de hacer un seguimiento minucioso a una maquina utilizada en la construcción nos enfocamos directamente en la retroexcavadora. La forma de abordar este informe fue recopilar toda la información, disponible en primer lugar, de Internet, en donde encontramos los folletos técnicos de las distintas marcas, luego visitamos los centros de distribución de maquinaria pasada donde nos dieron de manera breve las características técnicas, rendimientos y otros datos para desarrollar nuestro informe. Una vez reunida la información nos abocamos a un análisis critico de la maquina, donde aremos reseña a lo que se refiere los tiempos de mantención en cuanto a cambios de aceite, filtros, neumáticos etc. El costo de operación ya sea consumo de combustible, la remuneración del operario y del propietario, el transporte de la maquina a las distintas faenas, dependiendo lógicamente de la distancia. Aremos referencia también a la producción en cuanto a los metros cúbicos/hora el valor de la hora y la cantidad de horas promedio al mes. Adjuntaremos también en este informe un análisis del tiempo total de carga, además, aremos una descripción en detalle de cada uno de los componentes y sistemas de este equipo, ya sea sistema hidráulicos, sistemas eléctricos, características del motor, mandos de control, las cualidades de la cabina y por sobre todo la tecnología aplicada para hacer de esta maquina maquina la combinaci combinación ón perfecta perfecta entre seguridad seguridad,, confortabi confortabilidad lidad,, maniobrab maniobrabilida ilidadd y los mejores rendimientos. RETROEXCAVADORA CUERPO La retroexcavadora es una de las maquinas mas versátiles en las áreas de construcción y de obras viales, en lo se refiere a movimientos de tierra y traslado de materiales. Diseñada para cumplir con las mas altas exigencias en cuanto a seguridad y por sobre todo de la vida útil de la maquina. Se caracteriza por un robusto diseño de sección de pluma y balancín, que es además estrecho, de forma que la visibilidad es excelente a todo lo largo de la pluma hasta la cuchara sea cual sea la profundidad a la que se excave. El chasis de la retroexcavadora es frabicado de manera muy resistente, de está manera se consiguen mejor índice de productividad resistencia y durabilidad gracias a su diseño como cargadora y excavadora versátil. En cuanto a la capacidad de excavación es excepcional gracias a la geometría y al potente sistema hidráulico de flujo compensado y sensible a la carga, que proporcionan además una mayor capacidad de elevación y ciclos de carga más rápidos.
CONTROL DE LA MAQUINA
El sistema de comandos que existe en la retroexcavadora se ha desarrollado para que las posiciones de trabajo que posee el operador sean más personalizadas con ajustes longitudinal y lateral lo cual asegura la precisión de los movimientos minimizando así el esfuerzo físico del operador. Disminuyendo así los riesgos que sufra accidentes dentro de la cabina, lo es rentable tanto para la empresa como para el operador. PINTURA DE LA MAQUINA La pintura de la retroexcavadora es en base a polvo epoxy, esta es una resina formada por dos componentes y un catalizador, la cual es muy resistente a la intemperie y además actúa como anticorrosivo. Las cargas electromagnéticas que posee este polvo hacen que las maquinas sean vistas hasta en las zonas mas inaccesibles, el proceso de cocción de la pintura asegura un acabado liso resistente y duradero. LA TRANSMISIÓN La transmisión de cuatro velocidades sincronizadas que poseen las retroexcavadoras permite al operario cambiar rápidamente y con suavidad entre avance y retroceso. Esto elimina las cargas por sacudidas en los componentes del árbol de transmisión, aumenta la comodidad del operario y proporciona un control superior de la manipulación de la carga. Un botón de volcado de la transmisión dispuesto en la palanca multifunción de la cargadora permite al operario acortar los tiempos de carga dirigiendo toda la potencia del motor a la cargadora para aumentar la productividad. LA CABINA La cabina de las retroexcavadoras cuenta con visibilidad panorámica, todos los mandos se encuentran situados de manera ergonómica y el nivel de ruido interior es muy bajo en la cabina. En términos de seguridad la cabina lleva un inmovilizador electrónico que trunca las funciones del motor. Estas funciones, sin duda no las traen todas las retroexcavadoras, pero si las de ultima generación, a las cuales
MAQUINA
COMPONENTES DE LA
neumáticos para tracción 4x2 y 4x4
sistema eléctrico de 2 baterias
DIMENSIONES GENERALES
PRESTACIONES Cuando hablamos de las prestaciones de esta maquina nos referimos a las utilidades que obtenemos de esta maquina tanto su cargador como la retroexcavadora. En la siguiente tabla veremos sus prestaciones y sus respectivas medidas. Cargador:
Retroexcavadora: Equipo retro desplazable y enganche rápido
Retroexcavadora: Versión axial y enganche rápido
MOTOR
Los motores usados tanto por la retroexcavadora como otras maquinas destinadas a trabajo pesado son de tipo diesel, usan este tipo de motor por su potencia y por costo debido a que es más barato el combustible Los motores diesel la característica particular que poseen es que aspiran aire puro, sin mezcla de combustible, en el tiempo de compresión el aire se comprime con lo que alcanza una temperatura extraordinariamente alta, estos motores son muy largos y costosos pero resultan muy regulares y potentes a la hora de su ejecución es por eso que son usados en este tipo de maquinaria. SISTEMA HIDRÁULICO El sistema hidráulico de las maquinas retroexcavadoras es de flujo compensado, esto quiere decir que asegura que la máxima potencia disponible ira dirigida donde mas se necesite, este sistema permite la movilidad de los movimientos simultáneos aunque el motor trabaje a bajo régimen cual es el beneficio de esto, que reduce los ruidos molestos. También esta maquina posee mandos mecánicos o servo asistidos Las retroexcavadoras se emplean para subir zanjas por regla general se montan sobre la traseras del tractores industriales, tales como las cargadoras frontales o los buldózer. El aceite agresión para maniobrar la retroexcavadora lo suministra el sistema hidráulico del tractor. Cuando se trata de sistemas hidráulicos abiertos. Se suele utilizar una válvula selectora con la que el aceite se dirige al circuito que esta trabajando, la válvula selectora corta el paso del aceite a la cargadora frontal chupado se trabaja con la retroexcavadora con los sistemas hidráulicos cerrado o de caudal variable no hace falta esta válvula porque entrega aceite a presión. El operador manda la retroexcavadora por medio de palancas actuando sobre válvulas que mandan el aceite a presión al correspondiente cilindro para mover el aguijón, el cucharón, el brazo excavador o los estabilizadotes, los cilindros hidráulicos son de doble de acción para poder trabajar a plena fuerza en ambos sentidos, el Agulló se puede girar a un lado y otro por medio de un cilindro especial objeto de vaciar el cucharón fuera de la zanja. 1. Cilindro del brazo del cucharón 2. Cilindro del aguijón 3. Palanca de mando de la retroexcavadora 4. Válvula de mando de la retroexcavadora 5. Cilindro de giro del aguijón 6. Cilindro de estabilizado izquierdo 7. Cilindro del cucharón FUNCIONES DE RENDIMIENTO Una retroexcavadora, tiene una capacidad teórica que varia con las clases de tierras y con el tamaño de sus aditamentos. Si se conoce la capacidad de sus aditamentos, puede determinar. El rendimiento aproximado de una maquina estimando el número de pasadas que pueda efectuar en una hora. Según el jefe de movimientos de tierras de la obra el rendimiento de la maquina es de unos 60 metros cúbicos por hora. La capacidad aprox. De del cargador de la retro puede determinarse a través de la carga que traslada este las mediciones reales de las cargas representativas darán mejores resultados que las estimaciones. El tiempo total de un equipo para la carga de tierra (TT) es, básicamente, la suma de cuatro componentes; tiempo de carga (TC); tiempo variable de movimiento con carga (TVC); tiempo variable de traslado del equipo vació (TVV); tiempo de vaciado.
TT = TC + TVC + TV + TVV. Para estimar la productividad de una retroexcavadora se debe descomponerse su ciclo de trabajo en partes significativas. La retroexcavadora estará cargada durante una parte de su recorrido, por lo que no es necesario separar el tiempo de carga de esta operación. Se tiene el tiempo variable (TVC`) que usa el empujador en su recorrido con la carga, y el tiempo (TVV`) que utiliza en regresar en reversa para tomar la siguiente carga, lo cual hace con el cargador levantado y vacío. Cada uno de estos tiempos variables puede determinarse simplemente dividiendo la distancia recorrida entre la velocidad de marcha, en metros por minuto (m/min.) para el engranaje empleado. Los tiempos variables determinados de esa manera, no toman en cuenta el tiempo que toma llegar del reposo hasta la velocidad regulada del trayecto, o viceversa. A este tiempo adicional se le conoce como tiempo de aceleración o de desaceleración, y se le considera como tiempo fijo (TF) a causa de su naturaleza constante. Si se hace el viaje en cualquier dirección en un engranaje que solo requiera el cambio de marcha hacia delante a reversa, se puede considerar que el tiempo fijo del empujador es de 0.10 a 0.15 minuto. Si es necesario un cambio adicional a una velocidad mas alta en cualquiera de las dos direcciones, el tiempo fijo podría estimarse en 0.20 a 0.30 minuto. El tiempo total de ciclo del empujador se determina por una modificación de la ecuación. TT = TF + TVC` + TVV`. COSTOS DEL EQUIPO Las consideraciones básicas para los costos del equipo sobre orugas son las mismas que para todos los equipos de movimiento de tierras. La parte más importante del costo horario total del funcionamiento de este equipo, es el costo de la retroexcavadora misma. La operación de los vehículos mas pequeños seria la excepción, en la que los salarios del operador podría representar una partida mayor, además de considerar que estas maquinas mas pequeñas podrían transportarse directamente sobre carretera y no utilizar camiones especiales para tal función. Un costo que debe observarse con cuidado, por parte del usuario responsable, es el de las reparaciones mayores, la cual debe considerarse aproximadamente igual a la tercera parte del costo de adquisición. Esta ultima recomendación se esta eliminando de las empresas mandantes con la incorporación de contratistas especializados los cuales absorben dichas consideraciones. En el caso de nuestra obra obtuvimos los costos de transporte proporcionados por el jefe de movimiento de tierras encargado, los cuales fueron los siguientes. ARRIENDO: $ 30.000. −− /hr. + IVA incluido. COSTO TRANSPORTE: $120.000. − dentro de 40 a 100 Km.
Pala excavadora
Se denomina pala excavadora a una máquina autopropulsada, sobre neumáticos u orugas, con una estructura capaz de girar al menos 360º (en un sentido y en otro y de forma ininterrumpida) que excava o carga, eleva, gira y descarga materiales por la acción de la
cuchara, fijada a un conjunto formada por pluma y brazo o balancín sin que la estructura portante o chasis se desplace. Partes •
•
•
•
•
•
Chasis: Estructura portante desplazable mediante de cadenas o ruedas neumáticas. En el caso dee ser de ruedas llevará unos estabilizadores para constituir bases de apoyo. Corona de giro: sirve de apoyo de la estructura sobre el chasis, permitiendo a ésta gira mientras el chasis permanece en estación. De dentado exterior o interior atacad por un piñón con motor independiente y dotada de freno. Estructura: sostiene el resto de la excavadora (motores, transmisiones, cabina, contrapeso...) Cuchara: Fijo o móvil y dispuesta en el extremo de un brazo móvil soportado por una pluma también móvil. Energia motriz: Motor diésel o diésel-électrico Sistemas de accionamiento: Cilindros hidráulicos en su mayoría aunque también existen por cables y cabestrantes, transmisiones mecánicas, cilindros nuemáticos...
Tipos
Existen dos tipos diferenciadas por el diseño del conjunto cuchara-brazopluma y que condiciona su forma de trabajo •
•
Excavadora frontal o pala de empuje: Con la cuchara hacia arriba. Tiene mayor altura de descarga. Útil en trabajos de minería, cuando se cargan materiales por encima de la cota de trabajo. Retroexcavadora: tiene la cuchara hacia abajo. Permite llegar a cotas más bajas. Utilizada sobre todo en construcción para zanjas, cimentaciones, desmontes...
Normalmente se suele referir de forma errónea a la pala mixta como retroexcavadora. La excavadora hidráulica es frecuentemente usada para la excavación de rocas y tierra, sin embargo, gracias a sus numerosos accesorios también puede ser usada para el corte de acero, el rompimiento de concreto, el taladro de hoyos en la tierra, el cimiento de gravilla antes del pavimento, el destrozo de rocas, acero, y concreto, y hasta para acribillar lugares.[1]
La invención de la excavadora hidráulica, con su fácil operación y barata producción, reemplazó a la excavadora de cable.[2]
El aguilón La excavadora hidráulica opera en diferentes niveles. El primero es el aguilón del vehiculo. Éste esta compuesto de dos cilindros hidráulicos, un cucharón (el componente en forma de
cuchara) y una pluma, la cual esta en la parte superior del aguilon. El aguilon se mueve en dos partes justo como un brazo humano se movería: en la muñeca y en el codo. Dentro del cilindro hidráulico hay un rod, el cual conforma la parte interior del cilindro, y un pistón, el cual se encuentra al extremo final del cilindro y permite que el brazo se mueva con la ayuda de aceite. Si es que no hay aceite en el cilindro, el pistón se caería al fondo, pero por la característica natural del aceite, su volumen siempre permanece igual. Aceite es bombeado a través del extremo final del pistón y en éste empuja el rod a través del cilindro, creando un movimiento en una o las dos partes del brazo. Con control de la cantidad de aceite que es bombeado a través de la válvula, la precisión del brazo puede ser fácilmente manipulada. Este movimiento es activado mediante el uso del control de válvulas que son posicionadas dentro del la cabina, donde se sienta el conductor.
Excavadora hidráulica Caterpillar 235B
El motor La energía de un automóvil es recibida normalmente directo desde motor; sin embargo, esto funciona distinto en una excavadora hidráulica. Por lo que la máquina utiliza bastante fuerza, es capaz de moverse por medio de un cambio de la energía que recibe del motor en energía hidráulica.
El giro Una de las funciones de esta máquina es su habilidad de girar. El giro de una excavadora le permite voltear. El giro en círculo comprende varios componentes: un outer race, un inner race, rodamientos de bolas y un piñón. Mientras que el outer race se voltea, el piñón opera junto al inmóvil inner race. El rodamiento de bolas trabaja asegurando de que esta operación de realice suavemente.
La cabina La tercera parte de una excavadora hidráulica es la estructura superior en donde el asiento del conductor se encuentra y los controles son posicionados. Con la ayuda de dos palancas a ambos lados y dos al frente.
Los pies Existen dos tipos de bases en excavadoras. Una de estos esta compuesta por ruedas como cualquier automóvil, conocido también como el tipo rueda. Debido a la naturaleza de la base, es primariamente usada en superficies sólidas, como el concreto y la gravilla. El segundo tipo es conocido como la oruga por su habilidad de transitar en superficies menos estables, como el barro y la arena. A diferencia del tipo rueda, la oruga cubre un área mayor de la superficie y por consiguiente se hunde en la tierra. Funciona tal como el nombre lo sugiere, arrastrándose, con un tipo de mecanismo de banda transportadora. Ésta máquina solo puede ser usada en emplazamientos y tiene que ser transportada de un lugar a otro por medio de otros vehículos.[5] Clases
Algunos de los diferentes modelos de excavadoras son la retroexcavadora, excavadora giratoria, la midi excavadora, y la excavadora compacta (también conocida como la mini excavadora). La retroexcavadora es un tractor con un shovel bucket frontal y una pequeña retroexcavadora posicionada en la parte trasera de la máquina. Las excavadoras también son comúnmente referidas como cavadoras (diggers) o 360s, por su habilidad de girar sobre un eje con un movimiento de 360 grados.[6] Otros modelos de excavadoras incluyen: •
•
•
•
•
Excavadora de cable de arrastre Excavadora de largo alcance Excavadora-arrastradora Excavadora de succión Pala a vapor
CUCHARONES
Hay distintos tipos de cucharones para excavadoras según sea el trabajo para el cual sean destinados. Generalmente en cuanto a la forma del cucharón se puede utilizar distintos cucharones para efectuar la carga sobre camión, para arrancar material, para colocar escollera, para zanjear, etc. En función de la cuchilla base pueden ser de uso general para carga o zanjeo de cuchilla recta o bien de roca si la cuchilla es en delta. Vemos en la imagen siguiente los dos tipos de cuchillas.
Si queremos utilizarlo para colocar escollera o cargar grandes rocas lo más aconsejable es un cucharón con los protectores laterales en curva para permitir asentar las rocas en el lateral con más facilidad. Como muestra el cucharón de la siguiente foto. En el fondo del cucharón suelen colocarse barras transversales de protección para evitar el desgaste prematuro del mismo. Se colocan de forma transversal por dos motivos, teniendo en cuenta que la parte que más se desgasta es siempre la más próxima a la cuchilla, si estuvieran el el otro sentido habría que arrancarlas todas cuando el desgaste fuera excesivo, colocadas transversalmente solo hay que cambiar aquellas más próximas a la cuchilla que se desgasten más. En segundo lugar el material que se acumula y compacta entre las chapas actúa de protección del fondo y contra el desgaste, en caso de estar colocadas longitudinalmente el material sería arrastrado y desgastaría más el fondo y las propias chapas.
Nos referimos ahora a la fuerza de llenado del balancín que viene dada por la distancia entre la punta de la pluma y el diente de cucharón sumado el brazo del balancín. Puede sernos útil para comparar y distinguir distintas fuerzas sobre el catalogo. Y la fuerza de volteo del cucharón que es la distancia entre el centro del bulón de punta del balancín y la punta del diente del cucharón. Ambas se especifican en la figura siguiente.
