EXCAVADORA HIDRAULICA II

Título:	MAQUINAS MINERAS MOVILES
Subtítulo	MAQ. DE CARGUIO SIN ACARREO
Fecha de realización:	10/03/2017
Grupo:	DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
Tema:	EXCAVADORA HIDRAULICA
Código:	DIS-MIN-MMM-03-02

INDICE

1 MAQUINAS DE CARGUIO SIN ACARREO.
1.1 SISTEMA DE LEVANTE.
1.2 CAPACIDAD DE LEVANTE.
1.3 CAZOS.
1.3.1 TIPO DE CAZO – SERVICIO GENERAL.
1.3.2 TIPO DE CAZO – SERVICIO PESADO.
1.3.3 TIPO DE CAZO – SERVICIO SEVERO.
1.3.4 TIPO DE CAZO – SERVICIO EXTREMO.
1.4 EQUIPOS ESPECIALES.
1.5 DIENTES DE CAZOS.
2 BIBLIOGRAFIA

	Fecha	Autor	Observaciones
	19/01/2017	Ing. Juan Carlos Miranda Rios	Documento Base
Rev.01	10/03/2017	Ing. Juan Carlos Miranda Rios	Se incluye varios conceptos respecto a las características y accesorios de la maquina
Rev.02

MAQUINAS MINERAS MOVILES 

1 MAQUINAS DE CARGUIO SIN ACARREO 

1.1 SISTEMA DE LEVANTE

El equipo de trabajo está constituido por los siguientes elementos:

• La pluma.
• El brazo.
• El cazo.

La pluma y el brazo están constituidos por elementos estructurales de tipo cajón, para resistir las tensiones y torsiones que se originan durante la excavación.

En las articulaciones de los distintos componentes y en la zona de mayores esfuerzos, se dispone de piezas de acero fundido. Se utilizan insertos en los contornos con radios grandes en las uniones para disminuir las concentraciones de tensiones. 

Los equipos básicos de trabajo son, como ya se ha indicado, los siguientes: frontales y retros. 

EQUIPO FRONTAL 

Se compone de la pluma, y el brazo con el cazo en su extremo.

La fuerza de penetración se consigue mediante uno o dos cilindros hidráulicos del brazo y la fuerza de ex­cavación por medio de otros cilindros en el cazo. El movimiento vertical se realiza gracias al accionamiento hidráulico de la pluma. 

Los cazos pueden ser de dos clases:

• De descarga por volteo.
• De descarga por el fondo.

El cazo de descarga por volteo sólo se utiliza en casos especiales: escorias calientes o materiales muy abrasi­vos. Las ventajas que aporta este diseño son:

• Mayor capacidad.
• Menor peso.
• Menores costes de mantenimiento.

Por el contrario, los inconvenientes que plantea son:

• El cazo, para descargar, debe ser elevado a mayor altura, por lo que el ciclo de carga es mayor y se producen daños en la caja de los volquetes.
• La descarga es menos precisa.
• Se requiere balancín en la cuchara.

El tipo de descarga por el fondo, tiene las siguientes ventajas:

• Mejor control de la carga, debido a:
• El cazo deposita la carga más cerca de la caja del volquete, dejando caer el material fino que amortigua el impacto de los tamaños mayores.
• El último cazo puede extenderse sobre la caja.
• Mejor posicionado de la carga, especialmente en camiones pequeños.
• Menor pérdida de material sobre los laterales de la caja.
• Ciclos de trabajo más reducidos:
• El posicionado del cazo y su descarga son más rápidos, con unos tiempos de ciclo un 15% más cortos.
• Con materiales húmedos y pegajosos se produ­ce una mejor salida del material.
• Se requiere una menor elevación de la pluma.
• Mayores fuerzas de penetración y excavación.
• Mayor versatilidad. Puede manipular grandes bolos de material y limpiar el tajo de carga.

EQUIPO RETRO 

Se compone de la pluma, el brazo y el cazo, articulados entre sí y accionados mediante cilindros hidráulicos.

La pluma puede estar constituida por una pieza mono-bloque o por dos, admitiendo en éste último caso distintas posiciones de unión. 

La pluma mono-bloque tiene las ventajas de ser más ligera y tener un precio menor, mientras que la pluma de dos piezas, permite variar el alcance y la fuerza de excavación. 

Para un mismo modelo de máquina se pueden elegir plumas y brazos de diferentes longitudes, lo que incide sobre las siguientes variables:

• Alcance del equipo.
• Profundidad de excavación.
• Longitud de pasada en el fondo de excavación.
• Altura de descarga, y
• Capacidad del cazo.

Una vez elegido el equipo se tendrán fijadas:

• La fuerza de penetración.
• La fuerza de elevación.

1.2 CAPACIDAD DE LEVANTE

En muchas obras de construcción civil o de movimiento de tierras, una excavadora tiene que levantar y girar diferentes secciones pesadas de materiales o elementos obstructivos como rocas, tanto fuera como dentro del punto de trabajo, o en todo caso cargar o descargar material de equipos de transporte. 

En algunos casos, la capacidad de levantamiento de la excavadora es tan importante que es el factor decisivo en la elección del tamaño de la excavadora a utilizar.

La capacidad de levantamiento de una excavadora depende de su peso y de la ubicación del centro de gravedad de la máquina, de la posición del punto de levantamiento y de su capacidad hidráulica. En cada posición del pasador del cazo, la capacidad de levantamiento está limitada por la carga límite de equilibrio estático o por la fuerza hidráulica.

Los cambios de posición de la pluma, el brazo y el cazo producen cambios en la geometría de los implementos y pueden reducir mucho la capacidad hidráulica de levantamiento.

Equilibrio — Se dice que una excavadora está a punto de perder el equilibrio cuando el peso de la carga en el cazo que actúa sobre el centro de gravedad de la máquina hace levantar los rodillos traseros, separándolos de los rieles de las cadenas. 

Se considera que las cargas suspendidas cuelgan, mediante una eslinga o cadena, de la parte de atrás del cazo o del varillaje del cazo, y que el peso de los accesorios, eslingas o medios auxiliares de levantamiento son parte de la carga suspendida. Por tanto, la carga límite se define como la carga que produce una situación de desequilibrio a un radio determinado.

El radio de la carga se mide como la distancia horizontal desde el eje de rotación de la superestructura (antes de cargar) hasta el centro de la línea vertical de carga, con la carga aplicada (dimensión A en la ilustración). La altura nominal corresponde a la distancia vertical desde el gancho del cazo hasta el suelo (dimensión B).

El dibujo siguiente muestra cómo la posición de la carga afecta la capacidad de levantamiento de una excavadora:

Carga de elevación nominal — La carga nominal se obtiene usando la distancia vertical desde el punto de levantamiento hasta el suelo y el radio de la carga. Las clasificaciones de la capacidad de un determinado accesorio de la máquina para levantar una carga que cuelga del cazo designado son las siguientes:

1.  La carga nominal no pasa del 75% de la carga límite de equilibrio estático.
2. La carga nominal no debe exceder el 87% de la capacidad hidráulica de la excavadora. Es decir, la máquina debe poder levantar el 115% de la carga nominal.
3.  La carga nominal tampoco debe superar la capacidad estructural de la máquina.

Recomendaciones para levantamiento sobre el suelo:

1. Mantenga la carga lo más cerca posible de la máquina.
2. Use un cable corto y sitúe la excavadora de modo que el gancho del cucharón quede en la “zona óptima de levantamiento’’ (vea el diagrama de arriba).

Las capacidades de levantamiento de los modelos de las diferentes empresas existentes en el mercado, se indican generalmente con el punto de levantamiento a nivel del suelo. Estas capacidades corresponden a la norma No. J1097 de la SAE (para capacidades de levantamiento a otros niveles o con otras herramientas, consulte las Hojas de Especificaciones Técnicas más recientes del equipo seleccionado).

Caterpilllar presente el siguiente cuadro para una excavadora 320C :

DOONSAN, para una excavadora DX180LC-3:

KOMATSU, para una excavadora PC450-8,

1.3 CAZOS

La industria en general del equipo pesado usará pronto una nueva nomenclatura global para los cazos en excavadoras hidráulicas pequeñas, medianas y grandes y para sus varillajes asociados. El resultado final será una oferta de cazos uniforme y manejable en todas las regiones, independientemente del lugar donde la máquina o el cazo se fabriquen o se embarquen. Los nuevos diseños y la nueva nomenclatura de los cazos se introducirán durante los próximos años, a medida que se presenten las nuevas excavadoras.

El diseño y forma del cazo influyen en el grado de llenado del mismo y, por lo tanto, en la producción horaria del equipo.

Los parámetros característicos a tener en cuenta son los siguientes:

• Relación anchura/volumen del cazo,
• Distancia entre la punta de los dientes y la articulación,
• Angulos de vuelco y de apertura,
• Peso del cazo y
• Tipo de trabajo.

1.3.1 TIPO DE CAZO – SERVICIO GENERAL

Se usa para excavación de material de baja abrasión y bajo impacto, como tierra, limo y composiciones mezcladas de tierra y grava fina. Ejemplo: condiciones de excavación en las que la vida útil de la punta de servicio general excede las 800 horas. 

Típicamente, los cazos de servicio general más grandes son los tamaños más populares y los desarrolladores de sitios los usan para excavaciones de gran volumen en aplicaciones en material de baja abrasión.

• Las estructuras más livianas disminuyen el tiempo de carga y aumentan el peso que puede levantarse. 
• Los adaptadores y puntas son de tamaño estándar.
• Las barras laterales están taladradas previamente para cortadores laterales y protectores de barra lateral optativos.

1.3.2 TIPO DE CAZO – SERVICIO PESADO

Es el estilo más popular de cazo excavador. Una buena selección en la “línea media”, o punto de arranque, cuando las condiciones de la aplicación no son bien conocidas. 

Se usa en una amplia gama de condiciones de impacto y abrasión, que incluye tierra, arcilla y roca mezcladas. Ejemplo: condiciones de excavación en las que la vida útil de las puntas Penetración es de 400 a 800 horas. 

Los cazos de servicio pesado se recomiendan para la apertura de zanjas en trabajos de servicios públicos y para el contratista general que trabaja en una amplia variedad de situaciones.

• Tiene placas inferiores y de desgaste más gruesas que las de los cazos de servicio general para proporcionar mayor durabilidad. 
• Los adaptadores y las puntas están sobredimensionados para proporcionar mayor rendimiento y durabilidad. 
• Las barras laterales están taladradas previamente para cortadores laterales y protectores de barra lateral optativos.

1.3.3 TIPO DE CAZO – SERVICIO EXTREMO

Para condiciones de mayor abrasión, como granito y caliche bien triturado. Ejemplo: condiciones de excavación en las que la vida útil de la punta es de 200 a 400 horas con puntas Penetración. 

• Las planchas de desgaste inferiores son 50% más gruesas que las de los cazos de servicio pesado. 
• Las planchas de desgaste laterales son 40% más largas que las de los cazos de servicio pesado para proporcionar mayor protección contra el desgaste abrasivo y el desgaste por formación de agujeros. 
• Los cazos de servicio pesado y de servicio severo usan adaptadores del mismo tamaño. 
• Los adaptadores están dimensionados para adaptarse a condiciones de mayor abrasión. 
• Las puntas están sobredimensionadas (comparadas con el cazo de servicio general) para proporcionar mayor rendimiento y durabilidad. 
• Las barras laterales están taladradas previamente para cortadores laterales y protectores de barra lateral optativos.

1.3.4 TIPO DE CAZO – SERVICIO EXTREMO

Se usa para condiciones de muy alta abrasión, incluido el granito con alto contenido de cuarzita. Ejemplo: condiciones de excavación en las que la vida útil de la punta es menor o igual a 200 horas con puntas servicio adicional.

• Deflectores (o talón) en las esquinas, Protectores de Extremo de Cuchilla de Base (BEEP), segmentos de cuchilla de base, revestimientos y Placas de Desgaste Sujetadas Mecánicamente (MAWP) protegen el cazo contra el desgaste. 
• Las planchas de desgaste son más largas. 
• La barra lateral tiene protección adicional contra la abrasión y el desgaste por escopleado. 
• Los adaptadores están dimensionados para adaptarse a condiciones de mayor abrasión. 
• Las puntas están sobredimensionadas (comparadas con el cazo de servicio general) para proporcionar mayor rendimiento y durabilidad.

1.4 EQUIPOS ESPECIALES

A las excavadoras hidráulicas se les puede dotar de una gran cantidad de equipos de trabajo adicionales, entre los que cabe destacar los siguientes:

• Martillos rompedores hidráulicos.
• Deslizadera con martillo perforador para taqueo.
• Cucharas especiales. Trapezoidales y de terra­plenes.
• Escarificadores.
• Bolas rompedoras.
• Electroimanes.
• Pinzas para madera, etc.

1.5 DIENTES DE CAZOS

Según la aplicación a que van destinados estos equipos, el cazo puede dotarse de diferentes tipos de dientes, con el fin de mejorar su fuerza de excavación.

Además de los dientes, deben disponer de labios de gran resistencia al desgaste y de fácil instalación, existiendo además otros elementos de protección frente a dicho desgaste

2 BIBLIOGRAFIA

• Manual de Arranque, Carga y Transporte en Minería a Cielo Abierto – Instituto Tecnológico Geominero de España
• http://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/C076064
• http://www.komatsu.eu/new_equipment/displayFile.ashx?fileId=75208
• file:///C:/Users/DELL/Downloads/394.pdf
• http://dinissanmaquinaria.com/wp-content/uploads/2012/07/DKAX75D85DES.pdf

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