EXCAVADORAS.pdf

Gerencia de Aplicacin De Excavadoras Hidrulicas

2Agenda:Reglas del juegoReglas de dimensin y tamaoUnificando conceptos

FrentesCucharonesDientesGuardasOpciones

Los errores de la gran mayoraConceptos de productividad y eficiencia

3Agenda:Reglas del juegoReglas de dimensin y tamaoUnificando conceptos



4Tipo de MaterialClasificacin Gama de Fuerza

de Compresin

(MPa)

Tipos de Roca Ejemplos

Muy Dbiles 10 20 Rocas sedimentarias dbilmente compactadas

Arcilla, tiza, piedra caliza jursica

Dbiles 20 40 Rocas sedimentadas dbilmente cementadas

Alteradas por el clima

Esquistos

Mediana 40 80

Rocas sedimentarias competentes granuladas de baja densidad

Pizarra, piedra arcillosa

Fuerte 80 160 Rocas gneas competentes algunas Rocas metamrficas

gneas granulado fino

Pizarra, Esquisto, Piedra Caliza

Muy Fuerte 160 320 Cuarcitas

gneas de grano fino denso

Basalto, Cuarcita de Granito

5Como Trabaja una ExcavadoraCorte/ desplazamiento/ fracturacin

Desplazamiento Solamente

Capa vegetalArcillaArenasSedimentosMateriales blandos

Rocas gneasRocas en generalMinerales rocosos

6Como Trabaja una ExcavadoraCorte/ desplazamiento/ fracturacin


Factores que influyen en seleccin:Tipo de materialNivel de compactacin.Produccin Densidad

7Como Trabaja una ExcavadoraDesplazamiento Solamente


Factores que influyen en seleccin:Tipo de RocaTamao de la rocaProduccin deseadaNivel de facturacinDensidad

8Tamao del material Vs Tamao maquinaFuerza para desplazarlo10cm

Kn

Tamao maquina

9Voz de la ExperienciaModelo Material Cucharn Material Cucharn320CL 0> 10cm >1.2cu mt 10 >15cm >1.0cu mt32ODLME 0>15cm >1.5cu mt 15 >20cm >1.3cu mt324DLME 0>15cm >1.8cu mt 15 >20cm >1.5cu mt325DLME 0>15cm >2.0cu mt 15>20cm >1.6cu mt336DLME 0>15cm >2.4cu mt 15>20cm >1.9cu mt345DLME 0>15cm >3.1cu mt 15>30cm >2.4cu mt365CLME 0>30cm >4.4cu mt 30>40cm >3.8cu mt385CLME 0>30cm >5.6cu mt 30>50cm >4.8cu mt

10

Agenda:Reglas del juegoReglas de dimensin y tamaoUnificando conceptos



11

Que factores de marca que debo considerar...

1. Versatilidad 2. Robustez 3. Fuerzas4. Configuracin5. Usos 6. Respaldo7. Repuestos8. Confiabilidad 9. Disponibilidad mecnica10. Valor de reventa11. Financiamiento12. Productividad

12

Factores de Seleccin de Acuerdo a la Aplicacin

Dimensiones del rea de trabajo Tipo de material: Tamao, forma, dureza, condicin Configuracin Alcance vs. Masiva Cucharn, tipo, tamao, geometra, peso y diseo Necesidad y versatilidad de otras herramientas Tipo y uso del acople rpido Condiciones de operacin Dientes del cucharn Protecciones

13




14

Fuerzas que hacen el trabajo

Fuerza de Plegado del Cucharn:

15

Fuerza de ataque del brazo

16

Par de Giro

17

Dimensiones de la Aplicacin

1

2

3

4

5

6

7

8

9

121314 10 911 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -2 -3-1 Meters

Feet35 30404550 25 20 15 10 5 -50

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4

5

6

7

8

9

10

11

12

MetersFeet

0

5

10

15

20

25

30

5

10

15

20

25

30

40

35

345B L

C

A

F

E

C

B

D

Mximo Alcance

MximaProfundidad

Mxima alturade carga

18

Cual es mi mejor opcin?

Que diferencias hay?

19




20

Plumas y Brazos

Diseadas para ejercer fuerzas frontales solamente

Alcance: Trabajo general, utilitario, excavacin, manejo de aguasPropsito General: (385) Alcance intermedio, trabajo general y produccinExcavacin Masiva: Dedicado a produccin para carga de camionesSper Largo Alcance: Limpieza de canales y manejo de lodosExcavacin Largo Alcance: Excavacin a mxima distancia y profundidadManejo de materiales: Chatarra, pulpos, imanes, materiales a granelDemolicin a Gran Altura: DemolicinForestal: Para trabajos forestales Tneles: Frente especial para hacer tnelesPala Frontal: Para configuracin de pala frontal

21

0 50 100 150 200 250 300

Fuerza en KN

330DReach 3.9

330DReach 3.2

330D ME 2.55

330D ME 2.15

345DReach 4.8

345DReach 3.9

345DReach 3.35

345DME 3.0

345DME 2.5

M

o

d

e

l

o

330 y 345 BucketForce

StickForces

Progresin de las Fuerzas

22

0 100 200 300 400

Force in KN

365CReach 4.67

365CReach 3.6

365CReach 2.84

365CME 3.0

365CME 2.57

385CME 3.4

385CME 2.92

BucketForce

StickForce

Progresin de las Fuerzas

23




24

No siempre el cucharn ms grande es el

mejor..Veamos por que.

Alto!

330DL ME

Muchos M

25

330DL ME

Hasta por factor de seguridad

26

Cual es el Mejor Cucharn?

Tiempo de ciclo + factor de llenado = $$$

Tipo de material. Forma, Tamao, Dureza => factor de llenado. Dimensiones=> Fuerza Peso => Durabilidad Implementos de Corte => eficiencia

27

A

BC

A 100- 110% Carga mojada o arcilla arenosa.B 95- 110% Arena y GravaC 80-95% Arcilla dura y compactada.D 60- 75% Roca bien fragmentada por voladura, y material de ro.E40- 50% Roca mal fragmentada por voladura

Factor de Llenado.( porcentaje de la capacidad colmada del cucharn)

28

Dimensiones son CriticasPeso = Durabilidad = Rigidez estructural = Menos reparaciones

= ++Consumo de combustible = --ciclos mas largos = menor productividad

Geometra: Optima para cada material.Optimiza las fuerzas Maximiza productividadProtege las estructuras frontalesAhorro de combustible

29

Ancho (Ancho de Corte) El ancho de corte es la parte ms ancha del cucharn. Medido de una punta de esquina a la otra desde la parte exterior.

30

Capacidad Capacidad colmada es una forma de convertir las dimensiones fsicas del cucharn en una cantidad aproximada de los metros cbicos (yardas cbicas) de material que caben en un cucharn determinado.

31

Radio de plegado El radio de plegado es la distancia desde el punto de pivote del cucharn/brazo hasta la punta del diente del cucharn. A medida que aumenta el radio de plegado, disminuye la fuerza disponible para penetrar la tierra (fuerza de plegado) Un aumento del 20% en el radio de plegado reduce la fuerza de plegado a la de la siguiente excavadora de tamao ms pequeo

32

Doble RadioEste diseo reduce el arrastre del taln al mismo tiempo que mantiene la capacidad. Los beneficios de este diseo son: Mayor capacidad de cargaMenor desgasteMenores costos de mantenimiento

33

Componentes del CucharnPlancha en serie

Cncamo de levantamiento

Planchas abisagradas

Mnsulas

Recubrimiento

Cuchilla de Base

Adaptadores

Barra lateral

Bandas Anti-desgaste

Plancha de desgaste lateral

Plancha lateral

34

Plancha de nmero de serie para facilitar la identificacin

Placa N/S

Nmero de Serie

Unidad Comercial

GET (Cuchilla de Base)

No. de GrupoNo. de Pieza de Nivel Superior

La informacin que aparece arriba le permite utilizar:Libro de Piezas, SIS, Xpedio, PSK

35

Planchas abisagradas pasan a travs del tubo de torsin para lograr una mejor distribucin de la carga y mayor durabilidad.

El Anlisis del Elemento Finito se realiza en las bisagras y en los cucharones, a fin de minimizar la tensin y maximizar la vida til estructural.

Caractersticas y Beneficios del Cucharn

36

Test Bucket Shapes

1 2 4 3 6 5

7 8 10 9 12 11

13 14 16 15 18 17

37

Diferentes perfiles para resultados diferentes

Entek EB40

HDR-C

HDR

Typica

l Edge

Radiu

s

Typica

l Tip R

adius

HDR-P

CWT Rock

38

Compare las diferencias

39

70 80% 80 90%

90 120 +%

40

42 - 1.25 yd3

56 Radio de Giro

19.5 Distancia entre Pasadores

42 - 1.38 yd3

62 Radio de Giro

17.5 Distancia entre Pasadores

41

Construccin

42

Tabla de Aplicacin para los Cucharones de las Excavadoras Hidrulicas

La seleccin de los cucharones debe hacerse

de acuerdo con elmaterial especfico

que permiteuna vida til ms

prolongadadel cucharn

yoptimiza el rendimiento

de la mquina.

POTENCIA

43

Clasificacin del Cucharn

Perfil recto

Radio de giro grande

Corte recto

5-7 dientes cortos poco espacio

Clase C1- C2 ( GP y HD) Materiales a granel.

Hombro abierto

Carga Fcil.Materiales sueltos y bien volados.Impacto bajo y medio.

44

Clase C3 ( HDR ) Granel con Penetracin.

Lados curvos

Tipo Espada. 70 a 100 mmadelante

Menos dientes (4 - 5)Mas largos

Radio de Giro corto

Reforzado

Trabajo Pesado.Alto Impacto.Materiales volados sueltos.Minera y Canteras.


45

Clase C4 ( XHDR) Penetracin nfasis SOLAMENTE

Costillas (op)

Lados muy curvos

Corte en plano o en V 3 4 dientes

200 mm de ventaja Dientes largos

Radio de giro bajo

Muy reforzado

Angosto

Bloques.Muy alto impacto.Extra trabajo pesado.Baja capacidad.Minera y Canteras.


46

Radio

de Gi

ro exc

esivo

Sin Radio de Curvatura

47

Ejemplo: 365CLME con cucharn de 4.0 c.mt. Produccin por hora

365CLME 2Cucharn pesa 1/2 ton mas y afecta el ciclo un 10% => 24 seg por ciclo

125ciiclos/ 50 min /hr = 500 c.mt hr.

365CLMETres ciclos por minuto. 20 seg por ciclo: x 50 min/hr = 600 c.mt hr

365CLME 3Cucharn pesa una ton mas y afecta el ciclo un 20% => 28 seg por ciclo

107ciiclos/ 50 min /hr = 428 c.mt hr.

El peso en el ciclo

49

883,500

1,519,620

50

A los cinco aos.....

81%4,534,494

68%7,598,100

51




52

Los dientes:Cual es su funcin?Soltar en material consolidadoFraccionar el material si es posibleMover el material para facilitar su cargaConcentrar las fuerzas de dislocacin y desprendimientoProteger la cuchilla de corteFacilitar que el material fluya hacia el cucharn

Considerarlos como un implemento que nunca se debe gastar.Durar el mayor numero de hora posibles.Se deben comprar los mas baratos o los que mas duren.Son reparables.

Cuales son los mitos equivocados?

53

Reglas de medicin de eficiencias de un diente.

Resultado: Ciclos mas cortos posiblesMxima carga til por ciclo de acuerdo al material

Fsico / Forma: El diente debe mantenerse afilado el 10% de su vida til No se debe partirDebe seleccionarse y ser probado para cada materialDebe ser de bajo perfil de seccin de rea

54

100 KN

100 Cm

1 KN / cm

12 Cm => 100 KN / 12 Cm x 5 = 1.66 KN / Cm

6 Cm=> 100 KN / 6 Cm x 5 = 3.33 KN / Cm

4 Cm=> 100 KN / 4 Cm x 5 = 5 KN / Cm

Distribucin de Fuerza de Penetracin

1X

X2

X3

X6

2 Cm=>100 KN/2 Cm x 5 = 10 KN / Cm

50 Cm => 100 KN / 50 Cm x 5 = 0.40 KN / Cm

55

Incorrecto cucharn o dientes causan:

Dientes de puntas se desgastan mas de un 20% mas rapido.Desgaste acelerado de pines y bujes.Fracturas en las planchas de sujecin.Factores de llenado del 60% o menos.Rotura del cilindro del cucharn.

Diagnostico de FallasFuerza cilindro

X

Fa

Fb

Momento Rotacin

Fracturas

56

La Importancia de las Puntas

57

Para un alto rendimiento

58

Como Trabaja una ExcavadoraCorte/ desplazamiento/ facturacin

Desplazamiento Solamente



59

Causas Y EfectosEl perfil menor:

mas produccinmenos combustiblevida mas corta del diente

Patrn de desgaste es critico:perdida de fuerza efectiva alta perdida de produccinalto costo de combustiblefallas estructuralesaltos costos de mantenimientoperdida de disponibilidad

60

De alta Penetracinpara materiales poco abrasivos pero muy duros. Mxima produccin y penetracin.

Punta de Penetracin Cruciforme para zanjeo y carga en la mayora de las aplicaciones. Mejores acabados. Buena produccin.

Orden de preferencia

61

Zona de facturacin

62

De Doble Punta. Para la excavacin de materiales difciles de penetrar, y para obtener un mejor fraccionamiento

De una sola Punta. Para materiales y condiciones que requieren mxima penetracin. Para facturacin.

Orden de preferencia

63

Nuevas Puntas Sistema K = No usar en escavadoras hidrulicas, excepto en arena suelta o para hacer acabados de taludes o de zanjas.

Recomendacin:Use la punta que obtenga el mayor factor de llenado en el tiempo mas corto de ciclo de carga.

64

385 CLME : Cucharn de 5.6 m.cu con dientes K 170. Roca volada. El contratista cobra US $ 2.86/ton a la mina.

A) 232-0078 TIP, HEAVY ABRASIONFOB US$ 622; 500 hr de vida : 6 dientes. 980tons/hr. 20 hrs/ dia/300 das/ano. Costo total por ano = US $ 44.784.

B) 232-0072 TIP, PENETRATIONFOB US $ 390; 150 hr de vida: 6 dientes. 1078tons/hr.(+10%).

Costo total por ano = $ 93.600. Opcin A) US$ 48.816 mas barata

A) Produccin: 5880.000 tons @ $2.86 = $16816.800.B) Produccin: 6468.000 tons @ $ 2.86 = $18498.480.Diferencia: + US$ 1681.680 mas facturacin con opcin B.

Moraleja: El incremento en produccin es el factor critico a considerar sin importar el costo de los dientes ni su durabilidad

Ahorre $48.816 O

Ventas + $1681.680

Criterio de SeleccinCaso Real

65

Strike off

Cortadores Laterales y Protectores

66

Cortador lateral

67

Excavacin Masiva Alcance

68

Sidebars

6.35 cm

12 cm

70

Contrato por 12 millones deMt.cu

Produccin inicial 470 m.cu.hr.= 851dias, @ $.47/m.cu = 5640K

Produccin a los 8 meses, 250mt cu.hr = 1600 das @ $1.03 = $12360K

Necesita tres maquinas maspara poder cumplir la obra.

345 (3) BL ME. Caso real

71




72

Tipos de guardas

Guardas de carrilesGuardas de vidrio frontalGuardas contra cada de objetos Guardas inferiores

Central para uso en suelos arcillosos y hmedosCompleta Para proteccin contra rocasMedia - intermedia

Contra vandalismoBarras y/ o malla para uso de martillo y desgarrador

Guarda para limpieza de terrenos y cada de rocas

Guardas servicio pesado contra troncos, y rocasGuarda adicional del motor de giroGuardas HD para los motores de traslacin

75




76 Brazos Reforzados 385C 6 barras

330D & 345D 4 barras 365C 5 barras 30

30

77

Guarda del Cilindro Del Cucharn

330DL 345CL 365CL 385CL

78

Produccin

79

Anlisis de Sistemas de CargaHEX Vs CF

80

Herramientas de Carga 1- Caractersticas principales

2- Mtodos de carga

4 Cargadores Frontal (WL) vs HEX en aplicacin

81

Excavadoras Hidrulicas (HEX)Caractersticas

Peso Potencia motor e hidrulica Capacidad del cucharn Fuerzas de desgarramiento y

dislocacin Sistema hidrulico Rotacin, velocidad y fuerza

82

Material suelto de Bajo Impacto.Brazo 3.0mt ; 3-3.4 m3

Material Volado de Alto Impacto y Desgarre.

Brazo 2.55 mt ;2.4 3.0 EspadaDesgarrador

345 DLME

83

365CLME

Material Suelto de Bajo ImpactoBrazo 3.0mt; 4.0 5.0 m3

Material Volado de Alto Impacto y Desgarre

Brazo 2.6mt; 3.0 3.8 m3Desgarrador

84

385CLMEMaterial Suelto de Bajo ImpactoPluma GP; Brazo 2.9mt: 4.5- 5.0 m3ME, Brazo 3.4mt: 5.0 5.8 m3

Material Volado de Alto Impacto y DesgarreME, Brazo 2.9mt: 4.0- 5.0 m3

Desgarrador

85

385CFS

4.6 6.5 m3

Bancos Altos de Roca Volada y Estril

86

HEXReglas

Numero de pases / camin : 4-5-6 Mas eficiente forma de trabajo es sobre el banco

cuando es posible.

87

330D LME 345D LME 365C LME 385C LMECucharn [m3 1.8. 2.0 2,4-3,1 3,6 - 4,6 4.8- 5,7725 5 3730 5-6 4-5 3-4735 7-8 5-6 4 3-4740 7-8 4-5 4770 (36 mt) 7-8 5 4-5771 (40 mt) 5-6 5773 (55 mt) 7 6-7775 (60 mt) 7-8

Material density: 1.65 t/m3

Relacin Excavadora - Camin

88

Tiempo de ciclo.

Es afectado por:El posicionamiento de la maquina y el caminAltura del bancoAngulo de giroAltura del caminDiseo de produccin del banco.Dureza del materialTamao de la piedraDestreza del operador

90

Altura optima de banco para cada sistema

91

Tcnicas de Operacin Altura del banco Que pertima limpiar el

are del acceso del camion.

Depende del angulo de reposo natural del material

92

345B LME

Tcnicas de Operacin

Altura del banco Igual al largo del brazo,

si el material lo permite Posicione el camin con

el brazo vertical al centro de la caja del camion para la carga de paso por el lado

93

Tcnicas de Operacin Distancia ideal del camin

Lateral de la tolva bajo la articulacin brazo/pluma

94

Tcnicas de Operacin

Zona de trabajo 15o o igual al ancho del

tren de rodaje30 60o

ngulo de giro Tan cerca como sea posible

95

Tcnicas de Operacin

Muy alejado: fuerza de excavacin reducida Muy cerca: corte bajo las orugas y ciclos ms largos

90o

Distancia ideal del borde Brazo vertical (90o) cucharn lleno

97

Llenado sobre la compuerta trasera

98

Reglas de carga Carga por detrs Para mxima produccin el ngulo entre el rea de

carga y descarga debe ser entre 30 y 60

Posicin del camin con maniobra. Carga

de derecha a izquierda.

Hay perdida de tiempo entre cambio de camiones

99

Reglas de carga El camin tiene que maniobrar para quedar debajo del cucharn. La HEX no tiene que moverse!!!!Debe llenar por el derecho del camin para facilitar la visual del operador de la HEX.Nunca cargar sobre la cabina del camin

100

Llenado sobre el riel

101

Carga a 180 grados

102

Mas INEFICIENTE: Carga a 180 requiriendo soltar el material a altura para acumularlo abajo para luego llenar y transportar a 180 grados

1

2

3

4

103

Planeacion de los bancos es una parte critica en la eficiencia de la operacin. Permita reas de maniobra y vas de trafico cmodas para los camiones

100 mts en reverso

104

Desgarrador y segundo cucharn

Preparacin del rea de Trabajoy flujo de trafico para una

Excavadora masiva Caterpillar

Mxima eficiencia con llenado fly-by

Escavadora en diagonal para un mximo equilibrio.Mnimo tiempo de intercambio de camin sin tiempo muerto para la escavadora.Carga de IZQ a DER siempre a la vista del operador. No necesita preparar el material.Ciclos cortos + max produccin por hora

105

Reglas rea de carga y rotacin

Si es posible cargue sobre el lado. Se gana el tiempo de intercambio de los camiones pero el ciclo de carga se incrementa (ahora es 90 vs 60 y requiere de gran habilidad del operador. Depende mucho del material. Puede causar danos en las llantas

Truck positionWithout maneuver.

106

Concejos de carga : La Hex tiene que preparar su plataforma y limpiar el rea de carga. Nunca cargue sobre los motores de traslacin. Cargue solamente sobre las

ruedas guis. Asegrese que hay suficiente material bajo estas para que laHex no se balancee

Coloque la HEX en X para mas estabilidad si es posible. Si no, coloque la maquina perpendicular al camin

107

Otros consejos : En movimiento de tierra comience el primer cucharn en la parte de arriba.

Depende de la calidad de los materiales Con voladora, comience en la parte de abajo. En materiales blandos los dientes deben siempre empezar en forma horizontal y a

medidla que aumenta la resistencia el ngulo de ataque debe ser menor. En materiales duros, el ngulo debe oscilar entre 15 a 30 grados para una mejor penetracin.

108

Otros consejos: Para un buen factor de llenado cierre el cucharn contra el brazo de tal manera

que los lados queden paralelos al suelo Primer cucharn en la parte trasera del camin Nunca sobrecargue. Siempre cucharones colmados

1 2 3 4

109

Buena altura de carga

Altura y largo del camin de fcil

descarga

Otros consejos:

Siempre es recomendable usar maquinas que hacen un buen acople de tamaos

110

Desgarre & Carga

111

Aplicacin con desgarrador Desgarramiento en el mismo nivel

para aplicaciones especiales En canteras: Cuando tenemos un

alto % de desperdicio hmedo Cuando el clima es soleado, para secar los materiales desgarrados Los materiales se limpiarn ms fcil en la criba cuando est seca!

Construccin pesada: Se usa cada vez ms para reemplazar un Tractor de Cadenas (TTT) en un rea pequea...reemplazo de desgarramiento con TTT por...

112

Aplicacin principal Limpieza del frente de carga/base de

voladuras en canteras

Desgarramiento en banco: Altura del banco: mxima longitud

del brazo (2 m a 3 m) Comenzando de arriba

hacia abajo

113

Tcnicas de Operacin Altura del banco para uso del desgarrador

Igual al largo del brazo,si el material lo permite

114

Tcnicas de Operacin Altura del banco para uso de desgarrador

Ideal desde arriba del banco 30 grados sobre la vertical del brazo para mximas fuerzas.

115

Tcnicas de Operacin

Ataque del banco con desgarrador

1

23

Por etapas de arriba hacia abajo.

Aplicar la fuerza del brazo primero.

Aplicar la fuerza del cucharn solo para dislocar en caso de que la fuerza del brazo no sea suficiente.

Usar los cilindros de la pluma para levantar el banco ya dislocado.

116

Tcnicas de Operacin

Mantener el ngulo de ataque constante

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