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excavadoras
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Seminario de Aplicaciones y Desempeño
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Excavadoras Hidráulicas
Agosto 2011
Contenido
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A Introducción
A Aplicaciones
A Configuraciones
A Relación Excavadora / Camión
A Desempeño
Aplicación y Productividad de Equipos
3PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Introducción
Excavadorasgrandes
Excavadorasmedianas
Excavadoraspequeñas
Construcción pesadaConstrucción general
Considere también el número de configuraciones disponibles
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Pes
o –
To
nel
ad
as M
étri
cas
(Tm
)Introducción
Línea de productos Caterpillar
3XXD L CR
Familia 300 Modificaciones del Modelo•••••
L : Tren de rodado largoES : Servicio Extremo ME : Excavación Masiva FS : Excavación Frontal
Peso aproximadode operación (Tm)
MH : Manipulador de MaterialSerie
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Introducción
Nomenclatura de la serie 300
CilindrosHidráulic
os
PlumaCabina Motor y
Bomba principal
Brazo
BastidorSuperior
ContrapesoEslabón depotencia
BastidorPrincipal Mandos
Finales
Tren derodamie
ntos
RuedaguíaCuchara
Aplicación y Productividad de Equipos 6
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Introducción
Principales partes de la excavadora
Opciones deConfiguració
n de laMáquina
Fuerza HidráulicaFuerza y Tecnología
del motorCATERPILLAR
Circuito deElevación
Pesada
Monitor yCabinaConfort
able
DurabilidadFlexibilidad de
Fuerzas
Implementos CAT Modos de Consumo
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ProductividadVersatilidad
Costos Operacionales Seguridad
Introducción
Principales beneficios de la serie D
Aplicación y Productividad de Equipos
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Aplicaciones
Aplicación y Productividad de Equipos 9
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4) Apertura de trocha por el método de desgarramiento
5) Perfilado de taludes
3) Rotura de material rocoso1) Carguío masivo de camiones en cantera
2) Mejoramiento del suelo en la vía de acarreo
Aplicación
Aplicación en carreteras
Aplicación y Productividad de Equipos 10
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2) Tendido de tuberías 3) Oleoductos de petróleo o derivados
1) Excavación en zanja
Aplicación
Aplicación en Saneamiento y Oleoductos
Aplicación y Productividad de Equipos 11
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3) Carguío de camiones - Río2) Excavación en ladera de cerro1) Carguío masivo de camiones
Aplicación
Aplicaciones en canteras
en accesos o pad
Aplicación y Productividad de Equipos 12
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2) Carguío a camiones articulados1) Carguío a camiones fuera de carretera
Aplicación
Aplicaciones en minería
Aplicación y Productividad de Equipos 13
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2) Fresado de material caliza1) Limpieza de canales o alcantarillas
Aplicación
Aplicaciones especiales
Aplicación y Productividad de Equipos
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Configuraciones
C
Feet Meters
40 12
1135
10
30 99
88
2577
20 66
55
1544
10 3C
2
D345B L
51
0 0B
15
2F
10 3A
E
415
5
20 6
725
8
30 9
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 Meters
50 45 40 3530 25 20 1510 5 0 -5Feet
Escoger la máquina y configuración apropiada para el trabajo maximiza su
desempeño, eficiencia y los ingresos potenciales del cliente.
Consideracionescríticas
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< Condiciones del área de trabajo
< R
< A
< R
< Flota de camiones
< Tipo de herramientas de trabajo
< Transporte
< P
< Experiencias Pasadas
equisitos de producción
lcance / Profundidad
equisitos de Elevación
oder financiero
Configuración
La configuración correcta de la excavadora para la aplicación requerida influenciará en
su desempeño y duración.
Líneas hidráulicasProtección de la cabinaauxiliares
Pluma
BrazoContra-peso
Cucharón
Tren de Rodaje• Dimensiones de Cadenas• Dist. entre cadenas• Zapatas
• Guardas• Rueda Guía• Rodillos
Articulación
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Configuración
Uso General
345D L
Facilidad deTransporte
345D
Ancho fijo Ancho variable
2390mm (7'10'')retraído
2890mm (9'6'')extendido
2740mm (9'0'')
345D L – FIXAplicación y Productividad de Equipos
345D L – VG17
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El rodaje influye en ….....
A
Estabilidad
A
Flotación
A Capacidad de levante
A Facilidad Transporte
A
Maniobrabilidad
Configuración
Selección del tren de rodaje
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Presión sobre el suelo – 336DL
Condiciones del Suelo
Configuración
Selección de la zapata
Nuevas Puntas Sistema K
= No usar en excavadorashidráulicas, excepto en
arena suelta o para hacer acabados de taludes o de
zanjas.
Recomendación:Use la punta que obtenga el mayor factor de llenado en el tiempo mas corto de ciclo de
carga.PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Configuración
Aplicación y Productividad de Equipos 20
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Para un alto rendimiento
Configuración
Selección de las puntas para el cucharón
100 KN12 Cm=> 100 KN / 12 Cm x 5 = 1.66 KN / Cm
1X
50 Cm=> 100 KN / 50 Cm x 5 = 0.40 KN / Cm
X2
6 Cm=> 100
KN / 6 Cm x 5 = 3.33 KN / Cm
X3
4 Cm=> 100
KN / 4 Cm x 5 = 5 KN / Cm
100 CmX6
2 Cm=>100 KN/2 Cm x 5 = 10 KN / Cm
1 KN / cmAplicación y Productividad de Equipos 21
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Configuración
Distribución de la Fuerza de Penetración
C
MáximaProfundidad de Excavación
Máxima altura de carga
10 M9 áx8 im7 o6 Alc5
a4nc3e 2al 1
0
35 30 Ni25vel 20del 15Sue10lo5 0
Feet
40
Meters
12
1135
10
930
825
7
20 6
515
4
10 3
25
1
0 0
15
2
10 3
415
5
20 6
725
8
30 9
-3 r
50 45 40 -5
22
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MáximaProfundidad de Excavación
Máxima altura de carga
C
345
B LD
B
Mete
Feet
F
A E
14 13 1211
Máximo Alcance al
Nivel del Suelo
-1 -2
336DL
Pluma de Excavación
MasivaPluma deAlcance
Pluma deAlcance
Brazo 2.15 m 2.15 m 2.8 m
A 6.39 6.50 7.20
B 9.79 10.09 10.62
C 6.20 6.53 6.99
Configuración
Límites de alcance
Aplicación y Productividad de Equipos 23
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A = Alcance. Menos Fuerza.Cucharones más pequeños.
M = Masiva. Más fuerza (20-30%) Cucharones de mayor capacidad.
Configuración
Configuración del brazo y pluma
Aplicación
Aplicación y Productividad de Equipos 24
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EXCAVADORA EXCAVACION MASIVA ALCANCE
DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO
Fuerza de Penetración Mayor Menor
Capacidad del Cucharón Mayor Menor
Estructuras Robustas Mayor Menor
Alcance y Profundidad Menor Mayor
Producción ??? ???
Configuración
Configuración del brazo y pluma
Volada
Aplicación y Productividad de Equipos 25
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CarbonCapa superior de l suelo
Marga
Travertino
Caliza BienVolada
Caliza Pobre
SERVICIO EXTREMOSERVICIO SEVERO Arcilla
Arena BasaltoRipeado
Esquisto Hielo
Grava
Caliche
GranitoVolado
Grava
OroArenisca
EscoriaFracturada
Arena ySílice
Cuarsita yGranito
SERVICIO PESADOSERVICIO GENERAL
Configuración
Configuración del cucharón
Aplicación y Productividad de Equipos
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Relación Camión / Excavadora
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Relación Camión / Excavadora
Selección de la capacidad de los camiones
La regla general para seleccionar los camiones se basa en el número de pasadasideales para llenar el camión.
La producción de los camiones varía según:
El tipo de material
El tamaño de la pila
Las condiciones del área de carga.
La configuración del cucharón
La habilidad del operador
Aplicación y Productividad de Equipos 28
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Relación Camión / Excavadora
Selección de la capacidad de los camiones
Las combinaciones de cargador/unidad de acarreo que se indican enla tablatípicos
siguiente son con el número de pases y gama de producción
Aplicación y Productividad de Equipos 29
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330D LME 345D LME 365C LME 385C LME
Cucharón [m3] 1.8. 2.0 2,4-3,1 3,6 - 4,6 4.8- 5,7
725 5 3
730 5-6 4-5 3-4
735 7-8 5-6 4 3-4
740 7-8 4-5 4
770 (36 mt) 7-8 5 4-5
771 (40 mt) 5-6 5
773 (55 mt) 7 6-7
775 (60 mt) 7-8
Relación Camión / Excavadora
Selección de la capacidad de los camiones
Tipo de material
Cucharón seleccionado
Factor de llenado
Número de pasadas
: arena y grava
m3: 2.4
:110% (depende del tipo de material)
:
:
6
6
(N° de pasadas ideales)
m3 m3Volumen en 6 pasadas: x 2.7 x 110% = 15.84
Camiónde 15 m3
Aplicación y Productividad de Equipos 30
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Relación Camión / Excavadora
Selección de la capacidad de los camiones - Ejemplo
Ciclo de trabajo de los camiones
La estimación de la cantidad de camiones de acarreo depende delos distintos tamaños de camiones disponibles, la capacidad del
cucharon de la excavadora, la integración con los equiposcomplementarios y los requerimientos de producción.
16
2
53
4
Aplicación y Productividad de Equipos 31
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Ciclo de trabajo de los camiones
Relación Camión / Excavadora
Cantidad de camiones óptima
Cantidad optima = Ciclo de trabajo de los camiones = 25 = 10 camiones
de camiones Tiempo de carguío del camión 2.5
Ciclo de trabajo de los camiones
Aplicación y Productividad de Equipos 32
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Cantidad optima = Ciclo de trabajo de los camiones = 25 = 10 camiones
de camiones Tiempo de carguío del camión 2.5
Relación Camión / Excavadora
Cantidad de camiones óptima
Aplicación y Productividad de Equipos
33PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Desempeño
Rapidezmáxima
El ciclo de excavación consta de 4 partes:
1.Carga del cucharón
2.Giro con carga
3.Descarga del cucharón
4.Giro sin carga
Rapidezmáxima práctica
Zonatípica
El tiempo de ciclo depende de:
AA
−
−−−−−
El tamaño de la máquinaLas condiciones de la obra El
tipo de material Profundidad
de la excavaciónÁngulo de giro
Cantidad de obstáculosAltura del camiónEl posicionamiento de la máquina y el camión
CLAVEA – ExcelenteB – Muy buenaC – BuenaD – MalaE – Pésima
Lento
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B
C
D
E
A
Desempeño
Tiempo de ciclo
Capacidad al ras Capacidad colmado ISO 7451 1:1
Paso N° 1: Determine el tipo de material y el factor de llenado.
Tipo de material
Factor de llenado
: Arcilla dura
: 85% (Ver tabla ↓)
1
1
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Factor de Llenado - % de la capacidad colmadaA
B C
A 100 – 110% Carga mojada o arcilla arenosa
B 95 – 100% Arena y Grava
C 80 – 90% Arcilla dura y compactada
60 – 75% Roca bien fragmentada por voladura, y material de río
40 – 50% Roca mal fragmentada por voladura
Capacidad colmado ISO 7451 1:1Capacidad al ras
Desempeño
Cálculo de producción horaria
Paso N° 2: Calcule el tiempo de ciclo.
Modelo de excavadora
Tiempo de ciclo
: 365C
: 0.48 min (Según tablas 0.43 a 0.52 min.)
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Desempeño
Cálculo de producción horaria
Paso N° 3: Calcule los ciclos efectivos por hora.
Para calcular los ciclos efectivos por hora debemos considerar la habilidad y eficiencia
del operador, la disponibilidad de la máquina y la eficiencia general de operación.
Habilidad del operador
Disponibilidad del equipo
Eficiencia de la operación
: 0.9
: 0.95
: 0.83
(90%)
(95%)
(50 minutos por hora)
Ciclos por hora (ideal) = 60 minutos / 0.48 min = 125 ciclos/h.
= 89 ciclos/h.Ciclos efectivos por hora = 125 x 0.9 x 0.95 x 0.83
Paso N° 4: Calcule la producción horaria
: 2.4 m3
: 85%
Capacidad de cucharon
Factor de llenado
Producción horaria = 89 x 2.4 x 0.85 = 181.56 m3/h
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Desempeño
Cálculo de producción horaria
A La altura del banco debe permitir limpiar con facilidad el área de acceso
camiones.
La altura del banco depende del ángulo de reposo natural del material.
de los
A
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Desempeño
Técnicas de operación – Altura de banco
A La altura del banco debe permitir limpiar con facilidad el área de acceso
camiones.
La altura del banco depende del ángulo de reposo natural del material.
de los
A
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Desempeño
Técnicas de operación – Altura de banco
A Cuando el material es estable, la altura del banco debe ser aproximadamente igual a
la longitud del brazo. Si el material es inestable, la altura del banco debe ser menor.
345B LME
345B LME
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Desempeño
Técnicas de operación – Altura de banco
La posición ideal del camión es con la paredcercana de la caja del camión situada debajo del pasador de articulación de la pluma con el brazo.
Brazo vertical (90o) cucharón lleno
Muy alejado: fuerza de excavación reducida
Muy cerca: corte bajo las orugas y ciclos más largos
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Desempeño
Técnicas de operación – Distancia al camión
Ángulo de la zona de trabajo
Para obtener la máxima producción, la zona detrabajo debe estar limitada a 15° a cada lado del centro de la máquina o aproximadamente igual al ancho del tren de rodaje
Ángulo de giro de la carga 30 – 60o
Los camiones deben colocarse tan cerca como seaposible de la línea central de la máquina. El ángulo de giro debe ser el menor posible
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Desempeño
Técnicas de operación – Ángulos de giro
A Excavadora en diagonal para unmáximo equilibrio.
A Mínimo tiempo de intercambio delacamión sin tiempo muerto para
excavadora.
A Carga siempre a la vista del operador.
A No necesita preparar el material.
A Ciclos cortos = máxima producción
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Desempeño
Técnicas de operación – Máxima eficiencia con llenado “fly-by”
A Si es posible cargue sobre el lado. Esto
permite ganar el tiempo de intercambio de
los camiones pero el ciclo de carga se
incrementa (ahora es 90º vs 60º)
A Requiere de gran habilidad del operador.
A Depende mucho del material.
A Puede causar daños en las llantas.
Posición del camión sintener que maniobrar
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Desempeño
Técnicas de operación - Área de carga y rotación
A Plataforma amplia = muy buenaestabilidad
Óptimo:
Mejor estabilidad
A
Cavar– Cavar en frente, sobre las ruedasguías
Descargar por los lados
De arriba a abajo––
A Con pluma de alcance Descarga Descarga– Cavar sobre la diagonal
Cavar
Mejor estabilidad
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Desempeño
Técnicas de operación - Posiciones de excavación
A En materiales blandos los dientes deben siempre empezar en forma horizontal y amedida que aumenta la resistencia el ángulo de ataque debe ser menor.
En materiales duros, el ángulo debe oscilar entre 15 a 30 grados para una mejor
penetración.
A
A
A
En movimiento de tierra comience con el primer cucharón por la parte de arriba.
Con voladora, comience en la parte de abajo.
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Desempeño
Técnicas de operación - Recomendaciones
A Para un buen factor de llenado cierre el
cucharón contra el brazo de tal manera
que los lados queden paralelos al suelo
A Siempre tratecolmados
de obtener cucharones
A Evite los medios pases.
A Primer cucharón en la parte traseradel camión o delantera pero en
orden.
Nunca sobrecargue el camión.
Nunca cargue por sobre la cabina
del conductor del camión.
32 41
A
A
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Desempeño
Técnicas de operación - Recomendaciones
A
A
A
Desgarrar por etapas desde arriba hacia abajo.
Aplicar la fuerza del brazo primero. (En ángulo de 90º)
Aplicar la fuerza del cucharón solo para dislocar en caso de que la fuerza
no sea suficiente.
Usar los cilindros de la pluma para levantar el banco ya dislocado.
del brazo
A
1
23
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Desempeño
Técnicas de operación - Ataque en banco con desgarrador