CICLO DE LAS PALAS MECANICAS

Este concepto está ligado a las diferentes maquinas que emplean varias operaciones para complementar correctamente un trabajo el cual determina el tiempo total de los ciclos de trabajo.

El tiempo de un ciclo contempla los tiempos que se ocupan en maniobrar como carga, descarga, espera, retorno, acarreo, etc.

Un ciclo de trabajo de una Pala está compuesto por todas las maniobras que se tenga que hacer empleando diferentes tiempos que se pueden considerar de la siguiente manera.-

a) Tiempo necesario para excavar.b) Tiempo necesario para girar la máquina y poner el cucharón en posición de

descarga sobre el camión o unidad de transporte.}c) Tiempo necesario para el vaciado o descarga del material del cucharón.d) Tiempo necesario para girar la máquina y volver a su primitiva posición para

comenzar nuevamente el ciclo total de trabajo

NOTA.- Para el incremento de 10° en el movimiento debe aumentarse 2 segundos en el ciclo; por cada 10° de disminución debe descontarse 2 segundos en el ciclo.

Duración del ciclo

CONDICIONES

DE

TRABAJO

ANGULO DE GIRO Y TAMAÑO DEL CUCHARON EN m3

Angulo de 45 a 90` Angulo de 90 a 1 SO"

< 0,5

m3

0,5 a 1

m3

1 a 2

m3

2 a 3

m3

< 0,5

m3

0,5 a 1

m3

1 a 2

m3

2 a 3

m3

Fácil 0,27 0,33 0,38 0,44 0,36 0,40 0,44 0,55

Promedio 0,35 0,43 0,49 0,57 0,47 0,52 0,57 0,72

Difícil 0,40 0,50 0,57 0,66 0.54 0,60 0,66 0.83

*Fuente: Manual de rendimiento CATERPILLAR

Un ciclo se considera como el total de las operaciones de corte, giro con carga, desplazamiento o viaje, descarga, giro vacío y regreso vacío.

OPTIMIZACION DEL CICLO

RECOMENDACIONES PARA OPTIMAR TRABAJO:

Mantenimiento diario ( revisión , engrase, ajustes ) Minimizar la maniobra ó ciclo.

- Carga t = 5-7 seg.- Giro t = 5 seg.- Descarga t = 0 seg. ( combinar el giro y la descarga )- Giro t = 5 seg.

No hay que combinar la carga y el giro. Adiestrar al operario para que logre combinar giro y descarga. Trabajar con la pala mecánica por encima del nivel del volquete.

Para aumentar al máximo la producción por ciclo de una excavadora se puede aplicar:

7

Altura Del Banco Y Distancia Al Camión Ideales.- 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. La posición ideal del camión es con

la pared cercana de la caja del camión situada debajo del pasador de articulación de la

pluma con el brazo.

Zona De Trabajo Y Ángulo De Giro Óptimos.- Para obtener la máxima producción,

la zona de trabajo debe estar limitada a 15° a cada lado del centro de la máquina o

aproximadamente igual al ancho del tren de rodaje. Los camiones deben colocarse tan

cerca como sea posible de la linea central de la máquina. La ilustración muestra dos

alternativas posibles.

Distancia Ideal Del Borde.- La máquina debe colocarse de forma que el brazo esté

vertical cuando el cucharón alcanza su carga máxima. Si la máquina se encuentra a

una distancia mayor, se reduce la fuerza de desprendimiento. Si se encuentra más

cerca del borde, se perderá tiempo al sacar el brazo. El operador debe comenzar a

levantar la pluma cuando el cucharón haya recorrido el 75% de su arco de plegado. En

ese momento el brazo estará muy cerca de la vertical. Este ejemplo representa una

situación ideal. En una obra determinada no es posible seguir todos los puntos

considerados, pero si se siguen estos conceptos el efecto sobre la producción será

muy positivo.

RENDIMIENTO DE PALAS MECANICAS.

El rendimiento de una pala mecánica está afectado por numerosos factores, entre los que destacan por su importancia los siguientes:

a) Clase de materialb) Profundidad de cortec) Angulo de girod) Habilidad del operadore) Condiciones de la obraf) Mantenimiento del equipog) Tiempo de ciclo

Profundidad óptima de corte.- Esta es óptima cuando se llena el cucharon de la maquina en el menor tiempo posible, los valores de las alturas para obtener esta relación dependen de cada máquina y dependen de su altura y capacidad mecánica.

CALCULO DEL RENDIMIENTO TEORICO DE LAS PALAS MECÁNICAS

La fórmula general que da el rendimiento de las palas en metros cúbicos por hora es la siguiente:

En la que:

3 600 : Es el número de segundos en una hora.

Q : Capacidad indicada del cucharón de la pala. F : Factor de conversión de los suelos. E : Factor de eficiencia de la pala. K : Factor de Eficiencia del cucharón. Cm : Ciclo total de tiempo en segundos.

Cm = T1 + T2 + T3 + T4 T1 : Tiempo de carguío del cucharón T2 : Tiempo de traslado a zona de descarga T3 : Tiempo de retorno a zona de descarga T4 : Tiempo de descarga ( aprox. cero )

Capacidad indicada Q.- La capacidad indicada de un cucharón es su capacidad de carga, o cantidad de metros cúbicos que el cucharón carga cuando el material está a nivel.

Factor de Conversión de los suelos.- la capacidad del cucharón se expresa en metros cúbicos de material suelto. Para determinar los metros cúbicos del material “in situ” o “compactado”. Los suelos sufren cambios de densidad al pasar de estado natural a suelto o a compactado y viceversa, por lo que es necesario aplicar el factor de corrección ya sea por contracción o por esponjamiento dependiendo del cambio de estado que se ha realizado.

Factor de eficiencia de la pala E. La estimación del factor de eficiencia de la pala se hace tomando en cuenta que el trabajo durante los 60 minutos de la hora, se obtiene muy raras veces. Se pierde algo del tiempo útil mientras la máquina se desplaza en el trabajo, se sube o baja la pluma innecesariamente a consecuencia del trabajo mismo, se provee de combustible a la máquina y por último en pequeños descansos el operador. La experiencia demuestra que con un operador entrenado, un factor de eficiencia promedio de E=0.80 puede usarse pero se recomienda mejor controlarlo en cada trabajo.

Eficiencia del cucharón K.- El Factor K tiene distintos valores para diferentes capacidades Q de los cucharones y para diferentes tipos y condiciones de suelos. En la Tabla se dan los valores de K usados para apreciaciones preliminares, se recomienda comprobarlos en cada determinado trabajo.

CALCULO DEL RENDIMIENTO REAL DE LAS PALAS MECÁNICAS

El rendimiento real se obtiene con la fórmula:

Siendo:

R.T : Rendimiento Teórico. F : Factor de Angulo. Fc : Factor de Corte. Fop : Factor de Operación. A : Coeficiente de Abundamiento.

TIEMPO DE CICLO

FACTOR DE GIRO

FACTOR DE CORTE

FACTOR DE OPERACIÓN

FACTOR DE ABUNDAMIENTO

FABD = Vs / Vc

RECOMENDACIONES PARA EL MAYOR RENDIMIENTO

Trabajar con la maquina nivelada, si el terreno no es adecuado debe hacerse una cama de piedra para que se apoye la máquina de manera estable.

El giro debe ser lo menor posible

Combina la maniobra de giro con la descarga

No es conveniente combinar la carga con el giro

La descarga a los camiones debe hacerse a la menor altura posible

La pala mecánica debe trabajar de manera ininterrumpida

La máquina debe ser lubricada diariamente, todas las partes deben girar libremente

Verificar presencia de fugas en las mangueras y pistones

METODOS PARA INCREMENTAR EL RENDIMIENTO DE LA PALA

El método más común es el correctivo, este supone cambiar las condiciones de trabajo para obtener una mayor eficiencia. Esto se puede lograr sobre la base de cambios en los depósitos de material, en el operador, dándole un tratamiento previo al material o bien, en casos extremos, cambiando la maquina por una de capacidad más adecuada para el trabajo.

Calculo De Numero De Camiones Que Requiere Una Pala Determinada Para Su Eficiente Trabajo

La fórmula siguiente se usa para estimar el número de camiones requeridos para tener una pala trabajando a s máxima capacidad.

Dónde:

N : es el número de camiones requeridos

n : el número de ciclos requeridos para llenar un camión.

60 : el número de segundos en un minuto.

V1 : velocidad de un camión cargado en metros por minuto. (se multiplica la

velocidad en Km. Por hora por 16.7)

T1 : tiempo en min. Necesario para vasear el volquete.

V2 : velocidad del camión descargado en metros por min.

T2 : tiempo en min. Requerido para que el camión se cuadre bajo la pala.

d : distancia de transporte en metro.

Cm : ciclo total en segundos.

Esta fórmula puede usarse en estimaciones preliminares, una vez que el trabajo ha comenzado, el ingeniero ira cambiando el número de camiones hasta conseguir que la pala trabaje con su capacidad máxima.

Por ejemplo:

Sea un trabajo de excavación con una pala de 0.57 m3. ( . De yarda) la capacidad de los camiones es de 2,28 m3 ( 3 yardas cubicas).

· Según esto: el número de ciclos requeridos para llenar un camión será de:

n = 2.28: 0.57 = 4 ciclos

· La velocidad del camión cargado es de 30 Km. Por hora p sea:

V1 = 30 x 16.7 = 500 mts. Por min.

· El tiempo necesario para vaciar el volquete es

T1= 0.5 min.

· La velocidad del camión descargado es de 60 Km. Por hora.

V2= 60 x 16.7 = 1000 mts. Por min.

· El tiempo requerido para que el camión se cuadre es:

T2= 2 minutos.

· La distancia de transporte es

D = 2000m.

· El ciclo total de la pala de 0.57m3, para excavación mediana con una rotación de

90o según tabla es de:

Cm= 20 segundos.

Según estos datos sustituimos en la fórmula:

N= 7 camiones.

Que es el número de camiones requeridos para eficiente operación en este caso.

FACTOR DE PRODUCCION EFICIENTE

Como todos saben, no existen dos obras iguales, por lo que hay que considerar factores que podrían afectar el rendimiento de la maquina como los siguientes:

Mantenimiento del equipo Disponibilidad de refacciones Condiciones del terreno Localización de área de descarga Competencia de administradores

Cada persona debe crear su propio factor de eficiencia para obtener la capacidad real de la máquina. Este se debe de basar en la experiencia y en las condiciones de cada obra.

MAQUINAS ZANJADORAS

La zanjadora o excavadora de zanjas, es una máquina que se emplea para la excavación de zanjas de manera rápida y uniforme, empleada en trabajos de saneamiento o redes eléctricas subterráneas. Para zanjas de larga distancia esta máquina es más adecuada que la pala excavadora.

APLICACIONES

Son máquinas excavadoras especialmente diseñadas para la apertura de zanjas continuas en campo abierto que constan esencialmente de un tractor sobre el cual montan el equipo de excavación, formado por dos plumas equipadas con ruedas cortadoras, cangilones o bandas transportadoras.

Generalmente van sobre orugas, aunque para trabajos ligeros las llantas son satisfactorias.

TIPOS DE MAQUINAS ZANJADORAS

Existen varios tipos de zanjadoras que varían en función del tipo de trabajo, a continuación se describirán los tipos principales de zanjadoras

ZANJADORA DE CANGILONESZANJADORA DE RUEDAZANJADORA DE BRAZO VERTICAL

ZANJADORA DE CADENA CON CANGILONES

Una zanjadora de cadena funciona como una motosierra para remover la tierra. Como útiles de corte se emplean para ello una serie de picas instaladas en la superficie de la cadena. Este tipo de zanjadora puede cortar suelos muy duros y excavar zanjas profundas. El ángulo de la herramienta se puede ajustar para determinar la profundidad del corte. Para cortar una zanja, la herramienta se mantiene en un ángulo fijo, mientras que la máquina se arrastra lentamente.

La zanjadora de cadena es la herramienta adecuada para la apertura de zanjas con un diámetro importante (telecomunicaciones, electricidad, drenaje, agua, gas, depuración de agua...) en zona rural. La evacuación de los escombros de la zanja se puede hacer a través de una cinta transportadora reversible ubicada a la derecha o a la izquierda de la máquina.

Existen varios métodos para excavar zanjas en suelos rocosos - principalmente la perforación, la voladura, los martillos hidráulicos y las zanjadoras de cadena. La selección del método de excavación de zanja debe tener en cuenta una serie de características de las rocas y de la máquina. Se sugiere que las ventajas de utilizar una zanjadora de cadena en un suelo rocoso adecuado superan las limitaciones y pueden aumentar el coste-beneficio y tener menos efectos ambientales negativos en comparación con otros métodos.

ZANJADORA DE RUEDA

Una zanjadora de rueda está compuesta de una rueda de metal dentada. Su uso y mantenimiento es más barato y puede cortar suelos más duros que las zanjadoras de cadena. Gracias a su rueda, es posible trabajar en suelos duros y blandos, ya sea homogéneos (rocas compactas, limos, arena) o heterogéneos (roca quebrada, aluviones, morrenas). Esto es cierto debido al hecho de que la rueda de corte trabaja en la limpieza de la zanja. Por consiguiente, es menos sensible a la presencia de bloques en el suelo. También se usa para cortar la calzada para el mantenimiento de la carretera y para tener acceso a las redes ubicadas bajo tierra.

Debido a su diseño, la rueda permite alcanzar con la misma herramienta distintas profundidades en el suelo, manteniendo un ángulo constante de trabajo con un diámetro de la rueda relativamente pequeño (lo que permite reducir el peso, la presión ejercitada en el suelo y la altura, lo cuál facilita su transporte).

Por último, los elementos de corte ofrecen muchas ventajas. Estos segmentos (de 6 a 8 según el diámetro) se colocan alrededor de la rueda, se le agregan las picas más o menos densas en función de las características que presenta el suelo. Estas herramientas que se pueden cambiar fácilmente de forma manual, permiten ajustar las distintas anchuras de corte en la misma rueda. Las picas se colocan en una configuración semi esférica con el fin de aumentar la extracción de los escombros de la zanja. Las picas son desmontables y hechas con un acero de alta resistencia (picas, acero para herramientas, acero rápido), o carburo de wolframio.

Un sistema de ensanchadores y eyectores permiten quitar los materiales excavados de los bordes de la zanja y evitan así un posible "reciclaje" de los materiales en el cajón de la rueda. Las zanjadoras pueden ser montadas sobre orugas o neumáticos.

La zanjadora de rueda se usa para la excavación de zanjas y el tendido mecánico simultáneo de redes (telecomunicación, electricidad, drenaje, agua, gas, depuración de agua…etc.) en zona rural y urbana.

MICRO ZANJADORA

Las micro-zanjadoras son especializadas para el trabajo en zona urbana. Es un vehículo de dimensión reducida para zanjar en la acera o en calzadas estrechas. Realiza micro zanjas para el despliegue de redes de telecomunicación, especialmente para las conexiones FTTx.

ZANJADORAS PORTABLESEs igual a las excavadoras de zanjas de cadena más grandes, pero tiene un peso de 90 kg (Imagen 5).

TESMEC TRS 1675 Chainsaw

TESMEC TRS 1675 Bucketwheel

TESMEC TRS 1675 Rock Hawg

VENTAJAS DE LA ZANJADORA

Las zanjadoras pueden excavar sobre cualquier tipo de terreno excepto roca (material tipo I). La excavación llevada a cabo con estos equipos presenta ciertas peculiaridades. El material queda definitivamente dividido, lo cual facilita la operación de la descarga y contribuye a una mayor eficiencia y rendimiento del trabajo en conjunto.

Las velocidades de excavación pueden variarse, según el tamaño de la zanja y la clase de terreno. Por otra parte existe la posibilidad de adaptar diversos elementos cortadores o cuchillas adicionales, para aumentar la anchura de las zanjas.

En la actualidad existen modelos sofisticados de zanjadoras que incluyen dispositivos especiales como sensores electrónicos que funcionan a base de rayos láser para un correcto alineamiento de la maquina al eje del proyecto, sensores para poner en alerta al operador sobre obstáculos en la excavación que pueden dañar el equipo, etc.

En general, se puede decir que las zanjadoras presentan grandes ventajas en la construcción de zanjas largas en pleno campo, en terrenos llanos o poco accidentados. El acabado que presentan las zanjas excavadas con estos equipos las hace ideales para el tendido de tuberías, de drenajes, canalizaciones, de instalaciones de gas y eléctricas, cables telefónicos, etc. Sin embargo debido a sus limitaciones la maquina zanjadora solo podrá tomarse en cuenta para zanjas estrechas, profundidades relativamente pequeñas y longitudes considerables en alineación recta o con curvas en número reducido, para terrenos homogéneos y bien conocidos.