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Tecnología de la construcción 32 | Excavadoras | Excavadoras Hidráulicas

EXCAVADORAS

 

La potencia hidraulica es la clave de la versatilidad de muchas excavadoras. Las excavadoras hidraulicas tipo azadon se usan principalmente para excavar por debajo del terreno sobre el que descansa la maquina. El cargador frontal es un equipo versatil diseñado para excavar en o por encima del nivel de la maquina. A diferencia de la excavadora, un cargador debe maniobrar y viajar para ubicar el cucharon para cargar o descargar.

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EXCAVADORAS HIDRAULICAS

Las excavadoras hidraulicas usan motores a diesel para accionar bombas hidraulicas, motores y cilindros, que, a su vez, activan los movimientos para excavar y cargar materiales. Estas excavadoras (Figura 8.1) pueden estar montadas sobre orugas o sobre neumaticos y disponen de diferentes accesorios para aplicaciones particulares del trabajo. Con las alternativas en tipos, accesorios y dimensiones, estas maquinas estan disponibles para casi cualquier aplicacion, pero cada una ofrece variaciones en terminos economicos. Este capitulo toma en cuenta las caracteristicas importantes de operacion de la maquina y llama la atencion sobre las consecuencias de produccion de su aplicacion especifica.

 

La potencia hidraulica es clave de las ventajas que ofrecen las excavadoras. El control hidraulico de los componentes de la maquina proporciona:

  • Ciclos de tiempo mas rapidos
  • Control positivo de los accesorios
  • Control preciso de los accesorios
  • Alta y completa eficiencia
  • Suavidad y facilidad de operacion

 

01 Figura 8.1

FIGURA 8.1 Una excavadora hidraulica de azadon sobre orugas trabajando en la sierra del Peru.

 

Las excavadoras de pluma y brazo se clasifican por el movimiento de excavacion del cucharon (ver Figura 8.2). Las maquinas con movimiento hacia arriba se conocen como “pala frontal.” Una pala desarrolla la fuerza de desprendimiento del material mediante movimientos de plegado y empuje del cucharon hacia afuera de la maquina. La pluma de la pala gira en un arco ascendente en la carga; por lo tanto, la maquina requiere un banco de material encima del nivel del terreno sobre el cual trabajar. Una maquina de arco descendente se clasifica como un azadon. Esta desarrolla una fuerza de desprendimiento de excavacion empujando el cucharon hacia la maquina y plegandolo hacia el interior. El giro descendente de un azadon determina su uso para la excavacion por debajo del nivel de operacion.

02 excavadoras hidraulicas - figura 8.2

FIGURA 8.2 Movimiento de las excavadoras hidraulicas.

 

Si una excavadora se considera una maquina independiente (un sistema de un solo enlace), su tasa de produccion puede estimarse usando los siguientes pasos:

 

Paso 1. Obtener el volumen de carga colmado del cucharon a partir de las hojas de informacion del fabricante. Este seria un volumen suelto

 

Paso 2. Aplicar un factor de llenado con base en el tipo de maquina y la clase de material que se va a excavar.

 

Paso 3. Estimar el tiempo del ciclo maximo. Este es una funcion del tipo de maquina y las condiciones de trabajo que incluyen el angulo de giro, la profundidad o altura de corte y en el caso de los cargadores, la distancia de desplazamiento.

 

Paso 4. Aplique un factor de eficiencia.

 

Paso 5. Transforme las unidades de la produccion a las unidades de peso o volumen deseadas (volumen suelto, volumen en banco o peso).

 

Paso 6. Calcule la tasa de produccion.

La formula basica para calcular la produccion es: Material acarreado por carga x ciclos por hora. En el caso de excavadores, esta formula puede ser refinada y escrita de la siguiente manera:

03 excavadoras hidraulicas - ecuacion 8.1

[8.1]

donde

Q = capacidad colmada del cucharon (volumen suelto)

F = factor de llenado del cucharon

AS:D = correccion por angulo de giro y profundidad (altura) de corte

t = tiempo del ciclo en segundos

E = eficiencia (min/hr)

 

04 excavadoras hidraulicas - ecuacion

 

Para transformar de volumen suelto a toneladas, dividir el peso unitario suelto en libras entre 2000 lb/ton.

Este proceso de analisis de produccion se muestra en la Figura 8.3.

05 excavadoras hidraulicas - figura 8.3

FIGURA 8.3 Proceso de calculo de la produccion de una excavadora.

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Accidentes en excavadoras hidraulicas

Un trabajador de construccion de 26 años murio mientras trabajaba en una zanja de 2.4 m de profundidad tratando de remover el revestimiento de concreto de una alcantarilla. Como era imposible para el operador del la excavadora ver el fondo de la zanja donde se estaba ubicando la cubierta, la victima estaba dentro del entibado de la zanja, dandole indicaciones con las manos al operador por encima de el. Mientras tiraba del revestimiento los dientes del cucharon deslizaron por el borde del concreto, haciendo que el brazo y el cucharon de la excavadora girara hacia la victima, aplastandola contra el lado del entibado de la zanja (Iowa NIOSH Fatality Assessment and Control Evaluation Investigation 96IA0).

 

Informacion del Bureau of labor Statistics (BLS, por sus siglas en ingles) identifico 346 muertes asociadas con excavadoras o retroexcavadoras durante el periodo 1992 a 2000.   La revision de la informacion hecha por el National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH, por sus siglas en ingles) identifico dos causas comunes de lesiones:

 

  • Golpe por el movimiento de la maquina, giro de la pluma u otros componentes de la maquina.
  • Golpe por una subita desconexion del cucharon del excavador que se separan del brazo sin razon aparente.

 

Otra de las principales causas de fatalidad son volcaduras, electrocuciones y maquinas que resbalan dentro de zanjas como resultado de derrumbes.

 

Los administradores tienen la responsabilidad de asegurar que los operadores de las excavadoras y aquellos que trabajan alrededor del equipo sigan siempre practicas de seguridad. Las practicas de seguridad determinan que:

 

  • Los operadores mantengan los accesorios de las maquinas a una distancia segura de los trabajadores todo el tiempo.
  • Los trabajadores esten entrenados en practicas relacionadas a la seguridad cuando trabaj en cerca de equipo pesado.
  • Los supervisores consideren metodos de trabajo alternativos que eliminen la necesidad de ubicar a los trabajadores cerca del equipo pesado.
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