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Tecnología de la construcción 34 | Excavadoras | Cálculo de la Producción del Azadón

Calculo de la produccion del azadon

La profundidad de corte optima para un azadon dependera del tipo de material excavado y del tipo y dimension del cucharon. Como regla general, la profundidad de corte optima para un azadon esta generalmente en el rango de 30% a 60% de la maxima profundidad de excavacion de la maquina. La Tabla 8.3 presenta los ciclos de tiempo de azadones hidraulicos sobre orugas basados en la dimension del cucharon y condiciones de trabajo promedio. No se tienen tablas disponibles actualmente que relacionen el tiempo de ciclo promedio de un azadon con las variaciones en la profundidad de corte y giro horizontal. Por lo tanto, cuando se use la Tabla 8.3, se debe considerar estos dos factores cuando se decida seleccionar un tiempo para la carga del cucharon y los tiempos de los dos giros.

 

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Tabla 8.3 Tiempos para el ciclo de excavacion de azadones hidraulicos sobre orugas en condiciones promedio.*

20 tabla 8.3

* Profundidad del corte entre 40% y 60% de la profundidad maxima de excavacion; angulo de giro entre 30° y 60°; unidades de acarreo al mismo nivel de la excavadora.

 

La formula basica de produccion para un azadon usada como excavador es:

21 ecuacion 8.2

[8.2]

donde

Q = capacidad colmada del cucharon en volumen suelto

F = factor de llenado del cucharon para el cucharon del azadon

t = tiempo del ciclo, en segundos

E = eficiencia en minutos por hora

22 ecuacion 8.2 - 2

23 ecuacion 8.2 - 3

Ejemplo 8.1

Un azadon sobre orugas con un cucharon de 3.5 yd3 esta siendo considerado como una alternativa para usarlo en un proyecto donde excavara una arcilla muy dura de una cantera de prestamo. La arcilla sera cargada en camiones con una altura de carga de 9 pies con 9 pulgadas. La exploracion de suelo indica que por debajo de 8 pies el material cambia a un material limoso inaceptable para el proyecto. ¿Cual es la produccion estimada del azadon en yd3 en banco, si el factor de eficiencia es igual a 50 min-hora?

 

Paso 1.    Dimension del cucharon, 3.5 yd3

 

Paso 2.    Factor de llenado del cucharon (Tabla 8.2) arcilla dura de 80% a 90%; use el promedio de 85%.

 

Paso 3.    Tiempos de ciclo tipicos de los elementos

 

La profundidad de corte es 30% a 60% de la maxima profundidad de
corte. De la Tabla 8.1 para un azadon de 3.5 yd3, la profundidad
maxima de excavacion es 23 a 27 pies. La profundidad de excavacion es 8 pies.

24 ejemplo 8.1 - 1

 

Por lo tanto, bajo las condiciones promedio y para un azadon de 3.5 yd3, el tiempo del ciclo de la Tabla 8.3 seria:

25 ejemplo 8.1 - 2

 

Paso 4:   Factor de eficiencia, 50 min/hr

 

Paso 5:    Esponjamiento del material, arcilla dura, 35% (Tabla 4.4)

 

Paso 6:    Produccion probable:

26 ejemplo 8.1 - 3

 

Verificamos  la  maxima  altura  de  carga  para  asegurarse  que  pueden  llenarse los camiones, de la Tabla 8.1, 21 a 22 pies.

21 pies > 9 pies con 9 pulgadas    OK

 

Como se establecio, los tiempos de ciclo de los azadones son de mayor duracion que los tiempos de las palas. Esto se debe en parte a que despues de hacer el corte, el cucharon del azadon debe levantarse sobre el terreno para cargar la unidad acarreo o colocarse por encima de una pila de material. Si las unidades de acarreo pueden ubicarse sobre el piso de la excavacion, el cucharon estara por encima de la unidad de acarreo cuando termine la carga (ver Figura 8.13). Entonces no seria necesario elevar mas el cucharon antes de girar y descargar. Cada movimiento del cucharon igualmente incrementa el tiempo del ciclo. Ubicar las unidades de acarreo por debajo del nivel del azadon incrementara la produccion. Un estudio encontro ahorros del 12.6% en el tiempo del ciclo entre la carga al mismo nivel y trabajando el azadon en una zanja por encima de las unidades.

27 figura 8.13

FIGURA 8.13 La ubicacion de las unidades de acarreo afecta la produccion del azadon.

 

A veces en las operaciones de excavacion de zanjas, el proposito principal no es mover un volumen de material. El problema critico es hacer corresponder la capacidad del azadon para excavar pies lineales de zanja por unidad de tiempo con la produccion de tendido de tuberia.

 

CARGADORES

INFORMACION GENERAL

 

Los cargadores se usan de modo intensivo en el trabajo de construccion para manipular y transportar material a granel, como tierra y roca, cargar camiones, excavar tierra y cargar tolvas de agregados en plantas de asfalto y concreto. El cargador es un equipo muy versatil, diseñado para excavar al o por encima del nivel de sus ruedas/cadenas. El sistema de elevacion es hidraulico y ejerce la maxima fuerza de desprendimiento con un movimiento hacia arriba del cucharon. No requiere de otro equipo para nivelar, suavizar o limpiar el area de trabajo.

 

Tipos y dimensiones

 

Segun el tren de rodaje, hay dos tipos de cargadores: sobre orugas (ver Figura 8.14) y de ruedas (ver Figura 8.15). Pueden agruparse ademas por la capacidad de los cucharones o el peso que pueden cargar. Los cargadores de ruedas pueden ser dirigidos por las ruedas traseras o pueden ser articulados. Para incrementar la estabilidad durante el izaje de la carga, las cadenas de los cargadores de orugas son mas largas y anchas que aquellas que puedan tener los tractores de tamaño comparables.

28 figura 8.14

FIGURA 8.14 Cargador sobre orugas.

 

29 figura - 8.15

FIGURA 8.15 Cargador de ruedas.

 

Accesorios y cucharones de los cargadores

 

Los accesorios mas comunes de los cargadores son los cucharones tipo pala y los elevadores de carga. Los sistemas hidraulicos de los cargadores proporcionan el control necesario para operar estos   accesorios.

 

Cucharones. Los cucharones mas comunes son los convencionales de una pieza, de uso general, los de mandibulas articuladas, multiproposito; y los de trabajo pesado, para roca. Ademas, hay otros cucharones y accesorios para propositos especiales. Los cucharones se ajustan al tractor por medio de marcos de empuje y brazos de izaje.

De uso general. Los cucharones de uso general (una pieza) estan hechos de acero de alta resistencia, totalmente soldado. Los bordes de corte son reemplazables y estan debidamente empernados al cucharon. Estos cucharones estan generalmente equipados con dientes reemplazables que se empernan en los bordes de corte, pero tambien vienen con un borde recto y sin dientes.

30 accesorios y cucharones de los cargadores - de uso general

 

Multiproposito. Los cucharones de mandibulas articuladas de dos piezas estan hechos de acero de alta resistencia, totalmente soldado. Los cucharones multiproposito se conocen como cucharones “cuatro en uno” porque pueden ser usados para funcionar como un cucharon normal, como cuchilla, como almeja y como garfio. Estos cucharones tienen empernados bordes de corte reemplazables. Tambien son comunes los dientes reemplazables de tipo empernables.

31 accesorios y cucharones de los cargadores - multiproposito

 

Roca. El cucharon para roca es de una pieza, para construccion pesada y tiene un borde de corte con forma de V que sobresale Este borde sobresaliente se puede usar para hacer palanca y aflojar roca de voladura.

32 accesorios y cucharones de los cargadores - roca

 

De descarga lateral. Un cucharon de descarga lateral permite versatilidad para trabajar en areas confinadas, a lo largo de caminos con trafico y para llenar camiones. Se cuenta tanto con cucharones de descarga hacia la derecha como a la izquierda.

33 accesorios y cucharones de los cargadores - de descarga lateral

 

Horquillas de elevacion. Las horquillas de elevacion de carga pueden fijarse al cargador en lugar de un cucharon.

34 accesorios y cucharones de los cargadores - horquillas de elevacion

 

Otros. Estan disponibles otros tipos de cucharones especiales y accesorios incluyendo cucharones para demolicion, hojas de arado para remocion de nieve, rastrillos y cepillos para aplicaciones de limpieza, escobas barredoras de alta resistencia y plumas frontales diseñados para levantar y mover cargas de izaje.

 

Factores de llenado para cucharones de cargadores. La capacidad colmada del cucharon de un cargador se basa en el estandar SAE J742b-Front End Loader Bucket Rating. Este estandar especifica un angulo de reposo 2:1 para el material colmado. Este angulo de reposo (2:1) es diferente al especificado por las normas SAE y PCSA para los cucharones de las palas frontales o los azadones (1:1). La capacidad de carga de los cucharones de los cargadores frontales se expresa en yd3 para todos los tamaños mayores a ¾ yd3 y en ft3 para todos los tamaños menores a ¾ yd3. Las capacidades se establecen en intervalos de 1 ft3 para los cucharones menores a 3/4yd3, de 1/8 de yd3 para cucharones entre 1 a 3 yd3 y de1/4 yd3 para cucharones mayores a 3 yd3.

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La correccion con el factor de llenado para un cucharon de un cargador frontal (ver Tabla 8.4) permite ajustar la capacidad colmada segun el tipo de material que se manipula y el tipo de cargador, ya sea de orugas o de ruedas. Principalmente debido a la relacion entre la traccion y la fuerza de desprendimiento, los factores de llenado del cucharon son diferentes segun el tipo de cargador.

 

Tabla 8.4 Factores de llenado de cucharones para cargadores sobre orugas y sobre ruedas.

35 tabla 8.4

Reimpreso por cortesia de Caterpillar Inc.

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