Gerencia de Aplicación De Excavadoras Hidráulicas
Agenda: •Reglas del juego •Reglas de dimensión y tamaño •Unificando conceptos •Frentes •Cucharones •Dientes •Guardas •Opciones •Los errores de la gran mayoría •Conceptos de productividad y eficiencia 2
Agenda: •Reglas del juego •Reglas de dimensión y tamaño •Unificando conceptos •Frentes •Cucharones •Dientes •Guardas •Opciones •Los errores de la gran mayoría •Conceptos de productividad y eficiencia 3
Tipo de Material Clasificación
Gama de Fuerza de Compresión
Tipos de Roca
Ejemplos
(MPa) Muy Débiles
10 –20
Rocas sedimentarias débilmente compactadas
Arcilla, tiza, piedra caliza jurásica
Débiles
20 – 40
Rocas sedimentadas débilmente cementadas
Alteradas por el clima
Rocas sedimentarias competentes granuladas de baja densidad
Pizarra, piedra arcillosa
Rocas ígneas competentes algunas Rocas metamórficas
Pizarra, Esquisto, Piedra Caliza
Mediana
40 – 80
Fuerte
80 – 160
Esquistos
Ígneas granulado fino 4
Muy Fuerte
160 – 320
Cuarcitas Ígneas de grano fino denso
Basalto, Cuarcita de Granito
Como Trabaja una Excavadora Corte/ desplazamiento/ fracturación Capa vegetal Arcilla Arenas Sedimentos Materiales blandos
Desplazamiento Solamente Rocas Ígneas Rocas en general Minerales rocosos
5
Como Trabaja una Excavadora Corte/ desplazamiento/ fracturación Capa vegetal Arcilla Arenas Sedimentos Materiales blandos
Factores que influyen en selección: Tipo de material Nivel de compactación. Producción Densidad 6
Como Trabaja una Excavadora Desplazamiento Solamente Rocas Ígneas Rocas en general Minerales rocosos
7
Factores que influyen en selección: Tipo de Roca Tamaño de la roca Producción deseada Nivel de facturación Densidad
Tamaño del material Vs Tamaño maquina Fuerza para desplazarlo10cm
Kn
Tamaño maquina 8
Voz de la Experiencia Modelo
Material
Cucharón
Material
Cucharón
320CL
0> 10cm
>1.2cu mt
10 >15cm
>1.0cu mt
32ODLME
0>15cm
>1.5cu mt
15 >20cm
>1.3cu mt
324DLME
0>15cm
>1.8cu mt
15 >20cm
>1.5cu mt
325DLME
0>15cm
>2.0cu mt
15>20cm
>1.6cu mt
336DLME
0>15cm
>2.4cu mt
15>20cm
>1.9cu mt
345DLME
0>15cm
>3.1cu mt
15>30cm
>2.4cu mt
365CLME
0>30cm
>4.4cu mt
30>40cm
>3.8cu mt
385CLME
0>30cm
>5.6cu mt
30>50cm
>4.8cu mt
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Que factores de marca que debo considerar... 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 11
Versatilidad Robustez Fuerzas Configuración Usos Respaldo Repuestos Confiabilidad Disponibilidad mecánica Valor de reventa Financiamiento Productividad
Factores de Selección de Acuerdo a la Aplicación ¾
Dimensiones del área de trabajo
¾
Tipo de material: Tamaño, forma, dureza, condición
¾
Configuración Alcance vs. Masiva
¾
Cucharón, tipo, tamaño, geometría, peso y diseño
¾
Necesidad y versatilidad de otras herramientas
¾
Tipo y uso del acople rápido
¾
Condiciones de operación
¾
Dientes del cucharón
¾
Protecciones
12
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Fuerzas que hacen el trabajo Fuerza de Plegado del Cucharón:
14
Fuerza de ataque del brazo
15
Par de Giro
16
Dimensiones de la Aplicación Feet
40
Meters
12 11
35 10 30
9 8
25 7 20
6 5 C
15
Máxima altura de carga
4 10
3 C 2
D
345B L
5 1 0
0 B 1
5 2 F
Máxima Profundidad
10
3 E
A 4 15 5 20
6 7
25 8 30
9
17
14 50
13 45
12 40
11
10 35
9 30
8
7 25
6 20
5
4 15
3 10
Máximo Alcance
2
1 5
0 0
-1
-2 -5
-3 Meters Feet
Cual es mi mejor opción?
Que diferencias hay?
18
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Plumas y Brazos
Diseñadas para ejercer fuerzas frontales solamente Alcance: Trabajo general, utilitario, excavación, manejo de aguas Propósito General: (385) Alcance intermedio, trabajo general y producción Excavación Masiva: Dedicado a producción para carga de camiones Súper Largo Alcance: Limpieza de canales y manejo de lodos Excavación Largo Alcance: Excavación a máxima distancia y profundidad Manejo de materiales: Chatarra, pulpos, imanes, materiales a granel Demolición a Gran Altura: Demolición Forestal: Para trabajos forestales 20 Túneles: Frente especial para hacer túneles Pala Frontal: Para configuración de pala frontal
330 y 345
Progresión de las Fuerzas
Bucket Force Stick Forces
345DME 2.5 345DME 3.0
Modelo
345DReach 3.35 345DReach 3.9 345DReach 4.8 330D ME 2.15 330D ME 2.55 330DReach 3.2 330DReach 3.9 0
50
100
150
200
Fuerza en KN 21
250
300
Progresión de las Fuerzas
385CME 2.92 385CME 3.4 365CME 2.57 Bucket Force
365CME 3.0 365CReach 2.84
Stick Force
365CReach 3.6 365CReach 4.67 0
100
200 Force in KN
22
300
400
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330DL ME
Alto
Muchos M³
24
!
No siempre el cucharón más grande es el mejor….. Veamos por que.
Hasta por factor de seguridad
330DL ME
25
Cual es el Mejor Cucharón? Tiempo de ciclo + factor de llenado = $$$
26
Tipo de material. Forma, Tamaño, Dureza => factor de llenado. Dimensiones=> Fuerza Peso => Durabilidad Implementos de Corte => eficiencia
Factor de Llenado. ( porcentaje de la capacidad colmada del cucharón)
A
100- 110% Carga mojada o arcilla arenosa.
B C
95- 110% Arena y Grava
80-95% Arcilla dura y compactada.
D 60- 75% Roca bien fragmentada por voladura, y material de río. 27
E40- 50% Roca mal fragmentada por voladura
A B C
Dimensiones son Criticas Peso = Durabilidad = Rigidez estructural = Menos reparaciones = ++Consumo de combustible = --ciclos mas largos = menor productividad
Geometría: Optima para cada material. Optimiza las fuerzas Maximiza productividad 28 Protege las estructuras frontales Ahorro de combustible
Ancho (Ancho de Corte) – El ancho de corte es la parte más ancha del cucharón. Medido de una punta de esquina a la otra desde la parte exterior.
29
Capacidad – Capacidad colmada es una forma de convertir las dimensiones físicas del cucharón en una cantidad aproximada de los metros cúbicos (yardas cúbicas) de material que caben en un cucharón determinado.
30
Radio de plegado – El radio de plegado es la distancia desde el punto de pivote del cucharón/brazo hasta la punta del diente del cucharón. • 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 31 siguiente excavadora de tamaño más pequeño
32
Doble Radio– Este diseño reduce el arrastre del talón al mismo tiempo que mantiene la capacidad. Los beneficios de este diseño son: •Mayor capacidad de carga •Menor desgaste •Menores costos de mantenimiento
Componentes del Cucharón Cáncamo de levantamiento Plancha en serie
Plancha lateral
Planchas abisagradas
Ménsulas
Plancha de desgaste lateral Recubrimiento Bandas Anti-desgaste
Barra lateral Cuchilla de Base 33
Adaptadores
Placa N/S No. de Pieza de Nivel Superior
Plancha de número de serie para facilitar la identificación No. de Grupo
Unidad Comercial
GET (Cuchilla de Base) Número de Serie
La 34 información que aparece arriba le permite utilizar: Libro de Piezas, SIS, Xpedio, PSK
Características y Beneficios del Cucharón Planchas abisagradas pasan a través del tubo de torsión para lograr una mejor distribución de la carga y mayor durabilidad.
El Análisis del Elemento Finito se realiza en las bisagras y en los cucharones, a fin de minimizar la tensión y maximizar la vida útil estructural.
35
Test Bucket Shapes
1
3
2
7
13
36
9
8
14
15
5
4
10
16
11
17
6
12
18
Diferentes perfiles para resultados diferentes
HDR-C
Entek EB40 CWT Rock HDR HDR-P ius ad R ge Ed l a pic Ty s diu a R Tip l a pic Ty
37
Compare las diferencias
38
70 –80%
90 –120 +%
39
80 –90%
40
42” - 1.25 yd3
42” - 1.38 yd3
56” Radio de Giro
62” Radio de Giro
19.5” Distancia entre Pasadores
17.5” Distancia entre Pasadores
Construcción
41
Tabla de Aplicación – para los Cucharones de las Excavadoras Hidráulicas La selección de los cucharones debe hacerse de acuerdo con el material específico
que permite una vida útil más prolongada del cucharón
y optimiza el rendimiento de la máquina. 42 POTENCIA
Clasificación del Cucharón Clase C1- C2 ( GP y HD) Materiales a granel. Carga Fácil. Materiales sueltos Hombro abierto Perfil recto y bien volados. Impacto bajo y medio.
Corte recto Radio de giro grande 43
5-7 dientes cortos poco espacio
Clasificación del Cucharón Clase C3 ( HDR ) Granel con Penetración.
Reforzado Lados curvos
Tipo Espada. 70 a 100 mm adelante Radio de Giro corto 44
Menos dientes (4 - 5) Mas largos
Trabajo Pesado. Alto Impacto. Materiales volados sueltos. Minería y Canteras.
Clasificación del Cucharón Clase C4 ( XHDR) Penetración Énfasis SOLAMENTE Radio de giro bajo
Angosto
Muy reforzado 45
Costillas (op) Lados muy curvos Corte en plano o en V 3 – 4 dientes 200 mm de ventaja Dientes largos
Bloques. Muy alto impacto. Extra trabajo pesado. Baja capacidad. Minería y Canteras.
io d Ra
de
ro i G
is vo e c ex
Sin Radio de Curvatura 46
El peso en el ciclo Ejemplo: 365CLME con cucharón de 4.0 c.mt. Producción por hora 365CLME Tres ciclos por minuto. 20 seg por ciclo: x 50 min/hr = 600 c.mt hr 365CLME 2 Cucharón pesa 1/2 ton mas y afecta el ciclo un 10% => 24 seg por ciclo 125ciiclos/ 50 min /hr = 500 c.mt hr. 365CLME 3 Cucharón pesa una ton mas y afecta el ciclo un 20% => 28 seg por ciclo 107ciiclos/ 50 min /hr = 428 c.mt hr. 47
48
883,500 1,519,620
49
A los cinco años.....
50
81%
68%
4,534,494
7,598,100
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Los dientes:Cual es su función? Soltar en material consolidado Fraccionar el material si es posible Mover el material para facilitar su carga Concentrar las fuerzas de dislocación y desprendimiento Proteger la cuchilla de corte Facilitar que el material fluya hacia el cucharón
Cuales son los mitos equivocados?
52
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.
Reglas de medición de eficiencias de un diente. Resultado: Ciclos mas cortos posibles Máxima carga útil por ciclo de acuerdo al material Físico / Forma: El diente debe mantenerse afilado el 10% de su vida útil No se debe partir Debe seleccionarse y ser probado para cada material Debe ser de bajo perfil de sección de área 53
Distribución de Fuerza de Penetración 100 KN
12 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 Cm X6 54
1 KN / cm
2 Cm =>100 KN/2 Cm x 5 = 10
KN / Cm
Diagnostico de Fallas Fuerza cilindro Fracturas X
Incorrecto cucharón o dientes causan: Momento Rotación
Fb 55
Fa
¾Dientes de puntas se desgastan mas de un 20% mas rapido. ¾Desgaste acelerado de pines y bujes. ¾Fracturas en las planchas de sujeción. ¾Factores de llenado del 60% o menos. ¾Rotura del cilindro del cucharón.
La Importancia de las Puntas
56
Para un alto rendimiento
57
Como Trabaja una Excavadora Corte/ desplazamiento/ facturación Capa vegetal Arcilla Arenas Sedimentos Materiales blandos
Desplazamiento Solamente Rocas Ígneas Rocas en general Minerales rocosos
58
Causas Y Efectos El perfil menor: mas producción menos combustible vida mas corta del diente
Patrón de desgaste es critico: perdida de fuerza efectiva alta perdida de producción alto costo de combustible fallas estructurales altos costos de mantenimiento perdida de disponibilidad 59
Orden de preferencia De alta Penetración para materiales poco abrasivos pero muy duros. Máxima producción y penetración.
Punta de Penetración Cruciforme para zanjeo y carga en la mayoría de las aplicaciones. Mejores acabados. Buena producción. 60
Zona de facturación
61
Orden de preferencia De una sola Punta. Para materiales y condiciones que requieren máxima penetración. Para facturación.
De Doble Punta. Para la excavación de materiales difíciles de penetrar, y para obtener un mejor fraccionamiento 62
Nuevas Puntas Sistema K = No usar en escavadoras hidráulicas, 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. 63
Criterio de Selección…Caso Real 385 CLME : Cucharón 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 ABRASION…FOB US$ 622; 500 hr de vida : 6 dientes. 980 tons/hr. 20 hrs/ dia/300 días/ano. Costo total por ano = US $ 44.784. B) 232-0072 TIP, PENETRATION…FOB US $ 390; 150 hr de vida: 6 dientes. 1078 tons/hr.(+10%). Costo total por ano = $ 93.600. Opción A) US$ 48.816 mas barata A) Producción: 5’880.000 tons @ $2.86 = $16’816.800. B) Producción: 6’468.000 tons @ $ 2.86 = $18’498.480. Diferencia: + US$ 1’681.680 mas facturación con opción B.
Ahorre $48.816 O Ventas + $1’681.680
Moraleja: El incremento en producción es el factor critico a considerar sin importar el costo de los dientes ni su durabilidad 64
Cortadores Laterales y Protectores
Strike off
65
Cortador lateral
66
Excavación Masiva
67
Alcance
Sidebars
6.35 cm
12 cm
68
69
345 (3) BL ME. Caso real
70
Contrato por 12 millones de Mt.cu Producción inicial 470 m.cu.hr.= 851dias, @ $.47/m.cu = 5’640K Producción a los 8 meses, 250 mt cu.hr = 1600 días @ $1.03 = $12’360K Necesita tres maquinas mas para poder cumplir la obra.
Agenda: •Reglas del juego •Reglas de dimensión y tamaño •Unificando conceptos •Frentes •Cucharones •Dientes •Guardas •Opciones •Los errores de la gran mayoría •Conceptos de productividad y eficiencia 71
Tipos de guardas Central – para uso en suelos arcillosos y húmedos Completa – Para protección contra rocas Media - intermedia Contra vandalismo Barras y/ o malla – para uso de martillo y desgarrador
Guardas de carriles Guardas de vidrio frontal Guardas contra caída de objetos Guardas inferiores Guarda para limpieza de terrenos y caída de rocas
Guardas servicio pesado contra troncos, y rocas Guarda adicional del motor de giro Guardas HD para los motores de traslación 72
73
74
Agenda: •Reglas del juego •Reglas de dimensión y tamaño •Unificando conceptos •Frentes •Cucharones •Dientes •Guardas •Opciones •Los errores de la gran mayoría •Conceptos de productividad y eficiencia 75
330D & 345D – 4 barras 30 30 76
365C – 5 barras 385C – 6 barras
Brazos Reforzados
Guarda del Cilindro Del Cucharón
330DL 77
345CL
365CL
385CL
Producción
78
Análisis de Sistemas de Carga HEX Vs CF
79
Herramientas de Carga
80
ä
1-
Características principales
ä
2-
Métodos de carga
ä
4
Cargadores Frontal (WL) vs HEX en aplicación
Excavadoras Hidráulicas (HEX) Características Peso Potencia motor e hidráulica Capacidad del cucharón Fuerzas de desgarramiento y dislocación Sistema hidráulico Rotación, velocidad y fuerza
81
Material suelto de Bajo Impacto. Brazo 3.0mt ; 3-3.4 m3
345 DLME
82
Material Volado de Alto Impacto y Desgarre. Brazo 2.55 mt ;2.4 –3.0 Espada Desgarrador
365CLME
Material Suelto de Bajo Impacto Brazo 3.0mt; 4.0 – 5.0 m3
83
Material Volado de Alto Impacto y Desgarre Brazo 2.6mt; 3.0 –3.8 m3 Desgarrador
385CLME
Material Suelto de Bajo Impacto Pluma GP; Brazo 2.9mt: 4.5- 5.0 m3 ME, Brazo 3.4mt: 5.0 –5.8 m3 Material Volado de Alto Impacto y Desgarre ME, Brazo 2.9mt: 4.0- 5.0 m3 Desgarrador
84
385CFS
Bancos Altos de Roca Volada y Estéril
4.6 – 6.5 m3
85
HEX Reglas –
–
86
Numero de pases / camión : 4-5-6
Mas eficiente forma de trabajo es sobre el banco cuando es posible.
Relación Excavadora - Camión Cucharón [m3 725 730 735 740 770 (36 mt) 771 (40 mt) 773 (55 mt) 775 (60 mt)
87
330D LME 1.8. 2.0 5 5-6 7-8
Material density: 1.65 t/m3
345D LME 2,4-3,1 3 4-5 5-6 7-8 7-8
365C LME 385C LME 3,6 - 4,6 4.8- 5,7 3-4 4 4-5 5 5-6 7
3-4 4 4-5 5 6-7 7-8
Tiempo de ciclo. Es afectado por: •El posicionamiento de la maquina y el camión •Altura del banco •Angulo de giro •Altura del camión •Diseño de producción del banco. •Dureza del material •Tamaño de la piedra •Destreza del operador 88
89
Altura optima de banco para cada sistema
90
Técnicas de Operación Altura del banco – Que pertima limpiar el are del acceso del camion. – Depende del angulo de reposo natural del material
91
Técnicas de Operación Altura del banco – Igual al largo del brazo, si el material lo permite – Posicione el camión con el brazo vertical al centro de la caja del camion para la carga de paso por el lado 92
345B LME
Técnicas de Operación Distancia ideal del camión – Lateral de la tolva bajo la articulación brazo/pluma
93
Técnicas de Operación Ángulo de giro – Tan cerca como sea posible
Zona de trabajo – 15o o igual al ancho del tren de rodaje
94
30 – 60o
Técnicas de Operación Distancia ideal del borde – Brazo vertical (90o) cucharón lleno – Muy alejado: fuerza de excavación reducida – Muy cerca: corte bajo las orugas y ciclos más largos 90o
95
96
Llenado sobre la compuerta trasera
97
Reglas de carga – –
Carga por detrás Para máxima producción el ángulo entre el área de carga y descarga debe ser entre 30° y 60°
Hay perdida de tiempo entre cambio de camiones 98
Posición del camión con maniobra. Carga de derecha a izquierda.
Reglas de carga – El camión tiene que maniobrar para quedar debajo del cucharón. La HEX no tiene que moverse!!!! –Debe llenar por el derecho del camión para facilitar la visual del operador de la HEX. –Nunca cargar sobre la cabina del camión
99
Llenado sobre el riel
100
Carga a 180 grados
101
Mas INEFICIENTE: Carga a 180 requiriendo soltar el material a altura para acumularlo abajo para luego llenar y transportar a 180 grados
2
1
3 4
102
Planeacion de los bancos es una parte critica en la eficiencia de la operación. Permita áreas de maniobra y vías de trafico cómodas para los camiones
100 mts en reverso
103
Máxima eficiencia con llenado “fly-by” Preparación del Área de Trabajo y flujo de trafico para una Excavadora masiva Caterpillar
Desgarrador y segundo cucharón
104
•Escavadora en diagonal para un máximo equilibrio. •Mínimo tiempo de intercambio de camión 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 producción por hora
Reglas –
Área de carga y rotación
Truck position Without maneuver.
105
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
Concejos de carga : – –
–
La Hex tiene que preparar su plataforma y limpiar el área de carga. Nunca cargue sobre los motores de traslación. Cargue solamente sobre las ruedas guiás. Asegúrese que hay suficiente material bajo estas para que la Hex no se balancee Coloque la HEX en X para mas estabilidad si es posible. Si no, coloque la maquina perpendicular al camión
106
Otros consejos : –
– –
En movimiento de tierra comience el primer cucharón 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 ángulo de ataque debe ser menor. En materiales duros, el ángulo debe oscilar entre 15 a 30 grados para una mejor penetración.
107
Otros consejos: –
Para un buen factor de llenado cierre el cucharón contra el brazo de tal manera que los lados queden paralelos al suelo
–
Primer cucharón en la parte trasera del camión
–
Nunca sobrecargue.
–
Siempre cucharones colmados
1
108
2
3
4
Otros consejos:
Buena altura de carga
Siempre es recomendable usar maquinas que hacen un buen acople de tamaños Altura y largo del camión de fácil descarga 109
Desgarre & Carga
110
Aplicación con desgarrador
111
Desgarramiento en el mismo nivel para aplicaciones especiales – En canteras: Cuando tenemos un alto % de desperdicio húmedo Cuando el clima es soleado, para secar los materiales desgarrados ¡Los materiales se limpiarán más fácil en la criba cuando está seca! – Construcción pesada: Se usa cada vez más para reemplazar un Tractor de Cadenas (TTT) en un área pequeña...reemplazo de desgarramiento con TTT por...
Aplicación principal
Limpieza del frente de carga/base de voladuras en canteras Desgarramiento en banco: –
–
112
Altura del banco: máxima longitud del brazo (2 m a 3 m) Comenzando de arriba hacia abajo
Técnicas de Operación Altura del banco para uso del desgarrador – Igual al largo del brazo, si el material lo permite
113
Técnicas de Operación Altura del banco para uso de desgarrador Ideal desde arriba del banco 30 grados sobre la vertical del brazo para máximas fuerzas.
114
Técnicas de Operación Ataque del banco con desgarrador – Por etapas de arriba hacia abajo. – Aplicar la fuerza del brazo primero. – Aplicar la fuerza del cucharón 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.
115
1 2 3
Técnicas de Operación
116
Mantener el ángulo de ataque constante
