Facultad de Ingeniería y Tecnología Sede Tres Pascualas, Concepción.
“DRAGALINAS” Nombre
: Valeria Riquelme Martínez. Daniel Ruiz Polanco. Hans Thon Bustos. Paula Valenzuela Valenzuela.
Docentes
: Alexandra Matus Gacitúa. José Rodríguez López.
Curso
: Taller de Nuevas Tecnologías.
Sección
: T52
Concepción, 28 de septiembre 2017.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………………………………………3 RESUMEN EJECUTIVO …………………………………………………………………………………………………………….4
DESCRIPCIÓN DE DRAGALINAS……………………………………………………………………………......5
DESCRIPCION GENERAL DE DRAGALINAS …………………………………………………………….......6 TIPOS DE DRAGALINAS…………………………………………………………………………………...............8 TECNOLOGIAS QUE INFLUYEN PARA LOGRAR SU DESARROLLO ……………………………….11 QUIEBRE QUE RESUELVE …………………………………………………………………………………………11 PRODUCCIÓN DE MAQUINA……………………………………………………………………………………11 PROCESO DE CREACIÓN ………………………………………………………………………………………….14 ROL DEL INGENIERO EN EL DESARROLLO DE ESTA MAQUINA………………………………….15 IMPACTO DE DRAGALINAS EN LA INDUSTRIA O SECTOR PRODUCTIVO……………………15 ¿POR QUÉ HOY ES TAN IMPORTANTE ESTA TECNOLOGIA?.........................................15
CONCLUSION…………………………………………………………………………………………………………………………16 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………………………………………………17
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INTRODUCCIÓN En el presente informe se muestra el desarrollo de una investigación tecnológica acerca las dragalinas. Las dragalinas conocidas en inglés como “dragline excavator”, son máquinas excavadoras de grandes dimensiones utilizadas en labores de ingeniería civil y minería de superficie para mover grandes cantidades de material. Estas máquinas son el equipo indicado para realizar excavaciones bajo su nivel de sustentación en terreno blandos, fangosos o sumer gidos, lo anterior es posible por su gran alcance, que le permite excavar una gran área sin desplazarse. Algunas de las mayores dragalinas utilizadas en explotaciones mineras a cielo abierto, son fabricadas por Caterpillar, Joy Global y OMZ. Este tema lo escogimos debido a que gran cantidad de nuestro equipo estudia ingeniería civil y en esta área es frecuente la necesidad de hacer movimientos de tierra para acondicionar el terreno, además consideramos que la dragalina es una maquina líder en excavación. El objetivo de este informe es conocer los elementos, tipos y funcionam ientos de dragalinas, mediante información teórica adquirida desde internet, ya que es una maquinaria con la que nos podríamos encontrar en nuestra vida laboral.
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RESUMEN EJECUTIVO
Imagen 1: “Dragalina”
El principal campo de aplicación de las dragalinas se encuentra actualmente en la explotación de yacimientos de carbón, con 85% de las maquinas fabricadas y el resto en minas de otras sustancias minerales.
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DESCRIPCIÓN DRAGALINAS
La dragalina es una máquina excavadora de grandes dimensiones. Por eso se construye en el mismo lugar donde se va a usar, en minería y en ingeniería civil, para mover grandes cantidades de material. Es especialmente útil en lugares inundados: por ejemplo, para la construcción de puertos. Su peso supera fácilmente las 2.000 toneladas hasta llegar en algunos casos a las 13.000. La dragalina está formada por las siguientes partes: 1. La estructura principal: Posee forma de caja, tiene movimiento rotatorio. Aquí reside el motor, diésel o eléctrico, y la cabina de mando. 2. El brazo móvil o mástil: Soporta la pala cargadora. 3. La pala cargadora: Sujeta verticalmente al brazo principal y horizontalmente a la estructura principal a través de cables y cuerdas. 4. Cables, cuerdas y cadenas: Permiten la maniobra del proceso de excavación. 5. Pies mecánicos: Evitan que las ruedas o las orugas de los tanques se hundan.
Imagen 2: “Partes de Dragalinas”
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Imagen 3: “Dimensiones de Dragalinas”
DESCRIPCIÓN GENERAL DE DRAGALINAS: 1- Palas de cables: Las palas de cable tienen tres secciones principales que se encuentran interrelacionadas: - Infraestructura: Esta montada sobre dos carros de orugas, lo que permite posicionarse adecuadamente en los lugares de trabajo, y trasladarse a baja velocidad. En este conjunto va instalado el mecanismo de traslación y dirección. - Superestructura: Sobre la insfraestructura se instala la superestructura giratoria, que consiste en una plataforma capaz de girar 360° en ambos sentidos. - Estructura de operación: La operación de carga de una pala de cable se realiza mediante la combinación de dos funciones ejecutadas por dos mecanismos distintos: Mecanismo de elevación y Mecanismo de empuje/retroceso.
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2- Sistema eléctrico: - Alimentación: La alimentación a las palas de cable, en alta tensión, se realiza desde la red de distribución. La tensión de dicha red (15 a 45 kV) es muy superior a la utilizada normalmente por las excavadoras (3.2 a 7.2 Kv), por lo que se necesita una transformación intermedia que se hace mediante una sub-estación. - Accionamiento eléctrico: Cuando la electricidad se introdujo como fuente de energía por razones de rendimiento y costo, su empleo se hizo en corriente continua. La utilización de motores de corriente continua, en vez de alterna, se hizo porque el par de salida por amperio consumido es máximo y su doble alimentación suministraba control y flexibilidad lo que es suficientemente bueno. - Super estructura giratoria: En la plataforma de la super estructura van instalados todos los sistemas de mando y control eléctrico de los distintos mecanismos. En su parte delantera están implantados los apoyos de la pluma, el soporte y estructura principal del equipo de excavación. 3- Mecanismos de funcionamiento: - Mecanismo de levación : La elevación del balde de la pala se hace siempre mediante cables, por lo que el mecanismo está compuesto por uno o dos motores eléctrcos y una transmisión por engranajes que lleganhasta el tambor de enrrollamiento, controlando el balde una buena forma. - Mecanismos de empuje y retroceso del balde: Las palas marca Bucyrus transmiten al brazo los movimientos de empuje de retroceso en la excavación mediante cables. Otro sistema consiste en un mecanismo de piñón y cremallera, accionado por un motor eléctrico. - Mecanismo de giro: Permite el giro en 360 °, en cualquiera de los dos sentidos de toda la super-estructura respecto de la infraestructura apoyada sobre el suelo. El movimiento parte de uno o más motores, situados verticalmente en la plataforma superior.
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TIPOS DE DRAGALINAS
Las dragalinas no son maquinas que esten estandarizadas en su construcción como ocurre con otros equipos. Debido a su alto costo, se ajusta el diseño a las especificaciones y condiciones de trabajo, para asi optimizar el rendimiento. Acontinuacion se darán a conocer las caracteristicas operativas principales de los dos grupos de unidades existentes: 1. Dragalinas de orugas:
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Accionamiento diesel.
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Capacidades de cazo de hasta 14 m3.
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Longitudes de pluma de 27 a 60 cm.
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Profundidad de excavación de hasta 45 m.
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Radios de vertido de hasta 55 m.
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Alturas de vertidos de hasta 38 m.
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Angulos de pluma de 30° a 60°.
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Presiones especificas de 80 a 140 kPa.
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Diámetro del cable de elevación y arrastre de hasta 7 cm.
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Movilidad limitada con velocidades de hasta 1,6 Km/h y buena.
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capacidad para remontar pendientes.
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Máquinas desmontables para su traslado a otro lugar.
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Pluma con posibilidad de elevarse o descenderse.
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Contrapeso movible.
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Buena visivilidad del operador.
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Buen rendimiento de excavación en terrenos medios a duros.
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Equipos de trabajo de uno o dos hombres por unidad.
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Se precisa una alta destreza de los operadores.
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Vida útil de hasta 50.000 horas.
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Imagen 4: “Dragalinas de orugas”
2. Dragalinas de zancas:
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Accionamiento eéctrico.
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Capacidad de cazo de 7 a 170 m3.
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Plumas de 50 a 115 m.
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Profundidades de excavación de hasta 60 m.
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Alturas de vertido de hasta 50 m.
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Pesos de las máquinas de hasta 14.000 toneladas.
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Angulos de pluma de 30° a 40°.
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Presiones especificas de 70 a 135 kPa.
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Sistemas múltiples de cables de elevación y arrastre, con diámetros de hasta 11 cm. 9
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Movilidad limitada.
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Pendiente remontable de hasta 8%.
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Alta maniobravilidad, en términos de cambios direccionales.
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Alimentación eléctrica por cable.
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Módulos de accionamiento de cada función con motores múltiples y separados.
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Posición fija de la pluma.
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Contrapeso permanente.
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Visibilidad del operar excelente.
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Buen rendimiento de excavación en terrenos de medios a duros.
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Equipos de trabajos necesarios de dos a cuatro operadores.
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Alta destreza del personal de operación.
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Equipos auxiliares necesarios para limpiar y preparar la plataforma del banco de trabajo.
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Alta fiabilidad de las máquinas.
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Vidas útiles en operación de hasta 100.000 horas.
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Su inversión inicial es grande.
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Sus costes de operación son bajos.
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Imagen 5: “Componentes principales de una dragalina de zancas”
TECNOLOGIAS QUE INFLUYEN PARA LOGRAR SU FUNCIONAMIENTO:
1- Transporte de maquina: La Dragalinas se transporta por medio del Low Boy en caso de no poder transportarse sola, si esta sobre ruedas y la obra se encuentra cerca puede transportarse sola. -
Low Boy: También es conocido como remolque de plataforma baja y
básicamente nos referimos a una herramienta que nos ayuda a transportar, o como su nombre lo dice, a remolcar objetos pesados fácilmente, gracias a su especial forma. El primer low boy fue utilizado en 1920. Este tipo de remolque es adecuado para cargas pesadas y de gran tamaño.
Imagen 6: “Low Boy”
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Imagen 7: “Transporte de maquina por medio de Low Boy ”
2- Camión para transporte de material extraído: La carga con dragalina
sobre un medio de transporte, se realiza en camiones de gran capacidad, ya que, de lo contrario las oscilaciones de la cuchara al bascular no permiten obtener buenos rendimientos debido al derramamiento de una parte del material que cae fuera de la caja del vehículo. -
Camión Dúmper: Se denomina Camión Dúmper al vehículo autopropulsado sobre grandes ruedas, con caja abierta y muy resistente. Se utiliza para transporte de grandes volúme nes de acarreo de tierra o roca.
Imagen 8: “Camión Dúmper ”.
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Camión tolva de gran abertura: Para que la tolva pueda seguir a la pala en el curso de sus desplazamientos, se utiliza generalmente una tolva movil con una cinta transportadora ripable.
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Imagen 9: “Tolvas moviles”.
QUIEBRE QUE RESUELVE ESTA MAQUINA
El punto de quiebre que resuelve es el factor de tiempo. Ya que esta maquina permite el movimiento rápido y en grandes volúmenes de materiales. Con ellas se puede mover una gran cantidad de material por hora , excavando tierra y roca para que los trabajadores tengan acceso a los valiosos minerales que hay bajo la superficie.
PRODUCCIÓN DE MAQUINA. Una de las empresas que produce esta maquina es Caterpillar. Las dragalinas Cat® son una herramienta importante de excavación que se utiliza en muchas operaciones de minería de superficie del mundo. Son altamente productivas y ofrecen el menor coste de material por tonelada del sector. PROCESO DE CREACIÓN El proceso de creación de las dragalinas se llevo a cabo paulanamente, con la interveción de varias empresas, que fueron incorporando o mejorando elementos o componentes de está maquina. A continuación se describen los acontencimientos principales del proceso de creación de estás maquinas. La primera dragalina fue patentada por Ralph R. Osgood en 1880 y fue descrita como una excavadora de vapor que trabajaba hacia atrás. En 1885 se utilizó en una mina la primera draga, con una pluma de 15 m y un sistema de traslacion sobre ruedas. En 1890 se construyeron varias dragalinas autopropulsadas, pero no giratorias, con cazos de 0.5 y 0.75 m 3 de capacidad y plumas de 25 m.
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Hacia 1910, Jhon W.Page introdujo diversas mejoras en el diseño de las dragalinas, pues hasta entonces se requerian cables independientes para el arrastre, la elevación y el vertido, lo que difultaba mantener la profundidad de excavación y la maniobrabilidad del cazo. Los primeros cazos se construyeron de maderas duras con cuchillas de corte metálics, más tarde pasaron a fabricarse con planchas de acero y dientes de excavación. En 1912 la Compañía Bucyrus construyó la primera dragalina montada sobre orugas, equipada especialmente con un motor de vapor, de gasolina o eléctrico. Anteriormente, las dragalinas se desplazaban con ruedas sonbre tramos de vías, o con rodillos y patines. Las orugas proporcionarón a estas máquinas una gran movilidad, por lo que se impusierón rápidamente. Posteriormente en 1913, Oscar Martinson, de la Compañía Monigham, diseñó un mecanismo de traslación basado en dos zapatas situadas a ambos lados de la máquina, que eran accionadas por dos excéntricas, a modo de leva, sincronizadas a través de un eje. Nacieron asi las dragalinas de Zancas o Andantes, permitiendo a estas máquinas dejar de ser unos equipos auxiliares de las excavadoras de cubierta para convertirse en unas unidades de producción más, en terrenos secos y duros. En 1940, las dragalinas comenzarón a utilizarse cuando las profundidades del recubrimiento eran demasiado grandes para las excavadoras de cubiertas. En el periodo de 1940 a 1960 se pusierón en servicio unas 9 dragalinas al año, con 11 m 3 de capacidad media de cazo. El 70% de estas máquinas se aplicarón a minas de carbón y el resto en otras explotaciones. De 1962 hasta 1971, la capacidad media del cazo de los equipos puestos en servicio se elevó a los 30 m 3 y el númeor de éstos a los 10 unidades al año. En la década siguiente, esos valores se incrementaron hasta los 41m 3 y 20 unidades al año
ROL DEL INGENIERO EN EL DESARROLLO DE ESTA TECNOLOGIA El rol del ingeniero está en el diseño, fabricación y mantención de estas maquinas o equipos. Para la creación o diseñ de estas maquinas e importante la visualizacion de la necesidad que se quiere satisfacer o curbir y del rol que cumplirá la maquina. Para el proceso de fabricación tambien es importante el rol del ingeniero debido a que se debe cuidar que la maquina se cree de manera correcta para ser llevada a terreno y pueda cumplir de manera óptima con las tareas requeridas por la empresa. Finalmente la mantención es uno de los puntos más relevantes ya que el rol en este punto se basa en prevenir y corregir, evitando daños humanos y de la máquina.
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IMPACTO DE DRAGALINAS EN LA INDUSTRIA O SECTOR PRODUCTIVO En aquella época de crecimiento y masificación industrial sin precedentes se hizo necesario la construcción de maquinaria pesada en general, para dar abasto con los requerimientos de la sociedad que crecía sin precedentes. Las primeras dragas fueron construidas entre 1880 y 1927, siendo los prototipos de dragalinas más básicos que conocemos. Está maquina nació de la necesidad de excavar en espacios reducidos y a mayor profundidad que lo habitual, debido a que otras máquinas requerían de mayor espacio para realizar esa función. La dragalina se caracteriza por su excavación en una vertical perfecta, lo cual evita entrar en conflictos con construcciones aledañas. Hasta el día de hoy, la dragalina ha sido parte fundamental en la construcción de obras civiles, siendo usado en la actualidad en la construcción de muros pantallas en la mayoría de los casos.
¿POR QUÉ HOY ES TAN NECESARIA ESTA TECNOLOGIA? Como se explicó en el punto anterior, está tecnología sigue vigente hasta el día de hoy debido a la creciente necesidad de construcción de obras civiles en espacios reducidos, sumándole a que su gran capacidad de excavación en un ángulo vertical perfecto, permite la construcción de muros pantalla y con esto evitar posibles derrumbamientos de suelos aledaños. También es muy ocupada en la minería, para mover grandes cantidades de material. Es especialmente útil en lugares inundados: por ejemplo, para la construcción de puertos. En conclusión, está maquina realiza funciones que ninguna otra máquina pesada puede lograr, lo que la hace sin duda una de las maquinas más importantes dentro de la ingeniería civil.
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CONCLUSIÓN Del informe expuesto anteriormente acerca de La dragalina o también llamada draga de arrastre, lo que más nos llamo la atención es la gran importancia que tiene esta máquina en sectores tan relevantes para la economia de un pais como lo es el sector minero, siendo Chile un claro ejemplo de lo anterior. Otro aspecto que llamo nuestra atención es que esta máquina es capaz de realizar excavaciones bajo su nivel de sustentación en terrenos blandos, fongososo sumergidos, sindo otra de sus aplicaciones la limpieza de los puertos y costas, y el aumento de la profundidad de calado necesaria para el transito de ciertas embarcaciones. Además su gran capacidad alcance, le permite excavar una gran área sin desplazarse.
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BIBLIOGRAFIA 1- https://prezi.com/33r5n15futfc/dragas-y-dragalinas/ 2- https://es.slideshare.net/IngCarrero/presentacion-final-ing-electrica 3- https://es.slideshare.net/Roberto061257/maquinariaequipoconstruccion 4- https://es.slideshare.net/intronaval/dragas8727245?next_slideshow=1 5- https://books.google.cl/books?id=qozTmb_qtWQC&pg=PA111&lpg=P A111&dq=ralph+r.+osgood&source=bl&ots=VMEilKVcoI&sig=Tosw2w 1n5jhB8KO0wBfXxnEHjDE&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjWmeb6vsj WAhUNmJAKHac4AuEQ6AEINjAC#v=onepage&q=ralph%20r.%20os good&f=false 6- https://es.wikipedia.org/wiki/Dragalina 7- http://www.cat.com/es_MX/products/new/equipment/draglines.html
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