Palas Mecanicas

UNIVERSIDAD “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DEDICATORIA : Los

integrantes

dedica icamos nuestros posible

este padres

nuestra

profesional .

Camin Caminos os II

Págin Página a1

del

grupo

trabajo y

a

hacen

formación


INDICE

INTRODUCCION…………………………………………………… …………………………………………………………….. ……….. 3 PALAS MECANICAS 1. Defi Defini nici ción ón…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……… …

4

2. Func Funcio iona nami mien ento to…… ………. …...… ..……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. ….

7

3. Parte Partess básica básicass y opera operació ción n de una una pala pala mecán mecánica ica……… ……………… …………. ….

8

4 Capa Capaci cida dad… d……… ………… ………… ………… ………… …….… .……… ………… ………… ………… ………… ………. ….…. ….

9

5. Rendimiento de una pala mecánica…………………………………… mecánica……………… ……………………

14

5.1 Profundidad óptima de corte……………………………………… corte……………… ………………………

14

6. Selección de una pala mecánica ………………………………………

14

7. Tamaño de la maquina………………………… maquina…………………………………………………. ……………………….

15

8. Partes básicas………………………………………………………… básicas………………… ………………………………………… …

15

9. Métodos para incrementar el rendimiento de la pala………….

15

10. Efecto de la altura de corte en la producción…………………

16

11. Efecto del Angulo de giro……………………………………….

16

12. Factor de producción eficiente…………………………………

16

13. Factor de eficiencias ………………………………………...

17

14. ciclo de tiempo …………………………………………………

19

15. Manera de obtener los máximos rendimientos……………...

22

16. Tablas auxiliares ………………….…………………………….

30

17. Precauciones a tener en cuenta……………………………

33

Conclusiones……………………………………………………….

38

INTRODUCCION En la industria de la construcción, uno de los trabajos en las que se necesita más trabajo es la partida de movimientos de tierras, y si hablamos en obras de Camin Caminos os II

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INDICE

INTRODUCCION…………………………………………………… …………………………………………………………….. ……….. 3 PALAS MECANICAS 1. Defi Defini nici ción ón…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……… …

4

2. Func Funcio iona nami mien ento to…… ………. …...… ..……… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………. ….

7

3. Parte Partess básica básicass y opera operació ción n de una una pala pala mecán mecánica ica……… ……………… …………. ….

8

4 Capa Capaci cida dad… d……… ………… ………… ………… ………… …….… .……… ………… ………… ………… ………… ………. ….…. ….

9

5. Rendimiento de una pala mecánica…………………………………… mecánica……………… ……………………

14

5.1 Profundidad óptima de corte……………………………………… corte……………… ………………………

14

6. Selección de una pala mecánica ………………………………………

14

7. Tamaño de la maquina………………………… maquina…………………………………………………. ……………………….

15

8. Partes básicas………………………………………………………… básicas………………… ………………………………………… …

15

9. Métodos para incrementar el rendimiento de la pala………….

15

10. Efecto de la altura de corte en la producción…………………

16

11. Efecto del Angulo de giro……………………………………….

16

12. Factor de producción eficiente…………………………………

16

13. Factor de eficiencias ………………………………………...

17

14. ciclo de tiempo …………………………………………………

19

15. Manera de obtener los máximos rendimientos……………...

22

16. Tablas auxiliares ………………….…………………………….

30

17. Precauciones a tener en cuenta……………………………

33

Conclusiones……………………………………………………….

38

INTRODUCCION En la industria de la construcción, uno de los trabajos en las que se necesita más trabajo es la partida de movimientos de tierras, y si hablamos en obras de Camin Caminos os II

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construcción de carreteras el movimiento de tierra se tiene gran importancia por la cantidad de material que se moviliza. Dentro de las cuales podemos resaltar la excavación de zanjas. Las técnicas de excavación que se empleen van en relación con el tamaño de la excavación, el tipo de suelo, la presencia de agua y las restricciones del entorno, el tipo de transporte y la planificación de la operación. La técnica a empl emplea earr debe debe ser ser siem siempr pre e la más más segu segura ra y adem además ás se debe debe bala balanc ncea ear, r, adicionalmente, economía, rendimiento, impacto ambiental y otros factores. En trabajos pequeños y en suelo blando, la tierra se puede excavar con palas. Si el terreno se encuentra ligeramente compactado se puede utilizar azadones (picotas) para soltarlo y, cuando se encuentra muy compactado se suelta con picos (chuzos) o con utilización de aire comprimido. En excavaciones abiertas con volúmenes mayores de movimiento de tierra se debe considerar el empleo de equipos especializados, tales como: 

Palas mecánicas 

Cargadores frontales



Retroexcavadoras



Palas frontales



Cucharones de arrastre



Dragas



Grúas con cucharón de almeja



Zanjadoras y otros

Cada uno de estos equipos existe en varios modelos y tamaños, presentando características que los hacen eficientes y productivos en ciertas condiciones de trabajo con respecto a otras.

PALAS MECANICAS Camin Caminos os II

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1. DEFINICION La pala mecánica, también llamado cargador delantero, carguero de cubo, el cargador de cucharada o pala, es un tipo de tractor, por lo general movido por ruedas, que usa un amplio plano que inclina el cubo al final de sus armas o brazos móviles para levantar y mover el material. El montaje de cargador puede ser un accesorio desprendible o permanentemente montado. A menudo el cubo puede ser substituido por otros dispositivos o instrumentos por ejemplo, muchos pueden montar tenedores para levantar plataformas pesadas o contenedores de embarque, y una apertura hidráulica de cubierta que permite a un cargador actuar como excavador o raspador. Los Cargadores grandes, por lo general tienen sólo un balde delantero y les llaman Cargadores Delanteros, mientras que pequeños tractores de cargador también a menudo son equipados con una pequeña azada trasera y les llaman a cargadores con azada trasera o cargador backhoes. La Pala mecánica es usada principalmente para cargar materiales en camiones, poner tubos, limpieza de escombros, y cavar. Una pala mecánica no es la máquina más eficiente para cavar porque estas no pueden cavar muy profundamente debajo del nivel de sus ruedas, como una azada trasera lo puede hacer. Su balde profundo por lo general puede almacenar aproximadamente de 3 a 6 metros cúbicos (el número exacto varía con el modelo) de tierra. La capacidad de cubo del cargador delantero es mucho más grande que la capacidad de cubo de un cargador trasero. Los cargadores no son clasificados como la maquinaria de trabajos de terraplenar, ya que su objetivo primario es otro que trabajos de terraplenar. Las palas mecánicas en áreas de construcción también son usadas para transportar materiales de construcción como ladrillos, tubo, barras metálicas, y herramienta para cavar en distancias cortas. Las palas mecánicas también son usadas para el retiro de nieve, usando su balde o un cesta de nieve pero por lo general se usan un accesorio quitanieves. Caminos II

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Estas limpian la nieve de calles y carreteras y también aparcamientos. A veces cargan la nieve en los camiones que lo lleven lejos. A diferencia de la mayor parte de excavadoras, algunas palas mecánicas usan y no son arrastradas por cadenas. Sin embargo, las palas mecánicas de cadenas o pista realmente existen. Estas son acertadas donde hay materiales muy agudos, afilados o filosas en ruinas de construcción dañarían ruedas de goma. Las ruedas proporcionan mejor movilidad y velocidad y no dañan los caminos pavimentados tanto como las de pistas, pero esto viene a costa reducir la tracción. Cabe resaltar que las palas mecánicas empleadas en la minería, son maquinarias modernas de gran tamaño y peso, cuyos baldes son capaces de mover entre 23 y 28 metros cúbicos, es decir, entre 70 y 77 toneladas de mineral de una sola vez. Estas palas son eléctricas y su potencia la obtienen conectándose al tendido de alta tensión o a camiones generadores de electricidad. Las palas en general, constan de tres unidades principales: la maquinaria inferior, el puente giratorio y el equipo frontal. 

La maquinaria inferior sirve, de base para el bastidor rotatorio y contienen el equipo necesario para propulsar la pala.



El puente giratorio incluye, el bastidor rotatorio, el depósito de lastre y la casa de máquinas, conteniendo esta última, toda la maquinaria necesaria para las funciones de levante, giro y empuje, como asimismo, los controles para comandar las operaciones mecánicas. La casa de máquinas dispone además, de un sistema filtrador de aire para reducir al mínimo la acumulación de calor y polvo en su interior. La cabina del operador va montada en posición elevada sobre la casa de máquinas y contiene todos los controles para operar la pala.

Caminos II

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

El equipo frontal, ubicado en la parte delantera de la pala, comprende el caballete "A", el balde excavador, el brazo del balde, la pluma, los cables móviles y los tirantes estructurales de la pluma.

Las palas electromecánicas tienen un funcionamiento bien característico. Están compuestas de varias maquinarias o transmisiones mayores, donde cada una de éstas se podría describir como una gran caja reductora, ya que a través de una configuración de varios engranajes, reducen la velocidad de giro que entrega un motor eléctrico, para transmitir la potencia a unos tambores que enrollan unos cables o a los ejes motrices para el desplazamiento. Estas maquinarias mayores dan las funciones de levante, giro, empuje y propulsión. Según sea el tipo de trabajo a que fundamentalmente se destine la máquina, el fabricante pueden suministrarla sobre el tipo de montaje o sistema de propulsión más adecuados, los que primordialmente se dividen en: ♦

montaje de propulsión sobre orugas,

♦

montaje con autopropulsión sobre llantas neumáticas y

♦

montaje sobre camión.

2. FUNCIONAMIENTO A diferencia de las palas traseras o tractores estándar empotrados con un cubo delantero, muchos cargadores grandes no usan mecanismos de dirección de Caminos II

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automotor. En cambio, estos son dirigidos por un sistema hidráulico. Esto se le conoce como " dirección articulada " y permite al eje delantero ser fuerte, permitiéndolo llevar una carga más pesada. La dirección articulada también da un radio reducido al giro (y la maniobrabilidad por lo tanto más alta) para la distancia entre ejes. Ya que las ruedas delanteras y el accesorio giran sobre el mismo eje, el operador es capaz "de dirigir" su carga. El problema es que cuando la máquina se tuerce a un lado y hay una carga pesada es levantada alta, y esto tiene un riesgo muy grande de vuelco amplio. Estas maquinas Cargadoras delanteras ganaron popularidad durante las dos décadas pasadas, sobre todo en proyectos urbanos de ingeniería y pequeños trabajos de movimientos de tierra o terraplenes. Muchos fabricantes de vehículo de ingeniería ofrecen una amplia gama de estos.

3. PARTES BASICAS Y OPERACIÓN DE UNA PALA MECANICA. Las palas mecánicas se compones todas de las que pueden llamarse una “UNIDAD BÁSICA” a la que se adaptan diversos implementos según la clase de trabajo que se quiere realizar. La Unidad Básica se compone: Caminos II

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

Una Caseta.- En el cual va el motor que mueve todo el sistema y los procedimientos que realiza el maquinista, esa caseta va montada sobre un sistema de orugas o sobre la plataforma de un camión, en el primer caso la pala es autopropulsora. El motor puede ser eléctrico, a gasolina o diesel, y pocos frecuentes que usan motores a vapor.

Los implementos de la pala constan de: 

Una pluma o aguilón.- Se acopla a la unidad básica y algunos accesorios que a su vez a acoplan a una pluma. El conjunto es operado por sistema de cables que se controlan desde la caseta.



La caseta el operador y la pluma o aguilón con la que se opera el cucharon y que está sujeta a un eje en la base de la caseta, guía en conjunto sobre su eje vertical que está fijado a un sistema de orugas o camión permitiendo una rotación de 360°del conjunto de la caseta y pluma, permaneciendo fija la oruga o la plataforma del camión.

CABLE S

CABIN A

ORUG AS

Caminos II

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PALA

BAL DE


4.

CAPACIDAD

La capacidad de las palas mecánicas es designada por el tamaño de su cucharón excavador, el cual se suele expresar en yardas cúbicas que corresponde a la capacidad volumétrica del mismo, cuando se encuentra lleno al "ras". 1yard.cubicaΞ0.76455486 metros cúbicosΞ764554.857984 centímetros cúbicos Los tamaños comerciales frecuentemente utilizados en la industria de la construcción son designados por la capacidad volumétrica de sus cucharones son de: 1/2, 3/4, 1, 1 1/2, 2 1/2, y 3 1/2 yardas cúbicas respectivamente, realizando la descarga por su parte inferior.

Caminos II

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DIMENSIONES PESO Y CAPACIDAD DE DIVERSAS MARCAS DE PALA MONTADO SOBRE ORUGA CON CUCHARON DE ALMAJE, CUCHARON DE ARRASTE Y CON GRUA. MARCA

CARACTERISTICAS GENERALES Modelo

1 / 2

5 . 5

Caminos II

2 . 3 8

Peso Tn

Anc ho M mt.

Alt oN mt.

Larg oS mt.

Altu ra O mt.

1/2

6.5

2.4

3.05

3.18

.75

15B

Bucyrus – Erie

H P a r H n 1 5 i 0 s c h f e g e r

Capaci d. Yard. M3

2 . 9 9

3 . 0 3

. 9 0

1 0 . 4 0

9 . 0

7 9

5 . 5

. 6

. 6

7 . 1 6

7 . 3 2

1 . 6 5

a m u l p a l n o c o s e P n T

. t m a m u l p a l e d o g r a L

13.00

10.5

a m u l P . x a m o l u g n A °

n T . a u r g o m o c a g r a C

77

6.8

. n t . q n a r r a e d o l l i h c u c l e d o s e P .7

m l A e d o l l i h c u c l e d o s e P

1.2

PALA CON CUCHA (SHOVEL) BRAZO A 45° Radio G Mt.

Altu ra F Mt.

Prof. H Mt.

7.26

6.10

1.71

Peso Total Tn.

14.

1 1 . 5

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20B-22B

Bucyrus – Erie Buckeye

70

3/4

Koehring

304 A

3/4

Lima

34

3/4

Harnisschfeger

P-H655A

1 1/2

Koehring

604B

1 1/2

Buy city

65

1 1/4

Thew (Lorain)

182

2

Link Belt

K370

1 3/4

Lima

805

2

Bucyrus-Erie

54B

2 1/2

Marion

392

21/2

Manitowoc

3000B

2 1/4 3

Lima 5 8 2 9 5 5 8 4 . 0 7 .1 0 2 3 1 9 . . .

A 4 0

--

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3/49. 3 .3 5 3. 2 2 0 7 2.65 3.2 3 9 2.93 3.3 2 10 2.62 3.1 7 30 3.35 4.0 9 30 3.51 3.9 0 20 3.4 3.6 3 30 3.47 3.6 9 30 3.20 3.8 1 40 3.47 3.7 5 25 3.60 3.7 5 35 3.57 3.5 7 41 3.45 3.6 3 60 3.99 5.4 6

5.43

.78

19.10

10.5

75

9.8

1.5

1.0

8.48

3.24

.84

16.00

10.5

77

7.3

.9

1.5

7.56

8.2 3 6.37

3.51

1. 08

19. 00

10.5

80

9.0

1.0

1.4

8.32

6.98

1.97

21

3.63

.90

19.00

10.5

80

12.6

1.1

1.5

8.32

6.59

2.13

21

4.41

1.05

42.00

19.5

78

30.0

1.6

2.5

9.76

8.32

2.10

45

4.92

1.14

--

19.5

81

39.4

1.7

2.2

10.06

8.69

2.13

47

3.75

.99

3090

10.5

75

20

1.7

--

9.97

--

2.70

35

4.53

.87

45.00

21.

78

21.0

2.2

3.2

10.09

8.30

2.49

--

4.68

1.20

--

15.

82

30

--

--

10.15

2.49

--

5.32

1.05

75.00

18.

82

40.9

2.4

3.4

10.73

10.0 6 8.48

2.85

73

5.50

1.11

63.00

24

78

44.5

2.8

3.5

11.44

8.78

2.70

76

5.30

1.11

61.00

18

75

24.5

--

--

10.83

2.55

70

4.80

--

57.5

15

--

41.4

--

--

10.58

10.5 2 9.97

2.19

59

5.87

1.05

--

15

--

--

--

--

12.50

--

3.15

105

2 3/4

2.25

18.7

1.77

17.


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Bucyrus – Erie Buckeye

70

3/4

Koehring

304 A

3/4

Lima

34

3/4

Harnisschfeger

P-H655A

1 1/2

Koehring

604B

1 1/2

Buy city

65

1 1/4

Thew (Lorain)

182

2

Link Belt

K370

1 3/4

Lima

805

2

Bucyrus-Erie

54B

2 1/2

Marion

392

21/2

Manitowoc

3000B

2 1/4 3

Lima 5 8 2 9 5 5 8 4 . 0 7 .1 0 2 3 1 9 . . .

3/49. 3 .3 5 3. 2 2 0 7 2.65 3.2 3 9 2.93 3.3 2 10 2.62 3.1 7 30 3.35 4.0 9 30 3.51 3.9 0 20 3.4 3.6 3 30 3.47 3.6 9 30 3.20 3.8 1 40 3.47 3.7 5 25 3.60 3.7 5 35 3.57 3.5 7 41 3.45 3.6 3 60 3.99 5.4 6

5.43

.78

19.10

10.5

75

9.8

1.5

1.0

3.24

.84

16.00

10.5

77

7.3

.9

1.5

7.56

8.2 3 6.37

3.51

1. 08

19. 00

10.5

80

9.0

1.0

1.4

8.32

6.98

1.97

21

3.63

.90

19.00

10.5

80

12.6

1.1

1.5

8.32

6.59

2.13

21

4.41

1.05

42.00

19.5

78

30.0

1.6

2.5

9.76

8.32

2.10

45

4.92

1.14

--

19.5

81

39.4

1.7

2.2

10.06

8.69

2.13

47

3.75

.99

3090

10.5

75

20

1.7

--

9.97

--

2.70

35

4.53

.87

45.00

21.

78

21.0

2.2

3.2

10.09

8.30

2.49

--

4.68

1.20

--

15.

82

30

--

--

10.15

2.49

--

5.32

1.05

75.00

18.

82

40.9

2.4

3.4

10.73

10.0 6 8.48

2.85

73

5.50

1.11

63.00

24

78

44.5

2.8

3.5

11.44

8.78

2.70

76

5.30

1.11

61.00

18

75

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--

--

10.83

2.55

70

4.80

--

57.5

15

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41.4

--

--

10.58

10.5 2 9.97

2.19

59

5.87

1.05

--

15

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12.50

--

3.15

105

A 4 0

2 3/4

--

Caminos II

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DIMENSIONES GENERALES

GRUA

PALA MECANICA

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Página 12

8.48

2.25

18.7

1.77

17.


DIMENSIONES GENERALES

GRUA

PALA MECANICA

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USO DE PALAS MECANICAS Y ELECCION DE TIPOS DE IMPLEMENTOS Conociendo la clase y el volumen del trabajo por realizar se escoje el tipo de maquina apropiada. La clase de motor (Diesel, gasolina, eléctrica,etc.), si debe ser sobre oruga o montada sobre camión, la clase de implementos (cucharones y plumas), lo que el fondo manda. Usable.- uso continuo no es suficiente y deben usarse en caso que no tengan equipos más apropiados para esa operación, o el tiempo que va a trabajar se reduzca y no justifique traer otra máquina. El tipo y dimensiones de la maquina requerida para una operación determinada dependen: a. Del área del proyecto y de la cantidad de tierra a moverse. b. Del contenido de humedad y el tamaño de las partículas del material. c. De la profundidad de la excavación.


USO DE PALAS MECANICAS Y ELECCION DE TIPOS DE IMPLEMENTOS Conociendo la clase y el volumen del trabajo por realizar se escoje el tipo de maquina apropiada. La clase de motor (Diesel, gasolina, eléctrica,etc.), si debe ser sobre oruga o montada sobre camión, la clase de implementos (cucharones y plumas), lo que el fondo manda. Usable.- uso continuo no es suficiente y deben usarse en caso que no tengan equipos más apropiados para esa operación, o el tiempo que va a trabajar se reduzca y no justifique traer otra máquina. El tipo y dimensiones de la maquina requerida para una operación determinada dependen: a. Del área del proyecto y de la cantidad de tierra a moverse. b. Del contenido de humedad y el tamaño de las partículas del material. c. De la profundidad de la excavación. d. De los sistemas de transporte y del tipo y dimensiones de las unidades de transporten que se usen. e. Distancia a la cual los camiones deben de llenar el material excavado. Las palas son indicadas cuando la distancia es 900 mt. a más. En la tabla siguiente sedara se dará el uso de las palas con sus distintos implementos para distintas clases de trabajo. Excelente: se toma el coeficiente uso del equipo Aceptable: cuando no hay otro equipo más indicado para el trabajo Usable: cuando el uso continúo no es suficiente, utilizando la pala solo por no disponerse otro equipo.

Caminos II

Página 13


USO DE LAS PALAS MECANICAS Y SUS IMPLEMENTOS

Tipo de trabajo por realizar

Haciendo talud Haciendo rellenos Removiendo y escarificando Levantando

PALA (Shovel) Excelente Aceptable en niveles circulares Excelente Excelente con camiones Excelente con camiones Usable Usable Usable Usable (con cables)

Limpiando Elevando pesos Rompiendo pavimentos Cavando Excavando trincheras

Usable ------------------------------------Aceptable

Excavación en general Excavación en mantos Trab. iníciales de excavación Excav. Transporte corto Excav. Transporte largo

Caminos II

Cucharon de arrastre Excelente Excelente Aceptable Aceptable con camiones Aceptable con camiones Usable Aceptable ------------Usable (con cables) Usable ------------Usable Aceptable

Cucharon de almeja Aceptable Excelente

GRUA

RETROEXCAVADO RA Usable

-------------

Excelente Excelente con camiones Excelente con camiones Usable Aceptable ------------Usable (con cables)

-------------------------------------

Usable Aplicable con camiones Aplicable

------------------------------------Excelente

Usable Usable Usable Usable (con cables)

------------Usable ------------Excelente Aceptable

Usable Usable Usable Excelente -------------

------------- -----------------------Excelente

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5. 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 material b.- Profundidad de corte c.- Angulo de giro d.- Habilidad del operador e.- Condiciones de la obra f.- Mantenimiento del equipo g.- Tiempo de ciclo 5.1. Profundidad óptima de corte Esta es optima cuando se llena el cucharón de la maquina en el menor tiempo posible, los valores de las alturas para obtener esta relación dependen de cada


5. 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 material b.- Profundidad de corte c.- Angulo de giro d.- Habilidad del operador e.- Condiciones de la obra f.- Mantenimiento del equipo g.- Tiempo de ciclo 5.1. Profundidad óptima de corte Esta es optima cuando se llena el cucharón 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.

6. SELECCIÓN DE UNA PALA MECANICA. Para elegir una pala mecánica en necesario determinar el trabajo que esta va a realizar y el tiempo que se espera para que el trabajo este realizado, además sea importante considerar los siguientes puntos: •

Tamaño del trabajo, entre más grande sea este, justifica una maquina mayor.

•

El costo de transportar una maquina grande es mayor que el de una chica.

•

La depreciación de una pala grande es mayor a la de una chica y al final de la obra es más fácil vender una chica.

•

Una pala grande tiene capacidad para manejar rocas de mayores tamaños, por lo tanto, el costo por metro cubico y los costos de explosivos se reducen.

Caminos II

Página 15


Las siguientes condiciones de trabajo deben ser consideradas: •

Altura de los depósitos de material.

•

Tamaño máximo de las rocas a excavar.

•

Si el material es muy duro, funciona mejor una pala grande.

•

Si el tiempo que se tiene para la excavación es poco, es mejor la pala grande.

•

Es importante conocer la disponibilidad de palas antes de hacer una elección.

7. TAMAÑO DE LA MAQUINA Este depende de la capacidad de su cucharón y se expresa en yardas cubicas, entre más grande es el cucharón, la maquina tendrá más capacidad para cargar material por razones lógicas.

8. PARTES BASICAS Las partes básicas de la maquina son el cucharón, el brazo, y las orugas o llantas en las que está montada.

9. 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. 10. EFECTO DE LA ALTURA DE CORTE EN LA PRODUCCION Si la altura de corte es muy alta, el cucharón no podrá ser llenado en su totalidad, por lo tanto, el operador tiene dos opciones; dar dos pasadas para llenar el cucharón o bien, vaciar un cucharón a medias en el lugar de depósito. Caminos II

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Ambas opciones entorpecen el trabajo por lo cual es indispensable elegir la maquina adecuada para el trabajo que se desea realizar. 11. EFECTO DEL ANGULO DE GIRO EFECTO Este es un dato importante para él calculo de producción real de la maquina puesto que si el ángulo es diferente de 90 grados, este tiempo aumentara. 12. 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 maquina. Este se debe de basar en la experiencia y en las condiciones de cada obra.

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13. FACTOR DE EFICIENCIA DE LAS CUCHARAS USADAS EN PALAS

TIPO DE TRABAJO

TIPO DE IMPLEMENTOS CUCHARON DE PUNTAS (Shovel)

CUCHARON DE ARRASTRE (Drugline)

Excavación Liviana Material movido, suave, libre de elementos escurridizos. Materiales con aglomerante que no solo llenan fácilmente la cuchara sino que con frecuencia la colman. Arena seca o grava menuda, arena húmeda o grava menuda mojada, tierra movida; arena-arcilla, escorias o cenizas. Roca o materiales tienen removidos con explosivos.

95% a 100%

95% a 100%

85% a 90%

80% a 90%

70% a 80%

65% a 75%

50% a 70%

40% a 55%

Excavación De Tipo Medio Materiales duros que no necesitan explosivos, pero sin ser rotos con las uñas y que causan vacios en las cucharas.- arcilla seca o húmeda .grava gruesa. Terrones. Excavaciones de Tipo Medio Duro Materiales que requieren algo de explosivos poco poderosos (pólvora), pero que pueden recogerse, causando vacios en las cucharas. Caliza bien triturada, arenisca y otras rocas trituradas por explosivos. Excavación Dura Rocas trituradas con explosivos, terrones duros y otros materiales aglomerantes que son difíciles de penetrar y dejan grandes vacios en las cucharas.. Calizas Granitos. Areniscas – conglomerantes- caliches. Todos aquellos que al moverse con explosivos producen trozos grandes mezclados con pequeños y con polvo.- arcillas rojas que están en estratos.

TIEMPOS PARA LA MANIOBRA DEL CUCHARON DE ALMEJA 1.- el cucharon carga el material. Caminos II

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2.- la pala gira hasta el lugar donde hay que descargar el material. 3.- se descarga el cucharon. 4.- la pala gira y regresa a su primera posición, de carga.

14. CICLO DE TIEMPO PARA PALAS MECANICAS

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CAPACIDAD EN:

Para con cuchara de punta 90º de rotación (SHOVEL)

Cucharon de arrastre 110º de rotacion

M3

YARDAS 3

CICLO DE TIEMPO EN SEG.

Excavación

Excavación

Excavación

liviana

Mediana

Dura

0.38

½

15

18

24

0.57

¾

18

20

26

0.76

1

18

20

26

0.95

1¼

18

20

26

1.15

1½

18

20

26

1.52

2

18

20

26

1.91

2½

20

22

28

2.29

3

22

24

30

3.05

4

24

26

32

0.38

½

20

24

30

0.57

¾

22

26

32

0.76

1

24

28

35

0.95

1¼

24

28

35

1.15

1½

24

28

35

1.52

2

28

33

40

1.91

2½

28

33

40

2.29

3

30

35

42

3.05

4

32

38

45

NOTA: Para el incremento de 10º en el movimiento debe aumentar 2 segundos en el ciclo, por cada 10º de disminución debe descontarse dos segundos en el ciclo Caminos II

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TABLA Nº1

Por 1 m3 de arena en estado natural es igual a 1.11 m3 de arena suelta. Utilizando una relación de pesos específicos, se puede determinar mediante los procedimientos que da la mecánica de suelos, el factor de compactación de un material dado. En cuanto al esponjamiento, puede obtenerse experimentalmente cortando un volumen conocido de material en estado natural y cubicarlo en estado suelto, sacándole así el factor de esponjamiento.

EJERCICIO DATOS: •

Pala con cucharon de punta, (shovel).

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•

Capacidad del cucharon 0.57 m3. (3/4 yardas cúbicas).

•

Material que se va a excavar: arcilla suelta

•

Tipo de excavación: liviana. Factor de conversión f : 1.43 (Tabla Nº1 Natural a Suelto).

•

Factor de eficiencia: E = 0.80

•

Factor de eficiencia K= 0.90 (Tabla de factor de eficiencia de las cucharas usadas en P.M.)

•

Ciclo: 18 seg. (Tabla de ciclo de tiempo para palas mecánicas)

Calcular el número de metros cúbicos movidos por hora, esas condiciones. Por Formula: R

=

3600 xQxfxExK

Cm

Reemplazando: R

=

(3600)( 0.57.)(1.43)( 0.80 )( 0.90) 0.18

R = 117.4 M

TRABAJOS CON PALAS 15. MANERA DE OBTENER LOS MAXIMOS RENDIMIENTOS

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Para obtener los máximos rendimientos en el trabajo de las palas, debe tenerse en cuenta lo expuesto a continuación, para cada tipo de ellas.

1º TRABAJO CON PALAS DE CUCHARA (SHOVELS) Este tipo de palas es de excavación general, cuando el frente de trabajo o pared de donde hay que excavar es de gran altura. Todo el material debe ser previamente aflojado y las rocas y pedrones deben de ser de tamaño tal, que puedan entrar en la cuchara de la pala. La pala debe de trabajar en lo posible a nivel. Si el material del suelo en que esta parada la pala es muy flojo, las orugas deberán de asentarse sobre una cama de material duro preparada previamente. •

PARA EXCAVAR

La cuchara de la pala se ubica a unos sesenta a noventa centímetros delante de las orugas, la cuchara se desplaza de frente y hacia adelante llenándose así. Las palas dan su trabajo más eficiente cuando la pared o frente que se va a excavar tiene cuando menos 1.50 m. de alto, esto permite que la cuchara corte en una capa superficial y se evita un corte pesado profundo y lento; cuando se desea trabajar con pala en cortes profundos este debe ser preparado en forma de escalones cuando se trata de materiales duros o húmedos, en los que la cuchara la pala no se llena de una sola pasada, se recomienda hacer otra pasada antes de girar y vasear por ejemplo: el ciclo total del tiempo de una pala en material duro con una pasada es de 30 segundos y se llena solo 6 decimos de la capacidad de la cuchara con una segunda pasada la cuchara se llena 9/10 de su capacidad en un tiempo adicional de 6 segundos de esta manera la carga de la cuchara se abre en un 50% solo con un incremento de tiempo de 25 % del ciclo total o sea de un incremento de la capacidad de un 25% en una hora de trabajo en 50min.

•

GIRO DE LA PALA

El giro de la pala del frente de trabajo al camión y viceversa debe de procurarse que sea lo menor posible, este puede reducirse estudiando cuidadosamente la ubicación de los camiones de modo que se aproximen lo mas posible al frente de trabajo. Cuando el operador experimentado combina el giro con la descarga, la carga con el giro no deben Caminos II

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combinarse porque obligan a la pluma y brazos que sostienen la cuchara a esfuerzos intensos e innecesarios, para los que no están preparados. •

DESCARGA DE LA CUCHARA

La descarga de la cuchara se hace ya sea en algún lugar donde se desea hacer una pila de material en los alrededores de la pala, o en un volquete, si es que este debe ser transportado. Según lo expuesto, para ganar tiempo los moperadores experimentados, descargan combinando con el movimiento de rotación.

•

TRANSPORTE DEL MATERIAL

El transporte del material excavado, se hace procurando, como hemos dicho que los camiones se aproximen lo más posible al frente de trabajo y, si es posible, a ambos lados de la pala . el número de camiones requeridos varia con la distancia de transporte, con la capacidad de la pala, con la capacidad de los camiones y con la clase y condiciones del Caminos II

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material que se está excavando. Debe de tenerse en cuenta el importantísimo principio que la pala no debe nunca de esperar a los camiones. •

CALCULO DE NUMERO DE CAMIONES QUE REQUIERE UNA PALA DETERMINADA PARA SU EFICIENTE TRABAJO

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

60

N = 1 +

d  d   v1 + T 1 + v 2 + T 2 nCm

Donde: N: es el número de camiones requeridos N: el numero de ciclos requeridos para llenar un camión. 60: el numero 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.

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Esta fórmula puede usarse en estimaciones preliminares, una vez que el trabajo ha comenzado, el ingeniero irá 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. ( ¾ de yarda) la capacidad de los camiones es de 2,28 m3 ( 3 yardas cubicas). •

Según esto: el numero 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 excavacion mediana con una rotación de 90º según tabla es de:

Cm= 20 segundos. Según estos datos sustituimos en la formula: Caminos II

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60

N

=1+

2000  2000   500 + 0.5 + 100 + 2 4 x 20

N= 7 camiones. Que es el número de camiones requeridos para eficiente operación en este caso.

TRABAJO COMBINADO DE TRACTORES Y PALAS

Se recomienda usar los tractores con empujador para acumular el material a la pala. Se los usa también para rebajar la cabeza de los cortes altos y ponerse el material a la pala. Para terminar con los trabajos con los cucharones de puntas daremos las siguientes recomendaciones: 1º.- debe de cuidarse al proyectar la excavación, que el drenaje esta siempre asegurado. 2º.- la pólvora es siempre más barata que el equipo. Aflójense los bancos de material con explosivos, cuando sea necesario. 3º.- el ángulo más conveniente de la pluma con la horizontal es de 45º y 50º 4º .- no deje caer la carga de la cuchara sobre el camión desde altura, acérquese lo más posible la cuchara a la plataforma del camión. 5º.- los camiones deben de cargarse de modo que la cuchara no pase sobre la caseta. Estas recomendaciones agregadas a las ya expuestas, harán que se obtenga una eficiente operación de esta clase de palas.

2º TRABAJOS CON CUCHARONES DE ARRASTRE Los cucharones de arrastre son indicados para efectuar excavaciones bajo el nivel del suelo de la maquina y pueden usarse para excavar bajo el agua, cuando se desea sacar el material lo mas lejano posible, la caseta puede inclinarse ligeramente con la pluma lo mas bajo posible, de esta manera puede obtenerse un alcance adicional. Se recomienda para Caminos II

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ensanches de cursos de agua, limpieza de canales, destastados y otros trabajos en que la maquina no puede entrar. Para excavar con cucharones de arrastre, se coloca el cucharon en el punto más bajo de la excavación y se le hala arrastrándolo hacia la maquina, hasta que esté lleno. No debe consentirse movimiento giratorio mientras la cuchara se arrastra cargando porque la pluma puede doblarse. Una vez cargado el cucharon, se levanta y se gira la maquina hasta ubicarlo sobre el punto de descarga. Se recomienda que tanto los movimientos giratorios de la pala como los de levantado del cucharon sean reducidos a un mínimo. Debido a que los cucharones de arrastre son difíciles de descargar en un lugar mas o menos preciso, se les usa generalmente para acumular materiales. Si fuese indispensable descargarla en un volquete o tolva el tiempo que se considera para la descarga al computar el ciclo total Cm debe de tomarse el doble. Una vez descargado el cucharon, se gira la maquina y se regresa al lugar de carga, impulsando el cucharon hacia afuera una distancia que depende de la habilidad del operador y que varia de la ter cera parte a las dos terceras partes de la altura de descarga, el cucharon debe de bajarse a medida que es impulsado. Además de lo indicado, deben de tenerse presentes las siguientes recomendaciones: en general, dado lo difícil de la descarga los cucharones de arrastre no son apropiados para cargar equipo de transporte, como camiones, etc. Como la cuchara se carga raspando o arrastrándose sobre el suelo debe de tenerse cuidado que los dientes del cucharon estén bien aguzados y sean del tamaño apropiado, para hacer mas rápida la carga. Llénese bien la cuchara, se recomienda la operación en un ángulo de la pluma con la horizontal de 30º y por ultimo téngase cuidado que el cucharon no caiga de gran altura o sea fuertemente golpeado en el suelo.

3º TRABAJOS CON CUCHARONES DE ALMEJA Los cucharones de almeja son los indicados para ejecutar trabajos bajo agua, para llenado de tolvas de descarga y en trabajos de excavaciones que debe controlarse con cuidado tales como zanjas para alcantarillas y cimientos. Caminos II

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•

PARA EXCAVAR MATERIALES

Para excavar materiales duros con el cucharon de almeja se le adaptan juegos de dientes que facilitan la excavación. Cuando se excava materiales blandos, se descarga carros con material o se trabaja descargando en tolva no es necesario usar dientes, esto evita daños en los carros o tolvas y permite limpiar los carros hasta el fondo. La acción de excavación de los cucharones de almeja es vertical, se lo deja caer sobre el material apilado con las mandíbulas abiertas y se les cierra abajo en el mismo material, después se levanta el cucharon, se obtienen así cargas completas. •

ACCION DE LEVANTAR EL CUCHARON Y GIRAR LA MAQUINA

Se hacen simultáneamente. Se recomienda que el ángulo de la pluma sea de 40 º a 60º, no mayor de este último ya que en ese caso hay peligro que el cucharon pueda golpear y dañar la pluma, al ser levantado. Se recomienda usa guías en los cables con el fin de mantener el cucharon alineado con la maquina, que no gire incontroladamente cuando se suelta el cucharon y además para evitar que los cables puedan enredarse.

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•

EXCAVACION

Para los trabajos de excavación controlada se debe de tener un hombre cerca del lugar donde se excava, de modo que el maquinista solo suelta el cucharon cuando ese ayudante le hace una señal que está en el lugar preciso. Los cucharones de almeja son los indicados para usarse en los trabjos de dragado en las dragas flotantes.

4º TRABAJOS COMO GRUAS Las palas tienen una vasta aplicación en trabajos como grúa hasta adaptarla en el extremo de la pluma el sistema de enganche mas apropiado, tales como ganchos, etc.

5º TRABAJOS COMO RETROEXCAVADORA Para el uso de la pala como rezapadora, se le adapta un brazo especial que permite abrir zanjas bajo el nivel de las orugas de la maquina. Tiene amplia aplicación para hacer zanjas para tuberías y para fundiciones. •

DRENAJE DE LAS EXCAVACIONES

Los cortes deben de proyectarse de manera que la lluvia y el agua del subsuelo sean rápidamente eliminadas. Siempre que ese posible el corte cabe de iniciarse en el punto mas bajo y con la inclinación del corte hacia la pala. Si fuese necesarias zanjas de drenaje estas se van efectuando burdamente a medida que prosigue el corte. 16. TABLAS AUXILIARES PARA DETERMINAR RENDIMIENTOS EN PALAS MECANICAS

TABLA 1 Caminos II

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TIEMPO DE CICLO CAPACIDAD yd3

CAPACIDAD M3

TIEMPO DE CICLO

½

0.38226

10

¾

0.57339

20

1

0.76452

21º

1½

1.14678

23

2 1/2

1.91130

26

3 1/2

2.67582

27

TABLA 2 FACTOR DE GIRO ANGULO DE GIRO

FACTOR DE GIRO

EN (GRADOS°) 45

1.26

60

1.16

75

1.07

90

1.00

120

0.88

150

0.79

180

0.71

Para ángulo de giro = 90 º

TABLA 3 FACTOR DE CORTE

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% CORTE

FACTOR DE CORTE

40

0.80

60

0.91

80

0.98

100

1.00

120

0.97

140

0.91

160

0.85

% de Corte = Altura Real / Altura teórica Altura óptima de corte = 2.76 m.

TABLA 4 FACTOR DE OPERACIÓN MINUTOS

FACTOR DE OPERACION

60

1.00

55

0.92

50

0.83

45

0.75

El rendimiento real se obtiene con la fórmula:

REND. REAL =

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R.T × F × F C A

× F OP


Siendo: R.T

: Rendimiento Teórico.

F

: Factor de Angulo.

Fc

: Factor de Corte.

Fop

: Factor de Operación.

A

: Coeficiente de Abundamiento.

17.PRECAUCIONES A TENER EN CUENTA. A continuación los procedimientos para trabajo seguro con Palas Mecánicas: •

Manténgase en el asiento de operador cuando este la maquinaria en operaciones y colóquese el cinturón de seguridad cuando maneje el vehículo o utilice la pala frontal. Manténgase en control en todo momento.

•

Observe y escuche descomposturas. Deténgase si detecta algo incorrecto en las operaciones. Corrija el problema inmediatamente o repórtelo al supervisor.

•

Nunca permita que una persona no autorizada o sin la capacitación adecuada maneje la pala mecánica.

•

No utilice la pala como plataforma o elevador de personal.

•

Observe el área antes de manejar en reversa y coloque la pala trasera en la posición de cerrado.

•

Conozca los puntos giratorios y de atrapamiento en todo el vehículo.

•

Maneje despacio cuando trabaje en áreas congestionadas.

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•

De la preferencia de paso a todos los vehículos cargados. Mantenga una distancia segura en relación a otros vehículos. Rebase con precaución.

•

No obstruya su visión cuando maneja el vehículo o mientras esta en operaciones. Lleve la pala frontal en la parte de abajo para mayor visibilidad y estabilidad cuando maneja. Opere el equipo a una velocidad que lo mantiene en control en todo momento. Por supuesto maneje despacio en superficies disparejas, mojadas, terracerías y pendientes.



Precauciones para pala frontal

Mantenga la transmisión engranada cuando viaje bajo cuesta. No la coloque en neutral. Mantenga las RPM adecuadas para tener funciones de frenos y dirección. Utilice el mismo engranaje cuando viaja bajo cuesta que usaría viajando hacia arriba. Utilice los frenos y frenos de emergencia de acuerdo a las indicaciones en el manual de operador. Cuando trabaje en áreas peligrosas manténgase aun más alerta. Cuando opere la pala frontal, asegúrese que la pala trasera está en la posición de cerrado para evitar movimientos inesperados. Si se ha quitado la pala trasera asegúrese que tiene suficiente contrapeso. Siga las recomendaciones del fabricante para el peso apropiado. Utilice mayor precaución cuando este rellenando, puesto que el peso del material de relleno y del equipo puede ocasionar un derrumbe en áreas recién construidas. Nunca corte una pendiente en la parte de abajo. Cuando trabaje en la base de un acantilado o pendiente, esté alerta sobre derrumbes de rocas, árboles u otros obstáculos. Utilice mayor precaución cuando trabaje en orillas de acantilados, pendientes y mantenga una distancia segura entre el equipo y la orilla. Caminos II

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Observe las ramas bajas y árboles muertos estos pueden ocasionar problemas. Antes de entrar en túneles, puertas, o áreas bajas, observe los peligros potenciales de obstrucción y por supuesto la altura. Evita acantilados muy angulados y superficies inestables. Si maneja en un acantilado lleve la carga cerca del piso y con mucho cuidado. No maneje en a lo ancho del acantilado bajo ninguna circunstancia. Únicamente maneje hacia arriba y hacia abajo. Evite dar vuelta en acantilados si es posible. Si es necesario dar vuelta deberá hacerlo con mucho cuidado y con vueltas abiertas y muy despacio. Cuando maneje objetos hágalo con cuidado. Levantar demasiado la carga o girar la pala puede ocasionar que la carga caiga sobre el operador. Mantenga el área de trabajo tan nivelada como sea posible. Evite crear canales con las llantas. Utilice la pala ocasionalmente para nivelar la superficie. 

Seguridad de pala trasera



Asegúrese que el área esta libre antes de empezar a trabajar.



Antes de iniciar operaciones; coloque el freno de emergencia, baje la pala frontal hasta el piso. Coloque la transmisión en neutral, baje los estabilizadores y nivel el vehículo lo más posible.



Nunca entre o permita que otros entren en la circunferencia de trabajo de la pala.



Nunca opere los controles de la pala trasera desde el piso o fuera de la cabina.



No escarbe debajo del vehículo o los estabilizadores. Puede ocasionar un derrumbe ocasionando la caída del vehículo en la excavación.

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CONCLUSIONES ♦

Es la maquinaria más popular en la construcción y comúnmente las palas Mecánicas son maquinarias abusadas en sitios de trabajo.

♦

Se utilizan, principalmente para excavar cualquier tipo de tierra y cargarla.

♦

Pueden estar montadas sobre llantas o sobre orugas.

♦

Para el tipo de pala se debe tener en cuenta: concentración del trabajo

♦

Para el tamaño de la pala se deben tener en cuenta: costo en volumen del material de excavado y condiciones de la obra

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Palas Mecanicas

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