4.3.- EXCAVADORAS.

Se define como: Máquina autopropulsada sobre orugas, ruedas o patas con una superestructura capaz de girar 360º con un equipamiento montado, diseñada principalmente para excavar con una cuchara, sin que la estructura portante se desplace durante el ciclo de trabajo.(ISO 6165)

Video: Caterpillar 365C L Excavator Loading Trucks With 3 Passes (Recuperado de https://youtu.be/JXYRxliv1-c)

Nota.- Cuando la excavación a realizar sale de su alcance, el conjunto de la máquina se traslada a una nueva posición de trabajo, pero no excava durante este desplazamiento.

Video: Partes y componentes de una excavadora hidraulica explicado todo a detalle (Recuperado de https://youtu.be/B5oCPqEppdQ?si=bMBcgGC-52edfiyh)

Video: En este video aprenderas las partes de una Excavadora hidráulica y su inspección preoperacional (Recuperado de https://youtu.be/JoeTcmESgfM?si=OZD6VOaEvReZ9kdO)

Tal vez son las máquinas más utilizadas actualmente en obras civiles y de minería, ya que sirven para excavación, cargue, demoliciones, perforaciones y manejo de cargas entre otras funciones. Dependiendo de la obra, de las maniobras a ejecutar como tender tubos, excavar, manejar cargas, etc., tipo de material, volúmenes a mover y terreno, puede hacer algunas funciones del cargador, del tractor sobre orugas, de la grúa y del perforador. Por ejemplo, si se tienen rocas grandes y duras, cambiando el cucharón por un martillo hidráulico se puede disminuir su tamaño para un mejor manejo o cargue.

Se pueden ensamblar de acuerdo al tipo de labor que se va ha realizar, pues sus fabricantes ofrecen distintas y variadas alternativas de superestructuras, pluma, brazos y aditamentos, para la configuración más adecuada de las excavadora.

Se diferencian de otras máquinas porque trabajan fijas, sólo mueven la superestructura. Cuando la excavación sale de su alcance la máquina se mueve pero durante este desplazamiento la máquina no excava.

Las grandes dimensiones de sus equipos de trabajo les permiten tener una capacidad de carga superior a la de las cargadoras, en cuanto a alcance y altura y al evitarse desplazamientos se disminuyen los tiempos de ciclo alcanzándose mayores producciones.

Los más usadas son la excavadoras hidráulicas, llamadas así porque su equipo de trabajo se mueve mediante cilindros hidráulicos.

Además este tipo de maquinaria sirve para estabilizar y peinar taludes, la colocación de tuberías y producción de material; Se clasifican en tres tipos, según su capacidad: pequeña, mediana y mayor.

• Pequeña: la capacidad del chucharon es de 0.6 m³ y su brazo tiene un alcance de hasta 2.5 m. Este tipo de excavadoras se las utiliza para la colocación de tuberías, gaviones y terrenos de sectores céntricos.

• Mediana: mayormente utilizadas debido a su largo brazo, capaz de alcanzar profundidades mayores a los 2.5 m, su cucharon puede cargar desde 0.80 a 1.20 m³. Es utilizada para estabilización y peina de taludes, limpieza de ríos, gaviones, etc.

• Mayor: tienen el brazo más corto y un cucharon mas grande, se las usa en canteras, pues la maquina tiene uñas especiales para el material dinamitado. La capacidad del cucharon es desde los 2 m³ hasta 3.50 m³.

El equipo de trabajo de una excavadora hidráulica consta de:

Pluma (1): su elevación y descenso se realiza con ayuda de unos cilindros hidráulicos (2). Como elemento de soporte para el brazo y cucharón excavadores, la pluma esta formada de una o dos piezas. La pluma de una pieza se elige si su trabajo usualmente requiere alcance largo y profundidad máximos. Es excelente para abrir zanjas, con largo alcance, profundidad y buena capacidad de levantamiento, a precio económico.

La pluma de dos piezas es mejor si su trabajo exige adaptabilidad. La pieza delantera se extiende o retrae a tres posiciones diferentes a fin de variar el alcance y la profundidad.

Se puede cambiar de la posición totalmente retraída para usarse con cucharón mas grande para mayor fuerza, hasta la posición extendida para máximo alcance y profundidad.

Puede ajustarse al ángulo de la pieza delantera a la posición del pasador alto o bajo, para aumentar el alcance hacia arriba, el espacio para descarga y la profundidad de excavación. Cuando está extendido al máximo y en la posición del pasador inferior, esta pluma tiene igual alcance que la de una pieza.

Brazo (3): es el elemento de unión entre la pluma y el cazo articulado en ambos elementos. Su movimiento de produce mediante la acción de un cilindro hidráulico (4).

Existen en el mercado, de acuerdo a la marca y modelo diferentes longitudes de brazos, la elección de uno u otro tamaño está en función del alcance que e requiere, de la fuerza de empuje necesaria de la capacidad de levantamiento, del tamaño del cucharón y del tipo de material por excavar.

Si se tiene la necesidad de emplear la mayor fuerza de empuje, del brazo y capacidad de levantamiento en material duro de excavar. Si por ejemplo necesitamos máxima fuerza de empuje del brazo y con un cucharón grande, optaríamos por el brazo mas corto.

Si por el contrario tenemos un cucharón pequeño y el material por excavar es fácil de cargar y liviano, no necesitaremos la máxima fuerza de empuje en el brazo y por lo tanto podremos optar por un brazo largo. Si existen condiciones medias se optará por un brazo de tamaño medio.

Cazo o cucharón (5): su movimiento también se acciona con un cilindro hidráulico (6).

La pieza del mecanismo de excavación que está en contacto, carga y descarga el material de excavación es el cucharón, actualmente existe una gran variedad de estos según la máquina de que se trate, de distintos tamaños, anchos y radios de giro con respecto a su pivote.

Para seleccionar el cucharón adecuado al trabajo por realizar, existen dos factores muy importantes, el ancho de corte y su radio de giro. Una regla general es que se use un cucharón ancho cuando el material sea fácilmente removible y un cucharón con un ancho de corte pequeño en materiales difíciles. En suelos difíciles el radio de giro también ha de considerarse.

En la selección del cucharón, porque un radio de giro corto da una fuerza total de corte mayor que un radio de giro largo. Una buena recomendación cuando se trata de seleccionar un cucharón para materiales difíciles es elegir el cucharón con ancho de corte y radio de giro pequeños.

Otro factor en la selección, es el caso del ancho de las zanjas, en las cuales muchas veces el tipo de cucharón y el tamaño va a estar condicionado por dicho ancho de zanja.

Equipo Bivalva, el cual consiste en que la cuchara está formada por dos mordazas, las cuales se abren y se cierran, girando alrededor del eje horizontal; el equipo bivalva se encuentra suspendido del brazo de la máquina y cuelga abierto sobre el material a excavar, clavando sus dientes; al terminar el proceso se recogen las mordazas ya cerradas con el material excavado.

Equipo bivalva

Se emplea especialmente en las extracciones bajo el agua y en la carga de materiales apilados o sueltos y en la ejecución de pozos y pantallas.

La pluma puede ser de dos tipos:

• Monobloque: formada por una sola pieza, posee tres conjuntos de cilindros hidráulicos en total.
• Formada por dos piezas unidas por una articulación, posee cuatro conjuntos de cilindros hidráulicos en total.

Los sistemas de la excavadoras básicamente son cuatro:

Video: Sistemas de la Excavadora Hidráulica (Recuperado de https://youtu.be/xfFMwjGebZg).

4.3.1.- Operaciones:

• Excavar
• Cargar
• Girar
• Desplazar
• Movilizar
• Desmovilizar

4.3.2.- Aplicaciones:

Excavación de zanjas y zanjas de gran tamaño; Peinado de taludes encima del plano de sustentación de la máquina; Excavación para estructuras, Excavación en bancos de préstamo ó excavación de materiales.

4.3.3.- Tipos.

a).- Según su accionamiento:

• Excavadora de cable o mecánicas
• Excavadora Hidráulica

b).- Según el sistema de traslación:

• Excavadoras montadas sobre cadenas (orugas)
• Excavadoras montadas sobre ruedas o neumáticos
• Excavadoras montadas sobre rieles
• Excavadoras montadas sobre barcos

c).- Según el tipo de operación:

• Excavadoras normal o Standard
• Excavadoras mordaza
• Excavadoras de tambor
• Excavadoras de rosario

d).- Según el funcionamiento del cucharón:

i) Retroexcavadora.- Tiene la cuchara hacia abajo. Permite llegar a cotas más bajas. Utilizada sobre todo en construcción para zanjas, cimentaciones, desmontes, etc., de arranque hacia adentro y cargue hacia afuera, pueden venir sobre orugas o sobre neumáticos.

Video: 330D2 L Cat® Excavadora Hidráulica (Recuperado de https://youtu.be/xwXD0dMtLg0).

ii) Pala o excavadora frontal.- Excavadora frontal o pala de empuje: La cual se caracteriza por tener la cuchara hacia arriba. Tiene mayor altura de descarga. Útil en trabajos de minería, cuando se cargan materiales por encima de la cota de trabajo, de arranque y cargue frontal.

Video: Pala hidráulica CAT 5230 (Recuperado de https://youtu.be/RbTTVv8wBu8

4.3.4.- Partes principales de una excavadora sobre orugas.

Video: Partes principales de una Excavadoras y Producción del CAT 330 (Recuperadoro de https://youtu.be/LGqjb4H2zh0?si=3t5u6R7sQRLhy7zu)

La superestructura o torreta está apoyada en el bastidor portante por medio del mecanismo giratorio, el cual esta compuesto principalmente de dos engranes, uno llamado corona (tornamesa) que sirve de pista o carril para el giro y el otro llamado piñón, que es el que transmite su movimiento y así hacer girar la torreta, este mecanismo es accionado por medio de una palanca, desde la cabina.

Aparte de su apoyo la superestructura esta compuesta de: Una cabina de controles, el sistema hidráulico, un contrapeso para la estabilidad en los momentos de trabajo, y sirve además de apoyo para el mecanismo de excavación.

Este mecanismo está compuesto de una pluma, un brazo (miembro excavador) con el cucharón instalado en su extremo interior, y cilindros hidráulicos para controlar los movimientos. Uno de los extremos de la pluma está sujeto al equipo de soporte, y pivotea tanto vertical, como horizontalmente. El giro horizontal se efectúa por rotación de todo el chasis torreta.

Fig. N^o 2.1.56: Estructura de una Excavadora Hidráulica

Fig. N^o 2.1.57: Elementos principales de la infraestructura de una excavadora hidráulica

Fig. N^o 2.1.58: Elementos principales de una excavadora hidráulica

Video: Funcionamiento del tren de rodamiento de una excavadora. (Recuperado de https://youtu.be/FiuGqI55CxQ?si=rWyBiIMtDnWQnpZC)

Video: Bondades de la Excavadoras CAT 329D2L (Recuperado de https://youtu.be/gJhtJywPMWY)

a) Zapatas.

Esta sección inicialmente tratará sobre los tipos de zapata que utilizan las retroexcavadoras para el desempeño de su trabajo de acuerdo al terreno, aunque no pueden descartar las zapatas para los tractores sobre orugas, pues también pueden emplearse en las excavaciones. La mayoría de las excavadoras hidráulicas tienen tres configuraciones de tren de rodaje: estándar, extendida y angosta.

Respecto a las otras partes, cabina, mandos, sistema eléctrico, bombas, motores y válvulas, cada fabricante tiene sus propios diseños para hacer la máquina más ágil, duradera, resistente, etc., comparada con las otras, todas las características y ventajas de cada una de ellas las menciona el fabricante en sus catálogos correspondientes.

i) Zapata con garra semidoble.- Se caracteriza por una poderosa tracción y un corto radio de giro, tiene una excelente maniobrabilidad y capacidad de agarre. Posee dos garras de diferentes alturas. Recomendada para trabajos de excavación y cargue.

Fig. No 2.1.59: Zapata con garra semidoble

ii) Zapata tres garras.- Tiene tres garras de la misma altura. Brinda una tracción más baja que las anteriores, debido a la menor altura de garras. posee baja resistencia de giro y alta maniobrabilidad. Estas zapatas tienen menos probabilidad de doblarse trabajando en terrenos duros, que las de garra semidoble. Funciona con eficiencia en terrenos suaves y durante el manejo de carga en los barcos.

Fig. No 2.1.60: Zapata tres garras

b) Pluma, brazo (balancin) y cucharón.

Se puede encontrar una variedad grande de estas tres partes, de acuerdo a cada fabricante y a las diferentes aplicaciones que se pueden realizar con la combinación de las longitudes y formas de la pluma y el brazo, la capacidad y forma del cucharón y los diferentes aditamentos que se pueden instalar en lugar del cucharón. Es necesario tener en cuenta que si se aumenta la longitud estándar del boom o del brazo, las fuerzas de excavación del brazo o del cucharón disminuyen.

No se debe olvidar la importancia de estas partes al configurar una retroexcavadora para trabajos específicos, según las necesidades y rendimiento esperado.

i) Pluma.- Es un elemento estructural en forma de cuello de ganso, que está unido en la parte inferior al bastidor principal de la máquina a través de una articulación, y puede estar formada por una o dos piezas, mismas que dependen de las siguientes características:

• Se utiliza la pluma de una pieza. Si el trabajo requiere generalmente alcance y profundidad máximos. Es excelente para abrir zanjas, por su largo alcance, profundidad, menos peso y buena capacidad de levantamiento.

• Se utiliza la pluma de dos piezas. Si el trabajo exige adaptabilidad. La sección anterior se extiende o se retrae a tres posiciones diferentes a fin de variar el alcance y la profundidad. Se puede retraer completamente la sección anterior para usarla con cucharones más grandes o extenderla para lograr máximo alcance y profundidad.

Se puede ajustar el ángulo de la sección anterior a la posición de pasador superior o inferior o para aumentar el alcance hacia arriba, altura de descarga o profundidad de excavación. Cuando está extendida al máximo y en la posición de pasador inferior, la pluma de dos piezas tiene igual alcance que la de una sola pieza.

ii) El brazo.- Es el elemento excavador que va articulado a la parte superior de la pluma, y en su parte inferior va unido el cucharón, mismo que es controlado a través de cilindros hidráulicos. Existen varios tipos de brazos de ataque o utilitarios, entre los que se indican los siguientes: Brazo corto Brazo mediano Brazo largo Brazo de largo alcance Brazo telescópico Brazo corto. Proporciona fuerza de penetración y capacidad de levantamiento máximo del brazo. Se puede utilizar con un cucharón grande en trabajos de gran volumen en excavaciones de zanjas y carga de camiones. Brazo mediano. Proporciona máximo rendimiento en la mayoría de los trabajos en los que interviene, especialmente cuando las condiciones de trabajo cambian frecuentemente. Brazo largo. Ofrece el mayor alcance y profundidad de excavación. Se utiliza este tipo de brazo, cuando la excavadora se usa generalmente para abrir zanjas profundas o para obtener gran alcance utilizando cucharones de poca capacidad. Brazo de largo alcance. Es de los más modernos y solamente se emplea para operaciones de dragado y conservación del lecho de ríos o lagunas, mismas que tradicionalmente son realizad as normalmente con dragas. Brazo telescópico. Utilizado para adaptársele el cucharón de almeja, comúnmente utilizado en excavaciones verticales. Para cada modelo y marca existen diferentes longitudes de brazos, la elección adecuada depende de los siguientes factores; tales como la fuerza de corte necesaria, la capacidad de levantamiento, el tamaño del cucharón y tipo de material. El aditamento principal de esta máquina es el cucharón retroexcavador, acondicionado con tres o más dientes y orejetas para tener mayor capacidad de corte. Los hay de diferentes tipos y capacidades, mismos que están en función del tamaño de la excavadora, entre los que podemos encontrar: Cucharón estándar. Para todo tipo de uso. Cucharón trapezoidal. Para excavaciones en canales. Cucharón de aplicación especial. Está diseñado para cargar rocas y otros materiales duros. Cucharón para zanjeo pesado. Para retener bien la carga y facilitar la excavación donde hay poco espacio.

c) Sistema Hidráulico.

Fig. N^o 2.1.61: Sistema Hidráulico de una excavadora (Fuente: curso Crawler Excavator Basics. En volvoce learning center)

Video: Funcionamiento del motor de giro de una exvcavadora (Recuperado de https://youtu.be/HxrA8NseS28?si=PWRqU8qgH3G-Pbqw)

El sistema hidráulico utiliza un motor diesel, bomba hidráulica (una o dos) de diseño especial como generador de potencia y un conjunto de cilindros hidráulicos situados en los puntos estratégicos para aplicar el trabajo.

Esta potencia hidráulica se acciona mediante simples palancas de mano o interruptores eléctricos situados en la cabina al alcance del operador. Una palanca o un interruptor, correctamente accionado, hace funcionar válvulas del sistema para dirigir el fluido hidráulico a desempeñar su función en el mecanismo deseado por ejemplo en el cilindro que hace girar el cucharón el descargar.

La sencillez del mecanismo del tipo de válvula y émbolo, es una de las principales ventajas de la potencia hidráulica, otra ventaja, es que el fluido hidráulico es autolubricante y reduce el desgaste del sistema.

La potencia hidráulica, además de utilizarse para el mecanismo excavador, se aplica para accionar los frenos y la dirección, así como para el sistema de giro de la superestructura y el sistema de tránsito en el caso de una retroexcavadora sobre carriles de oruga.

Video: Inspección y operación de una Retroexcavadora (Recuperado de https://youtu.be/dpTKCeio-NA)

Ver: Curso virtual de hidraulica

4.3.5.- Capacidad de levantamiento de la Excavadora.

Video: Capacidad de Carga de la Excavadora (Recuperado de https://youtu.be/oR1i26jfT4c)

En muchas obras de construcción de redes de agua y/o alcantarillados, una excavadora tiene que levantar y girar secciones pesadas de tubería y secciones de entrada dentro y fuera de las zanjas, colocar secciones de entrada y descargar material de camiones. En algunos casos, la capacidad de levantamiento de la excavadora es tan importante que es el factor decisivo en la elección de una excavadora para un trabajo.

La capacidad de levantamiento de una excavadora depende de su peso y de la ubicación del centro de gravedad de la máquina, de la posición del punto de levantamiento (como se ve en los dibujos) y de su capacidad hidráulica. En cada posición del pasador del cucharón, la capacidad de levantamiento está limitada por la carga límite de equilibrio estático o por la fuerza hidráulica.

Los cambios de posición de la pluma, el brazo y el cucharón producen cambios en la geometría de los implementos y pueden reducir mucho la capacidad hidráulica de levantamiento. Por ello, se define la capacidad de levantamiento de una excavadora como se menciona a continuación.

a)- Equilibrio.- Se dice que una excavadora está a punto de perder el equilibrio cuando el peso de la carga en el cucharón al actuar sobre el centro de gravedad de la máquina hace levantar los rodillos traseros separándolos de los rieles de las cadenas. Se considera que las cargas suspendidas cuelgan, mediante una eslinga o cadena, de la parte de atrás del cucharón o del varillaje del cucharón, y que el peso de los accesorios, eslingas o medios auxiliares de levantamiento son parte de la carga suspendida. Por tanto, la carga límite se define como la carga que produce una situación de desequilibrio a un radio determinado. El radio de la carga se mide como la distancia horizontal desde el eje de rotación de la superestructura (antes de cargar) hasta la línea vertical del centro de la carga cuando la carga se ha aplicado (dimensión A en la ilustración). La altura nominal corresponde a la distancia vertical desde el gancho del cucharón hasta el suelo (dimensión B).

Fig. No 2.1.62: Dimensiones a tomar en cuenta para el equilibrio de una excavadora

La capacidad de levantamiento puede ser frontal o lateral, esta última naturalmente es menor que la primera. Todos los manuales de los fabricantes traen tablas con la capacidad de levantamiento de acuerdo con las distintas configuraciones de la máquina.

b)- Carga de elevación nominal.- La carga nominal se obtiene usando la distancia vertical desde el gancho del cucharón hasta el suelo y el radio de la carga. Las condiciones para que un determinado accesorio de la máquina levante una carga que cuelga del cucharón designado son las siguientes: La carga nominal no pasa del 75% de la carga límite de equilibrio estático. La carga nominal no debe exceder el 87% de la capacidad hidráulica de la excavadora, o sea que la máquina debe poder levantar el 115% de la carga nominal. La carga nominal tampoco debe superar la capacidad estructural de la máquina.

Fig. No 2.1.63: Diagrama de carga de elevación para una excavadora

 

Fig. N^o 2.1.64: Dimensiones de trabajo

4.3.6.- Fuerza de desgarramiento y de arranque.

4.3.7.- Cucharones. Relacionando las fuerzas anteriores con un adecuado cucharón, pueden ejecutarse operaciones eficientes, pues la fuerza de penetración por longitud de la cuchilla del cucharón de la excavadora es bastante alta.

La selección adecuada de un cucharón permite un máximo de rendimiento de las fuerzas de excavación, por esto se debe elegir de acuerdo a las condiciones del terreno en que va ha trabajar. El resultado de escoger bien un cucharón redunda en la económia de la obra, por ejemplo, se puede trabajar en suelos blandos con un cucharón de mayor capacidad que el estándar , el cual puede llegar a tener hasta un 50% más de capacidad.

Fig. N^o 2.1.66_A: Elementos principales del cucharón

Fig. N^o 2.1.66_B: Componentes generales de un cucharón de excavadora

Los factores más importantes en la elección de un cucharón son el ancho y el radio de giro o volteo. Por regla general se utilizan cucharones anchos en terrenos o suelos fáciles de excavar y cucharones angostos en terrenos duros. Para suelos duros y rocosos se debe considerar el uso de cucharones angostos de radio de giro corto porque proporciona una mayor fuerza de excavación que los de radio de giro largo.

4.3.7.1.- Capacidad de cucharón. Se puede medir en términos de capacidad de ras o capacidad colmada.

a)- Capacidad a ras.- Es el volumen del cucharón hasta el nivel del plano de enrasamiento (ver gráfica), que está delimitado por los filos laterales derecho e izquierdo y el filo de corte, sin contar con el material que queda entre los dientes ni en la plancha de derrame (ubicada en la parte superior trasera del cucharón).

Fig. N^o 2.1.67: Capacidades del cucharón

b)- Capacidad colmada.- es la suma del volumen de la capacidad a ras más el volumen de material amontonado encima del plano de enrasamiento a un ángulo de reposo determinado. Esto no implica de modo alguno que la excavadora debe transportar el cucharón de esta manera ni que todos los materiales tengan el mismo ángulo de reposo. ver tabla siguiente para cada norma de los ángulos de reposo.

Tabla N^o 2.1.1: Normas para la capacidad del cucharón

TIPO DE CUCHARÓN	NORMA
	JIS	PCSA	SAE	CECE
Retroexcavadora	1:2	1:1	1:1	1:2
De Pala frontal	1:2	1:2	1:2	1:2

4.3.7.2.- Carga útil del cucharón.- Es la cantidad de material que el cucharón carga en cada ciclo de excavación. Depende de su tamaño y forma, de la fuerza de excavación, de las características del suelo y del factor de llenado de ese tipo de material.

• El factor de llenado.- Es el porcentaje en volumen disponible de un cucharón o una caja que realmente se aprovecha. Por ejemplo, si el factor de llenado de una unidad de acarreo es menor al 100%, esto quiere decir que el porcentaje que le hace falta para el 100% no se usa para acarrear el material. También se pueden presentar factores de llenado mayor al 100%, esto es muy común en cucharones y cajas de carga.

  El factor de llenado depende de las características del material a trabajar, si está seco o húmedo, si está revuelto con otros materiales, de su tamaño y del sitio donde está depositado para el cargue.

  En la tabla siguiente se dan factores de llenado para algunos materiales:

  Tabla N^o 2.1.2: Factor de llenado

  MATERIAL	FACTOR DE LLENADO (% de la capacidad colmada)
  Suelo natural arcilloso, arcilla arenosa, tierra suave.	A - 100 - 110%
  Tierra seca, tierra arenosa.	B - 95 - 110%
  Suelo natural arenoso con grava, arcilla dura y compacta.	C - 80 - 90%
  Roca bien fragmentada por voladura.	60 - 75%
  Roca mal fragmentada por voladura	40 - 50%

Fuente: Caterpillar, Komatsu y Fiat

Fig. N^o 2.1.69: Diagrama para el factor de llenado (porcentaje de la capacidad colmada del cucharón)

De acuerdo a lo anterior se tiene lo siguiente:

Promedio de capacidad útil del cucharón = (capacidad colmada)*(Factor de llenado)

Para escoger el equipo más apropiado se debe tener en cuenta tres aspectos:

• Definir cuál es el equipo que más se acerca a las necesidades de uso y el que más se va a utilizar o el más crítico que se necesite por su configuración para desarrollar trabajos específícos y por no tenerlo parado o atrase el proyecto.

• Establecer el más productivo en volumen o peso.

• Escoger el más económico en la vida del proyecto.

4.3.7.3.- Selección de Cucharones Según La Fuerza de Plegado del Cucharón y La Fuerza de Ataque del Brazo.

La combinación de la fuerza de ataque del brazo y la fuerza de plegado del cucharón proporcionan a esta configuración de máquina una fuerza más eficaz de penetración de cucharón por milímetro de cuchilla que con cualquier otro tipo de máquina como cargadores de ruedas o de cadenas.

Debido a la alta fuerza de penetración, es fácil cargar el cucharón de una excavadora. Además, la mayor fuerza de desprendimiento permite ampliar el campo de utilización económica de una excavadora y usarla ahora, sin voladura previa, en suelos más duros (coral, caliche, pizarra, piedra caliza). Para obtener el máximo provecho de las altas fuerzas de penetración de una excavadora, se deben elegir cucharones adecuados a las condiciones del terreno en que se van a usar. Los dos factores de importancia que deben considerarse son el ancho del cucharón y el radio de plegado. Como regla general, se usan cucharones anchos en terrenos fáciles de excavar, y cucharon es estrechos en terrenos duros. Al elegir cucharones para trabajo en suelos duros y rocosos, considere también el radio de plegado. Como los cucharones con menor radio de plegado proporcionan mayor fuerza de plegado del cucharón que los que tienen mayor radio de plegado, suele ser más fácil cargarlos. Una buena regla empírica al elegir un cucharón para terreno duro es seleccionar el cucharón más estrecho que tenga un radio de plegado corto.

Fig. No 2.1.70: Radio de plegado del cucharón

Al seleccionar cucharones, considere también factores como el ancho de fondo de la zanja, el tamaño de las cajas de protección o el deseo de conservar el material adecuado para el fondo de la zanja. Aparte de la carga útil del cucharón trato en el acápite anterior.

En Resumen: para configurar bien una Excavadora Hidraulica, hay que evaluar muchos factores.

Ir a Cálculo del tamaño del cucharón, mediante monogramas.

4.3.8.- Dimensiones para la operación.

Una retroexcavadora tiene un rango de acción bastante amplio en el cual se puede mover económica y eficientemente.

4.3.9.- Retroexcavadora sobre llantas.

Este tipo de retroexcavadora, son: máquinas veloces las que para su mejor rendimiento deben trabajar sobre terrenos en buen estado y donde los caminos sean transitables, generalmente tienen estabilizadores que son dispositivos a base de cilindro hidráulico para elevar la máquina durante el trabajo, son accionados desde la cabina, entonces las ruedas, se mantienen en posición elevada y la retro reposa sobre una plataforma en la que puede girar 360⁰.

Las unidades sobre llantas pueden tener dos o más ejes, y su potencia puede ser transmitida en cuatro o más ruedas. Estas variaciones aparecen en la especificación de la unidad, y así, puede tratarse de una retro de 4 x 4 o de 6 x 4. El primer dígito indica el número de ruedas, y el segundo se refiere a las ruedas motrices o impulsoras, para diferenciarlas de las ruedas locales, o de movimiento libre. Este equipo desarrolla unas velocidades máximas de 16 a 35km/hr.

Según la marca y el modelo, varían los sistemas de transmisión y frenado ya que las cajas de velocidades pueden ser desde 4 velocidades hacia delante y una hacia atrás, hasta 5 velocidades hacia delante y 4 hacia atrás. En lo que se refiere al sistema de frenado, estos equipos pueden tener hasta tres tipos: Dos frenos de accionamiento manual independiente sobre las ruedas traseras, derecha o izquierda, freno de pié que actúa sobre las ruedas traseras y freno de estacionamiento mecánico que actúa sobre la transmisión vertical.

Fig. N^o 2.1.72: Retroexcavadoras montadas sobre llantas

En general el mando de dirección actúa sobre el eje delantero por medio de un gato de servomecanismo, lo que evita todo esfuerzo al operador. Autorregulable, mediante simple maniobra desde la cabina, este sistema de accionamiento permite un manejo preciso de la retro en carretera y aumenta su manejabilidad en obra.

Las retroexcavadoras montadas sobre llantas son de tamaño pequeño lo mismo que su capacidad de cucharón, su tamaño máximo pesa 25 ton. aproximadamente y su capacidad máxima de cucharón es de 1.15m³ (1 ½ y³).

Como su configuración puede ser muy similar a la retroexcavadora sobre orugas, a continuación hay un cuadro comparativo entre las dos para determinar cuando su uso es más apropiado.

Tabla N^o 2.1.3: Tabla de comparación

SOBRE CADENAS	SOBRE LLANTAS
Tiene buena tracción y flotación en casi todos los terrenos.	No es aconsejable en todos los terrenos, sobre todo en los blandos y fangosos.
Para el traslado a distancias largas no es recomendable que se autotraslade.	Tiene mayor movilidad, autonomía y velocidad de traslado.
No necesita equipo estabilizador, lo que hace más rápido el inicio de la obra.	Mientras se estabiliza la máquina, el inicio del trabajo se demora.
Trabajo prácticamente en todo tipo de terrenos.	Tiene buena estabilidad porque cuenta con cilindros estabilizadores, pero necesita un suelo firme.
Es más eficiente cuando se tiene que desplazar con frecuencia a distancias cortas dentro de la obra.	Se le puede instalar los mismos aditamentos que a las de orugas.
Tiene un rango más amplio de capacidades de trabajo, en especial los equipos de capacidades y tamaños grandes.	Es muy versátil pues presta gran ayuda dentro de la obra en operaciones que no sólo sean de excavación.
	Ideal para el cargue y descargue de camiones, traslado de cargas dentro de la obra, etc.

Al igual que las retroexcavadoras sobre orugas se debe seleccionar muy bien el boom y el brazo apropiados para las necesidades de alcance, profundidad y altura de excavación o arranque y altura de levantamiento en trabajos adicionales. También el tipo de cucharón o aditamento.

4.3.10.- Palas de empuje o carga

Entre sus desventajas se puede mencionarse:

• No tiene alternativas para diferentes longitudes de boom y brazo, lo que hace que sus alcances de excavación o trabajo sean únicos, además, la altura de descargue, alcance frontal, alcance máximo de excavación, altura máxima de corte, etc., son menores que las retroexcavadoras similares en potencia y peso.

• No se le puede adaptar aditamentos tales como martillos hidráulicos, puntas escarificadoras, topadoras para acabados, baldes en "V", etc.

• No son más aptas para la conformación de taludes.

• Su operación debe hacerse frontalmente, por lo tanto restringe su trabajo a una sola forma de operación y prácticamente a un solo nivel, y en una obra generalmente se trabaja en arranque del material de diferentes maneras y a diferentes niveles.

4.3.11.- Mini excavadora.

Máquina autopropulsada sobre ruedas o sobre cadenas, metálicas o de goma, con un a superestructura capaz de efectuar una rotación al menos de 360º, que excava o carga, eleva, gira y descarga materiales por la acción de una cuchara fijada a un conjunto de pluma y balancín, sin que la estructura portante se desplace y con un peso no superior a los 6.000 Kg.

ISO 6165

Fig. N^o 2.1.73: Mini Excavadoras