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Machine Application & Performance Seminar

Machine Application &

Performance Seminar


Excavadoras HidráulicasSeminario de Aplicación y Rendimiento de Maquinas


Por que estamos aquí?

ObjetivoRevisar los conceptos básicos para obtener el máximo desempeño de una excavadora hidráulica.


Contenido

• Introducción

• Aplicaciones

• Configuraciones

• Relación Excavadora/Camión

• Desempeño

• Introducción


Historia


Historia de las Excavadoras Caterpillar

1972

Familia 200 Series B, C & D

1996

1992 2000

1987 2005

2006



Familia ESerie B

1987


1972

1996

1992 2000

2005

2006



1992

Familia 300


1972

1996

2000

1987 2005

2006



Familia 300Serie B

1996

1972 1992 2000

1987 2005

2006



Familia 300Serie C

2000 1972

1996

1992

1987 2005

2006



Familia 300Serie C

2005 1972

1996

1992 2000

1987

2006



Familia 300Serie D

2006 1972

1996

1992 2000

1987 2005



320D

2007


0

25 000

50 000

75 000

100 000

301.

530

1.6

301.

830

2.5

303C

R30

3.5

304C

R30

4.5

305C

R30

7C30

7C S

B30

8C C

R31

1C U

312C

L31

4C C

R31

4C L

CR

315C

L31

8C L

N32

0C L

320C

LU

321C

LC

R32

2C L

325C

L33

0C L

325C

LC

R34

5C34

5C V

G34

5C W

VG36

5C38

5C38

5C F

SM

312

M31

5M

316C

M31

8CM

322C

PesoOperación

kg

Modelos de Excavadoras Caterpillar

Excavadoras Pequeñas

Mini Excavadoras

Excavadoras

de Ruedas

Excavadoras Medianas

Excavadoras Grandes

12 000

Equipo de Construcción

Compacto

Construcción General

Construcción Pesada


Contenido

• Introducción

• Aplicaciones

• Configuraciones


• Desempeño

• Aplicaciones


Aplicaciones


Aplicaciones Especiales


Aplicaciones - Construcción Pesada Aplicaciones:- Nuevos Desarrollos-Autopistas, Puentes-Aeropuertos, Presas-Manejo de Aguas-Puertos, Oleoductos


Aplicaciones - Construcción PesadaAplicaciones:-Nuevos Desarrollos- Autopistas, Puentes-Aeropuertos, Presas-Manejo de Aguas-Puertos, Oleoductos


Aplicaciones - Construcción PesadaAplicaciones:-Nuevos Desarrollos-Autopistas, Puentes- Aeropuertos, Presas-Manejo de Aguas-Puertos, Oleoductos


Aplicaciones - Construcción PesadaAplicaciones:-Nuevos Desarrollos-Autopistas, Puentes-Aeropuertos, Presas- Manejo de Aguas-Puertos, Oleoductos


Aplicaciones - Construcción PesadaAplicaciones:-Nuevos Desarrollos-Autopistas, Puentes-Aeropuertos, Presas-Manejo de Aguas- Puertos, Oleoductos


Aplicaciones Especiales


Aplicaciones Selección

Excavacion

Condiciones dificiles de excavacion -

Consolidados & Cortes volados apretados.



Tranaja mejor con materiales fragmentados

& de fujo libre en los bancos y pilas

Mobilidad Moderada Mobilidad Mobilidad Moderada Excelente Mobilidad

Altura BancoAltura del banco critica

para el sistema productivoEfectivo con altura de

bancos variablesFacilmente adaptable a bancos variables, con

material suelto

Ancho BancoExtremadamente efectivo

en lugares apretadosEfectivo en sitios

apretados, Debe estar cerca del corte.

Menos efectivo en lugares apretados, Necesita area

de maniobra

Condicion pisoPreferiblemete humedos, esponjados, inestables o

no consolidados

Preferiblemete humedos, esponjados, inestables o

no consolidados

Mas efectivo en suelos secos, firmes, parejos.


Aplicaciones Selección

Excavacion





Tranaja mejor con materiales fragmentados

& de fujo libre en los bancos y pilas

Mobilidad Moderada Mobilidad Mobilidad Moderada Excelente Mobilidad

Altura BancoAltura del banco critica

para el sistema productivo

Efectivo con altura de bancos variables

Facilmente adaptable a bancos variables, con

material suelto

Ancho BancoExtremadamente

efectivo en lugares apretados

Efectivo en sitios apretados, Debe estar

cerca del corte.

Menos efectivo en lugares apretados, Necesita area

de maniobra

Condicion pisoPreferiblemete

humedos, esponjados, inestables o no

Preferiblemete humedos, esponjados, inestables o

no consolidados

Mas efectivo en suelos secos, firmes, parejos.


Contenido

• Introducción

• Aplicaciones

• Configuraciones


• Desempeño

• Configuraciones


Modelos Básicos• Chasis estándar• L = Chasis largo • N = Entrevía estrecha (Europa) • U = Utilitario (menor radio de giro)• CR = Radio compacto • ME = Excavación Masiva• SB = Pluma recta• UHD= Demolición de ultra-alta• MH = Manipuladores de materiales• FS = Excavadora Frontal• M__ = Modelo ruedas• FM = Máquina Forestal• LRE = Excavación a largo alcance• SLR = Súper largo alcance


et

123456789

12

13

14

10 9

11 8 7 6 5 4 3 2 1 0

-2

-3

-1

MetersFeet

35

30

40

45

50

25

20

15

10 5

-50

0123456789

456789

10

11

12

0

51015202530

5

10

15

20

25

30

4035

345B L

C

AF

E

C

B

D

Configuración

4Alcance & Profundidad4Levante 4Capacidad cucharón4Fuerzas excavación4Tiempos de ciclos4Par de giro4Control4Transporte4Versatilidad4Durabilidad

La configuración afecta:


Configuración

1

2

3

4

5

6

7

8

9

121314 10 911 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -2 -3-1 Meter

Feet35 30404550 25 20 15 10 5 -50

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4

5

6

7

8

9

10

11

12

MetersFeet

0

5

10

15

20

25

30

5

10

15

20

25

30

40

35

345B L

C

A

F

E

C

B

D

Máximo AlcanceMáximaProfundidad

Máxima alturade carga


Ancho fijo Ancho variable

2740mm (9'0'') 2390mm (7'10'')retraído

2890mm (9'6'')extendido

5360mm (17'7'')

Configuración

Uso General

Facilidad de Transporte

345B L Serie II

El rodaje impacta...• Estabilidad• Flotación• Capacidad de levante• Facilidad Transporte• Maniobrabilidad• Vida

345B Serie II

345B L Serie II – VG


Como regla general… la selección del rodaje y el ancho se hacecasi siempre por el tipo de aplicación, condiciones del suelo y/o la necesidad de cumplir con una condición de flotación y/o presión sobre el suelo

Selección de material rodante


Su cliente tiene un trabajo que requiere cruzar líneas de gas a alta presión. Él necesita una máquina lo más grande posible pero no puede pasar de más de 5 psi de presión sobre el suelo.

Seleccione la máquina y el tamaño de la zapata.



PH 35, 4-182



Selección de plumas y brazos



M = Masiva. Menor velocidad tangencial,ciclo más lento

A = Alcance. Mayor velocidad tangencial,ciclo más rápido


M = Masiva. Más fuerza (20-30%)Cucharones de mayor capacidad.

A = Alcance. Menos Fuerza.Cucharones más pequeños.




Con el mismo ángulo, el brazo largo cubre una distancia mayor


Selección de plumas y brazosMasiva: Plumas y Brazos cortos e más robustos. Carga de camiones. Materiales sueltos. Canteras

– Más fuerza de desgarre del cucharón– Cucharones de más capacidad– Mayor Producción por hora (13-25%)– Estructuras más robustas– Ciclos más lentos– Menor alcance y profundidad


Selección de plumas y brazosAlcance:Plumas y Brazos largos y livianos.Uso General y Zanjeo.

– Mayor distancia a nivel del suelo– Mayor profundidad de excavación– Cucharones de menor capacidad– Menos fuerza de desgarre del cucharón– Ciclos más rápidos.


Alcance de la Pluma6.5m (21'4'')

R3.9D(12'10")

R3.2D(10'6'')

Pluma ME6.18m (20‘8'')M2.55E

2.15m

Flexibilidad

Selección de plumas y brazosOpciones 330CL


Dimensiones, rango, capacidad de levanteUn contratista esta concursando por una postura de tubería. Los tubos de hormigón tienen 10’ de largo y 48” de diámetro. La profundidad de la zanja es de 3,5m. Tiene una 330CL de renta con pluma de alcance, 3,2m de brazo, zapatas de 30” (750 mm) y cucharón de 53".

Esta máquina satisface la profundidad requerida?

Peso por sección?

Requerimientos de levante?



PH35 pg. 4-56

Esta máquina satisface la profundidad requerida?



PH35 pg. 27-2

10’ x 393kg/ft = 3.930 kg

Peso por sección?


Dimensiones, rango, capacidad de levanteUn contratista esta concursando por una postura de tubería. Los tubos de hormigón tienen 10’ de largo y 48” de diámetro. 10’ de profundidad. Tiene una 330CL de renta con pluma de alcance, 10’5" de brazo, zapatas de 30” (750 mm) y cucharón de 53".Requerimientos de levante?

PH35 pg. 4-100


Capacidad de levante de cargasEste dibujo muestra cómo la posición de la carga afecta la capacidad de levantamiento de una excavadora:

MÁQUINA HIPOTÉTICA

Profundidad de la zanja

Radio de la carga

Límites máximos de excavación

∅ tubo

Punto de levantamiento

Nivel del suelo

Disminuye la capacidad de levantamiento

Disminuye la capacidad de levantamiento

Zona óptima de levantamiento

El cable debe tener longitudadecuada para que el punto de

levante esté en la “zona optima de levante”.

Mantenga la carga lo más cerca de la máquina como sea posible

4-67


Cucharones


CapacidadColmada

Capacidada ras

Producción (m3 sueltos) = material acarreado por pase multiplicado por ciclos por hora

Selección de Cucharones

PH35 pg. 4-110


A- 100 – 110% Carga mojada o arcilla arenosa

B- 95 – 100% Arena y Grava

C- 80 – 95% Arcilla dura y compactada60 – 75% Roca bien fragmentada por voladura, y material de río40 – 50% Roca mal fragmentada por voladura

AB

C

PHB 4-142

Factor de Llenado como % de la capacidad colmada




Como se define el radio de plegado?

El radio de plegado afecta la capacidad?

Que tan importante es el perfil?

La selección del cucharón afecta el rendimiento?

El radio de plegado afecta las fuerzas?


El incremento en el radio de plegado significa un decrecimiento en la fuerza de penetración

Páginas 4-111

Selección de CucharonesSiempre ponga atención al radio de plegado, ancho, y capacidad en

el momento de la selección del cucharón


Ancho total

Ancho del Enganche

Ancho, Capacidad, Perfil, Enganche... ...Rendimiento

Radio de Plegado

Distancia entre Pines



• 1066 mm - 0.9 m3

• 1.422 mm Radio Plegado• 482 mm dist. Pines

• 1066 mm o 42” - 1.1 m3

• 1.575 mm R. Plegado• 431 mm Dist. Pines

Cucharón de radio de

plegado menor

Cucharón estándar Caterpillar




4-110


Regla General: La fuerza del cucharón debe ser por lo menos 10% mayor que la fuerza del brazo



Cucharón para servicios generalesRadio largo de plegadoConstrucción liviana y robusta

Cucharón para servicio pesadoRadio de plegado más cortoPlacas de desgaste e bordas más gruesasGET mayores

Cucharón de roca para servicio pesadoPara aplicaciones más resistentesPlacas especiales de desgaste

Cucharón de roca para servicio pesadode Escarificación

Proyecto de dientes apuntados



La importancia de las Puntas


Nuevas Puntas Sistema K

320C

• Cambio más fácil

• Mejor retención en aplicaciones de impacto


Pin Grabber

Acople Dedicado

Acople rápido & Herramientas de trabajo


Impacto mínimo en las fuerzas de excavaciónConexión sólida herramienta/acopleMínimo aumento de peso

Acople dedicado Caterpillar

Operación desde la cabina.Varias máquinas – misma herramientaIdeal para desgarradores

Necesita herramientas especiales


Acople dedicado Caterpillar


Excavadora Tractor Velocidad Sísmica Masiva Cadenas m / segundo345B L Series II D9R 1500-2800365B L D10R 1900-3250385BL D11R 2200-3750

Desgarre: HEX vs TTT


Producción horaria en desgarramiento y carga (con acople rápido hidráulico)

Modelo Toneladas/Hora345B Series II 150 - 300365B Series II 200 - 400 385B 300 - 5005110B 400 - 6005130B 600 - 800

Desgarre y Carga. Producción estimada

4-187


Desgarre y Carga


Trabaja con todas las familias de cucharones Cat y de la competencia

Mínimo trabajo de modificación de herramientas

Operación hidráulica desde la cabina

Aceptable rendimiento y diferenciación

Adaptable a varias distancias entre pines

Punto de levante dedicado

Acople Cat Pin Grabber PLUS


Reversando el cucharón


Contenido

• Introducción

• Aplicaciones

• Configuraciones


• Desempeño



320CLME 322CLME 325CLME 330CLME 345BLME 365BLME 385BLMETamañoCucharón 1.5 / 1.8m³ 1.8 / 2.2m³ 2.0 / 2.2m³ 2.4 / 2.7m³ 3.0 / 3.4m³ 4.0 / 4.6m³ 5.0 / 5.6m³

725-14m3 7 - 8 6 - 7 6 5 4 3730-16m3 7 - 8 7 6 - 7 5 3 - 4 3735-18m3 7 - 8 6 4 - 5 3 - 4740-22m3 7 5 4769 7 5 4771 8 5 - 6 4 - 5773 6 - 7 5 - 6775 6 - 7777 7 - 8

Carga Camiones con Excavadoras.(dens. 1.800 kg/m³ ) (100 - 110% FE)Numero de pases

Relación Excavadora/Camión


Contenido

• Introducción

• Aplicaciones

• Configuraciones


• Desempeño • Desempeño


Desempeño


345B LME

Igual al largo del brazo si el material lo permite

Posicione el camión con el brazo vertical para carga de paso por el lado 345B LME

Altura del banco

Desempeño


90o

Distancia ideal del borde

Muy alejado: fuerza de excavación reducidaMuy cerca: corte bajo las orugas y ciclos más largos

Brazo vertical (90o) cucharón lleno

Desempeño


Distancia ideal del camiónLateral de la tolva bajo la articulación brazo/pluma

Desempeño


Zona de trabajo15o o igual al ancho del tren de rodaje

Ángulo de giroTan cerca como sea posible 30 – 60o

Desempeño


DesempeñoApertura de Zanjas

m3/m = (Área de sección de zanja m2) x (1 m)

Volumen de la zanja (m3b/m) = 0,5 (A + C) x B

Volumen de la pila (m3s/m) = (m3b/m) x (1,00 + % de expansión)


DesempeñoCamiones y excavadora en el mismo nivel

• Carga simples o doble• Profundidad Mín. de

excavación• Giro de 60º


• Método “Drive-by”• Ideal cuando los camiones

son limitados• Profundidad máx. de

excavación• Giro de 90º



• Giro mínimo por la posición de los camiones

• Profundidad máx. de excavación

• Posiciones Alternadas de Carga

• No es necesario máquinas soporte para limpieza



Desempeño

• Altura del banco igual a la longitud del brazo• Giro Mínimo (30 – 60o)• El ajuste ofrece más excavación y alcance• Alterna las posiciones de carga

Camiones abajo y excavadora en el banco

Longituddel

brazo


DesempeñoCamiones abajo y excavadora en el banco

• Profundidad de excavación• Giro mínimo• El ajuste ofrece más

excavación y alcance• Avanzo de las posiciones de

carga



• Profundidad de excavación = longitud del Brazo• Giro Mínimo• Ofrece menos movimientos de la excavadora• Alterna las posiciones de carga



• Método “Drive-by”• É melhor onde o caminhão é limitado• Giro de 90º


• Tiempo de ciclo – Carga del cucharón, giro cargado, descarga, giro en vacío.

• Los ciclos en la excavadora dependen de el tamaño de la maquina, pequeña – rápida, grande – lenta.

• Condiciones del trabajo influyen en la velocidad, profundidad de corte, ángulo de giro, condiciones de excavación.

• Condiciones del trabajo , como restricciones, obstáculos.

Arreglo del sitio de trabajo

PH35 200 - 220


•Trabajando alrededor de cables, obstáculos, cajas de seguridad o personas.

•Carga camiones o la carga debe ser más precisa.

Permita más tiempo cuando:

Arreglo del sitio de trabajo


Problema

Jorge Bas-Alto es un contratista compitiendo por un proyecto en una cancha de golf. Esta considerando una excavadora para la construcción de un lago. Ha pensado rentar la unidad para el proyecto. El contrato habla de 3.954 m2 de superficie con una profundidad de 2,5 m.

3.853,2 m2

2,5m


Problema

Ingenieros confirman que el terreno es Marga con un factor de carga de 0,81. El material debe ser retirado por camiones. Asumano demoras por camiones.


Problema

Su flota de renta tiene una 320C L y una 325C L disponibles. Configuración de maquina y precios de renta:

diario Semanal320C L – brazo 2,9m, pluma R, cuch. 0,90m3 $500 $1500325C L – brazo 3,2m, pluma R, cuch. 1,40m3 $670 $2000

El señor Bas-Alto dice que sus empleados trabajan 10 horas por dia, 5 días por semana. Tienen una disponibilidad aceptable y una eficiencia del 83%. El esta de acuerdo con ciclos de 17 segundospor la 320C y 20 segundos por la 325C.


Problema

Ayúdelo a determinar cuál es la máquina mas barata para rentar al proyecto.

1 – Volumen de material a remover

2 – Producción por cada maquina (hora & día)

3 – Tiempo requerido por cada una para mover todo el material

4 – Costo por el uso de cada una

5 – La opción mas económica

Determine:


ProblemaVolumen

3.853,2m2 X 2,5m = 9.633m3 (banco)9.633 / 0,81 = 11.893m3 (suelto)

Carga320C – 0,90 : 0,90 m3 x 1.1 FLL = 1,0m3

325C – 1,40 : 1,40 m3 x 1.1 FLL = 1.54m3

Ciclos320C 17sec = .28min 60/.28 = 214 ci/hr325C 20sec = .33min 60/.33 = 182 ci/hr

Producción320C 1,0 m3/ci X 214 ci/hr = 224.7 m3/hr325C 1.58 m3/ci X 182 ci/hr = 287.5 m3/hr


Costos320C 1x semana @ $1500 + 2 días@$500/día = $ 2500325C 1x semana @ $2000 = $ 2000

Problema

325C

Eficiencia320C 224.7 m3/hr X .83 = 186.5 m3/hr325C 287.5 m3/hr X .83 = 238.6 m3/hr

Tiempo de Obra320C 11 893 m3 / 186.5 m3/hr = 63.7 hr = 6.37 días325C 11 893 m3 / 238.6 m3/hr = 49.8 hr = 4.98 días

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