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Curso de Dragado con la UNI en Ingenieria Civil con el Ingenierio MIranda.
Tipo: Apuntes
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Profesor: Ing. Oscar Guillermo Miranda Hospinal
Lima – Perú
Generalidades
Este tema se trata de los tipos de equipo que se acostumbra a usar en la
excavación de tierras y rocas en operaciones de construcción. El equipo incluye las máquinas siguientes:
Los primeros dos tipos de máquinas pertenecen a un grupo que frecuentemente se identifica como la Power Crane and Shovel Association (PCSA) family. Esta asociación ha dirigido y ha supervisado los estudios y pruebas que han proporcionado información considerable que relaciona al rendimiento, condiciones de operación, la tasa de producción, la vida económica, y costo de poseer y operar estas máquinas. La asociación ha participado estableciendo y adoptando ciertas normas que son aplicables al equipo. Los resultados de los estudios, se han publicado las conclusiones y operaciones, y las normas en los boletines técnicos y folletos.
Generalidades.
0 0 Las dragas se utilizan para excavar tierra y car1 F garla en unidades de acarreo,
tales como camiones o vagones tirados por tractor, o para depositarla en diques, presas, y bancos de desperdicio cerca de los cortes de donde se excava. En general, una pala mecánica con una capacidad hasta de 2.5 yd cu puede 0 0 convertirse en draga reem1 F plazando el aguilón de la pala con la pluma de una grúa y sustituyendo el cucharón de la draga por el cucharón de la pala.
En algunas obras puede utilizarse ya sea una pala mecánica o una draga para excavar los materiales, pero en otras obras la draga tendrá ventajas decisivas sobre la pala. La draga por lo general no tiene que estar adentro del agujero o banco para poder excavar. Puede operar sobre el nivel natural del terreno al estar excavando material en un banco con su cucharón. Esto será muy ventajoso para sacar la tierra de una zanja, canal, o de un banco que contenga agua. Si la tierra se acarrea en camiones, no tienen que entrar al banco y batallar con el lodo. Si la tierra puede depositarse a lo largo de un canal o de una zanja o cerca de un banco, con frecuencia es posible utilizar una draga con una pluma lo suficientemente larga para disponer de la tierra en una sola operación, eliminando la necesidad de las unidades de acarreo, lo que reducirá el costo del manejo de 0 0 la tierra. Las dragas son unida1 F des excelentes para la excavación en trincheras
cuando se permite que los taludes tengan sus ángulos de reposo, sin necesidad 0 0 de ade1 F marlos. Una desventaja del empleo de la draga, en comparación con la pala mecánica, es la reducida producción de la draga. Una comparación de la producción ideal de 0 0 los diferentes tamaños de las dragas con la pro 0 0 1 F ducción de las palas mecánicas, demuestra que la draga excava aproxi1 F madamente 75 a 80 por ciento de la tierra que puede excavar una pala del mismo tamaño.
Tipos de dragas. Las dragas pueden dividirse en tres tipos:
TABLA. 1-1. RANGOS DE TRABAJO TÍPICO PARA UNA DRAGA CON CONTRAPESOS MÁXIMOS
J, Long. de pluma, 50 ft:
Capacidad, Ib * ....... 12,000 12,000 12,000 12,000 12,000 12,
K, ángulo pluma, grado 20 25 30 35 40 45
A, radio de descarga, ft 55 50 50 45 45 40
B, altura de descarga, ft 10 14 18 22 24 27
C, prof. máx. de exc... 40 36 32 28 24 20
J, Long. de pluma 60, ft:
Capacidad, Ib * ....... 10,500 11,000 11,800 12,000 12,000 12,
K, ángulo pluma, grado 20 25 30 35 40 45
A, radio de descarga, ft 65 60 55 55 52 50
B, altura de descarga, ft 13 18 22 26 31 35
C, prof. máx. de exc... 40 36 32 28 24 20
J, Long. de pluma 70, ft:
Capacidad, Ib * ........ 8,000 8,500 9200 10,000 11,000 11,
K, ángulo pluma, grado 20 25 30 35 40 45
A, radio de descarga, ft 75 73 70 65 60 55
B, altura de descarga, ft 18 23 28 32 37 42
C, prof. máx. de exc... 40 36 32 28 24 20
J, Long. de pluma, 80 ft
Capacidad, Ib * ........ 6,000 6,700 7,200 7,900 8,600 9,
K, ángulo pluma, grado 20 25 30 35 40 45
A, radio de descarga, ft 86 81 79 75 70 65
B, altura de descarga, ft 22 27 33 39 42 47
C, prof. máx. de exc... 40 36 32 28 24 20
D, alcance de excavación Depende de las condiciones de trabajo y de la habilidad
Fig. 1-4. Diagrama del campo de acción de una draga. (Power Crane and Shovel Association.)
Partes básicas y operación de una draga.
Las partes básicas de una draga están ilustradas en la figura 1-5.
La excavación se comienza columpiando el cucharón vacío hasta la posición requerida, aflojando al mismo tiempo los cables de arrastre y levante. Hay malacates independientes en la unidad básica para cada uno de estos cables, 0 0 que pueden coordinarse en una operación armó1 F nica.
La excavación se lleva a cabo tirando del cucharón hacia la máquina mientras se regula la profundidad de excavación por medio de la tensión que se mantiene en el cable de levante. Cuando el cu0 01 F^ charón está lleno, el operador le aplica una .tensión al cable de levante al mismo tiempo que suelta el cable de arrastre. 0 0 El cucharón está cons1 F truido de tal manera que no puede derramar su contenido sino hasta que se desee hacerlo. El levantamiento, columpiado, y descarga del cucharón siguen en ese orden; y después se vuelve a repetir el ciclo. La descarga se lleva a cabo soltando el cable de arrastre. Un operador experimentado puede arrojar el material excavado más allá del extremo de la pluma.
Como es más difícil controlar la precisión de la descarga con una draga, en comparación con una pala mecánica, es aconsejable utilizar unidades de acarreo más grande con una draga a fin de que se pueda reducir el derramamiento de material excavado. Se recomienda una relación de tamaño igual a cuando menos 0 0 cinco o seis veces la capa1 F cidad del cucharón.
En la figura 1-6 se muestran las zonas de excavación de una draga. El trabajo deberá planificarse para permitir que la mayor parte de la excavación se haga en las zonas que permitan la menor excavación, utilizando lo menos posible la zona en donde la excavación es mala.
Fig. 1-5. Partes básicas de una draga. (Power Crane and Shovel Association.)
Fig. 1-6. Zonas de excavación de una draga. (Power Crane and Shovel Association.)
Profundidad óptima del corte.
Una draga producirá su mayor rendimiento si se planifica la obra para permitir la
excavación de la tierra a la profundidad óptima en donde sea posible. La Tabla
Arena y grava........ 5 5.5 6 6.6 7 7.4 7.7 8 8.
65 90 125 155 185 210 235 255 295
Tierra ordinaria buena 6.0 6.7 7.4 8.0 8.5 8.0 9.5 9.9 10.
55 75 105 135 165 190 210 230 265
Arcilla compacta,dura 7.3 8.0 8.7 9.3 10.0 10.7 11.3 11.8 12.
35 55 90 110 135 160 180 195 230
Arcillaa pegajosa húmeda
7.3 8.0 8.7 9.3 10.0 10.7 11.3 11.8 12.
20 30 55 75 95 110 130 145 175
* Cortesía de la Power Crane and Shovel Association.
Efecto de la profundidad del corte y del ángulo de oscilación en la producción de una draga.
La producción de dragas proporcionada en la Tabla 1-2 está basada en excavaciones a profundidades óptimas con un ángulo de oscilación de 90°. Para cualquiera otra profundidad o ángulo de oscilación deberá multiplicarse la producción ideal de cada unidad en particular, por un factor profundidad- 0 0 oscilación apro1 F piada. El efecto de la profundidad de corte y del ángulo de oscilación sobre la producción de una draga, está dado en la Tabla 1-3.
Ejemplo
Se va a utilizar una draga de 2 yd cu con pluma corta para excavar en arcilla dura y compacta. La profundidad del corte será de 15.4 ft, y el ángulo de oscilación será de 120°. Determínese la probable producción de la draga si no existen otros factores que afecten a la producción.
Porcentaje de profundidad óptima, 15.4x100/11.8= De la Tabla 1-3 el factor de corrección es 0.89 La producción probable será 195x0.89=173 yd cu por hr
Luego la producción correcta debida a demoras por hora (50 min por hora de trabajo)
Producción correcta = 173x50/60=144 yd cu por hr medidas en banco
TABLA 1-3. EFECTO DE LA PROFUNDIDAD DE CORTE Y DEL ÁNGULO DE OSCILACIÓN EN LA PROUCCIÓN DE LAS DRAGAS *
Porcentaje de profundidad óptima
Ángulo de oscilación
30 45 60 75 90 120 150 180
20 1.06 0.99 0.94 0.90 0.87 0.81 0.75 0.
40 1.17 1.08 1.02 0.97 0.93 0.85 0.78 0.
60 1.24 1.13 1.06 1.01 0.97 0.88 0.80 0.
80 1.29 1.17 1.09 1.04 0.99 0.90 0. 82 0.
100 1.32 1.19 1.11 1.05 l.00 0.91 0.83 0.
120 1.29 1.17 1.09 1.03 0.985 0.90 0.82 0.
140 1.25 1.14 1.06 1.00 0.96 0.88 0.81 0.
160 1.20 1.10 1.02 0.97 0.93 0.85 0.79 0.
180 1.15 1.05 0.98 0.94 0.90 0.82 0.76 0.
200 1.10 1.00 0.94 0.90 0.87 0.79 0.73 0.
Efecto del tamaño del cucharón y de la longitud de la pluma en la producción de una draga.
Al seleccionar el tamaño y tipo del cucha0 01 F rón, la draga y el cucharón deberán estar adecuadamente acoplados de manera que se pueda obtener el mejor 0 0 comportamiento y la mayor efi1 F ciencia de operación, lo cual redundará en la mayor producción de material. Los cucharones generalmente se encuentran en tres tipos:
ligero, mediano, y pesado. Los cucharones ligeros se utilizan para materiales que 0 0 pueden excavarse con facilidad, tales como lama are1 F nosa, arcilla arenosa, o arena. Los cucharones medianos se emplean para excavaciones en general, 0 0 tales como la excavación de arcilla, piza1 F rras, o grava suelta. Los cucharones pesados se utilizan en la excavación de terrazas para las minas a cielo abierto, 0 0 para manejar roca dinami1 F tada, y para excavar conglomerados y materiales altamente abrasivos.
Algunas veces los cucharones tienen perforaciones que permiten la salida del exceso de agua en las cargas. En la figura 6-14 se muestra un cucharón para draga de 1 yd cu descargando material en un banco de desperdicio.
Fig. 1-7. Cucharón mediano para draga. (Page Engineering Co.)
Fig.1-8. Draga descargando su carga. (Page Engineering Co.)
En la Tabla 1-4 se dan las capacidades representativas, los pesos y las dimensiones de los cucharones para dragas.
Peso combinado 10225 lb Carga máxima 8600 lb
Como este peso se excederá de la carga de seguridad de la draga, será necesario utilizar un cucharón más pequeño. Ensáyese un cucharón de 1.5 yd cu, cuyo peso combinado será
Cucharón 3750 lb Tierra, 47 ft cu a 90 Ib por ft cu 4230 lb Peso combinado 7980 lb Carga máxima 8600 lb
Si se utiliza un cucharón de 1.5 yd cu, puede llenarse hasta su capacidad copeteada, sin excederse de la carga de seguridad de la draga.
Si una pluma de 70 ft, cuya carga de seguridad máxima es de 11,000 lb, proporciona el suficiente grado de trabajo para excavar y disponer de la tierra, puede utilizarse un cucharón de 2 yd cu lleno hasta su capacidad copeteada. El reducido tiempo del ciclo, al emplear la pluma de 70 lb, probablemente 0 0 com1 F pense el incremento de tiempo que se requiere para llenar el cucharón de 2 yd cu. La relación de la producción que resulta del empleo de una pluma de 70 ft y de un cucharón de 2 yd cu, en comparación con el cucharón de 1.5 yd cu, debe ser aproximadamente como sigue:
Relación de producción, 60 X 100/47 = 127% Incremento en la producción = 27%
Este ejemplo ilustra la importancia de analizar una obra antes de seleccionar el tamaño del aparato excavador que se vaya a utilizar. La mala selección del equipo puede resultar en un fuerte aumento sobre el costo de manejo de la tierra.
Tamaño de draga, yd cu
fig. 1-9. Efecto de la clase de material y del tamaño del cucharón sobre el costo de excavación de tierras con draga
Efecto de la clase de material en el costo de excavación de tierra.
La figura 1-9 ilustra el efecto que tiene la clase de material en el costo por yarda cúbica medida en banco, en las excavaciones con dragas.
El costo horario de una máquina incluye el costo fijo de la máquina, el costo variable de la máquina, y el costo de la mano de obra. Se supone que toda máquina trabaja 2,000 hr por año, al 75 por ciento de su eficiencia. De tal manera 0 0 que la producción horaria pro1 F bable de cualquier tamaño de máquina se obtiene multiplicando la-producción ideal, dada en la Tabla 6-6, por 75 por ciento.
Por ejemplo, el costo de excavación de tierra ordinaria utilizando una máquina de 1 yd cu se obtiene de la siguiente manera:
Costo de operación por hr = $27.
Producción ideal por hr = 135ydcu Producción probable, 0.75 X 135= 101 yd cu Costo por yd cu, $27.60/101 = $0.
Ejemplo.
Este ejemplo ilustra un método que analiza un proyecto para determinar el tamaño del dragline requerido para excavar un canal. Seleccione un dragline sobre orugas para excavar 234,000 cu yd, medidas en banco de tierra, de tierra común que tiene un peso suelto de 80lb por pie cúbico. Las dimensiones del canal serán:
Ancho de la plantilla, 20 pies Ancho superior, 44 pie
Profundidad, 12 pie Pendientes laterales, 1:
La tierra excavada se lanzará en una recepción a lo largo de un lado del canal para formar un dique, con un espacio libre de por lo menos 20 pies entre la la orilla del dique y el borde más cercano del canal. El área de la sección transversal del canal es:
(20 + 44 )/2x12 = 384 sq-ft (pies cuadrados)
Si la tierra se hincha 25% cuando se suelta, el área de la sección transversal de la recepción será
384sq-ft x 1.25 = 480 sq-ft
Las dimensiones de la recepción serán:
La altura, 12ft Ancho de la Base, 64 ft Ancho de la cresta, 16ft Pendiente lateral, 2:1,
El ancho total del exterior del dique hasta la parte exterior del canal será:
Ancho del dique = 64ft Espacio libre = 20ft Ancho del canal = 44ft Total = 128ft
Con un ángulo de la pluma de 30°, un dragline que tiene un brazo de 70 pies serán requeridos en ese orden para proveer ambos los necesarios alcances de excavación y descarga, y para permitir una adecuada altura de descarga y profundidad de excavación.
El proyecto debe completarse en 1 año. Asumir que las condiciones del clima, feriados, y otras pérdidas mayores de tiempo reducirán el tiempo de operación a 44 semanas de 40 horas cada una, con un total de 1,760 horas de trabajo.
mediano para usos generales, y los tipos ligeros para el manejo de materiales
ligeros.
Fig. 2-1. (A) Cucharón ancho, de quijadas automáticas. (B) Cucharón pesado, de quijadas automáticas. (The C. S. Johnson Co.)
Los fabricantes proporcionan los cucharones con dientes que pueden quitarse 0 0 fácilmente, o sin dientes. Los dientes se utilizan para la exca1 F vación de materiales duros, pero no se requieren para el manejo de materiales simples. La figura 2-1a ilustra un cucharón de manejo de materiales, y la b uno pesado para fines de excavación.
0 0 La capacidad de un cucharón de valvas de almeja, por lo gene1 F ral se mide en yardas cúbicas. Una capacidad más precisa, es la del nivel de agua, la línea de 0 0 placa, o la medida copeteada, que gene1 F ralmente se expresa en pies cúbicos.
La capacidad al nivel del agua, es la capacidad del cucharón si estuviera colgado a nivel y lleno de agua.
La capacidad a la línea de placa indica la capacidad del cucharón siguiendo una línea a lo largo de la parte superior de las quijadas.
La capacidad copeteada, es cuando el cucharón está lleno al ángulo máximo de reposo para un material dado. Al especificar la capacidad copeteada generalmente se supone que el ángulo de reposo es de 45°.
El área de la cubierta indica el número de pies cuadrados que cubre el 0 0 cucha1 F rón cuando está totalmente abierto. La Tabla 2-1 proporciona las
especificaciones representativas para los cucharones de peso mediano, de usos generales, proporcionadas por el fabricante.
TABLA 2-1. ESPECIFICACIONES REPRESENTATIVAS PARA CUCHARONES DE VALVAS DE ALMEJA, DEL TIPO MEDIANO PARA USOS GENERALES
Tamaño, yd cu
3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 1 3/4 2 2 1/ Capacidad, ft cu: Nivel de agua (^) 8.
1, 230 180 2,
2 /6' / 5'5" 4'9" 7'1" 5'9"
2, 300 180 2,
2'6 // 6'5" 5 '7" 7'10" 6'4"
2, 400 180 3,
3'0" 7'3" 6'3" 9 /l" 7/4"
3, 400 180 4,
3'Q" 7'10" 6 / 9 // 9'9" 7 /10"
4, 400 180 4,
3 / 5 /' 8'5" 7'i" l0'3" 8'3"
5, 500 190 6,
3'9// 9'0" 7'6" 10'9" S'9"
5, 500 266 6,
4'0" 9'2" 7'11" 10'9" 8 /^ 9"
6, 600 300 6,
4 /^ 3" 9'4// 8 /^ 0' / 11'6" 9 /^ 3"
7, 600 390 8,
4'6" 9'11" 9'3" 13'0" 10'4"
Línea de placa
Copeteado
Pesos, Ib: Cucharón solo Contrapesos ..........
Dientes .............
Completo...
Dimensiones: Área de cubierta, ft^2. Ancho ...............
Longitud, abierta .... Longitud, cerrado ... Altura abierto Altura, cerrado ......
Capacidades de carga de las grúas.
Para un cucharón de valvas de almeja que esté siendo operado por medio de una grúa móvil, por ejemplo, una montada sobre orugas, el tamaño máximo del 0 0 cucha1 F rón estará limitado por la capacidad de carga de la grúa. La capacidad de carga indicada para una grúa montada sobre orugas, está basada en el 75 por ciento de la carga real de volteo. Cuando una unidad montada sobre orugas se utiliza principalmente como grúa o como draga, con cucharón automático para levantar carga en general, está equipada con un contrapeso más grande y con más amplios espaciamientos de las orugas que para una pala normal, a fin de aumentar la resistencia al volteo.
Rangos de producción para los cucharones de valvas de almeja.
0 0 Debido a los factores variables que afectan las operaciones de los cu1 F charones
de quijadas, es difícil proporcionar los rangos de producción precisos. Estos 0 0 factores incluyen la dificultad en la carga del cucha1 F rón, el tamaño de la carga obtenible, la altura de levantamiento, el ángulo de oscilación, el método para la descarga del material, y la experiencia del operador. Por ejemplo, si el material 0 0 tiene que descar 0 0 1 F garse sobre una vagoneta, el tiempo que se requiera para situar el cu1 F charón sobre la vagoneta y soltar la carga será mayor que cuando 0 0 se descarga el material sobre un montón de desperdicio. El siguiente ejem1 F plo
ilustrará un método para estimar la probable producción de un cucharón de quijadas automáticas.
Ejemplo.
Un cucharón de 1.5 yd cu, cuyo peso en vacío es de 4,300 Ib, se utilizará para transferir arena de un montón a una vagoneta, a 25 ft arriba del terreno. El ángulo de oscilación tendrá un promedio de 90°. La capacidad suelta promedio del cucharón será de 48 cu ft.
Las especificaciones de la grúa proporcionan los siguientes datos.
Velocidad del cable 153 fpm
Velocidad de oscilación 4 rpm
El tiempo por ciclo deberá ser aproximadamente como sigue:
Carga del cucharón = 6 seg Carga y oscilación, 25 ft a 153 fpm = 10 seg* Descarga = 6 seg Oscilación de regreso al montón = 4 seg Tiempo perdido, aceleración, etc. = 4 seg
Tiempo total = 30 seg
0 0 Las unidades automo 0 0 1 F trices de un solo motor se manejan y operan desde la caseta. Las uni1 F dades no automotrices, montadas en la parte posterior de camiones, cuentan con motores separados para operarlas. Las palas montadas sobre llantas, que tienen más altas velocidades de deslizamiento que las unidades montadas sobre oruga, son útiles en obras pequeñas, en donde es necesario hacer movimientos considerables y en donde las superficies de los 0 0 caminos y del terreno en general sean firmes. La figura 3-1 ilus1 F tra una pala montada sobre orugas, la figura 3-2 una montada sobre ruedas, y la figura 3- una montada sobre camión.
Fig. 3-1. Pala mecánica montada sobre orugas. (Lima Locomotivo Works.)
Fig. 3-2. Pala mecánica montada sobre ruedas.
Fig. 3-3. Pala mecánica montada sobre camión.
Tamaño de una pala mecánica.
El tamaño de una pala mecánica está indicado por el tamaño del cucharón, expresado en yardas cúbicas. Al medir la capacidad del cucharón, la tierra estará al ras de los bordes superiores. A esto se le llama volumen enrasado o global, a diferencia del volumen copeteado que puede levantar un cucharón en tierra suelta. Debido al abundamiento de la tierra suelta por tronada, el volumen medido en banco, de un cucharón, será menor que el volumen material suelto. Es posible copetear un cucharón lo suficiente para darle un volumen medido en banco, igual al tamaño indicado del cucharon. Sin embargo, esta condición no ocurrirá excepto 0 0 en los suelos de fácil exca1 F vación, bajo condiciones favorables, pero no debe tomarse como real esta suposición, a no ser que se pruebe en el campo que es correcto. Si excavando un suelo cuyo abundamiento es del 25 por ciento, un 0 0 cucha 0 0 1 F rón de 2 yd cu es capaz de llenarse hasta su volumen enrasado, el vo1 F lumen medido en banco será 2 / 1.25 = 1.6 yd cu.
fig. 3-4. Partes básicas y operación una pala mecánica.
Por lo general, las palas mecánicas tienen las siguientes medidas: 3/8, 1/2, 3/4, 11/4, 11/2, 2 y 21/2 yd cu, que están clasificadas por la Power Crane and Shovel Association, como las medidas comerciales. Pueden encontrarse más grandes, o fabricarse bajo pedido especial.
Partes básicas y operación de una pala.
Las partes básicas de una pala mecánica incluyen la montura, la cabina o caseta, la pluma, el aguilón, el cucharón, y el cable del malacate. Estas partes están ilustradas en la figura 3-4.
0 0 Con una pala en la posición correcta, cercana a la superficie ver1 F tical de la tierra que se va a excavar, se baja el cucharón hasta el piso del banco, apuntando los dientes hacia la pared. Se le aplica una fuerza a través de la flecha, y al mismo tiempo una tensión a la línea del malacate para jalar el cucharón hacia arriba de
la pared del banco. Si la profundidad del corte es justamente la correcta,
considerando el tipo de suelo y el tamaño del cucharón, éste estará lleno al llegar a la parte superior de la pared del banco. Si la profundidad del banco (que 0 0 tam1 F bién se llama profundidad del corte) es demasiado baja, no será posible llenar completamente el cucharón sin un excesivo empuje y una mayor tensión en el malacate, y posiblemente no se pueda llenar de ninguna manera. Esto sujeta al equipo a fatigas excesivas y reduce el rendimiento de la unidad. Si la profundidad del banco es mayor de la que se requiere para llenar el cucharón al 0 0 estar operando con empuje y tensión favora1 F bles, será necesario reducir la profundidad de penetración del cucharón sobre la pared si va a excavarse todo el frente del corte o comenzar la excavación arriba del piso del banco. El material que se deje cerca del piso del banco será excavado una vez que se haya quitado 0 0 la por1 F ción superior de la pared del corte.
Profundidad óptima del corte.
La profundidad óptima del corte, es aquélla que produce el mayor rendimiento y a la cual el cucharón puede subir con toda su carga sin demasiado 0 0 amontonamiento. La pro1 F fundidad varía con la clase de terreno y con el tamaño
del cucharón.
En la Tabla 3-2 se dan las profundidades óptimas para diferentes clases de tierras y tamaños de cucharones.
Selección del tipo y tamaño de una pala mecánica.
0 0 Uno de los pro1 F blemas con que se enfrenta el comprador de una pala mecánica, es la selección del tipo y tamaño de la misma. Varios factores afectarán esta selección.
Al seleccionar el tipo de una pala, el posible comprador deberá tomar en cuenta 0 0 la probable concentración del trabajo que pueda lle1 F varse a cabo. Si habrán numerosas obras pequeñas en diferentes sitios, la movilidad de una pala montada sobre llantas neumáticas será una ventaja decisiva. Si el trabajo estará concentrado en obras grandes, la movilidad tendrá menos importancia y será más deseable tener una pala montada sobre orugas. Una pala mecánica montada sobre orugas por lo común es menos cara que la unidad montada sobre 0 0 ruedas neu1 F máticas, y puede operar sobre superficies de terrenos que no sean
lo suficientemente firmes como para soportar a este último tipo de unidad.
0 0 Al seleccionar el tamaño de una pala, deben de tomarse en conside1 F ración los dos factores principales: el costo por yarda cúbica de material excavado, y las condiciones de la obra bajo las cuales vaya a operar la pala.
Al estimar el costo por yarda cúbica deberán tomarse en cuenta los siguientes factores:
Fig.3-5. Diagrama de espacios libres para una pala mecánica. (Power Grane Shovel Association.)
TABLA. 3-1. DIMENSIONES Y ESPACIOS LIBRES PARA PALAS MECÁNICAS, PARA UN ÁNGULO DE 45° DE-LA PLUMA
Tamaño del cucharón
Longitud estándar dé la
Longitud estándar del
Altura de corte
Radio máximo de
Altura máxima de
Radio máximo de
yd cu pluma, ft aguilón ft
máxima, ft excavación , ft
descarga, ft
descarga, ft
3/8 13-15 11-13 17-19 22 13-15 18-
1/2 15-16 12 -13 19 -24 21-24 14-16 19-
3/4 17-18 13- 15 21-27 25-28 15-17 22-
1 20 16 23 -27 31- 32 15 18 23-
1 1/4 21 16 23 -27 31-32 16-19 24-
1 1/2 21-23 16-18 24-29 32-33 18-20 28 30
1 3/4 22-24 16-18 26-30 32-33 18-20 28-
2 22-25 17-19 26-30 33-36 19-20 30-
2 1/2 25-26 18-19 28-35 35-38 19-21 32-
Rendimiento de las palas mecánicas.
El rendimiento de una pala mecánica está afectado por numerosos factores, incluyendo los siguientes:
El rendimiento de una pala deberá expresarse en yardas cúbicas por hora, basándose en el volumen medido en el banco. La capacidad de un cucharón está basado en su volumen medido al ras. Al excavar ciertas clases de materiales es posible que el cucharón recoja un volumen copeteado que puede exceder del volumen rasado.
Para poder obtener el volumen medido en banco de un cucharón de tierra, deberá dividirse el volumen promedio en estado suelto, entre 1, más el abundamiento expresado como fracción. Por ejemplo, si un cucharón de 2 yd cu, excavando material cuyo abundamiento sea del 25 por ciento, manejara un volumen suelto promedio de 2.25 yd cu, el volumen medido en banco será 2.25 /1.25 = 1.8 yd cu. Si esta pala puede efectuar 2.5 ciclos por minuto, lo cual no incluye la tolerancia 0 0 del tiempo perdido, el ren1 F dimiento será de 2.5 X 1.8 = 4.5 yd cu por min, o sean
270 yd cu por hr. Este rendimiento es ideal y muy rara vez, si es que alguna, se observará en la obra. La Tabla 3-2 proporciona los rendimientos ideales para las
palas mecánicas, expresados en yardas cúbicas medidas en banco, para 0 0 diferentes clases de materiales, basándose en excavaciones a una profun1 F didad
óptima con un ángulo de oscilación de 90°, y sin demoras. En la tabla, la cifra 0 0 superior es la profundidad óptima en pies, y la cifra infe1 F rior es el rendimiento
ideal en yardas cúbicas.
TABLA 3-2. RENDIMIENTOS IDEALES PARA PALAS MECÁNICAS, EN YARDAS CÚBICAS POR HORA, MEDIDA EN BANCO*
Tamaño de la pala, yd cu
Clase de material 3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 1 3/4 2 2 1/
Lama húmeda o arcilla 3.8 4.6 5.3 6.0 6.5 7.0 7.4 7.8 8.
arenosa ............ 85 115 165 205 250 285 320 355 405
Arena y grava ........ 3.8 4.6 5.3 6.0 6.5 7.0 7.4 7.8 8.
80 110 155 200 230 270 300 330 390
Tierra ordinaria buena 4.5 5.7 6.8 7.8 8.5 9.2 9.7 10.2 11.
70 95 135 175 210 240 270 300 350
Arcilla dura, resistente 6.0 7.0 8.0 9:0 9.8 10.7 11.5 12.2 13.
50 75 110 145 180 210 235 265 310
Roca dinamitada ..... 40 60 95 125 155 180 205 230 275
Arcilla húmeda pegajosa 6.0 7.0 8.0 9.0 9.8 10.7 11.5 12.2 13.
25 40 70 95 120 145 165 185 230
Roca mal dinamitada 15 25 50 75 95 115 140 160 195
Efecto de la profundidad del banco en el rendimiento de una pala mecánica.
Si la profundidad del banco de excavación es demasiado pequeña, será 0 0 imposible llenar el cucharón en una sola pasada. El ope1 F rador puede elegir entre
