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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE
APURIMAC
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
DOCENTE : GUEVARA ROS, Jaime
INTEGRANTE :
: QUISPE CCASANI, Hiplito Abraham.
:MALLCO TORRES, Rogelio
:SEVILLANO CONTRERAS, Julio Cesar
:BRAVO ANCCO, Henry
ABANCAY APURIMAC
2015 - 0
TEMA: PALAS MECANICAS Y PALAS HIDRAULICAS:
2
PALAS MECANICAS -
ELECTRICAS Y
PALAS HIDRAULICAS
3
INTRODUCCION
Las palas mecnicas desde que 1837 se construy en estados unidos la primera pala mecnica
de la que se tiene noticia trabajando en la construccin en un ferrocarril este tipo de maquina
se fue extendiendo y popularizando como el equipo ms idneo como labores de excavacin
en condiciones difciles.
Esta primera mquina estaba accionada por vapor utilizaba cadenas para realizar los
movimientos de carga y se trasladaba sobre rales, y despus se sustituy por motores diesel y
luego por motores elctricos la cadena se remplazaron por cables y el tren rodaje que
permite los desplazamiento se hace de sus orugas.
Y las palas hidrulicas y apareci en Alemania en los aos 50 equipo de movimiento de tierra
para la apertura de zanjas.
Estas mquinas constaban en su origen de un chasis con dos ejes provistos de neumticos un
eje de giro y la superestructura donde iban colocados el motor diesel. Las bombas hidrulicas y
el anclaje de la pluma. La cinemtica del equipo trataba de reproducir los movimientos de la
excavadora de cables.
En aquellas pocas se construyeron tres clases de equipos uno retro y dos frontales, el equipo
retro accionado por dos cilndricos hidrulicos y el Angulo de la cuchara con el brazo era
variable manualmente. Los equipos frontales disponan de unas bielas ajustables que forman
un paralelogramo deformable, por tanto en la actualidad son usados en las actividades
mineras y civiles.
4
INDICE
OBJETIVOS 6
CAPITULO I
1) Palas mecnicas elctricas 7
1.1 Partes bsicas y operacin de una pala: 11
1.1.1. La maquinaria inferior. 12
1.1.2. El puente giratorio.- 12
1.1.3. El equipo frontal.- 12
1.2. Rendimiento de las palas mecnicas. 12
1.3. Caractersticas de la Pila Volada: 16
1.4. Factor de compatibilidad (match factor): 17
1.5. Estimacin de la produccin de las palas 18
1.5.1. Las propiedades bsicas 18
a) Densidad de la roca 18
b) Factor de Esponjamiento: 18
c) Factor de Llenado: 18
d) Tiempo de Ciclo de la Excavadora: 18
e) Disponibilidad Mecnica: 19
f) Utilizacin: 19
g) Programa de Extraccin Anual: 19
h) Eficiencia Operativa (E): 19
CAPITULO II
2) Palas hidrulicas 20
2.1. El tamao de las palas hidrulicas 20
2.2. Capacidad de cuchara en la unidad de carguo 20
2.3. ndice de eficiencia de los equipos (ciclo de carguo) 22
2.3.1. Metodologa de carguo 22
2.3.2. Tipos de equipos palas hidrulicas 23
5
2.4. Palas frontales hidrulicos 23
2.4.1. Facilidades de avance de carguo 24
2.4.2. Patrn de excavacin 24
2.5. Mantenimiento 27
2.5.1. Clases de mantenimiento
a) Mantenimiento por correccin de avera o correctivo 28
b) Mantenimiento programado 28
CAPITULO III
3. Seguridad en palas mecnicas e hidrulicas 29
3.1 Razones para hacer seguridad 29
3.2 Factores integrados en la ocurrencia accidente 29
3.3 Los accidentes producen por dos causas bsicas 29
3.4 Consecuencia de los accidentes 30
3.5 Los accidentes tambin representan costos 30
3.6 Como evitar los accidentes 32
3.7. Palas mecnicas seguridad de pala trasera 34
3.8 Produccin ambiental 35
CAPITULO IV
Ejercicios aplicativos a palas mecnicas e hidrulicas 38
CONCLUCION. 39
BIBLIOGRAFA 40
6
OBJETIVOS
Descripcin de las palas mecnicas y palas hidrulicas
Incremento los conocimientos tericos, sobre los tipos de maquinaria e identificar los
tipos delas mismas.
Conocer los componentes de las palas mecnicas e hidrulicas
Reconocimiento de las palas mecnicas a hidrulicas.
Describir las caractersticas delas palas mecnicas y/o hidrulicas.
7
CAPITULO I
1) Palas mecnicas elctricas
Una pala elctrica, algunas veces se le conoce como una pala mecnica o una pala
electromecnica, es una mquina diseada especialmente para excavar y cargar material en
una minera de superficie. La palas elctricas de minera usan motores elctricos, engranajes
reductores, tambores y cables para realizar todos los movimientos requeridos para excavar,
cargar y propulsar.
En explotaciones a cielo abierto se utiliza ampliamente las excavadoras de un solo cucharn y
dentro de estas excavadoras predominan: las palas mecnicas elctricas y las dragas.
Las palas mecnicas o excavadoras (Fig. 01) de un cucharn se utilizan en variadas condiciones
mineras y con cualquier dureza de roca. Las rocas blandas se excavan por palas mecnicas sin
empleo de explosivos. Las rocas semi-duras se explotan sin desgarramiento de explosivos o
con pequeas cantidades de explosivos. Para la excavacin de rocas duras el empleo del
explosivo es obligatorio. La excavabilidad del suelo es de mayor importancia en la seleccin del
equipo de excavacin. Esto depende de varios factores: dureza del suelo intacto, resistencia
propiedades abrasivas de los minerales constituyentes, densidad in situ y de material suelto,
pegabilidad, grado de preparacin del suelo, fragmentacin, etc.
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Las palas de la minera, son maquinarias modernas de gran tamao y peso, cuyos baldes tienen la La
capacidad de esta mquina es tpicamente de 25m3 a 63 m3 (33yds3 a 82 yds3).
Estas palas son elctricas y su potencia la obtienen conectndose al tendido de alta tensin o a
camiones generadores de electricidad.
Segn sea el tipo de trabajo a que fundamentalmente se destine la mquina, el fabricante
pueden suministrarla sobre el tipo de montaje o sistema de propulsin ms adecuados, los
que primordialmente se dividen en:
Montaje de propulsin sobre orugas (los ms usuales)
Montaje con autopropulsin sobre llantas neumticas
Componentes principales de la pala mecnica:
Fig. 01. Partes de la pala mecnica
La pala consiste en un aguiln, uno o varios brazos, un cucharn y un mecanismo para soltar o
abrir la puerta que va montada en el fondo de dicho cucharn. Los brazos se deslizan hacia
delante y hacia atrs sobre el eje de hincadura del aguiln. La energa necesaria para estos
movimientos proviene de cables de alta tensin y se transmite mediante un cable a una
cadena de eslabones de rodillos. Puesto que el eje de hincadura acta como un pivote, tanto
el cucharn como sus brazos pueden levantarse o bajarse mediante el cable de izar y
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empujarse hacia afuera o retraerse por medio del de hincadura. Tales movimientos pueden
realizarse simultneamente.
La pala mecnica se coloca en el piso del banco que se explota por cortes sucesivos, cuyos
frentes se disponen en el extremo de la faja en explotacin. La pala excava la roca en el corte
desde abajo hacia arriba y a medida que se progresa el trabajo se desplaza adelante.
Las operaciones bsicas durante el trabajo de una pala son: Excavacin, giros para descarga y
para regreso y carga. El ciclo de trabajo de una pala mecnica consta de:
T= Te + Tgd + Td + Tgr , ( segundos)
Dnde:
Te = duracin de excavacin en seg.(corte y levante) Tgd= duracin de giro para descarga en seg. Td = duracin de descarga en seg. Tgr= duracin de giro para regreso en seg.
Ejemplo la distribucin del tiempo en el ciclo de una pala mecnica EKG-4 de 4 m3 (rusa) es:
Excavacin 5 7 seg.
Giro para descarga 7 9
Descarga 4 6
Giro para excavacin 7 9
Total 23 31
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La mayor parte (60%) del ciclo lo ocupan los giros de la pala. La duracin del ciclo puede ser
reducida por la disminucin del ngulo de giro de la pala.
La duracin de la excavacin depende de la dureza de la roca y del grado de desgarramiento
de la roca por voladura.
Las dimensiones principales de las palas mecnicas se determinan por el volumen del
cucharn, largo del aguiln y del brazo del cucharn y el ngulo de inclinacin del aguiln.
En rocas blandas la altura mayor no debe sobrepasar la altura de excavacin mxima ya que,
en el caso contrario, en el techo del banco quedarn partes colgantes, cuya cada presenta
peligro para la excavadora. En rocas firmes la altura mxima del frente de excavacin con
utilizacin de voladura no debe sobrepasar 1.5 veces la altura mxima de excavacin.
Partes Bsicas Y Operacin De Una Pala
Las partes bsicas de una pala mecnica incluyen el montaje, la cabina o caseta, el aguiln, el
brazo excavador, el cucharn y el cable del malacate.
Este tipo de equipo trabaja
atacando del nivel del suelo hacia
arriba o sea, con una pala en la
posicin correcta cercana a la
superficie vertical de la tierra que
se va a excavar, se baja el cucharn
hasta el piso del banco, apuntando
los dientes sobre la pared. Se le
aplica una fuerza a travs de la
flecha y al mismo tiempo una tensin a la lnea del malacate, para jalar el cucharn hacia
arriba de la pared del banco. Si la profundidad del corte es la correcta, considerando el tipo de
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suelo y el tamao del cucharn, ste estar lleno al llegar a la parte superior del banco. Las
palas en general, constan de tres unidades principales:
1.1.1) La maquinaria inferior.-La maquinaria inferior sirve de base para el bastidor rotatorio y
contienen el equipo necesario para propulsar la pala.
Ilustracin cortesa de P&H Pala elctrica 4100A
1.1.2) El puente giratorio.-El puente giratorio incluye, el bastidor rotatorio, el depsito de
lastre y la casa de mquinas, conteniendo esta ltima, toda la maquinaria necesaria
para las funciones de levante, giro y empuje, como asimismo, los controles para
comandar las operaciones mecnicas. La casa de mquinas dispone adems, de
una sistema filtrador de aire para reducir al mnimo la acumulacin de calor y polvo en
su interior. La cabina del operador va montada en posicin elevada sobre la casa de
mquinas y contiene todos los controles para operar la pala.
12
1.1.3) El equipo frontal.-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
mviles y los tirantes estructurales de la pluma.
Ilustracin cortesa de P&H Pala elctrica 4100
1.2.) Rendimiento de las palas mecnicas.
El rendimiento de una pala mecnica est afectado por numerosos factores, entre los que
destacan por su importancia los siguientes:
Clase de material
Profundidad de corte
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Angulo de giro
Habilidad del operador
Condiciones de la obra
Mantenimiento del equipo
Tiempo de ciclo
Tablas auxiliares para determinar rendimientos en Palas Mecnicas.
TABLA 2 TIEMPO DE CICLO
Capacidad (yd3) Tiempo de Ciclo (Seg.)
1/2 10
3/4 20
1 21
1 1/2 23
2 1/2 26
3 1/2 27
TABLA 3 FACTOR DE GIRO
Angulo de Giro (en grados)
Factor de Giro
45 1.26
60 1.16
75 1.07
90 1.00
120 0.88
150 0.79
180 0.71
Para ngulo de giro = 90
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TABLA 4FACTOR DE CORTE
% Corte factor 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 terica Altura ptima de corte = 2.76 m.
TABLA 5 FACTOR DE OPERACION
minutos factor de operacin
60 1.00
55 0.92
50 0.83
45 0.75
El rendimiento real se obtiene con la frmula:
Rend. Real = (R.T. x F x Fc x Fop.) / A
Siendo:
R.T = Rendimiento terico
F = Factor de ngulo
Fc = Factor de corte
Fop = Factor de operacin
A = Coeficiente de abundamiento
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La carga aumenta con el ngulo de excavacin y la distancia de ataque. Con un ngulo de
excavacin de 15, se requiere 1,035 veces
ms de potencia o un 3,5% ms para
elevar una carga determinada que lo
requerido directamente por debajo del
punto de la pluma. Con un ngulo de 60,
se requiere el doble de potencia.
Excavar lo ms bajo posible por debajo del
punto de la pluma ayuda a reducir la
tensin en el cable y extiende la vida til del cable
Evitar ngulos de oscilacin superiores a
70, El arco de GIRO (ngulo entre el
frente y la posicin del camin) debe ser
menor de 90, El ngulo donde se alcanza
una eficiencia de 100% es a 70
Existe una relacin inversa entre el
ngulo de giro y el rendimiento de la Pala,
mientras menor sea este ngulo mayor
rendimiento (productividad)
Relacin entre el arco de giro y el porcentaje de productividad
Alcance al frente de trabajo (ratio de excavacin): Se define como la distancia que se necesita
para que el cucharon o balde cargue el material
volado (pila volada). El alcance mejora la
productividad debido a que a mayor alcance menor
desplazamiento hacia la pila volada.
El alcance tambin est relacionado al Arco de Giro
(ngulo de giro), si el giro se realiza sobre un punto
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Es ms eficiente que tener que retroceder para girar (caso de los cargadores).
El alcance tambin permite que la pala se ubique de tal forma que los camiones sean cargados
en ambos flancos, esto reduce el costo debido a que elimina el tiempo de espera del carguo
por el cuadrado de camiones. Los alcances o ratios de excavacin estn relacionados a las
capacidades de cuchara o balde y las caractersticas de la Palas.
1.3) Caractersticas de la Pila Volada: Los resultados de la voladura son determinantes para la
eficiencia de carguo. La relacin entre la voladura y el carguo de da en:
Fragmentacin influye en el factor de esponjamiento, a mejor fragmentacin mayor volumen
de roca en el balde o cuchara La fragmentacin determina la dificultad de excavacin. as en
las palas se puede apreciar:
Geometra de la pila volada (perfil), Existen tres perfiles de la pila volada:
Pila alta Pila normal Pila baja
La geometra de la pila influye en el factor de llenado del cucharn.
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En el siguiente cuadro se ven los factores de llenado estimados de acuerdo a las caractersticas
de la pila y la mquina que se usa:
El balde se apertura por un mecanismo controlado desde la cabina y se cierra por el
contacto con el suelo
1.4) Factor de compatibilidad (match factor): Este factor se refiere a compatibilizar las
caractersticas del equipo de carguo con las del equipo de transporte. En el cuadro siguiente
se ven la relacin de las capacidades de cuchara y las de los camiones.
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1.5) Estimacin de la produccin de las palas
En una planilla de clculo sencilla se puede utilizar para estimar la produccin de una mquina
excavadora.
1.5.1. Las propiedades bsicas son las siguientes:
a) Densidad de la roca, en g./cc, TN/m3
b) Factor de Esponjamiento: Aumento en el volumen de la roca en el balde de la pala.
Los valores tpicos son: 1.1 para arena seca; 1.5 para roca bien fragmentada; y 1.65
para grandes fragmentos de roca rectangulares (en forma de ladrillos), tpicos de la
taconita.
c) Factor de Llenado: Indica el porcentaje del volumen del balde, que normalmente est
ocupado. Este depende de la geometra de la pila de desechos y la calidad de estos.
Los valores tpicos son: .70 para perfiles bajos de desechos y pies duros; .90 para
condiciones normales y 1.0 a 1.1 para condiciones ideales con excelente
fragmentacin.
d) Tiempo de Ciclo de la Excavadora: Tiempo requerido para cargar y situar un balde de
roca en el camin. Las palas, las cuales rotan de manera circular, requieren de mucho
menos tiempo que las mquinas cargadoras frontales, las cuales tienen que
trasladarse desde la pila de desechos hasta el camin. El tiempo depende tambin de
la compatibilidad de la mquina excavadora y del camin, la calidad de las
condiciones de excavacin y del tamao de la mquina excavadora. Los valores
tpicos para las grandes mquinas excavadoras son: 30 a 35 seg. Para las palas; y 55 a
70 seg. Para mquinas cargadoras frontales.
e) Disponibilidad Mecnica: Para los equipos mineros, la disponibilidad mecnica (DM)
se define como (tiempo programado - tiempo de mantencin) dividido por el tiempo
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programado. El tiempo de mantencin incluye tanto la mantencin programada y las
fallas de los equipos.
f) Utilizacin: La utilizacin de los equipos (U) es el porcentaje del tiempo
mecnicamente disponible en que el equipo se encuentra operando y realizando su
funcin principal. Los tiempos de pausas, retrasos por cambios de turno, cierres de la
mina debido a efectos de tronadura, etc., se deducen del tiempo disponible. La
utilizacin equivale a (horas mecnicamente disponibles - retrasos operativos)
dividido por las horas mecnicamente disponibles.
g) Programa de Extraccin Anual: La cantidad de tiempo expresada en das en que la
mina opera al ao. Es posible obtener una autorizacin para aquellos das perdidos
(cierre de la mina) debido a condiciones climticas severas, etc.
h) Eficiencia Operativa (E): Porcentaje del tiempo en que la unidad est realizando su
funcin principal, E = DM * U.
Ventajas
Larga vida o disponibilidad de 15 aos a ms.
Trabajan en altura de banco de 9 a 20 m.
Llevan buen nivel de piso.
Cargan material bien fragmentado.
Desventajas
No son convenientes para proyectos de corta duracin (
20
CAPITULO II
2) PALAS HIDRAULICAS
Las palas hidrulicas son utilizadas en la excavacin de la tierra y el carguo de camiones
mineros o volquetes. Estos equipos son capaces de excavar en todo tipo de terreno, excepto
roca slida, sin necesidad de encontrarse en estado suelto. Estas palas pueden estar montadas
en tractores sobre orugas, en este caso la velocidad de viaje del equipo es muy baja, pero las
pisadas anchas ejercen presiones bajas al suelo, lo cual que permiten que estos equipos
operen en terrenos suaves.
Tambin pueden estar
montados en tractores sobre
ruedas, este tipo de equipos
permite velocidades ms altas,
por lo que son utilizadas en
trabajos pequeos donde se
requieren un desplazamiento
considerable y donde las
superficies del camino y del
terreno sean firmes
2.1. EL TAMAO DE LAS PALAS HIDRAULICAS
El tamao de la pala hidrulica est indicando al tamao del cucharon, el cual esta expresado
en metros cbicos, este medido es al ras del cucharon incluyendo su contorno. Debido al
esponjamiento del suelo, el volumen en estado natural del material es un poco menor que el
volumen del material en estado suelto. Se puede dar el caso que el cucharon se puede colmar
con un volumen del material en estado natural igual al tamao del cucharon, pero esto no
ocurre con facilidad ya que se necesita suelos con caractersticas de fcil excavacin y de serie
de condiciones de operacin favorable.
2.2) Capacidad de cuchara en la unidad de carguo (pala, cargador frontal o excavador).
21
La capacidad de cuchara o balde de la unidad de carguo est en funcin a la cantidad de
material volado por cargar (pila volada), el ciclo de carguo, las caractersticas del material
volado (tamao, dureza y abrasin) y el mach factor, que es la compatibilidad de equipo de
carguo con el equipo de transporte
Ancho del cucharn
Ms Ancho
Menos agresivo en el corte
Ciclo ms lento
Mayor carga til
Puede afectar productividad y costos en cortes muy duros
Ms Angosto
Ms agresivo en el corte
Ciclo ms rpido
Menor carga til
Ideal para cortes muy duros.
En cortes blandos no es eficiente
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2.3.NDICES DE EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS (CICLO DE CARGUO).
Los ndices de eficiencia de un equipo de carguo estn referidos al tiempo que se necesita
para llenar un camin, este tiempo involucra el tiempo de llenado del cucharon, el
desplazamiento, la descarga (vaciado de cucharon) y el retorno al punto de carguo.
Este ciclo es diferente y est en relacionado a la forma de carguo. Normalmente se llama
pase a cada accin unitaria de cargar material, entonces el ciclo total es el nmero de pases
necesarios que tienen un tiempo determinado.
2.3.1. Metodologa de Carguo.
Este factor depende del diseo del rea de carguo y el equipo en evaluacin. Para reas
amplias donde se puede cargar en ambos lados de la pila volada la Palas son ms eficientes
que en reas estrechas.
23
En reas estrechas pero con suficiente espacio para movilizar un equipo, los Cargadores
Frontales son ms eficientes
2.3.2.Tipo de equipo de Palas hidrulicas
Tienen mayor movilidad que las palas elctricas de cable, aunque no estn diseadas
para cambiar de posicin de manera frecuente.
Con una menor costo de capital y un costo operacional levemente ms alto que en el
caso de las palas elctricas, las palas hidrulicas poseen un rango de capacidades de
balde menores (hasta 30 yd3).
La cuchara de la pala puede estar instalada de manera frontal o inversa (como una
retroexcavadora).
2.4. PALAS FRONTALES HIDRULICOS
24
A tener en cuenta en las palas frontales:
Mantener las reas de trabajo lo ms estrechas posible; mantener las distancias de
oscilacin al mnimo
Evitar hacer palanca y cargar en las esquinas en exceso
NO virar hacia el material existente
Maximizar el contacto de las puntas de la herramienta de corte, minimizar el contacto
de la caja (es decir, pluma hacia arriba y girar la caja hacia arriba a travs del material)
Usar la "pluma hacia arriba" para minimizar el contacto del taln del cucharn
Nunca trabajar con la herramienta de corte desgastada o el borde descubierto del
cucharn
Hay que tener en cuenta la limpieza para mayor seguridad
2.4.1. Facilidades de avances de carguo.
Un solo apoyo de camiones
Menos limpieza del piso Ms fcil para mantener Disposicin y excavacin en ngulo recto
25
Doble apoyo de camiones
Curva envolvente de trabajo estrecha Muy productivo Disposicin y excavacin en ngulo recto
2.4.2. PATRN DE EXCAVACIN.
Patrn de excavacin de izquierda a derecha
Carga con un solo apoyo El camin se posiciona en el piso limpio ngulos de oscilacin menores
Puede ser ms productivo con palas frontales de menor alcance
Patrn de excavacin de derecha a izquierda
Carga con un solo apoyo ngulos de oscilacin mayores
26
El vehculo de transporte se posiciona con anticipacin El vehculo de transporte se posiciona en el radio de oscilacin de la pala Camin ubicado en el piso limpio Menor tiempo de intercambio entre camiones Limpiar el piso entre movimientos de la pala
DISPOSICIN DE LA EXCAVACIN DE GRAN VOLUMEN ("SOBRE EL RIEL" Y "A TRAVS DE LA
PUERTA")
Usar carga "a travs de la puerta" para incrementar la produccin Camin en nivel inferior Limpiar el piso entre cada movimiento de la retroexcavadora Menor tiempo de intercambio de camiones
MS PRODUCTIVO
Carga "a travs de la puerta" Camiones y retroexcavadora en el mismo nivel Carga en un solo lado o en dos lados Profundidad de excavacin mnima o mxima ngulo de oscilacin mximo de 60 Carga a travs de la puerta Camiones y retroexcavadora en el mismo nivel Carga en un solo lado o en dos lados Profundidad de excavacin mnima o mxima ngulo de oscilacin mximo de 60
27
PARTES DE LA PALA CARGADOR HIDRAULICO
2.5. Mantenimiento
En la actualidad, el mantenimiento es una actividad que tiene no solamente un impacto
directo sobre la capacidad productiva de un proyecto, sino que es un elemento clave para
alcanzar unas condiciones de seguridad y de proteccin medioambiental acordes con las
polticas de desarrollo sostenibles de la empresa. Es por tanto y desde todo punto de vista, una
actividad que adquiere un papel preponderante en la viabilidad de un proyecto o de una
empresa. Para aumentar el ndice de disponibilidad mecnica que viene definido por la
Frmula:
D.M. = Horas posibles de trabajo - Horas de parada por reparacin
Objetivos del mantenimiento
Conservar los recursos fsicos
Minimizar las fallas
Mejorar la productividad
Proporcionar y utilizar informacin
Reducir los costos
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2.5.1. CLASES DE MANTENIMIENTO
La terminologa que se utiliza para describir los distintos procedimientos de mantenimiento ha
resultado un poco confusa por la ambigedad de los trminos. Vamos a dar aqu las
definiciones ms utilizadas, describiendo al mismo tiempo las distintas clases y los partes de
control ms habituales en el mantenimiento minero ms frecuentes e importantes.
A) Mantenimiento por correccin de avera o correctivo: La mquina est en servicio hasta
que no pueda desempear su trabajo normal. Una vez corregida la avera que produjo su
parada no se la volver a prestar atencin hasta que no se produzca otro fallo. Existen algunos
casos en los que este procedimiento puede estar justificado, como es el caso de las pequeas
canteras y obras pblicas de corta duracin, pero en general resulta caro y comprometido por
no poder garantizarse, a medio plazo, ni las producciones ni los costos horarios por tonelada
de una mina mediana o grande.
B) Mantenimiento programado: Consiste en la vigilancia e inspeccin de los puntos ms
dbiles en unos perodos de tiempo predefinidos y que si no se realizan pueden dar lugar a
una avera. Entre los diferentes tipos de mantenimientos programados destacan el preventivo
y el predictivo.
1) Mantenimiento preventivo: Por medio de unas inspecciones peridicas se conoce el estado
de la mquina y se programan las correcciones necesarias para ser realizadas en los momentos
ms oportunos y antes de que se lleguen a producir las averas.
2) Mantenimiento predictivo: Es esencialmente un refinamiento del mantenimiento
preventivo. Est basado en unas tcnicas de inspeccin o de reconocimiento no destructivo
que miden el progreso de los
Causas de la falla
Diseo deficiente
Material defectuoso
Proceso de fabricacin defectuoso
Errores de montaje
Mantenimiento deficiente
Operario inapropiado
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Ventajas
Potente fuerza de excavacin, el material no necesariamente tiene que estar bien
fragmentado.
Carguo selectivo, mejoran el control de calidad del mineral.
Pueden trabajar con piso no muy duro, su presin sobre el suelo es de 1,3 a 2,5
kg/cm2.
Generalmente no requieren equipo auxiliar.
Pueden trabajar con frentes mltiples que estn cercanos.
Desventajas
Mayor nmero de componentes en accin; pueden requerir mayor tiempo de
mantenimiento, lo que significa una menor disponibilidad mecnica.
Mayor sensibilidad de los componentes electrnicos que controlan el sistema
hidrulico.
La presin y temperatura del aceite hidrulico son la clave de una buena operacin en
estas mquinas.
Requieren mayor entrenamiento del personal de mantenimiento y de operacin
debido a su complejidad.
30
CAPITULO III
3) Seguridad palas mecnicas e hidrulicas
Podemos entender como seguridad una caracterstica de cualquier sistema (informtico o no)
que nos indica que ese sistema est libre de todo peligro, dao o riesgo.
3.1. Razones Para Hacer Seguridad
Llamaremos las razones para hacer la seguridad en el trabajo
Deber y moral
Responsabilidad social
Ventaja competitiva
Conveniencia econmica 3.2. Factores En La Ocurrencia De Accidente
Los factores integrados en la ocurrencia de accidentes son:
a) Factor humano
Comportamiento
Conocimiento
Responsabilidad a) Factor de operacin
Presin de tiempo.
Sobrecarga de trabajo.
Procedimiento de trabajos incorrectos.
Equipos e insumos inadecuados.
Malas condiciones de trabajo.
Supervisin deficiente.
2.3. Los accidentes se producen por dos causas bsicas.-
a) Los Factores Personales: la falta de conocimiento, la incapacidad fsica, la falta de
motivacin y la falta de habilidad en la operacin de la maquinaria.
b) Los Factores de Trabajo: El mantenimiento inadecuado, las normas inadecuadas, los
procedimientos inadecuados, las adquisiciones defectuosas y el desgaste normal por
uso.
Las Causas Inmediatas de los accidentes son por:
UserResaltado
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UserResaltado
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Actos Sub-Estndar: Violacin de un procedimiento de trabajo aceptado como
la forma correcta y segura de hacerlo.
Condiciones Sub-Estndar: Es cualquier condicin de herramientas, equipo,
materiales, estructuras u otros elementos en el ambiente de un trabajador, que
pueda causar o contribuir a un accidente.
3.4. Consecuencias de los accidentes
Para el Trabajador:
Dao fsico y psicolgico en caso de sufrir lesiones. Baja de moral al verse imposibilitado temporalmente. Disminucin de posibilidades de progreso. Prdida de su fuente de trabajo. Disminucin de los ingresos. Aumento de los gastos del grupo familiar.
Para la Empresa:
Ausencia de trabajadores capacitados. Prdidas de tiempo de compaeros de trabajo. Adiestramiento de otros trabajadores. Prdida de prestigio e influencia negativa. Disminucin de la productividad. Daos al patrimonio. Gastos legales, etc.
Riesgos operacionales.
Causas de las Volcaduras: terreno mal nivelado, exceso de velocidad, carga mal distribuida,
falla del sistema de levante, interrupcin de proceso de descarga, clculo errado de ngulo y
carga, iluminacin deficiente
Para qu utilizaremos sensores
Advertir Corregir Prevenir Controlar
3.5. Los accidentes tambin representan costos:
El costo del tratamiento de la lesin o de sepelio La indemnizacin laboral La prdida de la produccin
UserResaltado
UserResaltado
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El sobretiempo de reemplazos El tiempo de investigacin Los costos legales El incremento de las plizas de seguro. Los requerimientos adicionales de entrenamiento. Los daos a las instalaciones, equipos y maquinarias. El incremento de costos operacionales y del producto final. La limpieza de la contaminacin ambiental producida. La prdida de la buena imagen de la empresa La eventual reduccin en el valor del activo de la empresa
Seguridad Operacional de las Cargadoras y Palas Hidrulicas.
Las cargadoras y palas hidrulicas son herramientas muy tiles en el campo. Los accidentes
que involucran a las cargadoras y palas hidrulicas ocurren y a menudo son trgicos. la adicin
de una pala hidrulica incrementa la probabilidad de un accidente debido al incremento de la
altura y longitud de la mquina. Los accidentes comunes con estas mquinas son
Volcaduras Cadas Atropellamientos contacto con otra gente y/o otros objetos.
Causas de Lesiones con Cargadoras y Palas Hidrulicas
Volcaduras al dar vuelta al ir subiendo una cuesta empinada. El dar vuelta muy rpido
en una cuesta al ir bajando tambin puede causar una volcadura.
Las cargadoras pueden volcarse si la pala se levanta demasiado cuando est cargado,
especialmente en terreno desnivelado y al dar vueltas. Entre ms alto se levante la
pala, ms inestable es el tractor.
Mantenimiento y trabajo deficientes alrededor de la maquinaria. Los riesgos incluyen el
quitar las pantallas protectoras o usar ropa holgada mientras trabajamos en la toma de
fuerza.
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Encendiendo el tractor en cambio. S una persona est adelante o atrs de las ruedas
del tractor puede ser atropellada antes de que se pueda quitar del paso del tractor una
vez que ste. Incidido.
Cadas causadas al resbalarse en la plataforma o escaleras mientras nos subimos o
bajamos o al caernos del cubo al ser ste usado para transportar o levantar a otro
trabajador.
Un accidente comn cuando se usa equipo industrial ocurre cuando la cargadora cae
sobre otra persona o cuando una carga se cae debido a un amarre inadecuado,
cadenas, o cables para levantar objetos, u operadores que no ponen atencin.
Escarbando tierra inestable, socavando una orilla de canal con una pala hidrulica, o
trabajando muy cerca de una orilla inclinada puede resultar en una volcadura.
Transporte inapropiado de equipo. Entre los riesgos est el de no atar apropiadamente
las palas hidrulicas y cargadoras a los camiones o remolques y el no tener la
iluminacin adecuada y los sealamientos de vehculo
de movimiento lento. El no observar las reglas de trfico
en caminos pblicos tambin puede ocasionar
accidentes. Previniendo Accidentes de las Palas
Hidrulicas y Cargadoras
3.6. Como evitar los accidentes
1. Reduzca la velocidad cuando las condiciones le dicten que lo haga. Algunos ejemplos son el
viajar en terreno accidentado, subiendo o bajando una cuesta cuando est remolcando o
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llevando cargas pesadas, al entrar en carreteras pblicas, y cuando de vuelta con el cubo
cargado.
2. Conozca la maquinaria que est operando. Lea y revise el manual del operador.
Familiarcese con los controles antes de trabajar con la cargadora o la pala hidrulica.
3. Conozca el rea donde usted est trabajando. Localice canales, troncos, escombros, y orillas
socavadas y evite stos peligros manteniendo una distancia segura.
4. Cuando las cargadoras con cargas al frente llevan cargas altas, est consciente de obstculos
sobre su cabeza tal como lneas elctricas.
5. Mantenga el cubo tan bajo como sea posible para asegurar estabilidad e incrementar su
visibilidad y estar consciente de las personas. Levante la cargadora solamente cuando sea
necesario descargarla.
6. Cuando est escarbando con una pala hidrulica, nunca socave el rea debajo de los
estabilizadores de la pala hidrulica. Si usted sospecha que la tierra es inestable, use una
plataforma bajo las ruedas traseras y estabilizadores para prevenir hundimientos.
7. No permita pasajeros de ms, PUNTO.
8. Asegrese que la maquinaria no est en cambio antes de encenderla. Siempre encindala
desde el asiento del conductor. Asegrese que nadie est enfrente de las ruedas cuando
encienda la maquinaria. No evite los sistemas de seguridad que previenen a los nuevos
tractores de encender cuando estn en velocidad.
9. Agregue balastas o peso trasero cuando una carga pesada haga necesaria sta precaucin.
10. Cuando est escarbando con la pala hidrulica en una loma, gire la pala hidrulica en
forma ascendente para descargar la carga y mantener la estabilidad. El descargar hacia
adelante en una ladera puede causar que la maquina se ladee o se voltee.
11. Siempre apague el motor, baje el cubo y la pala hidrulica, y aplique el freno de mano
antes de bajarse de la maquinaria.
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12. Nunca use una cargadora con extremo frontal para levantar a una persona ya que el
sistema hidrulico puede fallar o accidentalmente alguien puede tocar los controles causando
que el trabajador se caiga. Use el equipo de levantamiento apropiado para el trabajo.
13. Use maquinaria con tubos protectores de estructura (ROPs) y cinturones de seguridad. Los
cinturones de seguridad prevendrn que el operador salga disparado y sea atropellado en un
volcamiento.
14. Est seguro que el rea es segura y que no halla espectadores antes de empezar a escarbar
o mover la pala hidrulica. Mantenga los espejos retrovisores limpios y en buen estado. Use
alarma de retroceso cuando est en reversa.
15. Opere la cargadora o pala hidrulica solamente desde el asiento del operador.
16. Cuando transporte equipo, est alerta de peligros potenciales, causados por una visibilidad
deficiente, condiciones del terreno adversas, velocidad excesiva, cargas inestables, u otros
vehculos en el rea.
17. Asegrese del ambiente alrededor de usted todo el tiempo. Esto incluye cableados
elctricos bajos, ramas de rboles, puentes, u otros obstculos. Antes de empezar a escarbar,
sepa dnde estn las lneas subterrneas de gas, electricidad, y telfono.
18. Tenga cuidado cuando levante objetos redondos como pacas, postes, etc. en el cubo.
Levantado el cubo demasiado alto o ladeando el cubo demasiado hacia atrs puede dar como
resultado que stos objetos rueden hacia abajo de los brazos de la cargadora hacia el
operador.
18. Inspeccione visualmente por fugas hidrulicas o partes que no estn funcionando
correctamente.
3.7. Palas mecnicas seguridad de pala trasera
Asegrese que el rea esta libre antes de empezar a trabajar.
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Antes de iniciar operaciones; coloque el freno de emergencia, baje la pala fontral hasta
el piso. Coloque la transmisin en neutral, baje los estabilizadores y nivel el vehculo lo
ms 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 vehculo o los estabilizadores. Puede ocasionar un derrumbe
ocasionando la cada del vehculo en la excavacin.
Asegrese que el vehculo no puede rodar en la excavacin cuando eleve los
estabilizadores.
Asegrese que el chofer del camin esta fuera de la cabina antes de cargar el camin.
Nunca mueva la pala sobre la cabina del camin.
Cuando opere el vehculo en acantilados, gire la pala hacia el lado elevado si es posible.
Si es necesario cargar hacia el lado bajo del acantilado, nicamente mueva la pala lo
suficiente para descargar. Utilice mayor precaucin y coloque los estabilizadores antes
de iniciar la excavacin.
Mantenga una distancia apropiada entre la trinchera y el vehculo para evitar
derrumbes.
Antes de mover el vehculo, el operador debe estar sentado y con cinturn de
seguridad puesto. Eleve la pala frontal y estabilizadores lo suficiente para librar el piso
y mover el vehculo. Una vez que el vehculo se ha colocado en la nueva.
3.8. Proteccin Ambiental
a) Bateras usadas
De existir bateras usadas que deban ser desechadas de operacin, stas debern almacenarse
en lugares seguros y cubiertos para evitar que se puedan mojar, y sobre parihuelas, antes de
su transporte.
b) Neumticos
Aquellos neumticos que deban ser desechados sern almacenados en reas especiales evitando su acumulacin.
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Se coordinar para el traslado adecuado de los neumticos al botadero o reas asignadas por el Cliente.
c) Filtros usados
Se deber almacenar los filtros usados separadamente de otro tipo de material. Se colocarn en cilindros dispuestos expresamente para ellos (de color negro) u otro
lugar sealado por el Cliente.
d) Trapos impregnados con aceite e hidrocarburos
Los trapos industriales o paos absorbentes utilizados en operacin debern ser desechados
en los cilindros determinados para ello (de color rojo) u otro que determine el Cliente.
e) Suelo Contaminado
Como resultado de las tareas de limpieza de derrames se obtiene un suelo contaminado
Este suelo deber limpiarse utilizando los equipos de proteccin personal necesarios utilizando bolsas plsticas para su traslado.
Luego las bolsas sern dispuestas en los cilindros que para ello hayan sido habilitados (color amarillo) o en el lugar que seale el Cliente.
f) Manejo de Derrames
Es responsabilidad del Supervisor a cargo del trabajo reportar a la persona responsable
y/o rea que se designe por parte del Cliente, el o los derrames que ocurran en el rea
bajo su supervisin.
Para los reportes se utilizar el formato respectivo (ver sgte. hoja) o el que designe el
Cliente.
Deber seguirse el sgte. Procedimiento:
Para derrames menores a 30 cm de dimetro se realizar una limpieza inmediata del rea.
Para derrames mayores, se comunicar al Supervisor responsable y luego se deber proceder a la limpieza del derrame. Luego se llenar el formato respectivo, coordinndose con el Cliente para la verificacin del mismo.
Es recomendable utilizar trapos absorbentes para controlar cualquier derrame
REPORTE DE DERRAMES
PARA DERRAMES MAYORES A 30 CM. DE DIMETRO, DEBE SER REPORTADO EN ESTE
FORMATO Y LIMPIADO INMEDIATAMENTE.
FECHA DEL
DERRAME :
HORA DEL
REPORTE :
SUSTANCIA
DERRAMADA :
LUGAR :
REPORTADO
POR :
DESCRIPCIN :
ACCIONES CORRECTIVAS :
SUPERVISOR RESPONSABLE : FECHA DE REPORTE :
Maquinaria Minera-UNAMBA
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CAPITULO IV
EJERCICIOS APLICATIVOS A PALAS MECNICAS ELCTRICAS E HIDRULICAS
EJERCICIO 1.-) En una mina a cielo abierto para el carguo de escombros de una
voladura de 2216.79 m3 de roca in situ, se emplea una pala mecnica Si los datos
de operacin se estiman en:
Demoras fijas: 3.3 horas/da
Demoras por reparaciones pala e inspeccin general: 85 min/da
Demoras debido al traslado de equipos, preparacin de rea de trabajo
: 89.5 min/da
Factor de pala: 63.5 %
Tiempo de ciclo: 36 seg/ciclo
Densidad de roca: 2.67 ton/m3
Se pide calcular:
a.-) capacidad nominal del pala en yardas cubicas
b.-) Rendimiento efectivo pala en ton/horas
c.-) horas efectivas de trabajo
DESARROLLO:
Tonelaje = volumen in situ * densidad roca in situ
Tonelaje =2216.79 m3* 2.67 ton/m3 = 5918.83 Ton/da
Demoras fijas = 3.3 horas/da
Demora por reparacin de pala =
Demoras debido a la operacin =
Tiempo en demoras = (3.3 + 1.42 + 1.49) horas/da = 6.21 horas/da
Horas efectivas de trabajo= (24 - 6.21) horas/da = 17.79 horas/da
Maquinaria Minera-UNAMBA
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Ciclos/da=
= 1779 ciclos/da
Tonelaje/ palada =
3.33 Ton/ciclo
a.-) Capacidad =
= 1.964 m3
= 2.57 yar3
b.-) Rendimiento =
= 332.71 Ton / Hr efectivas
c.-) Horas efectivas de trabajo = 17.79 horas/da
EJERCICIO 2.-) En una mina superficial operan palas hidrulicas de 10 yar3 y
camiones tolva de 70 ton, para obtener una produccin de 8800 ton/turno
se asume:
Densidad del material: 1.75 ton / m3
Factor de pala: 0.82
Factor de llenado tolva: 0.98 con 4.035% de humedad
Tiempo ciclo camin: 40 min
Tiempo ciclo real pala: 40 seg
Tiempo operacional/ turno: 6.30 hrs
Tiempo maniobras de la pala/turno: 0.70 hrs
Factor operacional 80%
Asumir: 8hr/turno
Se pide calcular:
a.-) factor de utilizacin de tiempos
b.-) produccin requerida
c.-) en cuanto tiempo se llena el camin
d.-) rendimiento de la pala
DESARROLLO:
a.-) factor de utilizacin de tiempos
(6.30 + 0.70) / 8 = 0.875
Maquinaria Minera-UNAMBA
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Los equipos estn disponibles el 87.5 % del tiempo programado
6.30 / (6.30+0.70) = 0.90
Los equipos se utilizan el 90 %del tiempo disponible
Horas efectivas de trabajo = 0.80 * 6.30 = 5.04 hr
5.04 / 8 = 0.63
Los equipos se utilizan el 63% del tiempo programado
b.-) produccin requerida =
=1746 ton / hr ef
c.-) Tiempo de llenado de camin
Capacidad pala = 10 yar3*0.7646
*0.82*1.75
= 10.972 ton
Factor de la humedad =
Capacidad de camin = (70*0.98)*0.96=65.832 ton
#paladas=
=
= 65.832=6 paladas
6 pal. * 40seg =
= 4 min
El camin se carga en 4 minutos
d. - ) Rendimiento pa la=
=621.80 ton / hora
Tiempo ciclo real pala: 40 seg
TABLAS PARA EL EJERCICIO N 3
TABLA 1 TIEMPO DE CICLO
Capacidad yd3
Tiempo de Ciclo/ Seg.
1/2 10
3/4 20
1 21
1 1/2 23
2 1/2 26
3 1/2 27
TABLA 2
Maquinaria Minera-UNAMBA
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FACTOR DE GIRO
Angulo de Giro (en grados)
Factor de ngulo
45 1.26
60 1.16
75 1.07
90 1.00
120 0.88
150 0.79
180 0.71
TABLA 3 FACTOR DE CORTE
% Corte factor 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 terica
Altura ptima de corte = 2.76 m.
TABLA 4 FACTOR DE OPERACION
minutos factor de operacin
60 1.00
55 0.92
50 0.83
45 0.75
El rendimiento real se obtiene con la frmula:
Rend. Real = (R.T. x F x Fc x Fop.) / A
Maquinaria Minera-UNAMBA
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Siendo:
R.T = Rendimiento terico
F = Factor de ngulo
Fc = Factor de corte
Fop = Factor de operacin
A = Coeficiente de abundamiento
EJERCICIO 3.-) Se desea determinar el precio unitario de extraccin de material
tipo I con una pala mecnica de 1 1/2 yd3. Con un costo horario de $ 129.75
considerando una altura mxima de corte de 3 m, descargando en camiones
mediante un giro de 120.
El Coeficiente de Abundamiento material clase I es: A =1.30
Si se va a trabajar 50 min efectivos
DESARROLLO:
En la Tabla I, se ve que para una pala mecnica de 1 1/2 yd3 el tiempo de ciclo
bsico es de 23 seg.
Capacidad =
= 1.15 m3
Nmero de ciclos / hr. =
= 156 ciclos/hr.
Rendimiento terico =
= 179.4 m3/hr.
En la Tabla, Tabla 2, Si el ngulo de giro = 120= Factor de ngulo = 0.88
% de corte = Altura Real/Altura terica
% de corte = 3.00/2.76 = 1.08
Extrapolando en la tabla 3, se obtiene un factor de corte (Fc) = 0.985
Se va a trabajar 50 min efectivos, el factor de operacin es: Fop = 0.83
Rendimiento Real = (R.T*F * FC * Fop) / A.
R.Real = (179.4 x 0.88 x 0.985 x 0.83) /1.3 = 99.28 m3/hr.
Costo Unitario =129.75 / 99.28 = $ 1.31 /m3
Maquinaria Minera-UNAMBA
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CONCLUSIONES
Las palas mecnicas y/o hidrulicas son de suma importancia para todo tipo de
excavacin geolgico, pues nos brinda informacin tanto estructural como
geolgica del determinado rea
Cada palas tiene su mtodo de excavacin en su propio campo de trabajo
Se dio a conocer el funcionamiento de los tipos de palas y entender sus principios
Se interpret el tipo de palas a utilizar en sus respectivos reas, de acuerdo a la
estructura geolgica y a la capacidad de cucharadas de carguo
Cada tipo de palas tiene su propio accionamiento de trabajo de acuerdo al rea de
giro.
La diferencia de las palas es que las hidrulicas es por el accionamiento de los
cilindros y las mecnicas de los cables de tensin o poleas
Otras diferencias es de acuerdo a los brazos y el volumen de las cucharadas.
En resumen la Palas hidrulica es la ms ideal para el mejor rendimiento y
eficiente trabajo, que las mecnicas ya que estas son accionados por cilindros
hidrulicos.
Maquinaria Minera-UNAMBA
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BIBLIOGRAFA
Instituto tecnolgico geo minero de Espaa - MANUAL DE ARRANQUE CARGA
Y TRASPORTE en minera a cielo abierto
Mximo Mayta Lino - servicios auxiliares
http://www.maquinariaspesadas.org
www.google.co
www.slideshared.com
www.4shared.com
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