En las obras de carga de suelo duro surge a menudo una discusión: algunos dicen que la capacidad del cucharón es pequeña, que se carga poco por cucharada y que el camión espera demasiado; otros dicen que la fuerza de excavación no es suficiente, que los dientes no penetran en la capa dura y que por grande que sea el cucharón no se llena. Ambas afirmaciones corresponden a etapas distintas del ciclo de carga y, por separado, son válidas; en una misma máquina hay que determinar cuál actúa primero.
El problema real que debe resolver el lector es: al cargar suelo duro, relleno compactado o niveles de roca meteorizada, ¿debe elegirse primero por capacidad del cucharón o por fuerza de excavación, o qué ajustar cuando ambos son limitantes? Este artículo toma como referencia los parámetros verificados de la SH240-8 y sitúa la capacidad del cucharón y la fuerza de excavación dentro del ciclo de carga para explicar dónde limita cada uno el ritmo y qué parte no puede sustituir la confirmación en obra.
Primero, veamos qué tramo del ciclo de carga controla cada indicador
Un ciclo de carga se divide aproximadamente en: penetración de los dientes y llenado del cucharón, elevación del cucharón lleno, giro y alineación, descarga en la caja del camión y retorno. La capacidad del cucharón afecta principalmente "cuánto se carga por cucharada"; la fuerza de excavación afecta principalmente "si se puede penetrar y llenar el cucharón". En condiciones de suelo duro, si en la fase de penetración se producen deslizamientos repetidos o solo se llena medio cucharón, el valor nominal de capacidad no se aprovecha realmente; a la inversa, si la penetración es fluida pero la capacidad es pequeña, el punto limitante se traslada al número de ciclos y a la espera del camión.
Por tanto, el orden de evaluación no es fijo: primero hay que ver cuán duro es el suelo y si el cucharón puede llenarse de una vez, y luego si la altura de la caja del camión coincide con la altura de descarga de la máquina.
Datos de la SH240-8 correspondientes a la carga de suelo duro
La SH240-8 es una excavadora de orugas mediana de 23,2 toneladas, con un peso operativo de 23200 kg, capacidad estándar del cucharón de 1,2 m³ y ancho del cucharón de 1254 mm. El sistema hidráulico utiliza bombas de pistones de caudal variable, con un caudal máximo de trabajo de 2×224 L/min, presión del circuito de traslación de 34,3 MPa y presión del circuito de giro de 25,5 MPa. La potencia proviene de un motor Cummins 6BTAA5.9 turboalimentado, con cilindrada de 6,7 L, potencia nominal de 133 kW/2000 rpm y par máximo de 708 N·m/1500 rpm.
Los datos de fuerza de excavación directamente relacionados con "si se puede penetrar en suelo duro" son: fuerza de excavación del cucharón de 146 kN y fuerza de excavación del brazo de 107 kN. Los relacionados con "cuánto se carga por cucharada" son la capacidad estándar de 1,2 m³ y el ancho de cucharón de 1254 mm. Los relacionados con "si se descarga completamente" son la altura máxima de descarga de 7190 mm, la altura máxima de excavación de 10095 mm, la profundidad máxima de excavación de 6490 mm y el alcance máximo de excavación de 9860 mm.
| Indicador | Datos verificados | Correspondencia en la carga de suelo duro |
|---|---|---|
| Capacidad estándar del cucharón | 1,2 m³ | Volumen de carga por cucharada; afecta el número de ciclos y el llenado de la caja del camión |
| Fuerza de excavación del cucharón | 146 kN | Condición de soporte para que los dientes penetren en suelo duro y llenen el cucharón |
| Fuerza de excavación del brazo | 107 kN | Condición de tracción al recoger el brazo y limpiar el frente de trabajo |
| Altura máxima de descarga | 7190 mm | Margen de alineación al descargar en la caja del volquete |
Casos en que la fuerza de excavación limita primero en suelo duro
Cuando la densidad del material es alta y el cucharón necesita varios impactos para penetrar, la capacidad del cucharón no se aprovecha plenamente. En ese caso, aunque se cambie a un cucharón mayor, la resistencia a la penetración aumentará en la misma medida y el tiempo de ciclo no se reducirá por el mayor tamaño. Los 146 kN de fuerza de excavación del cucharón y los 107 kN del brazo de la SH240-8 son referencias máximas según los datos; la penetración real depende también de la resistencia del suelo, el estado de humedad, el desgaste de los dientes y el modo de operación.
Si en obra los dientes deslizan repetidamente, el cucharón solo se llena hasta la mitad o el brazo retrocede con dificultad, el punto limitante está del lado de la fuerza de excavación; debe verificarse primero la descripción del material y la configuración de implementos, en lugar de comparar capacidades de cucharón.
Casos en que la capacidad del cucharón limita primero
Cuando el suelo duro puede penetrarse y llenarse con normalidad, pero la capacidad del camión es grande, el número de cucharadas de espera por vehículo es elevado o el frente de trabajo es estrecho y el ángulo de giro es grande, la capacidad del cucharón y la organización del ciclo se convierten en la limitación principal. Para determinar si 1,2 m³ es suficiente en estas condiciones, debe calcularse junto con la capacidad de la caja del camión, los viajes previstos y la disposición del punto de carga, no solo a partir de la cifra de capacidad.
Si en ese momento se aumenta ciegamente la capacidad, también debe confirmarse si el caudal hidráulico de la máquina, la estructura del brazo y del cucharón, el contrapeso y la estabilidad de traslación lo permiten; los datos no incluyen otras capacidades de cucharón compatibles, por lo que es un aspecto que debe verificarse con el proveedor antes de la compra.
La altura de descarga y la alineación con el camión suelen pasarse por alto
La carga de suelo duro no es solo cuestión de excavar. La altura máxima de descarga de 7190 mm determina si es necesario elevar la máquina o reducir la carga al descargar en volquetes altos. Si el borde de la caja del camión es alto y la posición de la máquina es baja, una altura de descarga insuficiente alarga el tiempo de descarga de cada cucharada y ralentiza el ciclo. En ese caso, lo que limita el ritmo no es ni la capacidad del cucharón ni la fuerza de excavación, sino el alcance de trabajo y la disposición del sitio.
Qué condiciones no pueden confirmarse solo con los datos
- El tipo concreto de suelo duro, su resistencia, humedad y presencia de bloques de roca no tienen una clasificación correspondiente en los datos; requieren descripción en obra o muestreo.
- La capacidad de la caja del camión, la altura del borde y la ruta de entrada y salida del punto de carga afectan la coincidencia real entre capacidad y altura de descarga.
- La capacidad portante del frente de trabajo y la estabilidad de la posición implican una presión sobre el suelo de 49,8 kPa, un ancho de oruga de 600 mm y las condiciones superficiales del terreno, que deben evaluarse en obra.
- Si se equipa un martillo hidráulico para pretratamiento, debe verificarse aparte según peso operativo, caudal y presión hidráulicos, peso del implemento y dimensiones de conexión; no puede considerarse compatible directamente a partir de los parámetros de esta máquina.
- La organización de turnos y la duración de operación continua afectan el ritmo de repostaje y mantenimiento correspondiente al depósito de combustible de 330 L y al depósito hidráulico de 250 L.
Condiciones que deben proporcionarse al solicitar cotización
Antes de comprar o alquilar, se recomienda proporcionar al proveedor la descripción del tipo y resistencia del material, la capacidad y altura del borde de la caja del camión, la disposición del punto de carga y el ángulo de giro, la capacidad portante del frente de trabajo, los turnos y los viajes previstos. Con solo las palabras "carga de suelo duro" no puede determinarse si la capacidad del cucharón o la fuerza de excavación limita primero el ritmo, ni confirmarse si la SH240-8 es adecuada para un sitio concreto. Los datos indican los límites de capacidad de la máquina; la determinación de qué limita primero sigue dependiendo de las condiciones de obra.