El documento describe las palas hidráulicas, incluyendo su historia, tipos, partes principales, operaciones y aplicaciones. Existen dos tipos de palas hidráulicas - frontales y retros - que difieren en su acción de excavación y perfil de trabajo. Las palas hidráulicas han reemplazado a las palas sobre ruedas y de cables, y ofrecen ventajas como diseños compactos, gran movilidad, fuerza de excavación elevada y control mejorado de la descarga.

1. PALAS HIDRÁULICAS

2. PALAS HIDRÁULICAS
 Alemania años años 50,
para apertura de zanjas.
 Chasis con dos ejes
provistos de neumáticos,
un eje de giro y la
superestructura.
 En los 60 ya se disponía
de unidades de 14 ton.
Sobre ruedas, y de 44
ton, sobre orugas.
 Hoy es un equipo
alternativo de excavación
y carga

3. PALAS HIDRÁULICAS
 Las palas hidráulicas
han sustituyendo a las
palas sobre ruedas y
palas de cables.

4. PALAS HIDRÁULICAS
 Existen dos tipos de
palas hidráulicas:
 Frontales.
 Retros.
 Los equipos difieren en
la acción de excavación
y perfil de trabajo.

5. PALAS HIDRÁULICAS
 Palas frontales:
 Capacidades de 2 a 30 m³.
 Pesos de servicio de 52 a
425 ton.
 Palas retros:
 Capacidades de 2 a 25 m³.
 Pesos en operación de 50 a
425 ton.

6. PALAS HIDRÁULICAS
 CARACTERISTICAS BASICAS
DE DISEÑO:
 Diseños compactos y pesos
reducidos.
 Gran movilidad y flexibilidad en
la operación.
 Elevada luz del chasis inferior
sobre el suelo.
 Capacidad de remontar
pendientes de hasta 80 %, y
operación continua en
pendientes de 60 %
 Ciclos de cargas pequeños.
 Fuerzas de excavación
elevadas
 Mayor control de descarga de
los baldes.

7. PALAS HIDRÁULICAS
 PARTES PRINCIPALES
DE LA PALA
HIDRÁULICA:
 1.- Chasis y tren de
rodaje.
 2.- Superestructura,
planta motriz y sistema
hidráulico.
 3.- Equipo de trabajo.

8. PALAS HIDRÁULICAS
 CHASIS:
 Tiene por misión transmitir
transmitir las cargas de la
superestructura al tren de
rodaje.
 En su parte central aloja la
corona de giro, va apoyada y
anclada a los carros de
orugas.
 VENTAJAS:
 Mayor tracción sobre el
suelo
 Menor presión sobre el suelo
 Menor radio de giro

9. PALAS HIDRÁULICAS
 La superestructura de
la pala hidráulica puede
montarse sobre otros
tipos de chasis, según
los requerimientos de
trabajo, como en el
caso del dragado

10. PALAS HIDRÁULICAS
 TREN DE RODAJE
 Constituye una plataforma de
trabajo estable
 Soporta los movimientos de la
maquina.
 Aporta al conjunto movilidad y
capacidad para remontar
pendientes.
 ORUGAS
 Cadenas de tejas ensambladas
por bulones y casquillos
sellados
 Tensores de cadena.
 Rodillos de guía
 Ruedas guías.
 Rueda motriz

11. PALAS HIDRÁULICAS
 CABINA
 Tiene gran influencia
indirecta en el
rendimiento de las
palas
 La posición de la cabina
suele establecerse en
el lado izquierdo de la
maquina

12. Equipo de trabajo
El equipo de trabajo está constituido por los siguientes elementos:
•La Pluma.
•El brazo.
•El Balde.
La pluma y el brazo están
constituidos por elementos
estructurales de tipo cajón, para
resistir las tensiones y torsiones
que se originan durante la
excavación.
PALAS HIDRÁULICAS

13. Equipo frontal
Se compone de la pluma, y el brazo con el balde en su extremo
Los baldes pueden ser de
dos clases:
•De descarga por
volteo.
•De descarga por el
fondo.
PALAS HIDRÁULICAS

14. El balde de descarga por volteo sólo se utiliza en casos
especiales: escorias calientes o materiales muy abrasivos.
Las ventajas que aporta este diseño son:
•Mayor capacidad.
•Menor peso.
•Menores costos de mantenimiento.
Por el contrario, los inconvenientes que plantea son:
•El balde, para descargar, debe ser elevado a mayor altura, por
lo que el ciclo de carga es mayor y se producen daños en la
caja de los camiones.
•La descarga es menos precisa.
•Se requiere balancín en el balde.
PALAS HIDRÁULICAS

15. El tipo de descarga por el
fondo, tiene las siguientes
ventajas:
•Mejor control de la
carga.
•Ciclos de trabajo más
reducidos.
•Mayores fuerzas de
penetración y
excavación.
•Mayor versatilidad.
Puede manipular
grandes bolos de
material y limpiar el tajo
de carga
PALAS HIDRÁULICAS

16. Equipo retro
Se compone de la pluma, el
brazo y el balde, articulados
entre sí y accionados mediante
cilindros hidráulicos
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17. Equipos especiales
A las excavadoras hidráulicas se les puede dotar de una gran cantidad de equipos
de trabajo, entre los que cabe destacar los siguientes:
•Martillos rompedores hidráulicos.
•Deslizadera con martillo perforador para taqueo.
•Baldes especiales. Trapezoidales y de terraplenes.
•Escarificadores.
•Bolas rompedoras.
•Electroimanes.
•Pinzas para madera, etc.
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18. Baldes.
El diseño y forma del balde influyen en
el grado de llenado del mismo y, por lo
tanto, en la producción horaria del
equipo.
Los parámetros característicos a tener
en cuenta son los siguientes:
•Relación anchura / volumen del
balde.
•Distancia entre la punta de los
dientes y la articulación.
•Ángulos de vuelco y de apertura, y
• Peso del balde.PUNTOS DE ARTICULACIÓN DEL BALDE
PALAS HIDRÁULICAS

19. El balde puede dotarse de diferentes tipos de dientes,
con el fin de mejorar su fuerza de excavación
PALAS HIDRÁULICAS

20. Los factores más importantes que
influyen sobre la productividad de
las palas hidráulicas son:
•La cinemática.
•La fuerza de empuje y
excavación.
•El diseño del balde.
•La altura de carga y descarga.
•El ángulo de giro.
PALAS HIDRÁULICAS

21. La mayoría de los fabricantes utilizan hoy día la cinemática en
paralelogramo debido a sus ventajas:
•Conducción paralela del balde.
• Mayor alcance horizontal.
• Aumento de la fuerza de penetración y de excavación.
• Mayor ángulo de vuelco del balde.
PALAS HIDRÁULICAS

22. Pero también presenta algunos inconvenientes entre los que
destacan los siguientes:
• Se precisan cilindros de mayor longitud, lo que implica un
mayor caudal con una mayor velocidad lineal del pistón,
pudiendo aparecer problemas de pandeo del cilindro.
• Las posiciones de los cilindros hacen que éstos no estén
protegidos por el brazo.
• Durante la excavación, el balde se ve obligado a conseguir la
posición final, provocándose un mayor calentamiento del aceite.
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23. VARIACIÓN DE LAS FUERZAS DE PENETRACIÓN Y EXCAVACIÓN CON LA
POSICIÓN RELATIVA DEL BALDE
DISTANCIA DE AVANCE DEL BALDE %
CAP. NOMINAL DEL BALDE M3
CAP. NOMINAL DEL BALDE M3

24. Operaciones básicas y práctica operativa
Perfiles de excavación de una unidad frontal y otra retro.
PALAS HIDRÁULICAS

25. En la versión frontal la pala y el camión están en un mismo plano de
trabajo, siendo éste el sistema habitual para la extracción de roca
fragmentada previamente con explosivos y de arranque directo en
algunos casos
PALAS HIDRÁULICAS

26. El equipo retro sólo realiza la excavación por encima de su nivel en la
preparación del tajo de carga. Normalmente la unidad excava siempre
por debajo del nivel de orugas, pudiendo situarse el camión en el nivel
inferior o en el mismo que la pala.
Siempre que sea posible es preferible el primer sistema, que proporciona ciclos
de carga más cortos, siendo el segundo obligado cuando el nivel inferior es
impracticable debido a materiales blandos, presencia de agua, etc.

27. Además el rápido posicionado del camión reduce los tiempos muertos de la pala
Un método para aumentar la productividad del equipo de carga, reduciendo los
tiempos de espera de este, consiste en el empleo de dos camiones por pala
pudiendo situarse a ambos lados o uno en el nivel superior y otro en el inferior
PALAS HIDRÁULICAS

28. Aplicaciones
Las palas hidráulicas se utilizan en el
arranque y carga de materiales rocosos de
recubrimiento y de los minerales en
explotaciones con bancos de altura
generalmente inferior a los 15 m.
Los equipos mayores en versión frontal son
unidades alternativas a las palas de cables y
tienen cada día una mayor implantación.
Trabajan conjuntamente con camiones, tal
como se ha indicado en el epígrafe anterior y,
en ocasiones, con trituradoras móviles Las
palas hidráulicas se utilizan en el arranque
descargando el material sobre tolvas.
Las unidades más pequeñas, además de
utilizarse como equipos de producción en
algunos casos, son capaces de realizar
diferentes operaciones auxiliares, como
apertura de rampas, excavación de zanjas y
cunetas, etc
PALAS HIDRÁULICAS

29. Consideraciones de selección
Definición de las características básicas
Capacidad del balde
En la Tabla 1 se determinará el tamaño del balde en función del tipo
de material y de la producción “P” prevista.
TAMAÑO DEL BALDE m3
P (m3 / h)
PALAS HIDRÁULICAS

30. Capacidad del camión
Se supone que la excavadora carga el camión en un número de
ciclos comprendido entre 3 y 5, en la Tabla II se indica el rango de
capacidades de los camiones en función del tamaño de las palas.
CAMIÓN TON.
PALAS HIDRÁULICAS

31. Altura de banco
Los equipos frontales admiten una altura de banco que es
función del alcance máximo, mientras que las unidades
retro se ven limitadas por la altura de la caja del camión.
Como reglas simples de cálculo de la altura de banco se
utilizan las siguientes:
Equipo Frontal: H (m) = 4 + 0,5 * C (m)
Equipo Retro: H (m) = 4 + 0,1 * C (m)
PALAS HIDRÁULICAS

32. Posición de la máquina .
Tipo de material
En la Tabla III pueden verse los movimientos requeridos
durante la excavación con los equipos frontales y retro.
PALAS HIDRÁULICAS

33. La Tabla IV sirve para la selección previa del equipo
idóneo en función del tipo de trabajo.
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34. Selección de modelos
Una vez definidas las características básicas de la máquina:
peso, potencia y tamaño del balde, así como el tipo de equipo
más adecuado a las necesidades del trabajo a realizar, se pasa
a la petición de ofertas técnico-económicas a los fabricantes o
distribuidores principales.
Los componentes principales a contemplar son:
a) Chasis.
b) Tren de rodaje.
c) Corona de giro.
d) Sistema hidráulico. Accionamiento.
e) Equipo de trabajo. Diseño del balde.
f) Estimación de la producción.
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35. A ) Chasis
El chasis es uno de los puntos más importantes de la máquina, al
tener que soportar y transmitir al suelo los grandes esfuerzos que se
originan durante la excavación.
Se estudiarán y compararán las siguientes características
• Robustez.
• Peso.
• Dimensiones.
• Luz desde el suelo
• Anclaje y apoyo a los carros.
• Relación del peso del chasis y del rodaje respecto al peso total de
la máquina.
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36. b) Tren de rodaje
En la máquina de orugas los elementos a estudiar son los siguientes:
• Longitud y anchura de las orugas.
• Tipo de zapatas.
• Diámetro de las ruedas guía y motriz.
• Número de rodillos superiores e inferiores y diámetro de los mismos.
• Potencia de los motores de tracción.
•Tracción disponible.
• Velocidad de traslación máxima.
• Presión sobre el suelo.
• Pendiente remontable.
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37. Corona de giro
Existen dos diseños,: cerrada, con interiores, y abierta, con dientes
exteriores. La primera tiene como ventaja que se encuentra protegida
contra el polvo y el barro, y la segunda dispone de dientes mayores y
puede observarse el correcto funcionamiento del engrase.
Deben analizarse los siguientes puntos.
•Velocidad de giro.
•Par y caudal hidráulico de la bomba de giro.
•Tipo de rodamiento de la corona.
•Sistema de engrase.
•Posición del piñón de ataque a la corona.
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38. Equipo de trabajo. Diseño del balde
En este apartado se tienen que estudiar los siguientes aspectos:
• La cinemática del equipo frontal.
• El recorrido horizontal del balde.
• El alcance máximo, y
• La altura de descarga.
En cuanto al balde, los factores que hay que estudiar son:
• La relación anchura del balde / volumen.
• La distancia entre la punta del diente y el eje de giro.
• El ángulo de vuelco.
• El peso del balde.
• Las protecciones antidesgaste.
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39. Baldes vibratorios
Como una innovación más, a nivel experimental, cabe mencionar los
baldes vibratorios desarrollados por la Hydro-Dynamic-Technic (HDT) de
la República Federal de Alemania, presentados en 1986.
Este diseño consiste en unas cuchillas portantes en la parte superior del
balde dotadas de un movimiento vibratorio mediante un pistón hidráulico
situado en el fondo del mismo
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40. PALAS HIDRÁULICAS
CAPACIDAD DE BALDE
CONSULTADAS
SOBRE RUEDAS:
LIEBHERR ( 0,13 yd3 – 1,8 yd3 )
SOBRE RUEDAS:
LIEBHERR ( 0,13 yd3 – 43 yd3 )
KOMATSU ( 8,5 yd3 – 50 yd3 )

41. PC8000 Super Shovel 50 yd3
PALAS HIDRÁULICAS

42. PALAS HIDRÁULICAS