Las excavadoras son equipos de construcción pesados que consisten principalmente en una pluma , un balde (o brazo), un cucharón y una cabina sobre una plataforma giratoria conocida como "casa" [1] , aunque la forma más grande de la historia, la excavadora de dragalina , eliminó el balde en favor de una línea y un cabrestante .
La casa de la excavadora moderna se asienta sobre un tren de rodaje con orugas o ruedas , siendo una evolución de la pala de vapor (que a su vez evolucionó hasta convertirse en la pala mecánica cuando el vapor fue reemplazado por diésel y energía eléctrica). Todos los movimientos y funciones relacionados con la excavación de una excavadora hidráulica se logran mediante el uso de fluido hidráulico , con cilindros hidráulicos y motores hidráulicos , [2] que reemplazaron cabrestantes, cadenas y cables de acero . [3] Otro cambio de principio fue la dirección de la acción de excavación, con excavadoras modernas tirando de sus cangilones hacia ellas como una dragalina en lugar de empujarlos para llenarlos como lo hacían las primeras palas mecánicas.
Las excavadoras también se denominan excavadoras mecánicas o excavadoras de 360 grados (a veces abreviadas simplemente como "360"). Las excavadoras de orugas a veces se denominan "trackhoes" por analogía con la retroexcavadora . [4] En el Reino Unido , las excavadoras de ruedas a veces se conocen como "rubber ducks" [5] .
Las excavadoras se utilizan de muchas maneras:
Las excavadoras hidráulicas modernas vienen en una amplia variedad de tamaños. Las más pequeñas se denominan miniexcavadoras o excavadoras compactas . [7] Por ejemplo, la miniexcavadora más pequeña de Caterpillar pesa 2060 libras (930 kg) y tiene 13 hp ; [8] su modelo más grande es la excavadora más grande disponible (desarrollada y producida por Orenstein & Koppel, Alemania, hasta la adquisición en 2011 por Caterpillar, llamada »RH400«), la CAT 6090, que pesa más de 2160 510 libras (979 990 kg), tiene 4500 hp y un cucharón de hasta 52,0 m 3 .
Las excavadoras hidráulicas suelen acoplar la potencia del motor a (comúnmente) tres bombas hidráulicas en lugar de a transmisiones mecánicas . Las dos bombas principales suministran aceite a alta presión (hasta 5000 psi , 345 bar) para los brazos , el motor de giro, los motores de las orugas y los accesorios, mientras que la tercera es una bomba de menor presión (≈700 psi , 48 bar) para el control piloto de las válvulas de carrete ; este tercer circuito permite un esfuerzo físico reducido al operar los controles. Generalmente, las 3 bombas utilizadas en las excavadoras consisten en 2 bombas de pistón de desplazamiento variable y una bomba de engranajes. La disposición de las bombas en la unidad de excavadora cambia con diferentes fabricantes que utilizan diferentes formatos.
Las tres secciones principales de una excavadora son el tren de rodaje , la caja y el brazo. También se utiliza la pluma, la parte delantera que está unida a la cabina y sostiene el brazo. El tren de rodaje incluye orugas, bastidor de orugas y mandos finales, que tienen un motor hidráulico y engranajes que proporcionan el accionamiento a las orugas individuales. El tren de rodaje también puede tener una hoja similar a la de una excavadora. La caja incluye la cabina del operador, el contrapeso , el motor, los tanques de combustible y aceite hidráulico. La caja se fija al tren de rodaje mediante un pasador central. Se suministra aceite a alta presión a los motores hidráulicos de las orugas a través de un pivote hidráulico en el eje del pasador, lo que permite que la máquina gire 360° sin obstáculos y, por lo tanto, proporciona el movimiento de izquierda a derecha. [9] El brazo proporciona los movimientos de arriba a abajo y de acercamiento y alejamiento (o movimiento de excavación). Los brazos suelen constar de una pluma, un brazo y un cucharón con tres articulaciones entre ellos y la caja.
La pluma se fija a la casa y proporciona el movimiento hacia arriba y hacia abajo. Puede tener varias configuraciones diferentes:
El brazo articulado (o excavadora) está unido al extremo de la pluma. El brazo articulado proporciona el movimiento de excavación necesario para arrastrar la cuchara por el suelo. La longitud del brazo articulado es opcional, dependiendo de si se requiere alcance (brazo articulado más largo) o potencia de arranque (brazo articulado más corto). El brazo articulado más común es el monobrazo, pero también existen, por ejemplo, brazos telescópicos.
En el extremo del brazo suele haber un cucharón . Un cucharón ancho de gran capacidad (para lodo) con un borde de corte recto se utiliza para limpiar y nivelar o cuando el material que se va a excavar es blando y no se requieren dientes. Un cucharón de uso general (GP) es generalmente más pequeño, más fuerte y tiene cortadores laterales endurecidos y dientes que se utilizan para romper terrenos duros y rocas. Los cucharones tienen numerosas formas y tamaños para diversas aplicaciones. También hay muchos otros accesorios que están disponibles para ser conectados a la excavadora para perforar, desgarrar, triturar, cortar, levantar, etc. Los accesorios se pueden conectar con pasadores similares a otras partes del brazo o con alguna variedad de acoplador rápido . Las excavadoras en Escandinavia a menudo cuentan con un rotor basculante que permite que los accesorios giren 360 grados e inclinen +/- 45 grados, para aumentar la flexibilidad y precisión de la excavadora.
Antes de los años 90, todas las excavadoras tenían un contrapeso largo o convencional que colgaba de la parte trasera de la máquina para proporcionar más fuerza de excavación y capacidad de elevación. Esto se convirtió en una molestia cuando se trabajaba en espacios reducidos. En 1993, Yanmar lanzó la primera excavadora de giro de cola cero del mundo [10] , que permite que el contrapeso permanezca dentro del ancho de las orugas mientras gira, lo que resulta más seguro y más fácil de usar cuando se utiliza en un espacio reducido. Este tipo de máquina se utiliza ahora ampliamente en todo el mundo.
Existen dos tipos principales de configuración de control que se utilizan en las excavadoras para controlar la pluma y el cucharón, cada uno de los cuales distribuye las cuatro funciones de excavación principales entre dos joysticks xy. Esto permite que un operador experto controle las cuatro funciones simultáneamente. La configuración más popular en los EE. UU. es la configuración de controles SAE , mientras que en otras partes del mundo, la configuración de control ISO es más común. Algunos fabricantes, como Takeuchi, tienen interruptores que permiten al operador seleccionar qué configuración de control utilizar.
Las excavadoras hidráulicas ahora realizan tareas que van mucho más allá de la excavación con baldes . Con la llegada de accesorios accionados hidráulicamente, como un martillo , un cortador, una pinza o un sinfín , una trituradora y baldes de cribado [11], la excavadora se utiliza con frecuencia en muchas aplicaciones distintas de la excavación. Muchas excavadoras cuentan con un acoplador rápido para un montaje simplificado del accesorio, lo que aumenta la utilización de la máquina en el lugar de trabajo. Las excavadoras generalmente se emplean junto con cargadoras y bulldozers . La mayoría de las excavadoras con ruedas, compactas y algunas de tamaño mediano (11 a 18 toneladas) tienen una hoja de relleno (o topadora). Esta es una hoja horizontal similar a una topadora unida al tren de rodaje y se utiliza para nivelar y empujar el material removido de regreso a un agujero.
A julio de 2021, los fabricantes actuales de excavadoras incluyen:
Japón
Corea
Porcelana
Francia
Estados Unidos
Dinamarca
Suecia
Reino Unido
India
Alemania
Rusia
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Suiza-Alemania
Irán
Argelia
Italia-Estados Unidos-Países Bajos
Indonesia
Pavo
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