Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 1 de 52
CAMBIO DEL SISTEMA DE TRASLACIÓN DE
LAS RETROEXCAVADORAS ANFIBIAS DE
MINEROS S.A.
Trabajo De Grado Presentado Por Ana Isabel Puerta Saldarriaga,
Para Obtener El Título De Ingeniera Mecánica.
Director: Jorge Iván Álvarez González
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE MINAS
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y MECÁNICA
MEDELLÍN, JUNIO DE 2009
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DEDICATORIA
GRACIAS A MI FAMILIA, AMIGOS Y A TODOS MIS COMPAÑ EROS DE
MINEROS, QUE ME BRINDARON SU AYUDA Y COLABORACIÓN PARA QUE
ESTE PROYECTO SALIERA ADELANTE.
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TABLA DE CONTENIDOS
1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 7
2 OBJETIVOS ......................................... ..................................................... 9
3 DEFINICIÓN E IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA .......... ................... 10
4 ANÁLISIS TÉCNICO .................................. ............................................ 13
4.1 CÁLCULO DEL PESO DE LA EXCAVADORA CON EL TREN DE RODAJE ACTUAL .............................................................................................................. 13
4.1.1 CALCULO DEL PESO DE LA EXCAVADORA POR EL MÉTODO 1 ....................... 13
4.1.2 CALCULO DEL PESO DE LA EXCAVADORA POR EL METODO 2 ....................... 14
4.2 CAPACIDAD MÁXIMA DE FLOTACIÓN DE LOS PONTONES ........................ 15
4.3 CÁLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD, DE MASA Y DE FLOTACIÓN DE LA EXCAVADORA CON EL SISTEMA ACTUAL ..................................................... 15
4.4 DEFINICIÓN DE ELEMENTOS PARA EL NUEVO TREN DE RODAJE ............ 17
4.5 CÁLCULO DE LA CARRILERÍA A UTILIZAR EN EL NUEVO TREN DE RODAJE .............................................................................................................. 20
4.6 SELECCIÓN DE LA CARRILERÍA ..................................................................... 21
4.7 MODIFICACIÓN DE LOS PONTONES .............................................................. 25
5 ANALISIS FINANCIERO DEL PROYECTO .................. ......................... 29
5.1 EVALUACIÓN FINANCIERA .............................................................................. 29
6 DISEÑO DEL NUEVO SISTEMA .......................... .................................. 32
6.1 DISEÑO DE LOS SOPORTES DE LOS NUEVOS ELEMENTOS Y MONTAJE EN EL PONTON ................................................................................................. 32
6.2 DISEÑO DE NUEVOS ELEMENTOS DEL TREN DE RODAJE ......................... 34
7 CONSTRUCCIÓN Y COMPRA DE ELEMENTOS ................ .................. 35
8 INTERVENTORIA, ENSAMBLE Y PUESTA A PUNTO .......... ............... 37
8.1 INTERVENTORIA MODIFICACIÓN DE LOS PONTONES. ............................... 37
8.2 ENSAMBLE DE ELEMENTOS............................................................................ 38
8.3 PRUEBAS, VERIFICACION, CORRECCIONES DEL DISEÑO Y PUESTA A PUNTO. ............................................................................................................... 40
9 COSTO REAL DEL PROYECTO............................ ................................ 45
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10 AJUSTES Y MEJORAS AL DISEÑO ....................... .............................. 46
11 IMPACTO, BENEFICIOS ALCANZADOS .................... .......................... 48
12 RIESGOS OCUPACIONALES E IMPACTOS AMBIENTALES ...... ....... 49
13 CONCLUSIONES ................................................................................... 50
14 BIBLIOGRAFIA ...................................... ................................................ 51
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LISTA DE FIGURAS
Imagen 1. Excavadora anfibia Hitachi MA 125-2. ................................................. 10
Imagen 2. Piso del pontón de la excavadora para reparar. .................................. 11
Imagen 3. Cadena con rodillos, fabricada por Forjas Bolívar bajo pedido de
Mineros S.A. .......................................................................................................... 11
Imagen 4. Zapata sin tornillos en el extremo. ........................................................ 12
Imagen 5. Modelo del pontón. ............................................................................... 14
Imagen 6. Calculo de estabilidad de la máquina. .................................................. 16
Imagen 7. Elementos tren de rodaje de una PC 200-7. ........................................ 33
Imagen 8. Etapas de la modificación de los pontones. ......................................... 38
Imagen 9. Ensamble carriles y guarda cadena. .................................................... 39
Imagen 10. Montaje de soporte y sprocket. .......................................................... 39
Imagen 11. Montaje del Sistema tensor y rueda guía. .......................................... 40
Imagen 12. Instalación de cadena y zapatas, y calzas de la araña. ...................... 40
Imagen 13. Modificación soporte inferior y adición de carril. ................................. 41
Imagen 14. Pruebas de maniobrabilidad de la excavadora. .................................. 42
Imagen 15. Prueba de flotabilidad. ........................................................................ 42
Imagen 16. Pruebas en terrenos plásticos. ........................................................... 43
Imagen 17. Nuevas zapatas de 1400 cm. para pruebas en barro. ........................ 43
Imagen 18. Falla presentada en el lado de la rueda tensora. ............................... 44
Imagen 19. Corrección sprocket. ........................................................................... 44
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Costo de mantenimiento del tren de rodaje actual. ................................. 12
Tabla 2. Peso excavadora anfibia Hitachi método 1. ............................................ 14
Tabla 3. Peso excavadora anfibia Hitachi método 2. ............................................ 14
Tabla 4. Flotación máxima excavadora. ................................................................ 15
Tabla 5. Ventajas y Desventajas de los elementos que conforman los trenes de
rodaje. ................................................................................................................... 18
Tabla 6. Ventajas y desventajas de las configuraciones de las cadenas y las
zapatas para las excavadoras anfibias. ................................................................ 19
Tabla 7. Valor de los criterios de evaluación. ........................................................ 21
Tabla 8. Resumen evaluación criterios. ................................................................ 22
Tabla 9. Calculo de la carrilería. ........................................................................... 23
Tabla 10. Peso excavadora con ambos trenes de rodaje. .................................... 25
Tabla 11. Peso excavadora con ambos trenes de rodaje. ................................... 26
Tabla 12. Cantidad de elementos del nuevo tren de rodaje. ................................ 27
Tabla 13. Nuevo Peso excavadora. ...................................................................... 27
Tabla 14. Flotación máxima excavadora. .............................................................. 27
Tabla 15. Cotización modificación pontones. ........................................................ 27
Tabla 16. Comparación del costo de los elementos de dos proveedores. ............ 28
Tabla 17. Cuadro resumen análisis financiero. ..................................................... 29
Tabla 18. Análisis financiero. ................................................................................ 30
Tabla 19. Comparativo de reparación de pontones. .............................................. 35
Tabla 20. Evaluación proveedores. ....................................................................... 35
Tabla 21. Costo real del proyecto. ......................................................................... 45
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1 INTRODUCCIÓN Mineros S.A. es una empresa dedicada a la extracción del Oro, desarrolla sus
operaciones en el aluvión profundo del valle del río Nechí con dragas de
cangilones y dragas de succión, desde 1974. En ese año, inversionistas
colombianos adquirieron los derechos de la PATO CONSOLIDATED GOLD
DREDGING LTD. Y constituyeron a MINEROS COLOMBIANOS (con sus filiales
Mineros de Antioquia S.A. y Mineros del Choco S.A., pocos años después Mineros
del Choco S.A. entregó a sus trabajadores los derechos, por lo que desapareció
MINEROS COLOMBIANOS y únicamente permaneció Mineros de Antioquia S.A.
En el 2004 cambia su razón social por MINEROS S.A.
Actualmente Mineros S.A. cuenta para la explotación aluvial con cinco unidades
de producción las cuales están compuestas por:
• Una Draga de cucharas o cangilones.
• Una Draga de succión.
• Una Excavadora anfibia.
• Una Lancha.
Además se cuenta con otros equipos como botes rápidos, canoas, bulldozer,
cargadores frontales, grúa telescópica entre otros. Con los cuales realizan otros
trabajos como el transporte del personal a las dragas y de repuestos, perfilación
de los terrenos para iniciar el proceso de revegetalización (construcción de
bosques o parcelas productivas), conformación de humedales y operaciones
auxiliares.
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Las operaciones mineras que realiza MINEROS S.A. son en terrenos inundables y
las excavadoras presentan dificultades en su desplazamiento, motivo por el cual
se realizó este trabajo de rediseño.
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2 OBJETIVOS • Realizar el diseño conceptual y de detalle, para modificar el sistema de
traslación actual de las excavadoras anfibias por un sistema tipo oruga.
• Elaborar el análisis económico para cambiar el sistema de traslación a todas
las excavadoras anfibias Hitachi.
• Fabricar, montar y poner a punto el primer prototipo con el nuevo sistema de
transmisión.
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3 DEFINICIÓN E IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA Mineros S.A. cuenta con 4 excavadoras anfibias Hitachi MA 125-2 (Ver Imagen 1.)
y una Komatsu PC 200, las cuales se emplean en la construcción y adecuación de
las zonas de transito de los botes, canoas y lanchas, y de apoyo en las maniobras
de las unidades de producción, entre otras actividades.
Uno de los elementos críticos que se ha identificado en el mantenimiento de las
excavadoras es el tren de rodaje que utilizan actualmente, ya que no es un
componente comercial y no es el más apropiado para operar en los terrenos que
explota actualmente la empresa. Por estas razones las maquinas pasan mucho
tiempo en reparación y el mantenimiento es muy costoso.
Con el fin de incrementar la disponibilidad de los equipos y minimizar el costo del
mantenimiento se rediseña el tren de rodaje, en principio para las excavadoras
Hitachi.
Imagen 1. Excavadora anfibia Hitachi MA 125-2.
Para el rediseño del tren de rodaje se tuvo en cuenta que las excavadoras
deberán tener la capacidad de operar en todo tipo de terreno (Cementado, friable,
Máquina
Pontón
Tren de rodaje
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plástico y líquido), flotar y atacar los problemas que se presentan en el sistema
actual, los cuales se presentan a continuación:
• Desgaste de las láminas de los pontones, ocasionado por el tren de rodaje,
lo cual genera que entre material sólido y agua, disminuyendo la flotación
de la excavadora.
Imagen 2. Piso del pontón de la excavadora para reparar.
• Desgaste en las cadenas y rodillos por falta de lubricación y por abrasión.
Imagen 3. Cadena con rodillos, fabricada por Forjas Bolívar bajo pedido de Mineros S.A.
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• Deformación en las zapatas y desprendimiento de los tornillos que las
sujetan a las cadenas.
Imagen 4. Zapata sin tornillos en el extremo.
El costo aproximado que tiene el mantenimiento de las excavadoras cada siete
meses se presenta en siguiente tabla.
Tabla 1. Costo de mantenimiento del tren de rodaje actual.
1 Anfibia (Pesos) 5 Anfibias (Pesos)
Pontón $25’000.000 $125’000.000
Zapata $15’000.000 $75’000.000
Tren de rodaje $55’000.000 $275’000.000
Tornillos $2’500.000 $12’500.000
Total $97’500.000 $487’500.000
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4 ANÁLISIS TÉCNICO
4.1 CÁLCULO DEL PESO DE LA EXCAVADORA CON EL TREN D E RODAJE ACTUAL
El peso de la excavadora se halló con el fin de saber cuánta era la capacidad de
flotación que tienen los pontones y cuanto es el peso que se gana al retirar el tren
de rodaje actual para instalar el nuevo. El peso de la excavadora se obtuvo por
dos métodos.
4.1.1 CALCULO DEL PESO DE LA EXCAVADORA POR EL MÉTO DO 1
Para calcular el peso total de la excavadora se dividió el equipo en tres elementos
principales (Tren de rodaje – Pontones o flotadores - Máquina).
Se halló el peso de cada uno de estos de manera independiente y por diferentes
métodos.
• Tren de rodaje: Como no se tenía el peso, se calculó de la siguiente
manera: Con los planos de los elementos de la cadena (Ver Anexo 1.
Planos de Forjas Bolívar), se modelaron en 3D las piezas en el Programa
Inventor y se calculó el peso de cada una. Luego este peso se multiplicó
por el número total de piezas que la conformaban. El método se verificó
pesando un tramo de la cadena y multiplicándolo por la longitud total.
• Pontones o flotadores: Se calcularon los metros de material que componían
la estructura y el tipo de perfil, y se multiplicó por el peso de metro teórico,
además se calculó el peso de la lámina que cubre la estructura. Los datos
fueron tomados del plano del pontón. (Ver Anexo 2. Pontón para
excavadora Hitachi MA 125-2)
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• Máquina: Del catalogo de la maquina (Hitachi MA125-2) se tomo el dato del
peso de los componentes que la conforman. (Ver Anexo 3. Especificaciones
Hitachi MA 125-2)
Tabla 2. Peso excavadora anfibia Hitachi método 1.
Elemento Peso (Ton.)
Tren de rodaje 8,77
Pontones 5,62
Máquina Hitachi 10,66
Total 25,05
4.1.2 CALCULO DEL PESO DE LA EXCAVADORA POR EL METO DO 2
Para validar el peso calculado, se pone una excavadora Hitachi MA 125-2 en el
agua y se mide la altura a la que se encuentra la línea de flotación. Luego se
modela el pontón en 3D y se calcula el volumen desplazado a la altura que se
midió y se re calcula el peso total.
Imagen 5. Modelo del pontón.
Los valores de peso obtenidos por los métodos 1 y 2 se presentan en la Tabla 3.
Tabla 3. Peso excavadora anfibia Hitachi método 2.
Peso Valor (Ton.) Método 1 25,05 Método 2 24,65
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La diferencia entre los dos métodos utilizados fue de 0.4 Ton. Para los cálculos
siguientes se trabajó con el mayor valor encontrado.
4.2 CAPACIDAD MÁXIMA DE FLOTACIÓN DE LOS PONTONES Se calcula la capacidad de flotación máxima de los dos pontones, para compararlo
con el peso de la excavadora con el nuevo tren de rodaje, si el valor encontrado es
menor o igual al peso de la excavadora, se determina que es necesario modificar
los pontones para garantizar la flotabilidad.
Con el modelo del pontón utilizado en el punto 4.1.2 se midió el volumen total que
tienen los dos pontones, Con este valor se halló la capacidad máxima de flotación
cuando los dos pontones se encuentran sumergidos completamente:
Tabla 4. Flotación máxima excavadora.
Capacidad máxima de flotación Peso (Ton.) Calculado 28,27
4.3 CÁLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD, DE MASA Y DE FL OTACIÓN DE LA EXCAVADORA CON EL SISTEMA ACTUAL
Para hallar estos valores se debe seleccionar primero la forma más adecuada y
recomendada por el fabricante para tener el brazo en el momento en que el equipo
va a flotar, debido a que el centro de masa cambia según la posición del brazo
Para la posición seleccionada se hallan los centros de gravedad de las partes que
componen la máquina; Súper Cuerpo, Arm, Boom, Bucket, Soportes del cuerpo, y
pontones (Ver Imagen 6), esto se hizo con el boceto de la maquina a escala en
Autocad, y con los pesos encontrados en el punto anterior se calcularon, los
centros de masa y el centro de flotación de los pontones.
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Imagen 6. Calculo de estabilidad de la máquina.
Según los datos obtenidos el centro de flotación de los pontones se encuentra por
debajo del centro de masa de todo el equipo, lo que indica que la excavadora es
inestable, este es uno de los motivos por los cuales no se debe operar cuando
este flotando y el brazo se debe mantener fijo.
Se considera que los elementos que conforman el nuevo sistema del tren de
rodaje que se desea usar (Tipo oruga), tienen un peso mayor a los actuales, lo
que hace que el peso del conjunto pontones y tren de rodaje aumente y que
Súper cuerpo
Boom
Arm
Bucket
Soportes
Pontón y Tren de rodaje
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manteniendo la posición del brazo se desplace el centro de masa en forma vertical
acercándose al centro de flotación, lo cual permite ganar estabilidad.
4.4 DEFINICIÓN DE ELEMENTOS PARA EL NUEVO TREN DE R ODAJE Se definen los elementos principales que se deben utilizar en el rediseño del tren
de rodaje:
• Sprocket
• Rueda guía
• Zapatas
• Carriles
• Sistema tensor
Estos elementos se comparan con el sistema actual determinando las ventajas y
desventajas de cada uno. Además se tienen en cuenta las combinaciones que se
pueden hacer con los tamaños de zapatas que existen: largas, medianas, cortas o
una combinación de ellas.
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Tabla 5. Ventajas y Desventajas de los elementos que conforman los trenes de rodaje.
Criterio Sistema Actual Sistema de Orugas
Ventaja Desventaja Ventaja Desventaja
Cad
ena
� Es liviana
� No es comercial � Vida útil 3 meses, se
desgastan los pasadores.
� No es lubricada.
� Comercial � Si se pone sellada y
lubricada se reduce el desgaste de los pasadores y bujes, lo cual disminuye los gastos de reparación del tren de rodaje.
� Vida útil dos años.
� Pesada � Se desgastan los
bujes cuando el sprocket presenta daños y hace que se salte la cadena.
Rod
illos
� Livianos � Mayor cantidad
� No son lubricados � No comerciales
� Lubricados � Comerciales
� Pesados � Menos Cantidad
Zap
atas
� Cubren el pontón en todo el ancho.
� Son livianas para la longitud que tienen.
� Se deforman y pierden altura por lo cual los tornillos ya no sostienen bien la zapata y se revientan.
� Por no ser macizas se llenan de material incrementando el peso cuando se les hace una perforación.
� No son comerciales. � Los tornillos
sobresalen en la zapata
� Comerciales y existen en varios tamaños y de tres tipos de vena, para hacer la mejor combinación según el terreno en el que se va a trabajar.
� Los tornillos quedan protegidos por las venas de las zapatas.
� No se llenan de material por ser macizas.
� Se pueden reparar y reconstruir.
� Cubren parcialmente el pontón
� Son más pesadas.
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Tabla 6. Ventajas y desventajas de las configuraciones de las cadenas y las zapatas para las excavadoras anfibias.
Zapatas largas y cortas Zapatas cortas y dos cadenas Zapatas largas Zapatas cortas y medianas
C
onfig
urac
ione
s
Car
acte
ríst
icas
� Tiene zapatas de 1200 y 450 cm. � Mezcla entre zapatas de terrenos
duros y blandos. � Rodillos inferiores 9 o 10 por
pontón. � Una cadena. � Elementos de los Equipos: PC
200, 320D
� Tiene zapatas de 450 cm. � Zapatas para terrenos duros. � Rodillos inferiores 20 rodillos por
pontón. � Dos cadenas. � Elementos de los Equipos: EX
60.
� Zapatas de 900 o 1200 cm. � Zapatas para terrenos blandos. � Rodillos inferiores 9 o 10 por
pontón. � Una cadena � Elementos de los Equipos: PC 200,
320D.
� Zapatas de 450, 600 o 700 cm. � Zapatas para terrenos duros y
medios. � Rodillos inferiores 9 o 10 por
pontón. � Una cadena. � Elementos de los Equipos: PC
200, 320D, D4.
Ven
taja
s
� Se disminuye el peso de las
zapatas por ser combinadas y no todas largas.
� Por tener zapatas largas permite mejor movilidad en terrenos plásticos.
� Por tener dos zapatas a lo ancho
se tiene mayor área de apoyo. � Cubren mayor superficie del
pontón según la distancia a la que se ubiquen.
� Se tienen componentes de una maquina mucho más liviana.
� Se tienen zapatas que se adaptan
mejor a terrenos plásticos, lo que ayuda a que la máquina se apoye mejor.
� Mayor área del pontón cubierta.
� Trabajan muy bien en terrenos
cementados. � Tiene mayor facilidad de girar por
tener un punto de apoyo menor. � El peso es menor por tener
zapatas cortas
Des
vent
ajas
� No se sabe cómo se comportan
exactamente las zapatas largas en terrenos cementados.
� Se pueden incrustar palos o
elementos entre los dos carriles y ocasionar daños.
� Se deterioran en terrenos duros
más rápidamente. � Mayor peso � Presentará dificultad para girar.
� Puede tener problemas en
terrenos plásticos porque el área de contacto de la zapata con el piso es más pequeña.
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4.5 CÁLCULO DE LA CARRILERÍA A UTILIZAR EN EL NUEV O TREN DE RODAJE
Para el cálculo de la carrilería del tren de rodaje, se tuvieron en cuenta los
siguientes parámetros:
• El peso de los elementos.
• El peso de la excavadora con oruga.
• La cantidad de carriles inferiores que usan.
• La longitud y paso de la cadena.
• La longitud de la cadena apoyada en el piso.
Se eligieron 4 referencias de excavadoras (320 de Caterpillar, PC 200 de
Komatsu, EX 60 de Hitachi, EX 100 de Hitachi) y un bulldozer (D4 de Caterpillar)
se seleccionaron las dos primeras excavadoras y el bulldozer por el buen
desempeño que tiene en la empresa y las demás referencias fueron
recomendadas por los proveedores para esta aplicación.
Adicionalmente, se tuvo en cuenta como referencia la longitud de cadena de un
pontón: 16.459 m. y el peso calculado en el numeral 4.1.1: 25,05 Ton, de la
excavadora anfibia Hitachi MA 125-2.
Con esta información se hallaron:
• La capacidad de carga de los carriles.
• La capacidad de carga de la cadena por metro de longitud.
• La cantidad de carriles.
• Cantidad de zapatas.
• La cantidad de cadenas que son necesarias para el nuevo sistema.
(Ver Tabla 9).
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4.6 SELECCIÓN DE LA CARRILERÍA
Para seleccionar la carrilería en la modificación de las excavadoras anfibias, se
tuvieron en cuenta los siguientes criterios.
Tabla 7 . Valor de los criterios de evaluación.
Criterio Valor Peso (25%)
Cantidad de elementos (18%) Costo (20%) Disponibilidad comercial (18%)
Vida Útil (19%)
Calificación (100%)
Los criterios y el valor asignado a cada uno de ellos, fue dado por las personas
que participan en el proyecto. A continuación se explica cómo se realiza la
calificación:
• Peso: Conjunto de los elementos principales (zapatas, carriles y cadenas),
los elementos con menos peso reciben mayor puntaje.
• Cantidad de componentes: Cantidad de elementos que se requieren de
zapatas, carriles y cadena, a mayor cantidad de elementos se supone
mayor cantidad de mantenimiento. Los elementos con menor cantidad
tienen mayor puntuación.
• Costo: Los elementos más económicos tienen mayor puntuación, además
se tuvieron en cuenta las respuestas de los proveedores al momento de
cotizar.
• Disponibilidad: En la disponibilidad se tuvo en cuenta la experiencia que
han tenido las personas del grupo con cada una de las marcas, los
proveedores: agilidad e interés en el proyecto, y existencia de los
elementos.
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• Vida útil: Teniendo en cuenta que todos los proveedores dan una garantía
similar y que nuestras máquinas no cumplen con esas horas da una
puntuación inicial igual para todos, entonces lo que hizo la diferencia es el
comportamiento posible de los elementos en la aplicación (sellos y tamaño)
En la tabla 8 se muestra los resultados obtenidos de esta calificación.
Tabla 8 . Resumen evaluación criterios.
Calificación total PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320 Peso (25%) 0,58 0,92 1,17 0,42 0,58 Cantidad (18%) 0,84 0,30 0,54 0,72 0,72 Costo (20%) 1,00 0,07 0,13 0,53 0,60 Disponibilidad (18%) 0,84 0,36 0,36 0,72 0,72 Vida Útil (19%) 0,95 0,38 0,57 0,76 0,76 Calificación (100%) 4,21 2,02 2,77 3,15 3,38
En la tabla 9 se muestran en más detalle el peso de los elementos, la cantidad
requerida, el costo, la disponibilidad, la vida útil, y la calificación de cada criterio
para las 5 referencias analizadas.
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Tabla 9. Calculo de la carrilería.
Peso (Kg) - Cantidad Zapatas (cm.) PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
400 9,5
450 6,342 11
500 13 9,513 12,6 13,3
600 13,95 8,154 12,684 19
700 20 14,949
800 21,475
900 23,041
1200 92 Cantidad
(1Pontón (1P)-16 ,459m Longitud) 84 194 88 82 85
Puntuación Cantidad 4 1 2 5 3 Peso total zapatas de
600(1P) 1171,8 1581,88 1116,19 0 1615 Puntuación Peso 4 3 5 0 2
Peso (Kg) - Cantidad Carriles inferiores PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Peso 42,35 12,96 20,84 43,5 38
Cantidad 24 54 38 24 24
Puntuación Cantidad 5 3 4 5 5
Peso Total 1016,4 699,84 791,92 1044 912
Puntuación Peso 2 5 4 1 3
Peso (Kg) - Cantidad Cadena PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Longitud (m) 17,68 12,56 15,44 14,61 17,45
Peso (Kg) 1916 385 566,2 600 1120
Peso/metro (Kg/m) 108,37 30,65 36,67 41,07 64,18
Cantidad 32,918 65,836 32,918 32,918 32,918
Puntuación Cantidad 5 1 3 2 4
Peso Total 3567,36 2018,06 1207,14 1351,87 2112,79
Puntuación Peso 1 3 5 4 2
Calificación Peso PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Zapatas 600 4 3 5 0 2
Carriles inferiores 2 5 4 1 3
Cadena 1 3 5 4 2
Calificación (25%) 0,58 0,92 1,17 0,42 0,58
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Calificación Cantidad
PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Zapatas 600 4 1 2 5 3
Carriles inferiores 5 3 4 5 5
Cadena 5 1 3 2 4
Calificación (18%) 0,84 0,30 0,54 0,72 0,72
Costo – Zapatas
Costo zapatas PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
400 $ 65.523
450 $ 71.598
500 $ 290.415 $ 77.630 $ 106.035
600 $ 92.382 $ 152.663
700 $ 159.821
800 $ 188.282
900 $ 141.521
1200 $ 1.723.936
Costo Zapatas de 600 $ 7.760.088 - - - $ 12.976.355 Puntuación Costo zapatas de
600 5 0 0 0 3
Costo – Carriles
Carriles PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Cantidad (2P) 32 74 50 32 32
Costo Unidad $ 543.083 $ 400.000 $ 500.000 $ 839.355 $ 842.036
Costo Total $ 17.378.656 $ 29.600.000 $ 25.000.000 $ 26.859.360 $ 26.945.152
Puntuación 5 1 2 4 3
Costo – Cadena
Cadena PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Costo/metro $ 755.718 $ 910.026 $ 1.033.327
Cantidad (m) 32,918 65,836 32,918 32,918 32,918
Costo Total $ 24.876.727 $ - $ - $ 29.956.251 $ 34.015.065
Puntuación Costo 5 0 0 4 3
Calificación Costo
PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Zapatas 600 5 0 0 0 3
Carriles inferiores 5 1 2 4 3
Cadena 5 0 0 4 3
Calificación (20%) 1,00 0,07 0,13 0,53 0,60
Disponibilidad
PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Experiencia 4 3 3 5 5
Servicio - Interés proyecto 5 2 2 2 2
Productos 5 1 1 5 5
Calificación (18%) 0,84 0,36 0,36 0,72 0,72
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 25 de 52
Vida Útil
PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
5 2 3 4 4
Calificación (19%) 0,95 0,38 0,57 0,76 0,76
Capacidad de carga de los carriles
PC 200 Ex 60 Ex 100 D4 320
Capacidad de carga del carril (Ton)
1.45 6 10 20
El tipo de carrilería seleccionada para el nuevo tren de rodaje de la excavadora
anfibia es el de la Komatsu PC 200.
4.7 MODIFICACIÓN DE LOS PONTONES Debido a que el peso de la carrilería seleccionada es mayor al peso de la carrilería
actual y supera la capacidad de flotación de los pontones, es necesario
modificarlos o construir unos nuevos para garantizar la flotación de la excavadora.
Tabla 10. Peso excavadora con ambos trenes de rodaje.
Peso (Ton.)
Elementos Permanecen 10,66 Que salen 14,39 Nuevos 20,29
Peso (Ton.)
Sistema Actual 25,05 Nuevo 30,95
Para determinar la forma en la que se deben modificar los pontones, se simuló el
cambio en las dimensiones del ancho, alto y largo, hasta obtener una tonelada
más de volumen, luego se compararon las longitudes que cambiaron y se
estudiaron las ventajas y desventajas de cada una de las situaciones. Además se
consideró la opción de poner pontones adicionales.
En la tabla 11 se muestran las opciones tenidas en cuenta.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 26 de 52
Tabla 11. Peso excavadora con ambos trenes de rodaje.
Pontón Ancho
Ventajas • Menor cambio en la longitud para
obtener el volumen requerido
Desventajas • Más área inferior del pontón
descubierta por la zapata. • Implica modificar las porterías de la
empresa. • Afecta la operación de giro de la
excavadora y el posicionamiento en los planchones.
Pontón Largo
Ventajas • Mayor distancia para ubicar los
carriles, más cantidad de zapatas sobre el piso lo que implica: mayor tracción, carga más distribuida, mayor área de soporte.
Desventajas • Se requiere aumentar mayor longitud
con respecto a las otras dimensiones, para alcanzar el volumen requerido.
• Afecta la operación de giro de la excavadora y el posicionamiento en los planchones.
Pontón Alto
Ventajas • Con un incremento pequeño en la
altura se incrementa bastante el volumen.
Desventajas • Pierde profundidad en la operación
del brazo.
Pontones Internos
Ventajas • Se pueden ubicar sin modificar la
estructura original.
Desventajas • Mayor área inferior descubierta. • Es limitado el espacio por la distancia
entre los motores. • Apenas se puede incrementar hasta
una tonelada cada pontón.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 27 de 52
Con base en los criterios tenidos en cuenta se decide, que la mejor forma de hacer
la modificación en los pontones es a lo alto y a lo largo, esta modificación en los
pontones implicó:
• Calcular nuevamente la cantidad de los siguientes elementos:
Tabla 12. Cantidad de elementos del nuevo tren de rodaje.
Elemento Cantidad Sprocket 2 Carriles Inferiores 22 Carriles Superiores 10 Rueda Libre 2 Sistema Tensor 2 Cadena de 96 pasos 2 Zapatas 192
• Modificar la estructura del pontón (Ver Anexo 4. Plano de la modificación de
la estructura del pontón.), la cual fue validada por cálculos de un ingeniero
civil (Ver Anexo 5. Calculo de la estructura del pontón.).
• Calcular el nuevo peso de la excavadora.
Tabla 13 . Nuevo Peso excavadora.
Peso Valor (Ton.) Nuevo peso calculado 30,05
• Calcular la nueva capacidad máxima de flotación del ponto.
Tabla 14 . Flotación máxima excavadora.
Capacidad máxima de flotación Peso (Ton.) Calculado 33,2
• Cotizar la modificación de los pontones y la construcción de unos nuevos.
Tabla 15. Cotización modificación pontones.
Valor (Pesos.) Modificados en el Bagre $26’000.000
Nuevos en el Bagre $60’000.000 Nuevos en Astillero ($8.000 Por Kilo) $88’000.000
• Cotizar el total de los elementos nuevos del tren de rodaje.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 28 de 52
Tabla 16. Comparación del costo de los elementos de dos proveedores.
REFERENCIA DESCRIPCION CANTIDAD PRACO BERCO Precio Unidad Precio Total Precio Unidad Precio Total 20Y-30-07300 Carriles 32 $ 429.308 $ 13.737.853 $ 502.561 $ 16.081.952 20Y-32-07040-PASOS Pasos cadena 12 $ 127.602 $ 1.531.221 $ 0 20Y-27-77110 Sprocket 2 $ 517.772 $ 1.035.544 $ 712.502 $ 1.425.004
20Y-32-07040 Tramo cadena (45)(49) 4 $ 5.257.640 $ 21.030.560 $ 7.561.202 $ 30.244.808
20Y-32-11111 Zapata de 600 mm 192 $ 73.026 $ 14.021.067 $ 104.000 $ 19.968.000 04064-04518 Pin argolla 2 $ 4.235 $ 8.471 $ 0 20Y-30-08040 Rueda guía comp. 2 $ 1.592.126 $ 3.184.253 $ 0 205-30-72170XC Platina 2 $ 7.462 $ 14.923 $ 0 206-30-45262 Seguro 2 $ 18.432 $ 36.864 $ 0 206-30-55122 Eje rueda guía 2 $ 1.365.692 $ 2.731.385 $ 0 20Y-30-12111 Resorte 2 $ 2.948.916 $ 5.897.832 $ 1.553.520 $ 3.107.040 20Y-30-22113 Horquilla 2 $ 660.608 $ 1.321.216 $ 0 20Y-30-22122 Cilindro 2 $ 2.364.169 $ 4.728.338 $ 0 Total $ 69.279.526 $ 70.826.804
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 29 de 52
5 ANALISIS FINANCIERO DEL PROYECTO
5.1 EVALUACIÓN FINANCIERA Para la evaluación financiera del proyecto se previó una inversión inicial de
$600.000.000, correspondiente al acondicionamiento de las cuatro excavadoras
anfibias Hitachi y la ampliación de dos planchones “Cuadrados” necesarios para
la operación de los equipos.
Esta inversión se incurriría en el año 2008 o 2009, para los años subsiguientes se
estima un ahorro bianual de $409.500.000.
El nuevo diseño de traslación requerirá de mantenimiento cada dos años por valor
de $480.000.000.
Con estos datos iniciales se realiza el flujo de caja para un horizonte de 7 años,
teniendo los siguientes resultados:
Tabla 17 . Cuadro resumen análisis financiero.
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
FLUJO DE CAJA LIBRE
DEL PROYECTO
$-402.000.000 $ 274.365.000 $ -99.225.000 $ 302.487.413 $ -109.395.563 $ 333.492.372 $ -120.608.608
TASA INTERNA DE RETORNO 16% VPN COSTO CAPITAL MINEROS S.A. 14,04% $ 19.635.082,18
RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN AÑOS (14,04%) 4,43 Como se nota en el cuadro resumen el proyecto es rentable y se recuperaría la
inversión de 4.43 años. Los ahorros en mantenimientos son representativos, ya
que este tipo de carrilería dura dos años sin necesidad de mantenimiento. Cabe
anotar que en los valores del mantenimiento futuro se es un poco conservador
asumiendo unos costos altos, disminuyendo estos costos el proyecto se vuelve
más atractivo.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 30 de 52
Tabla 18 . Análisis financiero.
FLUJO DE FONDOS
ANÁLISIS CAMBIO SISTEMA TRASLACIÓN RETROS ANFIBIAS
0 1 2 3 4 5 6
AÑO 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
INGRESOS-AHORROS
Ahorro en Pontones $ $ 105.000.000 $ 110.250.000 $ 115.762.500 $ 121.550.625 $ 127.628.156 $ 134.009.564
Ahorro no consumo de zapatas $ $ 63.000.000 $ 66.150.000 $ 69.457.500 $ 72.930.375 $ 76.576.894 $ 80.405.738
Ahorro Tren de Rodaje $ $ 231.000.000 $ 242.550.000 $ 254.677.500 $ 267.411.375 $ 280.781.944 $ 294.821.041
Ahorro en no tornillería $ $ 10.500.000 $ 11.025.000 $ 11.576.250 $ 12.155.063 $ 12.762.816 $ 13.400.956
TOTAL INGRESOS-AHORROS $ $ 409.500.000 $ 429.975.000 $ 451.473.750 $ 474.047.438 $ 497.749.809 $ 522.637.300
EGRESOS $
MANTENIMIENTO FUTURO $
Sistema de Orugas $ $ $ 396.900.000 $ - $ 437.582.250 $ - $ 482.434.431
Pontones $ $ $ 132.300.000 $ - $ 145.860.750 $ - $ 160.811.477
TOTAL MANTENIMIENTO FUTURO $ $ $ 529.200.000 $ - $ 583.443.000 $ - $ 643.245.908
AMORTIZACIONES $ $ $ - $ - $ - $ - $ -
DEPRECIACION $ $ $ - $ - $ - $ - $ -
TOTAL EGRESOS $ $ $ 529.200.000 $ - $ 583.443.000 $ - $ 643.245.908
UTILIDAD OPERACIONAL $ $ 409.500.000 $ -99.22 5.000 $ 451.473.750 $ -109.395.563 $ 497.749.809 $ -120.608.608
IMPUESTO DE RENTA $ $ 135.135.000 $ - $ 148.986.338 $ - $ 164.257.437 $ -
UTILIDAD NETA $ $ 274.365.000 $ -99.225.000 $ 302.487.413 $ -109.395.563 $ 333.492.372 $ -120.608.608
AMORTIZACIONES $ $ $ - $ - $ - $ - $ -
DEPRECIACION $ $ $ - $ - $ - $ - $ -
FLUJO DE CAJA OPERATIVO $ $ 274.365.000 $ -99 .225.000 $ 302.487.413 $ -109.395.563 $ 333.492.372 $ -120.608.608
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 31 de 52
INVERSION EN ACTIVOS FIJOS (4 RETROS)
Elementos sistema de orugas $ 360.000.000
Pontones reparados $ 120.000.000
Acondicionamiento e imprevistos $ 40.000.000
Ampliación de 2 Planchones $ 80.000.000
TOTAL INVERSION EN ACT IVOS FIJOS $ -600.000.000
INVERSION EN CAPITAL DE TRABAJO $
BENEFICIO TRIBUTARIO $ 198.000.000 FLUJO DE CAJA LIBRE DEL PROYECTO $ -402.000.000 $ 274.365.000 $ -99.225.000 $ 302.487.413 $ -109.395.563 $ 333.492.372 $ -120.608.608
TASA INTERNA DE RETORNO 16% VPN (COSTO CAPITAL MINEROS S.A.
14,04%) $ 19.635.082,18 RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN
AÑOS (14,04%) 4,43
$ 240.586.636,27 $ -76.296.864,46 $ 203.955.621,98 $ -64.680.128,07 $ 172.901.938,29 $ -54.832.121,83
$ -402.000.000 $ -161.413.364 $ -237.710.228 $ -33.754.606 $ -98.434.734 $ 74.467.204 $ 19.635.082
SUPOSICIONES La carrilería es sustituida cada 2 años y los pontones reparados por un valor de $30,000,000
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 32 de 52
6 DISEÑO DEL NUEVO SISTEMA Para el diseño de los nuevos elementos del sistema se hizo análisis de esfuerzos.
Dichos diseños fueron discutidos por el grupo de trabajo buscando determinar que
fueran los adecuados y que cumplieran con todos los requerimientos que se
necesitan para instalar los nuevos elementos.
6.1 DISEÑO DE LOS SOPORTES DE LOS NUEVOS ELEMENTOS Y MONTAJE EN EL PONTON
Para diseñar los soportes de los nuevos elementos a instalar, fue necesario
realizar el levantamiento de estos, ya que había distancias o longitudes que se
debían respetar para su correcto ensamble, tales como distancia entre agujeros,
alturas, distancia entre caras, paso de la cadena, entre otras. La empresa Praco
Didacol suministró información importante para realizar dichos levantamientos (Ver
Anexo 6. Información técnica Komatsu PC-200.)
Rueda Libre a instalar, levantamiento en Praco Didacol
Diseño básico de sprocket, levantamiento en Praco Didacol
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 33 de 52
Carriles, levantamiento en Praco Didacol
Cadenas, levantamiento en Praco Didacol
Zapatas, levantamiento en Praco Didacol
Cilindro sistema tensor, levantamiento en Taller Diesel
Resorte sistema tensor, levantamiento en Taller Diesel
Soporte sistema tensor, levantamiento patios Mineros S. A.
Imagen 7. Elementos tren de rodaje de una PC 200-7.
En el diseño de los soportes de los carriles superiores e inferiores se tuvo en
cuenta que cumplieran con los siguientes requerimientos: que la cantidad
necesaria de carriles se pudieran ubicar en el espacio disponible, que permitan la
evacuación de material para evitar que los carriles se bloquen, que se puedan
instalar los carriles de forma fácil y que permitan el cambio en caso de
mantenimiento.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 34 de 52
En la parte superior los soportes son 5 cajas independientes y en la parte inferior
Un soporte completo para todos los carriles.
Para el soporte del sistema tensor se realizó el levantamiento al puntal de una
Komatsu PC 200-5 existente en la empresa y se adaptó a las necesidades que se
tienen y al pontón.
Para más detalle ver los planos (Ver Anexo 7. Soportes de los elementos y
ensamble en el pontón.)
6.2 DISEÑO DE NUEVOS ELEMENTOS DEL TREN DE RODAJE Se decidió no montar el sprocket de la Komatsu PC 200-7 debido a que el espacio
disponible no era suficiente y el sprocket quedaría golpeando con el pontón, por lo
tanto se diseño un sprocket más pequeño de 13 dientes que se adaptara a la
cadena seleccionada, además se diseñó seccionado en 3 partes, dos de 5 dientes
y una de tres, esto se realizó para facilitar su montaje en el sistema. (Ver Anexo 8.
Sprocket de 13 dientes 5-5-3.)
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 35 de 52
7 CONSTRUCCIÓN Y COMPRA DE ELEMENTOS
Con el ánimo de desarrollar microempresas generadoras de empleo en la región y
por el alto nivel de trabajo en el Taller Metalmecánico de la empresa, se cotizó la
reparación de los pontones con varias personas de la zona que cuentan con
experiencia en este tipo de trabajo, posteriormente se realizó un comparativo de
dichas cotizaciones con el comité técnico quedando de la siguiente manera:
Tabla 19. Comparativo de reparación de pontones.
Se realizó la selección de dos de los contratistas y se evaluaron en varios
aspectos importantes para la realización del proyecto.
Tabla 20. Evaluación proveedores.
N° ASPECTO PORCENTAJE ALCIDES EBETH SOTELO
1 CONTROL DE CALIDAD 25% = =
2 EXPERIENCIA EN TRABAJOS SIMILARES 15% = =
3 MATERIAL 5% = =
4 CAPACIDAD ECONÓMICA DE REALIZAR EL TRABAJO 5% - -
5 EQUIPOS E INSTALACIONES 20%
Equipos de soldadura 2% = =
Equipos de corte 2% - +
Equipos de carga 7% + -
Instalaciones eléctricas 7% + -
Espacio 2% = =
6 TIEMPO DE ENTREGA (1 mes) 5% = =
7 PERSONAL CAPACITADO Y CALIFICADO 10%
DESCRIPCION EBETH SOTELO CRISTO ATENCIA ALCIDES TORRES
Materiales $ 18362040 N.D. $ 13717800
Mano de Obra $ 7545000 N.D. $ 15000000
Total $ 25907040 $ 33000000 $ 28717800
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 36 de 52
Cantidad 5% = =
Experiencia en pontones del personal 5% + -
8 COSTO 15% - +
= Iguales condiciones bien 100% 78% 76%
- Regular
+ Bien
Con el contratista Ebeth Sotelo Pinto, se iniciaron las labores de modificación de
los pontones, a quien se acompañó con interventoría y seguimiento para culminar
con éxito los trabajos. Se tomaron las cotizaciones para la carrilería (Ver Tabla
16.) y se adquirieron los elementos con Praco Didacol, por ser repuestos
originales y tener el menor precio.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 37 de 52
8 INTERVENTORIA, ENSAMBLE Y PUESTA A PUNTO
8.1 INTERVENTORIA MODIFICACIÓN DE LOS PONTONES. Se realizo el seguimiento a la modificación de los pontones para que concordara
con el diseño realizado (Ver Anexo 4. Plano de la modificación de la estructura del
pontón.), al finalizar se revisó que las soldaduras no tuvieran poros, ya que se
debía garantizar la estanqueidad, para que no se filtre agua y les incremente el
peso.
Retiro de láminas deterioradas, Taller Ebeth Sotelo
Modificación del largo y alto , Taller Ebeth Sotelo
Cambio en el largo y alto del pontón, Taller Ebeth Sotelo
Instalación de nuevas láminas, Taller Ebeth Sotelo
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 38 de 52
Corrección de curvaturas del pontón, Taller Ebeth Sotelo
Corrección de curvaturas del pontón, Taller Ebeth Sotelo
Pontón terminado, Taller Ebeth Sotelo
Pontón terminado, Taller Ebeth Sotelo
Pontón terminado, Taller Ebeth Sotelo
Pruebas en las soldaduras, Taller Ebeth Sotelo
Imagen 8. Etapas de la modificación de los pontones.
8.2 ENSAMBLE DE ELEMENTOS. Los soportes superiores e inferior fueron soldados al pontón, luego se procedió a
hacer el ensamble de los carriles en estos, durante este proceso se vio la
necesidad de instalar tres guarda cadenas en cada pontón para evitar que se
saliera la cadena.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 39 de 52
Ensamble carriles inferiores
Montaje guarda carriles
Imagen 9. Ensamble carriles y guarda cadena.
Se instalo el nuevo soporte y el sprocket en el tubo original de la máquina teniendo
especial cuidado en la alineación con los soportes superiores e inferior para evitar
el descarrilamiento de la cadena.
Montaje soporte sprocket
Montaje del sprocket
Imagen 10. Montaje de soporte y sprocket.
Luego se procedió a realizar el montaje del sistema tensor y de la rueda guía, al
sistema tensor se le adecuo una grasera externa para facilitar el uso por parte del
personal cuando se requiera tensionar la cadena. Adicionalmente se verifico que
la rueda guía se pudiera desplazar por las canales de soporte del sistema tensor.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 40 de 52
Montaje del sistema tensor
Montaje de la rueda guía
Imagen 11. Montaje del Sistema tensor y rueda guía.
Por último fueron montadas las zapatas y la cadena en el pontón, se detectó que
cuando la máquina giraba, rosaban el tornillo que sostiene el contrapeso y las
zapatas, debido a esto fue necesario calzar el soporte de la maquina (araña) para
evitar que se presentara este problema.
Instalación de cadenas y zapatas
Calzas de la araña
Imagen 12. Instalación de cadena y zapatas, y calzas de la araña.
8.3 PRUEBAS, VERIFICACION, CORRECCIONES DEL DISEÑO Y PUESTA A PUNTO.
Se realizaron pruebas en terrenos cementados, en terrenos plásticos, de flotación
y de maniobrabilidad con las cuales se pudieron identificar algunas mejoras
necesarias antes de poner en funcionamiento la excavadora.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 41 de 52
Con las pruebas en terreno cementado se observo que era necesario disminuir el
ángulo de quiebre de la cadena, para esto se modificó el soporte de los carriles
inferiores dándole la forma curva del pontón y en el lado en el que se encuentra el
sprocket se agregó un carril, este carril también sirvió para evitar que cuando la
cadena se tensione golpee el pontón.
Angulo de quiebre de la cadena muy pronunciado
Se modificó la base inferior de los carriles
Golpe de la cadena con la curva del pontón
Se adicionó un carril en la curva
Imagen 13. Modificación soporte inferior y adición de carril. En la prueba de maniobrabilidad se verifico que la excavadora fuera capaz de
levantarse apoyada en el brazo, ya que esto es necesario para realizar
reparaciones en campo e inspeccionar la carrilería, además se notó una mejora
adicional con respecto al sistema anterior, puesto que para girar no necesita
realizar grandes desplazamientos.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 42 de 52
Imagen 14. Pruebas de maniobrabilidad de la excavadora.
En la prueba de flotación se comprobó que la excavadora era capaz de flotar, uno
de los requerimientos principales del rediseño y se encontró que la línea de
flotación correspondía a la calculada lo que indicó que el peso calculado del nuevo
sistema era correcto.
Imagen 15. Prueba de flotabilidad.
Se realizaron las pruebas en terrenos plásticos:
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 43 de 52
Imagen 16. Pruebas en terrenos plásticos.
Encontrando que la excavadora con las zapatas cortas se quedaba enterrada,
dificultando su movimiento y haciendo necesario el uso del brazo para
desplazarse. Para solucionar esto se realizó una prueba con unas zapatas más
largas, las cuales fueron construidas uniendo dos zapatas de 700 cm, y para
aumentar el agarre en el terreno se soldó una platina a lo largo de ellas, el
resultado de esta prueba fue una notable mejoría en el desplazamiento de la
excavadora ya que el barro no se acumulaba frente al pontón.
Zapatas largas
Pruebas con las nuevas zapatas largas
Imagen 17. Nuevas zapatas de 1400 cm. para pruebas en barro.
También se detecto que era necesario instalar en el lado en el que se encuentra la
rueda libre un carril adicional, porque la cadena con ciertos movimientos de la
excavadora hunde la lámina del pontón.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 44 de 52
Imagen 18. Falla presentada en el lado de la rueda tensora.
Con la operación de la máquina el sprocket diseñado presentó dos fallas: la
primera, los dientes tenían poca altura, por ende había poco contacto con la
cadena, la segunda, como el sprocket estaba seccionado en tres partes, generaba
que las cargas no se distribuyeran uniformemente, lo que ocasionó una falla en la
sección más pequeña. El sprocket se rediseñó para corregir dichas fallas (Ver
Anexo 9. Rediseño sprocket 13 dientes 5-5-4.).
Imagen 19. Corrección sprocket.
La verificación de la eficacia del proyecto fue realizada por, Sergio Bonilla técnico
del Taller Diesel, Jhon Jairo Gómez Director de la Unidad de Producción No. 2 y
Juan Gabriel Galvis Líder de Proyectos Mecánicos I&D durante los días 16 y 17 de
febrero de 2009, esta verificación quedó registrada en el formato: I&D-FOR-002
archivada en la carpeta del Proyecto en Mineros S.A.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 45 de 52
9 COSTO REAL DEL PROYECTO
Los costos generales del proyecto, al realizar los ajustes y la puesta a punto del
mismo fueron los siguientes:
Tabla 21. Costo real del proyecto.
Concepto Proveedor Valor
Elementos tren de rodaje Praco - Didacol $ 91.670.132
Sprocket 13 dientes Armando Piedrahita $ 4.060.000
Reparación pontones Ebeth Sotelo $ 25.907.040
Adición reparación pontones Ebeth Sotelo $ 2.000.000
Trabajos varios puesta a punto Armando Piedrahita $ 1.000.000
Corte de sprocket con plantilla Ferrocortes $ 7.700.000
Maquinado sprocket Taller metalmecánico $ 453.325
Adecuación de zapatas Taller metalmecánico $ 2.024.322
Total $ 134.814.819
Hubo un incremento de $ 14’814.819 por concepto de modificaciones al diseño,
por espacios, alargue de la cadena, incremento de zapatas, entre otros.
El presupuesto previsto para el proyecto cumplió con las expectativas generales,
estos valores se ajustarán para futuras modificaciones.
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10 AJUSTES Y MEJORAS AL DISEÑO Durante las diferentes etapas del proyecto se determinaron aspectos en el diseño
que se deben mejorar para los futuros acondicionamientos:
• Modificación de los pontones
En los pontones se deben diseñar unas canales a lo largo, tanto arriba y abajo,
para instalar las estructuras que soportan los carriles y disminuir la distancia que
hay entre las zapatas y las laminas, además las curvas que tienen en los extremos
serán eliminadas, con el fin de disminuir los quiebres bruscos en la cadena que
pueden afectar su vida útil. Es posible que se requiera modificar la base de los
carriles superiores e inferiores para que se adapten a la nueva geometría, para lo
cual se deben tener en cuenta las mejoras que se hicieron durante la puesta a
punto.
• Calzas
El uso de las calzas para la araña, ya no serán necesarias si se realizan las
modificaciones descritas anteriormente para los pontones.
• Zapatas largas
Como las zapatas largas probadas en la etapa de correcciones y puesta a punto
mejoraron el desplazamiento de la máquina en los terrenos plásticos, se deben
diseñar unas zapatas con dicha geometría (Largo de 1400 cm. y la pestaña central
más alta).
• Cadena
La longitud de la cadena se debe verificar con la nueva disposición de los
elementos, la longitud actual es de 97 links.
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• Porta sprocket y tubo
Con el fin de diseñar el porta sprocket con un chaflán de mayor tamaño para
aplicar la soldadura de una forma correcta y que no afecte el montaje del sprocket,
se debe recalcular el tubo con un diámetro inferior, un espesor mayor y mejorar los
apoyos de este para evitar fracturas.
• Sprocket de 13 dientes
Como se mencionó anteriormente se cambio la partición del sprocket de 5-5-3 a 5-
4-4, para distribuir mejor la carga en las tres partes, se tiene la propuesta de
partirlo en 7-6 la cual debe ser evaluada antes de implementarla, además se debe
tener en cuenta el posible cambio a un sprocket de 15 dientes con el fin de
aumentar el ángulo de contacto con la cadena.
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11 IMPACTO, BENEFICIOS ALCANZADOS Al culminar el proyecto se encontraron los siguientes beneficios:
a. Impacto ambiental: se disminuye la generación de chatarra derivada del cambio
frecuente del tren de rodaje.
b. Impacto económico: Disminución del costo de mantenimiento, debido a que la
vida útil del nuevo tren de rodaje es superior y en su mayoría son elementos
comerciales.
c. Beneficios obtenidos en la operación: Mejor desplazamiento y giros de las
excavadoras en los cargueros.
d. Disminución de la fricción, generando menor desgaste en los elementos.
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12 RIESGOS OCUPACIONALES E IMPACTOS AMBIENTALES El nuevo diseño del sistema de traslación de las excavadoras anfibias, ofrece una
reducción considerable en el uso de recursos, desde el punto de vista ambiental,
minimiza la generación de materiales sólidos (chatarra, láminas antidesgaste) y el
uso de recursos (soldadura, gases, energía), sin embargo desde el punto de vista
ocupacional, el aumento en la altura de los pontones hace que el operador esté
más expuesto a accidentes, para este punto se tiene previsto la instalación de
accesos más confortables por intermedio de escaleras.
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13 CONCLUSIONES
A pesar de que se presentaron algunos inconvenientes en el montaje y operación
de la excavadora con el nuevo sistema de traslación tipo oruga, se puede concluir
que este tipo de carrilería soluciona gran cantidad de problemas de las
excavadoras anfibias entre los cuales se pueden destacar; por ser un sistema
lubricado se facilita el desplazamiento y por no estar en contacto directo con la
lamina se evita el desgaste de esta.
Desde el punto de vista económico el rediseño del sistema de traslación es viable,
porque se ahorra en mantenimientos, la carrilería tiene una mayor vida útil, la
mayoría de elementos son comerciales, entre otros, pero para implementarlo con
éxito en todas las excavadoras de la compañía es necesario llevar a cabo las
mejoras planteadas.
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14 BIBLIOGRAFIA
• Hibbeler, R.C.; Mecánica de Materiales. Ed Mc Prentice Hall. Tercera
edición, Mexico. 1998.
• Norton, Robert L.; Diseño de Maquinaria. Ed McGraw-Hill. Tercera edición,
Mexico, 2005.
• Munson, B. Young, D. Okiishi, Fundamentos de Mecánica de Fluidos. Ed
Limusa-Wiley. Mexico. 1999.
• Mataix, Claudio; Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. Ed Alfaomega.
Segunda edición, Mexico. 2005.
• Askeland, Donald R.; La Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Ed
Iberoamérica. Mexico. 1985.
• Restrepo, Gabriel J.; Información Técnica Tablas de Consulta Ferrocortes.
Litoimpresos y Servicios. Medellín. 2006.
• Caterpillar.
http://www.cat.com/parts
• Big Float.
http://www.bigfloat.se
• Remu.
http://www.remu.fi
• Praco Didacol S.A.
Modificación del sistema de traslación de las excavadoras anfibias 52 de 52
http://www.pracodidacol.com/Construcci%C3%B3n/Komatsu/tabid/238/lang
uage/es-CO/Default.aspx
• Komatsu.
http://www.komatsu.com
• Hitachi.
http://www.hitachi-c-m.com/global/products/excavator/index.html