EXCAVADORAS.pdf

Gerencia renci a de Apli Ap licaci cación ón De Ex cavado cavadorr as Hidrá Hidr ául ulii cas

Agenda: •Reglas del juego •Reglas de dimensión y tamaño •Unificando conceptos •Frentes •Cucharones •Dientes •Guardas •Opciones •Los errores de la gran mayoría •Conceptos de productividad y eficiencia 2

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Tipo de Material Clasificación

Gama de Fuerza de Compresión

Tipos de Roca

Ejemplos

(MPa) Muy Débiles

10 –20

Rocas sedimentarias débilmente compactadas

Arcilla, tiza, piedra caliza  jurásica

Débiles

20 – 40

Rocas sedimentadas débilmente cementadas

Alteradas por el clima

Rocas sedimentarias competentes granuladas de baja densidad

Pizarra, piedra arcillosa

Rocas ígneas competentes algunas Rocas metamórficas

Pizarra, Esquisto, Piedra Caliza

Mediana

40 – 80

Fuerte

80 – 160

Esquistos

Ígneas granulado fino 4

Muy Fuerte

160 – 320

Cuarcitas Ígneas de grano fino denso

Basalto, Cuarcita de Granito

Como Trabaja una Excavadora Corte/ desplazamiento/ fracturación Capa vegetal  Arcilla  Arenas Sedimentos Materiales blandos

Desplazamiento Solamente Rocas Ígneas Rocas en general Minerales rocosos

5

Como Trabaja una Excavadora Corte/ desplazamiento/ fracturación Capa vegetal  Arcilla  Arenas Sedimentos Materiales blandos

Factores que influyen en selección: Tipo de material Nivel de compactación. Producción Densidad 6

Como Trabaja una Excavadora Desplazamiento Solamente Rocas Ígneas Rocas en general Minerales rocosos

7

Factores que influyen en selección: Tipo de Roca Tamaño de la roca Producción deseada Nivel de facturación Densidad

Tamaño del material Vs Tamaño maquina Kn

Fuerza para desplazarlo10cm

Tamaño maquina 8

Voz de la Experiencia Modelo 320CL 32ODLME 324DLME 325DLME 336DLME 345DLME 365CLME 385CLME

9

Material 0> 10cm 0>15cm 0>15cm 0>15cm 0>15cm 0>15cm 0>30cm 0>30cm

Cucharón >1.2cu mt >1.5cu mt >1.8cu mt >2.0cu mt >2.4cu mt >3.1cu mt >4.4cu mt >5.6cu mt

Material 10 >15cm 15 >20cm 15 >20cm 15>20cm 15>20cm 15>30cm 30>40cm 30>50cm

Cucharón >1.0cu mt >1.3cu mt >1.5cu mt >1.6cu mt >1.9cu mt >2.4cu mt >3.8cu mt >4.8cu mt

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Que factores de marca que debo considerar... 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 11

Versatilidad Robustez Fuerzas Configuración Usos Respaldo Repuestos Confiabilidad Disponibilidad mecánica Valor de reventa Financiamiento Productividad

Factores de Selección de Acuerdo a la Aplicación         

12

Dimensiones del área de trabajo Tipo de material: Tamaño, forma, dureza, condición Configuración Alcance vs. Masiva Cucharón, tipo, tamaño, geometría, peso y diseño Necesidad y versatilidad de otras herramientas Tipo y uso del acople rápido Condiciones de operación Dientes del cucharón Protecciones

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Fuerzas que hacen el trabajo Fuerza de Plegado del Cucharón:

14

Fuerza de ataque del brazo

15

Par de Giro

16

Dimensiones de la Aplicación Feet

40

Meters

12 11

35 10 30

9 8

25 7 20

6 5 C

15

Máxima altura de carga

4 10

3 C 2

D

345B L

5 1 0

0 B 1

5 2 F

Máxima Profundidad

10

3 E

 A 4 15 5 20

6 7

25 8 30

9

17

14 50

13 45

12 40

11

10 35

9 30

8

7 25

6 20

5

4 15

3 10

Máximo Alcance

2

1 5

0 0

-1

-2 -5

-3 Meter  Feet

Cual es mi mejor opción?

Que diferencias hay?

18

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Plumas y Brazos

Diseñadas para ejercer fuerzas frontales solamente  Alcance: Trabajo general, utilitario, excavación, manejo de aguas Propósito General: (385) Alcance intermedio, trabajo general y producción Excavación Masiva: Dedicado a producción para carga de camiones Súper Largo Alcance: Limpieza de canales y manejo de lodos Excavación Largo Alcance: Excavación a máxima distancia y profundidad Manejo de materiales: Chatarra, pulpos, imanes, materiales a granel Demolición a Gran Altura: Demolición Forestal: Para trabajos forestales 20 Túneles: Frente especial para hacer túneles Pala Frontal: Para confi uración de ala frontal

330 y 345

 

Bucket

Progresión de las Fuerzas

Force

Stick Forces

345DME 2.5 345DME 3.0 345DReach 3.35     o 345DReach 3.9      l     e      d 345DReach 4.8     o      M 330D ME 2.15

330D ME 2.55 330DReach 3.2 330DReach 3.9 0

50

100

150

200

Fuerza en KN

21

250

300

Progresión de las Fuerzas 385CME 2.92 385CME 3.4 365CME 2.57 Bucket

365CME 3.0

Force

365CReach 2.84

Stick Force

365CReach 3.6 365CReach 4.67 0

100

200

Force in K N

22

300

400

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330DL ME

Al to   !   

Muchos M³

24

 No siempre el  cucharón más  grande es el  mejor….. Veamos por que.

Hasta por factor de seguridad

330DL ME

25

Cual es el Mejor Cucharón?

Tiempo de ciclo + factor de llenado = $$$     

26

Tipo de material. Forma, Tamaño, Dureza => factor de llenado. Dimensiones=> Fuerza Peso => Durabilidad Implementos de Corte => eficiencia

Factor de Llenado. ( porcentaje de la capacidad colmada del cucharón)

A 100- 110% Carga mojada o

27

arcilla arenosa. B 95- 110% Arena y Grava C 80-95% Arcilla dura y compactada. D 60- 75% Roca bien fragmentada por voladura, y material de río. E40- 50% Roca mal fragmentada por voladura

A B C

Dimensiones son Criticas Peso = Durabilidad = Rigidez estructural = Menos reparaciones = ++Consumo de combustible = --ciclos mas largos = menor productividad

Geometría: Optima para cada material. Optimiza las fuerzas Maximiza productividad 28 Protege las estructuras frontales  Ahorro de combustible

Ancho (Ancho de Corte) – El ancho de corte es la parte más ancha del cucharón. Medido de una  punta de esquina a la otra desde la  parte exterior.

29

Capacidad – Capacidad colmada es una forma de convertir las dimensiones físicas del cucharón en una cantidad aproximada de los metros cúbicos (yardas cúbicas) de material que caben en un cucharón determinado.

30

Radio de plegado – El radio de plegado es la distancia desde el punto de pivote del cucharón/brazo hasta la  punta del diente del cucharón. • A medida que aumenta el radio de plegado, disminuye la fuerza disponible para penetrar la tierra (fuerza de plegado) • Un aumento del 20% en el radio de plegado reduce la fuerza de plegado a la de la 31 siguiente excavadora de tamaño más pequeño

Doble Radio–

32

Este diseño reduce el arrastre del talón al mismo tiempo que mantiene la capacidad. Los beneficios de este diseño son: •Mayor capacidad de carga •Menor desgaste •Menores costos de mantenimiento

Componentes del Cucharón Cáncamo de levantamiento Plancha en serie

Plancha lateral

Planchas abisagradas

Ménsulas

Plancha de desgaste lateral Recubrimiento Bandas Anti-desgaste

Barra lateral Cuchilla de Base

33

Adaptadores

 Placa N/S No. de Pieza de Nivel Superior

Plancha de número de serie para facilitar la identificación No. de Grupo

Unidad Comercial

GET (Cuchilla de Base) Número de Serie

La 34 información que aparece arriba le permite utilizar: Libro de Piezas, SIS, Xpedio, PSK

Características y Beneficios del Cucharón Planchas abisagradas pasan a través del tubo de torsión para lograr una mejor distribución de la carga y mayor durabilidad.

El Análisis del Elemento Finito se realiza en las bisagras y en los cucharones, a fin de minimizar la tensión y maximizar la vida útil estructural.

35

Test Bucket Shapes

1

3

2

7

13

36

9

8

14

15

5

4

10

16

11

17

6

12

18

Diferentes perfiles para resultados diferentes

HDR-C

Entek EB40 CWT Rock HDR HDR-P  s  d  i  u  a  e  R  d g   E  a  l   p  i c   y   T  s  d  i  u  a   R   i  p   l  T  a   p  i c   T  y

37

Compare las diferencias

38

70 –80%

90 –120 +%

39

80 –90%

40



42” - 1.25 yd3



42” - 1.38 yd3



56” Radio de Giro



62” Radio de Giro



19.5” Distancia entre Pasadores



17.5” Distancia entre Pasadore

Construcción

41

Tabla de Aplicación –  para los Cucharones de las  Excavadoras Hidráulicas

La selección de los cucharones debe hacerse de acuerdo con el material específico

que permite una vida útil más prolongada del cucharón

y optimiza el rendimiento de la máquina. 42 POTENCIA

Clasificación del Cucharón Clase C1- C2 ( GP y HD) Materiales a granel. Hombro abierto

Perfil recto

Corte recto Radio de giro grande 43

5-7 dientes cortos poco espacio

Carga Fácil. Materiales sueltos y bien volados. Impacto bajo y medio.

Clasificación del Cucharón Clase C3 ( HDR ) Granel con Penetración.

Reforzado Lados curvos

Tipo Espada. 70 a 100 mm adelante Radio de Giro corto 44

Menos dientes (4 - 5) Mas largos

Trabajo Pesado. Alto Impacto. Materiales volados sueltos. Minería y Canteras.

Clasificación del Cucharón Clase C4 ( XHDR) Penetración Énfasis

SOLAMENTE Radio de giro bajo

Angosto

Muy reforzado 45

Costillas (op)

Lados muy curvos

Corte en  plano o en V 3 – 4 dientes 200 mm de ventaja Dientes largos

Bloques. Muy alto impacto. Extra trabajo pesado. Baja capacidad. Minería y Canteras.

   v  o    i   s   c  e    x   e   o    i  r    G   d  e    i  o   d    R  a

Sin Radio de Curvatura 46

El peso en el ciclo Ejemplo: 365CLME con cucharón de 4.0 c.mt. Producción por hora 365CLME Tres ciclos por minuto. 20 seg por ciclo: x 50 min/hr = 600 c.mt hr  365CLME 2 Cucharón pesa 1/2 ton mas y afecta el ciclo un 10% => 24 seg por ciclo 125ciiclos/ 50 min /hr = 500 c.mt hr. 365CLME 3 Cucharón pesa una ton mas y afecta el ciclo un 20% => 28 seg por ciclo 107ciiclos/ 50 min /hr = 428 c.mt hr. 47

48

883,500 1,519,620

49

 A los cinco años.....

81%

4,534,494

50

68%

7,598,100

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Los dientes:Cual es su función? Soltar en material consolidado Fraccionar el material si es posible Mover el material para facilitar su carga Concentrar las fuerzas de dislocación y desprendimiento Proteger la cuchilla de corte Facilitar que el material fluya hacia el cucharón

Cuales son los mitos equivocados?

52

Considerarlos como un implemento que nunca se debe gastar. Durar el mayor numero de hora posibles. Se deben comprar los mas baratos o los que mas duren. Son reparables.

Reglas de medición de eficiencias de un diente. Resultado: Ciclos mas cortos posibles Máxima carga útil por ciclo de acuerdo al material

Físico / Forma: El diente debe mantenerse afilado el 10% de su vida útil No se debe partir  Debe seleccionarse y ser probado para cada material Debe ser de bajo perfil de sección de área 53

Distribución de Fuerza de Penetración 100 KN

12 Cm => 100 KN / 12 Cm x 5 = 1.66 KN / Cm 1X 50 Cm => 100 KN / 50 Cm x 5 = 0.40 KN / Cm X2

6 Cm => 100 KN / 6 Cm x 5 = 3.33 KN / Cm X3

4 Cm => 100 KN / 4 Cm x 5 = 5 KN / Cm

100 Cm X6 54

1 KN / cm

2 Cm =>100 KN/2 Cm x 5 = 10 KN / Cm

Diagnostico de Fallas

Fuerza cilindro

X

Fracturas

Incorrecto cucharón o dientes causan: Momento Rotación Dientes

Fb 55

Fa

de puntas se desgastan mas de un 20% mas rapido. Desgaste acelerado de pines y bujes. Fracturas en las planchas de sujeción. Factores de llenado del 60% o menos. Rotura del cilindro del cucharón.

La Importancia de las Puntas

56

Para un alt alto o re r end ndim imiento iento

57

Com omoo Trabaja Trabaja un unaa Ex c av ado dorr a Corte/ despl desplaz azamiento/ amiento/ factu ración Capa vegetal  Ar  A r c ill il l a  Ar  A r enas en as Sedimentos Materiales blandos

Desplazami esplazamiento ento Solame Sol ament nte e Rocas Ígnea Ígn eass Rocas en general Minerales Minerales rocosos rocoso s

58

Caus usaas Y Ef Ef ec t os El perfil menor: mas mas producción prod ucción menos menos combustib le vida mas corta del diente

Patrón de d e desgaste desgaste es es critic cri tico: o: perdida de fuerza efectiva alta perdida de producció n alto costo de combustible fallas estructurales altos costos costo s de mantenimi mantenimie ento perdida de disponibi dispo nibilidad lidad 59

Orden de preferencia De alta Penetración  para materiales poco abrasivos pero muy duros. Máxima producción y  penetración.

Punta de Penetración Cruciforme para zanjeo y carga en la mayoría de las aplicaciones. Mejores acabados. Buena producción. 60

Zona de facturación

61

Orden de preferencia De una sola Punta. Para materiales y condiciones que requieren máxima penetración. Para facturación.

De Doble Punta. Para la excavación de materiales difíciles de penetrar, y para obtener un mejor fraccionamiento 62

Nu ev as Pu nta nt as Si s tema K = No No usar u sar en escavadoras escavador as hidráulic hid ráulicas, as, excepto excepto en arena arena suelta su elta o para hacer acabado acabadoss de taludes talud es o de zanjas. zanjas.

Recomendación: Use la pu punt nta a qu que e ob obteng tenga a el mayor fa f acto ctorr de d e llenado llenado en el tiempo mas corto de ciclo de carga. 63

Cr i t er i o d e Sel ec c i ó n …Cas o Real 385 CLME : Cucharón de 5.6 m.cu con dientes K 170. Roca volada. El contratista cobra US $ 2.86/ton a la mina. A) 23 2322-00 0078 78 TIP, TIP, HEA HEAVY VY ABRA ABRASI SION ON…F …FOB OB US$ US$ 622 622;; 500 hr de vi vida : 6 dientes. 980 dia/300 días/a días/ano. no. Costo total por ano = US $ 44.784. tons/hr. 20 hrs/ dia/300 B) 232-0072 TIP, PENETRATION…FOB PENETRATION…FOB US $ 390; 150 hr de vida: 6 dientes. 1078 tons/hr .(+10%). .(+10%). Costo total por ano = $ 93.600. Opción A) US$ 48.816 mas barata A) Producción: 5’88 5’880. 0.00 000 0 tons tons @ $2.8 $2.86 6 = $16’816.800. B) Producción: 6’46 6’468. 8.00 000 0 tons tons @ $ 2.8 2.86 6 = $18’498.480. Diferencia: + US$ 1’681.680 mas facturación con opción B.

 Ahorre $48.816 O  Ventas + $1’681.680

Moraleja: El incremento en producción es el factor critico a considerar sin importar el costo de los dientes ni su durabilidad 64

Cortadores Laterales Laterales y Protectores

Strike off

65

Cortador lateral

66

Excavación Masiva

67

Alcance

Sidebars

6.35 cm

12 cm

68

69

345 (3) BL ME. Caso real 







70

Contrato por 12 millones de Mt.cu Producción inicial 470 m.cu.hr.= 851dias, @ $.47/m.cu = 5’640K Producción a los 8 meses, 250 mt cu.hr = 1600 días @ $1.03 = $12’360K Necesita tres maquinas mas para poder cumplir la obra.

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Tipos de guardas Central – para uso en suelos arcillosos y húmedos Completa – Para protección contra rocas Media - intermedia Contra vandalismo Barras y/ o malla – para uso de martillo y desgarrador 

Guardas de carriles Guardas de vidrio frontal Guardas contra caída de objetos Guardas inferiores Guarda para limpieza de terrenos y caída de rocas Guardas servicio pesado contra troncos, y rocas Guarda adicional del motor de giro Guardas HD para los motores de traslación

72

73

74

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330D & 345D – 4 barras 30 30

76

365C – 5 barras 385C – 6 barras

Brazos Reforzados

Guarda del Cilindro Del Cucharón

330DL 77

345CL

365CL

385CL

Producción

78

Análisis de Sistemas de Carga HEX Vs CF

79

Herramientas de Carga

80

ä

1-

Características principales

ä

2-

Métodos de carga

ä

4

Cargadores Frontal (WL) vs HEX en aplicación

Excavadoras Hidráulicas (HEX) Características Peso  Potencia motor e hidráulica  Capacidad del cucharón  Fuerzas de desgarramiento y dislocación  Sistema hidráulico  Rotación, velocidad y fuerza 

81

Material suelto de Bajo Impacto. Brazo 3.0mt ; 3-3.4 m3

345 DLME

82

Material Volado de Alto Impacto y Desgarre. Brazo 2.55 mt ;2.4 –3.0 Espada Desgarrador

365CLME

Material Suelto de Bajo Impacto Brazo 3.0mt; 4.0 – 5.0 m3

83

Material Volado de Alto Impacto y Desgarre Brazo 2.6mt; 3.0 –3.8 m3 Desgarrador

385CLME

Material Suelto de Bajo Impacto Pluma GP; Brazo 2.9mt: 4.5- 5.0 m3 ME, Brazo 3.4mt: 5.0 –5.8 m3 Material Volado de Alto Impacto y Desgarre ME, Brazo 2.9mt: 4.0- 5.0 m3 Desgarrador

84

385CFS

Bancos Altos de Roca Volada y Estéril

4.6 – 6.5 m3

85

HEX Reglas  –

Numero de pases / camión : 4-5-6

 – Mas eficiente forma de trabajo es sobre el banco

cuando es posible.

86

Relación Excavadora - Camión Cucharón [m3 725 730 735 740 770 (36 mt) 771 (40 mt) 773 (55 mt) 775 (60 mt)

87

330D LME 1.8. 2.0 5 5-6 7-8

Material density: 1.65 t/m3

345D LME 2,4-3,1 3 4-5 5-6 7-8 7-8

365C LME 385C LME 3,6 - 4,6 4.8- 5,7 3-4 4 4-5 5 5-6 7

3-4 4 4-5 5 6-7 7-8

Tiempo de ciclo. Es afectado por: •El posicionamiento de la maquina y el camión • Altura del banco • Angulo de giro • Altura del camión •Diseño de producción del banco. •Dureza del material •Tamaño de la piedra •Destreza del operador  88

89

 Altura optima de banco para cada sistema

90

Técnicas de Operación  Altura del banco

 – Que pertima limpiar el are del acceso del camion.  – Depende del angulo de reposo natural del material

91

Técnicas de Operación  Altura del banco

 – Igual al largo del brazo, si el material lo permite  – Posicione el camión con el brazo vertical al centro de la caja del camion para la carga de paso por el lado 92

345B LME

Técnicas de Operación 

Distancia ideal del camión

 – Lateral de la tolva bajo la articulación brazo/pluma

93

Técnicas de Operación  Ángulo de giro

 – Tan cerca como sea posible 

Zona de trabajo

 – 15o o igual al ancho del tren de rodaje

94

30 – 60o

Técnicas de Operación 

Distancia ideal del borde  – Brazo vertical (90o) cucharón lleno  – Muy alejado: fuerza de excavación reducida  – Muy cerca: corte bajo las orugas y ciclos más largos 90o

95

96

Llenado sobre la compuerta trasera

97

Reglas de carga  –  –

Carga por detrás Para máxima producción el ángulo entre el área de carga y descarga debe ser entre 30° y 60°

Hay perdida de tiempo entre cambio de camiones 98

Posición del camión con maniobra. Carga de derecha a izquierda.

Reglas de carga  – El camión tiene que maniobrar para quedar debajo del cucharón. La HEX no tiene que moverse!!!!  –Debe llenar por el derecho del camión para facilitar la visual del operador de la HEX.  –Nunca cargar sobre la cabina del camión

99

Llenado sobre el riel

100

Carga a 180 grados

101

Mas INEFICIENTE: Carga a 180 requiriendo soltar el material a altura para acumularlo abajo para luego llenar y transportar a 180 grados

2

1

3 4

102

Planeacion de los bancos es una parte critica en la eficiencia de la operación. Permita áreas de maniobra y vías de trafico cómodas para los camiones

100 mts en reverso

103

Máxima eficiencia con llenado “fly-by”

Preparación del Área de Trabajo y flujo de trafico para una Excavadora masiva Caterpillar  •Escavadora en diagonal para un

Desgarrador y segundo cucharón

104

máximo equilibrio. •Mínimo tiempo de intercambio de camión sin tiempo muerto para la escavadora. •Carga de IZQ a DER siempre a la vista del operador. •No necesita preparar el material. •Ciclos cortos + max producción por hora



Reglas  –

Área de carga y rotación

Truck position Without maneuver.



105

Si es posible cargue sobre el lado. Se gana el tiempo de intercambio de los camiones pero el ciclo de carga se incrementa (ahora es 90° vs60° y requiere de gran habilidad del operador. Depende mucho del material. Puede causar danos en las llantas

Concejos de carga :  –  –

 –

LaHex tiene que preparar su plataforma y limpiar el área de carga. Nunca cargue sobre los motores de traslación. Cargue solamente sobre las ruedas guiás. Asegúrese que hay suficiente material bajo estas para que la Hex no se balancee Coloque la HEX en X para mas estabilidad si es posible. Si no, coloque la maquina perpendicular al camión

106

Otros consejos :  –  –  –

En movimiento de tierra comience el primer cucharón en la parte de arriba. Depende de la calidad de los materiales… Con voladora, comience en la parte de abajo. En materiales blandos los dientes deben siempre empezar en forma horizontal y a medidla que aumenta la resistencia el ángulo de ataque debe ser menor. En materiales duros, el ángulo debe oscilar entre 15 a 30 grados para una mejor penetración.

107

Otros consejos:  –

 –  –  –

Para un buen factor de llenado cierre el cucharón contra el brazo de tal manera que los lados queden paralelos al suelo Primer cucharón en la parte trasera del camión Nunca sobrecargue. Siempre cucharones colmados

1 

108

2 

3 

4 

Otros consejos:

Buena altura de carga

Siempre es recomendable usar maquinas que hacen un buen acople de tamaños  Altur a y largo del camión de fácil descarga 109

Desgarre & Carga

110



 Aplicación con desgarrador  

111

Desgarramiento en el mismo nivel para aplicaciones especiales  – En canteras: Cuando tenemos un alto % de desperdicio húmedo Cuando el clima es soleado, para secar los materiales desgarrados ¡Los materiales se limpiarán más fácil en la criba cuando está seca!  – Construcción pesada: Se usa cada vez más para reemplazar un Tractor de Cadenas (TTT) en un área pequeña...reemplazo de desgarramiento con TTT por...

 Aplicación principal







Limpieza del frente de carga/base de voladuras en canteras Desgarramiento en banco:  –  Altura del banco: máxima longitud  –

112

del brazo (2 m a 3 m) Comenzando de arriba hacia abajo

Técnicas de Operación  Altura del banco para uso del desgarrador 

 – Igual al largo del brazo, si el material lo permite

113

Técnicas de Operación  Altura del banco para uso de desgarrador 

Ideal desde arriba del banco 30 grados sobre la vertical del brazo para máximas fuerzas.

114

Técnicas de Operación  Ataque del banco con desgarrador 

 – Por etapas de arriba hacia abajo.  – Aplicar la fuerza del brazo primero.  – Aplicar la fuerza del cucharón solo para dislocar en caso de que la fuerza del brazo no sea suficiente.  – Usar los cilindros de la pluma para levantar el banco ya dislocado.

115

1 2 3