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Excavadoras de cables y dragalinas, Titanes en Movimiento (segunda parte).

Excavadoras de cables En la primera parte de este trabajo, publicado en el número anterior, contemplábamos el discurrir de los avances tecnológicos de las grandes excavadoras, desde la invención de la primera excavadora de vapor, en 1835 por William Smith Otis, hasta las excavadoras hidráulicas actuales, pasando por el gigantismo de las modernas excavadoras de cables, las decadentes dragalinas y las aún en servicio excavadoras de cangilones, equipos fundamentales en las obras de envergadura y en las grandes explotaciones mineras, con las que se pudo corregir con mayor facilidad y menor esfuerzo lo que la geología y la geografía nos habían legado. Para completar el tema, en esta segunda y última parte conoceremos las interioridades de las excavadoras de cables, sus clases y funcionamiento, y lo propio de las dragalinas, señalando los grandes mitos que configuraron la historia de estos auténticos dinosaurios, bautizados con nombres míticos, como «Big Muski», «Big Brutus» o «Capitán».

Las excavadoras de cables, hoy

LA actual excavadora universal de cables de empuje frontal autopropulsada sobre orugas, también denominada pala electromecánica, pala de cables o pala eléctrica, es la heredera del modelo primitivo de excavadora que apareció a principios del siglo XX, de propulsión diésel, que desempeñó con éxito trabajos de movimiento de tierras y minerales en explotaciones de todo el mundo.

A diferencia de las que usan sistema hidráulico, es decir mueven su equipo de trabajo mediante cilindros hidráulicos (el gran invento que disparó la fama de las excavadoras en los años 60 del siglo XX), las de cables actuales lo hacen mediante cables y cabrestantes y son de mayores dimensiones. De hecho, las excavadoras eléctricas de cables son las de mayor tamaño que existen en la actualidad, salvando las de ruedas de cangilones, más impresionantes por su tamaño y complejidad. Aunque las de cables se siguen fabricando a petición, ha sucumbido su demanda en favor de las grandes excavadoras hidráulicas que, aun siendo más pequeñas, son más autónomas, más económicas y capaces de hacer el mismo trabajo.

La de cables es un tipo de excavadora frontal, compuesta por una estructura principal en forma de caja con movimiento rotatorio, donde se asientan el motor, diésel o eléctrico, y la cabina de mando, una pluma de grúa de accionamiento mecánico o hidráulico con una polea de guía en su pie y un cucharón fijo de arrastre sujeto verticalmente al brazo principal móvil y dispuesto en el extremo, unido a la máquina solamente por cables y cadenas que accionan el desplazamiento del cucharón y permiten la maniobra de excavación.

La capacidad del cucharón varía mucho, desde las 15 hasta las 120 toneladas, y las alturas de excavación están comprendidas entre 10 y 22 metros, mientras que las alturas de vertido varían entre 6 y 12 m. Las más grandes, con cucharones de 120 toneladas de capacidad, llegan a tener masas del orden de las 1400 toneladas, medir alrededor de 22 metros de altura, 14 metros de ancho y 30 metros desde las poleas de la pluma hasta el contrapeso. Proporcionan una presión específica sobre el terreno comprendida entre 0,2-0,3 MPa.

El sistema de accionamiento de la máquina es mediante cables propulsados por motores eléctricos y/o sistemas electro-hidráulicos. Se alimentan de una toma de alta tensión, conectada a un generador diésel o a la red eléctrica, por lo que en los desplazamientos, de una velocidad muy baja, inferior a 1,5 km/h, depende de un cable de alimentación y tiene una movilidad limitada, debiendo trabajar en tajos fijos, lo que obliga a una cuidadosa planificación de las operaciones. Con la misma concepción hay dos tipos de excavadoras de cables: para cargar sobre otro equipo, ya sea dúmperes, vagones, tolvas, etc., y para desmonte, que descargan directamente en el vertedero situado en el hueco creado previamente.

Su funcionamiento es sencillo. La excavación se consigue mediante la combinación de dos movimientos: la elevación y el empuje. Es la máquina de cables más utilizada hoy día porque combina a la perfección las operaciones de excavación, elevación y transporte.

A lo largo de la historia, los principales fabricantes de estos equipos han sido: Marion Steam Shovel Co., Bucyrus International, que fue absorbida en 2010 por Caterpillar, y P&H Mining Equipment, propiedad de Komatsu. Precisamente, P&H fabricó la más grande de todas, la P&H 5700, presentada en 1978. Hoy por hoy, los dos modelos más grandes en el mercado son: la pala eléctrica de cables Caterpillar 7295, con un peso operativo de 1372 toneladas métricas y una carga útil del cucharón de 109 toneladas, lo que se traduce en una capacidad del cucharón de 30,6 a 62,7 m3; y la P&H 4800XPC, presentada en 2012, con una carga nominal de 122,5 toneladas métricas y una capacidad del cucharón de 65,7 a 70,3 m3. Ambas cargan dúmperes rígidos de 218 a 363 toneladas en tres paladas.

Dragalinas, mitos de la minería.

Estas enormes excavadoras, que reinaron durante décadas en las vastas explotaciones mineras a mediados del siglo XX, fueron sustituidas por excavadoras de cables o excavadoras hidráulicas. Algunas ejercieron su función durante treinta o cuarenta años sin interrupción. Son las menos conocidas y mastodónticas dragalinas o excavadoras de cuchara, construidas para trabajos concretos como remover la cobertura que recubre las vetas de carbón u otros minerales en las minas a cielo abierto. Y al contrario que casi todas las demás, tiraban de la carga hacia atrás y no la empujaban hacia adelante.

La primera dragalina mecánica fue patentada en Estados Unidos por Ralph S. Osgood, que en 1884 se anunciaba como “la pala de vapor que funciona hacia atrás”. Empezaron a fabricarse a principios del XX y fue John Page, de la firma Page & Schnable, de Chicago, el que inventó la primera dragalina montada sobre una vía férrea para trabajar en la construcción de un canal en Illinois, una idea que resultó muy exitosa en EE.UU. porque después se utilizaron dragalinas para un sinfín de proyectos de movimiento de tierras.

La compañía Bucyrus introdujo los modelos de tractores de oruga en 1912.

Estos tenían más movilidad, pero un problema insuperable: los de mayor tamaño se quedaban empantanados en terrenos blandos. La solución a este problema llegó en 1913 de la mano del ingeniero Oscar J. Martinson, empleado de la empresa de maquinaria Monighan Machine Co., que ideó y patentó unos “zapatos” en forma de pontones montados sobre levas conectadas a un robusto eje que atravesaba la base sobre la cual giraba la máquina, creando así las dragalinas ambulantes de Martinson que podían girar en redondo y moverse en cualquier dirección.

Desde entonces, poco cambiaron estos equipos en su configuración, aunque las mejoras siempre fueron encaminadas a agigantarlos, sacarles mayor rendimiento y hacerlos más productivos. Estaban equipadas con un sistema de cables en la superestructura diseñada para excavar mediante una cuchara dragalina, de ataque frontal o de bivalva, y se usaban además para compactar terrenos, para trabajos de demolición con gancho o bola y para manipulación de materiales con equipos y accesorios especiales.

Su funcionamiento era sencillo: la máquina tiraba hacia sí el cucharón lanzado y este se iba llenando a medida que era arrastrado, y se vaciaba automáticamente en el momento en que se soltaba el cable de dragado. Como durante la excavación las fuerzas aplicadas a la cuchara se reducían al propio peso del cucharón y al esfuerzo de tracción, este equipo no podía excavar materiales tan duros como los que se extraen mediante una excavadora hidráulica dotada de pala cargadora o retroexcavadora. Por ello era especialmente adecuada para la extracción en canteras de balasto, yacimientos de gravas y arenas, terrenos pantanosos, bajo las aguas, materiales sueltos, nivelación de terrenos y para el movimiento de tierras en minas y canteras.

Eran equipos “hechos a medida”, es decir que el tamaño de la pala, la longitud de la pluma, su alcance y el ángulo de ataque óptimos eran calculados por los ingenieros en función de la mina y grandes llegaron a tener 128 metros de pluma, más que un campo de fútbol, y podían excavar a una profundidad de 60 m y a una altura de vaciado de 42 metros.

Las innovaciones en estos equipos llegaron a crear la máquina terrestre más grande construida hasta los años 80: “Big Muskie”, fabricada por la empresa Bucyrus Erie al servicio de la Compañía de Carbones de Ohio en 1966. Unidades más “modestas", como “Big Geordie”, la dragalina ambulante más grande de Europa Occidental en los años 80, ubicada en Butterwell (Inglaterra), tenía 100 m3 de capacidad de cangilón y una longitud de aguilón de 95 metros; movía unas 4500 toneladas por hora de material; pesaba unas 7000 toneladas y la potencia de sus motores eléctricos era de 18000 CV.

Un ejemplo ofrecemos en las dos páginas siguientes, donde hemos señalado los tres equipos más grandes que han marcado la historia: una dragalina y dos excavadoras de cables. Si los esclavos que construyeron las pirámides hace más de 3000 años hubieran dispuesto de estas poderosas máquinas, su trabajo hubiera sido quizá cuestión de días.

Excavadoras de cablesReinas de la mina "Big Muskie"

LA BE 4250 W “Big Muskie” fue una excavadora dragalina que comenzó a fabricar Bucyrus-Erie en 1966 por encargo de la Central Ohio Coal Co. (filial de la American Electric Power) para su mina Muskingum –de ahí el apodo de la máquina–, y cuya producción duró tres años. Costó el equivalente a 24 millones de euros y por fin, a mediados de 1969, comenzó a trabajar este gigante que desmontado precisó más de 300 vagones de ferrocarril y 250 camiones para su traslado desde la fábrica en South Milwaukee hasta Zanesville, Ohio. Medía 149 m de largo, 46 de ancho y 68 de altura y pesaba unas 12500 toneladas. Contaba con una pala de de 168 m3 y 235 t de peso, de 4 m de alto, 8 m de ancho y 7 m de profundidad, con la que podía remover 10000 toneladas de material por hora. Cada metro de cable de 13 cm de grosor que sostenía esa pala pesaba 74 kg. Para levantarla se ponían en marcha 1100 metros de cable. Su motor eléctrico generaba 13800 kW (68900 hp), y fue la máquina de movimiento de tierras autopropulsada más grande jamás construida, qu estuvo en activo durante 22 años, hasta 1991, dejando al descubierto más de 20 millones de toneladas de carbón. La ley americana de aire limpio de 1990 obligó a la mina a reducir su cupo de toneladas y Big Muskie fue desconectada porque ya no era tan rentable como utilizar equipos más pequeños. Fue desmantelada en 1999 y su cuchara se exhibe en el Miner’s Memorial Park, de Ohio.

Marion "Capitán"

LA Marion 6360, apodada “El Capitán”, fue en su momento la máquina móvil de tierra más pesada del mundo con sus 13000 toneladas, aunque por su configuración se debe considerar más una excavadora de cables que una dragalina. Costó el equivalente a 12 millones de euros.

Excavadoras de cables Marion Capitan

Comenzó su vida laboral en 1965 en la mina de carbón Captain Mine, en Percy, al suroeste de Illinois, propiedad de la Southwestern Illinois Coal Corporation, y fue fabricada por la Marion Steam Shovel Co. Durante sus 26 años de vida productiva removió más de medio millón de metros cúbicos de estéril.

Tenía una altura de 66 metros, como un edificio de 22 plantas, una anchura de 22 m, una longitud de 27 m y una longitud del brazo de 65 m, con una palanca del cucharón de 40 metros. El peso del cucharón en vacío era de 165 toneladas y su capacidad de 270 t. Tenía ocho motores que le proporcionaban una potencia aproximada de 24000 CV; su velocidad de desplazamiento era de 150 metros/hora. El cucharón, que pesaba vacío 165 toneladas, tenía una capacidad de 138 m3 y 270 toneladas; medía 6 m de ancho por 5 m de alto y 7 m de profundidad. Desgraciadamente, el Capitán acabó en una pira en septiembre de 1991, cuando se incendió y fue imposible extinguir el fuego por la grasa y el aceite acumulados en la máquina. Los ingenieros abogaron por su rescate, pero la empresa decidió desguazarla por completo.

"Big Brutus"

Construida por Bucyrus-Erie Co. en 1963 para la Pittsburg & Midway Coal Mining Co., la excavadora de cables eléctrica 1850-B, apodada “Big Brutus”, costó el equivalente a 6 millones de euros y fue transportada hasta el sudeste de Kansas por 150 vagones de ferrocarril. Para montarla hizo falta un año entero y 52 hombres.

Excavadoras de cables Big BrutusMedía 49 m de alto, más modesta que las generaciones posteriores, y fue la segunda más grande del mundo a principio de los 60, cuando la minería a cielo abierto estaba en pleno apogeo. En once años dejó al descubierto más de 9 millones de toneladas de carbón. La capacidad de la cuchara, movida por cuatro cables de 9 cm de grosor, era de 82 m3 y 150 toneladas, estaba propulsada por ocho motores y tres hombres la hacían funcionar.

La desconectaron en abril de 1974, víctima de los movimientos ecologistas, la economía y el medio ambiente, pues el alto coste de dejar al descubierto y limpiar el carbón rico en azufre lo hizo prohibitivo. Durante una década estuvo abandonada, hasta que al hijo de un operario de la máquina se le ocurrió una brillante idea y la empresa donó la excavadora y el presupuesto para llevarla a efecto.

En 1984, Big Brutus acabó como reliquia del pasado en un museo al aire libre en West Mineral (Kansas). Allí reposa este gigante adorado por las más de 30000 visitas que recibe anualmente.

© OP MACHINERY.


Revista Técnica de Maquinaria de Obras públicas, Construcción y Minería, es una publicación de Prima Ediciones S.C. C/Orense, 8 – 1º Oficinas. 28020 Madrid (España)


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