ANATOMÍA BÁSICA DE LOS CAMIONES MINEROS: Veremos a continuación detalles constructivos y ejemplos de dichos camiones en algunas de las marcas más utilizadas en nuestro país. Motores Tal como en la mayoría de camiones pesados, es común el uso de motores turbo diesel intercooler de cuatro tiempos, aunque hay otras alternativas. Así en EEUU dichos camiones pueden utilizar un motor de locomotora, como el V12 de Detroit Diesel que es de dos tiempos. Aquí puede verse, por ejemplo, el motor del CAT 789C (Volquete de 195 toneladas) El motor diesel Caterpillar con Inyector unitario electrónico (EUI) consiste en un diseño de 4 tiempos que utiliza largas y efectivas efectivas carreras de potencia para una combustión combustión más completa del combustible y un rendimiento óptimo. El motor 3516B constituye una unidad de gran cilindrada y bajar revoluciones de operación, diseñado para obtener largas horas de servicio entre uno y otro reacondicionamiento reacondicionamiento programado y menores costos de operación. Y aquí el motor del Belaz 75306 (Volquete de 220 toneladas), un Cummins Diesel de 4 tiempos, inyección directa y post-enfriado por aire
EL MOTOR DIESEL El motor diesel recibe este nombre porque es el apellido de su inventor, el alemán Rudollf Diesel. Los motores diesel y los motores de explosión son motores térmicos de combustión interna. Al motor diesel también se le conoce con el nombre de motor de combustión.
Al motor de gasolina se le llama de explosión, como se ha visto anteriormente, debido a que, para su funcionamiento se utiliza la fuerza que produce la explosión de una mezcla airegasolina. En el motor diesel, la fuerza para su funcionamiento la proporciona la expansión de los gases que se produc producen en al quemar quemar (combu (combusti stión) ón) una determ determina inada da canti cantidad dad de combu combust stibl iblee en determinadas condiciones. El combustible empleado es el gasóleo (gasoil). Conocida la organización y constitución de un motor de explosión, se conoce la del motor de combustión; las diferencias existentes entre ambos están principalmente en los elementos necesarios para la preparación del combustible y en la forma de conseguir su inflamación (motor de explosión) o su quemado (motor de combustión). combustión). En el motor de explosión era necesario la formación previa de una mezcla de gasolina pulverizada con aire, operación que se realiza en el carburador. En el de combustión el aire entra solo en el cilindro, inyectándose el gas-oil puro en el propio cilindro. No emplea carburador y se diferencia en la entrada al cilindro del combustible y del comburente, con respecto al de gasolina. La inflamación inflamación de la mezcla en el motor de explosión se provoca con una chispa eléctrica que salta en el momento adecuado en la cámara de compresión, para lo que se necesita un sistema de encendido que la produzca y distribuya. En el de combustión, combustión, el gas-oil se quema a medida que que pene penetr traa inye inyect ctad adoo en la cáma cámara ra de comb combus usti tión ón,, sin sin salt saltoo de chis chispa pa algu alguno no.. El gas-oil en los motores de combustión ha de enviarse a la cámara de compresión dosificado en cuanto a cantidad, a una presión elevada y en un instante determinado Combustibles El combustible utilizado utilizado en los motores diesel, es un producto derivado del petróleo. Se obtiene en un proceso menos complicado que el utilizado en la obtención de la gasolina, mediante la destilación del petróleo bruto entre los 150º y los 300º. Este combustible es un aceite ligero y que se emplea en motores diesel que alcanzan unas 5000 rpm. Otro aceite, el fuel-oil o aceite pesado, se emplea en motores diesel de grandes dimensiones que alcanzan unos 2000 rpm.
Las características que debe reunir el gasoil, entre otras, son las siguientes: Buen poder autolubricante sobre todo para el sistema de inyección. Temperatura de inflamación baja, para facilitar el arranque del motor y para que la combustión se realice en el menor tiempo posible. Bajo punto de congelación. El contenido de azufre no superior a 1%. Poder calorífico 10.000 kcal/Kg. Muy volátil, para mezclarse fácilmente con el aire. Viscosidad estable. Contenido de aditivos que faciliten la combustión (5% Etilo). Alto índice de cetano. • •
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El índice de cetano o cetanaje, expresa la facilidad que tiene el gasoil para su autoencendido o inflamabilidad. Órganos del motor diesel Son similares, en cuanto a forma, a los del motor de gasolina, si bien las características de los materiales son distintas debido al gran esfuerzo a que se encuentran sometidos. Bloque Los cilindros forman un bloque de gran tamaño, de fundición o aleación ligera de aluminio. Los cilindros están formados, generalmente, por camisas húmedas. Culata Es el elemento más característico del motor de combustión en su diferencia con el de explosión, ya que la relación de compresión es muy alta en los motores diesel, a su vez deben tener un diseño que facilite la autoinflamación. Al final de la compresión del aire, se encuentra a una presión próxima a los 40 Kg./cm² y una temperatura de 500 a 600º C, donde al inyectarse el gasoil se quema instantáneamente. En los de explosión, al final de la compresión, rara vez la presión sobrepasa los 15 Kg./cm² y la temperatura los 350º C. Todas estas características hacen que: Las cámaras de combustión sean más pequeñas que en el caso del motor de explosión. Las cámaras tengan distintas formas para facilitar la autoinflamación. Los inyectores para la alimentación del combustible en los cilindros están situados en la culata y en determinados puntos para una perfecta combustión. Estas culatas suelen ser de aleación ligera, llevando los mismos elementos que las de los motores de explosión (refrigeración, engrase, distribución, etc.). Las cámaras pueden ser fabricadas en la misma culata o bien adaptadas posteriormente. La unión entre la culata y el bloque de cilindros se realiza con un gran número de tornillos especiales (presiones internas muy elevadas) y su correspondiente junta. •
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Cigüeñal Debido a los grandes esfuerzos que recibe, debe asegurarse su rigidez y resistencia. Para ello, se aumenta el número de apoyos, teniendo uno entre codo y codo, cinco para 4 cilindros, siete para 6 cilindros (en línea). Se emplea en su fabricación aceros especiales de gran tenacidad. Pistones Normalmente son de una aleación de aluminio muy resistente. Son más largos que los del motor de explosión y con mayor número de segmentos de compresión y engrase para asegurar mejor el cierre pistón-cilindro. La cabeza del pistón tiene, a veces, forma especial para formar la cámara de combustión y crear torbellino que mejora la mezcla de aire-combustible, sobre todo llevan algunos unas ligeras hendiduras para que no se tropiecen con las válvulas cuando se encuentre en el P.M.S. Bielas Como las del motor de explosión, aunque más resistentes y taladradas de la cabeza al pie para engrasar el bulón.
Funcionamiento • Ciclo teórico El motor de combustión, al igual que el de explosión, puede ser de dos ó cuatro tiempos, y puede decirse que, este último es el más usado. En el de cuatro tiempos, igual que en el de explosión, cada tiempo es media vuelta del cigüeñal, constituyendo dos vueltas del cigüeñal el ciclo completo. Sólo el tercer tiempo es el que efectúa el trabajo. Primer tiempo Admisión de aire puro, sin mezcla y, en general, en gran cantidad. El pistón va del P.M.S. al P.M.I.; la válvula de admisión permanece abierta y la de escape cerrada. El cilindro se llena de aire. Segundo tiempo Compresión del aire, que se encuentra en el cilindro, quedando reducido al volumen de la cámara de compresión. Con una relación de compresión que oscila entre 18 y 24 a 1, supone al final de la compresión, una presión alrededor de 45 kg/cm² y una temperatura de 600º C. El pistón se ha desplazado del P.M.I. al P.M.S. y ambas válvulas permanecen cerradas. Tercer tiempo Combustión (autocombustión de gasoil). Teniendo el aire a una presión y temperatura adecuada, se introduce en la cámara de compresión un chorro de gasoil, a gran presión, que lo
pulveriza y mezcla con la mayor parte posible del aire. Este aire calienta las finas gotas de gasoil, elevando su temperatura hasta que éste empieza a quemarse. Los gases se dilatan en la cámara de compresión, se produce un extraordinario aumento de presión. Esta presión, que sólo encuentra como punto móvil la cabeza del pistón, carga sobre él toda la fuerza, obligándole a descender bruscamente del P.M.S. al P.M.I. constituyendo el tiempo motor. El pistón ha ido del P.M.S. al P.M.I y ambas válvulas permanecen cerradas. Cuarto tiempo Escape. Es igual que en los motores de explosión. El pistón expulsa los gases quemados al exterior dejando el cilindro preparado para un próximo ciclo. El pistón se ha desplazado del P.M.I. al P.M.S. La válvula de admisión permanece cerrada y la de escape abierta. De esta forma termina el ciclo y el cigüeñal ha dado dos vueltas. Como resumen se pueden destacar los siguientes puntos comparativos entre el motor de explosión y el diesel o de combustión: La relación de compresión está comprendida entre 18 a 1 y 24 a 1. (Mucho mayor que en un motor de explosión que llega hasta 10 a 1). Durante la admisión, el motor aspira sólo el aire. El de explosión aspira mezcla airegasolina. La inyección debe hacerse a muy alta presión. En el de explosión se inflama gracias a la chispa eléctrica. El combustible se inflama por autoencendido y dura el tiempo que dura la inyección de combustible. En el de explosión la combustión es muy rápida. En la compresión se alcanzan grandes presiones (hasta 45 Bares) y muy altas temperaturas (600º C). La combustión se realiza a presión constante. En el motor de explosión se realiza a volumen constante.
Ciclo mixto En la actualidad se utiliza el ciclo mixto, en la que la combustión tiene lugar primero a volumen constante y después a presión constante. Esto se consigue modificando el sistema de combustión en distintos diseños de las cámaras, que durante la compresión, crean turbulencia en el aire al ser comprimido que mantiene la temperatura uniforme en todos los puntos de la cámara. De esta forma, al inyectar el combustible, la mezcla con el aire se produce con mayor rapidez y uniformidad, y en consecuencia, aumenta la velocidad de combustión de la misma. Al igual que en el motor de explosión, y debido a las mismas razones, en el motor diesel se producen unos reglajes en las cotas de distribución para conseguir un mayor rendimiento del ciclo (diagrama práctico). Estas cotas pueden ser mayores que en los motores de explosión, luego también lo será el cruce de válvulas, porque no importa que se escape algo de aire si con ellos se consigue un mejor barrido de los gases quemados. A continuación se representa el diagrama de distribución de motor (giros del cigüeñal) 1. Tiempo de admisión. 2. Tiempo de compresión. 3. Tiempo de combustión. 4. Tiempo de escape.
A.A.A. Adelanto abertura válvula de admisión. R.C.A. Retraso cierre válvula de admisión. A.A.E. Adelanto abertura válvula de escape. R.C.E. Retraso cierre válvula de escape. A.P.I. Adelanto principio de inyección a=27º Sistemas que lo complementan. 1. Sistema de lubricación o engrase Los elementos que componen los sistemas de lubricación son los mismos que un motor de explosión, con la misma disposición de éstos y funcionamiento. El sistema más utilizado es el de presión total, que en la actualidad se aplica también en motores de explosión. Donde varía el motor diesel es en las condiciones de engrase que serán mucho más duras que en un motor de explosión debido a la compresión elevada, presiones alcanzadas y temperaturas de funcionamiento. Por otra parte, debido al rozamiento, el aceite está sometido a otros inconvenientes: Al existir un número mayor de segmentos y mayor longitud de los pistones, son mayores las resistencias a deslizar. El azufre que contiene el gasoil se endurece y dificulta tanto la acción de los segmentos como el deslizamiento pistón-cilindro, afectándole a su elasticidad. Todos estos factores deben ser reducidos de la siguiente manera: Utilizando un aceite adecuado: de excelente calidad y homologado. Se emplean los aceites detergentes "HD" recomendados por el fabricante. Sistema de filtrado adecuado y en buen estado y de las mejores calidades. Mantenimiento más frecuente: la capacidad del circuito de engrase en volumen es mucho mayor que el de un motor de gasolina, pero los cambios de aceite y filtro son mucho más frecuentes que en un motor de explosión (hasta la mitad del tiempo). Se deben seguir las instrucciones del fabricante. Dotando al circuito de un radiador de aceite para refrigerar el lubricante del circuito, sobre todo en motores que están sometido a grandes exigencias. 2. Sistema de refrigeración A causa de las elevadas temperaturas, especialmente en la culata, la refrigeración de un motor diesel ha de ser más precisa que en un motor de explosión. Aunque hay motores diesel refrigerados por aire, los más abundantes y más empleados son refrigerados por líquido. El sistema utilizado es el de refrigeración líquida forzada por bomba, dotada de electroventilador y circuito a presión hermético. •
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Las diferencias del sistema con el motor de explosión son: Mayor capacidad del circuito, ya que la refrigeración ha de ser más efectiva. Mayor tamaño de sus órganos: ventilador más grande, mayor tamaño del radiador, bomba de más caudal y las cámaras de agua de mayores dimensiones. Mantenimiento más minuciosos y más frecuente, ya que el motor diesel es más sensible que el motor de explosión; por tanto el sistema de refrigeración debe estar siempre en perfecto estado. • •
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3. Sistema de distribución Debido a que los motores diesel no alcanzan el mismo número de revoluciones que los motores de explosión, no es necesario un accionamiento directo de las válvulas mediante un árbol de levas en cabeza, que encarecería mucho la culata, aunque en la actualidad, sobre todo en motores de turismo, se está utilizando. . En los motores diesel se recurre a una distribución con válvulas en cabeza, mandadas, generalmente, por balancines con el árbol de levas algo elevado en el bloque para que los empujadores no sean tan largos; el árbol de levas lleva varios apoyos y está movido bien por engranajes, correa dentada o cadena. Las válvulas son similares a las de los motores de explosión, aunque requieren mayor refrigeración por lo que las de escape son huecas y se les rellenan con sodio (con gran coeficientes de transmisión del calor). En algunos casos, las de admisión llevan un deflector en la parte interna de la cabeza, con la misión de imprimir al aire de admisión un movimiento giratorio, que durante la compresión se convierte en torbellino sobre el que se pulverice y esparza mejor el gasoil. Dada la gran cilindrada de algunos motores diesel, a veces, se les dota de 2 válvulas de admisión y 2 de escape, ya que si no fuese así, las válvulas tendrían mucho tamaño y peso, con lo que su inercia sería muy grande (dificultad para abrirse y cerrarse). 4. Sistema de arranque en frío El motor diesel no necesita sistema de encendido, ya que la inflamación de la mezcla no se produce por chispa, sino por autoencendido del combustible debido a la alta compresión del aire y a una posterior inyección de combustible. De lo que dispone el motor diesel es de un sistema de caldeo para que el aire aspirado tome una temperatura inicial que facilite el arranque del motor. Este apartado se explica con detenimiento en el tema siguiente. Aún así, podemos adelantar que, en un motor diesel no se utilizan los carburadores, sino la inyección del gasoil. La inyección similar a la de la gasolina, puede ser de dos tipos: Mecánica, que es la mas utilizada sobre todo en camiones. Electrónica, menos utilizada por su precio. Se emplea en motores diesel de altas prestaciones. El sistema de alimentación dispone de dos circuitos, como veremos en el siguiente tema: Circuito de baja presión. Circuito de alta presión. 5. Diferencias en su fabricación Motor de explosión Construcción más simple. Diseño de la cámara de combustible normal. Fabricación más simple en formas y resistencias.
Motor de combustión Construcción más pesada y compleja. Diseño de la cámara o sistemas de combustión compleja. Fabricación más compleja en cuanto a resistencia de materiales y diseños en: culata, bloque, pistones, bielas, cigüeñal y segmentos. Ventajas e inconvenientes de los motores diesel En este apartado vamos a enumerar algunas de las ventajas y de los inconvenientes que presentan los motores diesel respecto a los motores de explosión. Ventajas Mayor rendimiento térmico (más cantidad de calor transformado en trabajo, sobre el 35%). Menos consumo de combustible (sobre el 25%). Menor precio de combustible, en la actualidad. Peligro de incendio difícil en caso de averías o accidentes. Menor contaminación atmosférica, ya que no se produce monóxido de carbono (CO) al inyectarse la cantidad de combustible exacta. Par motor más regular en función del número de r.p.m. La curva casi plana. Motor más duradero (menos revolucionado). Inconvenientes Peso más grande. Esto implica más rigidez del chasis y elementos de suspensión más resistentes. Mayor coste de adquisición (equipo de inyección caro y elementos reforzados y sobredimensionados y de mejores calidades en los materiales empleados). Menor potencia a igualdad de cilindrada. Motor ruidoso, especialmente en frío. Reparaciones costosas, mejores calidades de sus componentes y mano de obra especializada. Arranque que requiere algún sistema de ayuda (calefacción del colector de admisión, resistencia o bujía de calentamiento en la cámara de combustión). Mantenimiento más frecuente, siempre atendiendo a las instrucciones del fabricante. Vibraciones mayores que los motores de explosión (mayor esfuerzo). Menor poder de aceleración. El diésel lento, su régimen es menor de 1500 rpm. y el diesel rápido, su régimen es de 4000 rpm., como término medio. •
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Transmisiones Por lo general se utilizan transmisiones manuales sin sincronizadores que tienen menos volumen y peso, aunque las transmisiones sincronizadas suelen utilizarse también en algunos casos. Las transmisiones sin sincronizadores conocidas como "cajas de choque" requieren doble embrague para cada turno, (que puede conducir a lesiones por movimientos repetitivos), o una técnica conocida coloquialmente como "flotante", un método de cambio de marchas que no utiliza el embrague, con la excepción de arranques y paradas, debido al esfuerzo físico de doble embrague, especialmente con los embragues no asistidos de fuerza, hay mayor desplazamiento y un menor desgaste del embrague. Casi todas las transmisiones de camiones pesados son del tipo "gama y split" (patrón de doble turno H) en el tipo de cambio de rango y de las llamadas marchas medio o escisiones de accionamiento neumático y siempre preseleccionados antes de la selección de los engranajes principales.
Árbol de transmisión del camión CAT 789C En Europa, los últimos modelos se venden con transmisión automática o semiautomática. Esto puede ser debido en parte a las demandas de los conductores quienes afirman que conducir una transmisión manual es perjudicial para las rodillas y el consumo de combustible se puede reducir y mejorar la durabilidad del camión.
Chasis El chasis o bastidor de un camión que comúnmente se construyen principalmente de dos vigas y travesaños varios. Un chasis de camión se compone de dos rectas paralelas en forma de C vigas, o en algunos casos, un paso o haces cónicos, estos se mantienen unidos por travesaños. En la mayoría de los casos, refuerzos ayudar a fijar los travesaños de las vigas. La "forma de C" de las vigas tiene una parte media vertical y más largo, y una brida corta horizontal en cada extremo, la longitud de las vigas es variable.
Los bastidores de camiones Caterpillar se han construido para resistir las más severas aplicaciones de torsión y alto impacto. El hierro dulce proporciona flexibilidad, larga duración y resistencia a cargas de impacto. El bastidor incorpora 21 piezas fundidas y 2 piezas forjadas a áreas de alto esfuerzo para aumentar la resistencia y prolongar su duración.
El chasis es por lo general de acero, pero se puede hacer (todo o en parte) de aluminio para un peso más ligero. La integridad de la composición química (carbón, molibdeno, etc) y la estructura de las vigas es de suma importancia a su fuerza, y para ayudar a prevenir el agrietamiento o rotura de las vigas, y para ayudar a mantener la rigidez y la flexibilidad de la estructura, la soldadura, de perforación y otros tipos de modificaciones que no debe ser realizada por personas sin licencia.
Bastidor del KOMATSU HD 255-5 El chasis es la estructura principal del camión, y las otras partes se adhieren a ella. Una barra de remolque se encuentran unidos en uno o ambos extremos. Sistemas modernos de control y supervisión: Mención aparte merecen los sofisticados sistemas de control y supervisión de maniobras, que integran dispositivos electrónicos como sensores y medidores junto a programas o paquetes informáticos. El VIMS, de Caterpillar, por ejemplo.
El VIMS (Sistema de Administración de Información Vital) es un sistema integrado, diseñado por Caterpillar, el cual vigila el rendimiento de la máquina para brindar información clave en tiempo real. El VIMS vigila muchos de los sistemas de la máquina mediante un solo sistema que permite intercambiar información rápidamente parar hacer operaciones uniformes y eficientes. Eso contribuye a mantener el rendimiento del camión 789C a niveles máximos. Otro ejemplo interesante es el sistema de control automático de retardo de velocidad.
. ARSC en los camiones Komatsu. El ARSC permite al operador fijar simplemente el viaje cuesta abajo, la velocidad y bajar pendientes a una velocidad constante. Como resultado, el operador puede concentrarse en la dirección. la velocidad se puede establecer en incrementos de 1 kmh 0,6 MPH por clic (± 5 kmh 3,1 MPH de ajuste de la velocidad máxima) para que coincida con la velocidad óptima para la pendiente. Además, dado que el retardador refrigeración la temperatura del aceite es siempre supervisado, la velocidad se reduce automáticamente. NEUMATICOS: “Todo es grande en la minería. Las obras, las instalaciones, las inversiones y los equipos, por nombrar algunos aspectos de esta actividad. Sin más, por ejemplo, un neumático puede alcanzar una altura de 4 metros de diámetro, mientras que un camión de extracción con su tolva elevada puede llegar a medir 14 metros de alto. Y es que la minería es un sector de gigantes. En Chile se conoce muy bien de estas dimensiones, ya que posee yacimientos con características y condiciones geográficas que resultan muy atractivos para que las compañías puedan desarrollar pruebas con equipos y maquinarias cada vez más grandes y poderosos. "Como la minería en nuestro país es de gran tamaño, generalmente demanda camiones de extracción de gran tonelaje, de sobre 240 toneladas. El camión Komatsu 930E carga 300 toneladas y lleno completo pesa aproximadamente 500 toneladas, comparado con un vehículo normal que pesa entre 500 u 800 kilos", explica Jaime Soto, gerente de Negocios y Planificación Estratégica de Komatsu. Este mismo camión de extracción mide además 7,4 metros de altura y cuando eleva la tolva alcanza los 14 metros, como un edificio de tres pisos. Los neumáticos del 930E, en tanto, tienen una altura de casi 4 metros de diámetro, es decir, duplican la estatura de una persona adulta. Esta compañía japonesa fabrica toda la gama de maquinaria para minas de cielo abierto, como camiones de extracción, equipos de movimiento de tierra y equipos de carguío. "Antiguamente, estos equipos se encargaban a pedido, hoy el sector está muy comprador y
nosotros poseemos, por ejemplo, unidades en inventario, lo que antes no hacíamos". Y agrega: "El mercado minero chileno es muy maduro. En minería, los camiones de extracción pueden ir desde 50 toneladas a 300 toneladas de carga. El camión más grande que tiene nuestra compañía es de 330 toneladas de carga, pero todavía no ha salido al mercado". En el caso de los neumáticos, Michelin propone más de 110 dimensiones de neumáticos para minería e industria, suministrando los mercados de las minas subterráneas y a cielo abierto. "Presente en más de 170 países del mundo, la compañía es también el único fabricante de neumáticos en tener su propio centro de ensayo dedicado a la minería en Almería, España", destaca Gabriel Benasso, gerente de Marketing de Michelin Chile. La evolución de los productos de esta empresa ha ido de la mano con la fabricación de los equipos mineros, equipando desde camiones para transporte de poco tonelaje hasta los equipos fabricados en la actualidad que alcanzan, en su conjunto (peso del equipo más carga), 600 toneladas y casi los 4 metros de altura. Michelin cubre los requerimientos para toda la maquinaria minera existente, tanto de cielo abierto como subterránea, como equipos de transporte, equipos para carguío y equipos de apoyo como las motoniveladoras. "Dependiendo del tipo de trabajo a realizar, contamos con neumáticos adaptados para rodajes a gran velocidad y gran capacidad de carga", dice. Esto es desde un neumático 7.50 R 15 (menos de un metro de altura) para pequeños equipos subterráneos hasta los neumáticos 59/80 R 63 (poco menos de 4 metros de altura) para los enormes equipos de transporte que se utilizan actualmente. PRECIOS Y TRASLADO Y no podía ser de otra manera, el precio y el traslado de los equipos mineros también son gigantes. Por ejemplo, el camión Komatsu 930E puede costar entre US$ 3,5 a 4 millones. En tanto, cada neumático gigante de Michelin tiene un precio promedio de aproximadamente US$ 24.000. Para trasladar estos equipos se despliegan complejas operaciones de logística, las que son realizadas por empresas de transporte especializadas. Generalmente, esta maquinaria llega a Chile por barco y desarmada, de ahí se transporta con camiones a los distintos proyectos, y una vez en terreno se arman. "El camión 930E, por ejemplo, requiere de más de 5 camiones para llegar a destino. Hay que considerar que de Japón a nuestro país los equipos se demoran en llegar entre 20 a 25 días, a la faena minera cerca de una semana, sin contar los días que toma armarlos", precisa Soto. "Es impresionante ver cómo se mueven estos camiones con 500 toneladas a 50 Km/hora; dan la sensación que vienen a más velocidad y que no van a frenar ni doblar. Otra cosa que llama la atención es que cuando le colocan el primer balde y lo sueltan, además del ruido que emite, la maquina se mueve de una manera que pareciera que va a perder el equilibrio". Estos equipos tienen una vida útil de 10 años, pero hoy la experiencia es que duran 15 años, además necesitan del orden de 4 a 5 operadores por camión, debido a la naturaleza del trabajo de las mineras, y también hay que hacerles mantenimiento cada 250 horas de operación, aproximadamente cada 15 días.
En cuanto a los neumáticos, Benasso detalla que el traslado desde la fábrica a Chile se efectúa en contenedores open top y luego son trasladados hasta las mineras en camiones. En cada contenedor caben entre 3 y 5 unidades, dependiendo de la dimensión. Tendencias A juicio de Jaime Soto, las nuevas tendencias de los equipos mineros van en dos líneas. Una es hacer unidades cada vez más grandes y otra cada vez más potentes, pero con los tamaños existentes. "Un auto deportivo tiene, por ejemplo, 400 a 500 hp, mientras que un camión de 300 toneladas entre 2.700 hp a 3.500 hp". En el caso de los neumáticos, Michelin desarrolla los productos de la mano de los grandes constructores de equipos mineros del mundo y de acuerdo a la necesidad de éstos. "Chile es el mercado más importante de Sudamérica para esta compañía, sobre el 50% de toda la región, y a nivel regional es líder en el mercado de neumáticos mineros gigantes", dice Gabriel Benasso. En los negocios de hoy la exigencia del consumidor minero se torna cada día mayor, lo que obliga a las empresas proveedoras ser cada vez más competitivas. Uno de los rubros que ha experimentado con mayor fuerza esta realidad es el de los neumáticos que, además de enfrentarse con mayores exigencias desde el punto de vista operativo por los grandes tamaños y presiones de los camiones, ha debido sortear un periodo de alta escasez cuando la demanda por estos productos se encontraba en su peak , hace unos años. Si bien hoy es otro el escenario y la economía está en un ciclo más bajo, con detención de operaciones de baja ley y alto costo, sobre stock y aumento de los inventarios, hoy la disponibilidad sigue siendo ajustada en las medidas para camiones y equipos de alta capacidad, por el aumento constante de éstos en las grandes compañías. Las compañías mineras en la búsqueda constante de mayor eficiencia y bajos costos solicitan a los fabricantes de equipos de transporte y carga para el movimiento de minerales equipos de mayor capacidad. “Éste es un ciclo que no tiene fin”, señala Eduardo Hyatt, gerente de OffThe-Road Tires de Goodyear. “En la década de los años 30 los primeros neumáticos OTR medían 1,3 metros de diámetro y soportaban una carga de 2.600 kilos. Hoy, los neumáticos miden 4,3 metros de diámetro y soportan una carga superior a 100.000 kilos cada uno”, destaca. Con este contexto, satisfacer las demandas del mercado resulta cada vez más desafiante y obliga las compañías proveedoras a estar atentas a las necesidades de sus clientes. Dentro de los factores clave de la competitividad, según sostiene Beatriz Bell, responsable de marketing y comunicación de Michelin Chile, está “la capacidad de atender las demandas del mercado en cortos plazos, lo cual se logra, entre otras explicaciones, con una buena capacidad de producción que no necesariamente estaría ligada a grandes inversiones en infraestructura, sino que el camino a explorar vendría por el lado de hacer más eficaces los procesos actuales. En este escenario, Michelin viene trabajando desde hace mucho tiempo para colaborar con la industria ofreciendo productos que permitan ser más productivos y ayuden a bajar los costos operacionales”. La compañía cuenta con una amplia experiencia en la fabricación de neumáticos para diversas utilizaciones, desde carretillas o bicicletas entre los más pequeños; hasta neumáticos para la gran minería capaces de soportar una carga superior a 104 ton por neumático. Asimismo, cuenta con productos especiales, como son los del transbordador espacial.
En este sentido es que la ejecutiva indica que “Michelin posee la capacidad técnica para seguir acompañando al mercado o incluso ir más allá. Para el caso de los tamaños de los neumáticos de la gran minería, estos desarrollos sólo se verían limitados por una cuestión de transporte de estos productos. En necesario tener en cuenta que los neumáticos, a diferencia de otros productos, no se pueden ‘desarmar’ para reducir su tamaño en transporte. Hoy contamos con neumáticos de más de 5 metros de diámetro, lo que demanda un transporte especial para lo cual, las vías terrestres hasta llegar a las faenas no están muy adaptadas”, señala. Por su parte, Gonzalo Figueroa, gerente comercial de Bridgestone Off The Road Tire Latin America, dice que el crecimiento de los productos ha sido un atractivo desafío para Bridgestone. “Nosotros trabajamos en permanente contacto con las empresas más importantes del mercado en la fabricación de equipamiento minero, lo que nos ha llevado a fabricar los neumáticos más grandes del mundo, Bridgestone 59/80R63 para camiones de 360 ton y el neumático para cargador Firestone 70/70-57. Bridgestone siempre está dispuesto y atento a enfrentar desafíos en cuanto a nuevos tamaños de neumáticos, siempre manteniendo los altos estándares de seguridad y rendimiento”, asegura. Goodyear también está creciendo cada vez más en lo que son neumáticos para la minería. Según comenta Hyatt, la compañía “haciendo uso de toda su capacidad tecnológica, lanzará al mercado este año el neumático 69/80R63, el más grande en la línea de camiones de movimiento de materiales con una capacidad superior a las 100 toneladas para los equipos de mayor capacidad existentes en el mercado mundial”. Con esta incorporación, de acuerdo con el ejecutivo, se cubren todas las necesidades para la minería, los puertos, las forestales, la construcción y las obras públicas. “Los neumáticos que hoy produce Goodyear en sus plantas de Estados Unidos, Europa, Japón, Brasil, Indonesia, India, Turquía y Sudáfrica, cubren las necesidades del mercado desde el aro 24" hasta el aro 57". Ahora, con el lanzamiento el próximo año del aro 63" que se producirá en Topeka, Estados Unidos, la línea OTR quedará completa”, asegura. Por su parte, Figueroa destaca que Bridgestone, que maneja un line up de más de 8.000 tipos distintos de neumáticos para diferentes aplicaciones y medidas, pretende posicionarse aún más fuerte en el mercado OTR y durante 2009 inauguró una nueva planta destinada a la producción de estos en Kitakyushu, Japón. “Esta planta cuenta con la más alta tecnología existente en la actualidad, lo que nos permite producir neumáticos para la gran minería con los más altos performances de rendimiento y seguridad”, asegura. Cuidados Para asegurar el desempeño óptimo de un producto se debe hacer una adecuada selección del neumático, por lo tanto, su diseño debe verse sujeto a una serie de factores que satisfagan las necesidades y condiciones de trabajo en cuanto a: tracción, abrasión, velocidad y capacidad de carga. “El cuidado principal para un buen funcionamiento de un neumático después de una selección adecuada es la presión de trabajo. La presión de inflado es la que soporta y lleva la carga. Ésta siempre debe ser la que corresponde al producto y a la carga transportada”, indica Hyatt.
“La presión de inflado, independiente de la utilización, es el factor que nos debe requerir mayor atención. Con una presión de inflado inadecuada se puede derivar en problemas de seguridad, desgastes irregulares, capacidad de carga, montajes incorrectos, etc.”, reafirma Bell. De esta forma, el control periódico de las presiones de inflado y una manutención preventiva de daños accidentales en el neumático, tienen directa relación con obtener un mejor desempeño. “En Michelin contamos con una red de profesionales en terreno los cuales tienen la misión de trabajar junto al usuario evaluando, asesorando, y recomendando todo lo necesario para obtener el mejor provecho de nuestros productos en torno al desempeño y la seguridad. Este servicio es muy bien visto y valorado por los usuarios chilenos, sobre todo en la gran minería, por lo cual cada día nos vemos en la necesidad de reforzar el crecimiento cuantitativo y cualitativo de estos profesionales del neumático”, asegura. Para Goodyear la política de mantenimiento también es muy importante, primero por seguridad y segundo por el costo del producto. “Siempre antes de montar un neumático mueve-tierra debemos preocuparnos de tener todos los elementos de seguridad y seguir todas las instrucciones para evitar accidentes. El control y seguimiento de los neumáticos es fundamental para asegurar un adecuado desempeño. Un buen programa de mantenimiento y seguimiento reduce los costos y aumenta la eficiencia y se paga solo”, indica Hyatt. Por su parte, Gonzalo Figueroa, de Bridgestone, afirma que los cuidados de estos productos deben estar a cargo de profesionales capacitados y expertos en el tema. Según el ejecutivo, dentro de los principales cuidados que se deben tener con los neumáticos están el control permanente del TKPH, los controles de capacidad de carga por medio del manejo correcto de las presiones de inflado y cantidad movilizada, control de velocidad por medio de la utilización de Global Positioning System, control de desgaste y condición general del neumático, entre otros. Es así que el servicio técnico post venta para la compañía es primordial. “No se puede vender un neumático de este segmento sin pensar que tenemos que trabajar como un solo equipo con los usuarios finales. Bridgestone a nivel mundial busca los mejores profesionales con las competencias técnicas y blandas necesarias para entregar calidad de servicio, orientado a la seguridad y la optimización de los recursos y a la reducción de costos de nuestros clientes”, finaliza.” ARTICULO: “Gigantes de la minería” Angélica Bañados.
CONSTITUCION DE UN NEUMATICO. El neumático usado por los camiones en las explotaciones a cielo abierto representa un alto valor económico dentro de los costos totales del ciclo de transporte. Dada la importancia que tiene cada costo, en la operación de transporte de materiales rocosos, se hace imprescindible identificar las variables que influyen negativamente en una mayor vida del neumático por efecto de avería o fallas indeseables, las que pueden prevenirse y así extender el rendimiento de los neumáticos empleado en los camiones, logrando reducir costos, junto con obtener una eficiente y segura operación. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Banda de rodadura cojín Telas de cinturón Carcasa o casco: cubierta convencional cubierta radial Flancos Revestimiento interior o inner liner Talones
Clasificación de neumáticos. Para establecer las diferencias que hay entre los diferencias que hay entre los diferentes neumáticos, existen una serie de distintivos, inscripciones y codificaciones mediante los cuales se pueden identificar las características de mayor de relevancia de estos componentes como son. Dimensiones principales Características de fabricación Requisitos de utilización La designación del tamaño de un neumático se compone del ancho de la sección transversal, la relación de forma (perfil o serie del neumático) y el diámetro de la llanta. Causas de daños en los neumáticos: En general hay dos causas que generan la muerte prematura de los neumáticos: Daños producidos por una excesiva cantidad de cortes y de impactos que acaban afectando la carcasa La excesiva generación de calor producida por condiciones anormales de trabajo. •
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Los distintos factores en la cantidad de calor generado del neumático son: Presión de inflado Sobrecarga Longitud del ciclo Velocidad Continuidad de la operación Tipo o estado de la carpeta de rodado Temperatura ambiente. • • • • • • •
SELECCIÓN DEL NEUMATICO APROPIADO. • • •
Categoría de neumáticos (tipo de equipo) Dibujos y profundidades (utilización, terreno, operación) Tipos de componentes (velocidad, y longitud del ciclo TKPH)
CICLO TKPH. El TKPH o tonelada por kilómetro por hora, es un sistema de evaluación que evita el colapso del neumático del camión producido por temperatura. Este parámetro compara la cifra que se espera obtener en la operación del camión con la que proporcionan los fabricantes como indicador de la capacidad del neumático para transportar una carga a una velocidad dada en función de la temperatura. El TKPH en la práctica se determina tomando el neumático cuya carga media es la más levada del camión y se calcula con la siguiente formula: TKPH: (Carga en vacío + carga completa / 2) x (recorrido x nº de viajes / horas de Trabajo) Este método no es exacto, ya que no toma en cuenta aquellos parámetros constituidos por condiciones de utilización tales como velocidad punta, efectos de impactos, etc. Sin embargo resulta un criterio que permite seleccionar el neumático más idóneo. En conclusión podemos detallar que los factores que influyen en la duración de los neumáticos, son los siguientes: Selección del neumático apropiado Posición del neumático en el equipo Presión de inflado Sobrecarga Influencia del operador Trazado de las pistas Mantención de las pistas y zonas de trabajo Numero de horas de rodaje continuo Longitud del ciclo y velocidad punta Mantenimiento mecánico del equipo Rotaciones Temperatura ambiente y climatológica Posición inadecuada de la maquina con respecto al frente de carga • • • • • • • • • • • • •
MEMS Una de las principales innovaciones en lo que es el análisis de neumáticos es la solución de monitoreo electrónico MEMS (Michelin Earhtmover Management System), el primer sistema de monitoreo de presión y temperatura diseñado específicamente para neumáticos de minería. Según explican en la compañía, una correcta presión de inflado desde el inicio de la operación de un neumático, y su control en el tiempo son los elementos más importantes que influyen en el rendimiento. Por otra parte, el trabajo normal de los neumáticos genera temperatura, la que puede elevarse debido a condiciones de operación excepcionalmente exigentes, hasta generar daños irreparables a los neumáticos y/o condiciones inseguras para la operación. MEMS es el único sistema que recomienda la presión ideal para el neumático de manera automática, ajustando la recomendación de acuerdo a las variaciones de su temperatura interna. El monitoreo es realizado en forma remota y en tiempo real, de manera que no es necesario detener los vehículos sino sólo al detectar condiciones críticas para la operación de los neumáticos, disminuyendo así los tiempos de detención para chequeo y también las detenciones no programadas por daños debidos a baja presión o alta temperatura. MEMS funciona instalando un sensor dentro de cada neumático de un camión y un receptor en la cabina, que puede comunicarse con la sala de control de operación de la mina y actualmente permite la visualización de datos a través de interfases FramyTM, JigsawTM o Modular Mining Systems con sus productos: Dispacth, Intellimine y Mine CareTM. El sensor mide y transmite la presión de inflado y la temperatura interna del neumático una vez por minuto; información que permanece registrada en el receptor de cabina y que puede ser transmitida cada 15 minutos a la sala de control Cuando los límites previamente establecidos para presión de inflado y temperatura son sobrepasados, MEMS envía alarmas a la sala de control, que permiten tomar decisiones oportunas e implementar medidas correctivas inmediatas para evitar daños irreparables a los neumáticos y condiciones inseguras para la operación minera. Ampliando la oferta Además de las clásicas marcas que dominan el mercado de los neumáticos, la oferta se está ampliando con productos asiáticos como Yokohama, marca importada y comercializada en el país por Salfa. La compañía está comercializando neumáticos marca Yokohama (tanto radial como convencional) para distintos equipos, como cargadores frontales, scoops o LHD (interior mina), rodillos compactadores, camiones articulados y rígidos, motoniveladoras, retroexcavadoras, porta contenedores, etc. Salfa cuenta con sucursales de Iquique a Punta Arenas, lo que le permite entregar una amplia atención a sus clientes, además de contar con todo el respaldo de Yokohama, marca que incluso ha contratado recientemente a un ingeniero con dedicación absoluta en el segmento OTR. La compañía ofrece aros de 20”, 24”, 25”, 33” hasta los 24.00R35 en radial Yokohama y 4057 en convencional (para camiones de 240 tons).
Bailac No todo el mercado se remite a neumáticos nuevos y la reparación de éstos hoy en día es una opción que además de ser más económica, es eficiente y permite alargar la vida útil del producto. Es así como la empresa nacional Bailac se ha especializado en la prestación de servicios integrales de mantención, control, reparaciones y recauchaje de neumáticos mineros gigantes. Según explica Alberto Bailac, gerente general de la compañía, ésta se ha ido fortaleciendo cada vez más en sus servicios, atendiendo con diferentes divisiones las necesidades de sus clientes. Es así como la zona norte del país es cubierta a través de Bailac Thor Saan. (área servicios) y Bailac Thor. (área recauchaje), mientras que la zona centro – sur es satisfecha por Bailac San. (área servicios) y Recauchajes Mineros Bailac (área recauchaje), además de contar con oficinas en Estados Unidos y Brasil. Sus servicios en faena, reparación y recauchaje de neumáticos y apoyo operacional en mina, entre otros, permiten a Bailac ofrecer a sus clientes mineros la posibilidad de “no verse afectados por la escasez de neumáticos gracias a las buenas prácticas de la compañía, la que en la actualidad atiende a través de cinco plantas de reparación y recauchaje a lo largo de Chile” indica el ejecutivo. Con presencia en más de 16 faenas nacionales con sus servicios de neumáticos y casi 30 con reparación y recauchaje, Bailac se ha ganado un nombre en lo que se refiere a este mercado. Y es que la empresa fue la primera en el mundo en recauchar neumáticos de la gran minería, lo que le ha valido un prestigio a nivel mundial. En términos de software, vale destacar el sistema Pascual, un programa de gestión que ya está en inglés, español y portugués, que mantiene el control de información de la vida de los neumáticos, aros y cadenas de los equipos, manteniendo informado al cliente y advirtiendo las posibles necesidades de éstos. Asimismo, la compañía cuenta con UMAN, un sistema de monitoreo en tiempo real, permanente y remoto con el que es posible conocer en todo instante las presiones y temperaturas de los neumáticos, permitiendo tomar las medidas correctivas oportunas, para aumentar la seguridad y vida útil del neumático. Manipulador de neumáticos. La manipulación de los neumáticos gigantes de la minería no es una tarea sencilla. Con dimensiones que superan los cuatro metros de diámetro y pesos que pueden acercarse a las diez toneladas (incluyendo la llanta), el moverlos para su reparación o recambio es un trabajo que requiere tiempo y destreza e implica riesgos para la seguridad de los encargados de efectuar estas actividades. Esa necesidad hoy se satisface gracias a los manipuladores de neumáticos, que montados en un cargador o grúa horquilla, en sólo minutos reemplazan un neumático dañado, lo llevan al taller, ayudan en su desmonte y arreglo, y lo almacenan en forma ordenada y segura. En Chile, FMA Industrial (Chile) S.A. fue la pionera en el desarrollo de la ingeniería de estos manipuladores. La compañía ofrece estos equipos en distintos tamaños, desde el TH4 hasta el TH30 (pasando por medidas intermedias 5, 9, 13, 18 y 25).
Protección y monitoreo Un producto que ayuda a prolongar la vida útil de los neumáticos son las cadenas Pewag, las que instaladas en cargadoras, vehículos de transporte, palas de extracción y otros, otorgan al equipo protección y tracción. Una compañía que ha podido certificar el desempeño de estos productos en terreno ha sido la división El Soldado, de Anglo American, la que aumentó la vida útil de los neumáticos de sus equipos de carguío en un promedio de 600 a 900 horas por neumático entre 2.500 y 4.500 horas, gracias al uso de cadenas Square Multistep (malla 4x4). El futuro de Pewag en El Soldado está ahora en manos de la nueva cadena de la serie TYCOON, que fue entregada en marzo de 2009 y con la cual se espera en 2010 obtener un nuevo récord. En tanto, para el monitoreo, RFID Chile ha desarrollado el sistema ITS-TIR, el que individualiza neumáticos de camiones y permite realizar trazabilidad, inspección y gestión de éstos. El sistema permite gestionar la cantidad de kilómetros rodados, su posición, la profundidad de la huella, su presión, estado, etc. y ha servido como la base para el sistema ITS-TIR_otr diseñado especialmente para ser utilizados por neumáticos mineros. El sistema ya fue implementado como piloto en la mina El Cerrejón, en Colombia, aplicando tags RFID especialmente diseñados para neumáticos de camiones de más de 300 ton, controlando su historial de origen, uso, reparaciones y recambios. La compañía trabaja para incorporar signos vitales como temperatura y presión en tiempo real para mejorar y maximizar aún más el rendimiento de este vital componente.
