MINERIA Y METALURGIA
CAMIONES CAEX Y CARRETEROS
NOMBRE: Felipe Cáceres Luis Cortés Abigail Díaz Alex Díaz Nicolás Núñez CARRERA: CARRERA: Ingeniería en Minas ASIGNATURA: ASIGNATURA: Manejo de Materiales PROFESOR: PROFESOR: Juan Carlos Patiño FECHA:07-04-2017
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Índice CAMIONES CAEX Y CARRETEROS ....................................................................................................... 1 1
Introducción ..........................................................................................................................................
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Resumen ejecutivo ................................................................................................................................
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Equipos de transporte ............................................................................................................................
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3.1
CAEX ............................................................................................................................................
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3.1.1
Insumos Necesarios...............................................................................................................
3.1.2
Componentes Componen tes Estructurales Estruct urales ................ .................. ................. .................. .................. ........... 5
3.1.3
Características Operacionales .............................................................................................
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3.1.4
Componentes Críticos. ........................................................................................................
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3.1.5
Empresas proveedoras de insumos......................................................................................
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Camiones Carreteros ...................................................................................................................
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3.2
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3.2.1
Componentes principales: ................................................................................................... 17
3.2.2
Componentes estructurales: ................................................................................................
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Conclusión ..........................................................................................................................................
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Glosario ...............................................................................................................................................
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Bibliografía .........................................................................................................................................
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Ilustración 1:Imagen las marcas más frecuentes del mercado……. ……………………………...7 Ilustración 2: Relación entre la altura msnm y e punto p unto de ebullición. ............................................ 9 Ilustración 3: Los componentes estructurales. .............................................................................. 10 Ilustración 4: Tabla n°1 comparación de parámetros de potencia de los diversos productores y generadores de motores motor es de alto voltaje. ................................................ ........................................................................................ ........................................ 12 Ilustración 5: Camión CAEX. ....................................................... ....................................................................................................... ................................................ 13 Ilustración 6: Alterador Principal. ................................................ ................................................................................................. ................................................. 14 Ilustración 7: Gabinete de potencia. ...................................................... .............................................................................................. ........................................ 14 Ilustración 8: Motor de tracción .................................................... .................................................................................................... ................................................ 15 Ilustración 9: Motor simple etapa ................................................................................................. 15 Ilustración 10: Camiones Carreteros. .................................................... ............................................................................................ ........................................ 17 Ilustración 11:Componentes estructurales. ................................................................................... 18 Ilustración 12 ................................................................................................................................ 18 Ilustración 13: Esquema de sistema de frenos .............................................................................. 19 Ilustración 14: Sistema de dirección ..................................................... ............................................................................................. ........................................ 20 Ilustración 15: Componentes de cabina. ....................................................................................... 21 Ilustración 16: Consola Central. ................................................................................................... 21
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1 Introducción Una de las características esenciales de Chile es su potencial minero, uno de los más grandes del planeta y por lo mismo se requiere una productividad de alto ritmo. Una de las principales operaciones es en el carguío y el trasporte en una faena minera constituyen aúna operación fundamental. estos son responsables del movimiento del mineral y estéril el cual los camiones son netamente fundamentales. El camión es un vehículo motorizado diseñado para el transporte de productos y mercancías Con el transcurso del tiempo, los camiones se han especializado, adoptando una serie de características que apuntan a mejorar su productividad. A su vez, esta evolución se ha desarrollado de la mano del tipo de carga para el que están diseñados. Así, el mercado cuenta con equipos específicos para el transporte de diversos tipos de materiales: peligrosos, líquidos, refrigerados, en giro continuo que impida el fraguado, abiertos, cerrados, con grúa, etcétera. Hoy la tendencia apunta al transporte de gran tonelaje con bajos costos de operación y mantenimiento Se abarcarán conceptos de equipos CAEX y camiones carreteros, sus principales características y funciones, los cuales son fundamentales conocerlos para obtener una buena funcionalidad en las empresas mineras.
2 Resumen ejecutivo El objetivo de la investigación es dar a conocer los distintos componentes que presentan los camiones utilizados en la minería, dentro de los cuales destacan el CAEX y los camiones carreteros, además de sus insumos necesarios para la operación minera, componentes estructurales, características operaciones, insumos críticos y las distintas empresas que proveen estos insumos. Una de las principales interrogantes dentro de la minera es ¿Qué tipo de camión escoger y por qué? La respuesta es relativa, puesto que depende mucho de las condiciones de la operación, el tipo de minería que se esté realizando, el dinero a invertir, la cantidad de material a transportar, etcétera. Llevar esta interrogante a la práctica a modo de ejemplo, si queremos invertir en un camión de extracción CAEX en una empresa catalogada como “mediana minería” no serviría debido a las
dimensiones del equipo, y la cantidad de material a transportar, por lo que se opta por invertir en otro equipo de transporte (en este caso, algún cargador frontal). Si hablamos a nivel de la industria minera, uno de los principales problemas que presenta el transporte de mineral es contar con que se realice de manera continua y periódica, por lo que los equipos deben estar con la mantención y condiciones para que no presenten problema alguno dentro de sus labores. Para esto, los camiones se adecúan a cada tipo de terreno involucrado por lo que sus compradores deben optar por un producto que atienda las necesidades de la operación. Parte de la investigación está orientada a enseñar los distintos tipos de camiones, sus características operacionales, lo que orientará a las personas que se hacen la interrogante principal a saber y conocer de manera general, la variedad de equipos que presentan las distintas empresas.
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3 Equipos de transporte 3.1 CAEX Es un vehículo todoterreno, específicamente diseñado para ser usado en la explotación minera a gran escala o para trabajos extremadamente pesados en construcción. El transporte en las faenas mineras se realiza con mucha frecuencia vía camiones. En minería a rajo abierto se utilizan camiones con descarga por el fondo, constituidos por una tolva que se apo ya sobre el chasis y que se bascula hacia atrás para la descarga mediante unos cilindros hidráulicos. Normalmente, estos vehículos son de dos ejes, uno de dirección y otro motriz, con ruedas gemelas. El eje delantero soporta aproximadamente el 47% del peso neto de la unidad y el 32% del peso total cargado, mientras que el trasero soporta el 53% y el 68% de los pesos, respectivamente. En el caso de camiones de más de 350 toneladas, se dispone de tres ejes, de los cuales los traseros son motrices. Los camiones mineros no deben circular por carreteras, ya que sus dimensiones y pesos superan los límites establecidos.
3.1.1 Insumos Necesarios
Combustible: que es proporcionado en la gran mayoría por la empresa Copec, también existe una cantidad de clientes de la empresa Shell. Lubricante: es uno de los principales insumos de mantención y reparación en los camiones Caex, sus principales funciones son: Reducción de la fricción Proteger el motor contra el desgaste, Contribuir al enfriamiento de las piezas, Ayudar al sellado, Prevenir la herrumbre y corrosión, Eliminar contaminantes no deseables e impedir la formación de espuma. Aceites: Es la propiedad más importante de un lubricante y es directamente afectada por la temperatura y presión con la cual se trabaja, la selección depende de las recomendaciones del fabricante del equipo. Tiene tres funciones en el sistema de lubricación los cuales son: Separar superficies en movimiento Controlar fricción Reducir desgaste.
Otras funciones son proteger contra herrumbre/corrosión, remover partículas, formar sello y transferir potencia. Se presenta una serie de los productos más usados en el mercado de mantención y reparación los cuales son: -
HD10W, aceite hidráulico necesario para el sistema de levante y frenos del equipo, 1130 litros aprox. 15w40, aceite de motor diésel.
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Gear 680, aceite de engranajes planetarios de motores de tracción. Grasa mobil multipropósito, lubricación de pasadores de equipo.
Detergentes: Su propósito es mantener las superficies libres de depósitos, su función es neutralizar productos de la combustión, los mantiene solubles lo que permite mantener superficies limpias, además controla la corrosión y la formación de depósitos. Dispersantes: tiene como propósito mantener los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante. La función es atraer los contaminantes mediante las moléculas del dispersante, previniendo el aglutinamiento, para mantenerlos en suspensión. Ayuda a evitar el incremento de la viscosidad. Refrigerante de motor Diésel: su función es mantener la temperatura en el motor, el cual, si alcanza una temperatura anómala, puede dañar partes importantes del motor. Aditivos antidesgaste: El propósito es reducir la fricción y el desgaste, esto es mediante una reacción química con el metal para formar una película más dúctil que el metal. Neumáticos: son proporcionados por clientes externos de acuerdo a estándar de cada faena. Filtros de cambios para sistema de levante y de freno proporcionados por Komatsu chile. Herramientas necesarias para realizar la mantención. - Herramientas criticas (hidráulicas de alto torque) - Herramientas manuales. Equipos necesarios. Grúa horquillas -Alza hombres-Puente grúas.
3.1.2
Componentes Estructurales
Motor diésel Motores de tracción. Alternador principal Gabinete eléctrico Cabina Banco de resistencias Gabinete de control (TCI, interfase control tracción) Plataformas superiores Radiador Chasis Estanque de combustible Estanque hidráulico Acumuladores de freno y dirección. Tolva. Neumáticos Suspensiones delanteras y traseras Palanca basculantes
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Sus componentes principales son detallados a continuación. 1) CENSE (Gabinete de Control): es un ECM que se encarga de monitorear parámetros del motor en tiempo real. Toda información es almacenada en un ship del ECM y puede ser usada para diversos fines, entre los que más destaca es la mantención predictiva. También el CENSE informa sobre fallas del motor mediante el uso de lámparas de aviso ubicada estratégicamente. Técnicamente se asocia el cense con la caja negra de aviones por cumplir el mismo trabajo. 2) QUANTUM: Es un sistema de control electrónico de combustible, compuesto por un ECM, una serie de sensores y principalmente actuadores que determinar el cuándo y cuánto. Los objetivos que persigue este simple sistema son: Optimizar el control del motor. Reducir las emisiones. Mejorar la capacidad de diagnóstico.
3) Freno de emergencia: frenos delanteros y traseros se aplican automáticamente cuando la presión del sistema hidráulico cae por debajo del nivel necesario para el requerimiento de la aplicación secundaria. 4) Acumuladores de frenos: almacenan la energía potencial adecuada para las paradas de emergencia en caso de pérdida del motor. 5) Placa de datos del motor: la placa de datos del motor muestra información específica acerca de su motor. El número de serie, lista de partes críticas, potencia y rango de RPM proporcionan información para pedido de partes y servicio. 6) Estanque de combustible: instrumento en común para los sistemas de dirección, frenos y levante. 7) Palanca Basculante: es una pieza que al momento de accionarse permite mover con respecto de un eje, hacia arriba o hacia abajo, en los camiones Caex hidráulico tiene un ciclo de tres etapas las cuales son: Sistema de montaje externo. Tiempo de levante 25 segundos. Control de bajada / vástago en cabezal.
8) Gabinete eléctrico: cuenta con una seria de comando los cuales tienen una diversa gama de uso al momento de poner en marcha el camión, estos son: Consola central Palanca de control direccional Interruptor anulación reseteo de fallas Interruptor de parada de motor Interruptor de control de ventana lh
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Interruptor de control de ventana r.h Palanca de control de tolva arriba Regulador de retardo de control de velocidad Interruptor de control de velocidad de retardo
9) Motor diésel: la gran mayoría de los motores de alto potencia cuentan con cuatro tiempos, giran en sentido reloj visto desde el frente. El mayor desafío de los fabricantes es desarrollar motores cada vez más potentes y que aprovechen de mejor manera el combustible. Posterior se indicará una tabla comparativa en las marcas más influyentes del mercado.
Ilustración 1:imagen las marcas más frecuentes del mercado.
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10) Cabina: Corresponde al puesto de trabajo del conductor, siendo criterio universal el que esté diseñado para dar visibilidad y confort durante la operación. Sus componentes más importantes son: Pedal de acelerador y de freno. Volante. Palancas del retardador y del freno de emergencia. Palanca de accionamiento del basculante. Palanca de cambios. Consola de controles. Consola de control de transmisión. Asiento con suspensión ajustable y cinturón de seguridad. Calefacción / aire acondicionado.
11) Tolvas: están construidas de planchas de acero de alto límite elástico, que proporciona una elevada resistencia a los impactos y al desgaste a lo largo de toda la vida operativa de esta. Las vigas de refuerzo son huecas, de sección rectangular, por las cuales circulan los gases de escape para producir el calentamiento de la caja y así evitar la adherencia del material cuando está húmedo o es arcilloso. 12) Neumáticos: Los neumáticos representan el último eslabón de la transmisión y, por tanto, en ella se convierte el par en fuerza de tracción sobre el terreno en contacto con el neumático. El costo de un neumático de CAEX en el mercado supero los 5 mil dólares y tiempo de duración es de 4 mil horas aproximadamente. 13) Suspensión: El sistema de suspensión de un camión minero no sólo debe ser capaz de absorber las oscilaciones y vibraciones causadas por las desigualdades del terreno, sino que también debe amortiguar los golpes durante la carga y distribuir el peso de ésta sobre los neumáticos. Además, debe proporcionar estabilidad al vehículo y confort al conductor. 14) Sistema de refrigeración: el refrigerante se mantiene confinado dentro del sistema de enfriamiento y se aísla de la atmosfera. La presión es controlada en forma automática por la tapa del radiador
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. Ilustración 2: relación entre la altura msnm y e punto de ebullición.
Existe una relación entre la altura sobre el nivel del mar y el punto de ebullición. Cuando la maquina está trabajando en un área montañosa o punto elevado, si la presión dentro del radiador es igual a la presión atmosférica del exterior, el agua hervirá inmediatamente y se dañará el motor. Hasta en áreas bajas, si la temperatura alrededor del cilindro excede los 100°C el agua se desbordará del radiador.
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Ilustración 3: Los componentes estructurales.
3.1.3 Características Operacionales Pauta de Revisión y Mantenimiento
Pauta de revisión diaria (Cada 10 horas) Pauta de revisión de Lubricación y Mantenimiento (50 horas iniciales). Pauta de revisión de Lubricación y Mantenimiento (100 horas iniciales). Pauta de revisión de Lubricación y Mantenimiento (Cada 250 horas).
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Pauta de revisión de Lubricación y Mantenimiento (Cada 500 horas). Pauta de revisión de Lubricación y Mantenimiento (Cada 1000 horas). Pauta de revisión de Lubricación y Mantenimiento (Cada 5000 horas).
Gasolina v/s motores diésel
Balance de energía Enfriamiento Gases de escape Fricción interna Energía disponible en el volante
Diesel 25% 25% 10% 40%
Los valores pueden variar dependiendo del fabricante.
Temperatura de operación ºC Parte superior del pistón Anillo superior Carter
Gasolina 29% 33% 10% 28%
Gasolina 350 180 90
Los valores pueden variar dependiendo del fabricante.
Diesel 450 270 110
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Ilustración 4: Tabla n°1 comparación de parámetros de potencia de los diversos productores y generadores de motores de alto voltaje.
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3.1.4 Componentes Críticos. Los componentes críticos se les designa porque son la columna vertebral del camión de extracción ya sea por distintas características: son los que tienen un mayor costo de reparación, normalmente tienen el mayor índice de falla en comparación a los demás componentes, su construcción está conformada con componentes muy delicados y de tecnología muy avanzada, la reparación se requiere de especialistas ya que su composición es compleja. 1. 2. 3. 4. 5.
Alternador principal Gabinete eléctrico de potencia Motores de tracción Motor diésel Suspensiones delanteras y traseras.
Ilustración 5: Camión CAEX.
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Alternador principal
Ilustración 6: Alterador Principal.
Gabinete de potencia y alternador principal
Ilustración 7: Gabinete de potencia.
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Motor de tracción
Ilustración 8: Motor de tracción
Motor diésel (motor simple etapa)
Un motor simple se caracteriza por poseer sola una etapa de refrigeración de aire. Esto apunta directamente a la existencia de aire denominado aftercoolers. Estos se utilizan agua de un sistema independiente al agua que refrigera el motor para refrigerar aire denominado LTA. La presión de turbo puede llegar hasta los 35 PSI en algunas aplicaciones.
Ilustración 9: Motor simple etapa
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3.1.5 Empresas proveedoras de insumos
Bailac: instalación de neumáticos. Mobil: proporciona los fluidos. Instalfrio: sistema de aire acondicionado. Copec: combustible de equipos. Shell: combustible de equipos. Fultorque: herramientas necesarias de alto torque. Full neumático: distribuye neumáticos de una gran variedad de marcas entre las que destacan son Michelin y bridgestone.
Nota: los equipos Komatsu son los más vendidos en el mercado, ya que son equipos eléctricos, y con el correr del tiempo se transformaron en los líderes en minería, por sus ventajas con respecto al camión mecánico. Ventajas de los equipos eléctricos Komatsu
Mantención más económica, ya que por ser eléctricos poseen menos componentes mecánicos que cambiar, filtros mangueras etc. Tiempos de mantención más reducidos ya que su mayoría de componentes son eléctricos. Cambio de componentes más rápidos. Menos contaminación a medio ambiente, disminuyendo derrame de fluidos, menos fugas. Respuesta inmediata mediante algún imprevisto, por algún cambio de componente, ya que Komatsu cuenta con un alto stock de repuestos a nivel mundial.
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3.2 Camiones Carreteros Son grandes vehículos que tiene como función cargar, transportar y distribuir el material a su destino final, para así despejar el terreno y llevar a cabo una operación. Se distinguen por su capacidad de transporte y por sus funciones que cumplen dentro de la mina, hay de tipos eléctricos y diésel. Su vida operativa es 15 años aproximadamente.
Ilustración 10: Camiones Carreteros.
3.2.1 Componentes principales: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Motor diésel. Alternador principal. Control de potencia. Motores de tracción. Suspensiones. Cabina. Dirección. Retardo dinámico. Frenos.
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3.2.2 Componentes estructurales:
Ilustración 11:Componentes estructurales.
Ilustración 12
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Esquema de sistema de frenos
Ilustración 13: Esquema de sistema de frenos
1) Gabinete: ubicado tras la cabina del operador. En su interior es posible apreciar componentes como el múltiple de frenos, el valvular relé dual delantero, la válvula de pilotaje de levante, etc. 2) Bomba de dirección y frenos: es una bomba de caudal variable. Posee un plato basculante que regula la carrera de los pistones de la bomba, de acuerdo al requerimiento de caudal por parte del sistema. 3) Pedal y válvula frenos: válvula de presión modulada, permite el control de la energía hidráulica contenida en los acumuladores de dirección, para ser aplicada a los frenos. 4) Freno de disco húmedo: la fuerza de fricción generada es capaz de convertir la energía cinética de las ruedas en energía calórica, provocando la detención del equipo. 5) Freno de disco seco: más que un sistema de freno, debe ser entendido como un sistema que previene el movimiento del equipo, una vez que el motor está detenido. 6) Acumulador: compuesto por uno trasero y otro delantero. 7) Intercambiador de calor: es parte del circuito enfriador de frenos, actúa solo en las ruedas traseras. Enfría el aceite utilizado en la disipación de calor de los frenos del camión, mediante la circulación de agua por ductos adyacentes a los que conducen el aceite. 8) Válvulas de relé dual: suministran aceite hidráulico a los frenos de servicio a una presión proporcional a la aplicación del pedal de frenos.
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Sistema de dirección
Ilustración 14: Sistema de dirección
1) Cilindros de dirección: son los actuadores del sistema de dirección, capaces de mover las ruedas delanteras del camión haciendo uso de la presión hidráulica. 2) Múltiple repartidor: encargado de direccionar los flujos, desde y hacia los cilindros de dirección. 3) Acumuladores de dirección: suministra la presión de aceite almacenada, en caso de pérdida de suministro desde la bomba. 4) Amplificador de flujo: tienen la misión de proporcionar flujo hacia los cilindros de dirección, previo paso por el múltiple repartidor. 5) Múltiple de purga: recibe el aceite de la bomba de dirección y frenos, a través del filtro de alta presión. 6) Estanque hidráulico: es el encargado de almacenar, enfriar, decantar y pre-filtrar el aceite hidráulico. 7) Bomba de dirección y frenos: es la encargada de llevar el flujo de aceite, con la presión y el volumen necesarios hacia el múltiple de purga. 8) Filtro de alta presión: tiene como misión de filtrar el aceite para que ingrese a los componentes del sistema de dirección y frenos del equipo. 9) Unidad de control dirección: está acoplado directamente al extremo inferior de la columna de dirección. 10) Barra de dirección: tiene como misión mantener el paralelismo entre las ruedas delanteras. 11) Brazo de dirección: se encargan de transmitir el movimiento desde los cilindros y barra de dirección hacia las ruedas del camión.
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Cabina
Ilustración 15: Componentes de cabina.
Ilustración 16: Consola Central.
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4 Conclusión Acorde a lo investigado, estos equipos son utilizados en minería subterránea como a cielo abierto. Existen diversos tipos de camiones, algunos poseen sistemas hidráulicos, como también eléctricos, y en casos particulares poseen ambas características, los más comunes de encontrar son los camiones de carretera y los camiones mineros de extracción. Los primeros tienen un precio de adquisición bajo, comparado con los mineros, comúnmente entre los 60.000 y 140.000 dólares, son equipos operados por diésel y no cuentan con articulación central, la vida útil de estos equipos es baja ya que no están hechos para operar en las condiciones severas que impone la minería, típicamente tienen 2 a 3 años de vida útil. En cambio, los camiones de extracción son equipos que son adquiridos mediante contrato CAPEX debido a su alto precio, lo que se considera una inversión importante dentro de la operación minera, sus insumos principales como el neumático también se consideran de alto costo por lo que se van adquiriendo a medida que se va desgastando este insumo.
5 Glosario Bascular: Inclinarse (la caja de algunos vehículos de transporte), mediante un mecanismo adecuado, de modo que la carga resbale hacia fuera por su propio peso. Herrumbre: Capa de color rojizo que se forma en la superficie del hierro y otros metales a causa de la oxidación provocada por la humedad o el agua. Soluble: Que se puede disolver al mezclarse con un líquido. Vástago: Barra o varilla metálica que sirve para unir o sostener otras piezas o transmitir un movimiento a un mecanismo.
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6 Bibliografía Camiones Alto Tonelaje, lo que debes saber | Innova Minería .
(2014). Innovamineria.cl. A partir de http://innovamineria.cl/todo-lo-que-debe-saber-del-camion-minero-de-alto-tonelaje/
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Cat | Camiones mineros | Caterpillar .
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Cuidados esenciales de un insumo clave - Minería Chilena .
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Neumáticos: Control de Temperatura - Minería Chilena . (2015). Minería Chilena. A partir de
http://www.mch.cl/informes-tecnicos/neumaticos-mineros-controlar-la-temperatura-untema-pendiente/ Radomiro Tomic extiende vida útil de neumáticos que cuestan 5 mil dólares | Revista Técnicos Mineros. (2016). Revistatecnicosmineros.com. A partir de
http://www.revistatecnicosmineros.com/radomiro-tomic-extiende-vida-util-de-neumaticosque-cuestan-5-mil-dolares/
