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CAPÍTULO III VARIABLE NEUMÁTICO Rodrigo Toledo A. 3.1 LOS NEUMÁTICOS EN LA MINERÍA La sustitución del transporte sobre vía o rieles, que fue el sistema tradicional de la minería, tanto en interior como en rajo abierto, por la rueda ha hecho del neumático uno de los elementos más importantes de la minería actual. Los neumáticos en la flota de transporte y en algunas palas cargadoras y tractores de servicios de una operación a rajo abierto son uno de los conceptos más importantes desde el punto de vista de los costos de operación, ya que se encuentran entre 15% y el 22% del costo de transporte. Hoy gracias al avance tecnológico en el diseño y en la selección del neumático minero su duración ha aumentado y por ende ha disminuido su importancia con relación a otros factores del costo como son la energía o el personal. Por esta razón se van a exponer algunas ideas sobre la definición, la selección y los cuidados que requieren los neumáticos mineros o fuera de carretera (OTR) que es la denominación que se les da en el mundo minero y del movimiento de tierras.
Aunque tradicionalmente debe considerarse como un costo de la operación, también tradicionalmente suele ser el Departamento de Mantenimiento el que responde técnicamente de este componente y por esta razón se pretende dar las ideas básicas para un mantenimiento más adecuado de los neumáticos. Básicamente, el mantenimiento y el cuidado apropiado de los neumáticos es relativamente sencillo y si se siguen cuidadosamente los procedimientos determinados se conseguirán unos costos inferiores por tonelada / Kilómetro, un mejor y más continuo comportamiento del vehículo y un funcionamiento más seguro y beneficioso.
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En las minas de rajo abierto, ya que en ellas se utilizan equipos para el movimiento de rocas y distintos tipos de materiales, se plantean casos y problemas como:
•
La extracción de materiales rocosos, resistentes y abrasivos
•
La carga de los mismos sobre unidades de transporte extravíales
•
El transporte a distancias variables por caminos mineros
•
La compactación de terrenos y taludes de rocas
Se requiere equipos adecuados para el movimiento de distintos tipos de materiales y capaz de
afrontar las especiales condiciones de trabajo que se
presentan, tales como:
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La naturaleza de los materiales que desgastan los materiales de rodadura
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El perfil del terreno escarpado y difícil
•
Unas condiciones climatológicas variables y extremadas
•
Un método de explotación y sistemas de trabajos continuos y duros.
Existe una inmensa gama de maquinarias para trabajar en esas condiciones y, en casi todas ellas, el neumático juega un importante papel porque:
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Condiciona la elección y la eficacia de la maquinaria utilizada (problemas de adaptación del neumático a la máquina y a la obra)
Interviene directamente en los costos de la maquinaria empleada
•
(resistencia del neumático a los desgastes anormales y a las averías accidentales)
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3.2 ESTRUCTURA DEL NEUMÁTICO (4) (6) (7) Todas las cubiertas de los neumáticos mineros (OTR) están construidos para trabajar sin cámara, es decir son "Tubeless" por lo que tienen un especial recubrimiento interior de goma butílica que imposibilítale escape de aire (impermeable al aire). Este tipo de construcción tiene las siguientes ventajas:
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Menor costo de las operaciones de mantenimiento.
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Simplificación de la manipulación de montaje y desmontaje
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El forro butílico interior provee de una resistencia adicional a la carcasa contra los impactos y los excesos de flexión.
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Se elimina el peligro del reventón, pues la goma butílica se adhiere a los cuerpos extraños que penetran a través de las capas retardando así la salida del aire.
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Menor calentamiento por rodaje pues no existe el rozamiento entre la cubierta y la cámara al no existir ésta, y se disipa mejor el calor del aire en contacto con la llanta.
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Quedan suprimidos los inconvenientes intrínsecos a la utilización de la cámara (poros, arrugas, pellizcos, roces, y otros.)
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Ganancia de tiempo en mantenimiento y reparación.
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Mayor seguridad en el trabajo.
Una breve descripción de la forma como están constituidos los neumáticos mineros ayuda a comprender lo que puede esperarse de ellos: Resistencia a fuertes cargas, velocidad, calor y abrasión, así como unas características de flotación y tracción, todo lo cual resulta necesario en el trabajo minero.
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3.2.1 Partes del Neumático La cubierta del neumático puede ser dividida exteriormente en las siguientes zonas: corona, hombros, costados, refuerzos del talón y talones para relacionar las diferentes deterioros. Examinando la sección de una cubierta observamos las siguientes partes:
Talones Formados por unos paquetes de alambre de acero galvanizado que tienen la misión de anclar el neumático a la llanta proporcionándole la inextensibilidad precisa para que no varíe de forma y de dimensiones. En la zona de contacto con la pestaña de la llanta, los talones llevan unas capas adicionales de protección contra la abrasión y el roce.
Carcasa Radial Constituye el cuerpo de la cubierta y está formada por una sucesión de capas de un tejido constituido fundamentalmente por hilos textiles y/o metálicos en un sentido. A fin de que la totalidad de las capas formen una malla, dos capas sucesivas se colocan con los hilos dispuestos simétricamente. Por esta razón el número total de capas es siempre par. El término "ply rating" está relacionado con el número de capas, pero no coincide exactamente con él. Representa una unidad o índice de resistencia correspondiente al número de capas de un tejido hipotético, cuya fortaleza se toma como unidad.
Fajas
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En la región de la corona la cubierta se ve sometida a los fuertes choques producidos al pasar por encima de los obstáculos. Por ello se colocan inmediatamente debajo del cojín unas capas adicionales, normalmente en número de cuatro que confieren a esta zona una elevada resistencia. A fin de no extremar la rigidez de la carcasa, estas capas no llegan a los talones.
Lados La capa de goma que recubre el costado es sustancialmente distinta que la del rodamiento, puesto que su misión es muy diferente. Esta goma sirve para aislar la carcasa del exterior y trabaja principalmente a flexión, aunque en las cubiertas mineras deberá ser resistente a los cortes y a la abrasión de los surcos de los malos caminos de rodadura.
Banda de rodamiento Es aquella parte de la cubierta que está en contacto con la superficie de rodadura. El dibujo de que va provista confiere al neumático la propiedad que se desea en cuanto a su comportamiento en el terreno: tracción o conservación de la trayectoria. El compuesto de goma con que se fabrica la banda de rodamiento deberá ser especialmente resistente a la abrasión, los cortes y los impactos.
Revestimiento Interior Es una capa de goma especial que se interpone entre la banda de rodamiento y la carcasa y que actúa a modo de puente de unión entre ambos debido a la distinta composición de las dos zonas inmediatas.
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En la figura 3.1 se muestran las partes que configuran un neumático OTR y que fueron expuestas en los puntos anteriores.
Figura 3.1: Partes Neumático (5) 3.3 DENOMINACIÓN Y CONSTRUCCIÓN RADIAL Reemplazando el conjunto de lonas textiles que formaban un ángulo con el sentido de rodaje (de aquí la denominación de neumático cruzado o diagonal), por una nueva arquitectura compuesta de una lona principal en la que unos finos
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cables de acero forman un ángulo de 90º con el sentido del rodaje (de aquí la denominación de neumático radial) y de una cintura en la cima, compuesta de varias lonas estrechas. El objetivo es disociar el trabajo de los lados del neumático, que se aplastan bajo la carga en cada vuelta de la rueda, del trabajo de la banda de rodamiento, que deberá asegurar el mejor contacto permanente posible con el suelo. El resultado es que el neumático radial, así concebido, presenta tal diferencia con relación al neumático convencional tradicional en sus características mecánicas y de comportamiento que debe ser considerado como otro producto.
Existen unas importantes diferencias de comportamiento entre el neumático radial y el convencional. Teniendo en cuenta el objetivo perseguido con la creación de la arquitectura radial del neumático, resulta evidente que al nivel de la superficie de contacto con el suelo es donde aparecerá la diferencia fundamental entre un neumático radial y uno convencional.
No obstante, otro factor que toma una particular importancia en las obras públicas y en la minería, que son actividades donde las cargas soportadas por los neumáticos son considerables, es la resistencia al calentamiento que aporta una construcción simplificada.
3.3.1 Contacto con el suelo En su contacto con el suelo los neumáticos radiales presentan aspectos diferentes respecto a los convencionales, entre los que podemos señalar:
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Superficie del área de contacto
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Reparto de la presión al suelo
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Movimientos de la goma en el área de contacto
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Estabilidad bajo el efecto de deriva
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Profundidad de la huella
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Resistencia a la rodadura.
En la figura 3.2 se muestra el esquema de funcionamiento radial y convencional en los neumáticos (5) en su contacto con el suelo
La banda de rodamiento es solidaria de la carcasa, constituida por un conjunto de lonas textiles, lo cual provoca unas deformaciones simultáneas de los lados y banda de rodamiento cuando se aplasta el neumático. La rigidez de la carcasa provoca en la una disminución de la superficie de contacto y de la sobrepresión. Es la flexibilidad de la carcasa única, y sobre todo radial, la que absorbe el aplastamiento bajo carga mediante una deformación de los lados. La banda de rodamiento no es solidaria de la carcasa, debido a la cintura de la cima, lo cual hace que se desarrolle sobre el suelo como una cadena, no habiendo movimientos parásitos.
La huella dejada por el neumático convencional sobre un suelo inconsistente es siempre más profunda que la dejada por el neumático radial.
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RADIAL
CONVENCIONAL
Membrana Toroidal
Cámara Cilíndrica
Área de Contacto Presión de contacto
Área de Contacto Presión de contacto
Figura 3.2: Esquema de funcionamiento de los neumáticos radiales y convencionales. (5)
