UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA
TEMA: PALAS MECANICAS Y PALAS HIDRAULICAS:
DOCENTE INTEGRANTE
: GUEVARA RÍOS, Jaime :
: QUISPE CCASANI, Hipólito Abraham.
:MALLCO TORRES, Rogelio
:SEVILLANO CONTRERAS, Julio Cesar
:BRAVO ANCCO, Henry ABANCAY – ABANCAY – APURIMAC APURIMAC 2015 - 0
PALAS MECANICAS ELECTRICAS Y PALAS HIDRAULICAS
PALAS MECANICAS ELECTRICAS Y PALAS HIDRAULICAS
INTRODUCCION Las palas mecánicas desde que 1837 se construyó construyó en estados unidos la primera pala mecánica mecánica de la que se tiene tiene noticia trabajando trabajando en la construcción construcción en un ferrocarril este tipo de maquina maquina se fue extendiendo y popularizando como el equipo más idóneo como labores de excavación en condiciones difíciles.
Esta primera primera máquina estaba accionada accionada
por vapor utilizaba cadenas cadenas para realizar los
movimientos de carga y se trasladaba sobre raíles, y después se sustituyó por motores diesel y luego por motores eléctricos la cadena se remplazaron remplazaron por cables cables y el tren rodaje que permite los desplazamiento desplazamiento se hace de sus orugas.
Y las palas hidráulicas y apareció en Alemania en los años 50 equipo de movimiento de tierra para la apertura de zanjas.
Estas máquinas constaban en su origen de un chasis con dos ejes provistos de neumáticos un eje de giro y la superestructura donde iban colocados el motor diesel. Las bombas hidráulicas y el anclaje de la pluma. La cinemática del equipo trataba de reproducir los movimientos de la excavadora de cables.
En aquellas épocas se construyeron tres clases de equipos uno retro y dos frontales, el equipo retro accionado por dos cilíndricos hidráulicos y el Angulo de la cuchara con el brazo era variable manualmente. manualmente. Los equipos frontales disponían de unas bielas ajustables ajustables que forman un paralelogramo deformable, por tanto en la actualidad son usados en las actividades mineras y civiles.
INDICE OBJETIVOS
6
CAPITULO I 1) Palas mecánicas eléctricas
7
1.1 Partes básicas y operación de una pala:
11
1.1.1. La maquinaria inferior.
12
1.1.2. El puente giratorio.-
12
1.1.3. El equipo frontal.-
12
1.2. Rendimiento de las palas mecánicas.
12
1.3. Características Características de la Pila Volada:
16
1.4. Factor de compatibilidad (match factor):
17
1.5. Estimación de la producción de las palas
18
1.5.1. Las propiedades básicas
18
a) Densidad de la roca
18
b) Factor de Esponjamiento:
18
c) Factor de Llenado:
18
d) Tiempo de Ciclo de la Excavadora:
18
e) Disponibilidad Mecánica:
19
f) Utilización:
19
g) Programa de Extracción Anual:
19
h) Eficiencia Operativa (E):
19
CAPITULO II 2) Palas hidráulicas
20
2.1. El tamaño de las palas hidráulicas
20
2.2. Capacidad de cuchara en la unidad de carguío
20
2.3. Índice de eficiencia de los equipos (ciclo de carguío)
22
2.3.1. Metodología de carguío
22
2.3.2. Tipos de equipos palas hidráulicas
23
2.4. Palas frontales hidráulicos
23
2.4.1. Facilidades de avance de carguío
24
2.4.2. Patrón de excavación
24
2.5. Mantenimiento
27
2.5.1. Clases de mantenimiento a) Mantenimiento por corrección de avería o correctivo b) Mantenimiento programado
28 28
CAPITULO III 3. Seguridad en palas mecánicas e hidráulicas
29
3.1 Razones para hacer seguridad
29
3.2 Factores integrados en la ocurrencia accidente
29
3.3 Los accidentes producen por dos causas básicas
29
3.4 Consecuencia de los accidentes
30
3.5 Los accidentes también representan costos
30
3.6 Como evitar los accidentes
32
3.7. Palas mecánicas seguridad de pala trasera 3.8 Producción ambiental
34 35
CAPITULO IV Ejercicios aplicativos a palas mecánicas e hidráulicas
38
CONCLUCION.
39
BIBLIOGRAFÍA
40
OBJETIVOS
Descripción de las palas mecánicas y palas hidráulicas
Incremento los conocimientos teóricos, sobre los tipos de maquinaria e identificar los tipos delas mismas.
Conocer los componentes de las palas mecánicas e hidráulicas
Reconocimiento de las palas mecánicas a hidráulicas.
Describir las características delas palas mecánicas y/o hidráulicas.
CAPITULO I 1) Palas mecánicas eléctricas Una pala eléctrica, algunas veces se le conoce como una pala mecánica o una pala electromecánica, es una máquina diseñada especialmente para excavar y cargar material en una minería de superficie. La palas eléctricas de minería usan motores eléctricos, engranajes reductores, tambores y cables para realizar todos los movimientos requeridos para excavar, cargar y propulsar.
En explotaciones a cielo abierto se utiliza ampliamente las excavadoras de un solo cucharón y dentro de estas excavadoras predominan: las palas mecánicas eléctricas y las dragas. Las palas mecánicas o excavadoras (Fig. 01) de un cucharón se utilizan en variadas condiciones mineras y con cualquier dureza de roca. Las rocas blandas se excavan por palas mecánicas sin empleo de explosivos. Las rocas semi-duras se explotan sin desgarramiento de explosivos o con pequeñas cantidades de explosivos. Para la excavación de rocas duras el empleo del explosivo es obligatorio. La excavabilidad del suelo es de mayor importancia en la selección del equipo de excavación. Esto depende de varios factores: dureza del suelo intacto, resistencia propiedades abrasivas de los minerales constituyentes, densidad in situ y de material suelto, pegabilidad, grado de preparación del suelo, fragmentación, etc.
Las palas de la minería, son maquinarias modernas de gran tamaño y peso, cuyos baldes tienen la La capacidad de esta máquina es típicamente de 25m3 a 63 m3 (33yds3 a 82 yds3).
Estas palas son eléctricas y su potencia la obtienen conectándose al tendido de alta tensión o a camiones generadores de electricidad. Según sea el tipo de trabajo a que fundamentalmente se destine la máquina, el fabricante pueden suministrarla sobre el tipo de montaje o sistema de propulsión más adecuados, los que primordialmente se dividen en:
Montaje de propulsión sobre orugas (los más usuales)
Montaje con autopropulsión sobre llantas neumáticas
Componentes principales de la pala mecánica:
Fig. 01. Partes de la pala mecánica La pala consiste en un aguilón, uno o varios brazos, un cucharón y un mecanismo para soltar o abrir la puerta que va montada en el fondo de dicho cucharón. Los brazos se deslizan hacia delante y hacia atrás sobre el eje de hincadura del aguilón. La energía necesaria para estos movimientos proviene de cables de alta tensión
y se transmite mediante un cable a una
cadena de eslabones de rodillos. Puesto que el eje de hincadura actúa como un pivote, tanto el cucharón como sus brazos pueden levantarse o bajarse mediante el cable de izar y
empujarse hacia afuera o retraerse por medio del de hincadura. Tales movimientos pueden realizarse simultáneamente. La pala mecánica se coloca en el piso del banco que se explota por cortes sucesivos, cuyos frentes se disponen en el extremo de la faja en explotación. La pala excava la roca en el corte desde abajo hacia arriba y a medida que se progresa el trabajo se desplaza adelante. Las operaciones básicas durante el trabajo de una pala son: Excavación, giros para descarga y para regreso y carga. El ciclo de trabajo de una pala mecánica consta de: T= Te + Tgd + Td + Tgr , ( segundos) Dónde:
Te = duración de excavación en seg.(corte y levante) Tgd= duración de giro para descarga en seg. Td = duración de descarga en seg. Tgr= duración de giro para regreso en seg.
Ejemplo la distribución del tiempo en el ciclo de una pala mecánica EKG-4 de 4 m 3 (rusa) es:
Excavación
5 – 7 seg.
Giro para descarga
7 – 9
Descarga
4 – 6
Giro para excavación
7 – 9
Total
23 – 31
La mayor parte (60%) del ciclo lo ocupan los giros de la pala. La duración del ciclo puede ser reducida por la disminución del ángulo de giro de la pala. La duración de la excavación depende de la dureza de la roca y del grado de desgarramiento de la roca por voladura. Las dimensiones principales de las palas mecánicas se determinan por el volumen del cucharón, largo del aguilón y del brazo del cucharón y el ángulo de inclinación del aguilón.
En rocas blandas la altura mayor no debe sobrepasar la altura de excavación máxima ya que, en el caso contrario, en el techo del banco quedarán partes colgantes, cuya caída presenta peligro para la excavadora. En rocas firmes la altura máxima del frente de excavación con utilización de voladura no debe sobrepasar 1.5 veces la altura máxima de excavación.
Partes Básicas Y Operación De Una Pala
Las partes básicas de una pala mecánica incluyen el montaje, la cabina o caseta, el aguilón, el brazo excavador, el cucharón y el cable del malacate.
Este
tipo
de
equipo
trabaja
atacando del nivel del suelo hacia arriba o sea, con una pala en la posición correcta cercana a la superficie vertical de la tierra que se va a excavar, se baja el cucharón hasta el piso del banco, apuntando los dientes sobre la pared. Se le aplica una fuerza a través de la flecha y al mismo tiempo una tensión a la línea del malacate, para jalar el cucharón hacia arriba de la pared del banco. Si la profundidad del corte es la correcta, considerando el tipo de
suelo y el tamaño del cucharón, éste estará lleno al llegar a la parte superior del banco. Las palas en general, constan de tres unidades principales:
1.1.1) La maquinaria inferior.-La maquinaria inferior sirve de base para el bastidor rotatorio y contienen el equipo necesario para propulsar la pala.
Ilustración cortesía de P&H Pala eléctrica 4100A
1.1.2) El puente giratorio.-El puente giratorio incluye, el bastidor rotatorio, el depósito de lastre y la casa de máquinas, conteniendo esta última, toda la maquinaria necesaria para las funciones de levante, giro y empuje, como asimismo, los controles para comandar las operaciones mecánicas. La casa de máquinas dispone además, de una sistema filtrador de aire para reducir al mínimo la acumulación de calor y polvo en su interior. La cabina del operador va montada en posición elevada sobre la casa de máquinas y contiene todos los controles para operar la pala.
1.1.3) El equipo frontal.-El equipo frontal, ubicado en la parte delantera de la pala, comprende el caballete "A", el balde excavador, el brazo del balde, la pluma, los cables móviles y los tirantes estructurales de la pluma.
Ilustración cortesía de P&H Pala eléctrica 4100ª
1.2.) Rendimiento de las palas mecánicas. El rendimiento de una pala mecánica está afectado por numerosos factores, entre los que destacan por su importancia los siguientes:
Clase de material
Profundidad de corte
Angulo de giro
Habilidad del operador
Condiciones de la obra
Mantenimiento del equipo
Tiempo de ciclo
Tablas auxiliares para determinar rendimientos en Palas Mecánicas.
TABLA 2 TIEMPO DE CICLO Capacidad (yd3)
Tiempo de Ciclo (Seg.)
1/2
10
3/4
20
1
21
1 1/2
23
2 1/2
26
3 1/2
27
TABLA 3 FACTOR DE GIRO Angulo de Giro (en gradosº)
Factor de Giro
45
1.26
60
1.16
75
1.07
90
1.00
120
0.88
150
0.79
180
0.71
Para ángulo de giro = 90 º
TABLA 4FACTOR DE CORTE % Corte
factor Corte
40
0.80
60
0.91
80
0.98
100
1.00
120
0.97
140
0.91
160
0.85
% de Corte = Altura Real / Altura teórica
Altura óptima de corte = 2.76 m.
TABLA 5 FACTOR DE OPERACION minutos
factor de operación
60
1.00
55
0.92
50
0.83
45
0.75
El rendimiento real se obtiene con la fórmula: Rend. Real = (R.T. x F x Fc x Fop.) / A Siendo: R.T
=
Rendimiento teórico
F
=
Factor de ángulo
Fc
=
Factor de corte
Fop
=
Factor de operación
A
=
Coeficiente de abundamiento
La carga aumenta con el ángulo de excavación y la distancia de ataque. Con un ángulo de excavación de 15°, se requiere 1,035 veces más
de potencia o un 3,5% más para
elevar una carga determinada que lo requerido directamente por debajo del punto de la pluma. Con un ángulo de 60°, se requiere el doble de potencia. Excavar lo más bajo posible por debajo del punto de la pluma
ayuda a reducir la
tensión en el cable y extiende la vida útil del cable Evitar ángulos de oscilación superiores a 70°, El arco de GIRO (ángulo entre el frente y la posición del camión) debe ser menor de 90°, El ángulo donde se alcanza una eficiencia de 100% es a 70°
Existe una relación inversa entre el
ángulo de giro y el rendimiento de la Pala, mientras menor sea este ángulo mayor rendimiento (productividad)
Relación entre el arco de giro y el porcentaje de productividad
Alcance al frente de trabajo (ratio de excavación): Se define como la distancia que se necesita para que el cucharon o balde cargue el material volado (pila volada). El alcance mejora la productividad debido a que a mayor alcance menor desplazamiento hacia la pila volada. El alcance también está relacionado al Arco de Giro (ángulo de giro), si el giro se realiza sobre un punto
Es más eficiente que tener que retroceder para girar (caso de los cargadores). El alcance también permite que la pala se ubique de tal forma que los camiones sean cargados en ambos flancos, esto reduce el costo debido a que elimina el tiempo de espera del carguío por el cuadrado de camiones. Los alcances o ratios de excavación están relacionados a las capacidades de cuchara o balde y las características de la Palas.
1.3) Características de la Pila Volada: Los resultados de la voladura son determinantes para la eficiencia de carguío. La relación entre la voladura y el carguío de da en:
Fragmentación influye en el factor de esponjamiento, a mejor fragmentación mayor volumen de roca en el balde o cuchara La fragmentación determina la dificultad de excavación. así en las palas se puede apreciar: Geometría de la pila volada (perfil), Existen tres perfiles de la pila volada:
Pila alta
Pila normal
Pila baja
La geometría de la pila influye en el factor de llenado del cucharón.
En el siguiente cuadro se ven los factores de llenado estimados de acuerdo a las características de la pila y la máquina que se usa:
El balde se apertura por un mecanismo controlado desde la cabina y se cierra por el contacto con el suelo
1.4) Factor de compatibilidad (match factor): Este factor se refiere a compatibilizar las características del equipo de carguío con las del equipo de transporte. En el cuadro siguiente se ven la relación de las capacidades de cuchara y las de los camiones.
1.5) Estimación de la producción de las palas En una planilla de cálculo sencilla se puede utilizar para estimar la producción de una máquina excavadora. 1.5.1. Las propiedades básicas son las siguientes:
a) Densidad de la roca, en g./cc, TN/m3
b) Factor de Esponjamiento: Aumento en el volumen de la roca en el balde de la pala. Los valores típicos son: 1.1 para arena seca; 1.5 para roca bien fragmentada; y 1.65 para grandes fragmentos de roca rectangulares (en forma de ladrillos), típicos de la taconita. c) Factor de Llenado: Indica el porcentaje del volumen del balde, que normalmente está ocupado. Este depende de la geometría de la pila de desechos y la calidad de estos. Los valores típicos son: .70 para perfiles bajos de desechos y pies duros; .90 para condiciones normales y 1.0 a 1.1 para condiciones ideales con excelente fragmentación. d) Tiempo de Ciclo de la Excavadora: Tiempo requerido para cargar y situar un balde de roca en el camión. Las palas, las cuales rotan de manera circular, requieren de mucho menos tiempo que las máquinas cargadoras frontales, las cuales tienen que trasladarse desde la pila de desechos hasta el camión. El tiempo depende también de la compatibilidad de la máquina excavadora y del camión, la calidad de las condiciones de excavación y del tamaño de la máquina excavadora. Los valores típicos para las grandes máquinas excavadoras son: 30 a 35 seg. Para las palas; y 55 a 70 seg. Para máquinas cargadoras frontales. e) Disponibilidad Mecánica: Para los equipos mineros, la disponibilidad mecánica (DM) se define como (tiempo programado - tiempo de mantención) dividido por el tiempo
programado. El tiempo de mantención incluye tanto la mantención programada y las fallas de los equipos. f) Utilización: La utilización de los equipos (U) es el porcentaje del tiempo mecánicamente disponible en que el equipo se encuentra operando y realizando su función principal. Los tiempos de pausas, retrasos por cambios de turno, cierres de la mina debido a efectos de tronadura, etc., se deducen del tiempo disponible. La utilización equivale a (horas mecánicamente disponibles - retrasos operativos) dividido por las horas mecánicamente disponibles. g) Programa de Extracción Anual: La cantidad de tiempo expresada en días en que la mina opera al año. Es posible obtener una autorización para aquellos días perdidos (cierre de la mina) debido a condiciones climáticas severas, etc. h) Eficiencia Operativa (E): Porcentaje del tiempo en que la unidad está realizando su función principal, E = DM * U.
Ventajas
Larga vida o disponibilidad de 15 años a más.
Trabajan en altura de banco de 9 a 20 m.
Llevan buen nivel de piso.
Cargan material bien fragmentado.
Desventajas
No son convenientes para proyectos de corta duración (<10 años).
Tampoco para minas en lugares remotos donde falta infraestructura.
No es posible mover la máquina frecuentemente.
La productividad es muy baja en material extendido.
Requieren equipo auxiliar.
No pueden trabajar en piso suave, su presión en el piso es de 2,5 a 4,0 kg/cm2
CAPITULO II 2) PALAS HIDRAULICAS Las palas hidráulicas son utilizadas en la excavación de la tierra y el carguío de camiones mineros o volquetes. Estos equipos son capaces de excavar en todo tipo de terreno, excepto roca sólida, sin necesidad de encontrarse en estado suelto. Estas palas pueden estar montadas en tractores sobre orugas, en este caso la velocidad de viaje del equipo es muy baja, pero las pisadas anchas ejercen presiones bajas al suelo, lo cual que permiten que estos equipos operen en terrenos suaves. También
pueden
estar
montados en tractores sobre ruedas, este tipo de equipos permite velocidades más altas, por lo que son utilizadas en trabajos pequeños donde se requieren un desplazamiento considerable
y
donde
las
superficies del camino y del terreno sean firmes 2.1. EL TAMAÑO DE LAS PALAS HIDRAULICAS El tamaño de la pala hidráulica está indicando al tamaño del cucharon, el cual esta expresado en metros cúbicos, este medido es al ras del cucharon incluyendo su contorno. Debido al esponjamiento del suelo, el volumen en estado natural del material es un poco menor que el volumen del material en estado suelto. Se puede dar el caso que el cucharon se puede colmar con un volumen del material en estado natural igual al tamaño del cucharon, pero esto no ocurre con facilidad ya que se necesita suelos con características de fácil excavación y de serie de condiciones de operación favorable. 2.2) Capacidad de cuchara en la unidad de carguío (pala, cargador frontal o excavador).
La capacidad de cuchara o balde de la unidad de carguío está en función a la cantidad de material volado por cargar (pila volada), el ciclo de carguío, las características del material volado (tamaño, dureza y abrasión) y el “mach factor”, que es la compati bilidad de equipo de
carguío con el equipo de transporte
Ancho del cucharón Más Ancho
Menos agresivo en el corte
Ciclo más lento
Mayor carga útil
Puede afectar productividad y costos en cortes muy duros
Más Angosto
Más agresivo en el corte
Ciclo más rápido
Menor carga útil
Ideal para cortes muy duros.
En cortes blandos no es eficiente
2.3.ÍNDICES DE EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS (CICLO DE CARGUÍO). Los índices de eficiencia de un equipo de carguío están referidos al tiempo que se necesita para llenar un camión, este tiempo involucra el tiempo de llenado del cucharon, el desplazamiento, la descarga (vaciado de cucharon) y el retorno al punto de carguío. Este ciclo es diferente y está en relacionado a la forma de carguío. Normalmente se llama “pase” a cada acción unitaria de cargar material, entonces el ciclo total es el número de pases
necesarios que tienen un tiempo determinado.
2.3.1. Metodología de Carguío. Este factor depende del diseño del área de carguío y el equipo en evaluación. Para áreas amplias donde se puede cargar en ambos lados de la pila volada la Palas son más eficientes que en áreas estrechas.
En áreas estrechas pero con suficiente espacio para movilizar un equipo, los Cargadores Frontales son más eficientes 2.3.2.Tipo de equipo de Palas hidráulicas
Tienen mayor movilidad que las palas eléctricas de cable, aunque no están diseñadas para cambiar de posición de manera frecuente.
Con una menor costo de capital y un costo operacional levemente más alto que en el caso de las palas eléctricas, las palas hidráulicas poseen un rango de capacidades de balde menores (hasta 30 yd3).
La cuchara de la pala puede estar instalada de manera frontal o inversa (como una retroexcavadora).
2.4. PALAS FRONTALES HIDRULICOS
A tener en cuenta en las palas frontales:
Mantener las áreas de trabajo lo más estrechas posible; mantener las distancias de oscilación al mínimo
Evitar hacer palanca y cargar en las esquinas en exceso
NO virar hacia el material existente
Maximizar el contacto de las puntas de la herramienta de corte, minimizar el contacto de la caja (es decir, pluma hacia arriba y girar la caja hacia arriba a través del material)
Usar la "pluma hacia arriba" para minimizar el contacto del talón del cucharón
Nunca trabajar con la herramienta de corte desgastada o el borde descubierto del cucharón
Hay que tener en cuenta la limpieza para mayor seguridad
2.4.1. Facilidades de avances de carguío. Un solo apoyo de camiones
Menos limpieza del piso Más fácil para mantener Disposición y excavación en ángulo recto
Doble apoyo de camiones
Curva envolvente de trabajo estrecha Muy productivo Disposición y excavación en ángulo recto
2.4.2. PATRÓN DE EXCAVACIÓN.
Patrón de excavación de izquierda a derecha
Carga con un solo apoyo El camión se posiciona en el piso limpio Ángulos de oscilación menores
Puede ser más productivo con palas frontales de menor alcance Patrón de excavación de derecha a izquierda
Carga con un solo apoyo Ángulos de oscilación mayores
El vehículo de transporte se posiciona con anticipación El vehículo de transporte se posiciona en el radio de oscilación de la pala Camión ubicado en el piso limpio Menor tiempo de intercambio entre camiones Limpiar el piso entre movimientos de la pala
DISPOSICIÓN DE LA EXCAVACIÓN DE GRAN VOLUMEN ("SOBRE EL RIEL" Y "A TRAVÉS DE LA PUERTA")
Usar carga "a través de la puerta" para incrementar la producción Camión en nivel inferior Limpiar el piso entre cada movimiento de la retroexcavadora Menor tiempo de intercambio de camiones
MÁS PRODUCTIVO
Carga "a través de la puerta" Camiones y retroexcavadora en el mismo nivel Carga en un solo lado o en dos lados Profundidad de excavación mínima o máxima Ángulo de oscilación máximo de 60° Carga a través de la puerta Camiones y retroexcavadora en el mismo nivel Carga en un solo lado o en dos lados Profundidad de excavación mínima o máxima Ángulo de oscilación máximo de 60°
PARTES DE LA PALA CARGADOR HIDRAULICO
2.5. Mantenimiento En la actualidad, el mantenimiento es una actividad que tiene no solamente un impacto directo sobre la capacidad productiva de un proyecto, sino que es un elemento clave para alcanzar unas condiciones de seguridad y de protección medioambiental acordes con las políticas de desarrollo sostenibles de la empresa. Es por tanto y desde todo punto de vista, una actividad que adquiere un papel preponderante en la viabilidad de un proyecto o de una empresa. Para aumentar el índice de disponibilidad mecánica que viene definido por la Fórmula: D.M. = Horas posibles de trabajo - Horas de parada por reparación Objetivos del mantenimiento
Conservar los recursos físicos
Minimizar las fallas
Mejorar la productividad
Proporcionar y utilizar información
Reducir los costos
2.5.1. CLASES DE MANTENIMIENTO La terminología que se utiliza para describir los distintos procedimientos de mantenimiento ha resultado un poco confusa por la ambigüedad de los términos. Vamos a dar aquí las definiciones más utilizadas, describiendo al mismo tiempo las distintas clases y los partes de control más habituales en el mantenimiento minero más frecuentes e importantes. A) Mantenimiento por corrección de avería o correctivo: La máquina está en servicio hasta que no pueda desempeñar su trabajo normal. Una vez corregida la avería que produjo su parada no se la volverá a prestar atención hasta que no se produzca otro fallo. Existen algunos casos en los que este procedimiento puede estar justificado, como es el caso de las pequeñas canteras y obras públicas de corta duración, pero en general resulta caro y comprometido por no poder garantizarse, a medio plazo, ni las producciones ni los costos horarios por tonelada de una mina mediana o grande. B) Mantenimiento programado: Consiste en la vigilancia e inspección de los puntos más débiles en unos períodos de tiempo predefinidos y que si no se realizan pueden dar lugar a una avería. Entre los diferentes tipos de mantenimientos programados destacan el preventivo y el predictivo. 1) Mantenimiento preventivo: Por medio de unas inspecciones periódicas se conoce el estado de la máquina y se programan las correcciones necesarias para ser realizadas en los momentos más oportunos y antes de que se lleguen a producir las averías. 2) Mantenimiento predictivo: Es esencialmente un refinamiento del mantenimiento preventivo. Está basado en unas técnicas de inspección o de reconocimiento no destructivo que miden el progreso de los Causas de la falla
Diseño deficiente
Material defectuoso
Proceso de fabricación defectuoso
Errores de montaje
Mantenimiento deficiente
Operario inapropiado
Ventajas
Potente fuerza de excavación, el material no necesariamente tiene que estar bien fragmentado.
Carguío selectivo, mejoran el control de calidad del mineral.
Pueden trabajar con piso no muy duro, su presión sobre el suelo es de 1,3 a 2,5 kg/cm2.
Generalmente no requieren equipo auxiliar.
Pueden trabajar con frentes múltiples que estén cercanos.
Desventajas
Mayor número de componentes en acción; pueden requerir mayor tiempo de mantenimiento, lo que significa una menor disponibilidad mecánica.
Mayor sensibilidad de los componentes electrónicos que controlan el sistema hidráulico.
La presión y temperatura del aceite hidráulico son la clave de una buena operación en estas máquinas.
Requieren mayor entrenamiento del personal de mantenimiento y de operación debido a su complejidad.
CAPITULO III 3) Seguridad palas mecánicas e hidráulicas Podemos entender como seguridad una característica de cualquier sistema (informático o no) que nos indica que ese sistema está libre de todo peligro, daño o riesgo. 3.1. Razones Para Hacer Seguridad Llamaremos las razones para hacer la seguridad en el trabajo
Deber y moral Responsabilidad social Ventaja competitiva Conveniencia económica
3.2. Factores En La Ocurrencia De Accidente Los factores integrados en la ocurrencia de accidentes son: a) Factor humano Comportamiento Conocimiento Responsabilidad a) Factor de operación
Presión de tiempo. Sobrecarga de trabajo. Procedimiento de trabajos incorrectos. Equipos e insumos inadecuados. Malas condiciones de trabajo. Supervisión deficiente.
2.3. Los accidentes se producen por dos causas básicas.a) Los Factores Personales: la falta de conocimiento, la incapacidad física, la falta de motivación y la falta de habilidad en la operación de la maquinaria. b) Los Factores de Trabajo: El mantenimiento inadecuado, las normas inadecuadas, los procedimientos inadecuados, las adquisiciones defectuosas y el desgaste normal por uso. Las Causas Inmediatas de los accidentes son por:
Actos Sub-Estándar: Violación de un procedimiento de trabajo aceptado como la forma correcta y segura de hacerlo.
Condiciones Sub-Estándar: Es cualquier condición de herramientas, equipo, materiales, estructuras u otros elementos en el ambiente de un trabajador, que pueda causar o contribuir a un accidente.
3.4. Consecuencias de los accidentes Para el Trabajador: Daño físico y psicológico en caso de sufrir lesiones. Baja de moral al verse imposibilitado temporalmente. Disminución de posibilidades de progreso. Pérdida de su fuente de trabajo. Disminución de los ingresos. Aumento de los gastos del grupo familiar. Para la Empresa:
Ausencia de trabajadores capacitados. Pérdidas de tiempo de compañeros de trabajo. Adiestramiento de otros trabajadores. Pérdida de prestigio e influencia negativa. Disminución de la productividad. Daños al patrimonio. Gastos legales, etc. Riesgos operacionales.
Causas de las Volcaduras: terreno mal nivelado, exceso de velocidad, carga mal distribuida, falla del sistema de levante, interrupción de proceso de descarga, cálculo errado de ángulo y carga, iluminación deficiente Para qué utilizaremos sensores
Advertir Corregir Prevenir Controlar
3.5. Los accidentes también representan costos:
El costo del tratamiento de la lesión o de sepelio La indemnización laboral La pérdida de la producción
El sobretiempo de reemplazos El tiempo de investigación Los costos legales El incremento de las pólizas de seguro. Los requerimientos adicionales de entrenamiento. Los daños a las instalaciones, equipos y maquinarias. El incremento de costos operacionales y del producto final. La limpieza de la contaminación ambiental producida. La pérdida de la buena imagen de la empresa La eventual reducción en el valor del activo de la empresa
Seguridad Operacional de las Cargadoras y Palas Hidráulicas.
Las cargadoras y palas hidráulicas son herramientas muy útiles en el campo. Los accidentes que involucran a las cargadoras y palas hidráulicas ocurren y a menudo son trágicos. la adición de una pala hidráulica incrementa la probabilidad de un accidente debido al incremento de la altura y longitud de la máquina. Los accidentes comunes con estas máquinas son
Volcaduras Caídas Atropellamientos contacto con otra gente y/o otros objetos.
Causas de Lesiones con Cargadoras y Palas Hidráulicas
Volcaduras al dar vuelta al ir subiendo una cuesta empinada. El dar vuelta muy rápido en una cuesta al ir bajando también puede causar una volcadura.
Las cargadoras pueden volcarse si la pala se levanta demasiado cuando está cargado, especialmente en terreno desnivelado y al dar vueltas. Entre más alto se levante la pala, más inestable es el tractor.
Mantenimiento y trabajo deficientes alrededor de la maquinaria. Los riesgos incluyen el quitar las pantallas protectoras o usar ropa holgada mientras trabajamos en la toma de fuerza.
Encendiendo el tractor en cambio. Sí una persona está adelante o atrás de las ruedas del tractor puede ser atropellada antes de que se pueda quitar del paso del tractor una vez que éste. Incidido.
Caídas causadas al resbalarse en la plataforma o escaleras mientras nos subimos o bajamos o al caernos del cubo al ser éste usado para transportar o levantar a otro trabajador.
Un accidente común cuando se usa equipo industrial ocurre cuando la cargadora cae sobre otra persona o cuando una carga se cae debido a un amarre inadecuado, cadenas, o cables para levantar objetos, u operadores que no ponen atención.
Escarbando tierra inestable, socavando una orilla de canal con una pala hidráulica, o trabajando muy cerca de una orilla inclinada puede resultar en una volcadura.
Transporte inapropiado de equipo. Entre los riesgos está el de no atar apropiadamente las palas hidráulicas y cargadoras a los camiones o remolques y el no tener la iluminación adecuada y los señalamientos de vehículo de movimiento lento. El no observar las reglas de tráfico en caminos públicos también puede ocasionar accidentes. Previniendo Accidentes de las Palas Hidráulicas y Cargadoras
3.6. Como evitar los accidentes 1. Reduzca la velocidad cuando las condiciones le dicten que lo haga. Algunos ejemplos son el viajar en terreno accidentado, subiendo o bajando una cuesta cuando esté remolcando o
llevando cargas pesadas, al entrar en carreteras públicas, y cuando de vuelta con el cubo cargado. 2. Conozca la maquinaria que está operando. Lea y revise el manual del operador. Familiarícese con los controles antes de trabajar con la cargadora o la pala hidráulica. 3. Conozca el área donde usted está trabajando. Localice canales, troncos, escombros, y orillas socavadas y evite éstos peligros manteniendo una distancia segura. 4. Cuando las cargadoras con cargas al frente llevan cargas altas, esté consciente de obstáculos sobre su cabeza tal como líneas eléctricas. 5. Mantenga el cubo tan bajo como sea posible para asegurar estabilidad e incrementar su visibilidad y estar consciente de las personas. Levante la cargadora solamente cuando sea necesario descargarla. 6. Cuando esté escarbando con una pala hidráulica, nunca socave el área debajo de los estabilizadores de la pala hidráulica. Si usted sospecha que la tierra es inestable, use una plataforma bajo las ruedas traseras y estabilizadores para prevenir hundimientos. 7. No permita pasajeros de más, PUNTO. 8. Asegúrese que la maquinaria no esté en cambio antes de encenderla. Siempre enciéndala desde el asiento del conductor. Asegúrese que nadie esté enfrente de las ruedas cuando encienda la maquinaria. No evite los sistemas de seguridad que previenen a los nuevos tractores de encender cuando están en velocidad. 9. Agregue balastas o peso trasero cuando una carga pesada haga necesaria ésta precaución. 10. Cuando esté escarbando con la pala hidráulica en una loma, gire la pala hidráulica en forma ascendente para descargar la carga y mantener la estabilidad. El descargar hacia adelante en una ladera puede causar que la maquina se ladee o se voltee. 11. Siempre apague el motor, baje el cubo y la pala hidráulica, y aplique el freno de mano antes de bajarse de la maquinaria.
12. Nunca use una cargadora con extremo frontal para levantar a una persona ya que el sistema hidráulico puede fallar o accidentalmente alguien puede tocar los controles causando que el trabajador se caiga. Use el equipo de levantamiento apropiado para el trabajo. 13. Use maquinaria con tubos protectores de estructura (ROPs) y cinturones de seguridad. Los cinturones de seguridad prevendrán que el operador salga disparado y sea atropellado en un volcamiento. 14. Esté seguro que el área es segura y que no halla espectadores antes de empezar a escarbar o mover la pala hidráulica. Mantenga los espejos retrovisores limpios y en buen estado. Use alarma de retroceso cuando esté en reversa.
15. Opere la cargadora o pala hidráulica solamente desde el asiento del operador. 16. Cuando transporte equipo, esté alerta de peligros potenciales, causados por una visibilidad deficiente, condiciones del terreno adversas, velocidad excesiva, cargas inestables, u otros vehículos en el área. 17. Asegúrese del ambiente alrededor de usted todo el tiempo. Esto incluye cableados eléctricos bajos, ramas de árboles, puentes, u otros obstáculos. Antes de empezar a escarbar, sepa dónde están las líneas subterráneas de gas, electricidad, y teléfono. 18. Tenga cuidado cuando levante objetos redondos como pacas, postes, etc. en el cubo. Levantado el cubo demasiado alto o ladeando el cubo demasiado hacia atrás puede dar como resultado que éstos objetos rueden hacia abajo de los brazos de la cargadora hacia el operador. 18. Inspeccione visualmente por fugas hidráulicas o partes que no estén funcionando correctamente. 3.7. Palas mecánicas seguridad de pala trasera
Asegúrese que el área esta libre antes de empezar a trabajar.
Antes de iniciar operaciones; coloque el freno de emergencia, baje la pala fontral hasta el piso. Coloque la transmisión en neutral, baje los estabilizadores y nivel el vehículo lo más posible.
Nunca entre o permita que otros entren en la circunferencia de trabajo de la pala.
Nunca opere los controles de la pala trasera desde el piso o fuera de la cabina.
No escarbe debajo del vehículo o los estabilizadores. Puede ocasionar un derrumbe ocasionando la caída del vehículo en la excavación.
Asegúrese que el vehículo no puede rodar en la excavación cuando eleve los estabilizadores.
Asegúrese que el chofer del camión esta fuera de la cabina antes de cargar el camión. Nunca mueva la pala sobre la cabina del camión.
Cuando opere el vehículo en acantilados, gire la pala hacia el lado elevado si es posible. Si es necesario cargar hacia el lado bajo del acantilado, únicamente mueva la pala lo suficiente para descargar. Utilice mayor precaución y coloque los estabilizadores antes de iniciar la excavación.
Mantenga una distancia apropiada entre la trinchera y el vehículo para evitar derrumbes.
Antes de mover el vehículo, el operador debe estar sentado y con cinturón de seguridad puesto. Eleve la pala frontal y estabilizadores lo suficiente para librar el piso y mover el vehículo. Una vez que el vehículo se ha colocado en la nueva.
3.8. Protección Ambiental a) Baterías usadas De existir baterías usadas que deban ser desechadas de operación, éstas deberán almacenarse en lugares seguros y cubiertos para evitar que se puedan mojar, y sobre parihuelas, antes de su transporte. b) Neumáticos
Aquellos neumáticos que deban ser desechados serán almacenados en áreas especiales evitando su acumulación.
Se coordinará para el traslado adecuado de los neumáticos al botadero o áreas asignadas por el Cliente.
c) Filtros usados
Se deberá almacenar los filtros usados separadamente de otro tipo de material. Se colocarán en cilindros dispuestos expresamente para ellos (de color negro) u otro lugar señalado por el Cliente.
d) Trapos impregnados con aceite e hidrocarburos Los trapos industriales o paños absorbentes utilizados en operación deberán ser desechados en los cilindros determinados para ello (de color rojo) u otro que determine el Cliente. e) Suelo Contaminado Como resultado de las tareas de limpieza de derrames se obtiene un suelo contaminado Este suelo deberá limpiarse utilizando los equipos de protección personal necesarios utilizando bolsas plásticas para su traslado. Luego las bolsas serán dispuestas en los cilindros que para ello hayan sido habilitados (color amarillo) o en el lugar que señale el Cliente. f) Manejo de Derrames
Es responsabilidad del Supervisor a cargo del trabajo reportar a la persona responsable y/o Área que se designe por parte del Cliente, el o los derrames que ocurran en el área bajo su supervisión. Para los reportes se utilizará el formato respectivo (ver sgte. hoja) o el que designe el Cliente. Deberá seguirse el sgte. Procedimiento:
Para derrames menores a 30 cm de diámetro se realizará una limpieza inmediata del área. Para derrames mayores, se comunicará al Supervisor responsable y luego se deberá proceder a la limpieza del derrame. Luego se llenará el formato respectivo, coordinándose con el Cliente para la verificación del mismo. Es recomendable utilizar trapos absorbentes para controlar cualquier derrame
REPORTE DE DERRAMES
PARA DERRAMES MAYORES A 30 CM. DE DIÁMETRO, DEBE SER REPORTADO EN ESTE FORMATO Y LIMPIADO INMEDIATAMENTE.
FECHA
DEL
DERRAME :
HORA
DEL
REPORTE :
SUSTANCIA DERRAMADA : LUGAR : REPORTADO POR : DESCRIPCIÓN :
ACCIONES CORRECTIVAS :
SUPERVISOR RESPONSABLE :
FECHA DE REPORTE :
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CAPITULO IV
EJERCICIOS APLICATIVOS A PALAS MECÁNICAS ELÉCTRICAS E HIDRÁULICAS
EJERCICIO 1.-) En una mina a cielo abierto para el carguío de escombros de una voladura de 2216.79 m3 de roca in situ, se emplea una pala mecánica Si los datos de operación se estiman en: Demoras fijas: 3.3 horas/día Demoras por reparaciones pala e inspección general: 85 min/día Demoras debido al traslado de equipos, preparación de área de trabajo : 89.5 min/día Factor de pala: 63.5 % Tiempo de ciclo: 36 seg/ciclo Densidad de roca: 2.67 ton/m 3 Se pide calcular: a.-) capacidad nominal del pala en yardas cubicas b.-) Rendimiento efectivo pala en ton/horas c.-) horas efectivas de trabajo DESARROLLO: Tonelaje = volumen in situ * densidad roca in situ Tonelaje =2216.79 m3* 2.67 ton/m3 = 5918.83 Ton/día Demoras fijas = 3.3 horas/día Demora por reparación de pala =
Demoras debido a la operación =
Tiempo en demoras = (3.3 + 1.42 + 1.49) horas/día = 6.21 horas/día Horas efectivas de trabajo= (24 - 6.21) horas/día = 17.79 horas/día
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Ciclos/día=
Tonelaje/ palada =
a.-) Capacidad =
= 1779 ciclos/día
b.-) Rendimiento =
3.33 Ton/ciclo
= 1.964 m3
= 2.57 yar 3
= 332.71 Ton / Hr efectivas
c.-) Horas efectivas de trabajo = 17.79 horas/día EJERCICIO 2.-) En una mina superficial operan palas hidráulicas de 10 yar 3 y camiones tolva de 70 ton, para obtener una producción de 8800 ton/turno se asume: Densidad del material: 1.75 ton / m 3 Factor de pala: 0.82 Factor de llenado tolva: 0.98 con 4.035% de humedad Tiempo ciclo camión: 40 min Tiempo ciclo real pala: 40 seg Tiempo operacional/ turno: 6.30 hrs Tiempo maniobras de la pala/turno: 0.70 hrs Factor operacional 80% Asumir: 8hr/turno Se pide calcular: a.-) factor de utilización de tiempos b.-) producción requerida c.-) en cuanto tiempo se llena el camión d.-) rendimiento de la pala DESARROLLO: a.-) factor de utilización de tiempos
(6.30 + 0.70) / 8 = 0.875
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Los equipos están disponibles el 87.5 % del tiempo programado
6.30 / (6.30+0.70) = 0.90
Los equipos se utilizan el 90 %del tiempo disponible Horas efectivas de trabajo = 0.80 * 6.30 = 5.04 hr
5.04 / 8 = 0.63
Los equipos se utilizan el 63% del tiempo programado b.-) producción requerida =
=1746 ton / hr ef
c.-) Tiempo de llenado de camión Capacidad pala = 10 yar 3*0.7646
Factor de la humedad =
*0.82*1.75
= 10.972 ton
Capacidad de camión = (70*0.98)*0.96=65.832 ton
#paladas= = = 65.832=6 paladas
6 pal. * 40seg =
= 4 min
El camión se carga en 4 minutos d.-) Rendimiento pala =
Tiempo ciclo real pala: 40 seg
=621.80 ton / hora
TABLAS PARA EL EJERCICIO Nª 3 TABLA 1 TIEMPO DE CICLO Capacidad Tiempo de Ciclo/ yd3 Seg. 1/2 10 3/4 20 1 21 1 1/2 23 2 1/2 26 3 1/2 27 TABLA 2
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Maquinaria Minera-UNAMBA FACTOR DE GIRO Angulo de Giro (en grados) 45 60 75 90 120 150 180
Factor de ángulo 1.26 1.16 1.07 1.00 0.88 0.79 0.71
TABLA 3 FACTOR DE CORTE % Corte factor Corte 40 0.80 60 0.91 80 0.98 100 1.00 120 0.97 140 0.91 160 0.85
% de Corte = Altura Real / Altura teórica Altura óptima de corte = 2.76 m.
TABLA 4 FACTOR DE OPERACION minutos factor de operación 60 1.00 55 0.92 50 0.83 45 0.75 El rendimiento real se obtiene con la fórmula: Rend. Real = (R.T. x F x Fc x Fop.) / A
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Siendo: R.T = F = Fc = Fop = A =
Rendimiento teórico Factor de ángulo Factor de corte Factor de operación Coeficiente de abundamiento
EJERCICIO 3.-) Se desea determinar el precio unitario de extracción de material tipo I con una pala mecánica de 1 1/2 yd 3. Con un costo horario de $ 129.75 considerando una altura máxima de corte de 3 m, descargando en camiones mediante un giro de 120°. El Coeficiente de Abundamiento material clase I es: A =1.30 Si se va a trabajar 50 min efectivos DESARROLLO: En la Tabla I, se ve que para una pala mecánica de 1 1/2 yd 3 el tiempo de ciclo básico es de 23 seg.
Capacidad =
Número de ciclos / hr. =
Rendimiento teórico =
= 1.15 m 3
= 156 ciclos/hr.
= 179.4 m3 /hr.
En la Tabla, Tabla 2, Si el ángulo de giro = 120°= Factor de ángulo = 0.88
% de corte = Altura Real/Altura teórica
% de corte = 3.00/2.76 = 1.08
Extrapolando en la tabla 3, se obtiene un factor de corte (Fc) = 0.985 Se va a trabajar 50 min efectivos, el factor de operación es: Fop = 0.83
Rendimiento Real = (R.T*F * FC * Fop) / A.
R.Real = (179.4 x 0.88 x 0.985 x 0.83) /1.3 = 99.28 m3 /hr.
Costo Unitario =129.75 / 99.28 = $ 1.31 /m 3
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CONCLUSIONES
Las palas mecánicas y/o hidráulicas son de suma importancia para todo tipo de excavación geológico, pues nos brinda información tanto estructural como geológica del determinado área
Cada palas tiene su método de excavación en su propio campo de trabajo
Se dio a conocer el funcionamiento de los tipos de palas y entender sus principios
Se interpretó el tipo de palas a utilizar en sus respectivos áreas, de acuerdo a la estructura geológica y a la capacidad de cucharadas de carguío
Cada tipo de palas tiene su propio accionamiento de trabajo de acuerdo al área de giro.
La diferencia de las palas es que las hidráulicas es por el accionamiento de los cilindros y las mecánicas de los cables de tensión o poleas
Otras diferencias es de acuerdo a los brazos y el volumen de las cucharadas.
En resumen la Palas hidráulica es la más ideal para el mejor rendimiento y eficiente trabajo, que las mecánicas ya que estas son accionados por cilindros hidráulicos.
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