UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
CURSO
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TEMA
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DOCENTE
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METODO DE EXPL OT OTA A CIÓ CIÓN N SUP ERFICIAL OPER A CIONE S UNITA UNITA RIA S: CA RGU ÍO ING. A RTUR O GU TIÉRRE Z
NAZCA
PERU PERU
–
2009
TEMA 4: CARGUIO EN TAJO ABIERTO El carguío consiste en recoger el material tronado, mediante un equipo de carguío, desde el frente de trabajo para depositarlo en un equipo de transporte que llevará el material a un determinado destino (planta, botadero, stock). Es la tercera actividad unitaria en el proceso minero.
Alternativamente, los equipos de carguío Alternativamente, pueden depositar directamente el material removido en un punto previamente definido.
PROCESO DE CARGUIO Y TRANSPORTE
CLASIFICACION EQUIPOS DE CARGUIO
Los equipos de carguío pueden ser:
unidades discretas de carguío, como es el caso de palas y cargadores; equipos de carguío de flujo continuo, como es el caso de excavadores de balde (rotopalas) que realizan una operación continua de extracción de material.
Otra forma de diferenciar los equipos de carguío considera si éstos se desplazan o no, por lo que se distingue entre equipos sin acarreo y equipos con acarreo mínimo.
AREA DE CARGUIO Área restringida sin señalización; limitada 50 m a la redonda; corresponde a la trayectoria y aculatamiento de los camiones.
Es la zona donde se relacionan los conjuntos pala camión, cargador frontal - camión y equipos de apoyo.
EQUIPOS EN EL AREA DEL CARGUIO
Palas electromecánicas o cargadores frontales de diferentes capacidades de balde. Camiones de extracción eléctricos o mecánicos (con la capacidad varía entre 90 y 360 toneladas de tolva.) Equipos de apoyo a la producción: tractores montados sobre orugas, tractores montados sobre neumáticos, motoniveladoras, camión regador, manipulador de cables y otros.
VARIABLES DE CARGUIO
Las variables que influyen en los resultados de la actividad de carguío se reflejan en el cálculo de las producciones horarias. Condiciones de operación (clima, caminos, turno, etc.) a que puede estar sometido un equipo de carguío, afectarán los tiempos del ciclo de carguío y la productividad.
VARIABLES DE CARGUIO
Capacidad del balde es la cantidad de material a cargar. Se expresa en unidades de peso y volumen. Se debe tener en cuenta que los equipos cargan peso y no metros cúbicos de material. El tipo de roca y la densidad esponjada (masa de roca por unidad de volumen para la granulometría de la tronadura) afectan el factor de llenado del balde (el porcentaje de la carga media sobre la teórica máxima posible) según las condiciones en que se encuentre el material apilado.
VARIABLES DE CARGUIO
El piso de la zona de carguío debe estar nivelado para evitar excesivos balanceos , que aumenten los desgastes y puedan provocar daños estructurales en el equipo. La altura del banco afecta a la capacidad de carga cuando la pala trabaja en bancos con altura muy inferior o superior a lo normal, bien porque se trata del primer banco de apertura de la mina u otra situación. La experiencia del operador aumenta o disminuye los tiempos de ciclo de carguío debido al posicionamiento de la máquina respecto al entorno (mina, camiones y equipos auxiliares).
PILAS DE MATERIAL ADECUADAS A LOS EQUIPOS DE CARGA
CICLO DE TRABAJO
Las excavadoras se dividen en las palas de cable y las palas hidráulicas, siendo las primeras las de más amplia aplicación en la gran minería debido a sus altas capacidades y excelentes resultados de operación. El ciclo de excavación de una máquina consta de cuatro fases distintas: excavar, girar, descargar balde y retornar. Excavar el frente del banco, una vez lleno el balde girar hasta situarla sobre un receptor de la carga, descargar y retornar girando en vacio hasta el frente, al mismo tiempo descendiendo el balde, para empezar el nuevo ciclo.
PALAS
El tiempo que se necesita en la fase de giro del ciclo de excavación representa la mayor parte del tiempo completo del ciclo. Mantener el arco de giro lo más cerrado posible ayuda a mejorar la eficiencia de operación Un arco de giro de 70 ° se considera estándar, es decir 100% del rendimiento óptimo.
PALAS Al aumentar el tamaño del arco se disminuye el rendimiento; mientras que al disminuir el arco se aumenta el rendimiento. El alcance más largo de la pala eléctrica le permite mantener un arco de giro óptimo durante más ciclos de excavación antes de que sea necesario la propulsión a otra posición. El operador de la pala hidráulica tiene la opción de girar más allá para lograr un alto factor de llenado o propulsionar para acercarse al frente de trabajo, ambos casos tiene un impacto negativo en los tiempos de ciclo.
PALAS
El mayor alcance inherente de la pala eléctrica proporciona un mejor arco de giro y menos propulsión hacia el frente de trabajo. Con el alcance limitado de una pala hidráulica, la ubicación de los camiones y la ubicación adecuada del botadero consumen más tiempo. Mientras en teoría los tiempos de ciclo de las palas hidráulicas son similares a los de la pala eléctrica, en práctica los tiempos de ciclo de la pala eléctrica constantemente son menores que los de la pala hidráulica.
PALAS Arco de giro
Porcentaje aproximado de productividad óptima
45
126%
50
116%
60
107%
70
100% (estándar)
°
°
°
°
100
88%
130
77%
°
°
180
°
70%
Existe una relación inversa entre el tamaño del arco de giro y el rendimiento de la pala; entre más pequeño es el arco de giro, mayor es el rendimiento
PALAS
PROCESO DE CARGUIO EN MINA DE UNA PALA DE CABLE
TECNICAS LLENADO DEL BALDE
Mantener una distancia adecuada del equipo con respecto al material La posición del cucharon debe ser a nivel de piso Regular la sobrepresión del lápiz El llenado correcto del cucharon debe ser un llenado total
ÁREA DE CARGA
Importante mantenga El piso limpio y nivelado. Tener el frente apropiado Para el ingreso de los Camiones a la zona de Carguío.
1° BUENA PENETRACIÓN INICIAL
cuchara rosando ligeramente el suelo regular la penetración de acuerdo al material mucha penetración no levanta poca penetración no llena el balde
PRINCIPIOS DE LLENADO DE BALDE
Buena penetración inicial
Levantar el lápiz gradualmente
Mantener el balde con las puntas siempre en el talud
2° LEVANTAR EL BALDE Una vez que penetre el balde en el material levantar para: Compartir el peso del balde/material entre las orugas y el contrapeso No ataque el material con las esquinas del cucharon.
CARGA DEL BALDE
El tiempo de llenado del balde: • optimo es de 25 a 30 segundos • máximo 40 segundos
LLENADO DEL BALDE DESDE EL BANCO
El balde debe rozar el piso suavemente.
Mueva el lapiz directamente dentro de la pila
Levante el balde al penetrar en la pila
Cuando el balde este cargado levantar y girar hacia la posicion de carguio Presentar el balde Para que entre el camion a cargar, tocar un claxon cuando llegue a la posicion deseada
POSICION DEL CAMION
RECOMENDACIONES
Ubicar los camiones con un balde cargado Tocar la bocina para parar los camiones Tocar la bocina cuando el camión esté cargado Mantener el piso libre de rocas sueltas Las rocas mojadas cortan los neumáticos más fácilmente Desarrolle movimientos suaves
PALA DE CABLE O MECÁNICO Equipo de carguío, que se utiliza para cargar y excavar material en un banco tronado, a través de un sistema de levante de balde por cables. Este equipo está montado sobre orugas, para su desplazamiento de avance, y está alimentada, normalmente, en forma eléctrica para su operación.
PALA DE CABLE O MECÁNICO
PALAS Existen dos tipos principales de palas, las mecánicas y las hidráulicas. Ambos tipos pueden tener la misma capacidad desde el punto de vista eléctrico, utilizando un cable alimentador o mediante un motor diesel. Las unidades operadas mediante motores diesel, tienen costos operacionales y de mantención considerablemente más altos, pero tienen la ventaja de no requerir de un elaborado sistema de distribución de energía eléctrica para alimentarlos. Se utilizan principalmente en áreas distantes en donde la energía no se encuentra disponible a un costo razonable, o en aquéllas áreas cuyas condiciones climáticas y/o topográficas son
PALAS severas y, por lo tanto, resulta difícil o imposible mantener un sistema de distribución de energía. La Figura 1.5A, muestra una pala mecánica típica cargando un enorme camión de transporte. La flecha vertical indica la altura de la polea de punto ascendente, dimensión a menudo utilizada para definir la altura máxima y segura del banco operativo, lo que constituye un parámetro de diseño básico e importante y que se discutirá posteriormente. La Figura 1.5B, es un ejemplo de un banco, el cual es demasiado alto para la pala que se utilizó para extraerlo. Se pueden distinguir las marcas de los dientes de la pala.
PALAS
La pala es incapaz de alcanzar el nivel superior del banco. El área de la cresta no puede ser controlada por la pala, lo que resulta en condiciones operativas difíciles. Figura 1.5C, es otra vista de una pala mecánica realizando una operación de carga. Aquí el camión se encuentra en posición, con tal de minimizar el ángulo de rotación, lo que resulta en una operación de carga muy eficiente. Las palas mecánicas se han empleado por muchos años.
OPERACION Procedimientos de trabajo con excavadoras de carga según sea la forma de atacar la frente del banco:
carga a ambos lados; carga a un solo lado; avance paralelo al banco.
CARGA A AMBOS LADOS
CARGA A UN SOLO LADO
AVANCE PARALELO AL BANCO
PALAS
Los baldes de las palas mecánicas o eléctricas tendrán mejor rendimiento que los baldes de palas hidráulicas en terrenos abrasivos con menor tiempo de detención y menores costos de mantención.
PALAS Tipo de excavación , Descripción del material 1. Excavación fácil. Materiales sueltos de forma granular, que fluyen libremente. Esto puede incluir materiales de pila de stock o materiales que se están remanejando. 2. Excavación media. Materiales que se excavan de yacimientos naturales que requieren poca tronadura, o materiales in-situ que requieren poca fuerza para excavarlos del banco, y que se categorizan como "excavación libre". La arenisca erosionada, bien tronada también podría considerarse en esta categoría.
PALAS 3. Excavación difícil. Materiales que requieren tronadura y cuyo tamaño de fragmentación es menor que 1 m. Después de la tronadura, el material está suelto en el banco, pero se requiere fuerza para cargarlo. El material es de mediana densidad y es poco abrasivo. Algunos materiales in-situ se categorizan como de "excavación libre", como las arenas petrolíferas y algunos yacimientos de hierro que también se consideran en esta categoría. 4. Excavación muy difícil. Materiales que requieren tronadura con altos factores de detonación. Estos materiales generalmente tienen alta resistencia a la compresión, densidad y abrasividad. Otros factores geológicos como unión y actividad de fallas también contribuyen a la mala fragmentación creando condiciones de excavación muy difícil. Algunas veces las arenas petrolíferas in-situ entran en esta categoría.
PALAS Al excavar rocas del frente de trabajo, independientemente de la herramienta de carga que se use, se tienen que aplicar primero buenos mecanismos de rocas para desensamblar el banco y sacar el material. Aunque es posible utilizar diferentes métodos de excavación, la seguridad es primero y luego deben prevalecer las condiciones de productividad.
PALAS HIDRAULICAS
PALAS HIDRAULICAS Las palas hidráulicas grandes son relativamente nuevas. Las palas mecánicas, son más sólidas y confiables. Su acción excavadora consiste en un movimiento de empuje, recoge y movimiento ascendente (Ver Figura 1.7A). Las palas hidráulicas grandes son relativamente nuevas, pero se han hecho muy populares. Estas, son capaces de variar la inclinación del balde (Ver Figuras 1.7A y 1.7B), lo cual estimula la eficiencia de la excavación. Los dos tipos de palas son tractoresorugas armadas y pueden rotar 360 grados en un círculo de rodillo (Ver Figura 1.7A).
PALAS HIDRAULICAS Son equipos que han alcanzado un rápido desarrollo en los últimos treinta años, aplicados inicialmente en las obras públicas como las retroexcavadoras, e introduciéndose luego en la minería con los sistemas de carga frontales y con unos tamaños en progresivo aumento. Sus características básicas son: Accionamiento diesel o electrohidráulico, con potencias de hasta 1.800 kW. Sistemas de arranque y carga, frontal o retro. Montaje sobre orugas. Superestructura con giro completo y diseño compacto.
PALAS HIDRAULICAS Su campo de aplicación como equipo de arranque directo, permite la realización de excavaciones de obras de drenaje, trincheras, etc., para tamaños pequeños, y los equipos mayores, con carga frontal, pueden desempeñar funciones de arranque y carga sobre volquetes o sobre las instalaciones de trituración y transporte continuo, siendo un buen suplemento en la gran minería como sustitutivas de las excavadoras por su mayor movilidad y selectividad.
PALAS HIDRAULICAS Las palas hidráulicas presentan la ventaja adicional de disponer de un tercer movimiento del cazo que las dota de una mayor versatilidad y capacidad de arranque de las rocas, al penetrar en estas aprovechando los planos de debilidad, lo cual les permite una mayor selectividad para separar el mineral del estéril.
La Figura 1.6, es una vista de una pala hidráulica cargando un camión de transporte.
PALAS: MECANICAS E HIDRÁULICAS El Cuadro 1.2, entrega un listado de los costos operativos y costos capitales típicos para ambos tipos de palas. Las estimaciones más comunes de productividad también se muestran aquí para aplicaciones en roca resistente.
CAPACIDAD DEL BALDE
PALAS MECÁNICA E HIDRÁULICA
El equipo de limpieza es necesario con palas hidráulicas y palas mecánicas o eléctricas en operaciones de alta producción y bajo costo. El uso de una pala minera para limpiar no es un uso eficaz del equipo. El equipo auxiliar esta considerado en el calculo de los índices operacionales para palas como por ejemplo el tiempo de reserva
PALAS: MECANICA E HIDRÁULICA
La excavadora hidráulica puede excavar más abajo del nivel del terreno. La preparación de una rampa hacia una berma más baja es una operación normal del operador de una excavadora hidráulica.
El movimiento de empuje de las palas mecánicas o eléctricas mineras proporciona la capacidad de excavar más abajo del nivel del terreno y cortar una rampa hacia abajo
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
La pala hidráulica tiene una pequeña ventaja cuando se excavan rampas hacia abajo. Sin embargo, en operaciones de alta producción y bajo costo típicamente no es económicamente eficaz utilizar una herramienta de carga primaria para excavar una rampa. La mayoría de las minas tienen equipo auxiliar para realizar este tipo de tareas de desarrollo, dejando que las palas grandes maximicen el movimiento de material
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
Lo que importa son las toneladas movidas. Los fabricantes de palas hidráulicas y mecánicas o eléctricas utilizan diferentes estándares aceptados para indicar la capacidad nominal de sus baldes. Es muy importante comprender la aplicación de los factores de llenado al indicar el tamaño del balde, a fin de optimizar el rendimiento del equipo de carga. Facilidad de excavación del material
Factor aproximado de llenado del balde Pala eléctrica Pala hidráulica
Excavación fácil
1.05- 1.20
.95- 1.05
Excavación media
1.00- 1.15
.90- 1.00
Excavación difícil
.90 - 1.00
.85 - .95
Excavación muy difícil
.85 - .95
.80 - .90
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
Las palas hidráulicas y mecánicas o eléctricas tienen la capacidad de retirar material de frentes bajo o pilas. Es dudoso que exista demanda de esta capacidad en operaciones de alta producción y bajo costo, donde hay disponible equipo auxiliar para apoyo de las operaciones mineras.
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
Una pala mecánica o eléctrica minera tiene un alcance de excavación al nivel del piso aproximadamente igual al de una pala hidráulica de la misma capacidad La excavadora hidráulica puede mantener el balde paralelo al y sobre el terreno. Esta técnica minera es vital para la penetración correcta y separación limpia de capas delgadas de minerales o desmonte
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
Tanto la pala hidráulica como la mecánica o eléctrica descargan el material en una forma similar. El control de la descarga del material es mayor con una pala hidráulica.
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
La pala eléctrica o mecánica minera tiene una clara ventaja en este atributo y la seguridad y facilidad de operación que se obtiene al estar más alejada del frente del banco es frecuentemente mencionado por los operadores como una de las razones por las que ellos prefieren las palas eléctricas Capacidad del balde
Radio de excavación Pala hidráulica
25.2m3 (33.0 yd3) 35:2m3 (46.0 yd3) 43.6m3 (57.0 yd3)
16.5m 24m 17.5m
Pala eléctrica
21m 17.5m 24m
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
El alcance de la pala mecánica o eléctrica le da una ventaja única de excavación. Los operadores de las palas hidráulicas tienden a "guardar su distancia" al frente de trabajo, lo que resulta en un llenado no óptimo del balde y mayor desgaste de los componentes del sistema de propulsión.
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
La ubicación más alta de la cabina del operador de la pala mecánica o eléctrica con respecto al piso de la mina y una buena distancia desde el frente de trabajo, dan a la pala eléctrica una ventaja definitiva de seguridad para el operador cuando se retiran rocas grandes La práctica normal sería retirar el material a cada lado del bolón, excavando un corte a lo largo de uno de los lados para que sirva como rampa de salida. El objetivo de esta rampa de salida es dirigir la rodadura del bolón alejándolo de la máquina.
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
Los procedimientos para retirar bolones o secciones de pie son básicamente los mismos para las palas hidráulicas y mecánicas o eléctricas. Ninguna pala puede excavar a través de este material; tiene que ripearlo o palanquearlo hacia arriba, ya sea con el equipo o con un aditamento escarificador o riper en un tractor de orugas o mediante tronadura secundaria en casos extremos.
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
Las palas hidráulicas tienen una ventaja cuando descargan desperdicios grandes; sin embargo, es dudoso que esto se use en una operación de alta producción y bajo costo. Fabricantes de palas hidráulicas señalan una ventaja en este atributo, los estándares de seguridad de la mayoría de las empresas mineras no permiten la carga de camiones grandes de esta forma, porque la carga de choque al camión puede lesionar al personal y dañar la estructura del camión.
PALAS: MECÁNICAS E HIDRÁULICAS
El rango de las palas mecánicas o eléctricas y las limitaciones de tamaño que presentan la tecnología de las palas hidráulicas, hacen que la pala mecánicas o eléctrica sea la mejor opción para la mayoría de los camiones mineros. Capacidad camión-pala Carga concéntrica en la línea central de la tolva Espacio libre para el balde arriba del vértice de la carga Espacio libre seguro para ubicar el camión para cargarlo desde la pala Cargar el camión hasta la carga permitida en el menor número de pasadas (idealmente tres)
CRITERIOS, EXCAVACION Y CARGUIO, COMPATIBILIDAD CON EL CAMION
RETROESCAVADORA
ROTOPALAS La máquina excavadora mas grande del mundo
ROTOPALAS Esta es una máquina de producción continua o alemana en la que las funciones de arranque, carga y transporte, dentro de ella, están separadas, siendo realizadas las dos primeras por el rodete y la ultima por un sistema de cintas transportadora.
ROTOPALAS VENTAJAS
Máquinas de excavación continua Tiene un Coste de Operación bajo tiene un consumo de energía menor, del 60 al 70 % del de las excavadoras de cables No genera impactos durante la carga El material excavado puede ser descargado sobre una gran variedad de sistemas: camiones , vagones o cintas transportadoras Proporciona un material excavado de pequeño tamaño, lo que facilita su transporte con cintas Permiten una gran selectividad en la excavación y alta capacidad de producción El sistema de trabajo proporciona taludes muy estables y bancos anchos
ROTOPALAS DESVENTAJAS
Requiere un mantenimiento amplio y complejo Inversión muy elevada No pueden excavar materiales duros, abrasivos y compactos Configuran sistemas poco flexibles debido a su poca movilidad. Su utilización se ve muy afectada por los cambios geométricos y teutónicos del yacimiento No pueden excavar materiales compactos y abrasivos Constituyen sistemas en los que existe una fuerte dependencia entre la disponibilidad global y el número de elementos en serie que los integran Son equipos que requieren unas inversiones muy elevadas
ROTOPALAS Tipos : - Compactas - Semi compactas - Convencionales
La clasificación de estas Rotopalas se hace en función de: L / D = Long. Del brazo del rodete Diámetro del rodete
La longitud del brazo determina la anchura y altura del bloque a excavar, mientras que el diámetro del rodete es el que fija la capacidad de producción
ROTOPALAS FACTOR DE EFICIENCIA Este factor se define por: n = Qef / ( Qt / S) Donde: - Qef = producción Efectiva - Qt = Producción teórica - S = Esponjamiento Este coeficiente toma las siguientes valores medios de la tabla, para cada uno de los tipos de rotopala
ROTOPALAS PARTES FUNDAMENTALES Estas partes son: - Tren de Rodaje - Corona de giro - Brazo del Rodete - Rodete Cangilones y elementos de corte - Sistema de izado - Descarga de la Rotopala - Sistema de cintas
ROTOPALAS PARTES FUNDAMENTALES A DESTACAR
Tren de Rodaje : este permite la traslación de la maquina los tipos disponibles son: - sobre vías y sobre orugas Vías: Este transmite las fuerzas originadas en la maquina al terreno, por medio de los carriles. La retención del equipo se produce debido a la fricción entre las ruedas y los carriles Orugas: Los esfuerzos producidos por la maquina se transmiten por medio de los rodillos a las cadenas y de estas al terreno, a través de las placas del tren de rodaje. En este encontramos diferentes números de orugas por ejemplo.
ROTOPALAS PARTE ARTES S FUND FUNDAMEN AMENT TALES A DESTACAR Rodete: Este componente se encarga de arrancar el material del Rodete: Este frente de excavación, y su diseño influye decisivamente sobre la producción del equipo. Este diseño depende de: - Propiedades geoestructurales de los macizos - Las resistencias de los materiales a ser excavados - La producción horaria requerida Tipos de Rodetes - Celulares - No Celulares - Semicelulares
ROTOPALAS PARTES FUNDAMENTALES A DESTACAR
Brazo del rodete : La longitud de brazo del rodete influye sobre la anchura del bloque de extracción, la altura de banco y la selectividad de la Rotopalas. La elección del parámetro “ L/D” debe ajustarse a cada tipo de yacimiento, determinando: - Altura de banco - Anchura de bloque -Maniobras de la Rotopalas en el cambio de terraza - Número de maquinas en operación - Los tiempos improductivos: como ripeado en cinta - Inversión necesaria - Vida del proyecto Velocidad de rotación del rodete Depende de la resistencia del material a ser excavado y de la fuerza centrifuga que impide el vaciado de los cangilones. Accionamiento del Rodete Este depende de 4 tipos de potencias : -Potencia de Excavación - Potencia de Aceleración -Potencia de Elevación - Potencia Perdida
ROTOPALAS PARTES FUN FUNDAMENT DAMENTALES ALES A DEST DESTACAR ACAR
Sistema de Cinta : En el uso de Rotopalas se produjo una gran rebaja de cintas en un comienzo eran 10 cintas hasta ahora a 4 cintas que se utilizan en modelos actuales, estas cintas son: - La cinta del Rodete - La cinta central que se desplaza excéntricamente - La cinta extensible del puente - La cinta de carga En las Rotopalas semi compactas se prescinde de la cinta central y en las compactas solo existen dos cintas. La velocidad de las bandas, por lo general, se mantiene por debajo de los 4,5 m/s. Los principales puntos de transferencia son el del rodete, r odete, y el del eje de giro
ROTOPALAS OPERACIONES BASICAS Y PRACTICA OPERATIVA
La Rotopala opera en combinación de dos movimientos: - La rotación del rodete - El giro del brazo que sustenta al mismo Variantes de Excavación La Rotopala puede excavar de dos formas: a) En terrazas
b) en cortes descendentes
La elección del sistema de excavación depende de las características geomecánicas de los materiales y de las necesidad de realizar los arranques selectivos
ROTOPALAS SISTEMAS DE TRABAJO Los Métodos de Trabajo son: - Excavación en bloque lleno - Excavación en Frente Largo - Excavación en Bloque Lateral - Excavación Bajo nivel de Oruga
ROTOPALAS Sistemas de Trabajo
ROTOPALAS PRINCIPALES APLICACIONES
En Minería. Excavación del recubrimiento directo, en todo el espesor, hasta dejar el mineral al descubierto. Arranque del recubrimiento con vertido directo de los materiales poco consolidados mas superficiales, dejando al descubierto las rocas competentes, que serán extraídas por dragalinas, excavadoras de cables, etc. Extracción del mineral cuando este es poco resistente: lignito, bauxita, fosfato, etc.
Obras Públicas: Ejecución de grandes movimientos de tierras en obras lineales, tales como canales y autopistas Los métodos de explotación en los que pueden utilizarse rotopalas son fundamentalmente dos: descubiertas y terrazas y su elección depende de la estructura del yacimiento, recubrimiento de estéril, diseño de la explotación, etc.
ROTOPALAS CONDICIONES DE SELECCION Las Rotopalas son máquinas con grandes rendimientos de arranque en terrenos y condiciones de operación adecuados. Las mejores condiciones se dan en grandes yacimientos horizontales, de materiales poco consolidados y uniformes, tal como aluviones, suelos, rellenos glaciales, etc. Se debe tener en cuenta estos puntos: - Los bloques de roca no pueden ser manipulados por estas maquinas - Los materiales muy duros no son adecuados ya que se requiere una potencia del rodete muy elevada y se somete a la maquina a tensiones muy importantes. - Los materiales pegajosos producen problemas de apelmazamiento y atascos en los cazos, en las cintas y en los nudos de transferencias. - Los materiales muy abrasivos producen un fuerte desgaste en las puntas y dientes de los cazos. - Los frentes de excavación deben ser estables
El proceso de selección de la máquina tiene dos etapas básicas: el cálculo de la producción teórica y la definición de la geometría de la mÁquina
DRAGALINAS Son unos equipos cuyas características básicas son su gran alcance y la posibilidad de efectuar la excavación por debajo de su nivel de emplazamiento, y constituyen, junto con las rotopalas, las máquinas mineras de mayores dimensiones existentes en la actual minería a cielo abierto. El movimiento de traslación se consigue a través de orugas o mediante un sistema de patines desplazables, que caracterizan los dos tipos de dragalinas existentes. El accionamiento es diesel con potencias de hasta 1.500 kW para las unidades más pequeñas, montadas sobre orugas, y alta tensión eléctrica para las grandes montadas sobre patines con potencias que pueden alcanzar hasta 18.000 kW con tensiones superiores a los 5 000 V.
DRAGALINAS El uso de dragalinas está indicado en las operaciones donde el material arrancado es transferido directamente a unas distancias cortas, inferiores a 120 m y su profundidad alcanza, en principio, unos 2/3 de la longitud de la pluma que puede llegar, hoy en día, hasta los 150 m de alcance. La capacidad de excavación depende no sólo de la características resistentes de la roca, sino incluso de su disposición estructural. En ocasiones el arranque se combina con unas pre voladuras de esponjamiento o de unas voladuras de máxima proyección. La capacidad de la cuba puede alcanzar los 200 m3.
CARGADOR FRONTAL
Es un equipo que se utiliza para cargar y excavar material en un banco tronado, a través de un sistema de levante hidráulico de balde, para luego depositar la carga sobre un camión. Este equipo está montado sobre neumáticos lo que le permite una mayor movilidad y flexibilidad. La capacidad de producción depende de la distancia recorrida, ya que este equipo trabaja desplazándose.
CARGADOR FRONTAL Balde
Chasis Cabina del operador Motor
Sistema Hidráulico
Neumáticos
CARGADORES FRONTALES Las Figuras 1.12A, B y C, son fotos de grandes cargadores frontales típicos y articulados, diseñados para realizar excavaciones en roca. La diferencia principal entre estos tipos de máquinas y los dos tipos de palas descritas anteriormente es que éstos son de goma neumática armada con oruga armada y no rotan en un círculo de rodillo. La Figura 1.13, es una ilustración esquemática de un cargador frontal típico, indicando los movimientos de excavación y carga.
CARGADORES FRONTALES Tienen algunas ventajas sobre las palas, incluyendo una mayor movilidad y un costo capital más bajo para una capacidad de producción equivalente. La movilidad aquí constituye una gran característica en el sentido de ser capaz de trasladarse hacia otras áreas dentro de la mina para la mezcla de materiales, etc. Por ejemplo, un cargador frontal podría desplazarse 2 km. hacia el interior de la mina en menos de 5 minutos, en tanto que una oruga armada podría tardar 5 horas, dependiendo de cada situación en particular. Algunas unidades muy grandes se utilizan actualmente en la industria, incluyendo el Caterpillar 994 y Letourneau 1800, cuya capacidad de balde, se encuentra en el rango de los 40 metros cúbicos.
CARGADORES FRONTALES El tiempo de carga de camiones y el tiempo entre cargas, son mucho mayores al compararlo con el de las palas. Más que simplemente rotar sobre un círculo de rodillo, como es el caso de la pala, el cargador frontal debe maniobrar una operación, como se ilustra en Figura 1.13. En general, los camiones no pueden tomar posición como ocurre con el método de doble reverso de palas y camiones. Esto es por razones de seguridad, en que el cargador frontal se desplaza hacia su punto operativo. La capacidad de excavar pies resistentes y generar un suelo nivel, no constituye una muy buena operación, y los costos de mantención y operacionales tienden a ser más altos.
CASO EJEMPLO CARGA REAL HISTOGRAMA Y ESTADISTICOS CARGAS REALES CAMION CAT 789C Mina Doña Ines de Collahuasi ( I.C.V.) ROSARIO T abla F.4. Estadísticos Tonelajes reales acarreadas por camion Cat 789C - Rosario TONELADAS Xi fi Fi Xi * fi 148 158 153 2 2 306 158 168 163 4 6 652 168 178 173 10 16 1.730 178 188 183 30 46 5.490 188 198 193 55 101 10.615 198 208 203 25 126 5.075 208 218 213 5 131 1.065 TOTAL 131 24.933
Amplitud Media aritmetica Media geometrica Moda Mediana Varianza Desviación estándar Error Media (95% confinaza)
10 190,33 189,97 189,74 191,35 133 12 1,99
Xi - X prom. 37 27 17 7 3 13 23
Carga Minima Carga Máxima Rango Nª de Datos
Fi*(Xi - Xprom)¨2 2.787 2.987 3.003 1.611 393 4.014 2.570 17.365
148,48 213,84 65,36 131
Ln (xi)*fi/N 0,077 0,156 0,393 1,193 2,210 1,014 0,205 5,247
CASO EJEMPLO CARGA REAL HISTOGRAMA CARGA REAL CAMION CAT 789 C
60
50
40 a i c n e u c e r F
30
20
10
0 153
163
173
183
193
Carga útil Camión Cat 789C (Ton)
203
213
FACTOR DE LLENADO BALDE (%) CARGADOR FRONTAL CAT 994 HISTOGRAMA Y ESTADISTICOS Mina Doña Ines de Collahuasi ( I.C.V.) ROSARIO Tabla G.8. Estadísticos Porcentaje Llenado Balde Cargador Frontal Cat 994 - Rosario % Llenado 54 64 64 74 74 84 84 94 94 104 104 114 114 124 TOTAL
Xi 59 69 79 89 99 109 119
Amplitud Media aritmetica Media geometrica Moda Mediana Varianza Desviación estándar Error Media (95% confinaza)
fi 8 10 11 22 43 30 9 133 10 94,64 93,20 102,24 98,56 244,14 15,62 2,70
Fi 8 18 29 51 94 124 133
Xi * fi 472 690 869 1.958 4.257 3.270 1.071 12.587
Xi - X prom. Fi*(Xi - Xprom)¨2 36 10.161 26 6.574 16 2.690 6 700 4 818 14 6.187 24 5.341 32.471
% de Llenado Minimo % de Llenado Máximo Rango Nª de Datos
54,84 121,84 67 133
Ln (xi)*fi/N 0 0 0 1 1 1 0 5
FACTOR DE LLENADO BALDE (%) CARGADOR FRONTAL CAT 994 HISTOGRAMA FACTOR DE LLENADO BALDE CARGADOR FRONTAL CAT 994
40
30 a i c n e u c e r F
20
10
0 59
69
79
89
99
Nivel de Llenado Balde Cargador Cat 994 (%)
109
HISTOGRAMA Y ESTADISTICOS TIEMPO CICLO PALADA CARGADOR CAT 992C Mina Doña Ines de Collahuasi ( I.C.V.) Canchas Oxidos (Ujina) TIEMPOS (Min) 0:00:38 0:00:45 0:00:45 0:00:52 0:00:52 0:00:59 0:00:59 0:01:06 0:01:06 0:01:13 0:01:13 0:01:20 0:01:20 0:01:27 TOTAL
Xi 0:00:42 0:00:49 0:00:55 0:01:03 0:01:09 0:01:17 0:01:23
Amplitud Media aritmetica Media geometrica Moda Mediana Varianza Desviación estándar
fi 18 14 11 13 9 8 2 75 0:00:07 0:00:57 0:00:56 0:00:42 0:00:57 0:02:35 0:00:12
Fi 18 32 43 56 65 73 75
Xi*Fi 0:12:27 0:11:19 0:10:10 0:13:33 0:10:25 0:10:12 0:02:47 1:10:54
Xi - X prom. 0:00:15 0:00:08 0:00:01 0:00:06 0:00:13 0:00:20 0:00:27
Tiempo Minimo Tiempo Máximo Rango Nª de Datos
Fi*(Xi Xprom)¨2 1:07:30 0:14:56 0:00:11 0:07:48 0:25:21 0:53:20 0:24:18 3:13:24 0:00:38 0:01:27 0:00:49 75
Ln (xi)*fi/N 21:31:44 17:26:07 14:06:21 17:14:08 12:11:39 11:07:13 2:49:41 0:26:53
HISTOGRAMA Y ESTADISTICOS TIEMPO CICLO PALADA CARGADOR CAT 992C
20
16 a i c n e u c e r F
12
8
4
0 00:00:42
00:00:49
00:00:56
00:01:03
00:01:09
Tiempo Ciclo Baldada
00:01:17
00:01:23
CARGADORES FRONTALES Ventajas: I.
Gran movilidad, alcanzando hasta los 17 Km/H y por ello pueden realizar el transporte a cortas distancias, lo que no es muy recomendable. II. Altura de descarga comprendida entre 3 y 7 metros. III. Diseño muy compacto con una relación media Peso en servicio/Tamaño del balde de 7,5 t/m. IV. Relación favorable de Potencia instalada/Capacidad del balde, alcanzándose un valor medio 62 HP/m . V. Capacidad para remontar y trabajar en pendientes. VI. Excelente maniobrabilidad y radio de giro pequeño gracias a la articulación central. VII. Posibilidad de obtener mezclas en el rajo debido a su gran movilidad. VIII. Facilidad para mantener un piso de carga mas limpio, no precisándose maquinas auxiliares para estos menesteres, como en el caso de las palas de cable.
CARGADORES FRONTALES IX. X. XI.
Adaptabilidad a diferentes métodos de arranque y transporte Menor inversión de capital que en otros sistemas de carga. Menor peligro de envejecimiento debido a su menor vida útil (10.000 a 15.000 horas).
Desventajas : i. La productividad se reduce con la aparición de problemas de tracción, en suelos embarrados y blandos. ii. Cuando el piso se encuentra con grandes patas y se trata de rocas duras y abrasivas, se incrementa el costo de los neumáticos. iii. Presentan un mal rendimiento energético debido a que, cuando realizan la carga, se ejecutan movimientos improductivos, ya que deben acomodarse para cargar y descargar el material. iv. Menor disponibilidad física que las palas.
CARGADORES FRONTALES L1800 DE 33YD 45 TON) Cargador frontal limpiando el piso
3
DESFASE ENTRE EQUIPOS DE CARGUIO
CALCULO LARGO CANCHA DE ACULATAMIENTO (LCA) Se refiere al largo mínimo necesario para la ubicación de los camiones en el punto de extracción, con el fin de realizar con facilidad, sus maniobras de posicionamiento.
Donde: Lca: Largo de cancha de aculatamiento (m) Lp: Largo de pala (m) d1: Distancia mínima entre pala y camión (m) Rg: Radio de giro del camión (m) Lc: Largo camión (m) d2: Distancia mínima entre camiones estacionados (m) n: Número de camiones en la fila de espera.
DESFASE EN UN MISMO BANCO Desfase entre frentes de avance (D1) se refiere a la distancia que debe mantener una pala de otra, cuando ambas se encuentran en un mismo banco, y trabajando en la misma dirección.
Donde: D1: Desfase en un mismo banco (m) A: Ancho de carguío (m) T: Tonelaje polvorazo (t) H: Altura de banco (m)
DESFASE ENTRE FRENTES DE AVANCE Y RETROCESO (D2) se refiere a la distancia que debe existir entre los equipos de carguío que se encuentren en un mismo banco, pero que su avance sea en sentido contrario.
Donde: Lac: Largo cancha aculatamiento (m) Lp: Largo pala (m) d1: Distancia mínima entre pala y camión (m) Rg: Radio de giro del camión (m) Lc: Largo camión (m)
n: Número de camiones en fila de espera d2: Distancia mínima entre camiones estacionados (m)
COMPARACION Pala de cable + menores costos de operación + mayor vida útil + mayor disponibilidad + costo de capital puede llegar a ser el triple + al estar montada sobre orugas es restringida.
Cargador frontal + excelente maniobrabilidad + un radio de giro pequeño + facilidad de mantener un piso de carga más limpio (no precisándose maquinas auxiliares) + posibilidad de obtener mezclas de mineral
