Unidad I

Carguío y Transporte en Minas

Rajo Abierto

Ítem 4

EQUIPOS DE CARGUÍO – PARTE 1

CLASE 7

CLASIFICACIÓN EQ. DE CARGUÍO

CARGUÍO Y TRANSPORTE - UPV SEDE CHILLÁN

2

Sin Acarreo Acarreo Mínimo

I.- Unidad Discreta 1. Pala Eléctrica (de cables)

2. Pala Hidráulica

3. Pala Neumática

4. Retroexcavadora

5. Cargador Frontal

1. LHD

II.- Flujo Continuo 1. Excavador de Baldes

2. Dragadora

PALAS

ELÉCTROMECÁNICAS

(DE CABLES)

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

Se utilizan principalmente en mediana y gran minería a cielo abierto.

Tienen un bajo costo por unidad de producción y pueden manejar grandes volúmenes.

Cada modelo puede combinarse con varios modelos de camiones, lo que les otorga cierta

flexibilidad.

Son equipos caros y críticos en la producción que requieren de mantenimiento preventivo

para evitar interrupciones en la producción.

Tienen poca movilidad para trabajar en varios frentes al mismo tiempo.

Para una misma producción, la energía eléctrica que consumen estos equipos resulta más

económica que el consumo de combustible de una pala hidráulica. Sin embargo, el costo de

inversión requerido es considerablemente mayor en el caso de una pala eléctrica.

MODELOS, TAMAÑOS Y CANTIDAD DE PASES

CAPACIDADES Y RANGO DE

VOLUMENES DEL BALDE

RELACIÓN DE CAPACIDAD Y UNIDADES

FAENA UNIDADES MARCA MODELO PESO OPERACIONAL CAPACIDAD

1 6 P&H 2800-XPA 1.084 Ton 34 yd³

2 2 P&H 4100-A 1.536 Ton 56 yd³

3 2 P&H 4100-XPB 1.496 Ton 73 yd³

DESCRIPCIÓN DEL MOVIMIENTO DE

CARGA

EXCAVACIÓN Y CARGA DEL BALDE EN EL

FRENTE

ETAPAS DEL LLENADO DE LA TOLVA

1° pase

2° pase

3° pase

MOVIMIENTO DEL EQUIPO

RENDIMIENTO EQUIPO DE 73 yd3

Capacidad balde yd³ 73

Capacidad balde m³ 55,8

Factor de llenado % 95

Densidad esponjada t/m³ 1,8

Carga por baldada t 95,4

Ciclo para una baldada min 0,63

Capacidad máx. camión m3 164

Capacidad máx. camión t 296

Capacidad Real camión t 286

N° de pases reales cu 3

Tiempo de carguío por camión min 1,89

Espera camión min 0

Aculatamiento min 0,5

Ton húmedas cargadas hora (incl. Esperas & aculat.) t/h ef 5945Ton húmedas cargadas hora (incl. Solo aculat.) t/h ef 7180

Factor operacional % 87

Producción horaria pala t/h op 5172

Disponibilida física % 85

Uso de la disponibilidad % 84

Horas Turno h 12

N° turnos día cu 2

N° días periodo d 320

Item Un Cantidad

Parámetros de Rendimiento Pala 73 yd³

COMPONENTES DEL EQUIPO

SUPERESTRUCTURA

INFRAESTRUCTURA

ESTRUCTURA

SUPERESTRUCTURA

Sobre la infraestructura se instala la superestructura giratoria capaz de girar en 360º

grados en ambos sentidos.

En su parte delantera están implantados los apoyos de pluma, como soporte y

estructura principal del equipo de excavación y del bastidor en A que mantiene en

posición a la pluma mediante los cables de suspensión.

El mecanismo de empuje y retracción del brazo puede estar en ella (accionamientopor cable) o montada sobre la pluma.

INFRAESTRUCTURA

Las palas de cable tienen una infraestructura montada sobre dos carros

de orugas.

La velocidad de los desplazamientos son a baja velocidad, menores a

3 km/h.

En este conjunto va instalado el mecanismo de traslación y dirección.

CABLES DE ACCIONAMIENTO

Los cables de empuje y retroceso son independientes, pero poseen un tambor de

enrollamiento en común, pues forman un conjunto accionado por el mismo motor.

El ajuste o tensado del sistema se realiza sobre el de retroceso, mediante un

mecanismo en el brazo, una vez que el de empuje ha sido convenientemente fijado.

Ambos cables son del mismo diámetro y tienen longitudes distintas.

La sustitución de los cables de accionamiento es un factor importante en lamantención del equipo, por lo que se deben establecer frecuencias de reemplazo,

ya sea por horas trabajadas o toneladas cargadas. No obstante, si por simple

observación se ven en mal estado, deben tomarse las medidas pertinentes.

PALA DE CABLE EN FUNCIONAMIENTO

BALDE

La geometría de diseño de balde o cucharón de los diferentes fabricantes puede

variar significativamente, por lo que es muy importante considerar los siguientes 5

parámetros:

Ángulo de ataque

Ángulo de excavación

Anchura de balde

Altura del balde

Profundidad del balde

DETERMINACIÓN TAMAÑO BALDE/CAMIÓN

Sea C el tamaño del balde, en m³ y sea P la producción, en m³/hr.

Según el tipo de material, tenemos que:

Ej: Se requiere una producción de 4000 ton/hr. ¿Cuál es tamaño del balde en material duro?

Resp: Asumiendo una densidad esponjada de 1,8 t/m³, se requiere un balde de 73 yd³ . El

mercado puede satisfacer la necesidad con una pala P&H 4100XPC (120st/109mt).

Blando Medio Duro Muy Duro

C (m³) = 𝑃

117

1,33 𝑃

71

1,23 𝑃

50

1,15 𝑃

50

1,13

AUTOMATIZACIÓN

Las Palas poseen microprocesadores que cumplen las siguientes

funciones:

Controlan la producción en tiempo real.

Monitorizan los parámetros de la operación: tiempos de ciclo, potencia utilizada

etc.

Controlan el sistema de engrase automático.

Permiten la detección de averías

VENTAJAS DE LAS PALAS DE CABLES

Pueden excavar a alturas entre los 10 y 20 m.

Pueden descargar a alturas entre los 6 y 8 m.

Poseen un sistema de traslación sobre una oruga y su accionamiento es eléctrico.

La excavación se realiza mediante la combinación de dos movimientos: elevación y empuje.

Son máquinas pesadas y robustas, adecuadas para trabajar en cualquier tipo de material.

Tienen alta fiabilidad, debido a un diseño ampliamente probado, con buena disponibilidad ypueden remontar pendiente reducidas.

Presentan buena estabilidad y suavidad en la operación.

Proporcionan una buena mezcla en dirección vertical, durante la carga, debido a la forma deexcavar, ya que la forma de movimiento de la pala hacia el materiales, primero, horizontal,penetrando la pila de material tronado, y segundo, subiendo el balde en forma casi vertical hastalograr llenarlo.

Presentan buen rendimiento, incluso en malas condiciones de piso, ya que operan sin desplazarsesobre él.

LIMITACIONES DE LAS PALAS DE CABLE

No son adecuadas para cargar material en forma selectiva.

Presentan una reducida capacidad de excavación (menos que la altura de orugas).

Requieren de un equipo auxiliar que constantemente mejore la pila de material por cargar.

Generalmente son tractores sobre orugas (bulldozer) o ruedas.

Requieren operadores altamente calificados.

Pueden dificultar otras labores, puesto que las mantenciones se realizan en la misma faena

minera.

Por su alto precio, sólo son consideradas en proyectos de gran escala y duración.

PARÁMETROS DE SELECCIÓN DE EQUIPOS

Características básicas:

La producción horaria requerida P expresada en m³/h.

El tipo de material objeto de excavación. Este puede clasificarse como: Blando, medio,

duro y muy duro, debiendo especificarse si es susceptible de arranque directo o debe ser

perforado y volado previamente.

La densidad de la roca.

A partir de estos se determinara:

El tamaño del balde en m³.

El peso aproximado de la excavadora.

La potencia total instalada y su distribución en los distintos mecanismos.

Altura del banco.

SELECCIÓN MODELO

Selección del modelo:

Sistema eléctrico:

Potencia disponible.

Control de la potencia.

Fiabilidad.

Facilidad de mantenimiento.

Eficiencia del sistema.

Factor de potencia.

Precio del sistema.

Sistema de empuje del brazo:

Cables.

Piñón y cremalleras.

Selección del modelo (continuación):

Mecanismo de traslación:

Tipo de accionamiento.

Potencia disponible.

Anchura de zapatas.

Velocidad de traslación.

Balde:

Capacidad del balde.

Ancho, alto y profundidad.

Relación peso/capacidad del balde.

Tipo de dientes.

Sistema anti desgaste.

PALAS HIDRÁULICAS

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Son equipos montados sobre orugas que son utilizados en mediana y gran minería.

Estas palas presentan una mejor movilidad que las palas de cable, aunque no están diseñadas

para cambiar de posición de manera frecuente.

Con una menor inversión 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 40 yd3).

El balde de la pala puede estar instalada de manera frontal o inversa (como una

retroexcavadora). Poseen dualidad posición cucharón.

Son equipos menores en tamaño que necesitan poco espacio para operar.

PALA HIDRÁULICA EN FUNCIONAMIENTO

EQUIPO RETROEXCAVADORA

El equipo RETROEXCAVADOR

principalmente realiza la

excavación por encima de su nivel

en la preparación del tajo de

carga. Normalmente la unidad

excava siempre por debajo del

nivel de orugas, pudiendo situarse

el camión en el nivel inferior o en el

mismo que la excavadora

ALCANCE Y DIMENSIONES COMO

RETROEXCAVADORA

Accionamiento: Diesel y Eléctrico

Peso Operacional:

Diesel: 200 a 763 ton.

Eléctrica: 256 a 763 ton.

Capacidad:

Diesel: 12 a 42 yd³.

Eléctrica: 15 a 42 yd³.

Potencia:

Diesel: 976 a 4020 HP.

Eléctrica: 900 a 2900 HP.

EXCAVADORA EN FUNCIONAMIENTO

EQUIPO FRONTAL

En el caso de pala hidráulica

frontal, el camión tolva están en

un mismo plano de trabajo.

Con estas unidades solo se

produce la excavación por

debajo del piso en la ejecución

de rampas para crear el acceso

a un nuevo banco.

ALCANCE Y DIMENSIONES COMO

PALA FRONTAL

Accionamiento: Diesel y Eléctrico

Peso Operacional:

Diesel: 195 a 752 ton.

Eléctrica: 252 a 752 ton.

Capacidad:

Diesel: 11 a 42 yd³.

Eléctrica: 16 a 42 yd³.

Potencia:

Diesel: 976 a 4020 HP.

Eléctrica: 900 a 2900 HP.

PALA FRONTAL EN FUNCIONAMIENTO

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Y DE DISEÑO

Diseños compactos y pesos relativamente reducidos en relación a la capacidad de los baldes.

Velocidades lentas de desplazamiento; hasta 2,4 kilómetros por hora en palas con motor diésel.

Facilidad de desplazamientos sobre terrenos mal acondicionados.

Capacidad para subir o bajar pendientes de fuerte pendiente a baja velocidad.

Ciclos de carga pequeños gracias a su alta velocidad de giro.

Altas fuerzas de excavación y penetración en materiales compactos.

Buena versatilidad para orientar el balde, con lo cual se consigue una alta selectividad.

Alto control de descarga sobre los camiones, con lo cual se reducen los daños producidos al

camión, y se consigue una buena distribución del material.