Equipos de carguío a cielo abierto uac

7/23/2019 Equipos de carguo a cielo abierto uac

1/63


2/63


3/63


4/63


5/63


6/63


7/63

Minera Escondida es la operacin minera de cobre demayor produccin en el mundo. El ao 2006, con1.255.599 toneladas mtricas de cobre fino,represent aproximadamente un 8,1% de laproduccin de cobre de mina mundial y un 23,4% dela produccin nacional.

1. BHP Billiton (57,5%)2. Rio Tinto PLC (30%)3. Jeco Corporation (10%)

4. Corporacin FinancieraInternacional (2,5%)


8/63


9/63

La produccin de Chuquicamata es de unas 528.377toneladas de ctodos electrorefinados y electroobtenidos con una pureza de 99,99 por ciento decobre. Tambin produce unas 10.760 toneladasmtricas de contenido fino de molibdeno. Adems,se obtienen otros subproductos, como barrosandicos y cido sulfrico.


10/63


11/63


12/63


13/63


14/63


15/63


16/63


17/63


18/63


19/63


20/63


21/63


22/63


23/63


24/63

La pala de cable es uno de losequipos ms utilizados en faenasmineras a cielo abierto debido ala productividad que puedealcanzar en las operaciones de

carga, respondiendo a latendencia de las empresasmineras de mover una mayorcantidad de material (mineral yestril).

En general, las palas de cable sonequipos de gran envergadura,que alcanzan elevadasproducciones, con costosunitarios bajos y una altadisponibilidad mecnica.


25/63

En minera, la clasificacin delos equipos de carguo se basaprincipalmente en la capacidaddel balde, que se expresa enyardas o m3. En la actualidad,la capacidad del balde puedesobrepasar las 60 yardas.Existen dos tipos de palas decable:

Las palas que cargan sobre

otros equipos (camiones), queson las ms utilizadas.

Palas que descargandirectamente sobre el lugar dedepsito.


26/63

Las caractersticas ms significativas de laspalas de cable son las siguientes:

Pueden excavar a alturas entre los 10 y 20 m.

Pueden descargar a alturas entre los 6 y 12 m.

Poseen un sistema de traslacin sobre una

oruga y su accionamiento es elctrico.La excavacin se realiza mediante lacombinacin de dos movimientos: elevacin yempuje.

Son mquinas pesadas y robustas, adecuadas

para trabajar en cualquier tipo de material.Permiten el arranque directo de materialescompactos, aunque en muchos casos seacondiciona el material a la carga mediantetronadura.


27/63

Tienen alta fiabilidad, debido a un diseo ampliamente probado,

con buena disponibilidad y utilizacin efectiva.Pueden remontar pendientes reducidas, pero no es aconsejable

que operen inclinadas debido a posibles problemas en el sistemade giro de la mquina.

Presentan buena estabilidad y suavidad en la operacin.

Proporcionan una buena mezcla en direccin vertical, durante lacarga, debido a la manera de excavar, ya que la forma demovimiento de la pala hacia el material es, primero, horizontal,penetrando la pila de material tronado, y segundo, subiendo elbalde en forma casi vertical hasta lograr llenarlo.

Presentan buen rendimiento, incluso en malas condiciones de piso,ya que operan sin desplazarse sobre l.Ofrecen al operador una muy buena visibilidad durante la

operacin, adems de condiciones de alta seguridad.

Tienen una larga vida til, estimada en ms de 60.000 horas deoperacin.


28/63

No son adecuadas para cargas selectivasde material.

Presentan una reducida capacidad deexcavacin (menos que las orugas).

Requieren de un equipo auxiliar queconstantemente mejore la pila de

material por cargar. Generalmente sontractores sobre orugas (bulldozer) oruedas.

Requieren operadores altamentecalificados.

Pueden dificultar las labores, puesto quelas mantenciones se realizan en la mismafaena minera.

Por su alto precio, slo son consideradasen proyectos de gran escala y duracin.


29/63


30/63

Las palas de cable tienen tres seccionesprincipales que se encuentraninterrelacionadas:

Infraestructura:

Las palas de cable tienen unainfraestructura montada sobre dos carrosde orugas, lo que les permite posicionarseadecuadamente en los lugares de trabajo, ytrasladarse a baja velocidad. En este

conjunto va instalado el mecanismo detraslacin y direccin, aunque en algunosequipos el motor correspondiente vayamontado en la plataforma superior. Todo elequipamiento elctrico va por lainfraestructura.


31/63

Superestructura

Sobre la infraestructura se instala la superestructura giratoria,que consiste en una plataforma capaz de girar en 360 grados

en ambos sentidos. La superestructura est cubierta por unhabitculo cerrado y presurizado, que impide la entrada depolvo en los sistemas de accionamiento y control, tanto de lafuncin de carga como de la de giro montadas sobre ella.

En la parte delantera del habitculo se ubica el equipo frontalde excavacin y la cabina del operador. En la trasera est elcontrapeso.


32/63

Estructuras de operacin

La operacin de carga de una pala de cable se realiza mediantela combinacin de dos funciones ejecutadas por dos mecanismosdistintos:

Mecanismo de elevacin, que trabaja mediante el cable deelevacin, que se enrolla en su correspondiente tambor.

Mecanismo de empuje / retroceso, que se realiza por medio deun mecanismo pin y cremallera instalado en la pluma o

tambin mediante cables y un tambor montados en lasuperestructura, todos accionados por motores elctricos.

La descarga se realiza una vez que la superestructura ha giradohasta situarse sobre la unidad de transporte (camin). En esemomento, un motor elctrico ubicado en la pluma acciona,

mediante un cable, el cerrojo de la compuerta para descargar elmaterial.


33/63

Sistema elctrico

Alimentacin

La alimentacin a las palas de cable, en alta tensin, serealiza desde la red trifsica de distribucin de laexplotacin. La tensin de dicha red (15 a 45 kV) es muysuperior a la utilizada normalmente por las excavadoras(3,3 a 7,2 kV), por lo que se necesita una transformacinintermedia que se hace mediante una subestacin,

normalmente mvil y situada en la propia faena minera. Elcable flexible que llega a la mquina por la parte traseraconduce la corriente a la superestructura giratoria, dondese encuentra la mayora de los mecanismos y todos lossistemas de mando y control.


34/63

Accionamiento elctrico

Cuando la electricidad se introdujo como fuente de energa por razonesde rendimiento y costo, su empleo se hizo en corriente continua. La

utilizacin de motores de corriente continua, en vez de alterna, se hizoporque el par de salida por amperio consumido es mximo y su doblealimentacin suministraba control y flexibilidad lo suficientementebuenos. La relacin entre par (intensidad) y velocidad (tensin) deestos motores los haca ideales para esta aplicacin.

Superestructura giratoriaEn la plataforma de la superestructura van instalados todos lossistemas de mando y control elctrico de los distintos mecanismos. Ensu parte delantera estn implantados los apoyos de la pluma, elsoporte y estructura principal del equipo de excavacin y del bastidoren "A", que mantiene a la pluma en posicin mediante los cables desuspensin.

Como estos apoyos son flexibles y la pluma puede ser elevada, paracasos de una elevacin descontrolada o de la aplicacin de excesivoempuje existe un interruptor "fin de carrera" que impide que la plumacaiga sobre la mquina.


35/63

La elevacin del balde de la pala se hace siempre mediantecables, por lo que el mecanismo est compuesto por uno odos motores elctricos y una transmisin por engranajesque llegan hasta el tambor de enrollamiento, controlando elbalde de buena forma.

El mecanismo de elevacin lleva un freno de zapata,accionado por un muelle, que permite mantener el baldeelevado durante los desplazamientos de la mquina. Elfreno se quita neumticamente para trabajar desde lacabina del operador mediante el control elctrico.


36/63

Existen diferentes mecanismos para accionar el empuje del

balde.Las palas marca Bucyrus transmiten al brazo losmovimientos de empuje y retroceso en la excavacinmediante cables. El mecanismo que los acciona va situadoen el centro del lado delantero de la superestructura.

Otro sistema consiste en un mecanismo de pin ycremallera, accionado por un motor elctrico o hidrulico.Todo el conjunto va montado al aire sobre la pluma, cercade la guiadera, por lo que aumenta la inercia en el giro dela mquina.


37/63

Permite el giro en 360 grados, en cualquiera de los dossentidos, de toda la superestructura respecto de lainfraestructura apoyada sobre el suelo. El movimientoparte de uno o ms motores, situados verticalmente enla plataforma superior. La transmisin se realiza pormedio de engranajes rectos, cuyo ltimo eje atraviesa la

superestructura.


38/63

Si bien para los equipos pequeos el mismo motor deelevacin sirve para hacer la traslacin, los diseos

modernos instalan motores independientes de traslacin enla parte trasera de la infraestructura. Un motor nico, contransmisin independiente para cada oruga, frenos yembragues de mandbulas o discos, suministra lasdirecciones deseadas.


39/63

Consiste en una robustaestructura que soporta toda lamquina, montada en dosbastidores de orugas sobrelos que la pala realiza losdesplazamientos.

Sobre ella gira lasuperestructura encargada deejecutar la carga y descargadel balde, estando el eje degiro o pivote central alojado

en el centro de lainfraestructura. Para ello, stalleva en su parte superior lacorona dentada de giro y lapista inferior del crculo derodillos.


40/63

El aire comprimido que acciona los frenos y embragues se

produce en un grupo moto-compresor situado dentro de lacabina presurizada de la plataforma giratoria. El motor es decorriente alterna a baja tensin.


41/63

Los cables de empuje y retroceso son independientes,pero poseen un tambor de enrollamiento en comn,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 vezque el de empuje ha sido convenientemente fijado.Ambos cables son del mismo dimetro y tienenlongitudes distintas.

La sustitucin de los cables de accionamiento es unfactor importante en la mantencin del equipo, por loque se deben establecer frecuencias de remplaz, ya seapor horas trabajadas o toneladas cargadas. No obstante,si por simple observacin se ve en mal estado, debentomarse las medidas pertinentes.


42/63

El balde se sita en el extremo del brazo y est unido a l mediante pernos quepermiten facilitar su reemplazo o modificar la inclinacin.

Montado sobre un brazo (empuje/retroceso), el balde es elevado por los cablesamarrados a l, que pasan por las poleas situadas en el extremo de la pluma.

Respecto del brazo, ste transmite la fuerza de empuje necesaria para penetrar enel material por cargar, para lo que se desliza en una guiadera pivotante,permitiendo realizar cortes completos con distintos perfiles de excavacin.

Por lo general, los baldes son robustos y pesados de acuerdo con las exigencias deltrabajo. Los aceros de alta resistencia utilizados poseen pesos especficos de 1.500kg/m3.

La geometra de diseo de baldes de los diferentes fabricantes puede variarsignificativamente, por lo que es muy importante considerar los siguientes cincoparmetros:

ngulo de ataque

ngulo de excavacin

Anchura de balde

Altura del balde

Profundidad del balde


43/63


44/63

La pala hidrulica esuna mquina que seutiliza tanto en faenas

de explotacionesmineras como en obrasciviles. Los equipos mspequeos se usan parala apertura de zanjas,demolicin de

estructuras, etctera.


45/63

Existen dos tipos depalas hidrulicas: laspalas frontales y lasretros. La diferenciaentre stas se refiere alsentido de movimientode los baldes y a lageometra de losequipos,distinguindose, por lotanto, en la accin decarga.


46/63

Diseo compacto y peso relativamente reducido en relacin con lacapacidad de los baldes.

Gran movilidad y flexibilidad en la operacin, especialmente en laversin disel, con velocidades de desplazamiento de 2,4 km/h.

Excelente posicionamiento de las mquinas gracias al accionamientoindependiente de las orugas.

Capacidad de remontar pendientes de hasta 80%, y posibilidad derealizar la operacin continuada en pendientes de 60%.

Velocidades de rotacin elevadas, de 2,5 a 5 r.p.m., por lo que sepueden lograr ciclos de carga pequeos.

Fuerzas de penetracin y excavacin elevadas, permitiendo la cargadirecta de materiales compactos.

Versatilidad para orientar el balde en el frente de la excavacin, por loque son muy adecuadas para la explotacin selectiva.

Exigen poco espacio para operar, constituyendo el equipo ideal en laexcavacin en zanjas o espacios estrechos.

Presentan menor necesidad de empleo de mquinas auxiliaresrespecto de una pala de cables.

Poseen una vida til media de 25.000 a 35.000 h, por lo que su usoresulta muy atractivo en faenas medianas y pequeas


47/63


48/63

El chasis tiene como misin transmitir las cargas de lasuperestructura al tren de rodaje. Los chasis para trenes de rodaje de

orugas estn constituidos por una estructura en forma de H que alojaen la parte central la corona de giro y va apoyada y anclada en loscarros de oruga. El sistema de orugas est formado por los siguientescomponentes:

1. Cadenas de tejas ensambladas porbulones y casquillos sellados.

2. Tensores de cadena.3. Rodillos gua.4. Ruedas gua.5. Rueda motriz6. El sistema de traslacin mediante tren

de rodaje responde a tres funciones:otorgar una plataforma de trabajoestable: soportar los movimientos de lamquina, permitiendo hacerla girardurante la traslacin, y aportar, alconjunto del equipo, movilidad y

capacidad para remontar pendientes.


49/63

Mayor traccin sobre el suelo.

Menor presin sobre el terreno.

Mayor estabilidad.

Menor radio de giro


50/63

Es el conjunto formado por dos vigas cajn y una serie demdulos adosados, que deben absorber los esfuerzos transmitidospor el equipo de trabajo en la excavacin y la aceleracinproducida por el giro. La superestructura est unida al chasismediante la corona de giro, que es el elemento de la pala quepermite la rotacin de la superestructura respecto del chasisinferior, que permanece fijo sobre el suelo.


51/63

Las palas de carga utilizan sistemas elctricos ohidrulicos. Si bien los primeros ofrecen un menor costo demantencin, menor nivel de ruido y mayor disponibilidadmecnica, las palas pierden movilidad al necesitar de uncable.

Respecto del sistema hidrulico, los elementos msimportantes del circuito son el depsito, las bombas, losdistribuidores y receptores, motores o cilindros.


52/63

El equipo de trabajo est constituido por

diferentes elementos, dependiendo de si laforma de descarga es frontal o deretroexcavadora:

En sistemas frontales: El equipo de trabajo lo

constituye la pluma y el brazo con el balde ensu extremo. La fuerza de penetracin seconsigue mediante uno o dos cilindroshidrulicos del brazo, y la fuerza de excavacinpor medio de otros dos cilindros en el balde. Elmovimiento vertical se realiza gracias alaccionamiento hidrulico de la pluma.

En sistema de retroexcavadora: El equipo detrabajo lo compone la pluma, el brazo y elbalde, articulados entre s y accionadosmediante sistemas hidrulicos.


53/63

El diseo y forma del balde influyen en el grado de llenado del

mismo y, por lo tanto, en la produccin horaria del equipo. Losparmetros por tener en cuenta en el diseo del balde son:

Relacin ancho / volumen del balde.

Distancia entre la punta de los dientes y la articulacin.

ngulos de vuelco y apertura.

Peso del balde.


54/63

En las faenas de minera a cielo abierto se utilizan principalmente losequipos medianos, asociados a camiones, de acuerdo con combinaciones

bien definidas del binomio cargador-camin.


55/63

Los cargadores frontales son equipos capacitados para

realizar labores de carga de camiones, vagones o tolvas;carga y transporte para distancias cortas, ya sea a unchancador o al stock pile, y constituye una mquinaauxiliar y/o de empuje en labores de limpieza opreparacin de rampas.

Caractersticas generales

Los cargadores frontales se pueden distinguir y clasificar segnla capacidad de carga del balde, como se indica en la siguientetabla:

Capacidad de carga

Clasificacin1. < 4 m3 Pequeos2. 4 - 8 m3 Medianos3. > 8 m3 Grandes


56/63

El uso de los cargadores frontales representa importantes ventajas enel desarrollo de las faenas en la minera, ya que tienen:

Gran movilidad, alcanzando velocidades de 45 km/h, lo que les

permite realizar la labor de carga y transporte en distancias cortas. Capacidad de trabajo de descarga en altura de entre los 3 y 6 metros.

Capacidad para trabajar en pendientes.

Un ancho de balde que permite trabajar grandes bloques de roca.

Posibilidad de obtener mezclas de diferentes sectores debido a su granmovilidad.

Facilidad para mantener un piso de carga ms limpio, no precisndosemquinas auxiliares.

Adaptabilidad a diferentes mtodos de extraccin.

Una menor inversin en relacin con otros sistemas de carga (palas)

Facilidad de reventa.

Posibilidad de alquiler (arriendo) y contratacin.

Una mantencin sencilla respecto de otros sistemas de carguo.

Menor requerimiento de prctica y experiencia del personal que usar

los equipos


57/63

Requieren una pila o material tronado msesponjado respecto de otros sistemas de carguo.

Esto implica una consideracin importante en latronadura, especialmente en lo referente a lasecuencia de encendido.

Para igual capacidad de balde tienen menorproductividad que una pala.

Requieren de un amplio espacio para maniobrar, yaque necesitan desplazarse durante el proceso decarga.

Tienen menor productividad en suelos embarrados yblandos.

Si no hay un buen nivel de pisos, existe un aumento

considerable del costo de neumticos. Necesitan alturas de banco reducidas para operar

con seguridad.

Poseen menor disponibilidad mecnica respecto delas palas.


58/63

Chasis

En general, el chasis est formado por dos

semichasis unidos por una articulacin doblecon eje vertical. En el semichasis delantero, yde forma ms o menos triangular, va ancladotodo el equipo de trabajo. El semichasistrasero tiene forma de caja y debe soportar,adems del eje y su diferencial, el peso delmotor y de la transmisin. Tambin,generalmente, soporta el peso de la cabina ymandos del operador.

Ambos estn construidos de aceros de altaresistencia, especialmente diseados parasoportar esfuerzos de carcter continuado,tanto de torsin como de flexin.

Mediante la accin de los vstagos de doscilindros hidrulicos, uno a cada lado, laarticulacin permite giros a izquierda yderecha, con ngulos de entre 35 y 45grados, lo que aumenta la maniobrabilidad dela mquina.


59/63

Se estima que entre 10% y 20% de los costos de mantencin delos cargadores frontales corresponde a los neumticos, por lo que

stos representan uno de los factores clave por considerar en unabuena operacin de estos equipos. Los cargadores frontalesutilizan los siguientes tipos de neumticos:

Lonas sesgadas

Radiales

Beadless


60/63

En relacin con el balde, stos se disean con un ancho un pocomayor al de la mquina, de forma que al introducirlos en las pilas

(carga) no se produzcan daos en los neumticos.Estas dimensiones hacen que los baldes tengan una estructura msdbil que la de las palas de cable y/o hidrulicas. Como adems esnecesario maximizar la carga til, se deben construir con el menorpeso posible. Por este motivo, las fuerzas de arranque de estosequipos son mucho menores que en las palas.

Los baldes se clasifican de acuerdo con el material que debentransportar y para el cual se han diseado. Se distinguen baldes dematerial ligero, baldes de uso general y baldes de roca.

Los dos primeros son baldes de forma recta, en cambio el de rocatiene forma de "V" y se le han incorporado dientes para mejorar lapenetracin.


61/63

Los cargadores frontales usan motores disel como fuente de energaprimaria, utilizando dos tipos de transmisin: mecnica o elctrica.

Mecnica La transmisin mecnica est constituida por tres

mecanismos de regulacin:Mecanismo de regulacin de la velocidad del motor, que a su vezacciona un convertidor de par convencional.

Mecanismo de regulacin por modulacin de potencia, situado entre elmotor y el convertidor de par. La velocidad del motor y la bombahidrulica permanecen constantes.

Mecanismo de regulacin variable, con varios convertidores de par.Los convertidores de par regulan la velocidad de traslacin,manteniendo la velocidad de motor en un rgimen constante. Estemecanismo cuenta con los siguientes elementos:

Convertidor de par, cuya finalidad es disponer de un rgano quemultiplique el par, disminuya el nmero de revoluciones y brinde unnmero de relaciones de cambio, normalmente de 3 a 4,8.

Caja de cambios, que suele ser del tipo "power-shift" o servotransmisin con control simple, disponiendo de varias velocidadeshacia adelante y hacia atrs.

rboles de transmisin, que transmiten el movimiento a los dos ejes,consiguindose as la traccin a las cuatro ruedas.

Diferenciales, ejes y mandos finales.


62/63

El circuito hidrulico de los cargadores frontales acciona loscilindros de elevacin y articulacin.

La bomba que acciona los cilindros de la articulacin debeproducir la presin de aceite suficiente para controlar elbalde, incluso cuando el motor de la mquina funciona abajo rgimen. Igualmente, cuando se produce laexcavacin y carga, y el motor se encuentra a rgimenmximo, debe existir un exceso en la capacidad del circuitode la articulacin para aumentar la del circuito de carga.


63/63

El equipo de trabajo est constituido por el mecanismo deelevacin, volteo y la cuchara. Los brazos de elevacin son de

acero de alta resistencia, estn unidos por un puente centralque garantiza solidez de conjunto, y son accionados porcilindros hidrulicos para subirlos y bajarlos.

En el mecanismo de volteo existen dos configuraciones. Lams utilizada es la que se conoce como "cinemtica en Z",

que multiplica fuerza y velocidad de volteo gracias a su mejorgeometra. El mecanismo es accionado por uno o dos cilindroshidrulicos, segn el modelo.

Documents

Equipos de carguío a cielo abierto uac