UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA NAZCA – PERU 2009 CURSO : METODO DE EXPLOTACIÓN SUPERFICIAL TEMA : OPERACIONES UNITARIAS: CARGUÍO DOCENTE : ING. ARTURO GUTIÉRREZ
UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA
NAZCA PERU 2009
CURSO : METODO DE EXPLOTACIN SUPERFICIAL
TEMA : OPERACIONES UNITARIAS: CARGUO
DOCENTE : ING. ARTURO GUTIRREZ
TEMA 4: CARGUIO EN TAJO ABIERTO
El carguo consiste en recoger el material tronado, mediante un equipo de carguo, desde el frente de
trabajo para depositarlo en un equipo de transporte
que llevar el material a un determinado destino
(planta, botadero, stock).
Es la tercera actividad unitaria en el proceso minero.
Alternativamente, los equipos de carguo
pueden depositar directamente el material
removido en un punto previamente definido.
PROCESO DE CARGUIO Y
TRANSPORTE
CLASIFICACION EQUIPOS DE CARGUIO
Los equipos de carguo pueden ser:
unidades discretas de carguo, como es el caso de palas y cargadores;
equipos de carguo de flujo continuo, como es el caso de excavadores de balde (rotopalas) que realizan una
operacin continua de extraccin de material.
Otra forma de diferenciar los equipos de carguo considera si stos se desplazan o no, por lo que se
distingue entre equipos sin acarreo y equipos con
acarreo mnimo.
AREA DE CARGUIO
rea restringida sin sealizacin; limitada 50 m a la redonda; corresponde a la trayectoria y
aculatamiento de los camiones.
Es la zona donde se relacionan los conjuntos pala -
camin, cargador frontal - camin y equipos de
apoyo.
EQUIPOS EN EL AREA DEL CARGUIO
Palas electromecnicas o cargadores frontales de diferentes capacidades de balde.
Camiones de extraccin elctricos o mecnicos (con la capacidad vara entre 90 y 360 toneladas de
tolva.)
Equipos de apoyo a la produccin: tractores montados sobre orugas, tractores montados sobre
neumticos, motoniveladoras, camin regador,
manipulador de cables y otros.
VARIABLES DE CARGUIO
Las variables que influyen en los resultados de la actividad de carguo se reflejan en el clculo de
las producciones horarias.
Condiciones de operacin (clima, caminos, turno, etc.) a que puede estar sometido un equipo de
carguo, afectarn los tiempos del ciclo de carguo
y la productividad.
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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 cbicos de material.
El tipo de roca y la densidad esponjada (masa de roca por unidad de volumen para la granulometra de la tronadura) afectan el factor de llenado del balde (el porcentaje de la carga media sobre la terica mxima posible) segn las condiciones en que se encuentre el material apilado.
VARIABLES DE CARGUIO
El piso de la zona de carguo debe estar nivelado para evitar excesivos balanceos , que aumenten los desgastes y puedan provocar daos 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 situacin.
La experiencia del operador aumenta o disminuye los tiempos de ciclo de carguo debido al posicionamiento de la mquina respecto al entorno (mina, camiones y equipos auxiliares).
VARIABLES DE CARGUIO
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PILAS DE MATERIAL ADECUADAS A LOS EQUIPOS DE CARGA
CICLO DE TRABAJO
Las excavadoras se dividen en las palas de cable y las palas hidrulicas, siendo las primeras las de ms
amplia aplicacin en la gran minera debido a sus altas
capacidades y excelentes resultados de operacin.
El ciclo de excavacin de una mquina 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 excavacin representa la mayor parte del tiempo completo del ciclo.
Mantener el arco de giro lo ms cerrado posible ayuda a mejorar la eficiencia de operacin Un arco de giro de 70 se considera estndar, es decir 100% del rendimiento ptimo.
PALAS Al aumentar el tamao del arco se disminuye el
rendimiento; mientras que al disminuir el arco se aumenta el rendimiento.
El alcance ms largo de la pala elctrica le permite mantener un arco de giro ptimo durante ms ciclos de excavacin antes de que sea necesario la propulsin a otra posicin.
El operador de la pala hidrulica tiene la opcin de girar ms all 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.
El mayor alcance inherente de la pala elctrica proporciona un mejor arco de giro y menos propulsin hacia el frente de trabajo.
Con el alcance limitado de una pala hidrulica, la ubicacin de los camiones y la ubicacin adecuada del botadero consumen ms tiempo.
Mientras en teora los tiempos de ciclo de las palas hidrulicas son similares a los de la pala elctrica, en prctica los tiempos de ciclo de la pala elctrica constantemente son menores que los de la pala hidrulica.
PALAS
Existe una relacin inversa entre el
tamao del arco de
giro y el rendimiento
de la pala; entre ms
pequeo es el arco de
giro, mayor es el
rendimiento
Arco de giro
Porcentaje aproximado
de productividad ptima
45 126%
50 116%
60 107%
70 100% (estndar)
100 88%
130 77%
180 70%
PALAS
PALAS
PROCESO DE CARGUIO EN MINA DE UNA PALA DE CABLE
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Mantener una distancia adecuada del equipo con
respecto al material
La posicin del cucharon debe ser a nivel de piso
Regular la sobrepresin del lpiz
El llenado correcto del cucharon debe ser un
llenado total
TECNICAS LLENADO DEL BALDE
REA DE CARGA
Importante mantenga
El piso limpio y nivelado.
Tener el frente apropiado
Para el ingreso de los
Camiones a la zona de
Carguo.
1 BUENA PENETRACIN INICIAL
cuchara rosando ligeramente el suelo regular la penetracin de acuerdo al material mucha penetracin no levanta poca penetracin no llena el balde
PRINCIPIOS DE LLENADO DE BALDE
Buena penetracin inicial
Levantar el lpiz 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 mximo 40 segundos
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
LLENADO DEL BALDE DESDE EL BANCO
POSICION DEL CAMION
Ubicar los camiones con un balde cargado
Tocar la bocina para parar los camiones
Tocar la bocina cuando el camin est cargado
Mantener el piso libre de rocas sueltas
Las rocas mojadas cortan los neumticos ms fcilmente
Desarrolle movimientos suaves
RECOMENDACIONES
PALA DE CABLE O MECNICO
Equipo de carguo, que se utiliza para cargar y
excavar material en un banco tronado, a travs de
un sistema de levante de balde por cables.
Este equipo est montado sobre orugas, para su
desplazamiento de avance, y est alimentada,
normalmente, en forma elctrica para su
operacin.
PALA DE CABLE O MECNICO
PALAS
Existen dos tipos principales de palas, las mecnicas y las hidrulicas. Ambos tipos pueden tener la misma capacidad desde el punto de vista elctrico, utilizando un cable alimentador o mediante un motor diesel. Las unidades operadas mediante motores diesel, tienen costos operacionales y de mantencin considerablemente ms altos, pero tienen la ventaja de no requerir de un elaborado sistema de distribucin de energa elctrica para alimentarlos. Se utilizan principalmente en reas distantes en donde la energa no se encuentra disponible a un costo razonable, o en aqullas reas cuyas condiciones climticas y/o topogrficas son
PALAS
severas y, por lo tanto, resulta difcil o imposible mantener un sistema de distribucin de energa. La Figura 1.5A, muestra una pala mecnica tpica cargando un enorme camin de transporte. La flecha vertical indica la altura de la polea de punto ascendente, dimensin a menudo utilizada para definir la altura mxima y segura del banco operativo, lo que constituye un parmetro de diseo bsico e importante y que se discutir posteriormente. La Figura 1.5B, es un ejemplo de un banco, el cual es demasiado alto para la pala que se utiliz para extraerlo. Se pueden distinguir las marcas de los dientes de la pala.
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PALAS La pala es incapaz de alcanzar el nivel superior del
banco. El rea de la cresta no puede ser controlada por la pala, lo que resulta en condiciones operativas difciles. Figura 1.5C, es otra vista de una pala mecnica realizando una operacin de carga. Aqu el camin se encuentra en posicin, con tal de minimizar el ngulo de rotacin, lo que resulta en una operacin de carga muy eficiente.
Las palas mecnicas se han empleado por muchos aos.
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OPERACION
Procedimientos de trabajo con excavadoras de
carga segn 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
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PALAS
Los baldes de las palas mecnicas o elctricas tendrn mejor rendimiento que los baldes de palas
hidrulicas en terrenos abrasivos con menor tiempo
de detencin y menores costos de mantencin.
PALAS Tipo de excavacin , Descripcin del material
1. Excavacin fcil. Materiales sueltos de forma
granular, que fluyen libremente. Esto puede incluir
materiales de pila de stock o materiales que se estn re-
manejando.
2. Excavacin 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
"excavacin libre". La arenisca erosionada, bien tronada
tambin podra considerarse en esta categora.
PALAS 3. Excavacin difcil. Materiales que requieren tronadura y cuyo
tamao de fragmentacin es menor que 1 m. Despus de la
tronadura, el material est 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
"excavacin libre", como las arenas petrolferas y algunos
yacimientos de hierro que tambin se consideran en esta categora.
4. Excavacin muy difcil. Materiales que requieren tronadura con
altos factores de detonacin. Estos materiales generalmente tienen
alta resistencia a la compresin, densidad y abrasividad. Otros
factores geolgicos como unin y actividad de fallas tambin
contribuyen a la mala fragmentacin creando condiciones de
excavacin muy difcil. Algunas veces las arenas petrolferas in-situ
entran en esta categora.
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 mtodos de excavacin, la seguridad es primero y luego
deben prevalecer las condiciones de
productividad.
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PALAS HIDRAULICAS
PALAS HIDRAULICAS
Las palas hidrulicas grandes son relativamente nuevas. Las palas mecnicas, son ms slidas y
confiables. Su accin excavadora consiste en un
movimiento de empuje, recoge y movimiento
ascendente (Ver Figura 1.7A).
Las palas hidrulicas grandes son relativamente
nuevas, pero se han hecho muy populares. Estas, son
capaces de variar la inclinacin del balde (Ver Figuras
1.7A y 1.7B), lo cual estimula la eficiencia de la
excavacin. Los dos tipos de palas son tractores-
orugas armadas y pueden rotar 360 grados en un
crculo de rodillo (Ver Figura 1.7A).
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PALAS HIDRAULICAS
Son equipos que han alcanzado un rpido desarrollo en los ltimos treinta aos, aplicados inicialmente en las obras pblicas como las retroexcavadoras, e introducindose luego en la minera con los sistemas de carga frontales y con unos tamaos en progresivo aumento.
Sus caractersticas bsicas son:
Accionamiento diesel o electrohidrulico, con potencias de hasta 1.800 kW.
Sistemas de arranque y carga, frontal o retro. Montaje sobre orugas. Superestructura con giro completo y diseo
compacto.
PALAS HIDRAULICAS
Su campo de aplicacin como equipo de
arranque directo, permite la realizacin de
excavaciones de obras de drenaje, trincheras,
etc., para tamaos pequeos, y los equipos
mayores, con carga frontal, pueden desempear
funciones de arranque y carga sobre volquetes o
sobre las instalaciones de trituracin y transporte
continuo, siendo un buen suplemento en la gran
minera como sustitutivas de las excavadoras
por su mayor movilidad y selectividad.
PALAS HIDRAULICAS
Las palas hidrulicas 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 estril.
La Figura 1.6, es una vista de una pala hidrulica cargando un camin de transporte.
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PALAS: MECANICAS E HIDRULICAS
El Cuadro 1.2, entrega un listado de los costos
operativos y costos capitales tpicos para ambos tipos
de palas. Las estimaciones ms comunes de
productividad tambin se muestran aqu para
aplicaciones en roca resistente.
CAPACIDAD DEL BALDE
El equipo de limpieza es necesario con palas hidrulicas y palas mecnicas o elctricas en
operaciones de alta produccin 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 ndices operacionales para
palas como por ejemplo el tiempo de reserva
PALAS MECNICA E HIDRULICA
La excavadora hidrulica puede excavar ms abajo
del nivel del terreno.
La preparacin de una rampa hacia una berma
ms baja es una
operacin normal del
operador de una
excavadora hidrulica.
El movimiento de empuje de las palas mecnicas o
elctricas mineras
proporciona la capacidad
de excavar ms abajo del
nivel del terreno y cortar
una rampa hacia abajo
PALAS: MECANICA E HIDRULICA
La pala hidrulica tiene una pequea ventaja cuando se excavan rampas hacia abajo. Sin embargo, en
operaciones de alta produccin y bajo costo
tpicamente no es econmicamente eficaz utilizar
una herramienta de carga primaria para excavar una
rampa.
La mayora 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: MECNICAS E HIDRULICAS
Lo que importa son las toneladas movidas. Los fabricantes de palas hidrulicas y mecnicas o
elctricas utilizan diferentes estndares aceptados para
indicar la capacidad nominal de sus baldes.
Es muy importante comprender la aplicacin de los factores de llenado al indicar el tamao del balde, a fin
de optimizar el rendimiento del equipo de carga.
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
Facilidad de excavacin del material
Factor aproximado de llenado del balde
Pala elctrica Pala hidrulica
Excavacin fcil 1.05- 1.20 .95- 1.05
Excavacin media 1.00- 1.15 .90- 1.00
Excavacin difcil .90 - 1.00 .85 - .95
Excavacin muy difcil .85 - .95 .80 - .90
Las palas hidrulicas y mecnicas o elctricas tienen la capacidad de retirar material de
frentes bajo o pilas.
Es dudoso que exista demanda de esta capacidad en operaciones de alta produccin y
bajo costo, donde hay disponible equipo
auxiliar para apoyo de las operaciones
mineras.
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
Una pala mecnica o elctrica minera tiene un alcance de excavacin al nivel del piso
aproximadamente igual al de una pala
hidrulica de la misma capacidad
La excavadora hidrulica puede mantener el balde paralelo al y sobre el terreno.
Esta tcnica minera es vital para la penetracin correcta y separacin limpia de capas
delgadas de minerales o desmonte
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
Tanto la pala hidrulica como la mecnica o elctrica descargan el material en una forma similar. El
control de la descarga del material es mayor con
una pala hidrulica.
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
La pala elctrica o mecnica minera tiene una clara ventaja en este atributo y la seguridad y facilidad de operacin que se obtiene al estar ms alejada del frente del banco es frecuentemente mencionado por los operadores como una de las razones por las que ellos prefieren las palas elctricas
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
Capacidad del balde Radio de excavacin Pala hidrulica Pala elctrica
25.2m3 (33.0 yd3) 35:2m3 (46.0 yd3) 43.6m3 (57.0 yd3)
16.5m 21m 17.5m 24m 17.5m 24m
El alcance de la pala mecnica o elctrica le da una ventaja nica de excavacin. Los
operadores de las palas hidrulicas tienden a
"guardar su distancia" al frente de trabajo, lo
que resulta en un llenado no ptimo del balde
y mayor desgaste de los componentes del
sistema de propulsin.
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
La ubicacin ms alta de la cabina del operador de la pala mecnica o elctrica con respecto al piso
de la mina y una buena distancia desde el frente
de trabajo, dan a la pala elctrica una ventaja
definitiva de seguridad para el operador cuando se
retiran rocas grandes
La prctica normal sera retirar el material a cada lado del boln, 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 boln alejndolo de la
mquina.
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
Los procedimientos para retirar bolones o secciones de pie son bsicamente los
mismos para las palas hidrulicas y
mecnicas o elctricas. Ninguna pala puede
excavar a travs 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: MECNICAS E HIDRULICAS
Las palas hidrulicas tienen una ventaja cuando descargan desperdicios grandes; sin embargo, es
dudoso que esto se use en una operacin de alta
produccin y bajo costo.
Fabricantes de palas hidrulicas sealan una ventaja en este atributo, los estndares de
seguridad de la mayora de las empresas mineras
no permiten la carga de camiones grandes de esta
forma, porque la carga de choque al camin puede
lesionar al personal y daar la estructura del
camin.
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
El rango de las palas mecnicas o elctricas y las limitaciones de tamao que presentan la tecnologa de las palas hidrulicas, hacen que la pala mecnicas o elctrica sea la mejor opcin para la mayora de los camiones mineros.
Capacidad camin-pala
Carga concntrica en la lnea central de la tolva
Espacio libre para el balde arriba del vrtice de la carga
Espacio libre seguro para ubicar el camin para cargarlo desde la pala
Cargar el camin hasta la carga permitida en el menor nmero de pasadas (idealmente tres)
PALAS: MECNICAS E HIDRULICAS
CRITERIOS, EXCAVACION Y CARGUIO, COMPATIBILIDAD CON EL CAMION
RETROESCAVADORA
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La mquina excavadora mas grande del mundo
ROTOPALAS
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ROTOPALAS
Esta es una mquina de produccin continua
o alemana en la que las funciones de
arranque, carga y transporte, dentro de ella,
estn separadas, siendo realizadas las dos
primeras por el rodete y la ultima por un
sistema de cintas transportadora.
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ROTOPALAS VENTAJAS
Mquinas de excavacin continua
Tiene un Coste de Operacin bajo
tiene un consumo de energa 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 pequeo tamao, lo que facilita su transporte con cintas
Permiten una gran selectividad en la excavacin y alta capacidad de produccin
El sistema de trabajo proporciona taludes muy estables y bancos anchos
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ROTOPALAS DESVENTAJAS
Requiere un mantenimiento amplio y complejo
Inversin muy elevada No pueden excavar materiales
duros, abrasivos y compactos
Configuran sistemas poco flexibles debido a su poca movilidad. Su utilizacin se ve muy afectada por los cambios geomtricos y teutnicos del yacimiento
No pueden excavar materiales compactos y abrasivos
Constituyen sistemas en los que existe una fuerte dependencia entre la disponibilidad global y el nmero de elementos en serie que los integran
Son equipos que requieren unas inversiones muy elevadas
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ROTOPALAS Tipos :
- Compactas
- Semi compactas
- Convencionales
La clasificacin de estas Rotopalas se hace en funcin
de:
L / D = Long. Del brazo del rodete
Dimetro del rodete
La longitud del brazo determina la anchura y altura del bloque a
excavar, mientras que el
dimetro del rodete es el que fija
la capacidad de produccin
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ROTOPALAS FACTOR DE EFICIENCIA
Este factor se define por:
n = Qef / ( Qt / S)
Donde:
- Qef = produccin Efectiva
- Qt = Produccin terica
- S = Esponjamiento
Este coeficiente toma las
siguientes valores medios de
la tabla, para cada uno de los
tipos de rotopala
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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
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ROTOPALAS PARTES FUNDAMENTALES A DESTACAR
Tren de Rodaje : este permite la traslacin de la maquina los tipos disponibles son: - sobre vas y
sobre orugas
Vas: Este transmite las fuerzas originadas en la maquina al terreno, por medio de los carriles. La
retencin del equipo se produce debido a la friccin
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 travs de las placas del tren de
rodaje. En este encontramos diferentes nmeros de
orugas por ejemplo.
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Rodete: Este componente se encarga de arrancar el material del
frente de excavacin, y su diseo influye decisivamente sobre la
produccin del equipo.
Este diseo depende de:
- Propiedades geoestructurales de los macizos
- Las resistencias de los materiales a ser excavados
- La produccin horaria requerida
Tipos de Rodetes
- Celulares
- No Celulares
- Semicelulares
ROTOPALAS PARTES FUNDAMENTALES A
DESTACAR
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Brazo del rodete : La longitud de brazo del rodete influye sobre la anchura del bloque de extraccin, la altura de banco y la selectividad de la Rotopalas.
La eleccin del parmetro 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 - Nmero de maquinas en operacin - Los tiempos improductivos: como ripeado en cinta - Inversin necesaria - Vida del proyecto Velocidad de rotacin 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 Excavacin - Potencia de Aceleracin -Potencia de Elevacin - Potencia Perdida
ROTOPALAS
PARTES FUNDAMENTALES A DESTACAR
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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 excntricamente
- 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, y el del eje de giro
ROTOPALAS PARTES FUNDAMENTALES A DESTACAR
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ROTOPALAS OPERACIONES BASICAS Y PRACTICA
OPERATIVA
La Rotopala opera en combinacin de dos movimientos: - La rotacin del rodete
- El giro del brazo que sustenta al mismo
Variantes de Excavacin La Rotopala puede excavar de dos formas:
a) En terrazas b) en cortes descendentes
La eleccin del sistema de excavacin depende de las caractersticas geomecnicas de los materiales y de las necesidad de realizar los arranques selectivos
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ROTOPALAS SISTEMAS DE TRABAJO
Los Mtodos de Trabajo son:
- Excavacin en bloque lleno
- Excavacin en Frente Largo
- Excavacin en Bloque Lateral
- Excavacin Bajo nivel de Oruga
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ROTOPALAS Sistemas de Trabajo
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ROTOPALAS PRINCIPALES APLICACIONES
En Minera.
Excavacin 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 sern extradas por dragalinas, excavadoras de cables, etc.
Extraccin del mineral cuando este es poco resistente: lignito, bauxita, fosfato, etc.
Obras Pblicas:
Ejecucin de grandes movimientos de tierras en obras lineales, tales como canales y autopistas
Los mtodos de explotacin en los que pueden utilizarse rotopalas son fundamentalmente dos: descubiertas y terrazas y su eleccin depende de la estructura del yacimiento, recubrimiento de estril, diseo de la explotacin, etc.
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ROTOPALAS CONDICIONES DE SELECCION
Las Rotopalas son mquinas con grandes rendimientos de arranque en terrenos y condiciones de operacin 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 excavacin deben ser estables
El proceso de seleccin de la mquina tiene dos etapas bsicas: el clculo de la produccin terica y la definicin de la geometra de la mquina
DRAGALINAS
Son unos equipos cuyas caractersticas bsicas son su gran alcance y la posibilidad de efectuar la excavacin por debajo de su nivel de emplazamiento, y constituyen, junto con las rotopalas, las mquinas mineras de mayores dimensiones existentes en la actual minera a cielo abierto.
El movimiento de traslacin se consigue a travs 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 ms pequeas, montadas sobre orugas, y alta tensin elctrica 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 est 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 da, hasta los 150 m de alcance.
La capacidad de excavacin depende no slo de la caractersticas resistentes de la roca, sino incluso de su disposicin estructural. En ocasiones el arranque se combina con unas pre voladuras de esponjamiento o de unas voladuras de mxima proyeccin. 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 travs de un
sistema de levante hidrulico de balde, para luego
depositar la carga sobre un camin.
Este equipo est montado sobre neumticos lo que le permite una mayor movilidad y flexibilidad.
La capacidad de produccin depende de la
distancia recorrida, ya que este equipo trabaja
desplazndose.
CARGADOR FRONTAL
Cabina del
operador
Motor
Sistema Hidrulico
Chasis
Balde
Neumticos
CARGADORES FRONTALES
Las Figuras 1.12A, B y C, son fotos de grandes cargadores frontales tpicos y articulados, diseados para realizar excavaciones en roca. La diferencia principal entre estos tipos de mquinas y los dos tipos de palas descritas anteriormente es que stos son de goma neumtica armada con oruga armada y no rotan en un crculo de rodillo. La Figura 1.13, es una ilustracin esquemtica de un cargador frontal tpico, indicando los movimientos de excavacin y carga.
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CARGADORES FRONTALES
Tienen algunas ventajas sobre las palas, incluyendo una mayor movilidad y un costo capital ms bajo para una capacidad de produccin equivalente. La movilidad aqu
constituye una gran caracterstica en el sentido de ser capaz de trasladarse hacia otras reas dentro de la mina para la mezcla de materiales, etc. Por ejemplo, un cargador frontal podra desplazarse 2 km. hacia el interior de la mina en menos de 5 minutos, en tanto que una oruga armada podra tardar 5 horas, dependiendo de cada situacin 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 cbicos.
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CARGADORES FRONTALES El tiempo de carga de camiones y el tiempo entre cargas,
son mucho mayores al compararlo con el de las palas. Ms que simplemente rotar sobre un crculo de rodillo, como es el caso de la pala, el cargador frontal debe maniobrar una operacin, como se ilustra en Figura 1.13.
En general, los camiones no pueden tomar posicin como ocurre con el mtodo 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 operacin, y los costos de mantencin y operacionales tienden a ser ms altos.
111
112
113
114
HISTOGRAMA Y ESTADISTICOS
CARGAS REALES CAMION CAT 789C
Mina Doa Ines de Collahuasi ( I.C.V.) ROSARIO
Tabla F.4. Estadsticos Tonelajes reales acarreadas por camion Cat 789C - Rosario
TONELADAS Xi fi Fi Xi * fi Xi - X prom. Fi*(Xi - Xprom)2 Ln (xi)*fi/N
148 158 153 2 2 306 37 2.787 0,077
158 168 163 4 6 652 27 2.987 0,156
168 178 173 10 16 1.730 17 3.003 0,393
178 188 183 30 46 5.490 7 1.611 1,193
188 198 193 55 101 10.615 3 393 2,210
198 208 203 25 126 5.075 13 4.014 1,014
208 218 213 5 131 1.065 23 2.570 0,205
TOTAL 131 24.933 17.365 5,247
Amplitud 10 Carga Minima 148,48
Media aritmetica 190,33 Carga Mxima 213,84
Media geometrica 189,97 Rango 65,36
Moda 189,74 N de Datos 131
Mediana 191,35
Varianza 133
Desviacin estndar 12
Error Media (95% confinaza) 1,99
CASO EJEMPLO CARGA REAL
115
0
10
20
30
40
50
60
153 163 173 183 193 203 213
Fre
cu
en
cia
Carga til Camin Cat 789C (Ton)
HISTOGRAMA CARGA REAL CAMION CAT 789 C
CASO EJEMPLO CARGA REAL
116
FACTOR DE LLENADO BALDE (%) CARGADOR FRONTAL CAT 994
HISTOGRAMA Y ESTADISTICOS
Mina Doa Ines de Collahuasi ( I.C.V.)
ROSARIO
Tabla G.8. Estadsticos Porcentaje Llenado Balde Cargador Frontal
Cat 994 - Rosario % Llenado Xi fi Fi Xi * fi Xi - X prom. Fi*(Xi - Xprom)2 Ln (xi)*fi/N
54 64 59 8 8 472 36 10.161 0
64 74 69 10 18 690 26 6.574 0
74 84 79 11 29 869 16 2.690 0
84 94 89 22 51 1.958 6 700 1
94 104 99 43 94 4.257 4 818 1
104 114 109 30 124 3.270 14 6.187 1
114 124 119 9 133 1.071 24 5.341 0
TOTAL 133 12.587 32.471 5
Amplitud 10 % de Llenado Minimo 54,84
Media aritmetica 94,64 % de Llenado Mximo 121,84
Media geometrica 93,20 Rango 67
Moda 102,24 N de Datos 133
Mediana 98,56
Varianza 244,14
Desviacin estndar 15,62
Error Media (95%
confinaza) 2,70
117
0
10
20
30
40
59 69 79 89 99 109
Fre
cu
en
cia
Nivel de Llenado Balde Cargador Cat 994 (%)
HISTOGRAMA FACTOR DE LLENADO BALDE CARGADOR FRONTAL CAT 994
FACTOR DE LLENADO BALDE (%) CARGADOR FRONTAL CAT 994
118
HISTOGRAMA Y ESTADISTICOS TIEMPO CICLO PALADA CARGADOR CAT 992C
Mina Doa Ines de Collahuasi ( I.C.V.) Canchas Oxidos (Ujina)
TIEMPOS (Min) Xi fi Fi Xi*Fi
Xi - X
prom.
Fi*(Xi -
Xprom)2 Ln (xi)*fi/N
0:00:38 0:00:45 0:00:42 18 18 0:12:27 0:00:15 1:07:30 21:31:44
0:00:45 0:00:52 0:00:49 14 32 0:11:19 0:00:08 0:14:56 17:26:07
0:00:52 0:00:59 0:00:55 11 43 0:10:10 0:00:01 0:00:11 14:06:21
0:00:59 0:01:06 0:01:03 13 56 0:13:33 0:00:06 0:07:48 17:14:08
0:01:06 0:01:13 0:01:09 9 65 0:10:25 0:00:13 0:25:21 12:11:39
0:01:13 0:01:20 0:01:17 8 73 0:10:12 0:00:20 0:53:20 11:07:13
0:01:20 0:01:27 0:01:23 2 75 0:02:47 0:00:27 0:24:18 2:49:41
TOTAL 75 1:10:54 3:13:24 0:26:53
Amplitud 0:00:07 Tiempo Minimo 0:00:38
Media aritmetica 0:00:57 Tiempo Mximo 0:01:27
Media geometrica 0:00:56 Rango 0:00:49
Moda 0:00:42 N de Datos 75
Mediana 0:00:57
Varianza 0:02:35
Desviacin
estndar 0:00:12
119
0
4
8
12
16
20
00:00:42 00:00:49 00:00:56 00:01:03 00:01:09 00:01:17 00:01:23
Fre
cu
en
cia
Tiempo Ciclo Baldada
HISTOGRAMA Y ESTADISTICOS TIEMPO CICLO PALADA CARGADOR CAT 992C
120
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. Diseo muy compacto con una relacin media Peso en
servicio/Tamao del balde de 7,5 t/m.
IV. Relacin favorable de Potencia instalada/Capacidad del balde,
alcanzndose un valor medio 62 HP/m.
V. Capacidad para remontar y trabajar en pendientes.
VI. Excelente maniobrabilidad y radio de giro pequeo gracias a la
articulacin 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
precisndose maquinas auxiliares para estos menesteres, como en
el caso de las palas de cable.
CARGADORES FRONTALES Ventajas:
121
Desventajas :
i. La productividad se reduce con la aparicin de problemas de
traccin, 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
neumticos.
iii. Presentan un mal rendimiento energtico debido a que, cuando
realizan la carga, se ejecutan movimientos improductivos, ya que
deben acomodarse para cargar y descargar el material.
iv. Menor disponibilidad fsica que las palas.
CARGADORES FRONTALES
IX. Adaptabilidad a diferentes mtodos de arranque y transporte
X. Menor inversin de capital que en otros sistemas de carga.
XI. Menor peligro de envejecimiento debido a su menor vida til
(10.000 a 15.000 horas).
122
Cargador frontal limpiando el piso
CARGADORES FRONTALES L1800 DE 33YD3
45 TON)
123
DESFASE ENTRE EQUIPOS DE CARGUIO
124
CALCULO LARGO CANCHA DE ACULATAMIENTO (LCA)
Se refiere al largo mnimo necesario para la ubicacin de los camiones
en el punto de extraccin, 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 mnima entre pala y camin (m)
Rg: Radio de giro del camin (m)
Lc: Largo camin (m)
d2: Distancia mnima entre camiones estacionados (m)
n: Nmero de camiones en la fila de espera.
125
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 direccin.
Donde:
D1: Desfase en un mismo banco (m)
A: Ancho de carguo (m)
T: Tonelaje polvorazo (t)
H: Altura de banco (m)
126
Donde:
Lac: Largo cancha aculatamiento (m)
Lp: Largo pala (m)
d1: Distancia mnima entre pala y camin (m)
Rg: Radio de giro del camin (m)
Lc: Largo camin (m)
n: Nmero de camiones en fila de espera
d2: Distancia mnima entre camiones estacionados (m)
DESFASE ENTRE FRENTES DE AVANCE Y
RETROCESO (D2)
se refiere a la distancia que debe existir entre los equipos de carguo
que se encuentren en un mismo banco, pero que su avance sea en
sentido contrario.
COMPARACION
Pala de cable Cargador frontal + menores costos de operacin
+ mayor vida til
+ mayor disponibilidad
+ costo de capital puede llegar
a ser el triple
+ al estar montada sobre
orugas es restringida.
+ excelente maniobrabilidad
+ un radio de giro pequeo
+ facilidad de mantener un
piso de carga ms limpio (no
precisndose maquinas
auxiliares)
+ posibilidad de obtener
mezclas de mineral
128