Maquinaria minera servicios auxiliares

Ing Manuel Figueroa Galiano

MAQUINARIA MINERA

Equipos Auxiliares en Equipos Auxiliares en Minería SuperficialMinería Superficial

En las operaciones mineras a cielo abierto existen 2 tipos principales de maquinarias:

Las unidades primordiales de producción Los equipos auxiliares típicos

Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

Trabajos Principales que Realizan los Equipos Auxiliares

Abertura de accesos a los bancos de la mina. Construcción de carreteras de acarreo. Construcción de plataformas para usos

múltiples como armado de palas, instalación de grifos, construcción de oficinas.

Preparación de área para perforación primaria y secundaria.

Mantenimiento de pisos de pala, carreteras de acarreo y botaderos.


PALASPALAS

Existen dos tipos principales de palas: las mecánicas y las hidráulicas.


Palas Eléctricas

Son maquinarias modernas de gran tamaño y peso, cuyos baldes son capaces de mover entre 23 y 28 metros cúbicos, es decir, entre 70 y 100 toneladas de mineral de una sola vez. Estas palas su potencia la obtienen conectándose al tendido de alta tensión o a camiones generadores de electricidad.


Partes básicasPartes básicas


Características Principales Son cada vez más grandes. Pueden cargar del 5 al 7 %

de su peso de operación. Alto costo de inversión

inicial: pueden costar desde US$ 230,000 a US$ 260,000 por m3 de capacidad de cuchara.

Larga vida: 100,000 h-m, en algunos casos se reportan 120,000 h-m.

Bajo costo de carguío: de 0,05 a 0,08 US$/t. § Baja movilidad: 1,5 km/h.

Factor de llenado de cuchara bueno: de 95 a 100%.

Alta producción en ciertas condiciones.


Ventajas y DesventajasVentajas y DesventajasVentajas Larga vida o disponibilidad de 15 años a más. Trabajan en altura de banco de 9 a 20 m. Llevan buen nivel de piso. Cargan material bien fragmentado.

Desventajas No son convenientes para proyectos de corta duración (<10 años). Tampoco para minas en lugares remotos donde falta

infraestructura. No es posible mover la máquina frecuentemente. La productividad es muy baja en material extendido. Requieren equipo auxiliar. No pueden trabajar en piso suave, su presión en el piso es de 2,5 a

4,0 kg/cm2. Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

Rendimiento de palas

El rendimiento de una pala eléctrica está afectado por numerosos factores, entre los que destacan por su importancia los siguientes:

Clase de material Profundidad de corte Angulo de giro Habilidad del operador Condiciones de la obra Mantenimiento del equipo Tiempo de ciclo


Selección De Una Pala

Para elegir una pala es necesario determinar el trabajo que esta va a realizar y el tiempo que se espera para que el trabajo este realizado, además es importante considerar los siguientes puntos:

Tamaño del trabajo, entre más grande sea este, justifica una maquina mayor.

El costo de transportar una maquina grande es mayor que el de una chica.

La depreciación de una pala grande es mayor a la de una chica y al final de la obra es más fácil vender una chica.

Una pala grande tiene capacidad para manejar rocas de mayores tamaños, por lo tanto, el costo por metro cúbico y los costos de explosivos se reducen.


Métodos Para Incrementar El Rendimiento De una PalaEl método más común es el correctivo, este supone cambiar las condiciones de trabajo para obtener una mayor eficiencia como es :

cambios en los depósitos de material. Dándole un tratamiento previo al material. En casos extremos, cambiando la maquina por

una de capacidad mas adecuada para el trabajo.


Factores que Afectan el Rendimiento de una Pala

Mantenimiento del equipo.

Disponibilidad de refacciones .

Condiciones del terreno Localización de área de

descarga. Competencia de

administradores. Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

La Eficiencia de la Pala

Los fragmentos, que pueden generarse en la parte delantera de la pala, son directamente proporcionales a la altura de los bancos. Un aumento de fragmentos, reducirá la frecuencia de voladura y deberá esto reflejarse en una reducción del tiempo de demora de la pala cargadora ocasionado por el requerimiento de movimiento reducido. Adicionalmente, la mayor cantidad de desechos, reduce la cantidad de movimiento requerido como para mantener el proceso de excavación mientras se realiza la carga de camiones.

La pala puede controlar el material en la superficie hasta el área superior de la polea de punto ascendente, lo cual se deberá considerar como la altura máxima segura del banco.

Esta dimensión es en función de la capacidad de la pala, la cual a su vez, está relacionada con la tasa de producción estimada.


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. 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.


Palas HidráulicasPalas Hidráulicas

Existen dos tipos de palas hidráulicas: las palas frontales y las retros. La diferencia entre éstas se refiere al sentido de movimiento de los baldes y a la geometría de los equipos, distinguiéndose, por lo tanto, en la acción de carga.


Estas unidades son operadas mediante motores diesel, tienen costos operacionales y de mantenimiento 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 severas y, por lo tanto, resulta difícil o imposible mantener un sistema de distribución de energía.


El desarrollo en palas hidráulicas ha sido aun más espectacular en la construcción de unidades grandes, en acuerdo y contacto con compañías grandes. Pero fundamentalmente depende de:

Desarrollo o construcción de motores diesel grandes. Mejora de la tecnología de bombas hidráulicas. Bombas hidráulicas. Sistema centro abierto multicircuito. Seguridad en el giro. Control electrónico del sistema de enfriamiento. Red electrónica de todo el sistema hidráulico. Sistema de estabilización de carga. Cinemática de los elementos de carga.


Ventajas y DesventajasVentajas Potente fuerza de excavación, el material no necesariamente

tiene que estar bien fragmentado. Carguío selectivo, mejoran el control de calidad del mineral. Pueden trabajar con piso no muy duro, su presión sobre el suelo

es de 1,3 a 2,5 kg/cm2. Generalmente no requieren equipo auxiliar. Pueden trabajar con frentes múltiples que estén cercanos.

Desventajas Mayor número de componentes en acción; pueden requerir

mayor tiempo de mantenimiento, lo que significa una menor disponibilidad mecánica.

Mayor sensibilidad de los componentes electrónicos que controlan el sistema hidráulico.

La presión y temperatura del aceite hidráulico son la clave de una buena operación en estas máquinas.

Requieren mayor entrenamiento del personal de mantenimiento y de operación debido a su complejidad.


Cargadores FrontalesCargadores Frontales

La diferencia principal entre estos tipos de máquinas y los dos tipos de palas descritas anteriormente es que éstos son de goma neumática armada y no rotan en un círculo de rodillo Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

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.


Características Principales

También tienden a ser relativamente grandes.

Pueden cargar del 18 al 21% de su peso de operación.

Costo de inversión bajo: de US$ 90,000 a 130,000 por m3 de capacidad de cuchara.

Las unidades grandes son nuevas, en las unidades medianas se han alcanzado 50,000 h-m, en algunos casos hasta 60,000 h-m.

Su costo de operación a largo plazo se encuentra en el rango de 0,10 a 0,14 US$/t.

La movilidad está en función del diseño y peso de trabajo. Tienen alta movilidad: 20 km/h, que los hace las máquinas de carguío más versátiles.

Factor de llenado de cuchara aceptable: de 85 a 95%.

Producción moderada según su aplicación.


Ventajas y Desventajas

Ventajas Gran movilidad y versatilidad. No requieren otro equipo auxiliar para limpieza. Se pueden utilizar en carga y acarreo hasta 150 m. Muy útiles para trabajos menores, a veces pueden servir como

utilitario.

Desventajas El material tiene que ser bien fragmentado o requiere apoyo

de un bulldozer. El piso tiene que ser duro y compacto. No pueden cargar en bancos muy altos. Requieren un espacio operacional grande, según su radio de

giro. Si el brazo no tiene suficiente alcance, no distribuyen bien la

carga en los camiones.Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

PERFORADORASPERFORADORAS

Existen dos tipos principales de perforadoras de producción, las de percusión y de rotación.


Las Perforadoras de Rotación

mantienen una presión sobre la broca, obligándola a llegar hasta el fondo del pozo, mientras rota la perforadora. Esto resulta en una especie de "astillas" de roca en proceso de ejecución.

La barrena rotatoria de tres conos, utilizada para formaciones en roca sólida, contiene insertos de acero al carburo tungsteno. Para formaciones más débiles, se utilizan barrenas con dientes de acero.


Las Perforadoras a Percusión Utilizan un martillo como

herramienta para impactar de manera repetitiva la barrena mientras rota la perforadora.

En unidades más grandes, el martillo se coloca generalmente dentro de la perforadora rotatoria por debajo del pozo, justamente arriba de la broca. Normalmente, las aplicaciones de diámetros más grandes de pozos (+ 25 cms.) y las formaciones de roca más sólida.


Eficiencia en la Perforación

Una mayor altura de bancos, reduce el tiempo de demora en montaje del equipo por tonelada perforada.

Mientras mayor sea la diferencia en la altura de los bancos, mayor será el ahorro en el costo. Esto supone que una sola perforación simple pueda mantenerse en la medida que la eficiencia operacional y la vida de la broca, puedan verse afectadas al utilizar perforaciones con múltiples barras.

La dimensión de altura máxima de perforación, es la pauta primordial para determinar la altura de los bancos. Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

Las perforadoras funcionan con un motor disel, diseñada para perforación rotatoria y sus características principales incluyen:

Un bajo centro de gravedad. Un motor de alto rendimiento (850 caballos de fuerza a

1800 RPM). Hidráulico de alto rendimiento. Hasta 47627 Kg. De pulldown todo lo cual se traduce

en una perforación óptima y eficiente. Son capaces de perforar hasta tiros de 35cm. de

diámetro con largos de 20m. y sus pesos totales son de aproximadamente 113400Kg.


Track Drill

Estos equipos son diseñados para las operaciones de perforación de producción, como también para reconocimiento, en diámetros que van desde las 2" hasta las 6".

Generalmente estos equipos son utilizados el las voladuras secundarias, cuando hay que eliminar pedromes de gran tamaño que fueron originados en la voladura primaria.


Partes Principales


MOTONIVELADORAS La función principal de la

motoniveladora es la nivelación del terreno, moviendo pequeñas cantidades de tierra a poca distancia.

la Motoniveladora ha sido concebida especialmente para refinar la explanada, la superficie de la subbase en las carreteras, así como los desmontes y los rellenos, para igualar taludes de las presas de tierra y conservar los caminos de arrastre de obras.


Los trabajos más habituales de una motoniveladora son los siguientes:

Extendido de una hilera de material descargado por los camiones y posterior nivelación.

Refino de explanadas. Reperfilado de taludes. Excavación, reperfilado y

conservación de las cunetas en la tierra.

Mantenimiento y

conservación.Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

Aspecto Funcional

Su versatilidad esta dada por los diferentes movimientos de la hoja, como por la serie de accesorios que puede tener, además de cumplir con la función de nivelaciones de terrenos para posterior pavimentación o asfaltos, es posible agregar aditamentos que ampliaran el campo de utilización como lo son:

Desgarrador o escarificador: este puede ubicarse en parte trasera o delantera de Motoniveladora y sirve para desgarrar el suelo en caso que este se encuentre en un estado demasiado compactado.

Una hoja dozer: que permitirá a la maquina la función de un buldldozer debido a su potencia de tiro.

Una pala para la nieve: La que se utiliza para el retiro de nieve de los caminos.

Una pala en V: La que se utiliza para abrir brechas en lugar muy escarpado. Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

Partes Principales


Pie de la hoja vertedera Es el extremo más adelantado de la hoja en relación

con el sentido de marcha. Es, generalmente, el extremo que está más próximo a las ruedas delanteras de la máquina.Talón de la hoja vertedera

Es el extremo más retrasado de la hoja en relación con el sentido de marcha. Es, generalmente, el extremo que está más próximo a las ruedas en tándem de la máquina.Bastidor:

El bastidor o chasis es el elemento metálico que sirve de soporte a todos los mecanismos que llevan consigo una Motoniveladora.


Métodos de trabajo de la Motoniveladora

La hoja vertedera puede trabajar en diversas posiciones para:

Nivelar y reperfilar, en plano horizontal, con la hoja centrada o girada hacia un lado u otro (fig. a.). Si la hoja se coloca en horizontal pero con un cierto ángulo respecto a la marcha el material se amasará hacia el extremo de la hoja y formara un caballón. Por el contrario, con la hoja perpendicular a la dirección de la marcha, solo se obtiene la extensión o reperfilado del material.

Nivelar y reperfilar un talud o una cara vertical (fig. b)

Construir cunetas (fig. c). La hoja vertedera se inclina, tanto en planta como respecto a la vertical, y se coloca de forma que sobresalga un poco de las ruedas, por el lado de la cuneta a excavar. Así se forma un caballón a lo largo del borde de la cuneta. Esta se va profundizando gradualmente por capas, manteniendo las ruedas interiores dentro la cuneta.

Rellenar de zanjas o desniveles (fig. d.), La operación es similar a la que se realiza para formar un caballón.


Otros dispositivos adicionales

Muchas niveladoras también llevan montado un escarificador montado justo delante de la hoja vertedera. Se sube o se baja hidráulicamente, y se utiliza para disgregar el suelo, así, facilitar el trabajo de la Motoniveladora. También puede colocarse un ripper, en la parte trasera de la Motoniveladora, y una hoja convencional de buldózer, en la parte delantera.


Algunas Conclusiones

Con respecto a todo lo tratado anteriormente, en forma general se puede decir que este equipo es uno de los más indispensables al momento de trabajar en construcciones de movimiento de tierras en términos de acabado superficial, puesto que con la Motoniveladora se puede nivelar, modelar o dar la pendiente necesaria al material en que trabaja.

También, podemos mencionar su versatilidad la cual esta dada por los diferentes movimientos de la hoja, como por la serie de accesorios que puede tener.

Rendimiento: R = PxD / v x E Donde: P= Nro. De pasadas a determinada velocidad D= Dist. En Km./hr V= Velocidad de desplazamiento Km/hr E= eff. 80%


TRACTORES Un tractor es una unidad de

potencia de tracción que tiene una cuchilla al frente de la máquina. Están diseñados para proporcionar potencia de tracción al trabajo.

Los tractores se usan para empujar material, limpiar terreno, romper roca, ayudar a las traíllas en la carga y empujar otros elementos de equipo de construcción.

Moverlos con su propia potencia aún a velocidades muy bajas incrementa el uso de la tracción disminuyendo la vida útil de la máquina.


Operaciones específicas

son:

Empuje de tierra y roca en distancias cortas, hasta 91 m., en el caso de tractores grandes.

Esparcido de rellenos de tierra y roca. Relleno de trochas. Abertura de caminos a través de montañas o

en terrenos rocosos. Limpieza de terreno de maleza, raíces, etc. Limpieza de superficies en canteras o zonas

de préstamo. Ayuda en la carga de traíllas.


Clasificación

Los tractores se clasifican sobre la base de su sistema de tracción:

sobre orugas. sobre llantas.


Actividades de Empuje de Material

Un tractor no tiene una capacidad volumétrica determinada. No hay ningún contenedor o tolva; en su lugar, la cantidad de material que el tractor mueve depende de la cantidad que queda en frente de la cuchilla durante el avance. Los factores que controlan las tasas de producción son tres:

el tipo y condiciones de material, el tipo de cuchilla y el tiempo del ciclo.


Tipo y condiciones del materialEl tipo y las condiciones de material que se manipula afecta la forma de la masa que se empuja delante de la cuchilla. Los materiales cohesivos (arcillas) se acomodarán como una bola. Los materiales que tienen una calidad densa o que tienen un alto contenido de mica rodará sobre el terreno y se colmarán. Los materiales sin cohesión (arenas) se conocen como materiales muertos porque no muestran propiedades de esponjamiento o copete.


Tipo de Cuchilla

Existen en general tres tipos de cuchillas para las actividades de empuje de material: recta (S), universal (U) y semiuniversal (SU), además la tipo cojín (C), usada para actividades de empuje de otros equipos. Cada una de ellas, por su forma específica, logra acomodar el material frente a ella de una determinada manera, de modo que un mismo tractor puede tener rendimientos diferentes según el tipo de cuchilla usado.

Las cuchillas rectas (S) llevan el material en frente de la cuchilla, mientras que las cuchillas universales (U) y semiuniversales (SU) controlan el material que se desparrama lateralmente dentro de la cuchilla.


Tiempo del Ciclo

El ciclo de un tractor para las operaciones de empuje de material se compone de tres labores: empujar, regreso y maniobras. El tiempo requerido para empujar y regresar puede calcularse para cada modelo de tractor, considerando las distancias de empuje y obteniendo una velocidad de la carta de desempeño de la máquina. El tiempo será el resultado de la división de la distancia entre la velocidad.


Producción Esta producción se basa en un

trabajo continuo durante una hora de 60 minutos, que sería una condición ideal. Sin embargo, la eficiencia del trabajo se verá afectada por la buena dirección en el campo, las condiciones del equipo y la dificultad misma de las labores. La eficiencia de una operación se cuenta reduciendo el número de minutos que realmente se trabaja en una hora. El factor de eficiencia se expresa entonces como minutos de trabajo en una hora, por ejemplo, 50 minutos por hora o un factor de eficiencia de 0.83.

Existen condiciones particulares que pueden favorecer la producción, como el trabajo de dos tractores lado a lado. Con esta disposición, las dos cuchillas compensan la pérdida de material hacia los costados, incrementando la producción entre un 15% a un 25%.


R = Q x E x F x 60 / cm

Excavación en roca

La excavación de roca normalmente se realiza usando explosivos. Algunas veces, por la magnitud del trabajo y las condiciones de la roca es posible realizar la excavación con un accesorio llamado ripper o desgarrador, que consiste en unas uñas colocadas en la parte posterior del tractor, que penetran el suelo y son jaladas por el equipo, aflojando el material.

Puede trabajar en roca, terreno duro de excavar o pavimentos antiguos. Por lo general se prefieren los tractores de orugas, por la gran fuerza de tiro que necesita este trabajo


T = D / V x E Donde:T = tiempo necesario para el trabajo en horasD = distancia a recorrer en metrosV = velocidad de recorrido E = eficiencia

RETROEXCAVADORA

La retroexcavadora es una de las maquinas mas versátiles en las áreas de construcción y de obras viales, en lo se refiere a movimientos de tierra y traslado de materiales. Diseñada para cumplir con las mas altas exigencias en cuanto a seguridad y por sobre todo de la vida útil de la maquina.

Se caracteriza por un robusto diseño de sección de pluma, que es además estrecho, de forma que la visibilidad es excelente a todo lo largo de la pluma hasta la cuchara sea cual sea la profundidad a la que se excave.


La Transmisión

La transmisión de cuatro velocidades sincronizadas que poseen las retroexcavadoras permite al operario cambiar rápidamente y con suavidad entre avance y retroceso. Esto elimina las cargas por sacudidas en los componentes del árbol de transmisión, aumenta la comodidad del operario y proporciona un control superior de la manipulación de la carga. Un botón de volcado de la transmisión dispuesto en la palanca multifunción de la cargadora permite al operario acortar los tiempos de carga dirigiendo toda la potencia del motor a la cargadora para aumentar la productividad.


Motor

Los motores usados tanto por la retroexcavadora como otras maquinas destinadas a trabajo pesado son de tipo diesel, usan este tipo de motor por su potencia y por costo debido a que es más barato el combustible. Los motores diesel la característica particular que poseen es que aspiran aire puro, sin mezcla de combustible, en el tiempo de compresión el aire se comprime con lo que alcanza una temperatura extraordinariamente alta, estos motores son muy largos y costosos pero resultan muy regulares y potentes a la hora de su ejecución es por eso que son usados en este tipo de maquinaria.


Sistema Hidráulico

El sistema hidráulico de las maquinas retroexcavadoras es de flujo compensado, esto quiere decir que asegura que la máxima potencia disponible ira dirigida donde mas se necesite, este sistema permite la movilidad de los movimientos simultáneos aunque el motor trabaje a bajo régimen cual es el beneficio de esto, que reduce los ruidos molestos. También esta maquina posee mandos mecánicos o servo asistidos.

Cuando se trata de sistemas hidráulicos abiertos. Se suele utilizar una válvula selectora con la que el aceite se dirige al circuito que esta trabajando, la válvula selectora corta el paso del aceite a la cargadora frontal chupado se trabaja con la retroexcavadora con los sistemas hidráulicos cerrado o de caudal variable no hace falta esta válvula porque entrega aceite a presión.


Partes del Brazo

1. Cilindro del brazo del cucharón

2. Cilindro del aguijón3. Palanca de mando de

la retroexcavadora4. Válvula de mando de

la retroexcavadora5. Cilindro de giro del

aguijón6. Cilindro de

estabilizado izquierdo7. Cilindro del cucharón


Funciones De Rendimiento

Una retroexcavadora, tiene una capacidad teórica que varia con las clases de tierras y con el tamaño de sus aditamentos. Si se conoce la capacidad de sus aditamentos, puede determinar.

El rendimiento aproximado de una maquina estimando el número de pasadas que pueda efectuar en una hora. Según el jefe de movimientos de tierras de la obra el rendimiento de la maquina es de unos 60 metros cúbicos por hora.

La capacidad aprox. De del cargador de la retro puede determinarse a través de la carga que traslada este las mediciones reales de las cargas representativas darán mejores resultados que las estimaciones.

El tiempo total de un equipo para la carga de tierra (TT) es, básicamente, la suma de cuatro componentes; tiempo de carga (TC); tiempo variable de movimiento con carga (TVC); tiempo variable de traslado del equipo vació (TVV); tiempo de vaciado (TV) .

TT = TC + TVC + TVV + TV.Ing. Manuel Figueroa Galiano (MFG)

GRACIAS


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