MANUAL: PALAS DE CABLE, PALAS HIDRÁULICAS, CARGAD - Parte 1

MANUAL: PALAS DE CABLE, PALAS HIDRÁULICAS, CARGADORES Y CAMIONES MINEROS – SISTEMAS


CARGUÍO Y TRANSPORTE

Es el movimiento de mineral o estéril fragmentado por el proceso de voladura, desde el tajo hasta la chancadora primaria ó hasta el botadero de desmonte. Ambos procesos tienen un papel importante desde el punto de vista de la planificación, del diseño de la mina y desde el punto de vista operacional, ya que concentra las mayores inversiones en equipos y costos operacionales, por lo tanto una operación segura y eficiente de estos procesos permitirá en gran medida, determinar el éxito de ciclo operacional (perforación, voladura, carguío y acarreo) ya que se cumplirán los programas de producción de mineral (ley y tonelaje) y los movimientos de estéril hacia los botaderos.

Carguío: Es la acción de cargar los camiones o equipos de transporte, utilizando equipos de alta capacidad, como palas y/o cargadores frontales.

Transporte: Consiste en el traslado de los diferentes materiales (mineral o estéril) por rutas habilitadas hacia los destinos preestablecidos (chancado primario o botadero), cumpliendo los programas de extracción definidos por la planificación de la mina.

Importancia del carguío y transporte como parte del proceso productivo: Debido al alto costo de capital y de operación de esta parte del proceso, la preparación de los operadores y áreas involucradas influye directamente en los resultados económicos de los proyectos mineros.

Equipos de carguío y transporte: La selección de los equipos de carguío y transporte se realizó una vez que se definió el proyecto a tajo abierto de Alto Chicama. Para ello se tubo en consideración el plan minero, que consiste en una evaluación técnica y económica completa.


- PALA DE CABLE Las palas de cable son equipos de gran envergadura, que alcanzan elevadas producciones, con costos unitarios bajos y una alta disponibilidad mecánica. Este equipo carga el material sobre los camiones de gran tonelaje.

Ventajas de las palas de cable Las características más significativas de las palas 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 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.

 Permiten el arranque directo de materiales compactos, aunque en muchos casos se acondiciona el material a la carga mediante voladura.

 Tienen alta fiabilidad, debido a un diseño ampliamente probado, con buena disponibilidad y utilización efectiva.

 Pueden remontar pendiente reducidas, pero no es aconsejable que operen inclinadas debido a posibles problemas en el sistema de giro de la máquina.

 Presentan buena estabilidad y suavidad en la operación.

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

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

 Ofrecen al operador una muy buena visibilidad durante la operación, además de condiciones de alta seguridad.

 Tienen una larga vida útil, estimada en más de 60.000 horas de operación.


SISTEMAS Y MECANISMOS DE FUNCIONAMIENTO

Sistema eléctrico

Alimentación La alimentación a las palas de cable, en alta tensión, se realiza desde la red trifásica de distribución de la explotación. La tensión de dicha red (15 a 45 kV) es muy superior a la utilizada normalmente por las excavadoras (3,3 a 7,2 kV), por lo que se necesita una transformación intermedia que se hace mediante una subestación, normalmente móvil y situada en la propia faena minera. El cable flexible que llega a la máquina por la parte trasera conduce la corriente a la superestructura giratoria, donde se encuentran la mayoría de los mecanismos y todos los sistemas de mando y control.

Accionamiento eléctrico Cuando la electricidad se introdujo como fuente de energía por razones de rendimiento y costo, su empleo se hizo en corriente continua. La utilización de motores de corriente continua, en vez de alterna, se hizo porque el par de salida por amperio consumido es máximo y su doble alimentación suministraba control y flexibilidad lo suficientemente buenos. La relación entre par (intensidad) y velocidad (tensión) de estos motores los hacía ideales para esta aplicación.

Superestructura giratoria En la plataforma de la superestructura van instalados todos los sistemas de mando y control eléctrico de los distintos mecanismos. En su parte delantera están implantados los apoyos de la pluma, el soporte y estructura principal del equipo de excavación y del bastidor en "A", que mantiene a la pluma en posición mediante los cables de suspensión. Como estos apoyos son flexibles y la pluma puede ser elevada, para casos de una elevación descontrolada o la aplicación de excesivo empuje existe un interruptor "fin de carrera" que impide que la pluma caiga sobre la máquina.

2. Mecanismo de elevación La elevación del balde de la pala se hace siempre mediante cables, por lo que el mecanismo está compuesto por uno o dos motores eléctricos y una transmisión por engranajes que llegan hasta el tambor de enrollamiento, controlando el balde de buena forma. El mecanismo de elevación lleva un freno de zapata, accionado por un muelle, que permite mantener el balde elevado durante los desplazamientos de la máquina. El freno se quita neumáticamente para trabajar desde la cabina del operador mediante el control eléctrico.

3. Mecanismos de empuje y retroceso del balde Existen diferentes mecanismos para accionar el empuje del balde. Las palas marca Bucyrus transmiten al brazo los movimientos de empuje y retroceso en la excavación mediante cables. El mecanismo que los acciona va situado en el centro del lado delantero de la superestructura. Otro sistema consiste en un mecanismo de piñón y cremallera, accionado por un motor eléctrico o hidráulico. Todo el conjunto va montado al aire sobre la pluma, cerca de la guiadera, por lo que aumenta la inercia en el giro de la máquina.

4. Mecanismo de giro Permite el giro en 360 grados, en cualquiera de los dos sentidos, de toda la superestructura respecto de la infraestructura apoyada sobre el suelo. El movimiento parte de uno o más motores, situados verticalmente en la plataforma superior. La transmisión se realiza por medio de engranajes rectos, cuyo último eje atraviesa la superestructura.

5. Mecanismo de traslación y dirección Si bien para los equipos pequeños el mismo motor de elevación sirve para hacer la traslación, los diseños modernos instalan motores independientes de traslación en la parte trasera de la infraestructura. Un motor único con transmisión independiente para cada oruga, frenos y embragues de mandíbulas o discos, suministra las direcciones deseadas.

6. Infraestructura y bastidores de oruga Consiste en una robusta estructura que soporta toda la máquina, montada en dos bastidores de orugas sobre los que la pala realiza los desplazamientos. Sobre ella gira la superestructura encargada de ejecutar la carga y descarga del balde, estando el eje de giro o pivote central alojado en el centro de la infraestructura. Para ello, ésta lleva en su parte superior la corona dentada de giro y la pista inferior del círculo de rodillos.

7. Sistema neumático El aire comprimido que acciona los frenos y embragues se produce en un grupo moto-compresor situado dentro de la cabina presurizada de la plataforma giratoria. El motor es de corriente alterna a baja tensión.

8. 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 el mantenimiento 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 ve en mal estado, deben tomarse las medidas pertinentes.

9. Balde El balde se sitúa en el extremo del brazo y está unido a él mediante pernos que permiten facilitar su reemplazo o modificar la inclinación. Montado sobre un brazo (empuje/retroceso), el balde es elevado por los cables amarrados a él, que pasan por las poleas situadas en el extremo de la pluma

Respecto del brazo, éste transmite la fuerza de empuje necesaria para penetrar en el material por cargar, para lo que se desliza en una guiadera pivotante, permitiendo realizar cortes completos con distintos perfiles de excavación. Por lo general, los baldes son robustos y pesados de acuerdo con las exigencias del trabajo. Los aceros de alta resistencia utilizados poseen pesos específicos de 1.500 kg/m3. La geometría de diseño de baldes 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.


PALA HIDRÁULICA

La pala hidráulica es una máquina que se utiliza tanto en faenas de explotaciones mineras como en obras civiles. Los equipos más pequeños se usan para la apertura de zanjas, demolición de estructuras, etc.

Características generales de las palas 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.

Pala con carga frontal Las palas hidráulicas que se utilizan en minería tienen las siguientes características:  Diseño compacto y peso relativamente reducido en relación con la capacidad de los baldes.

Pala con carga retro

 Gran movilidad y flexibilidad en la operación, especialmente en la versión diesel, con velocidades de desplazamiento de 2,4 km/h.

 Excelente posicionamiento de las máquinas gracias al accionamiento independiente de las orugas.

 Capacidad de remontar pendientes de hasta 80%, y posibilidad de realizar la operación continuada en pendientes de 60%.  Velocidades de rotación elevadas, de 2,5 a 5 r.p.m., por lo que se pueden lograr ciclos de carga pequeños.

 Fuerzas de penetración y excavación elevadas, permitiendo la carga directa de materiales compactos.

 Versatilidad para orientar el balde en el frente de la excavación, por lo que son muy adecuadas para la explotación selectiva.

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

 Presentan menor necesidad de empleo de máquinas auxiliares respecto de una pala de cables.

 Poseen una vida útil media de 25.000 a 35.000 h, por lo que su uso resulta muy atractivo en faenas medianas y pequeñas.

Componentes principales y funcionamiento

1. Chasis y tren de rodaje: El chasis tiene como misión transmitir las cargas de la superestructura al tren de rodaje. Los chasis para trenes de rodaje de orugas están constituidos por una estructura en forma de H que aloja en la parte central la corona de giro y va apoyada y anclada en los carros de oruga. El sistema de orugas está formado por los siguientes componentes:

 Cadenas de tejas ensambladas por bulones y casquillos sellados.  Tensores de cadena.  Rodillos guía.  Ruedas guía.  Rueda motriz.

El sistema de traslación mediante tren de rodaje responde a tres funciones: otorgar una plataforma de trabajo estable: soportar los movimientos de la máquina, permitiendo hacerla girar durante la traslación, y aportar, al conjunto del equipo, movilidad y capacidad para remontar pendientes.

El sistema de chasis de orugas presenta las siguientes ventajas en relación con el chasis neumático:

 Mayor tracción sobre el suelo.  Menor presión sobre el terreno.  Mayor estabilidad.  Menor radio de giro

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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