TEMA: CARGUIO

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.

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.


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).


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

PROCESO DE CARGUIO EN MINA DE UNA PALA DE CABLE

20

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.

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.

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

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.

47

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).

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.

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.


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.


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


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.


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


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.


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.


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.


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.


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)


CRITERIOS, EXCAVACION Y CARGUIO, COMPATIBILIDAD CON EL CAMION

RETROESCAVADORA

74

77

La mquina excavadora mas grande del mundo

ROTOPALAS

78

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.


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.

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.

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.


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

TEMA: CARGUIO

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