6 Transporte en Instalaciones Mineras - Ing. Marquina

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MÁQUINAS MINERAS Tomo 6 Transporte en ~ instalaciones ~ mineras Ing. Marquina Herrera Pedro Pablo - 1999 -

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Índice

ÍNDICE GENERAL 1. INTRODUCCIÓN -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 2. CARGA DE MATERIAL---------------------------------------------------------------------------------------------------------3 3. CINTAS TRANSPORTADORAS --------------------------------------------------------------------------------------------5 3.1. INFRAESTRUCTURA ------------------------------------------------------------------------------------------------8 3.2. ESTACIÓN DE ACCIONAMIENTO Y TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO A LA CINTA---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8 3.3. CALCULO DE LA CINTA TRANSPORTADORA ------------------------------------------------------------9 3.4. DIAGRAMA COMPUTARIZADO PARA EL CONTROL DE CINTAS TRANSPORTA DORAS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10 3.4.1. FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR ----------------------------------------------------------------------------10 3.4.2. DISEÑO ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------10 3.5. DETERMINACIÓN DE RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DE LA CINTA ----------------------------13 3.6 ESFUERZO EN LA CINTA -------------------------------------------------------------------------------------------13 3.7. CAMPO DE UTILIZACIÓN DE LA CINTA TRANSPORTADORA--------------------------------------15 3.8. CINTAS DE ACERO ARTICULADAS ---------------------------------------------------------------------------16 4. CARGA MECÁNICA EN LAS MINAS --------------------------------------------------------------------------------------19 4.1. PALAS CARGADORAS ---------------------------------------------------------------------------------------------21 4.2. PALA LANZADORA O DE VOLTEO ---------------------------------------------------------------------------24 4.3. PALA MECÁNICA ----------------------------------------------------------------------------------------------------24 4.4. DRAGA O DRAGALINA --------------------------------------------------------------------------------------------25 4.5. EQUIPO LIGERO PARA LA CARGA -----------------------------------------------------------------------------26 4.6. CARGADORAS FRONTALES EUCLID--------------------------------------------------------------------------26 4.7. EXCAVADORES DE CANGILONES------------------------------------------------------------------------------26 4.7.1 EXCAVADORAS DE ROSARIO DE CANGILONES --------------------------------------------------------27 4.7.2 EXCAVADORAS DE RODETE-----------------------------------------------------------------------------------27 4.8. ESCOMBRADORAS--------------------------------------------------------------------------------------------------28

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Índice

4.9. BULLDOZER ------------------------------------------------------------------------------------------------------------28 5. SELECCIÓN DE MAQUINARIA ----------------------------------------------------------------------------------------------29 5.1. MOVILIDAD------------------------------------------------------------------------------------------------------------34 5.2. FUERZA DE ARRANCAMIENTO --------------------------------------------------------------------------------34 6. TRANSPORTE SUBTERRÁNEO SOBRE CARRILES -----------------------------------------------------------------35 6.1. DESVÍOS -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------36 6.2. VAGONETAS-----------------------------------------------------------------------------------------------------------36 6.2.1. CAPACIDAD---------------------------------------------------------------------------------------------------------37 6.2.2. PARTES DE LAS VAGONETAS --------------------------------------------------------------------------------37 6.2.3. TIPOS DE VAGONETAS------------------------------------------------------------------------------------------37 6.3. LOCOMOTORAS -----------------------------------------------------------------------------------------------------38 6.3.1. LOCOMOTORAS ELÉCTRICAS-------------------------------------------------------------------------------38 6.3.2. LOCOMOTORAS DE CONTACTO--------------------------------------------------------------------------39 6.3.3. LOCOMOTORAS DE ACUMULADORES -------------------------------------------------------------------41 6.3.4. LOCOMOTORAS DIESEL ----------------------------------------------------------------------------------------41 6.3.5. LOCOMOTORAS DE AIRE COMPRIMIDO -----------------------------------------------------------------42 7. MAQUINARIAS USADAS EN EL TENIENTE (CODELCO, EX BRADEN COPELCO)------------------------43 8. LOCOMOTORAS PARA EXPLOTACIONES A CIELO ABIERTO------------------------------------------------44 8.1. LOCOMOTORA MONOFÁSICA --------------------------------------------------------------------------------44 8.2. LOCOMOTORA DIESEL ELÉCTRICA-------------------------------------------------------------------------44 9. TRANSPORTE POR CAMIONES --------------------------------------------------------------------------------------------45 9.1. CAPACIDAD DE LA PALA vs CAPACIDAD DEL CAMIÓN---------------------------------------------46 9.2. CAMIONES EUCLID -------------------------------------------------------------------------------------------------47 9.3. CAMIONES ELÉCTRICOS-----------------------------------------------------------------------------------------47 9.4. GRANDES CAMIONES DE ARRASTRE-----------------------------------------------------------------------48

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Índice

9.5. CICLO DE UN CAMIÓN---------------------------------------------------------------------------------------------52 9.6. DIAGRAMA PARA LA SELECCIÓN DE CAMIONES ------------------------------------------------------53 10. CABLES CARRILES O ANDARIVELES ---------------------------------------------------------------------------------54 11. TOLVAS, STOP PILE Y ESCOMBRERAS ------------------------------------------------------------------------------54 11.1. TOLVAS----------------------------------------------------------------------------------------------------------------54 11.2. STOP PILE -------------------------------------------------------------------------------------------------------------55 11.3. ESCOMBRERAS -----------------------------------------------------------------------------------------------------55 12. TRANSPORTE HIDRÁULICO Y NEUMÁTICO ------------------------------------------------------------------------55 12.1. TRANSPORTE HIDRÁULICO DE CONCENTRADO DE COBRE---------------------------------------55 13. RELLENO HIDRÁULICO-----------------------------------------------------------------------------------------------------56 14. RELLENO NEUMÁTICO------------------------------------------------------------------------------------------------------56 15. TRANSPORTE MARÍTIMO Y FLUVIAL---------------------------------------------------------------------------------56 15.1 PUERTO DE MAR----------------------------------------------------------------------------------------------------57 16. PROBLEMAS DE TRANSPORTE------------------------------------------------------------------------------------------58

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Maquinas Mineras Transporte

1. INTRODUCCIÓN El problema principal en el funcionamiento de una mina es la organización del transporte. Los problemas mas frecuentes son: 1.-

Transporte de mineral desde los frente de explotación , tajos y galerías hasta los pozos de extracción.

2.- Transporte de los materiales para los servicios auxiliares de abastecimiento (agua, desagües, aire

comprimido, energía

eléctrica, enmaderamiento). Va en sentido

contrario al mineral. 3.- Transporte de los materiales estériles, a veces utilizados como relleno. 4.- Transporte de personal. Estos problemas de transporte no son los únicos, existen además en el arranque, en el sostenimiento y la seguridad, son también arduos y variados. Exigen una atención permanente y requieren soluciones rápidas. Frente a los problemas de explotación, se puede decir que los de transporte son los mas comunes, debido a que esta operación tiene que adaptarse a los desplazamientos continuos de los talleres o frentes de explotación a causa del avance. Es de gran interés instalar y organizar el transporte de acuerdo a la necesidad de la mina, a fin de liberar al ingeniero o la explotación, en cuanto sea posible, de toda las preocupaciones. Atendiendo a las necesidades mencionadas con anterioridad, en estos últimos años, se ha producido una evolución rápido en el transporte. Actualmente se emplean medios técnicos para organizarlo, alcanzando un alto grado de perfección. Los esquemas de transporte, para el material útil, son variados y dependen en gran parte del yacimiento, del método de acceso y del sistema de explotación adoptado. Por ejemplo: En un frente largo de explotación en mantos con poca pendiente, se saca el mineral desde el arranque hasta el nivel de transporte. El arranque se puede efectuar por medio de rastras, palas de baja altura tipo LHD o cualquier otro medio, hasta una chimenea donde se almacena

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Maquinas Mineras Transporte en tolvas. La descarga se lleva a cabo sobre trenes de vagonetas, movidos por locomotoras y de allí son finalmente transportados hacia la superficie por diferentes medios (jaulas, skips).

En consecuencia, se puede diferenciar los siguientes esquemas de transporte: 1.-En los frentes de arranques. 2.-En las labores horizontales 3.-En las labores inclinadas o rampas. 4.-Por el pozo de extracción de la mina 5.-En la superficie de la mina. En

las explotaciones a cielo abierto se transporta estéril y en mayor medida mineral

útil, en este caso el trasporte puede dividirse en : 1.- Transporte dentro de la cantera. 2.- Transporte por trincheras 3.- transporte en la superficie. Se distinguen dos grandes tipos de transportes: 1.- Horizontal 2.- Vertical, el cual se ha visto con el nombre de extracción. Según su modo de acción las instalaciones de transporte pueden subdividirse en: - Instalaciones de transporte continuo, se utilizan cintas y canales. - Instalaciones de transporte discontinuo, realizados por vagonetas. En las explotaciones primitivas el transporte se hacia mediante canastas o baldes, estos se cargaban sobre una especie de trineo o en el peor de 1os casos sobre el hombro. Posteriormente se introdujo la vagoneta que circulaba por galerías horizontales y por planos inclinados. En el año 1880 se empezó a usar el canal fijo, este facilitó el transporte de carbón por gravedad, con ángulos de 22 a 25 grados. La aparición, en 1905, del canal oscilante permitió alargar los frentes en los mantos con poca pendiente. En 1925 fue reemplazado por

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Maquinas Mineras Transporte cintas transportadoras. Las mismas se utilizaban y aun se utilizan en algunas instalaciones, sobretodo en las galerías de los frentes de arranque, compitiendo con el transporte por vagonetas en las galerías principales. Los canales fijos mantienen todavía su importancia en los yacimientos con pendientes pronunciadas. El transporte sobre vagonetas ha ido en aumento, al igual que la capacidad y la potencia de la locomotora. 2. CARGA DE MATERIAL La carga del material por gravedad se hace mediante tolvas, buzones y cierres. El cierre de un buzón depende de la propiedad física del material, tamaño del mismo, grado de humedad, capacidad de compactarse, etc. El ángulo de inclinación del fondo comúnmente varia entre 30 y 50 grados. La sección de la abertura del buzón es cuadrada o rectangular. Para que el material no obstruya el cierre, la abertura de salida no debe ser inferior a tres veces el tamaño de los trozos. El ancho del buzón se elige de modo que sea posible cargar rápidamente la vagoneta o el vagón, sin cambiar su posición. Frecuentemente se adopta 1,2 metros o más. Para materiales blandos se usan cierres de compuertas basculantes, mientras que para los grandes trozos se prefieren cierres de cadena. Ver figura 1 y 2. En

las minas mecanizadas tienen amplia aceptación los cierres movidos por cilindros

neumáticos o hidráulicos, ver figura 3. El transporte por gravedad es un método económico y simple. Se lo puede utilizar cuando: - la pendiente lo permite. - si no hay limitaciones por trituración del mineral

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Fig. 1: cierre con compuerta basculante

Fig. 2: cierre con cadenas

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Fig. 3: cierre movido por cilindro neumático

3. CINTAS TRANSPORTADORAS Las cintas transportadoras se componen de una cinta sinfín, un órgano de accionamiento, un tambor de retorno y de caballetes con rodillos. El material transportado, se coloca sobre la parte superior de la cinta, se desplaza con esta y se descarga por el tambor de retorno, el tramo inferior circula vacío. La cinta esta constituida por cierto numero de fajas de algodón o por lana de celulosa que se impregna bajo presión en una mezcla apropiada de caucho o pegamento sintético que asegura la adherencia de las capas entre si.

Se engoma y se protege exteriormente contra

la humedad y la abrasión por un recubrimiento de caucho. Las fajas de algodón dan a la cinta una resistencia mecánica a la tracción en el sentido longitudinal. Para asegurar la resistencia contra la inflamación se construyen con materiales refractarios resistentes al fuego como neoprene,

cloruro de polivinilo y caucho sintético,

resistiendo así el desgaste. Se estiran menos, son insensibles al agua pero son mas costosas. Se fabrican también cintas con fibras artificiales, tales como rayón, perlon, poliéster,

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Maquinas Mineras Transporte poliamida, etc. Para la transmisión de grandes esfuerzos se insertan dentro de la cinta cables de acero. Existen también otros tipos de cintas articuladas. El numero de capas varia de 3 a 12 según el ancho y la cuantía del esfuerzo de tracción.

Los recubrimientos son variables

pudiendo ser de 3 mm sobre la cara portadora y 1,5 para el dorso de la cinta.

Fig. 4: diferentes cintas transportadoras

Fig. 5: unión de las cintas por vulcanización

Fig. 6: unión de cintas con broches Adler

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Fig. 7: caballete para cinta transportadora

Fig. 9: accionamiento de un tambor, Tipo BOO

Fig. 8: dos rodillos con juntas laberínticas para engrase periódico

Fig. 10: accionamiento con rodillo presor

Fig. 11: cinta motriz de la Societe Stéphanoise de constructions mecaniques

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Maquinas Mineras Transporte Pendiente límite: La pendiente ascendente de utilización de las cintas transportadores está limitada por la adherencia del material sobre la cinta: 24º para arena húmeda 22º cisco o tierras húmedas 20º grava o carbón fino 18º carbón, relleno o material de todo uno 17º materiales calibrados 12 – 14º piedras o materiales redondos Para el descenso del material por las cintas comunes no se debe sobrepasar 14º

El ancho oscila de 300 mm a 2000 mm y las longitudes son variables. Las uniones de la cinta se hacen por vulcanización, ver Figura 5, también por medio de grampas o broches tipo Adler, ver Figura 6, aunque para mayor resistencia se usan juntas tipo Jackson que permiten abulonar los extremos de la cinta. 3.1. INFRAESTRUCTURA:

los

rodillos de la cinta normalmente están montados sobre

caballetes de perfiles de diferentes tipos.

En los transportadores estacionarios están fijos

sobre cimientos de hormigón. El tramo inferior es sostenido por un solo rodillo horizontal y el superior por tres rodillos, estos se fabrican de tubos de acero, montados sobre rodamientos a bolilla. Se lubrican con grasa y para evitar que se ensucien se usan juntas laberínticas de caucho. Ver figura 8. El desplazamiento del tramo superior se facilita inclinando en un pequeño ángulo los ejes de los rodillos laterales, para el tramo inferior el rodillo es plano. La distancia entre juegos de rodillos, normalmente se fija entre 1,2 y 2 m para el tramo portador, en cambio para el tramo de retorno pueden variar de 2 a 3,5 m.

3.2 ESTACIÓN DE ACCIONAMIENTO Y TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO A LA CINTA:

El accionamiento se hace mediante motores reductores y se controla, por medio de tensores, el correcto funcionamiento. Ver Figura 10 y 11.

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Maquinas Mineras Transporte 3.3

CALCULO

DE

LA

CINTA

TRANSPORTADORA:

el caudal Q de una cinta

transportadora en marcha es el producto de la cantidad de material por metro de largo del transportador “q” en longitud/m y de la velocidad del movimiento del minera “v” (m/s) siendo la formula:

Q=

3600 q v = 3,6 q v (tn/h) 1000

Valores de la densidad aparente del material suelto. Carbón antracita-------------------------- 0,9 Coqué ---------------------------------------- 0,4 – 0,6 (mayor poder calorífico) Minerales----------------------------------- 1,7 -2 Caliza ---------------------------------------- 1,5 – 1,9 El ancho de la cinta se determina o va en función del caudal horario y esta dado por cada fabricante para el producto que vende. Se debe decir que este ancho es función de la granulometría del material transportado. Con el mismo ancho de la cinta el caudal del material transportado es tanto mayor, cuanto mas alta sea la velocidad del movimiento. En las instalaciones subterráneas suelen variar entre 2,5 y 3,5 m/s. En las instalaciones en superficie pueden llegar hasta 5 y 6 m/s. La velocidad de la cinta debe ser limitada mas estrechamente cuanto mas irregular sea la carga del transportador y cuanto mas corredizo sea el material para evitar la expulsión de los pedazos mayores cuando pasan sobre los rodillos.

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Maquinas Mineras Transporte 3.4.

DIAGRAMA

TRANSPORTADORAS:

COMPUTARIZADO

PARA

EL

CONTROL

DE

CINTAS

cuando se han hecho inversiones cuantiosas en cintas transportadoras,

lo último que se desea es la destrucción total de las cintas debido a rasgaduras.

Los

desplazamientos laterales y el patinaje también pueden producir daños extensos y causar costosos retrasos en la producción. El sistema Sensor Guard de Goodyear lleva a cabo la supervisión electrónica del desempeño de las cintas y detiene el movimiento de las mismas automáticamente, mucho antes de que ocurra su destrucción total. Se pueden realizar ahorros de miles de dólares en el reemplazo de cintas y en tiempo improductivo. En la mina Cleveland Cliffs Empire en Palmer, estado de Michigan, EE.UU., un enorme pedazo de taconita mineral se atascó en la estructura de la cinta transportadora y comenzó a rasgar una cinta de 670 metros de largo.

El sistema Sensor Guard detuvo el

movimiento de la cinta, limitando la rasgadura al mínimo. Sin él, la cinta hubiese seguido marchando hasta quedar destruida, le hubiera costado a la mina Cleveland Cliffs por lo menos cinco días de tiempo muerto, US$ 55 mil en el costo de instalación y US$ 250 mil por concepto de una cinta nueva. Gracias al sistema Sensor Guard sólo se tuvieron que cambiar 49 metros de la cinta.

3.4.1. FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR:

incorporada dentro de la cinta viene una serie

de bucles sensores en circuito cerrado. A medida que la cinta va avanzando, estos bucles sensores pasan encima de detectores electromagnéticos que generan pulsos de salida. Si se comienza a desgarrar la cinta, también se cortará un bucle sensor. Cuando el bucle sensor cortado pasa encima de un detector, éste no genera el pulso esperado. La unidad de control inmediatamente reconoce la falta del pulso y detiene la cinta, rápida y automáticamente, antes de que ésta pueda sufrir mas daños. De manera semejante, cuando un bucle sensor no pasa encima de un detector dentro de un intervalo de tiempo prescrito debido a que la cinta está patinando o se ha desplazado lateralmente, la unidad de control hará que la cinta se detenga.

3.4.2. DISEÑO:

todos los componentes del sistema Sensor Guard son de construcción

extra fuerte y además, no tienen partes móviles, escobillas ni conmutadores que se puedan

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Maquinas Mineras Transporte desgastar. Y como el sistema Sensor Guard da indicativos acerca de sus fallas propias sin afectar las operaciones de la cinta transportadora, no se requiere ningún mantenimiento periódico. Un factor que distingue a Sensor Guard de muchos otros sistemas es que éste es intrínsecamente inmune a la interferencia electromagnética, a las descargas electrostáticas y a las vibraciones. En tal sentido, se trata de un sistema mucho más efectivo que cualquier otro y se evitan las molestas paradas ocasionadas por interferencias externas. El sistema también ofrece las siguientes ventajas: no hay necesidad de establecer ni de mantener tolerancias críticas para el intervalo de aire para que los detectores funcionen de manera eficaz, ni tampoco se requieren recalibraciones demoradas repetitivas.

La unidad de control puede

reconocer un total de 4 detectores para mayor versatilidad y a menor costo que otros sistemas. Además, se cuenta con la opción de instalar un “detector anticipador” que ofrece la máxima protección posible para sus cintas transportadoras, independientemente de cuántos sensores se coloquen en la cinta. Tres componentes básicos ofrecen un control eficaz de los daños contra cintras transportadoras: 1- Los sensores están incorporados dentro de la cubierta inferior de la cinta transportadora. Si un sensor sufre una cortadura, si se desvía evitando el detector, o si no pasa encima del detector dentro de un lapso de tiempo especificado, la cinta transportadora se detiene automáticamente. sensores,

especial

para

sistemas

de

El diseño en bucle de los

acoplamiento

electromagnético,

les

proporciona una máxima potencia de señalización a los detectores. 2- Cada detector consiste en dos unidades que se colocan debajo de la cinta transportadora, precisamente en los sitios donde sea mayor la probabilidad de que ocurran daños, de que la cinta patine o de que se produzca un desplazamiento lateral.

Cada detector tiene un cabezal de salida (primario) y uno de entrada

(secundario).

Estos cabezales y los bucles sensores están interconectados por

medio de un campo electromagnético. Los detectores tienen un altísimo nivel de sensibilidad dedicada a los singulares bucles sensores y no se ven afectados por

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ninguna otra influencia externa que pudiese existir.

Maquinas Mineras Transporte Cada cabezal viene

encapsulado en su integridad, es totalmente hermético (a prueba de agua, aceite y suciedad), y puede funcionar a cualquier temperatura ambiente entre - 40 ºC y 100 ºC. 3- La unidad de control Sensor Guard interpreta las señales de los detectores, presenta una indicación visual de funcionamiento debido o indebido, tiene contactos conmutadores para controlar la operación de la cinta transportadora, suministra corriente a diversas partes del sistema y hace las veces de monitor del suministro eléctrico y de los principales circuitos.

La unidad de control Sensor

Guard es compacta, ocupa menos de 28 cc de espacio. Por lo general se instala en el mismo centro de control de la cinta transportadora, pero se puede instalar en cualquier sitio conveniente incluso a centenares de metros de distancia de los detectores.

Fig. 12: sistema electrónico de protección de cintas transportadoras

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Maquinas Mineras Transporte - Los sensores (A) están incorporados dentro de la cinta. - Los detectores de estado sólido (B) están montados en sitios críticos a lo largo del sistema de transporte. - Los detectores (B) están conectados por cable (C) a la unidad de control (D) y transmiten un pulso cada vez que un sensor pasa encima. - Si ocurre un daño en la cinta, no habrá pulso y el sistema de la cinta transportadora se detendrá automáticamente, al mismo tiempo que en el tablero de control se encienden lamparillas que precisan la ubicación del problema.

3.5. DETERMINACIÓN DE RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DE LA CINTA:

las diferentes

resistencia al movimiento de la cinta transportadora, como el rozamiento de los rodillos, rozamiento de los rodamientos del rodillo por la cinta, de la rigidez de la cinta y del sacudimiento del material sobre los rodillos, se toman en cuenta mediante un coeficiente de resistencia al movimiento que es variable de acuerdo a la marca de la cinta. La resistencia de los tambores se toma en cuenta en la determinación de la potencia del motor mediante el rendimiento de los motores ejemplo: Para tambores motores dobles se considera Nt (rendimiento total) = 0,92 y 0,93 y para motor simple Nt = 0,95 – 0,96. el órgano de accionamiento siempre debe instalarse en el extremo del tramo que tiene mayor resistencia.

3.6 ESFUERZO EN LA CINTA:

para la determinación de los esfuerzos de la cinta se hace

un esquema de instalación indicando los puntos característicos, empezando por los puntos de salida de la cinta. La elección del motor es función de la determinación de la potencia del motor, de la resistencia y esfuerzo. corresponde.

En consecuencia cada fabricante asigna la potencia necesaria que

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Maquinas Mineras Transporte La siguiente formula permite calcular el ancho de la cinta:

B=

Q x k xd v

Donde: B = ancho de la cinta expresado en m. Q = carga v = velocidad k = coeficiente de carga δ = peso específico

Distancia máxima de transporte horizontal Fig. 13: distancias máximas de transporte y de elevación con diferentes tipos de cintas, según Eickhoff

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Maquinas Mineras Transporte

Fig. 14: determinación de la potencia del accionamiento para cintas transportadoras estacionarias de superficie. Para instalaciones subterráneas, incremento de 20 a 80 % (Eickhoff)

3.7.

CAMPO

DE

UTILIZACIÓN

DE

LA

CINTA

TRANSPORTADORA:

las

cintas

transportadoras se utilizan en: - frentes de arranque, en minas subterráneas - galerías principales de frente de arranque En la minería a cielo abierto solo se usan en algunos casos, para transportar material a grandes distancias. En la hullera SCHWAGER, Chile, la producción de 2600 tn/día que viene de 600 m por debajo del Océano Pacifico se extrae por una cinta de 1500 m, formada por 5 tramos de 300 m cada una y cuya pendiente es de l8º de inclinación. Se ha dicho que en las explotaciones a cielo abierto, además de transportar a grandes distancias, las cintas sirven para llevar los minerales desde los frentes de arranque hasta las

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Maquinas Mineras Transporte instalaciones de clasificación, trituración y molienda así como a depósitos de stock-pile y a las escombreras. Al utilizar las cintas transportadoras, la distancia de transporte desde la profundidad de 200 m disminuye 4 veces en comparación con el transporte de camiones y de 12 a 16 veces en comparación con transporte por ferrocarriles. En un país frío come Rusia, el empleo de la cinta es difícil ya que con temperatura de menos de 20 grados centígrados, disminuye su elasticidad y aumenta la adherencia del material por congelamiento, lo cual provoca desgaste rápido. En

la superficie, una cinta de la mina "El Carmen”, Chile, transporta el mineral de

hierro 12 Km. hasta el puente de descarga. En Estados Unidos, en la región de los grandes lagos, una cinta de 212 Km., efectúa un transporte anual de 18 millones de toneladas de carbón y 29 millones de tonelada de mineral de hierro (Novitzky, 1965).

3.8. CINTAS DE ACERO ARTICULADAS:

- Tipo APRON-FEEDER: estas cinta están formadas por un tablero sinfín constituidos por segmentos de chapas de acero de espesor, longitud y anchos variables, de acuerde a su uso, están levantados sobre los bordes con nervaduras de refuerzos, embutidas en caliente. Se solapan una sobre la otra a modo de escamas. Como órgano de tracción sirven dos cadenas de eslabones planos y cada eslabón lleva sujeta la placa carga. Se usan, en general de corta distancia para alimentar a trituradoras primarias en las plantas de concentración, debido a su gran resistencia al impacto.

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17 Maquinas Mineras Transporte

Fig.15: sistema APRON-FEEDER

Fig.16: sistema APRON-FEEDER

- Arrancadora: son maquinas de reciente uso poseen un movimiento de vaivén o rotativo a la carga del frente de arranque, separan del macizo o manto el carbón y lo cargan sobre diferentes tipos de transportadores.

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Fig. 17: arrancadora

Maquinas Mineras Transporte

Fig. 17: arrancadora

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Maquinas Mineras Transporte - Scrapers: el transporte por scrapers, también llamado cuchara de arrastre, tiene una amplia aceptación en la explotación subterránea de minerales metalíferos y no metalíferos, en al avance de las labores subterráneas, así como en los trabajos a cielo abierto. Son accionados por cabrestantes de dos y de tres tambores colocados sobre un eje longitudinal con sus acoplamientos. son eléctricos aunque en

Los motores de accionamientos generalmente

unidades pequeñas se utiliza el aire comprimido y en la

superficie pueden ser accionados por motor diesel. La potencia de los accionamientos de los cabrestantes oscilan entre 10 y 120 CV, para lograr el trabajo a cielo abierto, los cabrestantes pueden tener 250 CV y mas. Los baldes son de capacidad variable y de acuerdo con la potencia del motor

Fig. 18: Esquema de instalación de un scraper de tres tambores

Fig. 19: Cuchara de cajón de Sauerman

4. CARGA MECÁNICA EN LAS MINAS La carga mecánica se hace de diferentes formas. El

trabajo de una cargadora se

compone de: - toma del material (hincado de los dientes del cucharón sobre el mineral). - desplazamiento del cucharón al lugar de descarga (camión, vagones, etc)

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Maquinas Mineras Transporte - desplazamiento de toda la maquinaria en el frente de explotación. - descarga sobre el camión. El funcionamiento de las cargadoras puede ser continuo o periódico. Se fabrican con mecanismos de marchas sobre orugas o de cuatro ruedas sobre carriles o gomas neumáticas. Su accionamiento es variable y puede ser eléctrico, neumático, mediante cable y también pueden accionarse con motores diesel.

Fig. 20: carga mecánica en las minas

hidráulico o

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Maquinas Mineras Transporte 4.1. PALAS CARGADORAS:

sus partes principales son: bastidor desplazable, cuerpo

giratorio y mecanismos de oscilación con la pala. En el trabajo, mediante el avance de la cargadora, la pala se introduce en el mineral para recogerlo desde el suelo, después la maquina retrocede, y al mismo tiempo la cuchara se levanta y vuelca hacia atrás en la vagoneta o camión. La cuchara o balde puede ser movida por cables ó hidráulicamente, siendo las palas de cable las de mayor capacidad, ejemplo la PH 2800 XPB, tiene un cucharón de 29 m3 , las hay de mayor capacidad. El cuerpo superior puede girar con la pala en un ángulo de 30 a 40 grados, lo que asegura el frente de carga de 2 a 4,5 m. Calculo de la capacidad de la pala cargadora:

Q=

60 V k l k 2 k 3 (m3 /min) t1

Donde: V = volumen de la cuchara m3 /min t1 = duración del ciclo de excavación (10 a 30 seg) kl = grado de llenado de la cuchara ( 0,2 a 1en maquinas pesadas y material fino) k2 = coeficiente de dificultad de la carga ( 0,2 a 1 para material liviano y fino) k3 = coeficiente de utilización de la máquina

22 Maquinas Mineras Transporte

Fig. 21:pala cargadora accionada por bomba hidráulica

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23 Maquinas Mineras Transporte

Fig. 22: pala cargadora moderna

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Maquinas Mineras Transporte 4.2. PALA LANZADORA O DE VOLTEO: son pequeñas palas que cargan del frente de arranque a las vagonetas. Ej: la pala EIMCO cuyo balde tiene una capacidad de 140 lts, se usa para cargar minerales de barita, trabajan con aire comprimido. Dentro de minas subterráneas de gran escala, se usan maquinas cargadoras de baja altura tipo LHD, como por ejemplo la TORO 500 de Tamrock cuyas características se especifican mas adelante (similar a la Figura 21).

Fig. 23: Pala cargadora de volteo Eimco Corporation

4.3. PALA MECÁNICA:

la pala mecánica excava y carga el mineral de los frentes,

situados por encima del nivel de la pala.

El ciclo de excavación empieza con el balde o

cuchara de la pala en posición inferior, luego sube a lo largo del frente por avance del brazo y la tracción sobre el cable. Al llenarse la cuchara, la plataforma superior de la pala gira al lugar de descarga, el fondo de la cuchara se abre, y cae el material sobre el camión o vagón de ferrocarril. Finalmente la excavadora vuelve a su posición inicial y el ciclo recomienza.

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Maquinas Mineras Transporte

4.4. DRAGA O DRAGALINA:

se coloca en el banco superior del frente explotado.

Mediante el cable la cuchara desciende al suelo y se arrastra por el cable hacia la excavadora, cargando la roca. Después la cuchara se levanta con el cable, conservando su posición horizontal, gira con la plataforma de la maquina. Durante la descarga se afloja el cable tractor y la cuchara se vuelca. Esta máquina se utiliza también en la extracción de oro aluvional, en lagos y ríos.

Fig. 24: esquema de funcionamiento de una draga

Fig. 25: draga

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Maquinas Mineras Transporte 4.5. EQUIPO LIGERO PARA LA CARGA: cargadores “TRAXCAVATOR” de Caterpillar Tractor-Co. Esta maquina se fabrica para la explotación de la minería sobre orugas, y sobre ruedas con descarga frontal de la cuchara de usos múltiples en pequeñas explotaciones a cielo abierto y subterráneas.

Se los conoce con el nombre de TRAXCAVATOR LOADERS,

ejemplo de una pala mecánica mesa tipo EGL 15. Capacidad de la cuchara 25 m3 , largo de brazo 34 metro, radio de excavación max. 38,5 metros, altura max. de excavación 29,3 metros, motor eléctrico de 170 Kw, número de orugas 8, presión especifica sobre el suelo 2,33 Kg/cm2 , duración del ciclo 42,6 (seg/ciclo), rendimiento teórico 2175,00 m3 /h. 4.6. CARGADORAS FRONTALES EUCLID:

es otra de las tantas marcas

que se

caracterizan pivotables de la cargadora para un corto radio de giro con gran estabilidad, lo que le permite una excepcional maniobrabilidad. La tracción con reducciones planetarias es sobre los cuatro ejes, pero para economizar combustib1e en los desplazamientos pueden desconectare la transmisión trasera. Un acumulador hidráulico asegura mejor provecho de la potencia del motor para las operaciones de carga, elevación y descarga y los sistemas de dirección y frenos. 4.7. EXCAVADORES DE CANGILONES:

realizan excavación continua de la roca mediante

cangilones distribuidos uniformemente en una cadena sinfín (rosario) o sobre una rueda denominada rodete. Comparadas con las palas mecánicas, las excavadoras de cangilones tienen menor gasto específico de metal, consumen menos energía y dan mayor rendimiento con menor costo. Las excavadoras de canjilones se clasifican según: La clasificación de las excavadoras de canjilones es la siguiente: 1- De acuerdo a la construcción del órgano excavador en: excavadoras de rosario de canjilones, excavadoras de rodete y excavadoras con bastidor de rastras. 2- Según la posición del frente de explotación en: excavadoras de desmonte, excavadoras de desfonde y excavadoras de desmonte y desfonde. 3- Conforme a la construcción del mecanismo de marcha en: excavadoras montadas sobre ruedas de ferrocarril, excavadoras sobre orugas y excavadoras sobre rieles y orugas.

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Maquinas Mineras Transporte 4- Según su maniobrabilidad en: excavadoras giratorias y excavadoras no giratorias. 5- De acuerdo a las condiciones de descarga en: excavadoras de un pórtico, excavadoras de doble pórtico y excavadoras de descarga lateral. 6- Conforme a su utilización en: excavadoras para remoción del recubrimiento, excavadoras de arranque y excavadoras para trincheras. 4.7.1 EXCAVADORAS DE ROSARIO DE CANGILONES:

se construyen como excavadoras

de desfonde y excavadoras de desmonte; las primeras son mas ventajosas en el servicio, y su rendimiento sobrepasa a las últimas en un 20 a 30 %. Las excavadoras giratorias son construcciones universales que, además de trabajar en el frente, permiten la explotación de los extremos. Los mecanismos de marcha de las excavadoras de cangilones se fabrican de tipo sobre rieles, mas raramente sobre orugas.

Últimamente comenzaron a construirse sistemas mixtos

sobre rieles y orugas. Las excavadoras de rosario alcanzan un peso de hasta 3000 toneladas y tienen un rendimiento aproximado de 3000 m3 /h. 4.7.2 EXCAVADORAS DE RODETE:

la excavación del mineral es de mayor capacidad,

se realiza mediante un rodete excavador provisto de cangilones.

El material arrancado se

descarga sobre una cinta transportadora, instalada en el brazo del rodote. Comparadas con las excavadoras de rosario, las de rodete tienen menor gasto específico de metal, el consumo de energía es menor y pueden realizar el arranque selectivo. Permiten realizar cargas continuas sobre trenes de hasta 100.000 m3 /día. Las características de la excavadora de rodete son las siguientes: - Capacidad del cangilón: 4.000 litros - Diámetro de las ruedas: 18 m - Numero de cangilones: 12. - Rendimiento teórico: 5.300 a 8.500 m3 /h. - Altura máxima de desmonte: 50 m. - Radio máximo de excavación: 90 m. - Potencia del motor del rodete: 1.140 Kw.

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4.8. ESCOMBRADORAS:

son máquinas para depositar estéril en escombreras.

A ellas

pertenecen: arados de escombreras, palas mecánicas provistas de un largo brazo, excavadoras de cuchara de arrastre, puentes escombradores, excavadoras de cangilones con cintas transportadoras, etc. Los escombradoras se construyen con descarga superior o inferior.

El brazo de

escombradoras simple o de dos partes articuladas se suspende por cables sobre pilones. Para facilitar las maniobras, puede girar en ambos planos horizontal y vertical. La altura de las escombreras varía de 10 a 25 metros, y en modelos grandes alcanza 35 metros. Ver Figura 17. La capacidad teórica de las escombradoras varía entre 700 y 8.500 m3/h, la capacidad del cangilón de 400 a 500 litros, el largo del brazo de 40 a 150 metros, el peso de 400 a 3.000 toneladas y la potencia instalada de 450 a 5.000 Kw. 4.9. BULLDOZER:

conocidos, comúnmente, como topadoras.

Tienen amplia utilización

en la construcción de caminos, ferrocarriles, aplanamiento de terrenos, destape del techo de mantos de carbón, cobre, oro, etc.

También se usan para la preparación de las gradas o

niveles, en la explotación a cielo abierto, para permitir el trabajo de las excavadoras. El mas conocido y el de mayor capacidad es el CATERPILLAR D-9, tiene una potencia de 385 CV y se fabrica sobre orugas o sobre ruedas.

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Fig. 26: BulLdozer

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5. SELECCIÓN DE MAQUINARIA Actualmente en los trabajos de excavación y carga a cielo abierto es preciso elegir en primer lugar entre las palas eléctricas de cable, las excavadoras hidráulicas y las cargadoras de ruedas. El elemento de juicio mas claro, para seleccionar entre diferentes unidades de carga, es la comparación de la cantidad de carga útil que pueden mover, con su propio peso. Las palas eléctricas de cable, suelen llevar en la cuchara una carga que representa del 5 al 7 % de su peso total.

Las cargadoras de ruedas llevan una carga útil del 18 al 21 % de orden de trabajo.

Al colocar la cuchara muy cercana al chasis, los diseñadores crean una relación de carga útil a peso total en servicio muy favorable, una pala de cable pesa cuatro veces mas que una pala cargadora de rueda, una pala hidráulica frontal pesa aproximadamente dos veces mas que una pala cargadora sobre rueda. Esta diferencia de peso se refleja en el costo de adquisición o precio de la máquina. Una pala de cable puede costar aproximadamente 200.000 dólares/m3 de capacidad, el costo de una pala hidráulica es de 150.000 dólares/m3 de capacidad y el costo de una cargadora sobre rueda podría alcanzar los 100.000 dólaras/m3 de capacidad. Esta diferencia de precio pesa mucho en la decisión sobre la rentabilidad de la inversión. Las palas de cable alcanzan una vida útil o económica de 75.000 a 100.000 hs con costos de explotación entre 0,055 a 0,088 dólares/tn. Las palas hidráulicas y las cargadoras de ruedas, tienen una vida útil de 30.000 a 60.000 hs, con un costo de explotación de 0,077 a 0,132 dólares por tonelada.

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Fig. 27: pala de cable en funcionamiento

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Fig. 28: pala de cable The AFE AC drive system for mining shovels Regarding the AC shovel drive system using AFEs at the input side, the power flows from the line through the input transformer and the input reactors into four AFEs, which charge a common DC capacitor bus. The inverters take energy from the commo n DC bus to control the induction motors for the different motions: hoist, propel, crowd, and swing. Initially, the DC bus capacitors are precharged to the rated voltage. This avoids inrush currents when the AFEs are enabled. A fast chopper is used to protect the DC bus and the IGBTs form overvoltage. Each of the four AFEs must deliver 25 % of the total power demanded or regenerated by the motors. This is achieved through a DC voltage controller with load sharing algorithm. Additionally, feed forward control is used to improve the dynamic performance of each AFE, which works with a switching frequency of 900 Hz. The firing pulses generated by the modulators of the four AFEs are synchronized and staggered to produce an effective switching frequency of 3600 (= 900 x 4) Hz at the input. This strategy produces a very significant reduction in the current harmonics produced by the system.

IGBT advantages The use IGBTs instead of SCR thyristors and gate turn-off thyristors (GTOs) causes a dramatic improvement in the performance of the AFEs and the inverters.

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33 Maquinas Mineras Transporte

The main advantages are: -

IGBTs are very fast, allowing a much higher switching frequency, which improves current quality to the motor and reduces harmonics.

-

IGBTs allow snubberless operation and – being transistors, not thyristors – need significantly smaller gate drive circuits. This reduces the number of required components and leads to size reduction and cost savings.

-

IGBTs have a high overload capacity, which allows time for electronic overcurrent and short circuit protection. This characteristic translates into a complete elimination of protective fuses for AFEs and motion inverters, increasing reliability and availability.

-

The same IGBT devices can be used for AFEs and motion inverters. This modularity has greatly reduced the overall parts count for AC shovel electrics.

A major advantage is the dynamic performance of the drive system especially during load change between motoring and regeneration. A 4-quadrant SCR bridge needs a small, current free safety time to turn off the forward bridge and switch on the reverse bridge. This delay time is eliminated whit AFEs. As a result, DC bus voltage control is more stable which also stabilizes the motion inverter control and results in better dynamic behavior. The better DC bus voltage control also allows to significantly decrease the DC bus capacitance, reducing hardware costs and short circuit currents. Since an AFE actively controls the power factor and the waveform of the line input current, input current harmonics observed are drastically reduced. The total harmonic distortion of the resulting input current at a maximum power has a value of 3.5%. With this low distortion there is no need to install additional passive filters to eliminate low frequency harmonics. The AFE is extremely robust against grid perturbations (sags, swells, flicker) even during operation in the inverting modes. This constitutes a major operational advantage over phase controlled SCR thyristor rectifiers.

Notable performance benefits in the field The use of AFEs produces a dramatic improvement in the performance of AC shovels in relation to the compatibility with the power supply: greatly reduced current harmonics, unity or even leading power factor to stabilize voltage fluctuations at the PCC, improved dynamic performance during load changes, robust to perturbations of the power system and fully fuseless operation. These advantages lead to important operational benefits, which have been confirmed in the field with the fist four shovels successfully commissioned and now in operation.

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Maquinas Mineras Transporte 5.1. MOVILIDAD: la diversidad de usos y la movilidad son dos factores importantes, considerados en la selección de una máquina. En un minuto una pala de cable recorre aproximadamente 21 m, una pala hidráulica alrededor de 37 metros y una pala cargadora sobre ruedas unos 370 metros. Los modelos nuevos, grandes, son capaces de mover 2.500 a 3.500 tn/hs y están dimensionados para trabajar con camiones de 150, 195 y 240 toneladas cortas. 5.2. FUERZA DE ARRANCAMIENTO:

una pala de cable ofrece aproximadamente un

50 % mas de fuerza de arranque que una excavadora hidráulica, comparando el tamaño de sus cucharas. Mediante la combinación de la fuerza de la pluma, el brazo y la cuchara o combinando las fuerzas del tren motor y de avance y giro de la cuchara se consiguen factores aceptables de llenado de la cuchara.

Una pala hidráulica y una pala cargadora de ruedas

muestran una misma fuerza de arrancamiento. Las palas eléctricas de cables en cada tipo de unidad de carga se ha ido desarrollando a lo largo de los años para ofrecer un mejor rendimiento y productividad. Para mejorar la eficacia de carga de una pala que depende de su calidad, tiempo útil, productividad y costo de funcionamiento deben evaluarse tanto la máquina como el uso que se hace de ella.

Debe

analizarse en detalle la calidad de fabricación y evaluarse los factores que contribuyen a mejorar sus explotaciones. Entre estos factores figuran desde la destreza del maquinista hasta la eficacia de la técnica de explotación, pasando por la cuchara que lleva acoplada. Es importante tener en cuenta la evaluación del mantenimiento y la forma en que se lleva a cabo la explotación. Las excavadoras hidráulicas no se usan para rocas duras y de grandes tonelajes para ello se usan las palas de cable. La mayor parte de las aplicaciones de las palas hidráulicas se hacen en materiales blandos, generalmente estratificados tales como carbón y minerales de tipo aluvional de oro. Estudios realizados por CATERPILLER muestran que el costo de explotación a cielo abierto puede descomponerse en un 40 % de arrastre, 25 % de sostenimiento, 20 % de carga y 15 % perforación y voladuras. Así pues la reducción de los costos de arrastre será la que reparte mayor beneficio y reduce al mismo tiempo los costos de carga y arrastre (carga, transporte y descarga).

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Maquinas Mineras Transporte La regla principal para seleccionar un parque de carga y arrastre a cielo abierto será: que las cargadoras y los camiones estén adecuadamente acoplados. Así una pala de cable de 110 tn y 10 a 12 m3 será la relación conveniente. Solo la diferencia en los tiempos de carga y los tamaños de los equipos da lugar a por lo menos un 30 % de diferencia en la producción de los camiones. P&H Equipamiento tiene la excavadora eléctrica 4100 de reciente fabricación, esta maquina cuenta con un sistema de electro par de corriente continua y una elevada potencia de punta que reduce el tiempo de excavación y aumenta el factor de carga de la cuchara. Su capacidad útil de es 77 tn en bancos de 15 metros. Otro fabricante MARION tiene en el mercado la 315 M, equipada con cucharón especial de 43 m3 y que permite cargar camiones de 218 toneladas en tres pasadas. BUCYRUS-ERIE conocida como BUCYRUS INTERNACIONAL tiene en el mercado la 495 BI con cucharón de 38,2 m3 con los accionamientos estandarizados de corriente alterna Siemens, pasando de la tecnología analógica a la tecnología digital G.T.O., llevan rectificadores inversores mayores y sistemas de diagnósticos que continuamente se van ampliando para aumentar la productividad y la seguridad del funcionamiento. En la Escondida (Mina de Cu), Chile, hay 7 maquinas de este tipo y recientemente alcanzó un record de producción de 983.000 tn/día.

En sus futuros planes están previstos sobrepasar

1.000.000 tn/día. Recientemente los yacimientos Bajo de la Alumbrera, Argentina, y Collahuasi, Chile, han hecho pedidos de 3 y 5 maquinas 495 BI respectivamente.

6. TRANSPORTE SUBTERRÁNEO SOBRE CARRILES La vía del carril consta de dos partes principales: infraestructura y superestructura. En la vía subterránea, el piso mismo de piso la labor sirve como base. Para el drenaje del agua de la vía, el camino debe tener un bombeo transversal que se fijan en los límites de 0,01 a 0,02 así como en las galerías de transporte una pendiente de 3 a 4 mm hacia los pozos, existen vías auxiliares que se asientan directamente sobre el suelo pero en las líneas principales el empleo del balasto es obligatorio. Una primera capa de 10 a 15 cm nivelará el suelo de la galería y ofrecerá un asiento correcto a las traviesas o durmientes, esta soporta los

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Maquinas Mineras Transporte rieles, los que conservan una distancia y transmiten la presión a la capa de balastos. Las traviesas se hacen de madera, metal u hormigón armado, siendo las mas usadas las de roble, pino o quebracho. Para las trochas de 600 mm se utilizan traviesas de 1.200 mm de largo, para la de 750 mm –1500 mm y para las de 900 mm – 1700 mm. Los carriles se caracterizan por una relación favorable del momento de resistencia a la flexión de la sección y de la superficie. Tienen un patín ancho igual a 0,80 a 0,90 de su alto. Los carriles se diferencian según el peso de 1 metro. Los carriles de 18 kg/m se usan en vías auxiliares para el movimiento de vagones de 1 tonelada. Para el transporte principal de minas, los rieles son de 24 a 26 kg/m y en instalaciones mas grandes de 40 a 50 kg/m, para locomotoras de 15 tn. Los rieles se fijan sobre los durmientes mediante tirafondos o escarpias. Estas escarpias tienen la forma de un clavo. La unión de los rieles se hace mediante bridas o juntas que son placas de acero o planchuelas perforadas que se unen por pernos, bulones o tuercas en ambos lados del carril.

6.1. DESVÍOS:

para cambiar de vía las vagonetas, a veces se utilizan elementos

sencillos, tales como placas de maniobras, provistas de algunas guías o placas giratorias de saltacarril (tornamesa). Para el paso de los trenes de una vía a otra se utilizan únicamente desvíos o cambios. El más sencillo es el cambio común de vía simple, en el cual una de las vías conserva su dirección. 6.2. VAGONETAS:

las vagonetas de las minas se caracterizan por los siguientes

parámetros: 1- capacidad 2- carga útil 3- tara 4- coeficiente de tara 5- número de ejes 6- coeficiente de resistencia al movimiento

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Maquinas Mineras Transporte 6.2.1. CAPACIDAD:

según su capacidad las vagonetas de las minas se dividen en tres

categorías: 1-

pequeñas: hasta 1,30 m3

2-

medianas. entre 1,30 a 2,7 m3

3-

grandes: mayores de 2,7 m3 , siendo esta última la tendencia actual hasta capacidades de 30 o más toneladas.

6.2.2. PARTES DE LAS VAGONETAS:

las principales partes de una vagoneta son: la caja,

el bastidor o chasis, los mecanismos de rodamientos y los elementos de tracción y choques. Deben construirse para resistir a los diferentes esfuerzos que se ejercen sobre ellas: peso de su carga, resistencia a los golpes, desgastes y aguas ácidas, etc.

6.2.3. TIPOS DE VAGONETAS:

según la forma de descarga de las vagonetas, éstas se

dividen en: 1- vagonetas de cajas fijas sobre el bastidor que para su descarga necesitan mecanismos volcadores. 2- vagonetas volcadoras que se descargan por los costados, con sistema de aire, hidráulico o manual. 3- Vagoneta de descargas por el fondo.

Fig. 29: vagoneta con descarga lateral

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6.3.

Maquinas Mineras Transporte LOCOMOTORAS: según la energía utilizada, las locomotoras subterráneas se

dividen en locomotoras eléctricas, diesel y de aire comprimido. Las máquinas con mayor aceptación en las minas son las locomotoras eléctricas que se construye de dos tipos: 1- como locomotoras de contacto. 2- como locomotoras de batería. También de uso frecuente es la locomotora diesel, mientras que la locomotora de aire comprimido es característica de las minas de grisú. Las locomotoras subterráneas construidas para arrastrar trenes relativamente livianos, de 50 vagonetas de 1 a 2 toneladas, con una velocidad que raramente sobrepasa, sobre vía casi horizontal, 4 m/seg, tiene una potencia media de 25 a 50 Kw, que en raras ocasiones supera los 100 Kw y su peso varía entre 7 y 35 toneladas. 6.3.1.

LOCOMOTORAS ELÉCTRICAS:

además de los tipos básicos de locomotoras

eléctricas de contacto y de acumuladores, se construyen tipos combinados: locomotora de contacto y de cable, locomotoras de contacto y acumuladores y locomotoras de contacto y diesel.

Fig. 30: locomotora eléctrica

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Fig. 31: esquema de una locomotora eléctrica y sus partes (1)

6.3.2.

LOCOMOTORAS DE CONTACTO:

corriente continua.

reciben la energía directamente de la red de

La parte mecánica de este tipo de locomotoras se componen de un

bastidor o chasis, de los mecanismos de rodamientos, de los mecanismos de suspensión eléctrica del sistema de frenado y arenado. El bastidor consta de planchas longitudinales y transversales unidas entre sí por remaches, roblones o por soldaduras. Esta suspendido sobre elásticos que se apoyan sobre el mecanismo de rodamiento.

Se diferencian dos tipos de suspensiones del bastidor sobre el

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Maquinas Mineras Transporte resorte: individual o directa y mediante balancín transversal o longitudinal. Con suspensión mediante el balancín, los resortes trabajan como un sistema único, unido por articulaciones; gracias a esto se alcanza la distribución uniforme de la carga. La cabina del conductor con aparatos de mandos se encuentra en la parte delantera o en el centro de la locomotora. Los pares de ruedas y los arranques y los demás mecanismos, en la parte trasera. Todas las locomotoras están provistas de frenos.

Se diferencian tres métodos de

frenado: mecánico, electromagnético y reostático. La fuerza de frenado se origina por cuenta del rozamiento de las zapatas de freno contra las ruedas o de especiales zapatas electromagnéticas contra los carriles, o también desconectando el motor de la línea, interconectando los extremos del circuito de excitación y cerrando el rotor con una resistencia graduable. El uso del freno de zapata es obligatorio. manual por varillaje.

Las unidades pequeñas tienen mando

En las locomotoras mayores se utilizan los mandos neumáticos e

hidráulicos, que aseguran la aplicación uniforme e intensa de los frenos. El frenado reostático no asegura el paro completo del tren y no puede detener de no moverse en vía inclinada.

Además el frenado eléctrico conduce a calentamientos

suplementarios y al desgaste adicional de los motores. El frenado de las locomotoras de aire comprimido y las locomotoras diesel se realiza por el cierre de la lleve de mando, respectivamente desconexión del carburante, por lo que en los cilindros de las locomotoras de aire comprimido se forma un alto vacío y con locomotoras diesel una fuerte compresión, utilizando para su producción la energía cinética del tren. Para el arranque de los trenes pesados y durante su movimiento por vías sucias, para evitar patinajes, se aumenta artificialmente el coeficiente de adherencia de las ruedas con los carriles. Con este fin las locomotoras tienen un sistema de arenadores. La parte eléctrica de las locomotoras está compuesta por motores de tracción de corriente continua con excitación en serie, que desarrollan un importante par de giro inicial con corriente nominal y son pocos sensibles a las oscilaciones de la carga de la red. La tensión de la línea para la tracción eléctrica no sobrepasa los 600 volts, en la (1)

extraído de la revista Mundo Minero

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Maquinas Mineras Transporte mayoría de los casos las locomotoras de contacto trabajan con una tensión de 250 volts. Para la alimentación de la energía al hilo de contacto las locomotoras disponen de toma corrientes para evitar el contacto del cable o la electrofusión: 1- los conductores deben instalarse a altura suficiente. 2- alrededor del conductor se coloca una aislación en canaleta. 3- la corriente se corta durante la circulación del personal. 6.3.3. LOCOMOTORAS DE ACUMULADORES:

se utilizan sobre todo en las galerías de

explotación de las minas de grisú y en aquellos lugares donde las condiciones de explotación no permiten tender el conductor aéreo a la altura necesaria. Por esto, las locomotoras acumuladores se fabrican en ejecución normal y protegida contra explosiones.

Estas

locomotoras reciben su energía de una batería de acumuladores, colocada en la locomotora misma. La batería de acumuladores se carga en los garages de las subestaciones de carga. Para llevar las locomotoras su energía de trabajo, a potencia igual, son mas pesadas que las respectivas locomotoras de trole. Por otra parte, su radio de acción queda limitado por la capacidad de los acumuladores.

Se construyen de diferentes tipos y formas.

En la parte

delantera esta la cabina abierta para el conductor con los aparatos de mando, en el bastidor están fijadas tres filas de rodillos sobre los cuales se coloca la batería desplazable de acumuladores. Las baterías están compuestas por acumuladores ácidos o por acumuladores alcalinos. A los primeros corresponden los acumuladores de plomo con solución de ácido sulfúrico de 1,23 de densidad.

En cambio los acumuladores alcalinos utilizan como electrolito solución

de potasa al 20 % con una densidad de 1,18 a 1,20, con agregado de hidróxido de litio (10 g/l). La masa activa de las placas positivas constan de una mezcla de hidróxido de níquel y de grafito, este último se agrega para aumentar la conductividad. Las placas negativas se preparan con hierro esponjoso. 6.3.4. LOCOMOTORAS DIESEL:

son mas económicas en el servicio, que las locomotoras

de acumuladores. Se caracterizan por su construcción a prueba de salida de llama y por la cantidad mínima de gases tóxicos en los productos de escape. La reciente tecnología permite incorporar catalizadores en los escapes, para reducir aun mas la emisión de gases tóxicos.

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Maquinas Mineras Transporte Las partes principales de una locomotora diesel son: 1- Motor con sistema de arranque 2- Caja de velocidad. 3- Sistemas mecánicos o hidromecánicos. 4- Transmisión por cadena o por cigueña1. 5- Manubrio. Los

motores diesel son de 4 tiempos a 1200 -1300 rpm.

Su arranque se realiza

mediante un arrancador de inercia, por intermedio de un volante, y en minas no peligrosas por grisú con electrostarter. El peso de la locomotora escila entre 6 y 15 tn y su potencia es de 30 a 100 CV con velocidades de 5 a 12 km/h. El consumo de combustible de los motores oscila entre 180 y 200 gr de gas-oil por CV/h, o también de 14 a 16 gr por tn/km, con un valor calorífico del combustible de mas o menos 10.000 kcal/kilo. Igualmente

se construyen locomotoras mixtas con dos motores eléctricos alimentados

por trole y un motor diesel, con un peso de 7 a 10 toneladas y una potencia de 30 a 40 Kw. Estas marchan con motor diesel en labores peligrosas según grisú y con tracción eléctrica de las demás galerías. 6.3.5. LOCOMOTORAS DE AIRE COMPRIMIDO:

este tipo de locomotoras se construyen

en forma similar a las anteriores. Su peso es aproximadamente de 10 tn y su potencia de 30 a 45 CV, la velocidad en marcha con trenes de 65 a 100 tn alcanza 10 - 15 km/h, su radio de servicio es de 5 a 8 km, tiene uno o varios depósitos para aire comprimido de alta presión (150 a 250 atm) de capacidad total hasta 1700 lts. De los depósitos el aire comprimido pasa a la válvula de reducción donde su presión disminuye hasta 15 atm; con esto su temperatura baja de 25 a -15 grados centígrados.

La principal ventaja de las locomotoras de aire

comprimido es su absoluta seguridad en atmósferas grisutosas. Su rendimiento es muy bajo y el gasto de energía es tres veces mayor que para las locomotoras eléctricas.

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7. MAQUINARIAS USADAS EN EL TENIENTE (CODELCO, EX BRADEN COPELCO) (2) Esta instalación minera esta situada a 97 km al sudeste de Santiago y a 2700 m sobre el nivel del mar, es la mayor mina subterránea de Cu, con una producción promedio diaria de 40.000 tn. El ferrocarril de la compañía de trocha de 760 mm y de 68,3 km de largo, une la explotación con la ciudad de Rancagua. Las pendiente media de la primer parte del camino es del 2 % y de la ultima de 3,5 %, mientras que la pendiente máxima alcanza

5,26%.

Las curvas

mas cerradas tienen 78

grados y el radio mínimo es de 22 m. En

servicio de la mina se utilizan las locomotoras

diesel eléctricas Whitcomb de

65 tn con motores de 650 CV. Su capacidad de arrastre en la primera parte del camino alcanza 440 tn brutas y en la segunda 270 tn. La velocidad limite en ambos sentidos es de 30 km/h. Las vagonetas tienen capacidad de carga de30 tn y 10 tn de tara; hay en total 394 vagones. Los trenes se componen de 4 vagones cargados o de 8 vacíos movidos por dos locomotoras acopladas. El método de explotación es de hundimiento por block (blockcaving). El tamaño del block normal es de 90 x 60 y 100 a 120 m de alto, hay 9 blocks en explotación e igual cantidad en preparación. Los trabajos se realizan en 9 niveles diferentes, dos o tres de los cuales están en producción activa. El número total de obreros subterráneos ascienden a 1000 (1994). En el nivel de la parrilla a lo largo de las galerías de preparación a intervalos de 6,6 m están situados los pasos para el mineral, el cual cae hasta el nivel de transporte, donde es cargado directamente en los vagones del ferrocarril de la mina, que lo lleva hasta una distancia de 4 km donde están las tolvas de la planta de concentración. La sección del socavón del transporte es de 3,34 x 3,66 m. El peso de los rieles de las vías es de 36,9 kg/m. En servicio se encuentran 11 (2)

articulo extraído de una revista de minería chilena

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Maquinas Mineras Transporte locomotoras, GENERAL ELECTRIC de 20 tn de carga y potencia consumida de 180 a 200 CV, en la línea principal y 6 locomotoras de 10 tn en las líneas auxiliares. Los trenes se componen de 15 vagonetas de 20 toneladas de carga, éstas circulan a una velocidad de 15 a 20 km/h. Para el transporte se utiliza corriente continua de 550 volts. Con este fin se instalaron 3 grupos generadores de 500 Kw. El trole tiene 288 mm2 de sección. La forma de deshacerse de los relaves que contienen los residuos del mineral, que representan el 95% en la roca extraída, representa un serio problema para la compañía. Normalmente el molino descarga 3500 m3 /h de relave, se construyó un canal de 60 km de largo para deshacerse de estos relaves o colas y se hicieron 18 puentes de acero y 330 de madera para el mantenimiento del canal. 8. LOCOMOTORAS PARA EXPLOTACIONES A CIELO ABIERTO En este tipo de explotación se usan locomotoras de vapor, eléctricas o diesel, son por lo general de mayor capacidad, velocidad y potencia. Las locomotoras de vapor aun se usan en alguna instalaciones. Las locomotoras eléctricas tienen como ventaja, mayor rendimiento, trabajan en pendientes de 40 a 45º, tienen mayor velocidad y aceleración, además continua disponibilidad para el trabajo y buen comportamiento bajo difíciles condiciones climáticas, no consumen energía durante las paradas. El inconveniente que presenta es la elevada inversión inicia1. Las de corriente continua son similares a las mencionadas en la extracción subterránea pero de mayores capacidades. 8.1. LOCOMOTORA MONOFÁSICA:

durante el planeamiento de las nuevas explotaciones

en la cuenca lignitifera del Rhin, el sistema de corriente continua a 1500 volts, empleados usualmente en las explotaciones a cielo abierto, fue transformado adaptándolo a corriente alterna monofásica de 6 kilovolts y 50 Hz, para la tracción ferroviaria eléctrica. La parte mecánica de esta locomotora ha sido encargada a tres firmas:

KRUPS, HENSCHEL y

KRUPS-MAFEI. La parte eléctrica a AEG, BROWN y BOVERY-SIEMEN. 8.2. LOCOMOTORA DIESEL ELÉCTRICA:

este tipo de locomotoras tienen un motor

diesel directamente acoplado a un generador de corriente continua. Su peso es variable al

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Maquinas Mineras Transporte igual que su potencia que oscila entre los 3000 y 6000 CV. 9. TRANSPORTE POR CAMIONES En las explotaciones a cielo abierto, el transporte de las rocas y del material útil se realiza por camiones y éste se combina con otros tipos de transportes como por ejemplo cintas transportadoras, skips, etc. El campo de utilización del transporte por camiones lo constituyen las pequeñas canteras, las explotaciones en terreno montañoso, los trabajos en mantos de poca potencia con rápido avance del frente, la explotación selectiva y los trabajos en niveles profundos. Debido al alto costo del transporte por camiones, su utilización es ventajosa para cortas distancias, por ejemplo para realizar el transporte del frente de arranque a la planta. Las ventajas del transporte por camiones son: 1- mayor maniobrabilidad en comparación con el transporte sobre rieles. 2- menor extensión de labores de acceso. 3- reducción del tiempo de construcción de canteras. 4- la avería de un camión no provoca la paralización del transporte y no influye sobre los demás trabajos. Los inconvenientes del transporte por camiones son: 1- elevados gastos para la conservación y reparación. 2- dependencia de las condiciones climáticas. En el punto 1 (transporte en las explotaciones mineras) se mencionó que la organización del transporte es fundamental en el costo de operación de una mina. Existen varios métodos para conseguirla, los cuales dependerán de las características de cada lugar. La sincronización u organización se puede realizar mediante: - una torre de observación: ubicada en lugar alto y con buena visibilidad usando comunicación radiofónica y asignando la distribución de los camiones a las palas.

El

éxito dependerá de la capacidad del operador. - computadoras, éstas detectan el numero de camines 50 m antes de la entrada a la mina, con esta información, la computadora ordena a la pala donde deberá ir para el carguido.

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Maquinas Mineras Transporte Cuando el camión este a 10 metros de la entrada de la mina, un tablero luminoso le indicará a que pala debe ir para su carguido, este método no exige condiciones de visibilidad Para mejorar la utilización de los equipos (pala, camión, etc) y lograr un costo mínimo, se tendrán en cuenta los siguientes puntos que se basan en un estudio de tiempos productivos e improductivos Ellos son: 1- Ciclo de carga pala – camión , 36 a 60 segundos. 2- Numero de paladas por volquete 3- Angulo de giro de la pala. 4- Tiempos de transporte del camión lleno y vació. 5- Tiempos de acoplamiento camión – pala. 6- Tiempo de vaciado y llenado de cucharón de pala. 7- Demoras por: fallas mecánicas, eléctricas, falta de camiones para cargar, mantenimientos preventivos y disparos en voladuras. 8- Tiempos improductivos por: cambio de turno, aglomeramiento de camiones al cargar debido a fallas en la sincronización, abastecimiento de combustible, verificación de la presión de aire en cubiertas, almuerzo del personal, etc. 9.1. CAPACIDAD DE LA PALA vs CAPACIDAD DEL CAMIÓN:

la bibliografía indica que

las palas deben cargar a los camiones con 3 o 6 paladas como máximo, por ende primero se selecciona la pala y luego el camión. Para seleccionar la pala se debe tener en cuenta, como se mencionó con anterioridad, lo siguiente: 1- tipo de mineral, si este es duro o blando se reflejara en el ciclo de carga. 2- la altura del banco a explotar. 3- el ángulo de giro de la pala, es preferible usar el menor ángulo posible. 4- el espacio de maniobra. 5- la producción diaria. Para los camiones se considerará lo siguiente: 1- distancia hasta el lugar de descarga.

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47 Maquinas Mineras Transporte

2- velocidad. 3- gradiente o inclinación del camino. 4- elevación sobre el nivel del mar. 5- numero de turnos diarios. 9.2. CAMIONES EUCLID:

los camiones volcadores Euclid se fabrican en amplia gama de

tamaños, desde 10 tn cortas hasta 62 tn cortas. De construcción resistente, son particularmente apropiadas para el trabajo pesado en las canteras. La dirección se realiza casi sin esfuerzo para el conductor, debido a los cilindros hidráulicos.

Fig. 32: camión Euclid R280

9.3. CAMIONES ELÉCTRICOS:

son volquetes con motores de corriente continua con

potencias variables de entre 10 y 86 Kw. Los hay de 25 toneladas y de 166 Kw y de mayores potencias y capacidades. La tensión real de la red es de 600 volts.

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Fig. 33: camiones eléctricos 9.4. GRANDES CAMIONES DE ARRASTRE:

(3)

El camión de 218 tn (240 toneladas cortas)

de capacidad, introducido por primera vez por Wiseda, ha sido el gran camión de ejes gemelos, basculante hacia atrás, utilizado por la industria durante los últimos doce años, pero la Unit Rig Division, de Terex y la Hualpak Division, de Komatsu Dresser lograron importantes avances en la tecnología de camiones de arrastre y lanzaron unidades de capacidad aun mayor. Estos camiones grandes llevaban ya tiempo en los tableros de dibujo o en las pantallas de los ordenadores, pero el principal obstáculo para concretar la construcción de estas unidades, para el uso en la minería, era el hecho de que no se disponía de neumáticos suficientemente grandes para soportar el peso del camión y su carga. Los nuevos neumáticos de Bridgestone permitieron a los fabricantes de camiones elevar las capacidades de los mismos. Unit Rig comercializa el MT4400, camión diesel eléctrico de dos ejes, tiene un peso de 392 tn y una carga útil máxima de 236 tn, mide casi 14 m de longitud total con 6,4 m de distancia entre ejes. Tiene 7,6 m de anchura y 7,2 m de altura y cuando su caja basculante, (3)

Artículo extraído de la revista Mining .

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Maquinas Mineras Transporte 3 cuya capacidad es de 133 m , cuando esta caja es completamente volcada el vehículo alcanza una altura de 12,8 m. Ver figura 34 y 35. La principal fuente de energía del MT4400 es un formidable motor diesel MTU 396 de 1.840 Kw que acciona un alternador que a su vez alimenta a los motores eléctricos individuales GE 787 de cada serie de ruedas traseras. Este potente camión de arrastre tiene una vida útil de 100.000 horas. El tanque de combustible lleva 4.920 litros de combustible, suficiente para tres días completos de trabajo sin interrupción, consume aproximadamente 522 litros/h. Los objetivos al diseñar el MT4400 fueron los siguientes: - Utilizar la mayor cantidad posible de los componentes y sistemas, ya experimentados de sus series MT3700 y MT4000. - Rediseñar aquellos conjuntos de piezas con los que se pueda conseguir un apreciable ahorro, mediante mejoras de diseño y proceso. - Continuar con el estilo y las cualidades positivas de los camiones de la serie MT3700. - Incorporar tecnología nueva y avanzada en los casos en que sea convenientes.

Fig. 34: características del camión MT4400

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Maquinas Mineras Transporte

Fig. 35: camión de arrastre MT4400

El camión 930E es el resultado de los esfuerzos combinados de cuatro prestigiosos fabricantes: Komatsu, GE Transportation Systems, Detroit Diesel (DDC) y Bridgestone. Esta equipado con el neumático radial 48/95R57 VELS, cada neumático de 3,78 m de diámetro puede transportar una carga de hasta 72,6 tn y su resistencia a los cortes y al calor es mayor. El sistema de accionamiento mediante ruedas motorizadas en corriente alterna, de elevado rendimiento, en contraste con accionamiento en corriente continua convencional, fue desarrollado por GE. Este es el primer camión de propulsión por corriente alterna y el sistema ofrece varias ventajas que lo hacen ideal para velocidades elevadas. Entre dichas ventajas figuran un mejor rendimiento del sistema de accionamiento en amplia gama de velocidades de funcionamiento, menores necesidades de mantenimiento (no lleva escobillas que reemplazar) y una mejor calidad que le permite llegar hasta 25.000 horas de trabajo. Lleva un motor MTU 16V396 TB44L de alta calidad, entre las características del motor

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Maquinas Mineras Transporte figuran un bastidor auxiliar de cuatro puntos y un sistema de refrigeración mediante circuito dividido.

La revisión de mantenimiento del motor se hace a las 20.000 horas de trabajo

aproximadamente. Tiene

freno

de

disco

múltiple,

con

refrigeración

en

aceite,

controlados

electrónicamente, en cada una de las ruedas para obtener un frenado más rápido.

Estos

frenos, combinados con la superior capacidad de retardo inherente al sistema de accionamiento, ayudan a proporcionar una excelente regulación y manejo del vehículo. El motor general y los motores de accionamiento de las ruedas se combinan para conseguir mayor velocidad y mejor regulación, incluso a su plena capacidad de carga. El 930E pesa 469 tn, tiene una altura de 7,26 m, su longitud es de 15,34 m, su anchura es de 8,1 m y la separación entre ejes de 6,35 m. La altura de carga varía de 5,84 a 7,59 m, dependiendo de la caja. La caja de menor capacidad es la Hidensity de 84 m3 (enrasada) y la de mayor capacidad es la caja Coal de 256 m3 . La caja normal tiene una capacidad enrasada de 116 m3 (161 m3 al colmo) y su altura de carga es de 6,43 m.

Fig. 36: camión 930E

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Maquinas Mineras Transporte 9.5. CICLO DE UN CAMIÓN:

las operaciones básicas de un ciclo de camión son: carga

del material, su acarreo, su descarga, regreso del camión vacío y el tiempo de la espera. El tiempo total del recorrido será: Tt = Tc + Ta + Td + Tr + Te (min) Donde: Tc = duración de la carga, min. Ta = duración del acarreo, min. Td = duración de la descarga, min. Tr = duración del regreso, min. Te = duración de las esperas, min. La duración de la carga se calcula por la siguiente formula:

Tc =

E tex ek

Donde: E = volumen de la carga del camión en m3 . tex = duración del ciclo de una pala mecánica en minutos. e = volumen del cucharón, m3 . k = coeficiente de excavación La duración del viaje con carga o sin ella, se determina tomando en cuenta las velocidades medias. Se considera que el tiempo de descarga es de 1 minuto y el tiempo de parada 2 a 3 minutos por viaje. Comúnmente con una pala trabajan de 4 a 5 camiones, la practica enseña que entre el volumen de la caja del camión y la capacidad del cucharón de la pala existe una relación optima entre 4 y 12.

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53 Maquinas Mineras Transporte

9.6. DIAGRAMA PARA LA SELECCIÓN DE CAMIONES:

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Maquinas Mineras Transporte 10. CABLES CARRILES O ANDARIVELES Se denomina así a las instalaciones de transporte, en las cuales las vagonetas se desplazan sobre los cables, colocados sobre apoyos especiales (torres) y movidos por motores, los cuales se adaptan a la capacidad del transporte. Tienen amplia aceptación en

las regiones montañosas, poco accesibles para otros,

sobre todo como medio de transporte entre la mina y la planta de beneficio. Los cables carriles se dividen según su uso, para carga y para viajeros (funiculares aéreos); según el movimiento de la vagonetas, en circuito circular cerrado o en forma pendular (reversible); por el número de cables, en monocablecarriles y bicablecarriles. Los monocablecarriles se utilizan en instalaciones de poca capacidad; desde 30 a 50 tn/h más económicos resultan los bicablecarriles. El bicablecarril consta de dos cables portantes, por uno de los cuales se desplazan las vagonetas cargadas y por el otro las vacías. El desplazamiento de las vagonetas se realiza mediante un cable tractor sinfín, colocado paralelamente al cable portante, que soporta a las vagonetas. El largo de los bicablecarriles técnicamente no está limitado. El diámetro del cable portante oscila entre 30 y 70 mm, su peso de 3 a 27 kg/m, mientras que el diámetro del cable tractor varia de 12 a 36 mm. 11. TOLVAS, STOP PILE Y ESCOMBRERAS Las instalaciones de carga pueden dividirse según: 1- La construcción: en silos, semitolvas y stop pile. 2- El tipo: en estacionarias (tolvas, semitolvas, cintas transportadoras, scrapers, puentes estacionarios, grúas de pórtico, etc.) y móviles (grúas y puentes correderos, excavadoras, etc.) 3- Su uso: para la carga de vagones ferroviarios, camiones y barcos. 11.1. TOLVAS:

los silos o tolvas se construyen de madera, metal u hormigón armado.

Las tolvas de madera se utilizan en pequeñas minas de corta duración, mientras que los silos de hormigón armado son característicos de las minas importantes y de gran duración de servicio.

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Maquinas Mineras Transporte 11.2. STOP PILE: además de los silos para la carga de vagones de ferrocarril o barcos, se construyen canchas de mineral o stop pile, utilizadas para compensar las irregularidades entre la producción de la mina y el consumo de la planta. De acuerdo a su forma pueden ser rectangulares o cónicas. La altura de la pila depende de las propiedades del material y del tipo de mecanización: para carbones autoinflamables no debe sobrepasar de 2 a 5 m, mientras que para la antracita, carbón no inflamable, y otros minerales, se admiten stop pile de hasta 15 metros de altura. 11.3. ESCOMBRERAS:

durante la ejecución de labores subterráneas en el período de

apertura de una mina y la preparación de niveles nuevos, así como en las plantas de beneficio, deben extraerse importantes volúmenes de roca estéril, este material se deposita en depresiones naturales o artificiales del terreno, llamados escombreras. 12. TRANSPORTE HIDRÁULICO Y NEUMÁTICO El transporte hidráulico es de utilización variable, en la actualidad se usa en mineraloductos para transportar concentrados de minerales hacia filtros, ahorrando el flete por camiones en distancias largas, tal es el caso del proyecto Bajo de la Alumbrera.

El

yacimiento de hierro Ipasam, también utilizaba un mineraloducto para transportar el mineral a la planta de pelet, ubicada en Cerro Colorado. Para el transporte hidráulico se usan bombas de diferentes caudales que pueden alcanzar hasta 900 m3 /h o mas, con presiones de 250 m de columna de agua, con motores de 1050 Kw de potencia, de 1500 rpm. y con un rotor de 600 mm de diámetro.

12.1.

TRANSPORTE HIDRÁULICO DE CONCENTRADO DE COBRE:

la mina de cobre

porfírico El Salvador se encuentra en el desierto de Atacama, Chile, a 3000 m sobre el nivel del mar. La producción diaria por el método block-caving es de 24.000 tn diarias. Los concentrados (60 % pasante 200 mallas) producidos en El Salvador, en suspensión en agua descienden por gravedad, por una cañería de 22,5 km que baja por una abrupta ladera hasta la cabeza del ferrocarril, donde después de una decantación parcial, se cargan en vagones abiertos para otro transporte de 64 km y 1500 m de diferencia de nivel, hacia la instalación de

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Maquinas Mineras Transporte filtros y fundición. La cañería de 6 pulgadas, instalada al descubierto y pintada exteriormente con aluminio, transporta 2,5 m3 /min con 45 % de sólidos. 13. RELLENO HIDRÁULICO Se utiliza la arena que es el mejor material, puede usarse también escoria granulada, rocas quebrantadas, relaves de las plantas de beneficio, etc. La relación sólido – líquido es de 1 a 1,5. La faja por rellenar debe separarse por tabiques filtrantes, con el fin de permitir la evacuación del agua que se desprende del material transportado, el proceso de separación del agua es bastante rápido. La cañería se hace de acero de 2,5 a 6 m de largo. Su diámetro varia de 100 a 200 mm, con espesor de paredes de 3 a 15 mm. Por ejemplo por una cañería de 150 mm de diámetro interior y 8 mm de espesor de sus paredes, hasta su inutilización pasa 100.000 m3 de relleno.

14. RELLENO NEUMÁTICO En el transporte neumático, el relleno se mueve bajo la acción de la presión de chorro de aire, creado por la diferencia de presiones entre el punto inicial y final de la cañería. Las instalaciones para relleno se diferencian entre semiestacionarias con cañerías para relleno y transportables, consistentes en rellenadoras únicamente.

15. TRANSPORTE MARÍTIMO Y FLUVIAL Los minerales de hierro y carbón son, en general, las cargas básicas transportadas por navíos mineraleros.

Para facilitar las operaciones de carga, la cubierta es liberada de toda

superestructura; el puente de guardia de navegación y los alojamientos de la tripulación están ubicados en la parte trasera del navío. Los dobles fondos y los compartimientos laterales constituyen un conjunto de lastre que se rellena por agua de mar para estabilizar la embarcación, cuando este navega sin carga.

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57 Maquinas Mineras Transporte

15.1 PUERTO DE MAR:

los puertos se subdividen en puertos de comercio, para servicios

de mercancía y pasajeros; puertos pesqueros y puertos especializados para carga de minerales en los que se incluye el carbón y el petróleo. La rada es un fondeadero abierto que precede al puerto y sirve para la distribución de los buques antes de la entrada y después de su salida del puerto. Los barcos en el puerto atracan a los muelles provistos de líneas de ferrocarril y del equipo para carga y descarga de mercancía.

Fig. 37 : navío mineralero

Fig. 38 : transporte marítimo de carbón

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Maquinas Mineras Transporte 16. PROBLEMAS DE TRANSPORTE 16.1. CALCULO DE PRODUCCIÓN HORARIA DE UNA PALA CARGADORA DE 8 yd3 :

Calcular la producción horaria de una pala cargadora de 8 yd 3 en mineral de 40 % de Fe. Tabla 1 Datos Duración del ciclo Coeficiente de llenado 0,8/1,40 Eficiencia operativa Coeficiente de giro con ángulo de 120º Peso de roca in situ

Producción =

31 segundos 0,5 70 % 1,1 % 2,5 tc/yd 3

60 x 60 x 0,57 x 0,7 x 2,65 x 8 x 0,76 = 675,6 tn/h 31 x 1,1

En la tabla siguiente se observa el rendimiento horario de la pala en m3 y yd3 , según Power crane and shovel association. Tabla 2 Tamaño del cucharón

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

Marga húmeda o arcilla arenosa

88 (115)

126 (165)

157 (205)

191 (250)

218 (285)

272 (355)

Arena y grava

84 (110)

119 (155)

153 (200)

176 (230)

206 (270)

252 (330)

Tierra blanda común

73 (95)

103 (135)

134 (175)

161 (210)

183 (240)

229 (300)

Arcilla dura y gruesa

57 (75)

84 (110)

111 (145)

138 (180)

161 (210)

203 (265)

Roca bien desmenuzada

46 (60)

73 (95)

96 (125)

119 (155)

138 (180)

176 (230)

Arcilla húmeda y pegajosa

31 (40)

54 (70)

73 (95)

92 (120)

111 (145)

142 (185)

Roca en grandes trozos

19 (25)

38 (50)

57 (75)

73 (95)

88 (115)

122 (160)

Yd3

Condiciones: 1- medición del talud en m3 y yd3 /h 2- adecuada altura del corte para lograr el mejor resultado 3- carga continua con cucharón lleno 4- giro a 90º, cargando a nivel 5- todos los materiales cargados en vehículos de transporte

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Maquinas Mineras Transporte A continuación, siguen las producciones horarias de las palas mayores, según SME Mining Engineering Handbook, vol. 2. Tamaño del cucharón yd3 8 9 10 15 25

Tabla 3 Cargando tierra yd3 600 – 825 680 –930 750 – 1025 1140 – 1550 1900 - 2500

Cargando roca tc 640 – 875 725 – 1000 800 – 1100 1200 – 1650 2000 - 2700

Condiciones: medición del talud in situ yd3 , hora de 60 min., 100 % de eficiencia, giro mínimo, coeficiente de llenado del cucharón considerado, profundidad óptima de excavación, carga a nivel, todo el material cargado en vehículos de transporte.

15.2. CALCULO DE COSTOS DE EXCAVACIÓN:

Se evalúa el costo de excavación de una pala mecánica de 6 yd 3 para las siguientes condiciones: Tabla 4 Datos Tamaño del cucharón

6 yd3

Factor de llenado

0,70

Carga del cucharón in situ

4,2 yd3

Duración del ciclo

26 segundos

Numero de ciclos por hora

138

Producción horaria teórica in situ

580 yd3

Eficiencia

0,8

Producción esperada in situ

464 yd3

Producción mensual esperada, sobre la base de 600 horas de trabajo, in situ

278400 yd3

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Maquinas Mineras Transporte CÁLCULOS: AMORTIZACIÓN E INTERESES:

Precio de la pala FOB fábrica Flete, montaje, balasto, cable eléctrico Total

365.000 7.200 $ 372.200

IMPUESTOS E INTERESES:

Amortización mensual con vida de 20 años

1.550

Impuestos, seguro e interés, 10 % por año sobre inversión Promedio

20 + 1 $ 372.200 x 0,10/12 2x 20

Total

1.630 $ 3.180

COSTOS DE OPERACIÓN:

2 Jornales x 600 h x $ 5

6.000

Energía eléctrica

1.200

Repuestos, reparaciones, mantenimiento

3.800

Total

$ 11.000

COSTOS POR yd3 :

Amortización e intereses

1.14

Costos de operación

3.95

Total

$ 5.09

61

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Maquinas Mineras Transporte 15.2. CALCULO DE COSTOS DE EXCAVACIÓN PARA UNA EXCAVADORA DE RODETE:

Calcular el costo de excavación para una pala excavadora de rodete que produce 3000 yd3 y cuyo precio asciende a $1.800.000.

CÁLCULOS: AMORTIZACIÓN E INTERESES:

- Precio de excavadora - Flete y seguro hasta el sitio de montaje, 10% Subtotal

1.800.000 180.000 1.980.000

- Costo de montaje: aM = 24 x 6000 tn x 2,43

777.600

£ = $ 2,43 Subtotal

2.757.600

- Interés hasta el comienzo de la producción sobre 30% del ultimo subtotal durante 6 meses Subtotal

137.880 2.895.480

- Periodo de amortización de la escavadora n = 20 años, 5000 h/año, 100.000 h/vida

- Costo de amortización de la excavadora por hora $2.895.480/100.000 =

$ 28,95

- Impuesto, seguro e intereses 12 % por año 20 + 1 $ 2.895.480 x 0,12/5000 2 x 20

- Precio del cable eléctrico: £ 16,5 X 2,43 X 1.000 m = $ 40.095

37,64

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Maquinas Mineras Transporte - Vida del cable eléctrico: 5 años, 5.000 h/año, 25.000 h/vida

- Amortización del cable por hora: $ 40.095/25.000 hs =

1,60

- Impuestos, seguro e interés del cable eléctrico 5 +1 $ 40.095 x 0,12/5000 hs 2x5

- Amortización mas intereses por hora

0,58

$ 68,77

2,29c/yd 3

COSTO DE OPERACIÓN:

- Costo de mantenimiento, repuestos y materiales por hora: (2.895.480 + 40.095) x 0,03/ 5.000 =

17,61

- Consumo de energía eléctrica por hora 3.000 x 0,30 x $0,01 =

9,00

- Mano de obra, 5 obreros x $ 50/7h =

35,70

- Costo de operación por hora

62,31

2,08 c/yd 3

$131,08

4,37 c/yd 3

Total

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27 bis

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Fig. (a): esquema de una escavadora de rosario de cangilones

Fig. (b): escavadora de rodete

Fig. (c): esquema de una escavadora de rodete

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29 bis

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42 bis

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Fig. (a) esquema de una locomotora de aire comprimido

Fig. (b) locomotora de contacto

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51 bis

Maquinas Mineras Transporte

Fig. 36 (b): rueda eléctrica del camión 930E

Compilado por Amor a la minería 2014