cargue y transporte

REGIONAL BOYACA
CARGUE Y TRANSPORTE
TECNICO PROFESIONAL EN MINERIA A
CIELO ABIERTO
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA
CENTRO NACIONAL MINERO
2002
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TABLA DE CONTENIDO
1.
CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE CARGUE
1.1
FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA PRODUCCION
1.2
CARGADORES
1.3
CLASIFICACION DE LOS CARGADORES
1.4
CAPACIDAD DEL CUCHARON
1.5
SISTEMA HIDRÁULICO
1.6
RENDIMIENTO DE CARGADORESE
2.
METODOS DE TRANSPORTE
2.1
SISTEMA CONTINUO
2.2
SISTEMA DISCONTINUO
3.
CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE
3.1
USOS DEL TRANSPORTE
3.2
TIPOS DE DESCARGUE
4.
CALCULO BASICO MOVIMIENTO DE TIERRAS
4.1
MATERIAL ARRANCADO
4.2
NATURALEZA DE LOS MATERIALES
4.3
CICLOS
5.
FACTORES BASICOS PARA ESTIMACION DE LA PRODUCCION
5.1
PESOS Y MATERIALES
5.2
CAPACIDAD DE LAS MAQUINAS
5.3
TIEMPO DE CICLOS DE CARGUE Y ACARREO
6
METODO DE CARGUE
7.
SISTEMAS DE TRANSPORTE
7.1
TRANSPORTE DE CAMIONES O VOLQUETAS
7.2
TRANSPORTE POR FERROCARRIL
7.3
TRANSPORTE POR CABLE AEREO
7.4
BANDA TRANSPORTADORA
8
SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN
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1. CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE CARGUE.
Los equipos de cargue utilizados en una explotación
a cielo abierto puede
dividirse básicamente en:
•
Cargadores frontales, que depende de la tracción en el piso para la fuerza de
excavación;
•
Palas mecánicas con cucharón de brazo de ataque, cucharón de almeja o de
despalmadora, que se apoyan sobre el piso mientras trabajan;
•
Palas mecánicas con dispositivo de dragas, retroexcavadoras, o de cucharón
de almeja, que cargan desde la parte superior del banco;
•
Escrepas y los bulldozers, que trabajan hacia abajo del talud del banco, y las
excavadoras de cable vía de control remoto
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La selección de la maquinaria dependerá de las características de la localización y
excavación de los yacimientos ; del volumen, del rendimiento requerido ; del tipo e
importancia de otro trabajo que deberán hacer las mismas maquinas; del tipo de
unidades de acarreo o de transporte y de sus precios .
1.1 . Factores que intervienen en la producción: Las maquinas grandes son
apropiadas para los yacimientos duros, de gran espesor y gran producción . La
producción nominal basada en yardas sueltas o en una hora de sesenta minutos,
será mayor que la de las yardas en banco o de la hora de cincuenta minutos.
Un índice aproximado del rendimiento, puede obtenerse tomándole el tiempo a
una maquina que trabaja en varios minerales .
La evolución de tractores potentes para el movimiento de tierras y manejo de otros
materiales pesados se ha producido con tal rapidez que es imposible generalizar
acerca de las mejoras adicionales que aun puedan consiguiese en este tipo de
maquinas. En los pocos años transcurridos desde la segunda guerra mundial, el
desarrollo de nuevos tipos de neumáticos, grupos motopropulsores, convertidores
de par, transmisiones automáticas , reducciones por planetarios en las ruedas ,
materiales estructurales y diseño general de los equipos de cargue, han hecho
una realidad tanto los tractores montados sobre ruedas como los montados sobre
orugas ,que son en la actualidad adecuados virtualmente para todo tipo de trabajo
intensivo realizable con tractor
1.2 Cargadores: Originalmente los cargadores solo tenían movimiento de giro del
cucharón, y vertical a lo largo de un marco que le servia de guía al cucharón, que
se colocaba en la parte delantera del tractor. Cuando el cucharón estaba a nivel
del piso, el tractor avanzaba hacia delante, y el cucharón se introducía en el
material para cargar; después se subía el cucharón a base de cables y poleas
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accionadas por una toma de fuerza del motor del tractor y con el cucharón en esta
posición el tractor se movía hasta colocarse con el cucharón en la parte superior
del vehículo que se deseaba cargar, y se dejaba que el cucharón girara por el
peso del material y del cucharón mismo aflojando uno de los cables de control. De
este tipo de equipo quedan muy pocos trabajando pero fueron el origen de los
actuales. Estas maquinas tenían el embrague de fricción y ejes de tipo usados en
automoción, apenas si podían realizar trabajos de carga de materiales sueltos.
El trabajo pesado incluyendo la excavación de material en su estado natural,
estaba reservado casi por entero a las excavadoras giratorias montadas sobre
orugas. Los tractores cargadores de hoy en día nacieron principalmente de las
necesidades económicas de la vida. En las explotaciones mineras a cielo abierto
por ejemplo ose enfrentó con el uso de maquinaria que no se adaptaba al ritmo del
aumento de los costos de los trabajos, acudiéndose
a los fabricantes de
maquinaria para la construcción de equipos que excavaran y cargaran es decir, un
tractor cargador que proporcione:
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•
Mayor producción
•
Menor costo de funcionamiento
•
Mayor movilidad
•
Mas facilidad de servicio
Para esto fue necesario desarrollar motores más potentes, mejores transmisiones
componentes hidráulicos más eficaces, en el caso de cargadores con llantas estas
deberían ser más grandes y con base más ancha, para suministrar la tracción y
flotación necesaria.
Los cargadores son equipos de excavación, carga y acarreo y por esta causa es
más conveniente en algunos casos que la pala mecánica,
necesaria
el uso de camiones
pues en esta es
para el acarreo del material aunque sea
a
distancias cortas.
Cuando se comparan las palas mecánicas con los cargadores, se ve que una
pala mecánica tiene una duración de vida de 2 a 3 veces mayor que un cargador,
pero hay que hacer notar que la pala mecánica impone un gasto de mayor capital,
amotización e intereses del capital invertido.
Por otra parte el alto costo de
transportación de esta maquinaria es de una obra a otra es mucho mayor.
La movilidad del cargador es superior, pues este puede moverse el área de
voladura rápidamente y con seguridad, y antes de que el polvo de la explosión se
disipe el cargador puede estar recogiendo la roca regada y preparándose para la
entrega del material.
El uso de los cargadores da soluciones modernas a un problema de acarreo y
carga de materiales con la finalidad de elevar los costos y elevar la producción.
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1.3 CLASIFICACION DE LOS CARGADORES
Por conveniencia podemos clasificar los cargadores desde dos puntos de vista:
•
En cuanto a su forma de descarga: Según la forma de descarga se pueden
clasificar en:
1. DESCARGA FRONTAL
Son los más usuales de todos, estos voltean el cucharón o bote
hacia la parte
delantera del tractor accionándolo por medio de gatos hidráulicos. Su acción es
a base de desplazamientos cortos. Y se usa para excavaciones a cielo abierto,
para manipulación de
materiales suaves o
fracturados en bancos de arena,
grava, arcilla, etc. También se usan con frecuencia en relleno de zanjas y en
alimentación de agregados a plantas dosificadoras o trituradoras.
Una derivación de este tipo de descarga es cuando se usa el cucharón concha
de almeja al que también se le llama cucharón de uso múltiple. Este se puede
abrir en dos para cargar o descargar además de que se puede usar como un
cucharón de descarga frontal el objeto de que el cucharón se abra es que cuando
el labio superior que es el que forma la caja del cucharón se separa de la parte
vertical, esta queda como cuchilla topadora,
y se puede usar como tal además
de que cuando está cargado se puede forzar ciertos materiales a entrar dentro, al
cerrar las dos partes del cucharón. En la parte trasera del cucharón un par de
cilindros hidráulicos de doble acción hacen que esta se abra o cierre.
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2. DESCARGA LATERAL
Los de descarga lateral tienen un gato adicional que acciona el cucharón
volteándolo hacia uno de los costados del cargador. Estos tienen como ventaja
que el cargador no necesita hacer tantos movimientos para colocarse en posición
de cargar al camión o vehículo que se desee, sino que basta que se coloque al
vehículo paralelo.
Desde luego este equipo es más caro que el de descarga frontal y solo se justifica
su uso en condiciones especiales de trabajo, por ejemplo en sitios donde no hay
mucho espacio para maniobras, como el trabajo entre túneles o en cortes largos
de caminos, ferrocarriles o canales.
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3. DESCARGA TRASERA
Los equipos de descarga trasera se diseñaron con la intención de evitar
maniobras del cargador. En estos el cucharón ya cargado pasa sobre la cabeza
del operador y descarga
hacia
atrás directamente al camión,
a bandas
transportadoras o a tolvas.
Estos equipos resultan sumamente peligrosos y causan muchos accidentes por
que los brazos del equipo y cargador pasan muy cerca del operador algunos de
estos equipos han sido diseñados con una cabina especial de protección, pero
esto resta eficiencia a la máquina por que reducen la visibilidad, además de
añadirle peso al cargador.
En realidad han sido desechados para excavaciones a cielo abierto y solo se
usan en la construcción de túneles cuya sección no es suficientemente amplia
para usar otro tipo de cargador. Estos equipos vienen generalmente montados
sobre orugas aunque algunos
pequeños vienen sobre ruedas metálicas
que
ruedan sobre una vía previamente instalada dentro del túnel.
•
En cuanto a la forma de rodamiento:
1. DE CARRILES (ORUGAS):
Al conjunto formado por el tractor de orugas y
el equipo se le llama cargador frontal, tractor, pala y más comúnmente
traxcabo que es la degeneración del nombre de un modelo de una marca
determinada, pero que en Méjico se ha generalizado y se le nombra así al
de todas las marcas.
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En cuanto al sistema hidráulico, controles automáticos, cucharones y motor se
rigen en forma general bajo el mismo principio de los cargadores montados sobre
neumáticos.
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ORUGAS:
El sistema de transito de estos cargadores consta de cadenas
formadas por pernos y eslabones,
a las cuales se atornillan las zapatas de
apoyo, estas cadenas se deslizan sobre rodillos conocidos comúnmente como
roles. En el extremo posterior de la cadena se encuentra la catarina
Que es un engranaje propulsor que transmite fuerza tractiva.
Un adecuado ancho y largo de las orugas es necesario para la estabilidad contra
el volcamiento lateral cuando se acarrean cargas pesadas
2. DE LLANTAS (NEUMATICOS)
Los cargadores frontales montados sobre neumáticos, son equipos de excavación,
carga y acarreo que tienen un cucharón para estos fines y se adaptan en la parte
delantera de los tractores
Mediante la selección del convertidor de par, bombas, motores adecuados, ejes
de transmisión, diferencial
y reducciones planetarias perfectamente conjuntados
para suministrar la máxima potencia utilizable por pérdidas de rozamiento mínima
se pueden realizar las siguientes funciones:
1. Transmitir fuerza suficiente a las ruedas
para proporcionar una acción de
empuje adecuado al peso de la máquina.
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2. Suministrar fuerza al sistema hidráulico que excavará, levantará y volcará las
cargas adecuadas por anticipado, estas máquinas
no son simples tractores
equipados con componentes adecuados para la excavación y carga sino que son
máquinas básicamente proyectadas para excavar, elevar y cargar cada una de
ellas, formada por componentes estructurales, motrices y mecánicos concebidos
para trabajar conjuntamente.
NEUMATICOS
Si los motores y trenes de transmisión han experimentado cambios lo
suficientemente amplios para ser posible la consecución del moderno cargador
para trabajos intensivos, los neumáticos también han evolucionado.
Se ha
demostrado mediante una gran cantidad de estudios efectuados sobre el terreno
que por ejemplo un neumático del tipo que se utiliza en las máquinas para el
movimiento de tierras, equipado con pocas lonas suministrará un área de apoyo
superior.
En contra de la creencia popular,
de que los neumáticos de los cargadores se
deterioran bajo condiciones de trabajo intensivo, en proporción similar incluso al
de los neumáticos
contrario.
de las motoescrepas, la experiencia nos demuestra
lo
El armazón básico del neumático montado en un cargador que se
desgasta mucho más despacio,
debido a que la cantidad de calor generada en
el neumático es menor a la que se produce en el mismo cuando este es utilizado
en una moto escrepa. Esto es debido principalmente tanto a que la velocidad, y
distancia de acarreo de los cargadores son menores que los de la moto escrepa.
El tractor básico del cargador se ha diseñado para permitir modificaciones en la
distribución del peso, ya sea mediante el inflado de los neumáticos con agua o
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adición de los contrapesos por lo que se puede adaptar con mayor precisión a
diversas condiciones de trabajo.
PROTECCION DE LOS NEUMÁTICOS
Para aumentar la duración de las costosas llantas, se debe recomendar a los
operadores que no acomoden las cargas mediante arrancones y frenajes bruscos
pues esta pésima costumbre se traduce en severos impactos y frecuente causa
de rotura del tejido de las lonas de los neumáticos.
La presión del aire apropiado es base para la duración y el buen funcionamiento
de estos equipos.
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Cuando la superficie de rodamiento esta compuesto en materiales abrasivos y
fragmentos de roca
que pueden dañar a los neumáticos es prácticamente
recomendable proteger a estos con zapatas y eslabones de acero.
1.4. CAPACIDAD DEL CUCHARON
Se habla de los elementos básicos de carga, es decir de los cucharones. Para
ello mencionaremos los diferentes tipos existentes en el mercado.
1. Cucharón ligero :
Los equipos que únicamente van a cargar materiales
sueltos y poco abrasivos tienen un cucharón ligero o liviano y en la parte externa
del labio inferior están reforzados por una cuchilla que es la primera que entra en
el material a remover
2. Cucharón reforzado:
Cuando se necesita excavar además de cargar,
entonces el cucharón es un poco más fuerte que el anterior y viene equipado con
una serie de puntas o dientes repartidos en el mismo sitio en el que el anterior
lleva cuchilla. Los dientes tienen por objeto facilitar la penetración del cucharón
dentro del material.
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Estos dientes están cubiertos por un casquillo de acero especial resistente a la
abrasión y cuando sufren desgaste considerable se cambian por nuevos con el
objeto de proteger a los dientes y al cucharón mismo.
3. Cucharón super reforzado con dientes: Cuando el material que se va a
cargar es roca fragmentada o lajas entonces se debe usar un cucharón especial
super reforzado que es igual al cucharón de excavaciones pero más
fuerte,
algunos cucharones para roca tienen su borde inferior en forma de civil y no lleva
dientes sino cuchilla.
4. Cucharón para
demolición :
Este
tipo sirve para cargar
desechos y
escombros de forma irregular, para esto cuenta con una mandíbula con fuerza
hidráulica cuyos bordes son dentados. Las planchas laterales son desmontables
para mejor agarre de materiales grandes
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La capacidad
mecánica
de toda la máquina
y en particular
la de los
componentes de los brazos y la cuchara ha de ser suficiente para soportar las
tremendas fuerzas que se desarrollan durante esta parte del ciclo de trabajo del
cargador. Probablemente de ninguna otra parte del diseño básico del cargador,
tienen los fabricantes tantas opiniones diferentes como en el método de construir
las piezas que componen el conjunto de brazo – cuchara, para mejor resistir las
cargas de choque de la excavación, elevación, acarreo y volteo, cuanto menor el
número de puntos articulados,
palancas acodadas y elementos de conexión,
mayor será el período de tiempo que puede esperarse del mecanismo brazo
cuchara, funciones sin fallas estructurales.
Intimamente ligado a lo anterior está la capacidad de los cucharones los cuales
varían con la potencia del tractor,
el uso que se destina
y también debe
relacionarse al tamaño de las unidades de transporte por lo que si se desea
adaptar uno de estos equipos a un tractor, es conveniente consultar los catálogos
correspondientes por que cada equipo ha sido diseñado para un tractor
determinado y lo anterior por lo general no es posible , ya que estos equipos
vienen adaptados al tractor que corresponde desde la fábrica; pero vale la pena
tenerlo en cuenta pues una mala adaptación puede constar mucho dinero y ser
infructuoso.
La capacidad más usual de los cucharones varían de 0.5 a 5 yardas cúbicas,
aunque actualmente hay fabricantes que están haciendo equipos más grandes.
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1. 5. SISTEMA HIDRAULICO
El conjunto de brazo cuchara de los cargadores se acciona por medio de un
sistema hidráulico que está formado por una bomba que recibe movimiento del
motor del tractor, un depósito general de aceite, una red de circulación cerrada
de flujo, los correspondientes pistones y los controles instalados al alcance del
operador en el puesto de mando en el propio tractor.
Casi en todos los cargadores
son dos pares de gatos los que se accionan,
sirviendo uno de los pares para subir y bajar el equipo, mientras el otro hace los
movimientos de excavación y volteo, el tamaño de los cilindros y la presión
hidráulica
y la longitud de los brazos de palanca,
mediante los cuales se
transmite la fuerza hidráulica nos determina la fuerza ruptura que puede ser
desarrollada en el borde de ataque del cucharón.
Los cilindros de elevación proporcionan la fuerza suficiente para elevar una carga
capaz de hacer bascular la máquina sobre su eje delantero, cuando la cuchara
se encuentra situada en su posición de máximo alcance hacia delante. Esta
carga se define como carga de vuelco.
El mismo efecto se puede conseguir sujetando el borde de ataque del cucharón
mediante algún objeto fijo, haciendo que la máquina báscule sobre
su eje
delantero, aplicando la fuerza de rotura.
Como es lógico suponer otra bomba hidráulica independiente es la de sistema de
carga y descarga de material, permite en todo momento accionar la dirección del
cargador,
este sistema de dos
bombas proporciona rendimientos óptimos
cuando la máquina se encuentra conjuntada con el convertidor de par y con la
selección adecuada de marchas.
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Las marcas de los motores que se usan con más frecuencia son: Caterpillar,
Cummins, General Motors.
Una de las funciones del motor de un cargador es proporcionar la potencia
necesaria para generar fuerza hidráulica para el movimiento del cucharón y la
dirección. Hasta el 35% de la potencia del motor en HP, es recomendable para
satisfacer a esta.
La otra función es transmitir fuerza suficiente a las ruedas y
proporcionar una acción de empuje adecuado, para que se cumpla,
nunca se
debe hallar en la barra de tiro menos del 65% restante deducida de la fuerza de
arrastre del vehículo; siendo esta la fuerza requerida para mover el vehículo
durante el transcurso de la prueba con la transmisión en punto muerto,
expresándose en libras e incluye el engranaje diferencial y otras fricciones, el
esfuerzo requerido para flexionar los neumáticos, para compactar o desplazar el
material sobre el que avanza la máquina y la tracción necesaria para remontar
las irregularidades de la superficie.
1.6. RENDIMIENTO DE CARGADORES:
En el movimiento de tierras lo que más nos interesa es minimizar los costos de
producción, es decir obtener el costo más bajo posible por unidad de material
movido.
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Se entenderá por rendimiento, al volumen de material movido durante la unidad de
tiempo. Este depende de numerosos factores como son:
1. Capacidad del cucharón y su posibilidad de llenado
2. Tipo de material
3. Altura del terreno a escabar y la altura de descarga.
4. La rotación necesaria entre la posición de excavación y de descarga
5. La habilidad del conductor.
6. La rapidez de evacuación de los materiales
7. Características de la organización de la empresa
8. Capacidad del vehículo o recipiente que se cargue
CALCULO DEL RENDIMIENTO DE UN CARGADOR POR MEDIO DE LA
OBSERVACION DIRECTA.
La obtención de los rendimientos por observación directa es la medición física de
los volúmenes de materiales movidos por el cargador, durante la unidad horaria
de trabajo.
Con este método se obtienen los rendimientos reales, sin embargo este sistema
requiere de contar con la máquina en el frente de trabajo, por esta razón no es
posible usarlo para tomar una decisión de compra.
Este método proporciona un medio objetivo de comparación entre el rendimiento
real y el rendimiento teórico.
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CALCULO DE RENDIMIENTO DE UN CARGADOR POR MEDIO DE REGLAS Y
FORMULAS
Se calcula la cantidad de material que mueve el cucharón en cada ciclo y esta se
multiplica por el número de ciclos por
hora.
De esta forma se obtiene el
rendimiento teórico.
M3/hora=M3/ciclo x ciclo/hora
La cantidad de materiales que mueve el cucharón en cada ciclo es la capacidad
nominal de cucharón afectada por un factor que se denomina factor de carga
expresado en forma de porcentaje que depende del tipo de material que se
cargue. Este factor de llenado o de carga debe tomarse muy en cuenta pues el
cucharón, no se puede llenar a ras más que en los terrenos ligeros en condiciones
óptimas. En terrenos pesados especialmente arcilla, el cucharón solo se llena
parcialmente,
mientras que en
materiales rocosos el llenado es aún más
imperfecto.
M3/ciclo = Capacidad nominal del cucharón por factor de carga.
El factor de carga se puede determinar empíricamente para cada caso en
particular o sea por medio de mediciones físicas o tomarse de los manuales de
fabricantes.
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MATERIAL SUELTO
FACTOR DE CARGA
Agregados húmedos mezclados
95 – 100%
Agregados uniformes hasta 1/8”
95 - 100%
Agregados de 1/8” a 3/8”
85 -
90%
Agregados de ½” – ¾ “
90 -
95%
Agregados de 1” o más
85 -
90%
MATERIAL DINAMITADO
FACTOR DE CARGA
Bien fragmentado
80 – 85%
Fragmentación mediana
75 – 80%
Mal fragmentado
60 - 65%
1.7 POTENCIA
La potencia es la energía en acción, o la capacidad de ejecutar trabajo a una
velocidad determinada. Se requiere potencia para empujar o halar una carga.
POTENCIA NECESARIA
Esta relacionada directamente con el trabajo que se va a efectuar, los factores que
determinan la potencia necesaria son:
•
Resistencia al rodado: es la fuerza que opone el terreno al giro de las ruedas.
El vehículo no se moverá mientras no se venza esta fuerza. Esta resistencia
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se mide
en
kilogramos y la fuerza necesaria para vencerla se mide en
kilogramos de tracción.
•
Resistencia en las pendientes: Debido a la fuerza de gravedad que actúa
sobre el vehículo, la inclinación del terreno ofrece resistencia al movimiento de
la máquina en el ascenso. Al descender una pendiente la fuerza de gravedad
es favorable y se denomina ayuda en pendiente.
POTENCIA DISPONIBLE
Es la suministrada por la máquina para ejecutar cierta cantidad de trabajo.
POTENCIA UTILIZABLE
Es la potencia disponible, considerando las restricciones impuestas por las
condiciones de trabajo.
La potencia determina la velocidad con que puede viajar una máquina en ciertas
condiciones de trabajo y que permite calcular las velocidades de viaje en
proyectos en que no es factible obtener datos mediante comprobaciones en el
terreno.
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FACTORES TIPICOS DE RESISTENCIA AL RODADO
TIPO DE CAMINO
SISTEMA METRICO
Duro y parejo (pavimento de concreto o bituminoso
20 kg/ton
que no cede bajo el peso
Firme (grava o macadán) algo ondulado y que cede
32.5 kg/ton
un poco bajo la carga.
Nieve compacta
25 Kg/ton
Suelta
45 kg/ton
Arcilla dura con surcos que cede bastante bajo el
50 Kg/ton
peso.
Se prepara muy poco y no se riega.
La
penetración aproximada de los neumáticos es de 2 a
3 cm.
Tierra sin estabilizar, surcado y que cede mucho bajo
75 kg/ton
el peso, los neumáticos se hunden 10 a 15 cm.
Tierra blanda y fangosa con surcos o arena
100 a 200 kg/ ton
Cuando se marcha en terreno plano un vehículo solo deberá vencer la resistencia
al rodado. Al marchar cuesta abajo un vehículo deberá vencer la resistencia al
rodado menos el factor de ayuda en las pendientes.
Una regla empírica determina que por cada 1% de desnivel se produce una fuerza
adversa favorable de 10 Kg/ton del peso del vehículo . Esto es adicional a la
resistencia al rodado.
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1.8 SISTEMA DE TRACCION
La tracción efectiva viene siendo la capacidad que tienen las ruedas o carriles de
aferrarse a la superficie del suelo, constituye siempre un factor que limita la
potencia, la acción de agarre de los carriles o rueda en el suelo varía de acuerdo
con el peso que hay sobre los carriles y según las condiciones del suelo.
Cuando los carriles o ruedas giran en falso significa que las condiciones de
agarre son malas,
en este caso podemos emplear una de las siguientes
soluciones:
•
Aumentar el peso de la máquina
•
Mejorar las condiciones del suelo
Uno de los factores más importantes que determinan la fuerza de tracción es el
peso de la máquina misma. Ningún tractor es capaz de ejercer una fuerza de
tracción superior a su peso. Por ejemplo si en un automóvil corriente las ruedas
propulsoras
soportan el 40% de su peso,
solo puede ejercer una fuerza de
tracción máxima equivalente al 40% del peso total. Las condiciones del suelo
disminuyen en diversos grados.
Para evaluar el factor de tracción correspondiente a las diversas características o
condiciones del suelo se han formulado los coeficientes de tracción efectiva o de
agarre que constituyen los porcentajes del peso sobre las ruedas propulsadas.
Tratándose de neumáticos, el coeficiente de agarre en el hielo es 0.12 esto
significa que la tracción en kilogramos de una máquina con neumáticos es el
12% del peso sobre las ruedas propulsadas.
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La relación matemática utilizada es:
Fuerza de tracción utilizable = (Coeficiente de agarre )* peso sobre las orugas
o ruedas propulsadas.
COEFICIENTE DE AGARRE
TIPO DE SUELO
NEUMATICOS
ORUGAS
Hormigón
0.90
0.45
Arcilla y marga secas
0.55
0.90.
Arcilla y marga mojadas
0.45
0.70
Arcillas y marga surcadas
0.40
0.70
Arena seca
0.20
0.30
Cantera
0.65
0.55
Camino de grava suelta
0.36
0.50
Nieve compacta
0.20
0.25
Hielo
0.12
0.12
Tierra firme
0.55
0.90
Tierra suelta
0.45
0.60
Carbón amontonado
0.45
0.60
Ejemplo:
Cuál es la fuerza máxima de propulsión utilizable en las ruedas de un tractor
trailla de 2 ejes, totalmente cargado (32.660 kg de carga útil) que opera en tierra
firme.
El peso bruto de la unidad completa, con la inclusión de la carga es de 66.620 Kg.
Según las especificaciones el 52% de este peso se halla sobre las ruedas
propulsadas .
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Fuerza de tracción disponible = ( peso en las ruedas propulsadas) x
(coeficiente de agarre)
Fuerza de tracción disponible 66.620 Kg. x (0.52) x (0.55) = 19.053 Kg.
2. METODO DE TRANSPORTE
El transporte de los materiales de explotación incluye el movimiento del material
desde el banco
hasta la planta
o hasta el almacenamiento y en ambas
direcciones entre la planta y el almacenamiento. También comprende la entrega
desde
estos
3 lugares a la obra aunque una cantidad variable del producto
puede ser transportada desde la explotación en los camiones del comprador, las
principales unidades de transporte para su uso en las explotaciones son los
camiones,
incluyendo remolques completos o semiremolques y bandas
transportadoras.
2.1 . SISTEMA CONTINUO
Las bandas transportadoras se destinan principalmente para el trabajo dentro de
la explotación, pueden considerarse tanto comunidades de transporte o parte de
la planta misma.
Mueven y elevan el material con mínimo esfuerzo pero
usualmente son difíciles de colocar y de cambiar de lugar.
Pueden utilizarse en lugar de camiones para la entrega de un volumen
considerable de material a un solo punto distante muchas millas en adelante.
Para el transporte de material se puede emplear un sistema continuo de bandas
en la cual se adicionan o descargan unas con otras la banda descargará en el
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extremo receptor de la banda anterior . Tales instalaciones pueden ser bastante
largas
y se justifican donde quiera que vaya a manejarse un volumen
considerable. Estas bandas pueden descargar a una tolva de almacenamiento o
directamente a los vehículos de transporte.
2.2 . SISTEMA DISCONTINUO
Las principales unidades de transporte de acarreo en las explotaciones a cielo
abierto son los camiones o volquetas, incluyendo
remolques completos o
semiremolques. En las explotaciones grandes se utilizan trenes de carga, tanto
de vía angosta como de vía ancha, la última particularmente cuando se transporta
material sin tratamiento, desde los bancos hasta un mercado distante.
Las
unidades de excavación como las escrepas y las excavadoras de cable pueden
también hacer una cantidad considerable de acarreo.
Los camiones son unidades excelentes y flexibles para uso general. Se consigue
una amplia variedad de tamaños estándar y puede adaptarse a cargadores de
diferentes tamaños o programas de producción variando el número en el trayecto.
Las excavadoras de cable requieren un gran volumen dentro de su alcance para
justificar su colocación, puede utilizarse también en los patios de almacenamiento
para amontonar, extraer y alimentar.
GENERALIDADES DE LA BANDA TRANSPORTADORA
Las bandas o cintas transportadoras pertenecen al sistema de transporte continuo,
debido al flujo de material a altas velocidades. Cuando este sistema es utilizado
para llevar materiales a distancias considerables (varios kilómetros), no seria
practico hacerlo en una sola unidad, tendría que hacerse en varios escalones
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diferentes ya que existe un máximo de longitud de la banda. Cada escalón
constituye una unidad transportadora completa que descarga a la parte posterior
de la otra etapa.
Este sistema puede operar en cualquier terreno, siempre y cuando las pendientes
no excedan de las pendientes permisibles para las cuales el material particular
pueda ser transportado, se ha estimado que la pendiente máxima de trabajo
optimo para una banda transportadora esta es de 18°
USOS
Las bandas transportadoras son de bastante uso en minería a cielo abierto y bajo
tierra, se utilizan también en plantas concentradoras y de fundición, es un sistema
económico para el transporte del mineral en diferentes frentes de producción
PARTES PRINCIPALES
Las partes constituyentes de una banda transportadora son: una cinta fabricada en
fibras de lona en diferentes espesores y anchos, según el tipo de materia a
transportar, rodillos metálicos sobre los cuales se desplaza la banda, unan o dos
cabezas motrices, tambor de impulsión, tambor de retorno o de reenvío, reductor
de velocidad, estructura de acero
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN
•
CAPACIDAD: es decir las toneladas de material que necesita transportar
por hora, la capacidad es función del ancho de la cinta, la velocidad y la
naturaleza del material que se va a transportar.
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•
ENERGIA MOTRIZ: o sea los H:P (horse power) necesarios para mover la
cinta y su carga
•
TENSIÓN DE LA CINTA: Es decir la tensión motriz, relacionada al peso de
la cinta, peso de la carga y la tensión producida por la subida.
En el momento de seleccionar y calcular una banda transportadora se debe tener
algunos datos importantes como son:
*características de la carga, peso del material en kilogramos por metro cubico,
tamaño máximo de los fragmentos del material, condiciones físicas del material,
humedad, temperatura.
*relación máxima de alimentación, es decir la carga máxima exigida a la cinta en
toneladas cortas por hora o toneladas métricas por hora
*distancia entre centros, o sea el trayecto de la cinta entre los centros del tambor
de impulsión y el tambor de retorno, medido en pies o en metros.
*ascenso o descenso de la banda, es decir la diferencia de elevación entre los
centros de los tambores de retorno y de impulsión medido en pies o en metros y el
ángulo de pendiente
medido en grados.
*Sistema de transmisión de movimiento, tipo y ubicación del sistema motriz
incluyendo el arco (ángulo) entre el tambor de impulsión y la cinta, además se
debe determinar si el tambor es ranurado o liso.
*sistema de control de tensión: ubicación del sistema de templado y si es
automático o manual de tipo de tornillo.
*sistema de carga y descarga: es el método de relación de carga y descarga de la
cinta incluyendo él numera de puntos de cargue.
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3. CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE
En minería son tantas las combinaciones posibles de equipos y tan variados los
métodos a emplear que mediante una buena administración se debe lograr un
mayor rendimiento a un menor costo para hacerla más racional.
Los equipos deben estar trabajando todos al mismo tiempo y se debe evitar al
máximo el tiempo cesante ( tiempo perdido de la máquina parada aunque se
encuentre en buenas condiciones de funcionamiento), respetando eso sí los
turnos y ciclos de trabajo, los tiempos de mantenimiento y rotación del personal
Para la selección de un equipo de transporte minero es muy importante tener en
cuenta las siguientes consideraciones:
¬ El equipo puede ser usado en una variedad de aplicaciones
¬ El grado de compatibilidad del equipo a adquirir con el existente (equipo de
cargue y equipo de transporte).
¬ Analizar posibles restricciones en cuanto al espacio.
¬ Analizar el efecto del grado de pendiente en las vías tanto favorables como
adversas.
¬ Tamaño y forma del yacimiento
¬ Distribución de los mantos de carbón
¬ Naturaleza y características del estéril a remover.
¬ Carácter e importancia de las estructuras geológicas.
¬ Factores ambientales que puedan afectar el desempeño del equipo
¬ Vida útil del yacimiento y volumen de producción anual esperada.
¬ Cálculo sobre la capacidad de transporte y distancias de acarreo
¬ Uso y asignación futuras del equipo
¬ Necesidades de restauración
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¬ Costos de producción
¬ Condiciones de operación
Los equipos de transporte más utilizados son los denominados camiones o
volquetas, que son vehículos montados sobre ruedas, auto propulsados,
diseñados para el transporte de material estéril, transporte de bienes y equipos
pesados, y se usa también para arrastrar remolques.
Para realizar el estudio de transporte es necesario reunir tantos detalles sobre la
operación como sea posible. Los siguientes factores inciden directa o
indirectamente sobre la operación y cualquier unidad de transporte para hacer su
trabajo.
¬ Material a ser transportado
¬ Características de la vía
¬ Descargue de material
¬ Condiciones climáticas
¬ Altitud
¬ Límite de velocidad de las unidades de transporte
¬ Facilidad de cargue
¬ Producción requerida
¬ Tiempo
El transporte de mineral o de estéril en grandes volúmenes
fundamental el buscar la rentabilidad
tiene el objetivo
en los ciclos de transporte, permitir la
evacuación rápida de los frentes de trabajo, alimentar sistemas de transporte
más sofisticados, de mayor volumen como es el sistema transporte por ferrocarril.
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3.1. USOS DEL TRANSPORTE
¬ Transporte de rocas grandes
¬ Descargue en tolvas y botaderos
¬ Se usan camiones para trabajos pesados y forzados
¬ Los camiones poseen gran maniobrabilidad en áreas limitadas.
Para la selección de un camión de transporte se debe tener en cuenta algunos
aspectos como son:
¬ Capacidad de utilizar al máximo el equipo
¬ Equipo de transporte y de cargue equivalentes
¬ Restricciones del espacio
¬ Dimensiones de la vía
¬ Velocidad de cargue y descargue
¬ Tipo de equipo de cargue
En el comercio existen diferentes tipos de casas fabricantes de camiones las
cuales tienen diferentes características en su construcción dependiendo de la
minería que se está trabajando .
3.2 TIPOS DE DESCARGUE
Entre los tipos de camiones más comunes encontramos los siguientes:
¬ Camión con descargue trasero tipo convencional: Tienen el cuerpo montado
sobre el chasis y es levantado por medio de un sistema hidráulico. Es el tipo
más común de volqueta y puede transportar virtualmente cualquier tipo de
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material y las condiciones en que estos vehículos pueden ser usados con
mayor efectividad son:}
-
El material a ser transportado está constituido por rocas grandes, pizarras, etc.
-
El descargue es realizado en tolvas o a orillas de un botadero.
-
La unidad de transporte está sujeta a severo impacto de cargue.
-
Se requiere maniobrabilidad y rápida ubicación en áreas limitadas
¬ Camión con descargue trasero tipo tractor trailer : Ofrecen la ventaja de que el
tractor puede girar 90°
en cualquier dirección sin mover el trailer lo cual es
ventajoso en espacios confinados, el tractor puede tener 2 ejes; ofrece poca
maniobrabilidad
pero es mejor para transporte largo, puede ser usado con
mayor efectividad en los siguientes casos:
-
Cuando se requiere extrema maniobrabilidad
en sitios tales como bancos
angostos.
-
En vías a nivel o con mínimas pendientes
-
Cuando el tractor puede ser utilizado en una flotilla de equipos.
¬ Descargue por el fondo :
Consta de un tractor que jala un semitrailer con
descargue por el fondo, estas unidades han sido diseñadas para transportar
material suelto, puesto que una roca grande se atascaría sus condiciones para
una mayor efectividad serán:
-
Cuando el material a ser transportado fluye fácilmente
-
La pendiente de las vías
es mínima permitiendo altas velocidades de viaje.
La carga debe ser acomodada las pendientes largas no exceden el 6%
¬ Descargue horizontal
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4. CALCULOS BÁSICOS PARA EL MOVIMIENTO DE TIERRAS
4.1. MATERIAL ARRANCADO
Como material se entiende las rocas naturales que constituyen la tierra, siempre
rocas duras, ya que la unidad fundamental es la clasificación estratigráfica de las
rocas y de hecho su formación y sedimentación; es el caso del carbón, la arcilla,
las arenas sueltas, la sal, etc.
Los materiales poseen unas propiedades tanto físicas como mecánicas que
influyen en el movimiento de tierra, como excavación, cargue y perforación en su
grado de coherencia, porosidad, densidad, peso específico, estructura, textura,
granulosidad y demás, por poner resistencia a la deformación y desagregación
como son: la solidez, dureza, elasticidad, etc.
Todas estas propiedades son importantes para elegir:
-
El equipo a utilizar en el movimiento de tierra.
-
El tipo más productivo de herramienta cortante
-
La capacidad y versatilidad del equipo
Todo lo anterior de acuerdo a la producción deseada. Los materiales los podemos
dividir en 4 grupos fundamentales:
1. Materiales pétreos: Se singularizan por su variada dureza, comúnmente alta,
condicionada por las fuerzas moleculares cohesivas existentes entre las partículas
minerales y que después de destruida la roca no se restablecen ni por alta presión
ni por humectación.
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2. Materiales coherentes: (Arcilla, bauxitas, creta, tierras arcillosas), están
integrados por minerales arcillosos o por partículas de rocas clásticas aglutinadas.
Se distinguen por los siguientes rasgos.
-
En estado húmedo dan grandes deformaciones residuales sin alterar la
coherencia
-
Según sea el grado de humedad, el valor de las fuerzas cohesivas existentes
entre las partículas de estas rocas pueden variar con amplitud.
-
Después de perturbada la coherencia,
las fuerzas cohesivas se pueden
restablecer al humedecer o aplicar alta presión.
-
Algunos materiales coherentes (arcillas, cretas) son capaces de hincharse, o
sea de aumentar su volumen durante la humedificación,
sobresalir de las
paredes del pozo y deslizar.
3. Materiales no consolidados (Movedizos).
Están constituidos por
una
aglomeración de partículas de diversas formas y dimensiones variadas ( arenas,
grava, cantos rodados, guijarros, etc) incoherentes entre sí. Son inestables y
propensos a derrumbes y deslizamientos.
*Materiales movedizos o arenas fluentes:
Integrados por rocas arenosas o
arcillosas, saturadas de agua. El rasgo característico de las arenas fluentes es su
capacidad de deslizamiento.
Estas propiedades de las arenas movedizas se
intensifican al haber en ellas micropartículas arcillosas.
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CLASIFICACION DE
LOS
MATERIALES POR EL TAMAÑO DE SUS
PARTICULAS.
TIPO
MAXIMO (mm)
MINIMO (mm)
-
76.2
Cascajo – grava
76.2
4.76
Arena
4.76
0.074
Finos
0.074
-
Guijarro
Los anteriores materiales por ser los mas comunes y además los más aplicados
en minería.
COHERENCIA DE ALGUNOS MATERIALES
ESCALA
I
TIPO DE MATERIAL
Arcillas, arenas finas
TRATAMIENTO
Arranque
mecánico
por
mototraillas,
por
mototraillas,
bulldozer y palas
II
Arenas
gruesas, Arranque
areniscas y gravas
III
mecánico
bulldozer y palas
Yacimientos de carbón, Rippers rueda de cangilones
material
sedimentado
con conglomerados.
IV
Caliza –pizarras
V
Calizas
Rippers, perforación y voladura
siliceas Perforación y voladura
material duro
VI
Granito magnetita
Perforación y voladura
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4.2.
NATURALEZA DE LOS MATERIALES
Existen factores importantes que se deben tener en cuenta a la hora de
seleccionar equipos utilizados en una explotación a cielo abierto, algunos de los
cuales son:
1. DENSIDAD: La densidad de un cuerpo homogéneo (D) es la relación entre la
masa (m) del cuerpo y su volumen (v).
D = m/v
La densidad del material que va a moverse es una de las características que
debe conocerse para posteriormente seleccionar los equipos más adecuados a fin
de realizar una explotación óptima. Sabiendo el peso de un metro cúbico de
material que hay que transportar o que hay que cargar, es posible evaluar el
rendimiento de un equipo determinado.
2. EXPANSION Y FACTORES DE CONVERSION
EXPANSION:
excavarlo.
Es el aumento de volumen que se produce en un material al
Se expresa mediante un determinado porcentaje
de aumento de
volumen. Por ejemplo la expansión de la arcilla seca es del 40%, o sea que un
metro cúbico de arcilla en banco en estado natural llenará un espacio de 1.4
metros cúbicos una vez que el material se halla suelto .
3. FACTOR DE CONVERSION VOLUMETRICA
Los contratos de obras de movimiento de tierras se realizan usualmente en
metros cúbicos de estéril que se desea remover en el banco (en su estado
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natural), se requiere contar con un método para determinar la relación existente
entre la densidad de un material suelto y en el banco.
Dicha operación se efectúa mediante el factor de conversión volumétrica, el cual
expresa el porcentaje de la densidad de un material suelto, con respecto a la
densidad que tenía en el banco. Se pueden determinar los metros cúbicos en el
banco, si se sabe el número de metros cúbicos sueltos, con solo multiplicar estos
por el factor de conversión (m3 sueltos x factor de conversión = m3 en banco)
El factor de conversión volumétrica y la expansión se determinan en la forma
siguiente:
Factor de conversión = Kg x m3 de material suelto/ Kg x m3 de material en banco.
% de expansión = 1/factor de conversión.
PROPIEDADES FISICAS DE LAS ROCAS
ROCA
TENASIDAD
DUREZA
RELATIVA
RELATIVA
3
2.19
2.95
Diabasa alterada
2.4
2.11
2.95
Basalto
2.3
2.05
2.90
Esquisto de hornablenda
2.1
2.00
3.0
Diorita
2.1
2.17
2.90
Granito de horblenda
2.1
2.20
2.76
Riolita
2.0
2.14
2.60
Cuarcita
1.9
2.20
2.67
Gneis de biotita
1.9
2.03
2.76
Diabasa fresca
DENSIDAD
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Diorita de augita
1.9
2.13
2.98
Basalto alterado
1.7
1.87
2.98
Gabro
1.6
2.15
3.0
Scher
1.5
2.33
2.50
Arenisca calcárea
1.5
1
2.66
Granito
1.5
2.17
2.65
Pizarra
1.2
1.38
2.70
Andesita
1.1
1.65
2.50
Caliza
1.0
1.53
2.70
Mica – esquisto
1.0
2.08
2.80
4.3 CICLOS
En cualquier trabajo de remoción de tierras las máquinas se adaptan a un ciclo de
trabajo determinado. En este
ciclo están incluidas las operaciones de carga,
acarreo, descargue, y retorno al lugar original, con algunas variaciones en ciertos
casos. El tiempo de ciclo es lo que invierte la máquina para llevar a cabo todas
las operaciones.
Una vez que se planea una obra de remoción de tierras y se inicia el trabajo es
relativamente simple determinar el tiempo de ciclo para cualquiera de las
unidades, con solo medir varias veces el tiempo invertido por la máquina en un
ciclo completo y luego, obtener el término medio. Cuando no se ha comenzado el
trabajo se requiere conocer la capacidad de una máquina, los requerimientos de
potencia y las limitaciones que hay en una obra. Con esto es posible calcular el
rendimiento puesto que las horas que se comienzan en un trabajo de remoción
de tierras aumentan las ganancias netas.
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El tiempo del ciclo comprende tiempo fijo que es el que invierte una máquina
durante el ciclo en todo aquello que no sea acarreo y retorno. Incluye el tiempo
para cargar, descargar y maniobrar en el curso de trabajo. Todos estos tiempos
son mas o menos constantes sea cual sea la distancia que se lleve o acarree el
material. El tiempo variable es el que necesita para el acarreo o sea el tiempo
invertido en el camino acarreando el material y regresando vacío, varía con la
distancia hasta la zona de relleno y la velocidad de la máquina.
5. FACTORES BASICOS PARA ESTIMACION DE LA PRODUCCION
5.1 PESOS Y MATERIALES
En la tabla adjunta se relacionan algunos minerales en los cuales aparecen sus
principales características físicas a fin de estimar el cálculo de producción en
una explotación a cielo abierto.
MATERIAL
DENSIDAD
FACTOR
PORCENTAJE
SUELTO –
VOLUMETRICO
DE
BANCO
DE
EXPANSION
( t / m3)
CONVERSION
Bauxita
1.42-1.89
0.75
33
Escoria
0.56-0.86
0.65
54
Caliza
1.54-2.61
0.59
70
Mineral de Uranio
1.63-2.20
0.74
35
Estado Natural
1.66-2.02
0.83
22
Seca
1.48-1.84
0.81
25
Húmeda
1.66-2.08
0.80
25
Arcilla
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Arcilla y grava
Seca
1.42-1.66
0.86
17
Húmeda
1.54-184
0.84
20
Antracitoso
1.19-1.60
0.74
35
Bituminoso
0.95-1.28
0.74
35
75% roca 25% tierra
1.96-2.79
0.70
43
50% roca 50% tierra
1.72-2.28
0.75
33
25% roca 75% tierra
1.57-1.06
0.80
25
Seca
1.51-1.9
0.80
25
Húmeda
1.6-2.02
0.79
26
Barro
1.25-1.54
0.81
23
Granito Fragmentado
1.66-2.73
0.61
64
Natural
1.93-2.17
0.89
13
Seca
1.57-1.69
0.89
13
0.89
13
Carbón
Roca Alterada
Tierra
Grava
Arena y Arcilla
1.60-2.02
0.79
26
Yeso Fragmentado
1.81-3.17
0.57
75
Ematies
2.46-2.91
0.85
18
Magnetita
2.79-3.28
0.85
18
Pirita
2.58-3.03
0.85
18
Arenisca
1.51-2.52
0.60
67
Seca
1.42-160
0.89
13
Húmeda
1.69-1.90
0.89
13
Mineral de Hierro
Arena
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Empapada
1.84-2.08
0.89
13
Seca
1.72-193
0.89
13
Húmeda
2.02-2.23
0.91
10
Tierra Vegetal
0.95-1.37
0.69
44
Taconitas
2.43-4.21
0.58
73
Tierra y grava
5.2. CAPACIDAD DE LAS MAQUINAS
Las cajas de los camiones para circular por las carreteras
tienen un piso
rectangular, en la mayoría de los casos paredes verticales, con dispositivos para
aumentar la altura de las paredes laterales añadiéndoles extensiones metálicas o
de madera, la pared trasera está articulada para permitir la descarga cuando se
levanta la caja de adelante. Las cajas de los camiones para hacer acarreos por el
terreno natural, son difíciles de medir, porque pueden tener paredes inclinadas
hacia fuera de abajo a arriba y la pared trasera también inclinada con un borde
superior a un nivel inferior que los costados.
La clasificación más importante por lo que respecta a los camiones para circular
fuera del camino es su capacidad en toneladas, los camiones se proyectan para
una cierta carga útil y la caja se proyecta para llevar la carga en material
que
pese 3000 libras por yarda suelta. Cuando los materiales son ligeros se pueden
colmatar las cajas y cuando son pesados no se deben llenar completamente.
Carga del Camión = Volumen removido del Banco / número de cargas del camión
sacadas.
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•
LAS CAJAS DE LAS ESCREPAS: Son de forma irregular y en altura del
bordo. Se pueden aceptar las capacidades dadas por los fabricantes para las
cargas enrasadas si se conocen. Si no se toman las medidas interiores y se
calcula la capacidad tomando en cuenta las curvas y las irregularidades
•
CUCHARON DE PALA: Los cucharones de pala se miden por su capacidad
enrasados en yardas y fracciones de yardas. Su tamaño se puede comprobar
con bastante precisión midiendo y multiplicando su longitud, altura y anchura.
La inclinación de los costados, las curvas y extensiones del borde pueden
utilizarse para aumentar el resultado al siguiente cuarto de yarda.
•
CUCHARON DE CARGADOR DE TRACTOR: Los cargadores delanteros se
clasifican por su capacidad de enrasados a través de sus paredes laterales.
Si el cucharón se puede inclinar hacia atrás 20° o más a nivel del suelo y las
condiciones de la excavación y la estabilidad del tractor lo permite puede
llevar un colmo grande quizá del 50% de su capacidad enrasado.
•
LA HOJA DEL BULLDOZER: La capacidad de la hoja del bulldozer no se
puede calcular exactamente. La hoja constituye uno de los seis lados de una
carga útil uniforme. Como la carga debe deslizarse o rodar a lo largo del
terreno el rozamiento es un factor limitador importante del tamaño de la carga.
5.3 TIEMPO DE CICLOS DE CARGUE Y ACARREO
Existen unos componentes del tiempo total requerido para realizar un ciclo de
cargue y transporte cada uno de estos componentes tienen algunos factores que
determinan el tiempo que cada componente requiere:
¬ CARGUE:
Tamaño y tiro
de la unidad
de cargue,
material a cargar,
capacidad de la unidad de cargue, habilidad del operador, condiciones de
trabajo, condiciones del yacimiento.
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¬ TRANSPORTE:
Capacidad de la unidad de transporte, distancia recorrida
entre el lugar de cargue
y e l lugar de descargue, condiciones de la vía,
condiciones del equipo de transporte, pendiente, habilidad del operador.
¬ DESCARGUE: Destino del material si es una tolva, relleno, botadero,
etc,condiciones del área de descargue, tipo y maniobrabilidad
de la unidad
de transporte, tipo del material, retorno, capacidad de la unidad de transporte,
distancia de retorno, condiciones de la vía, pendientes, otros factores que
disminuyen la velocidad de retorno.
El ciclo de un camión comprende:
CARGUE
T1
VIAJE CARGADO
T2
DESCARGUE
T3
REGRESO O RETORNO VACIO
T4
TIEMPO DEL CICLO O CUADRE
T5
TIEMPO TOTAL
TT
CALCULO DE VEHICULO PARA TRANSPORTE
El cálculo de vehículo para transporte de mineral / estéril se hace teniendo en
cuenta la capacidad del cargador y se hace mediante la siguiente relación
matemática
N = 1+(60 x TT/n x TCC
En la que N = número mínimo de vehículos requeridos por el cargador
VALIDACIÓN T.P. EN MINAS A CIELO ABIERTO
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TT = Tiempo del ciclo de un vehículo en minutos.
.n = número de cucharadas del cargador para llenar el vehículo
TCC = Tiempo del ciclo del cargador en segundos.
Tt =
(d1/V1) +T1+d2/V2+ t2
Donde:
.d1 = distancia de acarreo
V1 = Velocidad de acarreo
T1 = Tiempo de descargue
T2 = Tiempo de cuadre
.d2 =
Distancia de retorno
V2 =
Velocidad de retorno
TIEMPO DE CARGUE
La relación entre la unidad de transporte y la unidad de cargue debe ser
establecida de modo que para una distancia de acarreo menor de una milla en un
sentido, no menos de tres cucharadas y no más de cinco sean requeridas para
cargar los vehículos.}
Para acarreos de más de una milla el tiempo de cargue es menos significante y en
consecuencia un menor número de cucharadas puede ser permitido con un efecto
mínimo sobre el tiempo total del ciclo de transporte y sobre la productividad.
VALIDACIÓN T.P. EN MINAS A CIELO ABIERTO
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PALAS
Las palas tienen usos específicos como son:
-
Alta producción porque sirven para arranque y cargue
-
El arranque lo hace en roca blanda y semidura
-
Puede manejar todo tipo de materiales y de dureza media hasta un bloque de
un metro cúbico.
-
Esta limitada a las condiciones de trabajo o de operación ( altura, talud, nivel),
requiere de equipos adyacentes para el material de desperdicio.
Cuando se cargan traíllas o vagones por medio de una pala es necesario estimar
el número de unidades de acarreo que se necesitan para mantener
la pala
ocupada todo el tiempo, para efectuar este cálculo es necesario suponer que la
pala trabaja 60 minutos cada hora. Si no se hace esto no estaríamos seguros si
la capacidad de las unidades de acarreo sería adecuada en todo momento.
El número requerido de unidades de acarreo puede
hallarse por la siguiente
relación matemática:
Número de Unidades Requeridas = ( Producción de una pala ( m3 en banco
/hora)/Producción de las unidades de acarreo (m3 en banco sobre hora )).
Las condiciones que afectan la producción de la pala, son el arco que describe el
aguilón hasta la unidad de acarreo, el tamaño del cucharón y la profundidad
óptima del corte y la eficiencia general del trabajo.
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6. METODOS DE CARGUE
La minería con palas y camiones requiere de una gran inversión de capital, pero
a su vez ofrece una mayor producción potencial para las compañías mineras, en
la industria minera los procedimientos y técnicas empleadas en la operación de
palas y camiones son seleccionados en base a que estos son muy eficientes a
largo plazo. La combinación pala- camiones, comúnmente se selecciona por una
de las siguientes razones:
-
El material es una roca que se quiebra en pedazos angulares
-
El acceso al frente es limitado
-
Las distancias de acarreo son cortas y con altas pendientes
-
Se requiere extrema flexibilidad.
Al tomar una decisión con respecto al método que hayamos elegido y al marco
general de costos de una operación
minera a cielo abierto son muchos los
factores a considerar entre las cuales están:
El tamaño de la operación, la clase de material minado y la distancia de acarreo.
Como norma general, el costo por tonelada tiende a decrecer con el incremento de
producción mayor tamaño del equipo asumiendo que trabaja todo el tiempo,
disminución de la distancia de acarreo y una mas fácil manipulación del material.
La variación de los costos debido a la
perforación, voladura y carga,
generalmente representan una parte menor del total de ellos, mientras que el
transporte y manipulación del material
que es el mayor cuidado requiere en lo
que respecta el control de la operación.
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7. SISTEMAS DE TRANSPORTE
para solucionar los problemas debido al transporte de material, se debe contar con
varias alternativas y seleccionar la mas adecuada desde el punto de vista
económico, funcional, organizacional, logístico, de infraestructura etc.
En las explotaciones a cielo abierto, el transporte de las rocas y del material útil
por camiones y tractores se utiliza como básico o en combinación con otro tipo de
transporte (sobre rieles, cintas transportadoras, skips).
7.1 transporte en camiones o volquetas:
El campo de utilización de los camiones lo constituyen las canteras, las
explotaciones en terreno montañoso, los trabajos en mantos de poca potencia con
rápido avance en el frente, la explotación selectiva, los trabajos en niveles
profundos.
Debido al alto costo del transporte por camiones su utilización es ventajosa hasta
distancias de transporte de 1 a 5 Km según la capacidad de la maquina. Las
ventajas del transporte en volquetas son las siguientes:
•
Mayor maniobralidad en comparación con el transporte sobre rieles
•
Aumento del rendimiento de las excavadoras , mediante la reducción del
tiempo para las operaciones de cambio de los equipos
•
Menor extensión de labores de acceso
•
Reducción del tiempo de construcción de carreteras
•
La avería de un camión no provoca la paralización del transporte y no
influye sobre los demás trabajos
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Las desventajas en el transporte por camiones es:
•
Elevados gastos para la conservación y reparación de los camiones
•
Dependencia de los factores climáticos
•
Alto consumo de combustible
•
Mayor numero de personas en el turno
En las explotaciones a cielo abierto se utilizan los camiones volquetes, tractores,
con semi remolque y remolques, tractores de tiro con remolques. Debido a las
difíciles condiciones del trabajo en las explotaciones a cielo abierto las maquinas
utilizadas en el transporte se caracterizan por su alta resistencia
Los camiones tienen diferentes capacidades de almacenamiento de materiales y
esto viene dado por ala casa fabricante del equipo, de la misma forma la potencia
del motor es proporcional a dicha capacidad. Diferentes casas fabricantes de
equipos descargue (caterpillar, volvo, terex. Etc)
7.2. Transporte por ferrocarril
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en las explotaciones a cielo abierto se utilizan las locomotoras eléctricas y diesel,
estas locomotoras son llamadas para mover cargas importantes, trenes de 2000 a
5000 toneladas sobre largas rampas de 3 a 4% con velocidades que oscilan entre
20 – 50 km./hora
las locomotoras industriales se utilizan corrientemente para las operaciones de
maniobras de las estaciones y en las minas metálicas subterráneas
la utilización del transporte por vía férrea en una explotación a cielo abierto tiene
principales puntos en el desarrollo técnico de trabajos en superficie, algunas de
sus ventajas son:
•
Mayor rendimiento
•
Trabajo con pendiente de 40 a 45%
•
Mayor velocidad media y mayores aceleraciones
•
Continua disponibilidad para el trabajo
•
Buen comportamiento bajo difíciles condiciones climáticas
•
Ni consume energía durante las paradas
Algunos inconvenientes del transporte por trenes eléctricos son:
•
Mantenimiento continuo de la línea férrea
•
Gran inversión al inicio del trabajo
El tipo básico es la locomotora de contacto, predominantemente de corriente
continua, mas raramente de corriente alterna monofásica. Además en las vías no
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electrificadas de las explotaciones a cielo abierto se utilizan locomotoras de
acumuladores y los tipos mixtos: la locomotora de contacto y de cable, locomotora
de contacto y de acumuladores y locomotora de contacto y diesel. Las
locomotoras de contacto reciben la energía directamente de la red eléctrica
Las locomotoras diesel eléctricos constan de un motor diesel directamente
acoplado
a un generador de corriente continua, que alimenta los motores
individuales de tracción. El peso de las locomotoras diesel de una sección alcanza
las 125 toneladas.
Para la elección de la locomotora se deben tener algunos puntos de vista como
son:
•
Producción anual de la explotación
•
Naturaleza de los materiales a transportar
•
Reservas del yacimiento
•
Profundidad de la explotación
•
Características de las rocas de recubrimiento
•
Tipo de explotación
•
Tiempo proyectado en la explotación
•
Necesidades del mercado
La capacidad horaria de la excavadora y el peso útil del tren están ligadas entre
sí. La locomotora se elige en base a su peso y características mecánicas del
motor
De tracción, bajo las condiciones del movimiento uniforme del tren cargado con
velocidad sobre la subida máxima.
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La utilización del transporte por ferrocarril conduce a:
•
Aumento de la capacidad de transporte
•
Reducción del costo de transporte en volquetas
•
Disminución del pago de personal
7.3 transporte por cable aéreo
denominado también cablecarriles o andariveles, los cuales son instalaciones de
transporte, en las cuales las vagonetas o góndolas se desplazan sobre los cables,
colocados sobre apoyos especiales. Tienen amplia aceptación en las regiones
montañosas poco accesibles para otros tipos de transporte, sobre todo como
medio de transporte entre la minas y la planta de beneficio
el transporte por cable aéreo se divide en:
•
según su uso: para cargar material y para viajeros ( funiculares aéreos) ;
•
según el carácter del movimiento de las vagonetas: en circuito circular
cerrado o en forma pendular (reversible);
•
por el numero de cables: en monocablecarriles y bicablecarriles .
los mono cable carriles se utilizan en instalaciones de poca capacidad, desde 30 a
50 ton/h, estos son mas económicos que los bicablecarriles.
El esquema estructural
de un bicablecarril esta conformado por dos cables
portantes , por uno de los cuales se desplazan las vagonetas, y por el otro las
vagonetas vacías. En las estaciones finales los extremos de los cables se desvían
mediante unas zapatas especiales y de un lado se amarran a las estructuras en
acero y en el otro lado se prolongan mediante trozos de cable flexible, se pasan
sobre las poleas y se estiran por el contrario pesos los que regulan las flechas de
pandeo.
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En los apoyos intermedios los cables descansan libremente las canaletas de las
zapatas situadas en las cabezas de los postes. En las estaciones las vagonetas se
mueven sobre los rieles suspendidos
El movimiento de las vagonetas se realiza mediante el cable tractor sin fin
colocado paralelamente al cable portante, que se soporta por las vagonetas y en
las estaciones contornea las poleas motora y de tensión con contrapesos,
mientras que en los apoyos intermedios se colocan rodillos con arcos de
protección para su apoyo.
El enganche y desenganche de las vagonetas al cable tractor en las diferentes
estaciones se realiza mediante dispositivos automáticos de enganche.
A lo largo de los bicarriles técnicamente no esta limitado, su traza puede hacerse
según línea quebrada con instalación de estaciones de ángulo en los lugares de
cambio de dirección en el plano. El perfil del cable carril puede tener subidas y
bajadas en ángulos hasta 30 a 45°
En instalaciones de gran longitud, el cable tractor se divide en secciones
separadas de 1 a 2.5 km. Los cables portantes del cable aéreo cumplen el papel
de riel sobre el cual ruedan las vagonetas, por este motivo el cable debe tener una
superficie lisa.
Los cables portantes del cable aéreo se utilizan de toronado simple, cerrados y
abiertos . para los cables temporales con duración de explotación hasta 3 años se
emplean cables espirales comunes de alambre redondo de 3 a 5 mm de diámetro.
Los cables cerrados en su interior tienen alambres redondos y exteriormente una
capa de alambres en Z.
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Los diámetros de los cables portantes de los cables aéreos pueden tener de 30 a
70 mm de diámetro y su peso es de 3 a 27 kg/m. La unión de los cables se hace
mediante acoplamientos de cuñas anulares , que consisten en dos partes con
unión por rosca, que se fija por chavetas de aguja..
Las vagonetas consta de un balde de dos o de cuatro ejes, bastidor de
suspensión, caja y dispositivo de acoplamiento. Las vagonetas de dos ejes
pueden tener volumen de caja de 0.25 a 1.0 metros cúbicos, transportar cargas
hasta 500 kilogramos y se prevén para cable carriles de capacidad de 70 ton/hora.
Las vagonetas de cuatro ruedas se utilizan para capacidades mayores, el volumen
de la caja alcanza 0.5 a 1.25 metros cúbicos y la carga útil hasta 1300kg.
El eje de rotación de la caja se dispone de tal manera que el centro de gravedad
dela caja cargada se halle arriba del eje de giro y de la caja descargada debajo,
desplazando el eje de giro horizontalmente en unos 10 a 25 mm del eje de
simetría de la caja.
Las torres sirven como estructuras de sustentación para cables. Se construyen de
metal, de madera ,o de hormigón armado, la distancia entre los cables portantes
dependen del tamaño de la vagoneta, tomando en cuenta su balanceo bajo el
empuje del viento y se fija en 2.5 a 3 metros. A veces a los cables portantes de los
tramos cargado y vacío se da una tensión diferente lo que modifica las flechas de
los tramos y las vagonetas se mueven a diferente altura. Para la obtención de
suavidad en el perfil del cable carril las tangentes de los ángulos de cambio de
inclinación en las cumbres de los cables portantes sobre los apoyos debido a su
peso propio y el peso de las vagonetas deben ser del orden de 0.10 y no deben
sobrepasar 0.15 a 0.20 y en tramos grandes 0.25 a 0.30.}
La altura de las estructuras de suspensión en el terreno plano es de 8 a 12 metros
y la distancia entre apoyos de 80 a 120 metros. En relieve montañoso la altura de
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los apoyos pueden alcanzar 100 metros y la distancia hasta 200 metros. Sobre
cumbres empinadas los cables portantes se reemplazan por rieles curvos.
Las estaciones de cable carriles se dividen según su posición en estaciones
extremas e intermedias según su fin. Estaciones de carga y de descarga y de
tensión de anclaje y de ángulo.
Las estaciones de carga se instala debajo de las tolvas de las instalaciones de
extracción; pueden tener dosificadores ponderables o volumétricos. Las
estaciones de descarga tienen tolvas de recepción y con descarga automatica –
dispositivos para la abertura de los cerrojos que retienen la caja de la vagoneta
en la posición norma. Después de su descarga las vagonetas volcadas
automáticamente vuelven a la poción correcta.
Para el desplazamiento de las vagonetas se dan autopendientes a las vais de las
estaciones o se utiliza la tracción por cables auxiliares transportadores de cadena
con topes etc. En las estaciones finales se instala una polea de gran diámetro y
una serie de poleas de pequeño diámetro que se colocan según la curva de
contorno de radio de 4 a 6 metros cuyo fin es guiar el cable tractor.
7.4. GENERALIDADES DE LA BANDA TRANSPORTADORA
Las bandas o cintas transportadoras pertenecen al sistema de transporte continuo,
debido al flujo de material a altas velocidades. Cuando este sistema es utilizado
para llevar materiales a distancias considerables (varios kilómetros), no seria
práctico hacerlo en una sola unidad, tendría que hacerse en varios escalones
diferentes ya que existe un máximo de longitud de la banda. Cada escalón
constituye una unidad transportadora completa que descarga a la parte posterior
de la otra etapa.
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Este sistema puede operar en cualquier terreno, siempre y cuando las pendientes
no excedan de las pendientes permisibles para las cuales el material particular
pueda ser transportado, se ha estimado que la pendiente máxima de trabajo
optimo para una banda transportadora esta es de 18°
USOS
Las bandas transportadoras son de bastante uso en minería a cielo abierto y bajo
tierra, se utilizan también en plantas concertadoras y de fundición, es un sistema
económico para el transporte del mineral en diferentes frentes de producción
PARTES PRINCIPALES
Las partes constituyentes de una banda transportadora son: una cinta fabricada en
fibras de lona en diferentes espesores y anchos, según el tipo de materia a
transportar, rodillos metálicos sobre los cuales se desplaza la banda, unan o dos
cabezas motrices, tambor de impulsión, tambor de retorno o de reenvío, reductor
de velocidad, estructura de acero
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN
•
CAPACIDAD: es decir las toneladas de material que necesita transportar
por hora, la capacidad es función del ancho de la cinta, la velocidad y la
naturaleza del material que se va a transportar.
•
ENERGIA MOTRIZ: o sea los H:P (horse power) necesarios para mover la
cinta y su carga
•
TENSIÓN DE LA CINTA: Es decir la tensión motriz, relacionada al peso de
la cinta, peso de la carga y la tensión producida por la subida.
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En el momento de seleccionar y calcular una banda transportadora se deben
tener algunos datos importantes como son:
*características de la carga, peso del material en kilogramos por metro cúbico,
tamaño máximo de los fragmentos del material, condiciones físicas del material,
humedad, temperatura.
*relación máxima de alimentación, es decir la carga máxima exigida a la cinta en
toneladas cortas por hora o toneladas métricas por hora
*distancia entre centros, o sea el trayecto de la cinta entre los centros del tambor
de impulsión y el tambor de retorno, medido en pies o en metros.
*ascenso o descenso de la banda, es decir la diferencia de elevación entre los
centros de los tambores de retorno y de impulsión medido en pies o en metros y el
ángulo de pendiente
medido en grados.
*Sistema de transmisión de movimiento, tipo y ubicación del sistema motriz
incluyendo el arco (ángulo) entre el tambor de impulsión y la cinta, además se
debe determinar si el tambor es rasurado o liso.
*sistema de control de tensión: ubicación del sistema de templado y si es
automático o manual de tipo de tornillo.
*sistema de carga y descarga: es el método de relación de carga y descarga de la
cinta incluyendo él número de puntos de cargue.
8. SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN
Para el desarrollo de este capitulo es necesario que el estudiante se remita al
Decreto número 2222 de 1993 por el cual se expide el reglamento de higiene y
seguridad en las labores mineras a cielo abierto, especialmente en lo que hace
referencia al título III (Transporte) Capítulo I – Generalidades, Capítulo II Bandas
Transportadoras. Capítulo II Cables Aéreos.
Capítulo IV- Otros medios de
transporte, Capítulo V – Señalización. Título IV Capítulo II Silos y Tolvas.
Se adjunta fotocopia del Decreto No. 2222 de 1993.
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SEGURIDAD Y SALUD
La preocupación de los mineros por su seguridad y su salud puede parecer
excesiva a personas que no han estado nunca en una mina, o ni siquiera la han
visitado, pero ,en qué otro lugar se enfrentan los trabajadores con un cambio
constante y diario del entorno y de los turnos de trabajo? En qué otro oficio, en
una atmósfera sin luz ni ventilación natural, se abren huecos en la tierra para
extraer mineral sin generar una reacción en los estratos adyacentes? Pese al gran
empeño de muchos países, en la mayoría de ellos los riesgos de accidentes
mortales o no, y de enfermedades para los mineros hacen que la minería continúe
siendo el trabajo más peligroso, si se tiene en cuenta el número de personas
expuestas
a
ellos.
Aunque sólo ocupe el 1% de la población activa mundial, la minería totaliza
aproximadamente el 5% de los accidentes del trabajo mortales (unos 15.000 al
año, de los cuales 40 por día). No se dispone de datos fidedignos sobre los
accidentes, pero su número es muy elevado, como también lo es el de
trabajadores
que
contraen
enfermedades
profesionales
(por
ejemplo,
neumoconiosis, pérdida de la facultad auditiva y secuelas de las vibraciones), que
padecen una invalidez permanente, o incluso que pierden la vida como
consecuencia directa de su trabajo.
LA OIT Y LA MINERIA
La OIT se preocupa desde sus orígenes por los problemas sociales y laborales de
la minería y ha puesto un empeño considerable en mejorar las condiciones de vida
y de trabajo de los mineros, desde la adopción del Convenio sobre las horas de
trabajo (minas de carbón) (Nro 31), 1931, hasta la del Convenio sobre seguridad y
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salud en las minas, adoptado por la Conferencia Internacional del Trabajo en
1995. A lo largo de 50 años, en las reuniones tripartitas sobre las minas se han
considerado temas muy diversos, desde el empleo, las condiciones de trabajo y la
formación, hasta la seguridad y salud en el trabajo y las relaciones de trabajo. En
ellas se han adoptado más de 140 conclusiones y resoluciones, algunas de ellas
aplicables en el plano nacional y otras encaminadas a promover la acción de la
OIT, por ejemplo con miras a la ejecución de programas de formación y de
asistencia para los Estados Miembros, la elaboración de repertorios de
recomendaciones prácticas, en fechas más recientes, la adopción de una nueva
norma del trabajo.
TEMAS DE INTERES PARA LA OIT
Seguridad y salud
Dada la peligrosidad de las actividades mineras, la OIT se ha preocupado siempre
de mejorar la seguridad y salud en el trabajo. Su Clasificación Internacional de
Radiografías de Neumoconiosis es un instrumento reconocido a escala
internacional
para
catalogar
sistemáticamente
las
anomalías
pulmonares
detectadas radiográficamente y provocadas por la inhalación de polvo. Se han
dedicado dos repertorios de recomendaciones prácticas exclusivamente a las
minas a cielo abierto y de superficie, pero también existen otros de interés para la
minería. Más información se puede obtener del Programa de Trabajo Seguro de la
OIT y la Enciclopedia de Seguridad y Salud (ver más abajo).
Reviste particular importancia la adopción en 1995 del Convenio sobre seguridad y
salud en las minas, en que se ha enunciado el principio de una acción nacional
destinada a mejorar las condiciones de trabajo en el sector minero en vista de:
-
los
la
riesgos
importancia
especiales
creciente
de
que
la
corren
minería
en
los
mineros,
muchos
países,
- la inadecuación de las normas anteriores de la OIT en materia de seguridad y
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salud en el trabajo, y de la legislación vigente en muchos países para atender las
necesidades específicas en la minería.
La Convención entró en vigencia en junio de 1998. Hasta enero de 2001, 17
países habían ratificado la Convención 176 y muchos otros estaban trabajando
para poder hacerlo.
Formación
En los últimos años, la OIT ha llevado a cabo proyectos de formación muy
diversos para mejorar la seguridad y la salud de los mineros mediante una
concienciación mayor de los riesgos, unos métodos de inspección más eficaces y
la adquisición de una formación en materia de salvamento. Hasta la fecha, las
actividades de la OIT han contribuido a armonizar la legislación nacional con las
normas internacionales del trabajo y a elevar el nivel de la seguridad y la salud en
el trabajo en el sector minero. En 2001 la OIT asistirá al Gobierno de Guyana en el
borrador de las regulaciones mineras para el Acta ocupacional de Salud y
Seguridad (también preparado por la OIT) el cual será promulgado en 1999.
Relaciones de trabajo y empleo
La existencia de unas relaciones de trabajo buenas, basadas en la aplicación
constructiva de los principios de la libertad sindical y de la negociación colectiva
puede contribuir poderosamente al aumento de la productividad. Es indispensable
propiciar consultas constantes entre los interlocutores sociales para que la
reestructuración sea positiva y para que todo el sector minero consiga beneficios
duraderos. Además, la nueva flexibilidad de la organización y de los métodos de
trabajo no debería menoscabar los derechos de los trabajadores, ni obrar en
detrimento de su seguridad y salud.
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