miércoles, 7 de marzo de 2012
EXCAVADORAS DE CABLES
EXCAVADORAS DE CABLES
2.- TIPOS DE UNIDADES
Con la misma concepción, hay dos tipos de excavadoras de cable:
Ø Excavadoras para cargar sobre otro equipo (volquetes, vagones, tolvas, etc.).
Ø Excavadoras de desmonte, que descargan directamente en el vertedero situado en el hueco creado anteriormente.
3.- CARACTERÍSTICAS GENERALES Y DISEÑO
Las características generales más sobresalientes de las excavadoras de cables son las siguientes:
Ø Las alturas de excavación están comprendidas entre 10 y 20m.
Ø Las alturas de vertido varían entre 6 y 12m.
Ø El sistema de traslación es sobre orugas y el accionamiento eléctrico.
Ø La excavación se consigue mediante la combinación de dos movimientos: la elevación y el empuje.
Ø Proporcionan una producción elevada con un costo de operación bajo.
Ø Son máquinas pesadas y robustas, adecuadas para excavar cualquier tipo de material.
Ø Permiten el arranque directo de materiales compactos. Aunque en muchos casos es aconsejable para aumentar la producción y disminuir los costos de operación efectuar voladuras previas de los macizos rocosos.
Ø La fiabilidad es elevada, como consecuencia de un diseño ampliamente probado, consiguiéndose una buena disponibilidad y eficiencia.
Ø Tienen capacidad para remontar pendientes reducidas, no siendo aconsejable que operen sobre firmes inclinados debido a que pueden aparecer problemas en el sistema de giro de las máquinas.
Ø La operación se realiza en buena estabilidad y suavidad.
Ø Proporcionan una presión específica sobre el terreno comprendida entre 0.2-0.3 MPa, según el tipo de zapata de las orugas, por lo que precisan, en general un suelo competente y preparado.
Ø Por la forma de efectuar el arranque, proporcionan una buena mezcla en dirección vertical durante la carga.
Ø No son máquinas adecuadas para efectuar arranques y/o cargas selectivas.
Ø En los desplazamientos disponen de una velocidad muy baja, inferior de 1.5 Km/h, y depende de un cable de alimentación, por lo que tiene una movilidad limitada, debiendo trabajar en tajos fijos, lo que obliga a una cuidadosa planificación de la operación.
Ø Existe la posibilidad de elegir la longitud de la pluma, lo que posibilita alcanzar una determinada geometría de excavación.
Ø Pueden trabajar en tajos de reducidas dimensiones.
Ø Obtienen un buen rendimiento incluso con malas condiciones del piso, ya que funciona sin desplazarse sobre él.
Ø El operador dispone de una buena visibilidad durante la operación y en condiciones de seguridad.
Ø La vida de estos equipos es grande, estimándose por encima de las 60000 horas en operación.
Ø La mayor potencia instalada es empleada en la elevación del cazo.
Los principales inconvenientes de la excavadora son:
Ø La capacidad de la excavación es reducida por debajo del nivel de orugas.
Ø Requieren un equipo auxiliar en el tajo para mantener una producción elevada junto con la flota de volquetes. Esto están constituidos por tractores de ruedas u orugas.
Ø El personal de operación requiere una buena cualificación.
Ø El mantenimiento de las maquinas debe hacerse en el mismo tajo, lo que implica mayores dificultades.
Ø Las inversiones elevadas en este tipo de máquinas hacen solo que se considere en proyectos de una gran duración, por lo que son los equipos idóneos para las minas a cielo abierto de gran tamaño.
3.1- DESCRIPCION GENERAL
En los últimos años los sistemas de accionamiento y control han sufrido según los fabricantes importantes desarrollados, cuya evolución y diferencia se ven en los epígrafes siguientes; pero el tamaño de estas máquinas, su configuración y su diseño generales son similares en todas.
Los mecanismos o componentes se distribuyen en la maquina en tres secciones principales interrelacionadas entre sí: superestructura, infraestructura y equipo frontal de excavación.
De acuerdo a esa terminología, las excavadoras tienen una infraestructura modera sobre dos carros de orugas que le permite posicionarse adecuadamente en los tajos y trasladarse a otros a baja velocidad.
En este conjunto va instalado el mecanismo de traslación y dirección, aunque el motor correspondiente en algunos equipos vaya montado en la plataforma superior. La acometida general de electricidad a la maquina se realiza por la infraestructura.
Sobre ellas está instalada la superestructura giratoria, consistente en una plataforma capaz de girar 360° a ambos lados. Está cubierta por un habitáculo cerrado y presurizado, para impedir la entrada de polvo en los sistemas de accionamiento y control, tanto como la función de carga como la de giro, montados sobre ellas. En la parte delantera del habitáculo están situados el equipo frontal de excavación y la cabina del operador, en la trasera el contrapesa.
Partes principales de una excavadora.
Ambas estructuras, la superior y la inferior, están unidas mediante un robusto pivote central que es el eje de giro de la primera sobre la segunda. La operación de excavación o carga de la cuba se realiza mediante dos funciones combinada, elevación y empuje retroceso. Todos los mores de accionamiento son eléctricos.
La descarga del cazo se realiza por el fondo del mismo, una vez que la superestructura haya girado hasta situarlo sobre la unidad de transporte que se emplee. Un motor eléctrico situado en la pluma acciona, mediante un cable, el cerrojo de la compuerta.
3.2 SISTEMA ELECTRICO
3.2.1 ALIMENTACION
La alimentación en las excavadoras de cable se realiza en alta tensión desde la red trifásica de distribución de la explotación.
La tensión de dicha red (15 a 45 KV) es muy superior a la utilizada normalmente por las excavadoras (3.3 a 7.2 KV). Por ello, necesita la transformación intermedia que se realiza mediante una subestación, normalmente móvil, situada en la propia explotación. Desde allá se alimenta a la tensión requerida y mediante un cable flexible, a la excavadora.
En esta, para conducir la corriente a la superestructura giratoria, donde se encuentran la mayoría de los mecanismos y todos los sistemas de mando y control, se hallan unas escobillas accionadas por muelles que rozan en los correspondientes anillos colectores situados en la parte inferior de la plataforma giratoria. Ambos montajes están convenientemente aislados y protegidos.
Para un manejo mejor del cable, algunas máquinas poseen tambores enrollables motorizados.
3.2.2 ACCIONAMIENTO ELECTRICO
Cuando la electricidad se introdujo como fuente de energía, por razones de rendimiento y costo de los movimientos que realiza una excavadora, su empleo se hizo en corriente continua.
La utilización de motores de corriente continua, en vez de alterna, se hizo porque el par de salida por amperio consumido es máximo y su doble alimentación suministraba el control y flexibilidad suficientemente buenos. Por otra parte, se obtienen rápidas variaciones de velocidad y respuesta casi inmediata a la versión de rotación. Durante cortos periodos de tiempo se puede desarrollar el doble de su potencia nominal, el único límite es el calentamiento.
3.3 SUPERESTRUCTURA GIRATORIA
Como ya se ha mencionado, en la plataforma de la superestructura giratoria van instalados los sistemas de mando y control eléctrico de los distintos mecanismos, así como la implementación en su parte delantera de los apoyos de la pluma, como soporte.
La cabina del operador, en la que están instalados los interruptores, conmutadores y palancas y pedales sobre rizado de aire filtrado para refrigerar o impedir la entrada de polvo a los motores, mecanismos y control por las aberturas para los cables o cualquier otro prejuicio que existiera.
3.4 MECANISMO DE ELEVACION
La elevación del cazo se hace siempre mediante cables, por lo que su mecanismo está compuesto por uno o dos motores eléctricos y una transmisión por engranajes hasta el tambor de enrollamiento.
El mecanismo lleva un freno de zapata, accionado por un muelle para mantener el cazo elevado durante los desplazamientos de la máquina. El freno se quita neumáticamente para trabajar, manejándose desde la cabina del operador mediante control eléctrico.
Este, esta diseñado de manera que, en caso de interrumpirse la corriente eléctrica, el mecanismo se bloquee por la acción del muelle de freno, para impedir la caída de cuchara. También frena al accionar el conmutador de traslación, en aquellas maquinas en que el mismo motor actúa en las dos funciones; en este caso también hay embragues neumático.
3.5 MECANISMO DE EMPUJE Y RETROCESO DEL CAZO
Existen distintos mecanismos para accionar el sistema de empuje del cazo.
Las excavadoras Bucyrus para los movimientos de empuje y retroceso del cazo en la excavación muestran un montaje de tal mecanismo. El tambor es único y común para los dos cables, que van enrollados en el en sentido opuesto y teniendo engarzados en el mismo el principio y final de cada cable; el de empuje en el centro del tambor y el de retroceso en los extremos.
El brazo es único constituido por un robusto tubo circular que puede girar libremente dentro de la guiadera. Este sistema puede ser protegido de las sobrecargas que tan frecuentemente se producen durante la excavación instalando un embrague neumático de fricción, de presión regulada, entre las llantas de la corona de la primera reducción y el primer eje intermedio de la transmisión, bajo la guía o polea por lo que pasa el cable de empuje.
3.6 MECANISMO DE GIRO
Es el que permite el giro de 360°, en cualquiera de los dos sentidos, de toda la superestructura respecto a infraestructura apoyada sobre el suelo. La transmisión se realiza por medio de engranajes rectos, cuyo último eje atraviesa la superestructura, en su extremo lleva un piñón que engrana en la corona dentada de giro solidaria a la infraestructura.
El desplazamiento giratorio se hace sobre dos pistas circulares de giro, compuerta de varios segmentos, una de ellas es solidaria a la superestructura y a la otra a la infraestructura. Entre ambas existe libre una corona circular de rodillos locos, que distribuyen la carga de la estructura. la pista superior es incompleta; carece de los segmentos laterales para poder desmontar y montar el circulo de los rodillos, cuando se necesite.
3.7 MECANISMO DE TRASLACION Y DIRECCION
Algunas excavadoras, sobre todo los modelos pequeños, aprovechan el mismo motor de elevación para hacer la traslación, manteniéndose el mecanismo de dirección de las orugas en la infraestructura.
La acción del motor, situado en la superestructura, se transmite al eje transversal central de traslación, situado en la parte trasera de la infraestructura, a través de trenes de engranajes rectos y cónicos, por los distintos cambios de dirección que sufre la citada transmisión.
Este eje transversal, mediante embragues de mandíbula acciona los ejes de cada una de las ruedas motrices de las orugas.
Los diseños modernos instalan motor a motores independientes de traslación en la parte trasera de la infraestructura. Un motor único de transmisión independiente de cada oruga, frenos y embragues de mandíbulas o discos suministran, como en el caso anterior, las direcciones deseadas. Otros diseños instalan motores independientes para cada tren de orugas. En ambos existe un conjunto de escobillas y anillos colectores, similar al conjunto de alta tensión de alimentación de la máquina, para conducir la corriente a dichos motores desde los controles ubicados siempre en la plataforma giratoria.
3.8 INFRAESTRUCTURA Y BASTIDORES DE ORUGAS
Consiste en una robusta infraestructura que soporta toda la máquina, montada en dos bastidores de oruga sobre las que la excavadora realiza los desplazamientos.
Sobre ella gira la superestructura para ejecutar carga y descarga del cazo, estando en el eje de giro o pivote central alojado en el centro de infraestructura. Para ello esta lleva en su parte superior la corona dentada de giro y la pista inferior del círculo de rodillos.
Normalmente, los ejes de las ruedas inferiores están fijados rígidamente al bastidor. Sin embargo a las excavadoras más grandes, esa fijación puede ser articulada, con objetos de adaptarse mejor a los obstáculos y reducir las consiguientes sobrecargas.
Las zapatas son de función, con dos tetones laterales, que engarzan en las orejetas de la rueda motriz y una pista central por la que caminan las ruedas inferiores y deslizan los rodillos superiores. La tensión adecuada de las orugas se consigue actuando sobre la rueda guía o tensora.
La anchura de las zapatas de las orugas depende de las condiciones portantes del terreno sobre el que va a trabajar la excavadora. Lo normal es que para cada modelo los fabricantes dispongan de dos anchuras, la estándar y la sobre ancha, el usuario elegirá la que considere más adecuada a las condiciones de su trabajo.
3.9 SISTEMA NEUMATICO
En la descripción precedente de los distintos mecanismos, se ha visto que van previstos de frenos y embragues accionados por aire comprimido.
Este se procede en un grupo de moto-compresor, situado dentro de la cabina presurizada de la plataforma giratoria, con un calderín fuera de ella. El motor es de corriente alterna de baja tensión.
El compresor suministra aire a 0.77 MPa (7.7Kg/Cm2). Esta presión principal se emplea para desbloquearlos frenos, actuando contra el muelle de que van provistos, mediante cilindros correspondientes. También el aire a esta presión, se utiliza para los embragues neumáticos de accionamiento del movimiento de elevación o traslación en el caso de un motor compartido para ambas funciones. Además, otras dos presiones de aire pueden utilizarse en la excavadora; para el embrague de fricción de la maquinaria de empuje y para los embragues de mandíbulas de dirección de traslación.
3.10 CABLES DE ACCIONAMIENTO
Antes de describir los cables de accionamiento, se debe mencionar los cables de suspensión. Estos formando dos parejas, son los que mantienen la pluma en posición, con su Angulo de inclinación fijo e inamovible. Para ello van enganchados en la parte superior del bastidor o estructura y en el extremo de la pluma. Son unos cables estacionarios construidos especialmente para esta aplicación, normalmente con un único y grueso Cordón de alambres de acero galvanizado. Los cables de cada par deben ser iguales, aunque una pequeña diferencia es absorbida por el juego de anclajes. Sin embargo la diferencia de las dos parejas debe ser inferior a los 5 mm. Debido al alargamiento que tienen a lo largo de su vida, es aconsejable cambiar los cuatro cables a la vez.
Todos los cables se recomienda que sean rellenos, con arrollamiento Lang y preformados con alma metálica. Debido a las huellas que los cordones dejan en los canales de los forros de fundición de los tambores, cuyas crestas pueden dañar los alambres de cable nuevo que se monte.
Los cables de empuje y de retroceso son dos independientes con tambor de enrollamiento común, pues forma un conjunto de accionamiento por el mismo motor. El ajuste o tensado del sistema se realiza sobre el de retroceso, mediante un mecanismo en el brazo, una ves que el de empuje ha sido convenientemente fijado. Ambos cables son del mismo diámetro y tienen longitudes distintas.
3.11 EQUIPO FRONTAL DE EXCAVACION
El elemento principal de este conjunto es la cuba o cazo. Pero ya que este elemento realiza su función, recorriendo la trayectoria de excavación, va montado en el extremo del brazo /empuje/retroceso) y es elevado por los cables que amarrados a él, pasan por las poleas en el extremo de la pluma.
3.11.1 BRAZO
Es el elemento que transmite el cazo, situado en el extremo delantero, la fuerza de empuje necesario para penetrar el material a excavar o cargar. Por ello se realiza una guiadera pivotante, ubicado en la pluma que permite realizar cortes completos con distintos perfiles de excavación.
Según el mecanismo de empuje (cable o piñón y cremallera) su sección es circular o rectangular. En el primer caso la guiadera es siempre interior, mientras que el segundo, cuando el brazo es doble, lleva dos guiaderas exteriores a la pluma.
3.11.2 PLUMA
La pluma es el soporte de todo el equipo de excavación. Está apoyada, mediante orejetas y bulones, en la parte frontal de la estructura giratoria soportada por los cables de suspensión, amarrados a la estructura, que fijan su ángulo de inclinación. En su extremo están instaladas las poleas de los cables de elevación del cazo.
En este caso la parte inferior esta arriostrada a la estructura mediante dos vigas cogidas al eje pivote de la guiadera del brazo. Y la parte superior del mismo pivote y mantenida en posición por los cables de suspensión. Esta sección superior es mucho más ligera, con lo que se reduce el peso de la máquina y su momento de inercia.
Cuando el empuje se hace por piñón y cremallera, la robustez y el peso de la pluma aumenta, pues por una parte toda la maquinaria de esta función va montada sobre ella por otra, tiene que resistir los esfuerzos de torsión que en una excavación descentrada, son transmidos a ellas por los brazos de sección rectangular.
Se dispone de distintas longitudes de pluma, que se eligen de acuerdo a las características de trabajo que va a realizar la excavadora. A mayor longitud aumenta la altura de corte y de descarga, pero por razones de estabilidad, se reduce la capacidad del cazo.
3.11.3 CAZO
El cazo de una excavadora va situado en el extremo del brazo y sólidamente unido a él, por pernos para facilitar su reemplazamiento o incluso, a veces para modificar la inclinación. Su capacidad esta siempre relacionada con la densidad de los materiales a cargar.
La dureza del trabajo exige que los cazos sean robustos y por lo tanto pesados, en detrimento de la carga que puede elevarse a cada ciclo. Por esto, en pocos años, las nuevas elecciones han permitido que las cubas de función hayan pesado de un peso específico de 2400 Kg/m3 de capacidad nominal a 1820 Kg/m3. Actualmente se dispone de cubas de acero de alta resistencia con pesos específicos de 1500 – 1650 Kg/m3 y para carbón de unos 1000Kg/m3 de capacidad nominal, siempre son aceros resistentes a la abrasión.
La geometría de los diseños de los cazos de los distintos fabricantes puede variar considerablemente y el usuario debe tener en cuenta cinco parámetros siguientes:
ANGULO DE ATAQUE: Es el ángulo formado por la intersección de la línea prolongación del eje del brazo, y de la une la punta del diente con el talón de la cuba. En condiciones normales es un ángulo de 65° aproximadamente.
ANGULO DE EXCAVACION: es el formado por la intersección de la línea prolongación del eje del brazo y la de máxima pendiente del plano de la carga superior de los dientes. Normalmente es de unos 45°.
ANCHURA DEL CAZO: medida a la altura del labio. Cuanto más ancho sea el cazo antes se llena, pero se reduce la capacidad de penetración.
ALTURA DE CAZO: a menor altura, el factor de esponjamiento de la roca afecta más al ciclo de llenado del cazo.
Los cazos actualmente son más anchos, pesando una relación anchura/altura 1.2 a 1.7 en aplicaciones medias. Con lo que se logran según las condiciones, factores de llenado hasta el 115%. El diseño trapezoidal es una innovación reciente con la que se están consiguiendo rendimientos un 20% superior a los obtenidos con cazo convencional.
PROFUNDIDAD DEL CAZO: A menor profundidad mayor factor de llenado. La consideración de estos parámetros habrá que hacerla teniendo en cuenta la densidad, fragmentación y excavabilidad del material a cargar.
La descarga del cazo se hace por su fondo, una vez que el giro de la maquina la sitúa sobre el elemento receptor de la carga (volquete, tolva, etc.). La compuerta se abre tirando de su cerrojo mediante un cable accionado por un pequeño motor eléctrico o neumáticamente, la gravedad hace el resto, incluso cerrar la compuerta durante el movimiento de iniciación del nuevo ciclo de excavación.
4. OPERACIONES BASICAS Y PRACTICAS OPERATIVAS
4.1 CICLO BASICO
El ciclo básico de trabajo de una de estas máquinas consiste en excavar el frente del tajo, una vez lleno el cazo girar hasta situarla sobre el elemento receptor de la carga, descargar y girar en el vacío hasta el frente, al mismo tiempo que desciende el cazo, para empezar el nuevo ciclo.
El ciclo descrito se sitúa exclusivamente con la superestructura giratoria, pivotando sobre la infraestructura inmóvil durante el mimo. Por ello, con ángulos de giro inferiores a 120° el ciclo no supera el medio minuto, empleando un 25% en excavación, 32% girando con la carga. 33% en la descarga o giro vacío y un 10% en el posicionamiento del cazo.
4.2 TRASLADO ENTRE TAJOS
Los desplazamientos de un tajo a otro, dentro de la misma explotación, se realizan sobre orugas montadas en la infraestructura. La misión fundamental de esta, es proporcionar a la excavadora una amplia y resistente estructura sobre la cual realiza eficazmente el ciclo de carga descrito, aunque su diseño no permite desplazamientos rápidos, debiendo realizarse estos a muy baja velocidad (< 3 Km/h).
El maquinista girara la superestructura para colocar su cabina al frente y el cazo estará en posición suspendida con la compuerta abierta. Excepto el de la función de traslación, el resto de los mecanismos quedan bloqueados.
4.3 PISO DEL TAJO
Para empezar, y aunque la infraestructura y bastidores de orugas están diseñados para trabajar en terrenos angulares, la excavadora debe actuar en un sitio plano y nivelado posible para evitar excesivos balanceos que aumenten desgastes. Por estas razones, los lugares de trabajo de las excavadoras deben estar previamente preparados por un equipo auxiliar.
Normalmente, el lugar de trabajo será un banco de la explotación y por lo tanto horizontal o con ligera pendiente para su drenaje. La excavación de acceso a otros bancos de explotación obliga ocasionalmente a trabajar con pendientes de hasta 10%.
Todo tajo servido por una excavadora tiene que estar regularmente asistido por un tractor empujador, este normalmente, será de neumático, pues la movilidad y rapidez de esta unidad les permite asistir a más de una excavadora e incluso a atender la escombrera; si apareciesen ripies habría que emplear tractor de orugas con riper o incluso perforación y voladura.
4.4 EXCAVACION Y CARGA
Normalmente, se aconseja que la altura del frente no supere la altura de las poleas de elevación en el extremo de la pluma.
La excavadora se situara con sus orugas perpendiculares al tajo para facilitar las sucesivas maniobras de posicionamiento y colocadas de forma que el perfil de excavación, es decir que el punto de ataque de los dientes a la pila del material, comience entre las verticales del extremo de la pluma y del pivote de la guiadera. Iniciando la excavación más cerca de la máquina, las fuerzas de elevación y empuje serian contrapuestas, con lo que se dispondría en la punta del diente de una fuerza de arrancamiento mínima al principio del ciclo.
Empujes excesivos harán retroceder la pluma provocando, a retornar violentamente a su posición, latigazos en los cables de suspensión y daños en ellos, y en toda la estructura frontal.
En frentes difíciles se excava su cabeza con poca penetración para no sobrecargar la elevación. En cualquier caso, es aconsejable aprovechar el tiempo de espera de volquetes preparando el tajo, operación que se realiza recorriendo con el cazo abierto todo el perfil de frentes.
Cuando la fragmentación del material no es buena, para evitar daños en la caja del volquete y molestias a su conductor, la primera cazada debe procurarse que sea de material más fijo para que actúe como colchón de las siguientes. Para reducir los impactos se desciende el cazo acercándolo a la unidad receptora.
4.5 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
Básicamente, en la las explotaciones a cielo abierto se puede distinguir tres procedimientos de trabajo con excavadoras de carga.
Ø Carga en ambos lados.
Ø Carga a un solo lado
Ø Avance paralelo al banco.
Ø Carga en paralelo.
La principal diferencia entre ellos es la posición de la excavadora con relación al tajo y la posición de los volquetes o unidades de transporte respecto a la excavadora durante la carga.
La elección de uno de esos procedimientos o formas de trabajo en una explotación determinada, va a depender de factores técnicos-operativos (perfil de banco, espacio disponible necesidad de carga selectiva, etc.) y económicos (tamaño de la flota de transporte). Es decir se podrá emplear uno u otro sistema bien porque el estudio técnico - económico de la explotación así lo haya aconsejado o bien porque determinadas circunstancias obliguen a ello (falta o exceso de transporte, anchura de banco, etc.).
4.5.1 CARGA A LOS DOS LADOS
Sin duda es el que mejor aprovecha las características operativas de la excavadora, esta ataca al tajo con sus orugas perpendiculares a él, cargando alternativamente a los volquetes que se van situando a ambos lados, de forma que el tiempo de carga de un volquete, que sería tiempo de espera para el siguiente, es aprovechado por este último para situarse adecuadamente en su posición de carga. De esta manera la excavadora está situada y se obtiene su máximo rendimiento, pero requiere una flota de transporte adecuada.
Es una forma de trabajar que se ajusta bien a cualquier tipo de explotación que se tenga bancos amplios y suficientemente altos, para que la excavadora no tenga que hacer continuas maniobras de posicionamiento.
Dentro de la altura de banco puede realizarse una buena carga selectiva. La retirada de bolos del frente interrumpe poca la operación pues el tractor auxiliar puede limpiar por un lado mientras la excavadora sigue cargando por otro lado. Por esto, también es mínima la posibilidad de que los volquetes circulen sobre los derrames, aunque estos sean constantes debido al imperfecto estado del piso que se va ganando y sobre el que circulan los volquetes.
4.5.2 CARGA A UN SOLO LADO
Hay situaciones en una explotación a cielo abierto en las que no se dispone de espacio suficiente para cargar ambos lados de la excavadora y también hay diseños que solo consideran la carga por un solo lado.
Es una forma de trabajo de menor rendimiento que la vista anteriormente, pues además de que el ciclo de carga se alarga al ser mayores los ángulos de giro, la excavadora siempre tiene que esperar que el siguiente volquete entre en carga; en el caso de una amplia flota de transporte, los volquetes también tienen que esperar y más tiempo que antes, hasta que el anterior volquete no ha salido de la zona de carga, o no se puede empezar a realizar la maniobra de aproximación y posicionamiento del siguiente.
Otros inconvenientes del método son: la necesidad de parar el proceso para limpiar los derrames en la zona de carga de los volquetes, necesidad de bancos altos para reducir la maniobras de posicionamiento a lo largo de todo el proceso de excavación y dificultad de mantener el nivel del piso.
La ventaja principal del método es que se acomoda a cualquier situación, sobre todo si hay falta de espacio. Como otras ventajas adicionales se puede considerar las inherentes al dominio visual del área por el maquinista; más seguridad, mejor posicionamiento de los volquetes, etc.
4.5.3 AVANCE PARALELO AL BANCO
La excavadora y la unidad de transporte tienen trayectorias paralelas, aunque no siempre con el mismo sentido. Ambas trayectorias también son paralelas a la cara del banco, debido a la cual se puede realizar a un lado.
Las orugas de la excavadora se sitúan paralelas al banco, enfrentadas al sentido de avance, colocándose la oruga exterior en la línea con el pie de frente del arranque o del montón del escombro volado. De esta manera se realiza el avance de la excavación, en pasadas con anchura de corte igual a la del máximo alcance de la excavadora, cargando sobre las unidades de transporte, como valor medio se considera 135°.
Utilizando volquetes mineros convencionales, con buenas posibilidades de realizar maniobras cortas y rápidos que permiten un acercamiento y mejor colocación para la carga, el ángulo de giro se reduce a 90° con un rango de valores entre 120° y 30°.
Para poder emplear este método se requiere bancos largos y rectos, aunque las irregularidades que se pueden presentar son perfectamente asumidas por el sistema.
Cuando la excavadora llega al final del banco o de la voladura a la que han dado un primer corte, para dar el siguiente, existen dos opciones:
Ø Volver con la maquina excavando en dirección opuesta. Para ello el cable de alimentación es recogido y conectado en un punto situado en el mismo extremo donde ahora comienza la carga.
Ø Retroceder con la maquina al punto de partida y empezar desde el, el nuevo corte en la misma dirección que el primero. Esto da lugar a un traslado improductivo, pero que se considera convenientemente compensado por la posibilidad de ejecutar el nuevo corte con el maquinista situado en la posición más dominante con relación a la carga.
Las principales ventajas del método son las relativas a las mínimas o nulas maniobras de la excavadora para adecuarse al frente, así como las unidades de transporte, que también son mínimas o nulas, con lo que los tiempos de espera de la excavadora son menores que en el procedimiento anterior, en igualdad de flota de transporte.
Otras ventajas adicionales son: facilidad de movimientos de cable de alimentación, mayor facilidad para mantener el nivel del banco y menor necesidad de tractor para el avance de la máquina.
Sin embargo se requiere una presencia casi constante de tractor en la esquina del pie de banco o montón de escombro para limpiar la posición de carga por la excavadora. Los derrames del cazo afectan más al volquete y a sus ruedas que en las otras formas de trabajo.
5. APLICACIONES
Las excavadoras de cables emplean en su arranque y carga de los materiales de recubrimiento y mineral en explotaciones llevadas a cabo por banqueo.
Son por excelencia unos equipos muy robustos y de gran tradición minera, por lo que son especialmente adecuadas para condiciones de trabajos extremas.
Debido a su dilatación de vida útil son idóneos para proyectos de gran dimensión, ya que además proporcionan unos costos de operación bajos.
La descarga de material la suelen efectuar directamente sobre volquetes, pero también la realizan en ocasiones sobre plantas móviles de trituración.
Si los materiales rocosos no son excesivamente resistentes, estas máquinas pueden llevar a cabo el arranque directamente y en casos más adversos o cuando se quieren alcanzar altos niveles de producción, se procede a dar voladuras para conseguir la fragmentación deseada.
6. CONSIDERACIONES DE SELECCIÓN
En primer lugar, deben compararse las diferencias existentes entre las excavadoras de cables y excavadoras hidráulicas, ya que son dos máquinas que realizan básicamente los mismos trabajos.
El proceso de selección de excavadora de cables tiene dos fases:
Ø Definición de las características básicas.
Ø Selección del modelo.
6.1. DEFINICION DE LAS CARACTERISTICAS BASICAS
Los datos de partida son:
Ø La producción horaria requerida “P” expresada en (m3/h).
Ø El tipo de material objeto de excavación. Este puede clasificarse en: blando, medio, duro y muy duro, debiendo especificarse si es susceptible de arranque directo o debe ser perforado y volado previamente.
Ø La densidad de la roca.
A partir de estos datos se determinara:
Ø El tamaño del cazo “C” expresado en m3.
Ø El tipo de volquete más adecuado para dicha máquina de carga.
Ø El peso aproximado de la excavadora.
Ø La potencia total instalada y su distribución en los distintos mecanismos.
Ø La altura de banco.
EXCAVADORAS HIDRAULICAS
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EXCAVADORAS DE CABLES
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Ø Inversión media.
Ø Vida útil media (5-10 años).
Ø Valor residual pequeño.
Ø Capacidad del cazo hasta 26 m3.
Ø Grandes fuerzas de excavación.
Ø Variación del ángulo de ataque del cazo.
Ø Mejor llenado.
Ø Menor desgaste de dientes.
Ø Adecuación en terrenos compactos o mal volad.
Ø Dimensiones medias.
Ø Centro de gravedad próximo al eje de giro.
Ø Contra peso pequeño.
Ø Relación peso/tamaño de cazo pequeño.
Ø Menor duración de la máquina.
Ø Velocidad de traslación más elevada.
Ø Orugas de tipo medio.
Ø Capaces d remontar rampas de 60% y operar en pendientes de 18%.
Ø Tipo de cazo ancho.
Ø Reduce la visibilidad durante la carga.
Ø Precisa mayor energía disponible.
Ø Mejor factor de llenado.
Ø El control de apertura reduce el descaste en la carga de los volquetes.
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Ø Inversión elevada.
Ø Vida útil media (20-30 años).
Ø Costo de operación bajo.
Ø Valor residual grande.
Ø Capacidad del cazo hasta 50 m3.
Ø Pluma rígida y ángulo de ataque del caso fijo.
Ø Tiempo de llenado mayor.
Ø Mayor desgaste de dientes.
Ø Menos adecuada en terrenos compactos o con repies.
Ø Dimensiones grandes.
Ø Centro de gravedad delante del eje de giro.
Ø Contra peso grande.
Ø Relación peso/tamaño del cazo elevada.
Ø Mayor duración del equipo.
Ø Velocidad de traslación pequeña.
Ø Orugas de tipo pesado.
Ø No puede operar en pendientes mayores de 5%.
Ø Tipo de cazo estrecho.
Ø Aporta buena visibilidad el equipo durante la carga.
Ø Mejora la penetración.
Ø Produce mayor esponjamiento y pero grado de llenado.
Ø Se controla peor la descarga aumentando el desgaste de la caja de los volquetes.
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REALIZADO POR: MEIKE FERNANDEZ HUAYHUA
ESTUDIANTE DE LA UNAMBA-MINAS
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