Equipos Auxiliares

UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA FACULTAD DE INGENIERIA DEPTO. INGENIERIA DE MINAS

Alumnos: Rodrigo Ahumada Rocco Waldo Castillo Pizarro Cristina Escobar Bracamonte Patricio Saavedra Carvajal

Rodrigo Vega Fernández Curso: Manejo de Materiales Profesor: Luis Illanes Díaz

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Índice

Introducción ........................................................................................................................................ 3

Generalidades ..................................................................................................................................... 4

Selección y Análisis de Equipos o Flota ............................................................................................... 5

Programa de Inversiones..................................................................................................................... 7

Equipos Auxiliares ............................................................................................................................... 8

Bulldozers ............................................................................................................................................ 9

Datos Generales. ........................................................................................................................... 10

Características generales y de diseño. .......................................................................................... 11

Evaluación Técnica ........................................................................................................................ 14

Camiones Regadores ......................................................................................................................... 15

Cargadores Frontales de Servicio ...................................................................................................... 17

Características Generales de Diseño (Cargadores Frontales de Servicio). .................................... 18

Compactadores ................................................................................................................................. 20

Motoniveladoras ............................................................................................................................... 21

Características generales y de diseño. .......................................................................................... 21

Modo de Funcionamiento. ............................................................................................................ 22

Principales partes de la Motoniveladora. ..................................................................................... 23

Parámetros significativos en la selección. ..................................................................................... 25

Puntos de atención y cuidado de la Hoja. ..................................................................................... 26

Puntos de atención y cuidado del Sistema Hidráulico. ................................................................. 26

Puntos de atención y cuidado de los neumáticos. ........................................................................ 26

Movilidad y estabilidad. ................................................................................................................ 27

Scrapers ............................................................................................................................................. 28

Wheeldozers ..................................................................................................................................... 29

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Determinación de la Flota de Equipos Auxiliares .............................................................................. 31

Bulldozers: ..................................................................................................................................... 31

Wheeldozers: ................................................................................................................................ 31

Motoniveladoras: .......................................................................................................................... 31

Cargadores frontales de servicio: .................................................................................................. 31

Camiones regadores: ..................................................................................................................... 32

Compactadores: ............................................................................................................................ 32

Incidencia Económica ........................................................................................................................ 33

Determinación de los Costos por Hora en los Equipos de Apoyo ................................................. 37

Información Técnica de Equipos Auxiliares ....................................................................................... 38

Cargador Frontal ........................................................................................................................... 38

Motoniveladoras ........................................................................................................................... 43

Whelldozer .................................................................................................................................... 47

Bulldozer ....................................................................................................................................... 49

Scrapers ......................................................................................................................................... 51

Conclusión ......................................................................................................................................... 52

Bibliografía ........................................................................................................................................ 53

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Introducción

En la gran minería, especialmente en aquellas minas de cobre explotadas a cielo abierto, se hace uso de equipos de gran tamaño para el carguío y transporte tanto de mineral como de estéril. Estos equipos, debido a su gran capacidad y a sus complejas estructuras, tienen un costo unitario muy elevado, haciendo a los equipos poseer el costo de capital más elevado dentro de un proyecto minero. Por tales motivos, a estos equipos se les debe sacar el mayor provecho posible, lo cual técnicamente se refleja en aumentar al máximo la productividad y rendimiento de cada equipo, de tal manera que la inversión hecha tenga un rápido retorno para así poder generar utilidades o el beneficio.

Para aumentar la productividad de estos enormes y caros equipos muchas veces se debe invertir en equipos auxiliares que facilitan el trabajo y muchas veces son estrictamente necesarios para los equipos de carguío y transporte. Por señalar algunos de ellos encontramos: Camiones aljibe, los cuales riegan los caminos por donde transitan los camiones de manera de reducir la cantidad de polvo en suspensión que dentro la faena pueden derivar en accidentes los cuales son indeseables en todo ámbito, y también permitiendo a los operadores de los camiones tener una mayor visibilidad y así poder alcanzar los máximos de velocidades, optimizando la producción con seguridad. Apoyando a estos camiones se encuentran las Motoniveladoras, las cuales distribuyen de mejor forma las remociones se material de los camino aportando seguridad para el tránsito.

Como los camiones aljibe y las Motoniveladoras, existen una serie de otros equipos auxiliares utilizados en la gran minería, los cuales serán nombrados y clasificados en este trabajo según su función y utilización dentro de una faena minera, también señalando incidencias económicas, costos y presentando ejemplos de catálogos de algunos fabricantes y distribuidores de estos equipos.

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Generalidades

Como sabemos, los equipos productivos requieren de ciertas condiciones de operación para cumplir con las exigencias de producción, en función de los rendimientos operacionales para los cuales han sido diseñados y seleccionados. Estas condiciones de operación no siempre se cumplen, por lo que se requiere contar con la asistencia de otros equipos de apoyo para que estas condiciones se materialicen. Es por ello que en cada faena o proyecto de explotación minero a rajo abierto, se incluye como parte del dimensionamiento de la flota de equipos, los llamados equipos auxiliares, de servicio o de apoyo minero, los que idealmente serán dimensionados en función de las actividades que tendrán que realizar.

Dentro de los tópicos del curso se incluye el dimensionamiento de equipos de apoyo en forma práctica, basado en la experiencia y estadísticas observadas en las distintas faenas mineras explotadas por rajo abierto.

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Selección y Análisis de Equipos o Flota

La selección de un equipo o flota como la elección del proveedor, son decisiones de gran importancia en el diseño y producción de mina, ya que la alternativa elegida puede ser la correcta pero la selección de nuestro proveedor, desde la marca del equipo hasta el distribuidor en nuestro país puede llevar a que no sea conveniente la adquisición del equipo para la empresa. Esta decisión está basada en criterios cualitativos y cuantitativos. Para lograr una buena elección se deberá realizar un análisis de acuerdo a distintos criterios según su importancia para el comprador (persona y/o empresas).

La elección óptima de equipo es una tarea compleja donde intervienen muchas variables técnicas, geométricas y económicas, dentro de un contexto donde existen muchas marcas, modelos y tamaños que compiten por el usuario o por ser elegidos. Dentro del análisis que se debe realizar para la selección de equipo se pueden encontrar diversos criterios, entre los que podemos encontrar:

Especificación técnica Se deben de cumplir las especificaciones técnicas de la mina donde el equipo o flota realizara su trabajo, en algunos casos estas especificaciones pueden no cumplirse, pero en otros; como por ejemplo las dimensiones de una galería de una mina subterránea se deben cumplir. Las dimensiones del equipo el largo, ancho y alto pueden ser importantes si existen restricciones de espacio en las áreas de operación.

Garantía Con la garantía se podrá tener una especificación sobre la vida útil que los equipos tendrán, y el grado de responsabilidad de cada una de las partes (Fabricante, Distribuidor y Comprador).

Plazo de entrega Se de saber cuánto es el tiempo que se demorará el proveedor en entregar una vez adquirido el equipo a la faena, ya que si el equipo y el proyecto que involucra su utilización tiene un plazo definido, podría atrasar de manera significativa los plazos. De este modo se debe saber cómo, cuando y donde el proveedor entregara el equipo adquirido.

Precio Se denomina precio al valor monetario asignado a un bien o servicio. El precio no es un factor decisivo, pero es de gran importancia al momento de decidir si comprar o no el equipo o flota.

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Costos Los costos tienen diferentes clasificaciones de acuerdo con el enfoque y la utilización que se les dé. Son los que permiten evaluar el desempeño y la operación del equipo. Entre los costos que podemos considerar son:

- Costos de operación - Costos de mantención - Costos de capital - Costos de oportunidad

Políticas de la Empresa En algunos casos las empresas elijen tener equipos de las mismas marcas, para disponer de un solo paquete de servicios y garantías, o puede elegir un equipo (1) de una marca e inmediatamente elegir otro equipo (2) de la misma marca por la compatibilidad de repuestos. En cambio una empresa grande puede preferir diversas marcas, lo cual producirá que los distribuidores se esfuercen por demostrar que son los mejores logrando mejoras y compromisos en beneficio de la empresa.

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Programa de Inversiones

El programa de inversiones tiene como objetivo principal permitir un ordenamiento de las salidas de dinero por concepto de inversiones, de modo que sepamos o tengamos la noción de cuales serán nuestros futuros flujos de inversiones, cuanto significará, cómo se realizará, cuando se harán efectivos y las razones por las cuales deberán realizarse.

Principalmente las inversiones se realizan en equipos, infraestructura, desarrollos o

preparación de la explotación, como por ejemplo: Pre-Stripping o apertura de la mina. Equipos mina - planta. Instalaciones.

En el caso de los equipos mina y planta se tiene un desgaste asociado a la

operación, por lo que dependiendo de la duración del proyecto tendrán que alguna vez ser cambiados o sometidos a una reparación general (over haul), después de un período de funcionamiento conocido como vida útil de los equipos.

En función de ello se tendrá que programar las inversiones en equipos tomando en cuenta los siguientes puntos: Valor del equipo actualizado al momento de realizar la inversión o re inversión. Vida útil del equipo en horas (o en unidades apropiadas). Vida económica del equipo en horas cronológicas. Valor del Over Haul para el equipo. Vida útil del equipo después del Over Haul. Tasa de descuento.

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Equipos Auxiliares

Existe una serie de equipos auxiliares que pueden ser utilizados en minería, y la selección de cada uno de ellos dependerá directamente del problema que se pretenda solucionar dentro de una faena minera de explotación. Entre estos equipos podemos nombrar los más usados:

Bulldozers.

Camiones regadores.

Cargadores frontales de servicio.

Compactadores.

Motoniveladoras.

Wheeldozers.

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Bulldozers

En términos simples el Bulldozer, es una unidad de potencia de tracción que tiene una cuchilla al frente de la maquina y que están diseñados para proporcionar potencia de tracción al trabajo de la barra de tiro. Los Bulldozer se usan para empujar material, limpiar terreno, romper roca, ayudar a las traíllas en la carga y empujar otros elementos de equipo de construcción, etc.

Pueden estar equipados además con un winche posterior o un ripper. Para

desplazamiento de grandes distancias entre proyectos o dentro de un proyecto, el tractor debe ser transportado por otro equipo. Moverlos con su propia potencia aún a velocidades muy bajas incrementa el uso de la tracción disminuyendo la vida útil de la máquina. Si bien es cierto el Bulldozer es un equipo considerado de apoyo en la producción, pero no por eso de menor importancia, debido a que su labor es ayudar al potenciamiento de equipos tales como camiones de extracción, palas o cargadores, etc., dentro de la explotación minera.

Provisto de una hoja horizontal en su frente, fijada al chasis por dos fuertes

largueros que le permiten moverse en el sentido vertical a través de un sistema hidráulico. De acuerdo a la capacidad de movimiento de la hoja los bulldozer pueden ser clasificados como:

1. Angledozer: La hoja puede tener un giro respecto del eje longitudinal del

bulldozer. 2. Tiltdozer: La hoja puede girar respecto a la horizontal. 3. Tipdozer: La hoja puede pivotear en torno a su eje horizontal de modo de

aumentar su capacidad de penetración.

Los equipos de gran peso tienen entre sus aplicaciones típicas las de:

Trabajos pesados con hoja.

Empuje de traíllas durante la carga.

Los equipos sobre orugas, adicionalmente, debido a la gran superficie de contacto con el suelo y de la adherencia de estas, se presta para las siguientes aplicaciones:

Trabajo sobre fuertes pendientes.

Trabajo sobre terreno de poca resistencia.

Trabajos de corta distancia, en general no más de 300 m.

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Los equipos de menor peso, incluyendo los sobre neumáticos, tienen entre sus aplicaciones típicas las siguientes:

Esparcimiento de relleno.

Amontonamiento de material.

Conservación de caminos.

Labores de despeje en torno a palas mecánicas y caminos.

Estos equipos trabajan generalmente con las palas de cable, ya que ayudan a apilar el material que se ha disgregado, de manera que la pala pueda cargarlo más cómodamente, evitando realizar más trabajo del que debería realizar. Los bulldozers se pueden encontrar también trabajando en botaderos, lugares con presencia de nieve u otro material que bloquee los caminos y accesos.

También se les puede ver operando en condiciones difíciles de alta pendiente, en la apertura de accesos, Trabajos iníciales para profundizar el rajo y en el mantenimiento de caminos. Los bulldozers se pueden encontrar también trabajando en lugares con presencia de nieve u otro material que bloquee los caminos y accesos. A continuación algunos usos del tractor oruga en faenas mineras:

Remolque de perforadoras.

Apilamiento de material en pie de banco.

Reparación y mantención de botaderos.

Cruce de cables eléctricos.

Remover terrenos duros con el desgarrador.

Confección de zanja limite en línea de quiebre de tronadura.

Reparación y mantención de caminos.

Reparación de canchas de palas.

Eliminar viseras y rocas colgantes en altura.

Descender con el tractor por un talud natural.

Datos Generales.

Tractor de orugas:

Chasis rígido.

Velocidades máximas entre 7 y 15 km/h.

Potencias entre 140 y 770 HP (104 y 574 kw).

Transmisiones mecánicas.

Pesos en servicio entre 13,5 y 86 t.

Presiones específicas entre 0,05 y 0,15 MPa.

Tracción en la barra de tiro entre 21.000 y 110.000 kg.

Capacidad para remontar pendientes hasta 45°.

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Características generales y de diseño.

Los tractores son equipos de una gran versatilidad, por lo que su campo de

actuación, además del que le corresponde como unidad auxiliar, se centra en los trabajos de arranque y transporte, que son efectuados por el escarificador o riper y por la hoja de empuje respectivamente, los cuales van montados y accionados por el tractor.

Las partes estructurales principales de un tractor son:

Chasis: Es el soporte sobre el que van montados todos los elementos de la máquina, al mismo tiempo que los protege. Está constituido de acero de alta resistencia, especialmente diseñado para los enormes esfuerzos (torsiones e impactos) que ha de soportar al empujar y escarificar.

Motor: Los motores son, generalmente, diesel turboalimentados. Están montados en la parte delantera, consiguiéndose así una mayor componente vertical sobre las hojas de empuje y un mayor equilibrio al disponer del riper o contrapesos, colocados a tal fin, en la parte posterior.

Transmisión: Las transmisiones que se utilizan en los grandes tractores con

potencias superiores a los 100 HP son de dos tipos: - Transmisión hidrostática. - Transmisión hidrodinámica.

Tren de rodaje: Es el conjunto de piezas de que se sirve el tractor para su

desplazamiento y sustentación. Existen dos diseños básicos: el convencional o semirrígido y el elástico. El tren de rodaje semirrígido está constituido por los siguientes elementos:

- Bastidor soporte de rodillos de sustentación. - Ruedas guía. - Ruedas cabillas. - Rodillos. - Cadenas. - Zapatas o tejas.

Sistema hidráulico: Este sistema es el que sirve para el accionamiento de los equipos de trabajo y consta de los siguientes elementos principales:

- Bomba. - Depósito de fluido hidráulico. - Válvula o distribuidor. - Cilindros. - Válvulas de seguridad. - Filtros. - Tuberías. - Mangueras.

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Cabina: Actualmente, las cabinas del maquinista son espaciosas y diáfanas, con

suelo antideslizante, los asientos son confortables, del tipo envolvente con apoyabrazos, regulación longitudinal de altura e inclinación, y cinturón de seguridad. La visibilidad del operador en estas máquinas suele ser buena, tanto para la hoja de empuje como del escarificador.

Hoja de empuje: Es una hoja metálica instalada en la parte delantera del tractor,

mediante la cual se aplica el esfuerzo de empuje sobre los materiales que se desean remover y transportar. Las hojas están sustentadas por dos brazos de empuje que se articulan exteriormente a las orugas, sobre el bastidor de cadena, mediante unos cojinetes de muñón, y están suspendidas de dos cilindros hidráulicos, generalmente fijados a la coraza delantera del bastidor de la máquina. El accionamiento simultáneo de estos cilindros permite bajar o subir a la hoja en relación al bastidor. Los movimientos que normalmente se pueden realizar con una hoja de empuje son:

- Inclinación lateral. - Variación del ángulo de ataque de la hoja. - Variación del ángulo de la hoja respecto a la dirección de avance. - Elevación y descenso de la hoja.

Figuras N°1 y N°2.

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Los tipos de hojas que existen en el mercado son los siguientes:

Hoja recta

Hoja universal o en “U”

Hoja angulable

Hoja de empuje amortiguado.

Riper o escarificador: Está formado por un bastidor, o estructura porta vástagos, situado en la parte posterior del tractor, en el cual se fijan uno o varios vástagos o rejones. Mediante cilindros hidráulicos, los brazos se pueden descender clavándolos en el suelo y al ser arrastrados por el tractor producir profundos surcos, fragmentando y esponjando los materiales rocosos.

Figura N°3.

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Evaluación Técnica

Un bulldozer es una unidad de tracción provista de una cuchilla en la parte frontal.

Esta cuchilla se usa para empujar, cortar y nivelar o esparcir material hacia delante del tractor. Los tractores son las maquinas de movimiento de tierra más eficientes y versátiles. Se usan generalmente para iniciar la limpieza del terreno, el corte y nivelación de la subrasante y en la producción de los agregados en las operaciones mineras. Las operaciones específicas son: Empuje de tierra y roca en distancias cortas, hasta 91 m., en el caso del bulldozer. Esparcido de rellenos de tierra y roca. Relleno de trochas. Abertura de caminos a través de montañas o en terrenos rocosos. Limpieza de canchas para los equipos de carguío. Limpieza de superficies en botaderos o stock de mineral. Ayuda en la carga de traíllas o acomodo de cables de equipos eléctricos.

En cada uno de estos trabajos la diferencia la hacen las cuchillas y/o los accesorios.

Las cuchillas son elementos en forma de placa que tiene unos bordes cortantes. Están conectadas al tractor a través de brazos hidráulicos. Tienen distintos diseños y formas. Además, la forma de movimiento de las cuchillas también define algunos nombres como el Tiltdozer, Angledozer y Tipdozer.

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Camiones Regadores

En las explotaciones mineras, los caminos de tráfico vehicular son de gran importancia, ya que en ellos se produce el traslado constante de los grandes equipos de transporte, camiones de alto tonelaje y la de otros equipos menores.

La importancia que adquiere el regadío es indudablemente grande, ya que si este es deficiente, las pérdidas producidas por el gasto excesivo de neumáticos y la duración de las máquinas en general es de muy alto costo. Si por al contrario se dispone de una buena mantención de regadío se logra una baja considerable en los costos de mantención. Otra de las importancias de estos camiones es reducir el levantamiento de polvo, así como también el nivel de partículas de polvo en suspensión al mínimo.

Algunos usos de los camiones regadores en minería: Regadío en vías principales y secundarias. Abastecer de agua a las perforadoras. Regadío de frentes de carguío. Regadío a botaderos.

Tipos de Camiones Regadores.

Los camiones regadores, pueden tener distintas capacidades de sus estanques que van entre 15.000 m3 a 30.000 m3, en donde dependerá de las características y dimensiones de la mina.

Los camiones regadores pueden ser de dos tipos:

Los requeridos por las empresas mineras según sus necesidades de riego a las empresas fabricantes.

Los adaptados, los cuales son camiones de transporte que son dados de baja por la misma empresa minera. Para ello, se le adaptan estanques de agua con sus respectivos equipos de bombeo.

El sistema de regaderas (rastrillo), debe tener orificios de salida con un diámetro

adecuado para el flujo del líquido que se ocupará en el regadío (agua salada, agua con algunos disolventes químicos, etc.).

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Práctica Operativa.

Por lo general, el regadío se efectúa en horas críticas, es decir cuando hay mayor cantidad de calor y mucho polvo en suspensión.

En la operación, el camión riega ciertos sectores por tramos, efectúa una pasada en un sentido y se devuelve en sentido contrario, esta operación se realiza las veces que sea necesario hasta dejar el camino apto para su uso.

En muchas ocasiones, una mala mantención de los caminos, ha producido serios accidentes de tránsito en las faenas mineras producto del polvo en suspensión, agrietamientos, piedras sueltas, resbalamientos producto de la gravilla no compactada, etc., y es por esto que se deben tomar medidas y precauciones, para así evitar costos innecesarios en reparaciones a los vehículos, daños a las personas y a la empresa.

Figura N°4: Camión Aljibe Caterpillar 773B.

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Cargadores Frontales de Servicio

Los cargadores frontales de servicio (no de producción) tienen un variado uso dentro de una faena minera tanto en la mediana como la gran minería, la actividad que realicen dependerá exclusivamente de las necesidades que se quieran satisfacer. Por ejemplo: un cargador frontal puede trabajar como apoyo de las palas, realizando la misma función que un Bulldozer o un Wheeldozer, o sea, apilando el material para que la pala lo cargue, así optimizando el trabajo realizado por esta.

Además pueden trabajar en botaderos, acomodando el estéril que es descargado por los camiones. Son capaces al mismo tiempo de limpiar caminos de nieve u otro material que lo esté invadiendo.

La ventaja de usar esta maquinaria radica en que es muy rápida, por lo tanto demora muy poco tiempo en desplazarse de un lugar a otro, lo cual lo hace una maquina multifuncional, ya que requiere un acarreo mínimo de material y tiene gran movilidad. A continuación algunos usos de los cargadores frontales en general dentro de una faena minera: Carga de camiones, vagones o tolvas.

Carga y transporte, eliminando en cortas distancias el empleo de camiones:

- Desde el frente de tronadura hasta el chancador móvil. - Desde del stock de material hasta la planta de tratamiento.

Como máquina auxiliar: limpieza de frentes antes de la tronadura, preparación de

rapas, apertura de tajos antes de electrificar, manipulación de bolones, construcción y limpieza de pistas de transporte, etc.

Como máquina de empuje, sustituyendo a los tractores: limpieza de los frentes de

carga después de efectuar la tronadura y realizando la carga combinada con la excavadora, extendido en el botadero, etc.

Existen dos tipos de unidades, que se diferencian en el tren de rodaje:

- Máquinas sobre orugas.

- Máquinas sobre ruedas.

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De acuerdo con la capacidad del balde se establecen tres categorías de palas cargadoras. Ver la siguiente tabla:

CATEGORÍA

CAPACIDAD (m3) I. Pequeñas

II. Medianas III. Grandes

<4 4-8 >8

Las palas cargadoras sobre orugas se construyen dentro de las Categoría I, utilizándose fundamentalmente como maquinaria auxiliar y como cargadora en situaciones favorables.

Las palas de ruedas han seguido en su evolución al tamaño de los camiones. Mientras que las máquinas de la Categoría II se emplean fundamentalmente como unidades de carga asociadas al arranque mediante tractores y con camiones. Los equipos de la categoría III, que pueden llegar a tener un balde de hasta 25 m3, se utilizan sólo en los grandes proyectos y, fundamentalmente, en la minería a cielo abierto. En las explotaciones mineras tienen una doble misión, ya que actúan como máquinas de carga y como equipos auxiliares.

Características Generales de Diseño (Cargadores Frontales de Servicio).

Las características principales son:

Gran movilidad, alcanzando hasta los 45 Km/hrs y por ello pueden realizar el transporte a cortas distancias.

Altura de descarga que varía entre 3 y 6 m.

Capacidad para remontar y trabajar en pendientes.

Excelente maniobrabilidad y radio de giro pequeño gracias a la articulación central.

Gran anchura del balde que le permite manejar grandes bloques o piezas.

Menor inversión de capital que en otros sistemas de carga si hablamos de labores de carga.

Mantenimiento sencillo por el sistema de intercambio de conjuntos.

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Figuras o Imágenes de Cargadores Frontales de Servicio:

Figura N°5: Cargador Frontal con ruedas Caterpillar 950H.

Figura N°6: Cargador de Cadenas Caterpillar 973D.

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Compactadores

Compactar de acuerdo con las especificaciones es muy importante para aplicaciones de suelos. Maximizan la densidad del suelo mediante un diseño con puntas de ruedas para apisonamiento, el impacto del peso de la máquina y mayores velocidades para lograr una penetración más profunda. Se encargan de mantener en buen estado los caminos por donde transitarán los camiones en una faena minera y mejorar su calidad dándoles un índice de compactación adecuado. Esto disminuirá la resistencia a la rodadura, lo que hace posible disminuir los tiempos de ciclo de camiones, ya que aceleran de una mejor manera. Además, los neumáticos (y orugas) de los equipos que transitan por estos caminos obtienen mayor vida útil debido a que no habrá material que los dañen mientras los equipos se desplazan.

Figura N°7: Compactador de suelos Caterpillar 825H.

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Motoniveladoras

Máquina usada para el repartir, nivelar, modelar o dar la pendiente necesaria al material en que trabaja. También puede realizar reperfilado de taludes y de excavación, reperfilado y conservación de cunetas. Se considera como una máquina de terminación superficial. Cuando se tienen trabajos de mantenimiento de caminos, especialmente senderos, la finalidad es corregir las corrugaciones. Primero se escarifica la superficie. Luego se pasa la cuchilla para distribuir el material y luego se pasa un rodillo para prolongar el beneficio de los resultados.

A continuación algunos usos de la Motoniveladora en minería:

Confeccionar cordón de material fino.

Reparar superficies en zona de vaciado (Botaderos).

Reparación, nivelación y mantención de caminos.

Esparcido de materiales finos.

Figura N°8: Motoniveladora Caterpillar 16M.

Características generales y de diseño.

Las características generales más notables de las motoniveladoras actuales son:

El bastidor articulado, las ruedas delanteras de viraje cerrado y el diferencial del

tren de fuerza de propulsión proporcionan excelente maniobrabilidad y corto radio de viraje.

Los controles hidráulicos de la hoja sitúan la hoja con rapidez y velocidad constante, sin importar las RPM del motor, para mayor exactitud en el uso de la hoja.

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Servotransmisión de una sola palanca de cambios, con 6 velocidades de avance y 6 de retroceso.

Motor diesel de 125 Hp en el volante, con 25% de reserva de par del motor, que confiere excelente capacidad de sobrecarga.

De poco ruido en las operaciones, ventilador de gran diámetro y baja velocidad, transmisión de montaje trasero, bomba hidráulica y tanques instalados en montajes de caucho. Cabina y silenciador especial que minimiza el ruido.

La utilización de neumáticos permite a este equipo obtener mayores velocidades, alcanzando hasta 40 km/hrs.

Las hojas estándares tienen longitudes entre 3 m a 5 m, en algunos casos hasta 7m. Los frenos de discos en aceite, en las cuatro ruedas, consiguen paradas seguras, no

requieren ajustes, y son totalmente sellados. Hay un sistema de aire optativo de doble circuito para protección adicional.

Modo de Funcionamiento.

El funcionamiento de una moto niveladora se basa en la aplicación de una hoja

vertedera de empuje o extendido, montada sobre un bastidor de acero (tornamesa) con capacidad de realizar giros tanto sobre un eje vertical como sobre un eje horizontal, confiriéndole a dicha hoja la posibilidad de desplazar materiales mediante el deslizamiento o rodadura de éstos a lo largo de ella. La hoja vertedera puede trabajar en diversas posiciones para:

- Nivelar y reperfilar, en plano horizontal, con la hoja centrada o desplazada a un lado u otro (Fig. a).

- Nivelar y reperfilar un talud o una cara vertical (Fig. b). - Excavar y perfilar cunetas (Fig. c). - Rellenar de zanjas o desniveles (Fig. d).

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Principales partes de la Motoniveladora.

Los principales sistemas que componen la motoniveladora son:

Motor: El motor diesel de inyección directa equivale a bajo consumo de

combustible. Y la gran cilindrada por la potencia indicada da más duración, mientras que los largos intervalos de servicio permiten que la máquina permanezca más tiempo en el trabajo.

Transmisión: La transmisión power shift planetaria de mando directo entrega potencia constante y silenciosa sin los retardos ni fluctuaciones de las máquinas equipadas con convertidor de par. Los cambios sobre la marcha permiten que el operador equipare rápidamente la velocidad de la máquina a las condiciones de trabajo con la hoja.

Sistema de eje: El eje delantero oscila, las ruedas delanteras se ladean para que los neumáticos se mantengan en el suelo al pasar sobre los altibajos del terreno y para controlar la desviación lateral de la hoja durante la carga.

Sistema hidráulico: Este sistema responde automáticamente a la demanda de potencia a cualquier velocidad del motor. Válvulas de traba en cada circuito mantienen la hoja firmemente en cada posición, evitan su corrimiento y permiten el control preciso de la misma. Este es un sistema que permite el uso de dos o más controles a un tiempo sin retardar la respuesta hidráulica de los implementos.

Sistema de frenos: Frenos de discos en aceite que no requieren ajustes periódicos ni reemplazo de cintas o forros. De baño en aceite, herméticos contra polvos y humedad. Además los frenos están en las ruedas y no en el eje del motor de forma que éste no soporta los esfuerzos.

Cabina: La cabina confortable es un lugar despejado donde el operador trabaja sentado con excelente visibilidad. La suspensión del asiento es ajustable, lo mismo que la consola de controles y el volante. La cabina con vidrio ahumado es insonorizada y de aislación térmica. El confiable sistema de verificación electrónica observa las funciones de la máquina y alerta sobre los problemas en potencia antes que ocurra daño grave de un componente.

Bastidor: Bastidor principal de sección en caja resistente a la flexión y deformación. Las motoniveladoras utilizan una sección en caja con brida desde la palanca de empuje hasta el punto de articulación lo cual da óptima rigidez al bastidor y control positivo de la hoja. El operador elige el método de dirección que mejor se adapte a las condiciones del trabajo.

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- Bastidor en posición recta: con el bastidor principal centrado y utilizando tan solo las ruedas delanteras para la dirección, es lo mejor para usar la hoja en pasadas largas.

- Los virajes con la articulación del bastidor: elevan la rapidez en los giros al finalizar las pasadas con la hoja, o hacen posible mover la hoja con más carga en una curva. Se consigue el radio de viraje más corto utilizando el giro pleno de 20° de la articulación, el ángulo de dirección de 50° del eje delantero y soltando el diferencial del eje trasero, de modo que las ruedas en tándem exteriores e interiores puedan girar a velocidades diferentes.

- Bastidor articulado y ruedas paralelas: se utiliza en trabajos de condiciones especiales con la hoja. El bastidor se halla a su giro máximo y las ruedas delanteras están paralelas a las de atrás. Mantiene las ruedas tándem en terreno firme al cortar una cuneta en terreno mojado, y mejora la estabilidad de la máquina en trabajos en laderas.

Cuchillas: Las cuchillas vienen en dos formas básicas las cuales son planas y curvas,

con la opción de cuchillas cerradas en ambas configuraciones. Además, el nuevo sistema de puntas de vertedera ha aumentado notablemente la cantidad de formas de cuchillas disponibles.

- Cuchillas planas: generalmente, son más anchas y más gruesas para usar en las duras tareas de conservación de caminos y de desmonte y apertura de caminos preliminares. Por lo general, las cuchillas planas tienen excelente resistencia a la abrasión y a los impactos.

- Cuchillas curvas: por lo general son más angostas que las cuchillas planas. Tienen máxima capacidad para penetrar y arrollar el material, ideales para trabajos de acabado y nivelación fina.

- Cuchillas serradas: Diseñadas para aflojar materiales de difícil penetración como grava dura apisonada, tierra congelada y hielo. Debido a su capacidad de penetrar con rapidez, en ciertas aplicaciones las cuchillas serradas pueden durar más que las no serradas. Para trabajos con impactos severos, las cuchillas serradas pueden montarse sobre cuchillas de 152 mm. (6 pulg) para aumentar aún más la resistencia de los dientes. Escarificadores: Los escarificadores vienen en configuraciones de bloque recto y de bloque en V. Ambos diseños constan de ranuras de traba cónicas para que la punta se asegure firmemente.

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Figura N°9: Esquema Motoniveladora.

Parámetros significativos en la selección.

En general los parámetros relevantes en la selección del equipo son:

1. Potencia al volante: Se entiende por Potencia al Volante, a la potencia real con que

cuenta el equipo cuando todos sus subsistemas están funcionando ya sean bombas, generadores, ventiladores, etc. Este valor es entregado por el fabricante para condiciones estándares de presión, temperatura y elevación sobre el nivel del mar.

2. Peso de Operación: Este parámetro radica en que de este depende la resistencia a la rodadura y del peso en las ruedas motrices, se puede determinar la fuerza motriz utilizable.

3. Características de la hoja: Son entregadas por el fabricante, en sus principales dimensiones, material y aplicación. Dado que cada tipo de hoja tiene un propósito determinado, es de importancia su selección adecuada. Los principales tipos son:

- Hojas Curvas (Materiales de gran compactación). - Hojas Planas (Materiales abrasivos). - Hojas Cerradas (Terrenos congelados o gravas muy compactas).

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4. Dimensiones del equipo: Las dimensiones del equipo en su largo, ancho y alto pueden ser importantes si existen restricciones de espacio en las áreas de operación.

Puntos de atención y cuidado de la Hoja.

La operación somete a la cuchilla y la hoja a un continuo desgaste. Procedimientos

adecuados evitan perdidas prematuras y mejorar el resultado del trabajo. Dos tipos de desgaste son los más comunes:

1. Achatamiento del Filo: De mayor ocurrencia en hojas curvas y sus causas principales son:

Ángulo de corte o ataque de la cuchilla y la superficie.

Presión hidráulica para mantener la hoja en el terreno.

Alta Velocidad de trabajo causa fricción que calienta la cuchilla.

2. Abovedamiento: Caracterizado por el desgaste mayor en un sector de la cuchilla. En general esto no representa inconvenientes, a no ser que se requieran acabados finos, los que puedan alcanzar una tolerancia menos a ¼’’.

Puntos de atención y cuidado del Sistema Hidráulico.

Un especial cuidado en los filtros del sistema hidráulico, por la abundante cantidad

de polvo inherente a la faena, debe tenerse, para evitar contaminación de éste.

Puntos de atención y cuidado de los neumáticos.

La elección del neumático adecuado, de acuerdo a las condiciones del terreno, en

tipo, número de telas, dibujos, etc., exploración y la vida útil de estos. Productividad de la moto niveladora.

La productividad de una motoniveladora se mide por el trabajo que ésta realiza: cortar y empujar.

La productividad de una motoniveladora no es sólo una función de peso y potencia, sino de dónde y cómo se aplica el peso al suelo.

Algunas cosas a considerar para la productividad: Base de hoja larga para mayor fuerza hacia debajo de la hoja.

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La ubicación estratégica del los componentes del tren de potencia proveen una distribución óptima del peso.

Movilidad y estabilidad.

El sistema de movilidad de la hoja de una moto niveladora es uno de los sistemas

de movilidad más sofisticados en el diseño de equipos de construcción. El sistema de control de la hoja está diseñado para ofrecer estabilidad superior para cortar, cortar taludes, hacer cortes inversos o nivelación final, alcanzar posiciones de 90/90 y 21º hacia abajo a ambos lados de la máquina. Se puede hacer un talud exterior de 2:1 con la vertedera totalmente fuera del perfil de la rueda.

Con su articulación sencilla de siete posiciones, el sistema de control de la hoja

movible de la Serie “B” proporciona la movilidad completa de 90º de la hoja, hacia la derecha o la izquierda, desde el asiento del operador. Esto se utiliza cuando se cortan taludes y se limpian zanjas. El sistema de levantamiento de la hoja levanta la vertedera hasta una altura de 445 mm (17,5") para viajar.

Figura N°10.

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Scrapers

Estos equipos Cargan el material rascando la superficie donde está depositado, al avanzar, el material cortado es empujado al interior del recipiente, el material se acumula en una tolva cuya capacidad oscila para aplicaciones mineras entre los 15 y 35 m3. Cuando este se llena, se cierra la cuchilla, y se transporta el material hasta el lugar donde será depositado. Para esto se abre el recipiente por el lado posterior, y el material contenido dentro del recipiente es empujado para que salga formando una camada uniforme.

Figura N°11: Scraper Caterpillar 657G.

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Wheeldozers

Es muy similar a su primo el bulldozer, con la única diferencia que uno es montado sobre orugas y el otro sobre neumáticos. Su principal objetivo es el apoyo a equipos principales, como palas y camiones, es principalmente un equipo montado sobre neumáticos utilizados para el mantenimiento de caminos, reparación de terrenos y en la mantención de botaderos.

A continuación algunos usos del Wheeldozers en minería:

Limpieza rápida de caminos.

Limpieza de compuertas en buzones de chancadoras.

Operación de remolque.

Confección de pretil (bermas) de acuñamiento.

Limpieza de superficie en frentes de carguío.

Mantención de botaderos.

Figura N°12: Whelldozer Caterpillar 844H.

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Características técnicas:

Chasis articulado con ángulos de 40 a 45°.

Tracción a las cuatro ruedas.

Velocidades máximas de desplazamiento entre 16 y 60 km/hr.

Potencias entre 170 y 820 HP (127 y 611 kw).

Transmisiones mecánicas y eléctricas.

Pesos en servicio entre 18,5 y 96 t.

Presiones específicas sobre el terreno entre 0,21 y 0,35 Mpa.

Tracción en la barra de tiro entre 18.000 y 82.000 kg.

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Determinación de la Flota de Equipos Auxiliares

Toda faena minera requiere de equipos utilizados para arranque, carguío y transporte de materiales principalmente, además, es necesario para que estos cumplan su función determinar una flota de equipos auxiliares, esto es determinar el número de equipos óptimos que se necesitan, sin incrementar en forma considerable los costos para obtener buenos resultados

En toda faena minera donde se usen equipos para el manejo de materiales es muy

importante determinar las flotas de estos, lo cual consiste en determinar el número de equipos óptimos que necesitaremos, de manera de no incrementar en forma considerable los costos y obteniendo de igual manera resultados satisfactorios.

La determinación de equipos auxiliares se realiza considerando factores, como lo son las funciones que deba ejecutar cada equipo y las condiciones que necesiten los equipos principales para su funcionamiento.

Bulldozers:

Su cantidad se relaciona con el número de equipo de carguío (pala, cargador frontal, etc.), botaderos en operación, accesos por abrir, presencia de nieve, y características propias del equipo.

Wheeldozers:

El número de wheeldozers en una faena, tiene relación con el número de palas (o equivalente palas) en operación y la distancia que hay entre ellas, botaderos, nieve, accesos, etc. Se recomienda que un wheeldozer visite a una pala cada media hora.

Motoniveladoras:

El número de motoniveladoras dependerá de las características de la calidad de las

vías de transito de los equipos mineros.

Cargadores frontales de servicio:

El número de cargadores frontales de servicio (no de producción), dependerá de la

cantidad de trabajo que haya que realizar para mantener una faena en condiciones deseadas, es decir depende de la mantención, tareas generales, número de caminos.

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Camiones regadores:

La cantidad de camiones regadores necesarios para la supresión de polvo en los

caminos, deberá satisfacer las necesidades de la mina dependiendo de la función de las curvas de evaporación, ancho de caminos, número de caminos (varios rajos), distancias, velocidades, etc.

Compactadores:

El número de compactadores de camino, deberán satisfacer las necesidades para

la mantención de los caminos, en función del ancho de caminos, índices de compactación deseados, etc., es decir por la calidad y cantidad de los caminos relacionados con la faena.

La determinación en general de equipos auxiliares en minería depende de las características de operación de la faena, el mantenimiento que requiera y las necesidades que esta tenga.

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Incidencia Económica

En forma general los costos de operación y costos de capital en una faena minera cielo abierto se desglosan de la siguiente manera presentada en gráficos:

Gráfico N°1: Costos de Operación.

Gráfico N°2: Costos de Capital.

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Ahora refiriéndose a la incidencia económica de los equipos auxiliares, podemos señalar que definida totalmente la flota de equipos hay que definir nuestro calendario de inversiones, en función de la vida económica de los equipos y la vida útil de nuestra faena, ya que esto nos permitirá estimar el momento en que nuestros equipos serán reemplazados o si se les realizará un Over-Haul para prolongar la vida útil de estos. Las inversiones en equipos (compra o reparaciones generales de gran envergadura) aparecen materializadas en los flujos de caja del proyecto, en el período inmediatamente anterior al período en que se requiere el equipo en la operación, principalmente para programar los flujos de capitales necesarios para dicha inversión.

Debemos considerar que dependiendo de la duración del período tendremos que programar la inversión en los equipos en función del tiempo que se requiere para realizar la compra y disponer del equipo en la faena, tomando en cuenta la disponibilidad de los equipos por el fabricante, el tiempo de traslado desde la fábrica hasta la faena, la marcha blanca del equipo y todos los procesos involucrados con dicha adquisición y posterior inicio de operaciones, lo cual puede ser equivalente a 6, 8 o 12 o más meses, por lo que si no se ve previamente y definen estos plazos es posible caer en el error de programar la compra de uno o más equipos y estimar equivocadamente el inicio de su operación, lo cual puede causar problemas en la producción de la explotación al no contar con los rendimientos exigidos para dicho período. El reemplazo de un equipo debe seguir un procedimiento similar, con la diferencia que durante la operación del equipo inicial, debemos hacer un seguimiento detallado del comportamiento de los costos y rendimientos del equipo, para poder definir el momento en que el equipo debe ser reemplazado.

Los principales factores que influyen en la decisión son:

Costos Mantención Preventiva (CMP).

Costos Mantención Correctiva (CMC). Costo Mantención Global (CMG).

Costo Operacional del equipo (COE).

Rendimiento operacional del equipo (ROE).

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Grafica N°3: Costo Mantención Global – Vida Equipo.

Grafica N°4: Rendimiento Operacional Equipo – Vida Equipo.

CMG

CMP + CMC

CMP

CMC

VE

Vida Equipo

US$/Hora

Vida Equipo (Horas)

VEc

Ton/Hora

ROE

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Grafica N°5: Costo Operacional Equipo – Vida equipo.

Se debe considerar que ante la aparición de una nueva tecnología la vida económica de un equipo puede disminuir, es decir que a pesar de que el equipo tenga capacidad para continuar su operación a un nivel de costos aceptable, puede que la adquisición de la nueva tecnología resulte más conveniente económicamente para la empresa, por lo que se tendrá que evaluar el reemplazo del equipo.

Para la estimación de los costos de los equipos de servicios, se tomará en cuenta:

DFi = Disponibilidad física del equipo i (%). UTi = Utilización del equipo i (%). FOi = Factor operacional del equipo i (%). CHi = Costo horario del equipo i (US$/ hora). HPi = Horas de trabajo estimadas por período del equipo i (horas/ período). T = Tonelaje a mover por período en la mina (toneladas/período). VEi = Valor del equipo i (US$). VUi = Vida útil del equipo i (horas cronológicas). NEi = Número de equipos i.

El costo directo quedará dado por:

El costo total quedará dado por:

US$/Ton

COE

VEc

Vida Equipo (Horas)

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Determinación de los Costos por Hora en los Equipos de Apoyo

La determinación del costo por hora trabajada se llevo a cabo tomando en consideración los siguientes aspectos:

En el costo de mano de obra se considera un porcentaje, obtenido de las horas trabajadas por el equipo y las horas trabajadas en todos los equipos de apoyo multiplicado por la planilla total de operadores.

En el costo de energía, se considera los litros de petróleo consumido durante el mes.

En el cálculo de los costos llamados “otros”, se toman en cuenta las siguientes consideraciones:

- Costos Administrativos: Esto corresponde al porcentaje de ingreso que aporta el equipo al ingreso total de la faena, multiplicado por la planilla de sueldos de Garita, Bodega, Supervisión de Operaciones y Administración.

- Costo de Mantención: Esto corresponde a las horas que el equipo estuvo en mantención, dividido por el total de horas de mantención de todos los equipos, todo esto multiplicado por la planilla de sueldos de del Departamento de Mantención.

- Costos Varios: Esto corresponde al porcentaje de ingreso que aporta el equipo al ingreso total de la faena, multiplicado por todos los gastos inherentes a la operación.

En el costo de mantención y/o reparación, se consideraron todos los costos de insumos materiales y repuestos.

En el costo de engrase y lubricación, se toman todos los consumos por mes de los distintos tipos de lubricantes y grasas necesarias para el equipo.

En el costo de aceros de desgaste se incluyeron todas las piezas de desgaste que se reemplazaron durante un mes.

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Información Técnica de Equipos Auxiliares

Cargador Frontal

Cargador frontal de ruedas Caterpillar 994D.

Figura N°13: Esquema que señala las partes del Cargador Frontal de Ruedas.

Tabla N°1.

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Tabla N°2.

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Cargadores Frontales convencionales.

Figura N°14.

Tabla N°3.

41

Tabla N°4.

Cargador de Ruedas Caterpillar 990H.

Eficiencia mediante tecnología. El Cargador de Ruedas 990H equipado con la configuración de levantamiento estándar es ideal para el camión de 45-64 toneladas métricas (50-70 toneladas cortas) y muestra el camino al futuro gracias a una tecnología avanzada de funcionamiento demostrado. Con la configuración de levantamiento alto como accesorio, el 990H también puede cargar el camión de la clase de 90 toneladas métricas (100 toneladas cortas). Esta máquina proporciona el menor costo por tonelada en su clase de tamaño

Figura N°15.

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Tabla N°5.

Tabla N°6.

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Motoniveladoras

Figura N°16.

Tabla N°7.

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Motoniveladora Caterpillar 24M.

La Motoniveladora 24M proporciona varios avances tecnológicos que le brindan el mejor retorno por su inversión.

Figura N°17: Motoniveladora Caterpillar 24M.

Tabla N°8.

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Tabla N°9.

16M Motor Grader.

La Motoniveladora 16M representa un gran avance en eficiencia de operación, visibilidad, facilidad de servicio y productividad general, y establece un nuevo estándar y reafirma el legado de calidad alta en que puede confiar.

Figura N°18: Motoniveladora Caterpillar 16M Motor Grader.

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Tabla N°10.

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Whelldozer

Tractor de Ruedas 844H

Diseñado para usar en aplicaciones de explanación grandes, el Tractor de Ruedas 844H Cat es ideal para trabajar en aplicaciones de generación de corriente eléctrica, limpieza, mantenimiento de carreteras y explanación de producción en la industria minera.

Figura N°19: Whelldozer de ruedas Caterpillar 844H.

Tabla N°11.

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Tractor de Ruedas 854K

Diseñado para el trabajo exigente de las aplicaciones de gran volumen de explanación, el 854K es el más grande de la gama de Tractores de Ruedas Caterpillar y es ideal para las operaciones de minería a gran escala, los servicios públicos de generación de energía eléctrica, la industria de la construcción en general, y para cualquier tipo de operación en la que las características de movilidad, versatilidad y tamaño son fundamentales.

Figura N°20: Welldozer de ruedas Caterpillar 854K.

Tabla N°12.

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Bulldozer

Tractor de Cadenas D3K

El Tractor de Cadenas D3K Caterpillar proporciona rendimiento y comodidad superiores mientras reduce sus costos de operación. La cabina espaciosa proporciona un área de trabajo cómoda. Los controles intuitivos montados en el asiento son fáciles de usar para una mayor precisión y eficiencia en el trabajo.

Figura N°21: Tractor de Cadenas Caterpillar D3K.

Tabla N°13.

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Tabla N°14.

Tractor de Cadenas D5K

El Tractor de Cadenas D5K Caterpillar proporciona rendimiento y comodidad superiores mientras reduce sus costos de operación. La cabina espaciosa proporciona un área de trabajo cómoda. Los controles intuitivos montados en el asiento son fáciles de usar para una mayor precisión y eficiencia en el trabajo. El tren de rodaje innovador SystemOne reduce el tiempo y los costos de mantenimiento, impactando significativamente su rentabilidad.

Tabla N°15.

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Scrapers

Figura N°22.

Tabla N°16.

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Conclusión

Los equipos auxiliares en la industria minera son de gran importancia, ya que de acuerdo a sus funciones, son capaces de mejorar la productividad y el rendimiento de los equipos de carguío y transporte. Estos equipos requieren de una gran inversión, ésta se verá recuperada en el ahorro de dinero destinado para las reparaciones y mantenciones de los equipos de producción (camiones, palas o cargadores frontales), ya que, gracias a los equipos auxiliares se puede resguardar de una mejor manera los equipos ya mencionados.

Los equipos auxiliares son muy útiles al momento de reducir los tiempos de ciclo de carga y transporte, ya que son capaces de aumentar la productividad de estos debido a que les permiten trabajar en condiciones más favorables. Al momento de adquirir un equipo auxiliar se debe de tener en consideración una serie de factores, entre ellos es saber para que serán utilizados y si realmente el equipo cumple con las especificaciones que la empresa necesita.

Como grupo pensamos que la toma de decisiones al momento de adquirir un equipo es que no siempre los equipos de mayor inversión son los mejores, como también los de menor inversión pueden ser los más convenientes o económicos, debemos ser capaces de establecer un valor real a los equipos para las propósitos que la empresa tenga con éstos.

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Bibliografía Manual de Arranque, Carga y Transporte en Minería Cielo Abierto.

Autor: Instituto Tecnológico GeoMinero de España Manejo de Materiales en Faenas Mineras.

Autor: Luis Enrique Cisternas Iturrieta. Biblioteca Universidad de Antofagasta.

Online: Caterpillar. Disponible en http://www.finning.cl