Diapositivas Pala Cavo

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS CURSO: MAQUINARIA MINERA TEMA: PALA CABO

DOCENTE: ING. JUAN MEZA BLANCO ALUMNO: JHONATAN LEON AROTINCO

• Pala cargadora de volteo posterior

• Equipos LHD (load-haul-dumper) - Palas cavo o autocargadoras

- Scoptrams

PALA CARGADORA DE VOLTEO POSTERIOR • Máquina cargadora, que se desplaza sobre rieles y funciona con

aire comprimido, que realiza carguío de mineral o desmonte

hacia los carros mineros.

PARTES DE LA PALA CARGADORA • Carretón: motor de tracción, engranajes, ruedas, y parachoques. • Bastidor giratorio: motor vertedor, engranajes de transmisión, tambor de cadena, palancas de mando e ingreso de aire comprimido. • Cuchara o cangilón: cuchara, cuna para la cuchara, cables y resortes.

FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN DE LA PALA CARGADORA • Funciona con aire comprimido a 60 psi de presión.

• Tener en cuenta lo siguiente:

- Observar si el lubricador está lleno de aceite. - Chequear los cables de cuchara estén en buen estado, limpias, y tengan la tensión correcta.

- Mantener la válvula principal cerrada hasta el momento de arrancar la máquina.

ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA PALA CARGADORA DE VOLTEO POSTERIOR 1 Bajada hasta su posición inferior extrema 2 Avanzar la pala cargadora hasta que la cuchara muerda en la roca (posición I) 3 Una vez cargada la cuchara se eleva y se da el volteo hacia atrás de modo a descargar el mineral o desmonte en el carro minero (posición II).

MARCAS Y MODELOS DE PALAS CARGADORAS • Pala Eimco-12 para galerías de 6` x 7` • Pala Eimco 22B para galería de 8`x 9`

• Palas cargadoras Atlas Copco , modelos: LM 36/H, LM 56/H, LM 70/H y LM 250/H, para galerias de 6` x 7` a 9` x 10`.

CALCULO DE CAPACIDAD DE LA PALA CARGADORA 60 Vc kl kd ka Q =  t1 Q : Capacidad de la pala cargadora (m3/min ó m3/h). Vc

: Volumen de la cuchara (m3).

t1 : Tiempo de duración del ciclo (10 a 20s) kl : Grado de llenado de la cuchara (entre 0,2 y 1,0; valores mayores para máquinas pesadas y material fino). kd : Coeficiente de dificultad de la carga (entre 0,2 para materia pesado y 1,0; valores mayores para material liviano y fino). ka

: Coeficiente de utilización de la máquina:

60: 60 s/min ó 60 min/h.

KA

: COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN DE LA MÁQUINA V v t1

 Vc kl kd ka = 

V v t1

t3

 + t2 +  Vc kl kd

Vv

n

: Capacidad de la vagoneta o carro minero (m3).

t2 : Tiempo utilizado para cambio de carro minero (min). t3 : Tiempo de cambio del tren de carros mineros (min).

n : Numero de carros minero en el tren.

EQUIPOS LHD • Son vehículos de bajo perfil, montados sobre neumáticos, accionados por aire comprimido, energía eléctrica y diesel. • Son equipos de limpieza, carguío y acarreo de mineral o desmonte. • LHD significa:

L: Load (carga) H: Haul (transportar) D: Dump (descarga)

• Tenemos: pala cavo y scooptram.

PALA CAVO • Pueden trabajar en pendientes hasta de 17 %. • Se puede utilizar en espacios reducidos. • Tiene un gran radio de acción.

• Las partes principales de las palas cavo son: Cuchara, tolva o caja, motores y unidad de tracción, y controles

• Atlas Copco, modelos: pala cavo: 310, 511, 320, 520 neumáticos, y D-710 diesel.

Pala Cavo Características - Creado por Atlas copco en 1950. - Es una pala sobre llantas con tolva que carga, transporta y descarga (equipo LHD) con motor neumático ( también existen con motor diésel o eléctrico ). - Cuenta con tracción en las 4 ruedas. - Puede ser controlado a distancia por acción de un control especial. - Puede presentar problemas de pinchaduras de sus llantas. - Su desplazamiento máximo es de 200 metros en una dirección. Requerimientos: Aire comprimido ( o electricidad o diesel ) Dimensiones, Capacidades y demandas:

CARACTERISTICAS CAVO 310 Longitud de pala; mm 2920 Ancho de cuchara; mm 1270 Ancho de pala; mm 1440 Ancho de pala con plataforma; mm

Altura con cuchara levantada; mm 2120 Altura con tolva levantada; mm 2420 Altura libre al piso; mm 115 0.13 Capacidad de cuchara; m³ 1.00 Capacidad de tolva; m³ 85 Presión de aire requerido Demanda de aire comprimido, m³/min 8

1930

CAVO 511 3600 1500 1730 2400

2700 2700 207 0.5 2.1 85 15

Componentes: - Cuchara - Tolva - Pistón neumático o hidráulico para la cuchara ( Cavo 310 y 511 - Chasis - Neumáticos - 2 controles manuales - Plataforma en el lado izquierdo - Elementos de seguridad: Palanca que acciona la válvula de cierre instantáneo de pase de mandos. Seguro de la tambora de arrollamiento de la cadena de levante de la cuchara. Barra de bloqueo de la tolva en la posición de levantada..

SCOOPTRAMS • Tienen un gran rendimiento y facilidad de operación, habiendo remplazados a los rastrillos y cargadores neumáticos • Se adapta a mayoría de métodos de explotación, se utilizan también en galerías y túneles

PARTES PRINCIPALES DE SCOOPTRAMS

Brazo Motor

Transmisión

Cuchara

Cabina

Ejes

RENDIMIENTO HORARIO DE LOS EQUIPOS LHD

ROLHD: Rendimiento horario del equipo LHD (TM/h). Q

: Capacidad de la cuchara o tolva (TM).

FLL

: Factor de llenado de la cuchara o tolva.

T

: Tiempos de carga, descarga y otros (minutos).

D

: Distancia de desplazamiento (m).

V

: Velocidad del equipo (Km/h).

Palas o excavadoras frontales Características generales 193 Son equipos de carguío montados sobre orugas o neumáticos y utilizados en Minería Superficial. Existen palas o excavadoras de cables (electromecánicas)e hidráulicas (electrohidráulicas) Fabricantes: Demag – Komatsu ( Japón ) Liebherr – Wiseda ( Alemania ) Euclid – Hitachi ( Japón ) Caterpillar ( USA ) O&K ( Alemania ) P&H (USA) Bucyrus Erie Su costo de adquisición oscila entre 140,000 a 260,000 $ USA por metro cúbico de capacidad de la cuchara. Su vida útil oscila entre 60,000 a 120,000 horas de trabajo. Están definidas por la capacidad nominal de la cuchara o cazo, aunque algunos autores se refieren al peso total de la máquina (bruto) versus la capacidad de carga.

Palas o excavadoras de cables Características Son máquinas pesadas y robustas adecuadas para excavar cualquier tipo de mineral fragmentado. La velocidad de desplazamiento es inferior a 1.5 km/hora, por lo que deben trabajar en lugares fijos, requiriendo equipo auxiliar (tractores) para mantener una producción elevada. Las potencias instaladas van desde 350 hasta 4000 Kw, para excavar con cazos de 5 a 50 m3 de capacidad nominal y pesos que van de 300 hasta 2700 toneladas. Las alturas de excavación están comprendidas entre 10 y 20 metros y las alturas de carga o vertido varían entre 6 y 12 metros. La excavación del material fragmentado se consigue mediante la combinación de dos movimientos: la elevación y el empuje. La mayor potencia es utilizada en la elevación de la cuchara o cazo.

Palas o Excavadoras hidráulicas frontales Características Las potencias van de 300 a 2400 HP. Son de gran movilidad (2.45 km/hora) y de gran flexibilidad en la operación. Las fuerzas de penetración y de excavación elevadas permiten el arranque directo de materiales compactos. Reduce los daños causados a las tolvas de los volquetes o camiones de obra, por el mejor control en la descarga de las cucharas, alcanzándose una buena distribución y reparto del material. Tiene menor necesidad de equipos auxiliares en el área de operación. Requerimientos Energía eléctrica CA 4160 V y 440 V y CC (baterías) Aceite hidráulico Componentes y su descripción

Infraestructura El chasis, constituido por una estructura en forma de H que aloja en su parte central la corona de giro y va apoyada y anclada en los carros de orugas, tiene por misión transmitir las cargas de la superestructura al tren de rodaje. Superestructura Formado por las vigas y un conjunto de módulos adosados, su función es absorber los esfuerzos transmitidos por el equipo de trabajo en la excavación y la aceleración sufrida por el giro. Está unida al chasis mediante la corona de giro. El mortor de giro transmite la potencia a través de un piuñón que actúa sobre la corona de giro. Cuenta con su cabina. Equipo frontal Constituido por la pluma, el brazo, la cuchara.

La fuerza de penetración se consigue mediante uno o dos cilindros hidráulicos del brazo y la fuerza de excavación por medio de los cilindros en la cuchara. El movimiento vertical se realiza gracias al movimiento de la pluma. Las cucharas pueden ser de dos clases: de descarga por volteo y de descarga por el fondo. El tipo de descarga por el fondo tiene las siguientes ventajas: - Mejor control de la carga debido a que el cazo se deposita más cerca de l caja del volquete o camión de obra, dejando caer el material fino que amortigua el impacto de los mayores. - Mejor posicionamiento de la carga y menor pérdida de material sobre los laterales de la caja. - Ciclos de trabajo más reducidos ya que el posicionamiento y descarga de la cuchara son más rápidos (15 % más cortos). - Mejor salida del material húmedo y pegajoso. - Mayores fuerzas de penetración y excavación. El sistema hidráulico se encuentra constituido por los depósitos, las bombas, los distribuidores, los receptores, los motores y los cilindros.

Cálculos de Paleado Mecánico 1.- Capacidad real del carro

CRC = (CTC * fll)/fe;

m3

Donde: CTC = Capacidad teórica del carro, dado por el fabricante. Ejemplo: V40 significa carro en V de 40 pie3 de capacidad teórica. Puede hallarse: ancho * longitud * altura * factor de corrección geométrica fll = Factor de llenado, que depende del grado de fragmentación, pericia del operador, estado de la máquina, etc. Oscila entre 0,5 y 0,8. fe = Factor de esponjamiento del mineral, es decir el contenido de vacíos entre partículas. Se considera en todo cálculo similar para hallar el volumen a transportar. Está dado por el peso específico, grado de humedad, fragmentación, etc. Oscila entre 1,1 a 2,5.

2.- Capacidad real de la pala

CRP = (CTP * fll)/fe Donde: CTP = Capacidad teórica de la pala, dado por el fabricante. También puede hallarse. 3.- Tiempo de carga de cada carro Tcarro = ((CRC/CRP) * t1) + t2;

min

Donde: CRC/CRP = Relación de cucharas necesarias para llenar el carro, sirve para determinar el tipo de pala en función a la capacidad del carro. t1 = Duración promedio del ciclo carguío - descargue de cada cuchara; min t2 = Duración promedio de cambio de carro lleno por vacío; min

4.- Tiempo de carga, transporte y descarga del convoy

Tconvoy = Tcarro * n + t3; min Donde: n = Número de carros delconvoy t3 = Tiempo promedio delciclo transporte con carga, vaciado y transporte de regreso vacío del convoy; min 5.- Convoy transportado por hora Convoy/hora = (60/Tconvoy) * z

Donde: 60= minutos/hora z= Factor de utilización de la pala considerando los tiempos muertos por chequeos, instalación de la línea riel, descansos, viaje del convoy, etc. Oscila entre 0,5 a 0,85.

6.- Convoy transportado por guardia Convoy/guardia = Convoy/hora * TE Donde: TE = Trabajo efectivo de la pala; horas 7.- Tonelaje transportado por hora Ton/hora = CRC * p.e. * Convoy/hora * n Donde: p.e. Peso específico del material; adimensional 8.- Tonelaje transportado por guardia

Ton/gdia = Ton/hora * TE

Problema:

Se tienen los siguientes datos: Carro minero con dimensiones interiores: ancho = 0,97 m altura = 0,81 m longitud = 1,91 m Factor de corrección geométrica, 0,755 Factor de llenado, 0,80 Factor de esponjamiento, 1,60 Pala mecánica con capacidad de cuchara de 0,198 m3 Tiempo carguío - descarguío de la cuchara, t1 = 1 min Tiempo cambio de carro vacío por lleno, t2 = 2 min Tiempo transporte y vaciado, t3 = 12 min Tiempo efectivo de trabajo, TE = 4,5 horas Número de carros del convoy, 8 Factor de utilización de la pala, 0,85 Peso específico del mineral, 2,8

Solución:

CRC = (0,97 * 0,81 * 1,91 * 0,755 * 0,80)/1,6 = CRP = (0,198 * 0,80)/1,6 =

0,10 m3

Tcarro = ((0,57/0,10) * 1) + 2 = Tconvoy = (7,7 * 8) + 12 =

7,7 min

73,6 min

Convoy/hora = (60 / 73,6) * 0,85 = Convoy/gdia = (0,69 * 4,5 =

3,11

Ton/hora = 0,57 * 2,8 * 0,69 * 8 = Ton/gdia = 8,81 * 4,5 =

0,69

39,65

8,81

0,57 m3

Cálculos Pala o Excavadoras Hidráulicas Ciclo de operación pala (COP) COP = (T/ciclo)/(número de ciclos pala); seg/cuchara T/ciclo = T1 + T2 + T3 + T4 Donde: T1 = Tiempo de carga de cuchara T2 = Tiempo de giro para descargar T3 = Tiempo de descarguío T4 = Tiempo de giro retorno Número de ciclos pala = ciclos durante la guardia

Eficiencia de operación (E) E = (Tiempo/ciclo)/(Tiempo/ciclo + t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6)x100; % Donde: t1 = Tiempo de acomodo y separación del material t2 = Tiempo de desquinche de talud t3 = Tiempo de cambio de posición t4 = Tiempo de limpieza del piso por el tractor t5 = Tiempos perdidos en otros factores improductivos t6 = Tiempo de espera para cargar el siguiente volquete

Número de volquetes cargados/gdia (NV/gdia) NV/gdia = (Tiempo de operación asignado – tiempos muertos)* E /tiempo de carguío/volquete sin tiempos muertos Donde: Tiempo muertos = tiempos de mantenimiento, reparación, falta de vehículos, averías, etc. Tiempo de carguio/volquete sin tiempos muertos = (T/ciclo * 60)/número de viajes/volquete Número de volquetes requeridos por una pala (NV) NV = 1 + ((tiempo transporte volquete)/(tiempo carguío por volquete con esperas por volquete)) Tiempo carguío por volquete con esperas por volquete = (Tiempo carga/volq)/E

Rendimiento (R ) de la pala R = NV/gdia * capac/volquete * e; m3/gdia Donde e = eficiencia de la cuchara, que depende de factor de llenado, factor de esponjamiento, peso específico del mineral, etc.

Problema: En el Tajo abierto de Mina Colquijirca, los tiempos de la pala electro hidráulica RH40D fueron: Tiempo de acomodo y separación del material 420 seg Tiempo de desquinche talud 85 seg Tiempo de cambio de posición de la pala 70 seg Tiempo de limpieza del piso por el tractor 215 seg Tiempo perdido en otros factores improductivos 150 seg Tiempo de espera para cargar al siguiente volquete 1980 seg Tiempo de carga cuchara 1300 seg/gdia Tiempo de giro para descargar 720 seg/gdia Tiempo de descarguío 610 seg/gdia Tiempo de giro retorno 700 seg/gdia Tiempo de transporte volquetes 18 minutos Tiempo de reparación motor de cable de izamiento 35 min Capacidad de volquete Lectra haul M100 35.70 m3

Eficiencia de carguío 85 % Número de ciclos de pala 110 ciclos/pala Número de viajes/volquete 17 viaje/gdia Tiempo de operación asignado 420 min/gd Calcular: 1.- Ciclo de operación de la pala 2.- Eficiencia de operación 3.- Número de volquetes cargados/gdia 4.- Número de volquetes requeridos por una pala 5.- Rendimiento de la pala

Solución: 1.- Ciclo de la pala T/ciclo = (1300 + 720 + 610 + 700) = 3330 seg/gdia Tiempo/cuchara = 3330/ 110 = 30.27 seg/cuchara 2.- Eficiencia de trabajo de la pala (E) E = (3330/(3330 + 420 + 85 + 70 + 215 + 150 + 1980)) * 100 = 53.28 %

3.- Número de volquetes cargados por guardia NV/gdia = ((420 – 35) * 0.5328)/((3330 * 60)/17) = 62.40 volquete 4.- Número de volquetes necesarios para operación óptima de la pala NV = 1 + (18/(3.27/0.5328)) = 3.93 volquetes 5.- Rendimiento de la pala R = 63 * 35.70 * 0.85 = 1911.74 m³/gdia