Maquinaria minera II (página 3)

La elección de uno de ellos depende de la
disponibilidad de máquinas y objetivos de
saturación de unas unidades u otras.

Cuando la distancia de transporte es pequeña se
puede eliminar el empleo de volquetes o camiones. Este
procedimiento se utiliza en la alimentación de marchadoras
móviles, plantas de hormigón, manipulación
de acopios etc.

Consideraciones de selección

A partir de la producción horaria y las
características del tipo de material a cargar se puede
proceder a determinar algunas características
básicas de las palas. Por ejemplo se puede estimar el
tamaño de cazo necesario.

El peso y potencia de las palas que se aconseja se
calcula con las siguientes expresiones:

Peso (1) = 7.5 c(m3)

Potencia (kw) = 47 c(m3)

Para que los volquetes estén equilibrados con las
máquinas de carga se recomienda que estas tengan una
capacidad próxima a las dadas en el siguiente
cuadro:

Además hay que tener en cuenta ciertas
condiciones geométricas entre las palas y los
volquetes.

Pala H(m) = 3.5+0.3c (m3)

Pala + tractor H(m) = 6+0.3c (m3)

Las alturas óptimas de banco se fijan en
función del tamaño de las palas y sistema de carga
utilizada.

En lo referente al sistema de rodaje, para unidades con
cazos menores de 4 m3 podrá elegirse en función de
las condiciones del piso de la cantera y estado del frente de
trabajo.

Cargador de ruedas

Se construyen en tamaños de 1 a 11 m3 y se
encuentran en estado de proyectos con cucharas de 27 m3 Fig.
34.

Fig.34. Cargador frontal sobre
neumático

Las cargadoras son de bajo costo y de corta vida, en
comparación con las palas mecánicas. Debido a su
movilidad y flexibilidad, su utilización aumenta en
explotaciones de superficie donde pueden ser alejados
rápidamente de las áreas de voladura.

En minas metalíferas su empleo está
restringido a los trabajos de destape del recubrimiento y a las
operaciones auxiliares. Compiten con la pala mecánica en
carga primaria en situaciones de inseguridad política o
económica cuando las inversiones deben ser
mínimas.

La elección del tamaño de una cargadora
consiste en los siguientes pasos:

• 1) Determinación del monto de la
  producción por unidad de tiempo. (hora, minuto,
  etc.)

• 2) Calculo del tamaño de la cuchara
  sobre la base del ciclo de trabajo de la máquina y de
  su eficiencia.

• 3) Elección de la cargadora según
  especificaciones de los fabricantes según el
  tamaño de la cuchara elegida.

La capacidad de la cuchara es:

Qc = carga operativa/(densidad suelta *
relleno)

Cargadores sobre orugas

En minería a cielo abierto la cargadora sobre
orugas es principalmente una máquina de apoyo. Si bien no
tiene la movilidad de una cargadora sobre neumáticos es
mucho más móvil que la pala mecánica y se
utiliza principalmente en excavación de planos inclinados.
Para la carga en frentes de canteras la maquina sigue un camino
en V con un ciclo total de 0.7 a 1.7 min. Fig. 35.

Para la excavación de trincheras inclinadas etc.,
un tiempo fijo de 0.65 min. Es normal y la velocidad promedio de
4 Km/h puede ser utilizada para calcular el tiempo
variable.

• Tractores

Desde hace más medio siglo el tractor en sus dos
variedades, de oruga y de neumáticas, constituye un
exiliar potentísimo para el movimiento de tierras. Gracias
a los avances experimentados en la fabricación de motores
diesel rápidos.

Tipos de de tractores

• El tractor de orugas

• El tractor de neumáticos.

El tractor de orugas.-Los tractores (Fig. 35) de
orugas están compuestas de las siguientes partes
principales:

• Bastidor o chasis principal

• Soporte de las orugas

• Sistema de motor diesel

• Sistema de embrague

• Caja de velocidades

• Sistema de frenos

• Sistema hidráulicos

• Sistema de control de mando

• Toma de fuerza.

Fig. 35. Tractor oruga

El tractor neumático.-los
neumáticos de gran tamaño, que sirven de elemento
de apoyo y de tracción a los tractores de este tipo,
tienen una base de apoyo muy amplia para impedir que se el
deslizamiento o patinado aun en condiciones adversas del suelo
Fig. 36.

Fig. 36. tractor
neumático

La presión de inflado es, normalmente,
pequeña y varia de acuerdo a las demisiones del
neumático de 1,75 a 2,50 Kg./cm2. El tractor de
neumático tiene las siguientes partes
principales:

• Parachoques

• Defensa interior

• Gancho de tracción

• Bastidor principal

• Sistema de articulación
  transversal

• Sistema motor

• Sistema de transmisión

• Sistema hidráulico

• Horquilla de enganche

• Sistema de dirección y otros

• Motoniveladora

Es otra de las máquinas que consta de un bastidor
principal largo que soporta el motor diesel, hoja, ejes y el
conjunto de los mandos de control. Inicialmente, el bastidor no
era articulado, aunque hoy la totalidad de las máquinas
principales son articuladas.

El giro de la hoja puede ser, en horizontal 360º y
elevarse o bajarse e inclinarse verticalmente, así como
desplazarse lateralmente, para largos alcances, a los costados de
la máquina.

En general, la tracción está confiada a
los ejes traseros Fig. 37, la dirección, a la rueda
delanteras, y el control puede ser mecánico,
hidráulico o mixto.

Fig. 37. Motoniveladora

Componentes principales:

• Hoja

• Soportes de la hoja

• Sistema hidráulico

• Sistema de dirección

• Bastidor

• Mecanismo de inclinación

• Tablero de control

• Sistema de transmisión delantera y
  posterior

• Sistema de deslizamiento lateral

• Mecanismo de elevación

3.6. Mototraillas

Tienen una gran aceptación en el movimiento de
tierras tanto en minería como en obras públicas
Fig. 38. Dentro de los elementos de transporte hay que distinguir
dos grandes grupos:

• Elementos de carga y transporte con la misma
  máquina

• Elemento de transporte solamente

Fig. 36. Tractor mototraillas

Tipos de unidades

Son unidades de dos ejes y diseño articulado y se
diferencian por el número de motores que poseen y el
sistema de carga.

Algunos equipos de dos motores montan dispositivos de
tiro y empuje.

Convencionales de un motor.

• Un eje motriz

• Capacidad de 23 a 58 t.

• Potencia de 240 a 460 kw.

Convencionales de dos motores y de tiro y
empuje

• Dos ejes motrices

• Capacidad entre 22 a 49 t.

• Potencia de 215 a 210 kw.

Autocargables de un motor.

• Un eje motriz

• Capacidad de 12 a 35 t.

• Potencia entre 120 a 410 kw.

Autocargables de dos motores.

• Dos ejes motrices

• Capacidad de 17 a 34 t.

• Potencia entre 210 a 525 kw.

Aplicaciones

El ciclo de trabajo de una mototrailla comprende las
siguientes fases:

Carga de material con cortes de 10 a 50 cm. de espesor,
transporte de material, descarga en tongadas de hasta 60 cm. de
espesor y retorno vacío.

Movimiento de la tierra vegetal, excavación de
recubrimientos de estéril y minerales poco consolidados,
restauración de terrenos, preparación de terrenos,
construcción de pistas, etc.

Consideraciones de selección

En la selección de una mototrailla intervienen
los siguientes factores: tipo de material a manejar, resistencia
a la rodadura de los firmes, pendientes a remontar, distancias de
transporte, cortes de operación.

Esquemas de Operación

Para el movimiento de tierra y en minería se
utilizan varios esquemas de trabajo: según anillo, en
ocho, según espiral, en zig – zag, etc.

El movimiento de traílla según anillo se
utiliza para la construcción de rellenos desde las rocas
vecinas, ejecución de trincheras, explotación de
los yacimientos con el movimiento transversal y su almacenamiento
en el borde paralelo al frente de trabajo.

El movimiento de la traílla en forma de ocho. La
traílla después de su descarga en el vaciadero 1*
no se dirige al frente 1 donde se llenaba anteriormente sino al
frente 2 situado algo mas lejos según el frente de los
trabajadores.

Después de llenarse con la roca la traílla
se desplaza al vaciadero 2* para su descarga y de nuevo se dirige
al frente 1, etc. Este esquema se utiliza para la
construcción de terraplenes con las rocas vecinas
adyacentes y en la ejecución de las trincheras con el
desplazamiento transversal de la roca.

En el trabajo según este esquema el tractor gira
alternativamente 180º a la derecha y a la izquierda, lo que
excluye el desgaste de un lado de los elementos de marcha del
tractor y de la traílla.

El movimiento de la traílla según espiral
se utiliza cuando los desmontes se disponen a lo largo de ambos
costados y el desnivel entre las cotas de desmonte y
terraplén no es mayor de 2.5 a 3 m.

El esquema de movimiento de las traíllas en zig
– zag se utiliza en la ejecución de trincheras y de
gran longitud.

• Bulldozer

Su empleo preponderante y más económico es
la excavación y transporte sucesivo del material a lo
largo de la dirección de la marcha, según un ciclo
de ida y vuelta compuesto de las siguientes fases:

• 1. Excavación del material y carga de la
  hoja para un tramo cortó; esta fase representa una
  pequeña parte del tiempo total.

• 2. Empuje del material acumulado delante de la
  hoja en la fase precedente, y descarga.

• 3. Retorno en vació en marcha
  atrás hasta la zona de excavación para iniciar
  un nuevo ciclo.

La distancia económica del empleo es como
máximo 60-70 metros.

Para obtener el máximo rendimiento, se procura
seguir la fase útil, de forma que se puede disponer de la
máxima potencia y fuerza de empuje posible.

Se busca, por otra parte hacer mínima la
pérdida de material que normalmente tienen lugar durante
el empuje y que pueden alcanzar valores considerables en
relación a la distancia recorrida y a la forma de hoja
Fig. 29.

Fig. 39. Tractor bulldozer

Se trabaja por tanto:

• En bajada para aumentar el esfuerzo de empuje dado
  por el tractor

• Con dos o incluso más bulldozer, uno al lado
  del otro, para disminuir la perdida de material
  excavado.

• Entre las paredes de una zanja o entre dos
  pequeños realces convenientemente
  preparados.

3.8. Angledozer

Esta máquina su aplicación más
económica en los trabajo de explanación a media
ladera Fig. 40. Por este motivo su hoja pude ser orientada a
derecha o izquierda, y la sección de la misma es mucho
más curvada que en bulldozer. Esto tiene por objeto que el
material movido, como ya hemos indicado, no se acumule demasiado
delante de la hoja, voltee mejor y se empujado más
fácilmente de lado Fig.41.

El angledozer es más apto para máquinas de
pequeña o media potencia y no está dotado
generalmente de cilindro hidráulico de mando de la
inclinación transversal; su utilización en
máquinas de gran capacidad de producción tiende a
reducirse.

Fig. 40. Operación

Fig. 41. Tractor Angledozer

• Tractor Ripper

El ripper es una máquina que está equipado
por púas afilada que van montadas en parte posterior del
tractor, y con la toma de fuerza se introduce en el terreno,
levantado y desintegrando éste al avanzar el tractor.
También la parte externa, recambiable, del ripper es de
acero al manganeso Fig. 42. Este tractor tiene los mismos
sistemas principales que los otros tractores mencionados
anteriormente.

Existen, de todas maneras, condiciones que favorecen
esta operación de excavaciones, y son:

• Fallas y planos de fragmentación y
  debilidad

• Meteorización y debilitamiento derivados de
  las fuentes cambios de temperatura y humedad.

• Alto grado de estratificación y
  laminación

• Presencia de humedad

• Baja resistencia a la compresión

Fig. 42. Tractor Ripper

CAPITULO IV

Equipos de acarreo y
transporte en minería superficial transporte por
camiones

4.1. Generalidades

En explotación a cielo abierto, el medio
más utilizado de transporte de las rocas y de materia
útil son los camiones y los tractores Fig. 43. La
habilidad de los camiones para operar en condiciones de
rápido avance del frente, en explotaciones en terreno
montañoso, en extracción selectiva, en trabajos de
niveles profundos no se alcanza mediante el
ferrocarril.

Fig. 43. Camiones

Debido al alto costo de transporte por
camiones, su utilización es ventajosa hasta distancias de
transportes de 1 a 5 Km., según la capacidad de la
maquina. Las ventajas del transporte por camiones son:

• 1) Mucho mayor maniobrabilidad en
  comparación con el transporte sobre rieles;

• 2) Aumento del rendimiento de las excavadoras,
  mediante la reducción del tiempo para las operaciones
  de cambio de los convoyes;

• 3) Menor extensión de labores de
  acceso;

• 4) Reducción del tiempo de
  construcción de carreteras;

• 5) La avería de un camión no
  provoca la paralización del transporte y no influye
  sobre los demás trabajos.

Los inconvenientes del transporte por camiones
son:

• 1) Elevados gastos para la conservación
  y reparación de camiones;

• 2) Dependencia de las condiciones
  climáticas;

En las explotaciones a cielo abierto se utilizan los
camiones volquetes, tractores con semi-remolques y remolques y
tractores de tiro con remolques. Debido a las difíciles
condiciones del trabajo en las explotaciones a cielo abierto, las
máquinas utilizadas en el transporte se caracterizan por
su alta resistencia.

4.2. Camiones volcadores.

Los camiones volcadores o volquetes tienen una capacidad
de 5 a 380 toneladas Volumen de la caja de 3,5 a 200 m3, potencia
del motor de 100 a 3550 HP, velocidad de 30 a 50 Km. /h Fig.
44.

Sistemas principales del camión:

• Sistema motor diesel

• Sistema de frenos ABS, hidráulico y
  eléctrico

• Sistema de transmisión manual y
  automática

• Sistema de caja de velocidades

• Sistema de dirección
  hidráulica

• Sistema de suspensión
  neumática-hidráulica

• Sistema hidráulico de volteo

• Los tumrockers

Tienen la caja montada sobre el chasis del
camión, que se vacía levantándola mediante
un tornillo hidráulico. Pueden transportar cualquier clase
de material, pero se utilizan sobre todo para material pesado
– roca dinamitada, menas, etc.

Los camiones de dos ejes generalmente tienen
tracción trasera, pero también existe con doble
tracción. Los neumáticos gemelos son standard en el
eje trasero.

Fig. 44. Camión de 380
TN

En los camiones de tres ejes, ambos ejes traseros son
motrices y llevan neumáticos gemelos.

Estos camiones no pueden ser utilizados en los caminos
vecinales, ya que su peso y dimensiones sobrepasan los
límites legales.

Algunos camiones (por ejemplo, Haulpak Wabco de Le
Toumeau Westinghouse Co.) no llevan resortes de
suspensión. Las cuatro unidades "hidraire" amortiguan los
golpes de la carga y el viaje y distribuyen la carga igualmente
sobre todas las gomas. Cada rueda está montada en un
embolo, soporta la carga sobre una almohadilla de gas
nitrógeno comprimido. La cámara de
compresión inferior actúa como cámara de
rebote para el retorno o movimiento hacia abajo del
émbolo. El recorrido máximo del embolo es de 33 cm.
en las unidades de suspensión frontal y de 23 cm en las
dos unidades traseras de "hidraire", en comparación con
los resortes standard, que tienen una acción de 8 a 10
cm.

Debido a un sistema de dirección sin el
convencional eje delantero que permite obtener un giro agudo a
45º de las ruedas delanteras, el haupax gira en 1/3 menor
espacio comparado con otros camiones similares.

Todos los camiones grandes utilizan el motor diesel de 4
o de 2 ciclos. El motor de gasolina en estas máquinas ha
desaparecido por alimentadores para conservar a mayores altitudes
su "performance" al nivel del mar. Pocas turbinas de gas se
utilizan en camiones eléctricos.

Ahora examinemos brevemente la transmisión de
potencia desarrollada por el motor a las ruedas:

La Transmisión Manual.

Con engranajes convencionales se utiliza en camiones
más pequeños (hasta 25 toneladas.) por lo general
con asistencia del aire sobre los engranajes. Para las
operaciones descendentes llevan retardadores hidráulicos o
eléctricos, entre la parte trasera de la
transmisión y el eje trasero, ya que la transmisión
manual no permite incorporar un dispositivo auxiliar de
frenado.

La transmisión en condiciones de plena
potencia.

Incluye el convertidor de torsión y engranajes
planetarios operados hidráulicamente. El cambio de
velocidad puede realizarse en marcha ascendente o descendente con
carga plena. Se instala como standard en todos los camiones desde
20tc y mayores.

Por lo general, los camiones llevan de 3 a 6 pares de
engranajes y además un engranaje de acoplamiento
automático para convertidor, lo que da una nueva serie de
velocidades. Algunas unidades incorporan además unos
dispositivos automáticos que permiten pasar de la marcha
directa a la sobremarcha.

La transmisión manual con convertidor de
torsión.

Utiliza la condición por convertidor de
torsión por intermedio de engranajes operados por aire.
Este sistema se construyó para operaciones en pendientes
relativamente constantes con pocos cambios de velocidad. Un
retardador dinámico colocado delante de la
transmisión, provee de una retardación efectiva
para las relaciones de cambios.

Las unidades con tracción
eléctrica

Utilizan generador movido por diesel para alimentar con
corriente las ruedas motrices.

Las ruedas motrices pueden ser accionadas por
línea convencional de tracción; los ejes por el
motor de tracción de corriente continúa montado
adelante del eje trasero. Alternativamente, los motores de
tracción pueden ser montados fuera del chasis y giran los
ejes de los accionamientos finales. En unidades de
tracción eléctrica mas populares, el motor de
tracción esta colocado íntegramente en el cubo de
la rueda. La retardación del vehículo en camiones
eléctricos se alcanza con frenado
dinámico.

Neumáticos para camiones.

Debido a su gran importancia para operación
normal del vehículo y por su costo, es esencial que sean
elegidos correctamente el tamaño, tipo y material de la
banda de rodamiento y de la carcasa. La carga sobre
neumáticos no debe sobrepasar en más de 110% de
tonelaje prescrito con velocidad de 50 Km/h.

Como el caucho e el neumático retienen el calor
producido por la flexión bajo carga durante viaje, puede
producirse la inversión del proceso de
vulcanización a 158ºC., además, a temperaturas
por debajo de este punto, la resistencia del cacho se reduce y
pueden producirse daños por impacto.

La elección entre neumáticos simples o
gemelo, además del tonelaje transportado, depende de la
naturaleza del terreno, largo del recorrido. etc., Los
neumáticos gemelos se prefieren para largos recorridos y
buenos caminos, tienen mejor estabilidad; los neumáticos
simples, sobre arena y relleno blando.

Todos los fabricantes tienen, desde el tamaño de
neumáticos de 14.00-25, neumáticos con banda de
rodamiento extra. Estos neumáticos son ventajosos sobre
severas condiciones de rocas y cortos recorridos, donde el mayor
problema es el desgaste y no el calentamiento. El uso del
neumático de base ancha es casi universal para
neumáticos simples. Tienen mayor capacidad de carga que el
neumático de tipo convencional.

En período de desarrollo están los
neumáticos de tipo radial, que utilizan encordadura de
nylon o acero, dispuesta de forma transversal o radial con la
sección del neumático.

Caja.

En forma de V ahora se hace de acero aleado de alta
resistencia, lo que ha eliminado la construcción antigua
del piso sándwich de madera dura. Prácticamente
todas las cajas están calentadas por los gases de
escape.

Tractor de tiro.

Se denomina así el automóvil sobre
neumáticos sin caja. En el convoy, después del
tractor de tiro sigue siempre un semiremolque, transmitiendo una
parte de su peso sobre los ejes de acoplamiento y, finalmente, un
remolque. Los semiremolques y remolques se construyen con
descarga inferior, lateral o trasera, su capacidad alcanza 100
t.

Los convoyes deben emplearse únicamente en buenos
caminos, con pequeñas pendientes y en importantes
distancias de transporte, menos de 5 Km fuera de las
canteras.

Los tumrockers.

Consta de un tractor de un eje y de un semiremolque con
descarga automática hacia atrás. De
construcción sencilla y resistente, se utilizan en las en
las canteras para el transporte de mineral en bloques grandes;
Pueden vencer importantes pendientes y curvas cerradas (4 a 5
m).

4.3. Resistencia al movimiento de los
camiones.

Un camión en movimiento de encuentra bajo la
acción de dos fuerzas contrarias: la fuerza de
tracción F y la fuerza de resistencia al movimiento Rt
(resistencia total).

La resistencia total (Rt) al movimiento de un
camión es igual:

Rt = Rr + Rp + Ra +Ri

La resistencia al rodamiento de la rueda por el
camino:

Rr = Qf = 1000 Qf Kg

Donde: Q = peso del camión volquete,
Kg.

Rr = resistencia específica al
rodamiento,

dependiendo del tipo de camión

f = coeficiente de resistencia al rodamiento,

Valores de resistencia especifica al rodamiento para
camiones volquetes

El valor común utilizado en caminos lisos de
grava y de cascote es de 20 Kg/t ó 2%.

La resistencia por la pendiente (Rp) bajo el
ángulo ß Fig. 45.

Rp = Q sen ß Kg.

Fig. 45. Camión con carga en una
pendiente

Pero como con los pequeños ángulos sen
ß = i, entonces.

Rp = Q.i /100 Kg.

Donde i – valor de la pendiente, expresado en
milésimos. Por ejemplo, en los cálculos para la
pendiente de 7º se toma i = 0.070. (en %).

La resistencia del aire (Ra).

Wa = kSv2 Kg

Donde: k = 0.06–0.07 – coeficiente de
resistencia del aire;

S = superficie frontal del camión, m2;

V = velocidad del camión, m/seg.

Cuando la velocidad de los camiones es menor de 15 Km/h
el valor de Wa puede omitirse en los cálculos.

La resistencia dinámica (resistencia a la
inercia Ri) durante la aceleración es la suma de las
fuerzas de inercia de las masas del camión y de las partes
en movimiento.

Ri = kQ a/g Kg Ri = Q (v2
– v1)/g.t

Donde k – coeficiente de inercia de las partes en
movimiento;

a – aceleración del camión

g = 9.81 m/seg2

v = velocidad del camión

t = Tiempos

k = Coeficiente de inercia

Para los cálculos, la resistencia total al
movimiento del camión se toma igual.

Rt = Q (f±i) +
kfv2

Fuerza de tracción.

Según el punto de aplicación, la fuerza de
tracción puede ser aplicada, sobre la llanta y sobre el
gancho.

La fuerza tangencial de tracción sobre la
llanta de las ruedas conductoras es expresada por:

Ft = 270 N n/v Kg

Donde : N = potencia efectiva del motor, CV.

v = velocidad del camión, Km/h;

n = rendimiento de la transmisión, igual a 0.75
– 0.85

La fuerza de tracción en el gancho es la fuerza
desarrollada por un tractor de tiro para el transporte de los
remolques:

Fg = F1 – Q (f±i)
Kg.

4.4. Ecuación del movimiento de
camiones.

Para el movimiento de un camión es necesario que
se cumplan las condicione:

Ft = R

Ft = P ?

Donde : P = peso adherente del convoy, Kg;

? = coeficiente de adherencia de las ruedas con el
camino.

El peso adherente de un camión es igual
aproximadamente a 0.7 del peso total del camión y de 0.6
del peso total de tiro y del semiremolque.

Valores del coeficiente de adherencia ?

Camino limpio y seco 0.6 – 0.7

Camino limpio y húmedo 0.4 – 0.5

Camino sucio o congelado 0.15- 0.2

La ecuación del movimiento del
camión.

Característica dinámica del camión
volquete MAZ – 525 de la

URSS

Donde: D = Factor dinámico;

i = El cociente entre la aceleración del
camión y la aceleración de la fuerza de la
gravedad; para los cálculos se toma el valor máximo
al arranque igual a 0.10 – 0.5.

Para el movimiento uniforme i = 0 y la ecuación
se transforma en

D = f± i

Las características dinámicas para los
camiones volquetes se construyen con carga normal. Para la
determinación de la velocidad de los camiones
vacíos o con carga incompleta, la escala de ordenanzas de
la característica se cambia proporcionalmente al cociente
de los pesos o sea que el factor dinámico es igual
a:

D´= DQ/Q

La ecuación, conjuntamente con la
característica dinámica del camión permite
determinar el valor máximo de la pendiente i, que puede
ascender un camión cuya velocidad se conoce.

Inversamente, si se conoce la pendiente i, el factor
dinámico determina la velocidad máxima del
movimiento que el camión puede desarrollar en esta parte
del camino. El trabajo estable del motor de un camión
corresponde al punto más alto de la ordenada del factor
dinámico y de la parte descendente de su
característica dinámica, la velocidad del
camión puede ser determinada desde la
fórmula.

Gráficos de fabricantes para la
determinación de velocidades de los
camiones.

A continuación reproducimos el gráfico del
camión Caterpillar 769B de 35 tc. Su modo de
utilización es el siguiente: A partir del peso bruto (o
vacío), descienda hasta el % de la resistencia total
(igual % de la pendiente más el 1% por cada 10 Kg./t de
resistencia al rodado). Desde el punto peso – resistencia,
avance horizontalmente hasta la marcha de velocidad más
alta obtenible, y luego descienda a la velocidad
máxima.

Ejemplo. Determinar la velocidad según el
gráfico de pendiente – velocidad del camión
Caterpillar 769B, de 35 tc cargado y vacío por un camino
con afirmado de cascote (Rr=20 Kg./t) con un ascenso igual a
8%

El factor dinámico (resistencia total) del
volquete será

D = f±i = 0.020 + 0.080 = 0.100

El camión cargado subirá en 2da, marcha
con 15 Km/h y el camión vacío es 3ra marcha a 25
Km/h.

La velocidad media del camión MAZ – 525 en
la cantera de Sibaevsky, URSS, según V.S.
Khokhriakov:

Ecuación del movimiento para tractores de tiro
sobre orugas.

En los cálculos de tracción para tractores
de tiro sobre orugas con remolques se utiliza la
ecuación:

1000 Q ?1 > (Q + nq) (f1 +
i)

Donde: Q – peso del tractor de tiro, t:

?1 – coeficiente de adherencia.

N – número de remolques;

Q – peso bruto de un remolque, t;

F1 – coeficiente de resistencia al rodamiento para
maquinas de orugas

4.5. Frenado de los camiones
volquetes.

Durante el frenado se crea un par de frenado Mf sobre
las ruedas del camión que se frenan. En consecuencia,
aparece una reacción del camino o fuerza de frenado
B.

La ecuación de movimiento del camión
durante el frenado tiene aspecto.

Mv2/2 = [B + Q (f±i)+Ra]
L

Donde M – masa del camión;

L – camino de frenado, m;

V – velocidad inicial de movimiento,
m/seg.

El valor de la fuerza de frenado es limitado por la
condición de adherencia de la goma Al camino.

B = Qa ?

Donde Qa = peso del camión correspondiente a las
ruedas que se frenan;

? = coeficiente de adherencia.

Omitiendo en la ecuación la resistencia del aire
y tomando Qa = Q y como M = Q/g, se obtiene:

De aquí se llega a la fórmula para la
determinación del camino de frenado.

La mayoría de los vehículos están
provistos de un dispositivo auxiliar de frenado, denominado
retardador, cuyo fin es retener el camión en los caminos
descendentes.

Para determinar el rendimiento de los frenos, lea
horizontalmente la pendiente compensada (igual al porcentaje de
la pendiente existente menos el 1% por cada 10 Kg/t de
resistencia al rodado). Partiendo del punto peso –
pendiente. Luego avance horizontalmente a la derecha para
determinar la velocidad máxima de descenso que puede
controlarse con seguridad sin sobrepasar la capacidad de
enfriamiento. Deben mantenerse los rpm. indicadas del motor
cuando el enfriamiento es continuo en períodos
prolongados.

4.6. Influencia de altura sobre el
rendimiento.

El aire se enrarece por el aumento de la altura o de la
temperatura; en consecuencia, contiene menos oxígeno para
unirse con el combustible. La compresión alcanzada en los
cilindros de diesel y la potencia producida son
menores.

Se considera que:

• 1. Para motores de cuatro tiempos no hay
  pérdida en rendimiento hasta 300 m sobre el
  nivel del mar. Para alturas mayores, la potencia disminuye en
  3% por cada 300 m.

• 2. Para motores de dos tiempos, se debe reducir
  1 1/3% en el rendimiento para cada 300 m sobre
  el nivel del mar hasta 1800 m por encima de esta
  cifra, reste el 3% por cada 300 m.

Ejemplo. Una unidad de acarreo equipada con motor
diesel de ciclo de 4 tiempos, con una capacidad de pendiente del
9% en el nivel del mar. A 1500 m su rendimiento caerá 4×3%
= 12%. Al reducir su capacidad de pendiente a nivel del mar en un
12% (9X0.12 = 1.08), obtenemos la capacidad de pendiente
resultante en 1500 m según el 9 – 1.08 =
7.9%

Estos datos se refieren a motores con aspiración
natural. Algunos fabricantes entregan camiones con
turboalimentadores. Movidos por los gases de escape, que
actúan como bombas que inyectan el aire en el motor. Los
camiones con turboalimentador trabajan con rendimiento al nivel
del mar en altitudes entre 1800 y 3600 m.

Duración de viaje de un
camión.

Las operaciones básicas de un ciclo de
camión son: carga con material (roca, mineral), su
acarreo, descarga de material y regreso del camión
vacío. De aquí, el tiempo total de un
recorrido:

tt = tc + ta + td + tr + tc
min

Donde : tc = Duración de la carga,
min;

ta = Duración del acarreo, min;

td = Duración de la descarga, min;

tr = Duración del regreso, min;

tc = Duración de las esperas, min;

Duración de la carga.

La duración de la carga con pala mecánica,
draga o cargadora frontal es:

Donde; E = Volumen de la caja del cucharón,
m3;

tex = Duración del ciclo de una pala
mecánica, min

e = Volumen del cucharón, m3

Ke = Coeficiente de esponjamiento

Kll = Coeficiente de llenado.

La cargadora frontal se utiliza corrientemente para la
carga del material fácilmente cargable. Las
máquinas mayores cargan también roca bien
dinamitada. Pero, en categoría de materiales
difícilmente cargables, su rendimiento se reduce al 60% de
la pala mecánica de la misma capacidad del
cucharón. En la categoría de rocas muy
difícilmente cargables, la cargadora frontal no trabaja
con buen rendimiento y no debe ser utilizada.

He aquí en la tabla N º 6 las duraciones
del ciclo de una excavadora.

Se basan sobre una rotación de 90º desde la
posición de carga hasta la posición de descarga.
Para ángulos de giro mayores de 90º, se deben agregar
3 al ciclo iniciado por cada aumento del ángulo de giro en
30º.

Relación entre volumen de la caja del
camión y del cucharón.

Para los recorridos cortos hasta medianos, por debajo de
una milla (1,600 m) en una dirección, entre el volumen de
la caja del camión y la capacidad del cucharón de
la pala se elige una relación entre 3 y 5. Para las
distancias mayores de 1600 m, el tiempo de carga se hace mucho
menos importante; se autoriza el número mayor de pasadas
con:

Coeficiente de llenado

Un efecto sobre duración del ciclo.

Velocidades promedio de viaje.

Para la determinación de las velocidades del
viaje se utilizan los gráficos. Los valores obtenidos
deben ser corregidos por el coeficiente de velocidad, para
disponer de datos promedio y no las velocidades
máximas.

Coeficientes de velocidad, según Euclid
(48)

Estos datos son validos para transmisiones en plena
potencia. Para las unidades de transmisión normal, debe
adoptarse un coeficiente de velocidad más bajo, por lo
menos hasta 500 m de distancia.

Selección del apropiado coeficiente de
velocidad.

En las tablas que anteceden hay un margen entre el
coeficiente mas bajo y el mas alto. Un error en el cálculo
del ciclo total del tiempo es muy probable que se deba a un error
en calcular el acarreo y regreso. Por consiguiente, debe tener
cuidado al escoger el coeficiente apropiado que se usa para
obtener la velocidad promedio. Tome siempre en
consideración lo siguiente:

• 1. Velocidad de arranque. Una cantidad
  que arranque en un tramo de 150 m de pendiente menos 2% en un
  camino bueno, pasará pronto a la transmisión
  directa y tiene ocasión de alcanzar un tanto por
  ciento elevado de la velocidad máxima en
  transmisión directa; por tanto, deben utilizar los
  coeficientes elevados de la tabla. Por otra parte, la misma
  unidad que arranque en el mismo tipo de tramo del camino de
  acarreo, pero de solo 75. y llano difícilmente
  tendrá tiempo para pasar a la transmisión
  directa, debe usarse el coeficiente de velocidad
  baja.

• 2. Impulsión en tramos más
  cortos. Al calcular las velocidades promedio de unidades
  que entren en tramos cortos de caminos de acarreo, estando ya
  en movimiento, la impulsión debe tomarse en
  consideración. Esto explica las amplias diferencias en
  los coeficientes que anteceden.

Por ejemplo, una unidad entra en un tramo de camino de
acarreo de pendiente de +8% y de 50 m de extensión,
marchando a la velocidad de 20 millas / hora.
Teóricamente, la velocidad máxima en esa pendiente
será 6 millas / hora. Es probable que la impulsión
lleve a la unidad a más de 12 millas/horas.

• 3. Impulsión en tramos más
  extensos. Más abajo aparece la ilustración
  de un tramo de camino de acarreo, en pendiente hacia arriba
  del 8%. Una unidad de descarga trasera ascendería ese
  tramo en tercera a la velocidad máxima alcanzable de
  9.7 millas / hora.

En el caso:

• a. La unidad será despaciosa al entrar
  en este tramo debido al ascenso precedente. En el
  caso

• b. La unidad entrara en el tramo de 600 metros
  + 8% de pendiente en alta velocidad. Después del tramo
  de descenso del camino carretero. Evidentemente, en el
  último caso la unidad tienen mejor ocasión de
  alcanzar un promedio más cercano de 100% de su
  velocidad máxima en tercera, y debe utilizarse el
  límite más elevado del coeficiente de velocidad
  dado. Las cifras que se proporcionan tienen el sólo
  objeto de servir de guía en la mayor parte de las
  condiciones.

Relación de potencia, peso y
velocidad.

En un tramo dado del camino carretero, la unidad
engranada en baja velocidad tiene mejor ocasión de
alcanzar la velocidad máxima que una unidad del mismo
número de caballos de fuerza engranada en velocidad de
marcha rápida. Del mismo modo, una unidad con una
relación de 150 Kg. Por CV tiene mejor ocasión de
alcanzar su velocidad máxima que una unidad que tenga una
relación de 250 CV, siempre y cuando ambas unidades
estén engranadas en la misma velocidad. Esto lo ilustra
bien el "mejor rendimiento" de una unidad vacía, contra
una unidad cargada, Mientras más corto sea el tramo del
camino de acarreo, más observable será la
diferencia, y de allí el margen más amplio en la
tabla de velocidad para tramos más cortos del camino de
acarreo.

Factores de retraso.

Menudo se encuentran riesgos en el camino de acarreo que
reducen la velocidad del vehículo. Debe concederse tiempo
cuando existen estas condiciones.

Tiempo de regreso.

A menudo, las condiciones de la tarea y las precauciones
de seguridad rigen el tiempo de regreso de una unidad. Si no
existen condiciones de pendiente o riesgo de funcionamiento, los
siguientes factores son aplicables:

Menos de 150 m Más de 150 m

Favorable 0.65 0.85

Promedio 0.60 0.80

Desfavorable 0.55 0.75

Si existen condiciones de pendientes, utilice los
coeficientes elevados de la tabla.

Velocidad de marcha en el área de
carga.

La entrada en el área de carga o en el foso se
efectúa en velocidad reducida, debido a las condiciones
escabrosas de la excavación. Puede calcularse como sigue
la velocidad promedio en el área de carga con la unidad
vacía:

Favorable 16 Km. /hora

Promedio 11

Desfavorable 6.5

Límites de velocidad en pendiente
descendente.

Las velocidades en pendientes descendentes,
particularmente en camiones cargados, pueden alcanzar niveles
peligrosos.

He aquí algunos valores arbitrarios, que deben
ser revisados en cada caso específico.

Velocidades recomendadas en pendientes, según
Surface. Mining (82)

Viraje y descarga.

El tiempo de viraje y descarga depende del tipo de
vehículo de acarreo y de las condiciones de
funcionamiento. Más abajo aparecen los promedios de
diferentes tipos en las diversas condiciones de
funcionamiento.

Condiciones de eficiencia.

Toma en cuenta las demoras debidas a roturas o a
mantenimiento. He aquí los valores recomendados
según las condiciones del trabajo.

Disponibilidad de máquinas.

Para el trabajo normal del equipo de transporte se debe
proveer de cierto número de unidades de
reserva.

Tiempo de viraje y descarga

Colocación en la máquina de
carga

Valores del coeficiente de eficiencia

La disponibilidad de la máquina puede
ser:

Condiciones de funcionamiento %

Favorable 90

Promedio 85

Desfavorable 75

Caminos para transporte con camiones.

Los caminos en las explotaciones a cielo abierto se
dividen en tres tipos: en trincheras principales, en los bancos y
en las escombreras.

Los caminos de superficie, según la intensidad
del movimiento, se dividen 3 categorías
(URSS):

Categoría de camino I II III

Intensidad del movimiento

en una dirección, máquina/hora >100
100-15 <15

La intensidad del transito por camiones se calcula en
camiones de 10t, con coeficiente de reducción 0.9 para
camiones de 5t y de 1.3 para los de 40t.

Los caminos permanentes de superficie y de las
trincheras principales tienen su afirmado en relación con
su fin y tiempo de utilización; mientras que los caminos
de los bancos son provisorios, sirven para la explotación
de zonas limitadas y comúnmente no tienen afirmado
especial.

El ancho de la calzada, según el sentido de
movimiento y tipo de camiones; se admite: con movimiento en
sentido único (Circular) 3.5 a 4.5 m; con movimiento en
ambos sentidos 7,0 a 9,0 m. El ancho de hombrillo casi siempre se
toma igual 1,0 m.

El perfil transversal de un camino para autos
comúnmente tiene pendiente hacia ambos lados, según
el tipo de afirmado, de 1,5 a 4%. La pendiente de los costados es
2% mayor y consta de 5 a 6%. En las curvas de los caminos para
autos, el perfil se construye con caída única hacia
el centro, lo que aumenta la escalabilidad de los
vehículos contra la fuerza centrífuga.

La pendiente del viraje con radio de 60 m es de 2%, de
50 a 60 m – de 3%, de 40 a 50 m – de 5% y en las
serpentinas – 6%.

La pendiente máxima del perfil longitudinal de
caminos en cortas se fija de acuerdo con el afirmado, con
hormigón, asfalto, cascote o grava hasta 80 a 100% y para
caminos de tierra mejorados – de 60 a 80%. En las subidas
largas se deben prever las secciones con pendientes no mayores de
2% y de un largo de 50 a 60 m cada 2 a 3 bancos, o sea cada 500 a
600 m de largo.

Según el esquema de mayor acepción, el
ancho de la superficie de trabajo en el banco se determina por la
fórmula.

A = B + C + 2R + K + M
m

Donde: B = Berma de seguridad, m:

B = H(ctga – ctgß) m

a = ángulo del posible deslizamiento de las rocas
en el banco, en los límites de 35 a 60º;

ß = ángulo de inclinación del banco,
grad;

H = altura del banco, m;

C = distancia del eje del camino hasta la berma de
seguridad

C=½D + 1,5 m

D = ancho de la caja del camión, m;

R = radio de giro, para camiones normales de 1,2Rmin,
donde Rmin – radio mínimo de giro de los camiones,
igual para MAZ-205 a 8,5 m;

K = distancia de la base del banco hasta el eje del
camino

K = ½D + 1 m

M = ancho de la faja, igual a 1,0 a 1,5 Re – radio
de excavación de la pala mecánica en el nivel de
exposición.

Los caminos de tierra no tienen afirmado especial; su
superficie se va compactando. En los caminos de tierra se agregan
materiales resistentes, tales como arena, grava,
cascote.

El afirmado de cascote se hace en una o dos capas sobre
base de arena o escoria. La capa inferior consta de cascote de
60-75 mm, la superior de 25 a 50 mm y de fino hasta varia
según la intensidad de movimiento y el tipo de camiones de
40 a 80 cm. el cascote se cilindra. Frecuentemente, la capa
superior o toda la masa de cascote se impregnan con aglomerado de
betún.

El camino con pavimento de hormigón consta de
losas hormigonadas en una o dos capas, separadas una de otra por
juntas de dilatación. Para la ejecución del
pavimento se utiliza cemento Pórtland. El gasto del
cemento en la capa superior debe ser se 300 a 350 Kg./m3; en la
capa inferior, 230 a 250 Kg./m3; El espesor total de
hormigón varía de 20 a 40 cm. Como base para el
hormigón sirve una capa de arena de 5 a 20 cm.

Costo de acarreo.

Como de costumbre, primeramente se determina el costo
horario de unidad de transporte. El costo de acarreo de un m3 o
de una tonelada de material se determina dividiendo el costo por
hora de propiedad y de funcionamiento por la producción
por hora de la unidad de acarreo.

Costo de propiedad.

El costo de propiedad por hora es a suma de los cargos
por hora de depreciación, intereses, impuestos, seguro y
almacenaje. El cargo de depreciación por hora es el precio
de la unidad de acarreo entregada, menos el valor de los
neumáticos originales, dividido por todo el período
de depreciación en horas. Se utiliza el método de
amortización en línea recta, sin ningún
valor de reventa o de recuperación de la
unidad.

Es difícil determinar la real duración
útil de equipo, dado que la apropiada conservación
preventiva puede extender la duración de servicio mucho
más allá del período de depreciación.
Puede utilizarse la siguiente regla conservadora para calcular el
costo.

Intereses, impuestos, seguros y
almacenaje.

Los cargos de estas partidas pueden agruparse en un 13%
de inversión anual promedio, dividida por el número
de horas de funcionamiento por año. La cifra del 13% se
constituye de la manera siguiente: interés 9%, impuestos
2%, seguro y almacenaje 2%. El interés de 9%, es el
interés simple equivalente al 6% de interés
compuesto utilizado en financiamiento. La inversión
promedio anual está dada en la tabla siguiente:

Ejemplo.- Un período de
depreciación de 5 años es igual a la
cancelación del 20% anual. Por tanto, el valor residual en
cada año subsiguiente es el 20% más bajo; al final
del quinto año la maquinaria estará depreciada
completamente.

Año Valor al principio del
año

1 100%

2 80

3 60

4 40

5 20

5 años 300% = de la inversión

inicial

Costo de operación.

Este costo se constituye de la manera
siguiente:

Reposición y reparación de
neumáticos.

Estos costos por hora varía con las condiciones
de funcionamiento, las superficies de los caminos y las cargas de
los neumáticos en funcionamiento por carretera se calculan
normalmente por el número de kilómetros, en
funcionamiento fuera de los caminos es practico fijar este cargo
sobre la base de horas, pues todas las distancias de acarreo son
respectivamente cortas y el promedio de velocidad cae normalmente
por debajo de 50 Km./h.

Costo horario = Costo de reposición de
neumáticos y de cámaras

De neumáticos Duración de los
neumáticos en horas

Costo horario de reparación = 15% x costo horario
de neumáticos.

Duración de los neumáticos para
camiones volquetes

La vulcanización de neumáticos se practica
por algunas empresas, las otras las rechazan. La vida de un
neumático vulcanizado oscila entre 50 a 100% de la vida de
un neumático nuevo.

Reparación.

Repuestos y mano de obra. El costo promedio de
reparación por hora puede calcularse muy sencillamente
como un tanto por ciento del precio de compra, dividido por
15.000, que es un coeficiente constante sacado de la experiencia
de campo, y se utiliza sin atender a la
depreciación.

Consumo del combustible.

Debido a la gran variación en las condiciones del
trabajo, prácticamente es imposible dar el consumo
específico.

Tanto por ciento del precio de compra que debe
aplicarse para los cálculos de
conservación.

Costo por hora de pieza de Precio de compra de
%(Según

Repuesto y de mano de obra = la maquina x
tabla)

15.000

Su valor puede ser estimado por
fórmula:

Cons. de combus.=0.06 gal/cv x potencia en cv x coef
carga

Hora

Servicio Coeficientes de carga

Fácil 0.35

Promedio 0.40

Difícil 0.45

Costo de combustible Consumo del combustible x costo por
hora = del galón (gal/h)

Aceite, grasa y mano de obra.

Se estima que el costo horario de lubricación es
igual a 1/3 del costo horario del diesel fuel. El jornal del
chofer debe incluir en adición a su pago básico
todos los beneficios sociales, tales como jubilación,
vacaciones, enfermedad, seguros, etc. Estos extras en ciertos
países de Sud América alcanzan 50%.

Ejemplo de cálculo del costo de
acarreo

Material

Naturaleza: roca de recubrimiento dura, bien
dinamitada

Peso: in situ 4000 lb/yd3

Suelto 2700 lb/yd

Camino de 12 m de ancho. Tráfico en dos
direcciones. Las curvas suaves no afectan velocidades.

Camino en corte-tierra y grava relativamente
compactadas. Resistencia al rodamiento 3%.

Camino principal liso, duro, grava bien compactada.
Resistencia al rodamiento 2%

Acarreo con carga

3800 4,03

Regreso ya vacío

Camino en escombrera-relleno. Resistencia al rodamiento
8%

Condiciones de tiempo

Variación de temperatura: -5º hasta
+25º.

Precipitación –
periódicas.

Caminos en malas condiciones durante el
deshielo.

Altura

Menor de 1500 pies, no afecta las condiciones de
transporte.

Velocidad de transporte

Recorridos no muy largos, la alta velocidad no es
esencial.

Limite 35 m/h; adoptar para velocidad de regreso sobre
-8% 25 m/h.

Equipos de carga

Pala eléctrica de 6 yd3

Coeficiente de cucharón, 0.8

Duración del ciclo 24"" ó 4"

Capacidad de pala 580 yd3 sueltos/h (50") ó 785
tc/h

Producción requerida

Producción requerida 1500 tc/h

Número de palas mecánicas 2

Elementos de tiempo

Días hábiles 300

Turnos por día 2

Horas de operación por año
9,600

Tiempo de viaje 6.23 min

Tiempo de viraje y descarga 1.30

Tiempo de colocación 0.50

Duración del ciclo 8.03

Número de viajes por hora 50"/8,03" =
6,23

Producción horaria 35 x 6,23 = 218 tc

Número de camiones necesarios 1500/218 = 6,97
camiones

4,7. Costos de transporte

Amortización

Precio del camión volquete de 35 tc fob
fábrica $ 75.000

Flete y seguro, 10% 7.500

Subtotal 82.500

Menos el valor de los neumáticos 18.00-33(28)
10.000

Suma por amortizar 72.500

Período de amortización 3
años

Horas 3×4.800 h =14.400h

Amortización por hora

$ 72.500/14.400 h = $ 5,03

Interés, seguro e impuestos 13% según
detalle:

Interés 9%, impuestos 2%, seguro 2%

$ 72.500 x 3+1 x 0.13/4.800 h = 1,31

2.3

Amortización e intereses por hora 6,34

Costo de operación

Costo de reemplazo de neumáticos

Tamaño de neumáticos delanteros
18.00×33-28 capas-2 $3.500

Tamaño de neumáticos traseros 18.00×33-29
capas 4 7.000

10.500

Determinación del la vida de los
neumáticos Coeficiente

Mantenimiento promedio 1,00

Velocidad máxima 30 m/h 0,80

Curvas moderadas 1,00

Superficie-camino de grava, bien conservado
0,90

Posición de ruedas – delanteras
1,00

Traseras 0,80

Pendiente máxima 8% 0,85

Varios – no hay 1,00

Vida neumáticos delanteros, omitiendo
1,00

0,80 x 0,90 x 0,85 = 0,551

0,551 x 6000 h = 3306 h

Vida de neumáticos traseros

0,80 x 0,90 x 0,80 x 0,85 = 0,490

0,490 x 6000 h = 2940 h

Vida promedio de neumáticos delanteros y
traseros

(3306 x 2940)´, 2 = 3123 h

Coeficiente de aumento de vida por ser reforzados
40%

3123 x 1,40 = 4370 h

Neumáticos por hora

$ 10.500/4370 = $ 2,40

Reparación de neumáticos

Estimada en 15% del costo horario 0,36

Reparación (repuestos y trabajo),
condiciones

Promedio – coeficiente 0,60

$ 75.000 x 0,6/15.000 = 3,00

Consumo de combustible

0,60 gal/cv. H x 434 cv x 0,4 coef = 10,4

10 gal/h

Costo de combustible por hora

10 gal. X $ 0,14 = 1,40

Costo de lubricantes y de trabajo de engrase

$ 1,40 x 0,333 = 0,47

Chofer, incluso beneficios sociales 3,90

Costo de operación/hora 11,53

Costo de propiedad y operación por hora
17,87

Número de paladas de excavadora

Número de toneladas por palada

6 yd3 x 0,80 x 2700/2000 = 6,48 tc

Número de paladas por camión

35 tc/6,48 tc = 5,4 ~ 6

Costo de transporte por tonelada corta

($ 17,87×7 camiones + $ 6,34×1 camión) x8h/1500
tc =$ 8,0876

Costo de transporte por tc. Km

$ 0,0876(3,8 x 0,3) = $ 0,077/tc. Km