Carga y Transporte en Túneles

CCaarrggaa yy TTrraannssppoorrttee eenn TTúúnneelleess


¿Cómo puede ser?, … parece demasiado grande para la maniobra …, ¿no crees quelevanta demasiado el tren trasero, con el cazo colmado?…. Estas preguntas, que nunca debieron surgir en lasprimeras horas de trabajo de un equipo en el que seinvirtieron hasta 500.000 euros, se han producido,desafortunadamente en el pasado, con más frecuenciade lo que nos podríamos imaginar. Más allá, incluso seha obviado que, en la ejecución de túneles, nosencontramos en el desarrollo de ingeniería en el que conmás precisión hay que coordinar las diferentes etapas delavance.

Perforación, carga de explosivos, voladura, carga ytransporte del escombro, saneo de la sección,sostenimiento y control topográfico del avance, han de engfin de evitar cuellos de botella en cualquiera de las citadas eha de estar presente en la selección de cualquier equipsiendo especialmente sensible el avance, como veremos elección de los equipos adecuados para la fase de carga y t

En este capítulo se quiere destacar los criterios básicos para

y transporte, basándonos en aquellos más robustosmantenimiento que, nacidos de las más duras exigencias dactual ofrece. Se trata de los equipos LHD (Load, Haul and Rígidos (Dumper) y Palas Compactas de Carga Frontal.

Ningún profesional involucrado en la ejecución de un preguntas citadas al inicio cuando se manejen datos reintegrantes del equipo de ingeniería del proyecto en cuesinvestigación geológica de los terrenos a atravesarestandarizados de comparación para el dimensionamiento apropiados.

SELECCIÓN DE EQUIPOS

Los principales condicionantes a tener en cuenta en las también denominadas conjuntamente desescombro, de form- Naturaleza de los Materiales, siendo necesario, sobre to

del material a volar, su factor de esponjamiento trasdado que el contenido en sílice será esencial paraelementos de desgaste (cuchillería, protecciones de cazo

- Requerimientos de Producción. Tal como se verá en esun ingeniero de proyecto es aportar la solución técnicaque más económica. Esto se obtiene de emplear aquellopremisa del menor costo por tonelada, en nuestro capara cargar y transportar el material según los parámetavance previstos.

Figura 1: Ciclo de avance en túnel

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ranarse a la perfección, con eltapas. Esta es una máxima queo para realización de túneles,más adelante, en cuanto a la

ransporte.

selección de equipos de carga

, compactos y de sencilloel ambiente minero, el mercadoDump), Volquetes Articulados y

túnel oirá las sorprendentesales cotejados con todos lostión, incluso desde la fase de

, y se empleen elementosy selección de los equipos más

tareas de carga y transporte,a genérica son:do, los valores de la densidad

la voladura y su abrasividad; la correcta selección de loss, etc.) te capitulo, el objetivo último demente más adecuada, a la vezs equipos que trabajen sobre laso, un coste lo menor posible

ros condicionantes del ritmo de



- Condiciones de Operación. La ejecución de cualquier túnel comparte con la minería laoportunidad de poner a prueba al equipo constructivo, en cuanto a que ambos seenfrentan a los mayores retos para solventar las circunstancias adversas queeventualmente se presentan y que, en muchas ocasiones, no han podido ser previstascon un 100% de certeza. Esta situación, en cuanto a la aparición de imprevistos, ha deser minimizada, mediante la simulación más aproximada y anticipada de los mismos.Por citar un ejemplo de gran impacto, en lo referente a la capa de rodadura, en elmomento de la selección de los equipos que nos ocupan, según muestra la figura 17, uncambio en esta superficie puede alterar grandemente las productividades de lasmáquinas sobre neumáticos que teóricamente estaban previstas.

Además de lo anterior, han de ser evaluados otros elementos condicionantes queafectarán a la toma de decisiones durante la selección de los equipos:

Tamaño transitable del túnel respecto al tamaño y maniobrabilidad de la máquina,siendo puntos críticos aquellos en que existan curvas, giros o necesidad de cambiode sentido.

Capacidad demandada al equipo respecto a su maniobrabilidad. Tal como se hamencionado, el ritmo de carga ha de ser el programado, por lo que es decisivo elequilibrio entre el deseable máximo tamaño de cazo y la pérdida en producciónhoraria o imposibilidad de trasiego, que un excesivo tamaño del mismo puedagenerar.

Tipo motor en función de las restricciones operativas. Las restricciones en cuantoal ambiente de trabajo implican la obligatoriedad de uso de motores homologados(marcado CE) o incluso anti-deflagrantes, cuando exista, por ejemplo, emanacionesde gases, tales como metano en formaciones carboníferas. Actualmente los motoresde combustión interna controlados electrónicamente suponen un gran avance parael control de las emisiones que, ayudados con sistemas de catalizado en el escape ydisolventes de humos, permiten el trabajo de equipos en atmósferas respirables, conpotencias de motor impensables hace pocas fechas.

La Ventilación en el frente de trabajo es otro de los factores a considerar. Caberecordarse la regla que indica que es necesario un caudal de ventilación de 0,062m3/seg por cada 1,00 kW.

La influencia de Altitud y Temperatura en los motores de combustión ycompresores de abordo, son críticos para la ejecución de trabajos más allá de losconocidos puntos críticos de 3.000 m sobre el nivel del mar y 20 °C de temperaturaen el frente. Para valores superiores a éstos es imprescindible consultar lasespecificaciones aportadas por el fabricante de tales componentes.

Cazo requerido. Tamaño y diseño. En el momento de la compra, suele no estarpresente. El equipo de proyecto suele hablar de cazo estándar. Únicamente comoapunte, es reseñable el hecho constatado de que una máquina cargadora,trabajando en una aplicación de extrema abrasión y a largo plazo, pueden superar alo largo en el total de su vida un coste de mantenimiento, sólo del cazo y suselementos de desgaste (cuchillas, sobre-cuchillas, portadientes, dientes,protecciones, etc.) del 110% del valor de compra del equipo nuevo.

Los trabajos posteriores a las operaciones que nos ocupan, han de ser siemprecontemplados desde la perspectiva, ya citada, de evitar sobrepasar el nivel desaturación de los equipos presentes en etapas siguientes, o incluso impedir eldesarrollo en tiempo y forma de las labores siguientes a ejecutar, debido a unaselección de los equipos de carga y transporte con un tamaño y/o productividadmenor al adecuado.



EQUIPOS LHD

Se incluyen bajo esta designación aquellos equipos que pueden realizar por si mismoslas tres operaciones de Carga (Load),Transporte (Haul) y Descarga o volteo(Dump). Los LHDs son equipos flexibles yversátiles, rentables en túneles grandes ypequeños, donde la filosofía de suconcepción radica en su potencial pararealizar el vertido a un acopio secundario odirecto a dumper, en función de la distancia

de transporte. Estos equipos son saturados con las tareas de limpieza del frentedurante los tiempos muertos de transporte.El punto clave para la rentabilidad de estos equipos en labores de desescombro entúnel es la distancia de transporte. Así, para la ejecución de la labor de carga, sepueden marcar como referentes para una primera aproximación las distancias dadasen la Tabla 1:

Actividad Distancia de transporteCarga desde Frente a Machacadora 50 … 400 mCarga desde Frente a Volquete < 100 mCarga desde Frente a Vagoneta / Cinta Transportadora 50 … 400 m

Tabla 1: Distancias óptimas para LHD

Por su capacidad de maniobra, los equipos LHD se emplean también para el acopio demateriales desde el frente a una pila secundaria distante, denominadas estaciones deremanipulación.

Las posibles combinaciones de los trabajos a ejecutar con estas máquinas se reflejanen la figura 2 que sigue.

Figura 2: Trabajos desarrollados por LHDs

Carga en túnel estrecho / nicho

Carga en túnel largo con 1 LHD

Túnel largo con 2 LHD



Se mencionó en el inicio que pudieron producirse sorpresas indeseables en tiempospasados, debido a que la máquina que era entregada no correspondía plenamente con las

expectativas y necesidades en el punto deobra. Para evitar este tipo de situaciones, losfabricantes profesionales han trabajado desdeel comienzo de su actividad con los vigentesestándares internacionales, con el fin depresentar unas especificaciones técnicas conclaras tablas de productividad de sus equipos,donde queda patente la exactitud de los datosaportados al cliente y donde el error de

selección es imposible. Así se ha adoptado actualmente el estándar de origenestadounidense SAE (Standard of Automotive Engineering).Del mencionado estándar SAE se extraen las definiciones siguientes, aplicables amáquinas LHD.

• Capacidad Volumétrica del Cazo (SAE)En este caso, el estándar define como ha de considerarse el colmado de la carga, encuanto a su talud de reposo (1:2), para diferenciar la capacidad nominal de la capacidaden vacío.

Nota: Ha de considerarse conjuntamente con la Capacidad de desplazamiento (kg) y el peso específico del material

Figura 3: Capacidad Volumétrica del Cazo

• Carga de Volteo (SAE)

Masa mínima (kg) en el centro de gravedad de la carga nominal del cazo, que harápivotar la máquina, respecto a su ejedelantero, hasta el punto de elevarlas ruedas traseras del suelo,cumpliéndose que:- Cazo recogido al máximo- Centro de gravedad de carga en laposición más adelantada del ciclo deelevación- Centro articulado del equipo enposición de máximo giro (posiciónmás desfavorable) Figura 4: Carga de Volteo

Capacidad Nominal Capacidad en Vacío



• Fuerza de Arranque - FBR (SAE)

Figura 5: Fuerza de Arranque

La Fuerza de Arranque, FBR, (SAE) se define como la Máxima Fuerza Verticalsostenible, ejercida a 100 mm del filo de la cuchilla del cazo, cumpliéndose que:- Máquina con la transmisión en posición neutral- Todos los Frenos liberados- Unidad con su peso operativo estándar, sin fijar trasera al suelo- Canto inferior de cuchilla paralelo al suelo, con una separación del mismo siempre

inferior a 25 mm.

Para poder comparar las Capacidades decarga de diferentes cargadoras, se debenconocer las siguientes fuerzas de arranque:

1) Fuerza de arranque empleando el circuitode elevación2) Fuerza de arranque empleando el circuitovolteo del cazo3) Fuerza de arranque con la trasera delequipo fija al suelo

El propio diseño del cazo afecta al valor deFBR, por lo que el fabricante habrá de aportarel diseño del mismo con el que se obtuvieronlos datos mostrados en las EspecificacionesTécnicas de la Máquina.

Figura 6: Fuerza de arranque y geometría del cazo

Es interesante destacar en este punto la diferencia que existe con la Fuerza de ArranqueHidráulica, que se define a continuación, mediante la figura 6; donde el punto de referenciapara el apoyo pasa de ser el eje del punto de anclaje a la cinemática del cazo al propio ejedel tren delantero.



• Fuerza de Arranque Hidráulica

Figura 7: Fuerza de Arranque Hidráulica

En este caso el eje trasero se fija al suelo, para evitar la elevación del mismo. Con todo lo anterior, queda patente la cautela necesaria a la hora de establecer el patrónde medición seguido, dado que algún fabricante puede presentar, interesadamente, valoresen sus especificaciones que le beneficien a la hora de ser comparados con sucompetencia.

• Fuerza de Penetración - FP

La gran productividad de los LHD, muy superior a los equipos convencionales demovimiento de tierras, se debe a la característica diferenciadora que les permite atacar lapila de escombro y completar la carga en una sola pasada.Esta propiedad les viene conferida por el diseño de sucinemática de carga.Esta capacidad de carga dependerá, en consecuencia, de laFuerza de Arranque con la función de elevación del cazo, dela Fuerza de Arranque con la función de volteo, de la Fuerzade Penetración y del Diseño del Cazo. Con lo anterior tenemos que, para poder evaluar correctamente la Fuerza de Penetración,deberán conocerse los siguientes parámetros:

Carga en ejes:

En Vacío: Carga Total = LR + LF

Cargando:Carga Total = LR + LF + FBR

Figura 8: Fuerza de Penetración

En este apartado se han citado las fuerzas que intervienen en la capacidad de carga de unequipo LHD, si bien resta por resaltar la dependencia existente entre todas ellas y como, eldesaprovechar parte de la capacidad posible de carga repercute en la productividad final.Esto es lo que analiza el siguiente epígrafe sobre llenado del cazo.


• Llenado del Cazo y Productividad

Según se ha comentado, en una curva de productividad se puede reflejar cómo afecta undesaprovechamiento de la capacidad volumétrica del cazo en un mayor tiempo de llenado.Se presenta a continuación tal relación para el caso de una máquina TAMROCK TORO1400, con una carga de 14 t (Fig. 9).

Modelo: TORO 1400 Vel. Max: 15 km/h Carga: 14.000 kg Ciclo de carga: 0,5 min Eficiencia: 80 % Resist. Rodadura: 3 % Disp. Mecánica: 90 % Pendiente: 0 %

Plan de Trabajo: Días por semana: 5 días/semana Programa diario: 2 turnos/día Turnos perdidos: 20 turnos/año Trabajo programado: 8 horas/turno Trabajo efectivo: 6 horas/turno

Figura 9: Llenado de cazo y productividad

• Disponibilidad y Utilización

Una vez realizadas las consideraciones preliminares, al igual quemáquina, se tendrá que evaluar el potencial tiempo de uso dintentamos elegir un equipo aquel que esté trabajando próximobuscamos una máquina considerando que ni le sobre, ni leproducción prevista. Esto lo conseguiremos con más exactitud los cálculos que siguen.

D = Disponibilidad (%)Ht = Horas/turno x turnos/dS = Tiempo de mantenimP = Tiempo de parada im

Es necesario comentar aquí que el tiempo de parada imprevistase respete el tiempo de mantenimiento programado, dado por el que permite, durante los mismos, prevenir e incluso evitar avdisparo del valor de P. La tonelada más cara es aquella que no sSi bien estos factores pueden controlarse de alguna manePreventivo, la Utilización cae a veces por causas ajenas al usuar

Diferencias debidas apueden estar originadoserróneo de la flota, paradas no mecánicas

obras. En nuestro Sector se entiende por razonable un objetivo entono al 80%, mientras que la disponibilidad debería superar el

s

100)(×

−−=

HtPSHtD

100sdisponiblemotor de Horas

empleadasmotor de Horas×=U

Tiempo llenado 30 s a 50


con cualquier otro tipo dee las mismas, dado que, a su saturación. Es decir, falte tiempo para dar lacuanto más precisos sean

ía (horas)iento programadoprevista

será menor a medida quefabricante de los equipos yerías con el consiguientee mueve. ra por el Mantenimiento

io del equipo.

Tiempos en vacío, que por un dimensionamientoparadas del operador y, incluso políticas de lasde grado de utilización del90%.



• Criterios Económicos de Selección

Ya se apuntaba al inicio la necesidad de elegir un equipo de Carga y Transporte, queademás de ser técnicamente capaz de realizar el trabajo, debe ser seleccionado porproporcionar a la empresa usuaria la mejor capacidad a largo plazo, con el menor coste portonelada.En el momento de la toma de decisiones y siempre con la estrecha colaboración delproveedor de equipos, se pueden realizar cambios sobre el modelo seleccionado,modificaciones sobre los componentes o accesorios e, incluso, soluciones a medida. Esees el mayor valor añadido al producto por parte del proveedor y ha de exigírsele siempre.Actualmente es una realidad, especialmente en ejecución de túneles que lo estándar es noser estándar y casi siempre hay que elaborar un estudio técnico previo a la toma dedecisión de compra, con el fin de definir con exactitud la mejor solución para el cliente.Retomando el referente de los criterios económicos, se plasma en diagrama de flujo de lafigura 10, aquellos puntos en los que el fabricante puede cooperar (en color oscuro) y esosotros donde elementos externos al equipo marcan el camino a tomar.

Figura 10: Criterios Económicos I

Tras el desarrollo de la operatoria de selección anterior, se hace necesario avanzar encuanto a la combinación de los criterios técnicos allí expresados con los económicos, loscuales están representados en el diagrama de la figura 11 que sigue.



Figura 11: Criterios Económicos II

Es interesante comentar que el camino para llegar a estos valores es apoyado por elfabricante, en este caso SANDVIK TAMROCK,mediante programas informáticos de simulación deflotas y cálculo de costes que se ponen, de formagratuita, a disposición del Cliente.Con este tipo de colaboraciones, el Cliente disponede la información técnica más actualizada y delequipo profesional más cualificado para determinarel equipo más idóneo para cada aplicación. Es generalizada hoy en día la creación de equipostécnicos de trabajo, combinando recursos deproveedor y cliente, donde se manejan los datosreales de la obra a ejecutar sin pasar por alto la

necesidad de operar con lasmismas unidades, premisas ycondicionantes presentes en el tajo.Estos comentarios pretenden dejarconstancia de que la toma dedecisiones para la utilización de unequipo concreto ha de conocer a laperfección aquellos datos quemaneja, para llevarlos a losestándares de comparación,algunas veces enmascarados porciertos proveedores. Tablas dependientes (Fig. 12), Capacidades(Fig. 13) Esponjamientos (Fig. 14) oProductividades (Fig. 15 y 16) han

Figura 12: Tabla de Pendientes

Figura 13: Capacidades de carga según densidades



de estar claras y con fácil manejo, si no deseamos incurrir en aquellas preguntas del iniciode este capítulo.

Figura 14: Esponjamientos de diferentes materiales

Si bien, obtenidos los primeros datos, son las mencionadas tablas de productividad lasprincipales herramientas de decisión. Se muestran en la Fig. 15 las diferentesproductividades para un LHD modelo TORO 007, en función de la pendiente del terreno.

Figura 15: Productividades según pendientes



Mientras que la Figura 16 representa la velocidad, según marcha del equipo, en función dela pendiente del terreno.

VOLQUETES

Los criterios de selección de los volquetes, coinciden con aquellos que se citaronanteriormente, según muestran las figuras 10 y 11, con la salvedad de que los elementosde desgaste han de referirse, además de a los neumáticos, a la caja del volquete. Bien escierto que el principal mantenimiento, debido al impacto, se concentra en el posiblechapeado de esta caja.

Debido a la función desempeñada por los mismos, consecuentemente, se suelen manejarlas tablas incluidas a continuación en las figuras 17, 18 y 19.

En los volquetes de interior resulta evidente por su capacidad de carga, en función de sualtura, que estos equipos presentan una compacidad inalcanzable por sus competidores demovimiento de tierras de superficie. Independientemente de esto, los volquetes mineros,denominados con el anglicismo Dumper, resultan tanto más competitivos, cuanto mayor esla pendiente a superar para alcanzar la zona de vertido, además de ser los más eficientesen tiempo por ciclo, al ser combinados con las cargadoras LHD o las cargadoras frontalescompactas.

Resistencia a rodadura

Velocidad (km/h)

Figura 16: Velocidad según pendientes



En cuanto a las mencionadas curvas de productividad, se presenta a modo de ejemplo, lascorrespondientes a modelo TORO 50, volquete de 50 t, según diferentes pendientes asuperar.

Figura 17: Pendientes superadas

Figura 18: Producción según pendientes y distancias a recorrer



Resistencia a rodadura

Velocidad

Figura 19: Fuerza según velocidades y pendientes a superar

TORO 151TORO 151 ElectricCapacidad 3 500 kg

TORO 301 High LiftCapacidad 6 200 kg


TORO 2500 ElectricCapacidad 25 000 kg



TORO 0010Capacidad 16 100 kg






Supra 0012HCapacidad 80 000 kg

TORO 50 plusCapacidad 50 000 kg

Gama

Figura 20: Gama TORO



La figura 20 muestra toda la gama TORO, desde los LHD con capacidad de carga de 3,5 a25 t, hasta los volquetes de 40 a 80 t. Todos estos equipos, nacidos dentro del duroambiente minero, presentan una compacidad, robustez, versatilidad y potencia muysuperior a sus hermanos estándar de aplicación en movimiento de tierras. Es este tipo deentorno el que les ha hecho evolucionar hasta los equipos actuales, donde el concepto demodularidad y fácil acceso a los puntos de inspección y mantenimiento salta a la vistacuando son comparados con aquellos.



Esa incursión en el terreno de lo ambivalente ha alcanzado su cenit con los camionesSUPRA de 80 t, con una caja de volteo lateral yun tren de rodaje 5 x 5 único en su campo deaplicación. Este dumper, capaz de alcanzarhasta 30 km/h, representa una granversatilidad para trabajos combinados entrelabores de interior y superficie.

Al igual que sus competidores demenor capacidad de carga, estevolquete comparte la filosofía de fácilacceso a los puntos de mantenimiento y robustez, propia de los equipos mineros. Laexcelente maniobrabilidad de estos volquetes, dada por sus 4 ejes direccionales, lespermite trasegar por túneles de 7,7 m de anchura con giros en ángulo recto con radio

interior de 9,2 m. Puede decirse que estetipo de volquete es, actualmente, elcamión rígido con mayor maniobrabilidady compacidad para esta capacidad decarga del mercado. Se representa en lafigura 22 las dimensiones y repartos depesos en el mismo.

Para cerrar el repaso a los equipos de trabajo en labores de carga y transporte de interior,se realiza seguidamente la presentación de las excavadoras de carga frontal BrØyt, dondequedará nuevamente de manifiesto el valor añadido que representa la compacidad yrapidez de ciclo de carga, giro y volteo a camión.

Fifura 21: Radio de giro de SUPRA 12 H



CARGADORAS FRONTALES

Las excavadoras de carga frontal, siendo la marca comercial BRØYT la que servirá debase para el estudio de productividad, como veremos más adelante, representan el diseñomás idóneo para maximizar la velocidad de carga a volquete (t/h).

En este caso concreto se unen una cinemática de carga, inversa a la estándar enmovimiento de tierras, y compacidad de equipo, capaces de proporcionar una producciónhasta un 30% mayor.

Es un dato constatado, cronómetro en mano, que un equipo BRØYT ED 600T en unasección de túnel de 50 m² carga una voladura de 200 m³ de producción en 1½ horas;

mientras que el modelo superior, BRØYT ED 1000Ten una sección de túnel de 80 m² carga unavoladura de 320 m³ en el mismo tiempo.

Se trata en amboscasos de máquinas conmecánica Eléctrico –Diesel. Queda conellas garantizado unentorno de operaciónde la máxima limpieza,gracias a la operacióneléctrica, así como a la

inyección de agua en el frente de carga y volteo.

La superioridad, según se comentó anteriormente, de este tipo de equipos está basada enelementos de simple, pero eficiente, concepción. Se trata de Geometría de brazo yconfiguración hidráulica de vástagos única dado que poseen un brazo interior corto,

Figura 21: Dimensiones SUPRA 12 H



combinado con un brazo exterior largo. Este diseño permite un uso más eficiente devástagos, donde el cilindro del cazo queda fijado a la superestructura.El resultado no puede por menos que impresionar, gracias a la consecuente combinaciónóptima de fuerzas de penetración, arranque y elevación que proporcionan el más rápidollenado del cazo, comparado con cualquier otra máquina de su tonelaje.

Ha quedado obviado en este punto que esta configuración de carga permite un trabajo másseguro para el operador, gracias a la posición del equipo con respecto al frente de carga yla pila de escombro.

Quizá, dentro del rango de producto, la máquina más idónea para los trabajos típicos denuestra zona, es la BRØYT ED 600T Compact, por ser la que mejor se ajusta a lasdimensiones del túnel más frecuente.

Según las dimensiones reflejadas en la figura 22, se recomienda este tamaño de máquina,siempre con la consideración de las siguientes restricciones:

• Anchura mínima de 7,0 m necesario para girar 360°• Anchura recomendada de 8.0 m para una carga eficiente• Altura mínima de 6.0 m necesaria para cargar un volquete

Este tipo de máquinas suele trabajar, según figura 23, en combinación con camionescarreteros tipo “bañera”, aunque se obtiene un ciclo de trabajo con un tiempo óptimo si secombina la carga frontal con el transporte mediante volquete articulado, tipo TORO.

La influencia del tiempo por ciclo en función de la capacidad de carga del equipo detransporte a vertedero, o fase siguiente (cinta, machacadora, etc.), queda plasmada en elestudio que sigue, donde han de observarse las gráficas representadas en las figuras 24 y25.

Figura 22: Configuración de BRØYT D600T Compact



Para el análisis del tiempo por ciclo, basándonos en la tabla II, consideramos la siguientehipótesis:

· Factor llenado cazo: 0,95· Tiempo llenado cazo: 18 s· Tiempo de volteo: 6 s· Maniobra por camión: 9 s

Con los valores anteriores se puede analizar la capacidad de carga para los dos equiposcitados, según gráficas de las figuras 24 y 25, respectivamente.

Figura 23: Carga a camión tipo Bañera

Tamaño de cazoModelo3.0 m3 3.4 m3 4.0 m3 5.0 m3 5.3 m3 6.0 m3

600 90 % 100 % 115 %1000 95 % 100 % 110 %Tabla 2: Tamaño de Cazo vs. Factor de Llenado

Capacidad Bruta de carga Broyt D/ED 600 T/W

280290300310320330340350360370380

55 65 75 85 95 105 115

Sección de avance (m2)

Cap

acid

ad c

arga

(mat

. Vol

ado

en m

3 /hor

a)

Camión de 20t

Camión de 35ton

Figura 24: Capacidad de Carga BrØyt 600



Además de lo anteriormente expuesto, podemos concluir con la comparativa reflejada en latabla 3, donde queda de manifiesto, una vez más, cuál es el ritmo productivo de estosequipos frente a cargadoras convencionales, incluso con volteo lateral.

Si bien todos los datos anteriores son determinantes a la hora de la toma de decisiones,

- Es necesario una menor potencia de motor, incluso para un mayor tonelaje de máquina,- En el caso más favorable de la competencia, se realiza más de un 21% de ciclos/h,- El factor de llenado siempre es mejor,- La producción en m3 / h se incrementa en un 40%

Según testimonios de usuarios actuales de estos equipos, en aplicación para roca dura ysecciones de avance desde 80 m2, la producción desde que las excavadoras de cargafrontal entraron en operación, se ha aumentado la productividad total de la obra en un30%.

400410420430440450460470480490500

65 75 85 95 105 115

Camión de 20 t

Camión de 30 t

Capacidad Bruta de carga Broyt D/ED 1000 T/WC

apac

idad

car

ga(m

at. V

olad

o en

m3 /h

ora)

Sección de avance (m2)

Figura 25: Capacidad de Carga BrØyt 1000

MÁQUINA CARGADORA BRØYT ED1000T Cargadora de ruedas(Cazo 6 m3)

Cargadora de ruedas(Cazo 4,8 m3 )

Cazo Estándar Cazo volteo lateral Peso, t 67 45 45 Potencia motor, kW 200/266 320 320CAPACIDAD PRODUCCIÓNTiempo del ciclo (s) 22 38 28Ciclos/h 164 95 129Tamaño cazo (cu. m.) 5,3 6 4,8Factor llenado cazo, % 95 90 85Factor de eficiencia, % 85 80 80Metros cúbicos volados / hora (*) 700 409 420

Tabla 3: Comparativa entre cargadoras(*) No se consideran tiempos muertos por espera a volquete



Además del trabajo en combinación con camión bañera, se incluyen a continuación, figuras26 y 27, la combinación con volquete articulado TORO, que resultan ser las de mayorproductividad por ciclo.

Figura 26: Composición BrØyt D 600 T + ME Toro 40 (Planta)

Figura 27: Composición BrØyt D 600 T + ME Toro 40 (Alzado)



En la figura 28 que sigue, se nos muestra además, como esa gran capacidad de maniobraen espacios reducidos, es de gran utilidad cuando se aprovecha el equipo de carga paralabores de saneo en el túnel con martillo rompedor hidráulico.

En este caso se representa la geometría de trabajo de una BRØYT D600T que incorporaun martillo RAMMER G100, también del Grupo SANDVIK, con enganche rápido.

Se han expuesto hasta aquí aquellas soluciones, en cuanto a equipos propios se refiere,aportados por la marca SANDVIK dentro de su División de Minería y Construcción.Según se ha venido comentando, estos equipos nacen de los duros requerimientos delmundo de la minería, por lo que la selección de los mismos se debe de hacer en base aperiodos de amortización acordes al largo plazo de vida operativa que tales equipos tieneny que, sin duda alguna, serán siempre superiores a los de sus competidores estándar demovimiento de tierras.Por este motivo, nos permitimos comentar que ese es el principal escollo a salvar cuandoestos equipos entran en el proceso de selección dentro de la fase de compra paraejecución de obras ajenas a la minería, donde el horizonte de la inversión y,desafortunadamente de la vida útil de los equipos, se centra en trabajos con una duracióncorta en el tiempo (frecuentemente inferior a 3 años).Este suele ser el principal condicionante a la hora de la compra, incluso a la hora de aplicarla necesaria aplicación del Mantenimiento Preventivo, principal garante de una operación y,consecuentemente producción, al más alto nivel y durante toda la vida útil de los equipos.

Figura 28: Composición BrØyt D 600 T + RAMMER G100



No obstante lo anteriormente expuesto, si se conjugan los criterios económicos de compray la vida a largo plazo de los equipos, este tipo de maquinaria debería ser la primeraelección a la hora de ejecutar obras de avance de túneles con la mayor eficiencia, traducidaen el menor coste por tonelada.

Como entendemos que ha quedado patente este origen minero, nos tomamos la licencia decitar aquí un método de carga y transporte que actualmente representa la cota más alta encuanto a modernización de los mismos, ajena a la ejecución de túneles carreteros oferroviarios.Aquí, más que en ninguna otra aplicación de ingeniería para trabajos subterráneos, ha depensarse en un desarrollo a muy largo plazo, que viene siendo ajeno a la obra pública, enla que se centra este capítulo, y propio de la minería.No obstante entendemos, como referencia del potencial de solución de nuestra Compañía,que es inexcusable pasarlo por alto.

Se trata del proyecto AUTOMINE,donde la automatización de lostrabajos de carga y transporte estotal. La operación se realiza adistancia desde un lugar seguro parael operador y con la ayuda de unsistema combinado de cámaraobjetivas (situadas en el interior de lamina, sobre puntos fijos) y subjetivasa bordo de los propios equipos,permitiendo la visualización delentorno de los equipos desde losdiferentes ángulos necesarios.Como otros muchos avances en laingeniería de equipos de trabajo,este desarrollo nació de la necesidad de evitar al operador riesgos innecesarios, que eneste caso pasaban por evitar incluso la permanencia de este dentro de la propia cabina,ante el potencial riesgo de atrapamiento del equipo por hundimiento de la zona deoperación del mismo.

Dado que este capítulo pretende apuntar, de forma muy básica, los diferentes criterios deaplicación en la selección de equipos de desescombro en túnel, es obligado citar que, enobras de interior con unas distancias de transporte muy elevadas, y, cuando la construcciónde estructuras perdurables no suponen un inconveniente, se pueden emplear otrossistemas de transporte, que se citan a continuación.



TRANSPORTE POR VÍA FÉRREA

Método empleado cuando se presentan los siguientes condicionantes:

• Método tradicional para desniveles con pendiente limitada (Máx: 4% - 1:25)• Eficientes con distancias grandes y producción a largo plazo• Paso en sentido con permanencia de una infraestructura fija (Debe incluir rutas

alternativas, estaciones de carga/descarga, etc.)• La inversión inicial es muy elevada• Ha de considerarse que presentan un obstáculo permanente durante la ejecución• Ha de ser posible una automatización sistemática de los procedimientos

TRANSPORTE POR MONO-RAIL

Esta solución, estando disponible tanto con equipo motrices diesel como eléctricos, es muysimilar conceptualmente al ferrocarril pero prima sobre aquel cuando,

• Las pendientes a superar son muy prominentes,llegando a ser de aplicación hasta 45º

• Las curvas a salvar son muy cerradas



TRANSPORTE POR CINTA

Este tipo de transporte de graneles es aplicable siempre que se consideren las siguientescircunstancias:

• Existirán, aquí también, largas distancias y flujo constante de material• Puede trabajar en desniveles o pendientes• La inversión inicial es siempre elevada• El tamaño máximo de fracción portada es de unos 300 mm• A menudo necesita machaqueo primario

Esta última condición es, hoy en día, fácilmente salvable, debido a la existencia de equiposmóviles de machaqueo, hábiles desde el punto de vista del control de emisiones, paradesarrollar su trabajo en el interior del túnel.

En definitiva, se ha pretendido hasta aquí introducir los parámetros y equipos básicos a serconiderados a la hora de elegir la máquinaria adecuada para desarrollar las tareas de cargay transporte en túneles. Se ha tenido el claro objetivo de presentar, sin entrar en detalle, unabanico de opciones que ha de ser estudiado en profundidad conjuntamente entreproveedores y usuarios finales. Este debe ser realmente el valor añadido al producto quelos departamentos técnicos de los grandes proveedores ponen a disposición de losusuarios finales en forma de consultoría previa a la compra.

En nuestro caso concreto, se da un paso adelante con los correspondientes programas decálculo y soporte para simulación y parametrización de flotas que, llegando al estudio enprofundidad de la aplicación del Cliente, nos permite definir exactamente la solución óptimapara ésta.

We make it possible

Carga y Transporte en Túneles

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