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VALIDACIÓN T.P. EN MINAS A CIELO ABIERTO CENTRO NACIONAL MINERO – SENA Regional Boyacá

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REGIONAL BOYACA

CARGUE Y TRANSPORTE

TECNICO PROFESIONAL EN MINERIA A CIELO ABIERTO

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA

CENTRO NACIONAL MINERO 2002


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TABLA DE CONTENIDO

1. CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE CARGUE

1.1 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA PRODUCCION

1.2 CARGADORES

1.3 CLASIFICACION DE LOS CARGADORES

1.4 CAPACIDAD DEL CUCHARON

1.5 SISTEMA HIDRÁULICO

1.6 RENDIMIENTO DE CARGADORESE

2. METODOS DE TRANSPORTE

2.1 SISTEMA CONTINUO

2.2 SISTEMA DISCONTINUO

3. CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE

3.1 USOS DEL TRANSPORTE

3.2 TIPOS DE DESCARGUE

4. CALCULO BASICO MOVIMIENTO DE TIERRAS

4.1 MATERIAL ARRANCADO

4.2 NATURALEZA DE LOS MATERIALES

4.3 CICLOS

5. FACTORES BASICOS PARA ESTIMACION DE LA PRODUCCION

5.1 PESOS Y MATERIALES

5.2 CAPACIDAD DE LAS MAQUINAS

5.3 TIEMPO DE CICLOS DE CARGUE Y ACARREO

6 METODO DE CARGUE

7. SISTEMAS DE TRANSPORTE

7.1 TRANSPORTE DE CAMIONES O VOLQUETAS

7.2 TRANSPORTE POR FERROCARRIL

7.3 TRANSPORTE POR CABLE AEREO

7.4 BANDA TRANSPORTADORA

8 SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN


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1. CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE CARGUE.

Los equipos de cargue utilizados en una explotación a cielo abierto puede

dividirse básicamente en:

• Cargadores frontales, que depende de la tracción en el piso para la fuerza de

excavación;

• Palas mecánicas con cucharón de brazo de ataque, cucharón de almeja o de

despalmadora, que se apoyan sobre el piso mientras trabajan;

• Palas mecánicas con dispositivo de dragas, retroexcavadoras, o de cucharón

de almeja, que cargan desde la parte superior del banco;

• Escrepas y los bulldozers, que trabajan hacia abajo del talud del banco, y las

excavadoras de cable vía de control remoto


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La selección de la maquinaria dependerá de las características de la localización y

excavación de los yacimientos ; del volumen, del rendimiento requerido ; del tipo e

importancia de otro trabajo que deberán hacer las mismas maquinas; del tipo de

unidades de acarreo o de transporte y de sus precios .

1.1 . Factores que intervienen en la produ cc ión : Las maquinas grandes son

apropiadas para los yacimientos duros, de gran espesor y gran producción . La

producción nominal basada en yardas sueltas o en una hora de sesenta minutos,

será mayor que la de las yardas en banco o de la hora de cincuenta minutos.

Un índice aproximado del rendimiento, puede obtenerse tomándole el tiempo a

una maquina que trabaja en varios minerales .

La evolución de tractores potentes para el movimiento de tierras y manejo de otros

materiales pesados se ha producido con tal rapidez que es imposible generalizar

acerca de las mejoras adicionales que aun puedan consiguiese en este tipo de

maquinas. En los pocos años transcurridos desde la segunda guerra mundial, el

desarrollo de nuevos tipos de neumáticos, grupos motopropulsores, convertidores

de par, transmisiones automáticas , reducciones por planetarios en las ruedas ,

materiales estructurales y diseño general de los equipos de cargue, han hecho

una realidad tanto los tractores montados sobre ruedas como los montados sobre

orugas ,que son en la actualidad adecuados virtualmente para todo tipo de trabajo

intensivo realizable con tractor

1.2 Cargadores: Originalmente los cargadores solo tenían movimiento de giro del

cucharón, y vertical a lo largo de un marco que le servia de guía al cucharón, que

se colocaba en la parte delantera del tractor. Cuando el cucharón estaba a nivel

del piso, el tractor avanzaba hacia delante, y el cucharón se introducía en el

material para cargar; después se subía el cucharón a base de cables y poleas


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accionadas por una toma de fuerza del motor del tractor y con el cucharón en esta

posición el tractor se movía hasta colocarse con el cucharón en la parte superior

del vehículo que se deseaba cargar, y se dejaba que el cucharón girara por el

peso del material y del cucharón mismo aflojando uno de los cables de control. De

este tipo de equipo quedan muy pocos trabajando pero fueron el origen de los

actuales. Estas maquinas tenían el embrague de fricción y ejes de tipo usados en

automoción, apenas si podían realizar trabajos de carga de materiales sueltos.

El trabajo pesado incluyendo la excavación de material en su estado natural,

estaba reservado casi por entero a las excavadoras giratorias montadas sobre

orugas. Los tractores cargadores de hoy en día nacieron principalmente de las

necesidades económicas de la vida. En las explotaciones mineras a cielo abierto

por ejemplo ose enfrentó con el uso de maquinaria que no se adaptaba al ritmo del

aumento de los costos de los trabajos, acudiéndose a los fabricantes de

maquinaria para la construcción de equipos que excavaran y cargaran es decir, un

tractor cargador que proporcione:


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• Mayor producción

• Menor costo de funcionamiento

• Mayor movilidad

• Mas facilidad de servicio

Para esto fue necesario desarrollar motores más potentes, mejores transmisiones

componentes hidráulicos más eficaces, en el caso de cargadores con llantas estas

deberían ser más grandes y con base más ancha, para suministrar la tracción y

flotación necesaria.

Los cargadores son equipos de excavación, carga y acarreo y por esta causa es

más conveniente en algunos casos que la pala mecánica, pues en esta es

necesaria el uso de camiones para el acarreo del material aunque sea a

distancias cortas.

Cuando se comparan las palas mecánicas con los cargadores, se ve que una

pala mecánica tiene una duración de vida de 2 a 3 veces mayor que un cargador,

pero hay que hacer notar que la pala mecánica impone un gasto de mayor capital,

amotización e intereses del capital invertido. Por otra parte el alto costo de

transportación de esta maquinaria es de una obra a otra es mucho mayor.

La movilidad del cargador es superior, pues este puede moverse el área de

voladura rápidamente y con seguridad, y antes de que el polvo de la explosión se

disipe el cargador puede estar recogiendo la roca regada y preparándose para la

entrega del material.

El uso de los cargadores da soluciones modernas a un problema de acarreo y

carga de materiales con la finalidad de elevar los costos y elevar la producción.


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1.3 CLASIFICACION DE LOS CARGADORES

Por conveniencia podemos clasificar los cargadores desde dos puntos de vista:

• En cuanto a su forma de descarga: Según la forma de descarga se pueden

clasificar en:

1. DESCARGA FRONTAL

Son los más usuales de todos, estos voltean el cucharón o bote hacia la parte

delantera del tractor accionándolo por medio de gatos hidráulicos. Su acción es

a base de desplazamientos cortos. Y se usa para excavaciones a cielo abierto,

para manipulación de materiales suaves o fracturados en bancos de arena,

grava, arcilla, etc. También se usan con frecuencia en relleno de zanjas y en

alimentación de agregados a plantas dosificadoras o trituradoras.

Una derivación de este tipo de descarga es cuando se usa el cucharón concha

de almeja al que también se le llama cucharón de uso múltiple. Este se puede

abrir en dos para cargar o descargar además de que se puede usar como un

cucharón de descarga frontal el objeto de que el cucharón se abra es que cuando

el labio superior que es el que forma la caja del cucharón se separa de la parte

vertical, esta queda como cuchilla topadora, y se puede usar como tal además

de que cuando está cargado se puede forzar ciertos materiales a entrar dentro, al

cerrar las dos partes del cucharón. En la parte trasera del cucharón un par de

cilindros hidráulicos de doble acción hacen que esta se abra o cierre.


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2. DESCARGA LATERAL

Los de descarga lateral tienen un gato adicional que acciona el cucharón

volteándolo hacia uno de los costados del cargador. Estos tienen como ventaja

que el cargador no necesita hacer tantos movimientos para colocarse en posición

de cargar al camión o vehículo que se desee, sino que basta que se coloque al

vehículo paralelo.

Desde luego este equipo es más caro que el de descarga frontal y solo se justifica

su uso en condiciones especiales de trabajo, por ejemplo en sitios donde no hay

mucho espacio para maniobras, como el trabajo entre túneles o en cortes largos

de caminos, ferrocarriles o canales.


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3. DESCARGA TRASERA

Los equipos de descarga trasera se diseñaron con la intención de evitar

maniobras del cargador. En estos el cucharón ya cargado pasa sobre la cabeza

del operador y descarga hacia atrás directamente al camión, a bandas

transportadoras o a tolvas.

Estos equipos resultan sumamente peligrosos y causan muchos accidentes por

que los brazos del equipo y cargador pasan muy cerca del operador algunos de

estos equipos han sido diseñados con una cabina especial de protección, pero

esto resta eficiencia a la máquina por que reducen la visibilidad, además de

añadirle peso al cargador.

En realidad han sido desechados para excavaciones a cielo abierto y solo se

usan en la construcción de túneles cuya sección no es suficientemente amplia

para usar otro tipo de cargador. Estos equipos vienen generalmente montados

sobre orugas aunque algunos pequeños vienen sobre ruedas metálicas que

ruedan sobre una vía previamente instalada dentro del túnel.

• En cuanto a la forma de rodamiento:

1. DE CARRILES (ORUGAS): Al conjunto formado por el tractor de orugas y

el equipo se le llama cargador frontal, tractor, pala y más comúnmente

traxcabo que es la degeneración del nombre de un modelo de una marca

determinada, pero que en Méjico se ha generalizado y se le nombra así al

de todas las marcas.


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En cuanto al sistema hidráulico, controles automáticos, cucharones y motor se

rigen en forma general bajo el mismo principio de los cargadores montados sobre

neumáticos.


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ORUGAS: El sistema de transito de estos cargadores consta de cadenas

formadas por pernos y eslabones, a las cuales se atornillan las zapatas de

apoyo, estas cadenas se deslizan sobre rodillos conocidos comúnmente como

roles. En el extremo posterior de la cadena se encuentra la catarina

Que es un engranaje propulsor que transmite fuerza tractiva.

Un adecuado ancho y largo de las orugas es necesario para la estabilidad contra

el volcamiento lateral cuando se acarrean cargas pesadas

2. DE LLANTAS (NEUMATICOS)

Los cargadores frontales montados sobre neumáticos, son equipos de excavación,

carga y acarreo que tienen un cucharón para estos fines y se adaptan en la parte

delantera de los tractores

Mediante la selección del convertidor de par, bombas, motores adecuados, ejes

de transmisión, diferencial y reducciones planetarias perfectamente conjuntados

para suministrar la máxima potencia utilizable por pérdidas de rozamiento mínima

se pueden realizar las siguientes funciones:

1. Transmitir fuerza suficiente a las ruedas para proporcionar una acción de

empuje adecuado al peso de la máquina.


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2. Suministrar fuerza al sistema hidráulico que excavará, levantará y volcará las

cargas adecuadas por anticipado, estas máquinas no son simples tractores

equipados con componentes adecuados para la excavación y carga sino que son

máquinas básicamente proyectadas para excavar, elevar y cargar cada una de

ellas, formada por componentes estructurales, motrices y mecánicos concebidos

para trabajar conjuntamente.

NEUMATICOS

Si los motores y trenes de transmisión han experimentado cambios lo

suficientemente amplios para ser posible la consecución del moderno cargador

para trabajos intensivos, los neumáticos también han evolucionado. Se ha

demostrado mediante una gran cantidad de estudios efectuados sobre el terreno

que por ejemplo un neumático del tipo que se utiliza en las máquinas para el

movimiento de tierras, equipado con pocas lonas suministrará un área de apoyo

superior.

En contra de la creencia popular, de que los neumáticos de los cargadores se

deterioran bajo condiciones de trabajo intensivo, en proporción similar incluso al

de los neumáticos de las motoescrepas, la experiencia nos demuestra lo

contrario. El armazón básico del neumático montado en un cargador que se

desgasta mucho más despacio, debido a que la cantidad de calor generada en

el neumático es menor a la que se produce en el mismo cuando este es utilizado

en una moto escrepa. Esto es debido principalmente tanto a que la velocidad, y

distancia de acarreo de los cargadores son menores que los de la moto escrepa.

El tractor básico del cargador se ha diseñado para permitir modificaciones en la

distribución del peso, ya sea mediante el inflado de los neumáticos con agua o


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adición de los contrapesos por lo que se puede adaptar con mayor precisión a

diversas condiciones de trabajo.

PROTECCION DE LOS NEUMÁTICOS

Para aumentar la duración de las costosas llantas, se debe recomendar a los

operadores que no acomoden las cargas mediante arrancones y frenajes bruscos

pues esta pésima costumbre se traduce en severos impactos y frecuente causa

de rotura del tejido de las lonas de los neumáticos.

La presión del aire apropiado es base para la duración y el buen funcionamiento

de estos equipos.


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Cuando la superficie de rodamiento esta compuesto en materiales abrasivos y

fragmentos de roca que pueden dañar a los neumáticos es prácticamente

recomendable proteger a estos con zapatas y eslabones de acero.

1.4. CAPACIDAD DEL CUCHARON

Se habla de los elementos básicos de carga, es decir de los cucharones. Para

ello mencionaremos los diferentes tipos existentes en el mercado.

1. Cucharón ligero : Los equipos que únicamente van a cargar materiales

sueltos y poco abrasivos tienen un cucharón ligero o liviano y en la parte externa

del labio inferior están reforzados por una cuchilla que es la primera que entra en

el material a remover

2. Cucharón reforzado : Cuando se necesita excavar además de cargar,

entonces el cucharón es un poco más fuerte que el anterior y viene equipado con

una serie de puntas o dientes repartidos en el mismo sitio en el que el anterior

lleva cuchilla. Los dientes tienen por objeto facilitar la penetración del cucharón

dentro del material.


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Estos dientes están cubiertos por un casquillo de acero especial resistente a la

abrasión y cuando sufren desgaste considerable se cambian por nuevos con el

objeto de proteger a los dientes y al cucharón mismo.

3. Cucharón super reforzado con d ientes: Cuando el material que se va a

cargar es roca fragmentada o lajas entonces se debe usar un cucharón especial

super reforzado que es igual al cucharón de excavaciones pero más fuerte,

algunos cucharones para roca tienen su borde inferior en forma de civil y no lleva

dientes sino cuchilla.

4. Cucharón p ara demolición : Este tipo sirve para cargar desechos y

escombros de forma irregular, para esto cuenta con una mandíbula con fuerza

hidráulica cuyos bordes son dentados. Las planchas laterales son desmontables

para mejor agarre de materiales grandes


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La capacidad mecánica de toda la máquina y en particular la de los

componentes de los brazos y la cuchara ha de ser suficiente para soportar las

tremendas fuerzas que se desarrollan durante esta parte del ciclo de trabajo del

cargador. Probablemente de ninguna otra parte del diseño básico del cargador,

tienen los fabricantes tantas opiniones diferentes como en el método de construir

las piezas que componen el conjunto de brazo – cuchara, para mejor resistir las

cargas de choque de la excavación, elevación, acarreo y volteo, cuanto menor el

número de puntos articulados, palancas acodadas y elementos de conexión,

mayor será el período de tiempo que puede esperarse del mecanismo brazo

cuchara, funciones sin fallas estructurales.

Intimamente ligado a lo anterior está la capacidad de los cucharones los cuales

varían con la potencia del tractor, el uso que se destina y también debe

relacionarse al tamaño de las unidades de transporte por lo que si se desea

adaptar uno de estos equipos a un tractor, es conveniente consultar los catálogos

correspondientes por que cada equipo ha sido diseñado para un tractor

determinado y lo anterior por lo general no es posible , ya que estos equipos

vienen adaptados al tractor que corresponde desde la fábrica; pero vale la pena

tenerlo en cuenta pues una mala adaptación puede constar mucho dinero y ser

infructuoso.

La capacidad más usual de los cucharones varían de 0.5 a 5 yardas cúbicas,

aunque actualmente hay fabricantes que están haciendo equipos más grandes.


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1. 5. SISTEMA HIDRAULICO

El conjunto de brazo cuchara de los cargadores se acciona por medio de un

sistema hidráulico que está formado por una bomba que recibe movimiento del

motor del tractor, un depósito general de aceite, una red de circulación cerrada

de flujo, los correspondientes pistones y los controles instalados al alcance del

operador en el puesto de mando en el propio tractor.

Casi en todos los cargadores son dos pares de gatos los que se accionan,

sirviendo uno de los pares para subir y bajar el equipo, mientras el otro hace los

movimientos de excavación y volteo, el tamaño de los cilindros y la presión

hidráulica y la longitud de los brazos de palanca, mediante los cuales se

transmite la fuerza hidráulica nos determina la fuerza ruptura que puede ser

desarrollada en el borde de ataque del cucharón.

Los cilindros de elevación proporcionan la fuerza suficiente para elevar una carga

capaz de hacer bascular la máquina sobre su eje delantero, cuando la cuchara

se encuentra situada en su posición de máximo alcance hacia delante. Esta

carga se define como carga de vuelco.

El mismo efecto se puede conseguir sujetando el borde de ataque del cucharón

mediante algún objeto fijo, haciendo que la máquina báscule sobre su eje

delantero, aplicando la fuerza de rotura.

Como es lógico suponer otra bomba hidráulica independiente es la de sistema de

carga y descarga de material, permite en todo momento accionar la dirección del

cargador, este sistema de dos bombas proporciona rendimientos óptimos

cuando la máquina se encuentra conjuntada con el convertidor de par y con la

selección adecuada de marchas.


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Las marcas de los motores que se usan con más frecuencia son: Caterpillar,

Cummins, General Motors.

Una de las funciones del motor de un cargador es proporcionar la potencia

necesaria para generar fuerza hidráulica para el movimiento del cucharón y la

dirección. Hasta el 35% de la potencia del motor en HP, es recomendable para

satisfacer a esta. La otra función es transmitir fuerza suficiente a las ruedas y

proporcionar una acción de empuje adecuado, para que se cumpla, nunca se

debe hallar en la barra de tiro menos del 65% restante deducida de la fuerza de

arrastre del vehículo; siendo esta la fuerza requerida para mover el vehículo

durante el transcurso de la prueba con la transmisión en punto muerto,

expresándose en libras e incluye el engranaje diferencial y otras fricciones, el

esfuerzo requerido para flexionar los neumáticos, para compactar o desplazar el

material sobre el que avanza la máquina y la tracción necesaria para remontar

las irregularidades de la superficie.

1.6. RENDIMIENTO DE CARGADORES:

En el movimiento de tierras lo que más nos interesa es minimizar los costos de

producción, es decir obtener el costo más bajo posible por unidad de material

movido.


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Se entenderá por rendimiento, al volumen de material movido durante la unidad de

tiempo. Este depende de numerosos factores como son:

1. Capacidad del cucharón y su posibilidad de llenado

2. Tipo de material

3. Altura del terreno a escabar y la altura de descarga.

4. La rotación necesaria entre la posición de excavación y de descarga

5. La habilidad del conductor.

6. La rapidez de evacuación de los materiales

7. Características de la organización de la empresa

8. Capacidad del vehículo o recipiente que se cargue

CALCULO DEL RENDIMIENTO DE UN CARGADOR POR MEDIO DE LA

OBSERVACION DIRECTA.

La obtención de los rendimientos por observación directa es la medición física de

los volúmenes de materiales movidos por el cargador, durante la unidad horaria

de trabajo.

Con este método se obtienen los rendimientos reales, sin embargo este sistema

requiere de contar con la máquina en el frente de trabajo, por esta razón no es

posible usarlo para tomar una decisión de compra.

Este método proporciona un medio objetivo de comparación entre el rendimiento

real y el rendimiento teórico.


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CALCULO DE RENDIMIENTO DE UN CARGADOR POR MEDIO DE REGLAS Y

FORMULAS

Se calcula la cantidad de material que mueve el cucharón en cada ciclo y esta se

multiplica por el número de ciclos por hora. De esta forma se obtiene el

rendimiento teórico.

M3/hora=M3/ciclo x ciclo/hora

La cantidad de materiales que mueve el cucharón en cada ciclo es la capacidad

nominal de cucharón afectada por un factor que se denomina factor de carga

expresado en forma de porcentaje que depende del tipo de material que se

cargue. Este factor de llenado o de carga debe tomarse muy en cuenta pues el

cucharón, no se puede llenar a ras más que en los terrenos ligeros en condiciones

óptimas. En terrenos pesados especialmente arcilla, el cucharón solo se llena

parcialmente, mientras que en materiales rocosos el llenado es aún más

imperfecto.

M3/ciclo = Capacidad nominal del cucharón por factor de carga.

El factor de carga se puede determinar empíricamente para cada caso en

particular o sea por medio de mediciones físicas o tomarse de los manuales de

fabricantes.


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MATERIAL SUELTO FACTOR DE CARGA

Agregados húmedos mezclados 95 – 100%

Agregados uniformes hasta 1/8” 95 - 100%

Agregados de 1/8” a 3/8” 85 - 90%

Agregados de ½” – ¾ “ 90 - 95%

Agregados de 1” o más 85 - 90%

MATERIAL DINAMITADO FACTOR DE CARGA

Bien fragmentado 80 – 85%

Fragmentación mediana 75 – 80%

Mal fragmentado 60 - 65%

1.7 POTENCIA

La potencia es la energía en acción, o la capacidad de ejecutar trabajo a una

velocidad determinada. Se requiere potencia para empujar o halar una carga.

POTENCIA NECESARIA

Esta relacionada directamente con el trabajo que se va a efectuar, los factores que

determinan la potencia necesaria son:

• Resistencia al rodado: es la fuerza que opone el terreno al giro de las ruedas.

El vehículo no se moverá mientras no se venza esta fuerza. Esta resistencia


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se mide en kilogramos y la fuerza necesaria para vencerla se mide en

kilogramos de tracción.

• Resistencia en las pendientes: Debido a la fuerza de gravedad que actúa

sobre el vehículo, la inclinación del terreno ofrece resistencia al movimiento de

la máquina en el ascenso. Al descender una pendiente la fuerza de gravedad

es favorable y se denomina ayuda en pendiente.

POTENCIA DISPONIBLE

Es la suministrada por la máquina para ejecutar cierta cantidad de trabajo.

POTENCIA UTILIZABLE

Es la potencia disponible, considerando las restricciones impuestas por las

condiciones de trabajo.

La potencia determina la velocidad con que puede viajar una máquina en ciertas

condiciones de trabajo y que permite calcular las velocidades de viaje en

proyectos en que no es factible obtener datos mediante comprobaciones en el

terreno.


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FACTORES TIPICOS DE RESISTENCIA AL RODADO

TIPO DE CAMINO SISTEMA METRICO

Duro y parejo (pavimento de concreto o bituminoso

que no cede bajo el peso

20 kg/ton

Firme (grava o macadán) algo ondulado y que cede

un poco bajo la carga.

32.5 kg/ton

Nieve compacta 25 Kg/ton

Suelta 45 kg/ton

Arcilla dura con surcos que cede bastante bajo el

peso. Se prepara muy poco y no se riega. La

penetración aproximada de los neumáticos es de 2 a

3 cm.

50 Kg/ton

Tierra sin estabilizar, surcado y que cede mucho bajo

el peso, los neumáticos se hunden 10 a 15 cm.

75 kg/ton

Tierra blanda y fangosa con surcos o arena 100 a 200 kg/ ton

Cuando se marcha en terreno plano un vehículo solo deberá vencer la resistencia

al rodado. Al marchar cuesta abajo un vehículo deberá vencer la resistencia al

rodado menos el factor de ayuda en las pendientes.

Una regla empírica determina que por cada 1% de desnivel se produce una fuerza

adversa favorable de 10 Kg/ton del peso del vehículo . Esto es adicional a la

resistencia al rodado.


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1.8 SISTEMA DE TRACCION

La tracción efectiva viene siendo la capacidad que tienen las ruedas o carriles de

aferrarse a la superficie del suelo, constituye siempre un factor que limita la

potencia, la acción de agarre de los carriles o rueda en el suelo varía de acuerdo

con el peso que hay sobre los carriles y según las condiciones del suelo.

Cuando los carriles o ruedas giran en falso significa que las condiciones de

agarre son malas, en este caso podemos emplear una de las siguientes

soluciones:

• Aumentar el peso de la máquina

• Mejorar las condiciones del suelo

Uno de los factores más importantes que determinan la fuerza de tracción es el

peso de la máquina misma. Ningún tractor es capaz de ejercer una fuerza de

tracción superior a su peso. Por ejemplo si en un automóvil corriente las ruedas

propulsoras soportan el 40% de su peso, solo puede ejercer una fuerza de

tracción máxima equivalente al 40% del peso total. Las condiciones del suelo

disminuyen en diversos grados.

Para evaluar el factor de tracción correspondiente a las diversas características o

condiciones del suelo se han formulado los coeficientes de tracción efectiva o de

agarre que constituyen los porcentajes del peso sobre las ruedas propulsadas.

Tratándose de neumáticos, el coeficiente de agarre en el hielo es 0.12 esto

significa que la tracción en kilogramos de una máquina con neumáticos es el

12% del peso sobre las ruedas propulsadas.


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La relación matemática utilizada es:

Fuerza de tracción utilizable = (Coeficiente de agarre )* peso sobre las orugas

o ruedas propulsadas.

COEFICIENTE DE AGARRE

TIPO DE SUELO NEUMATICOS ORUGAS

Hormigón 0.90 0.45

Arcilla y marga secas 0.55 0.90.

Arcilla y marga mojadas 0.45 0.70

Arcillas y marga surcadas 0.40 0.70

Arena seca 0.20 0.30

Cantera 0.65 0.55

Camino de grava suelta 0.36 0.50

Nieve compacta 0.20 0.25

Hielo 0.12 0.12

Tierra firme 0.55 0.90

Tierra suelta 0.45 0.60

Carbón amontonado 0.45 0.60

Ejemplo:

Cuál es la fuerza máxima de propulsión utilizable en las ruedas de un tractor

trailla de 2 ejes, totalmente cargado (32.660 kg de carga útil) que opera en tierra

firme.

El peso bruto de la unidad completa, con la inclusión de la carga es de 66.620 Kg.

Según las especificaciones el 52% de este peso se halla sobre las ruedas

propulsadas .


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Fuerza de tracción disponible = ( peso en las ruedas propulsadas) x

(coeficiente de agarre)

Fuerza de tracción disponible 66.620 Kg. x (0.52) x (0.55) = 19.053 Kg.

2. METODO DE TRANSPORTE

El transporte de los materiales de explotación incluye el movimiento del material

desde el banco hasta la planta o hasta el almacenamiento y en ambas

direcciones entre la planta y el almacenamiento. También comprende la entrega

desde estos 3 lugares a la obra aunque una cantidad variable del producto

puede ser transportada desde la explotación en los camiones del comprador, las

principales unidades de transporte para su uso en las explotaciones son los

camiones, incluyendo remolques completos o semiremolques y bandas

transportadoras.

2.1 . SISTEMA CONTINUO

Las bandas transportadoras se destinan principalmente para el trabajo dentro de

la explotación, pueden considerarse tanto comunidades de transporte o parte de

la planta misma. Mueven y elevan el material con mínimo esfuerzo pero

usualmente son difíciles de colocar y de cambiar de lugar.

Pueden utilizarse en lugar de camiones para la entrega de un volumen

considerable de material a un solo punto distante muchas millas en adelante.

Para el transporte de material se puede emplear un sistema continuo de bandas

en la cual se adicionan o descargan unas con otras la banda descargará en el


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extremo receptor de la banda anterior . Tales instalaciones pueden ser bastante

largas y se justifican donde quiera que vaya a manejarse un volumen

considerable. Estas bandas pueden descargar a una tolva de almacenamiento o

directamente a los vehículos de transporte.

2.2 . SISTEMA DISCONTINUO

Las principales unidades de transporte de acarreo en las explotaciones a cielo

abierto son los camiones o volquetas, incluyendo remolques completos o

semiremolques. En las explotaciones grandes se utilizan trenes de carga, tanto

de vía angosta como de vía ancha, la última particularmente cuando se transporta

material sin tratamiento, desde los bancos hasta un mercado distante. Las

unidades de excavación como las escrepas y las excavadoras de cable pueden

también hacer una cantidad considerable de acarreo.

Los camiones son unidades excelentes y flexibles para uso general. Se consigue

una amplia variedad de tamaños estándar y puede adaptarse a cargadores de

diferentes tamaños o programas de producción variando el número en el trayecto.

Las excavadoras de cable requieren un gran volumen dentro de su alcance para

justificar su colocación, puede utilizarse también en los patios de almacenamiento

para amontonar, extraer y alimentar.

GENERALIDADES DE LA BANDA TRANSPORTADORA

Las bandas o cintas transportadoras pertenecen al sistema de transporte continuo,

debido al flujo de material a altas velocidades. Cuando este sistema es utilizado

para llevar materiales a distancias considerables (varios kilómetros), no seria

practico hacerlo en una sola unidad, tendría que hacerse en varios escalones


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diferentes ya que existe un máximo de longitud de la banda. Cada escalón

constituye una unidad transportadora completa que descarga a la parte posterior

de la otra etapa.

Este sistema puede operar en cualquier terreno, siempre y cuando las pendientes

no excedan de las pendientes permisibles para las cuales el material particular

pueda ser transportado, se ha estimado que la pendiente máxima de trabajo

optimo para una banda transportadora esta es de 18°

USOS

Las bandas transportadoras son de bastante uso en minería a cielo abierto y bajo

tierra, se utilizan también en plantas concentradoras y de fundición, es un sistema

económico para el transporte del mineral en diferentes frentes de producción

PARTES PRINCIPALES

Las partes constituyentes de una banda transportadora son: una cinta fabricada en

fibras de lona en diferentes espesores y anchos, según el tipo de materia a

transportar, rodillos metálicos sobre los cuales se desplaza la banda, unan o dos

cabezas motrices, tambor de impulsión, tambor de retorno o de reenvío, reductor

de velocidad, estructura de acero

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN

• CAPACIDAD: es decir las toneladas de material que necesita transportar

por hora, la capacidad es función del ancho de la cinta, la velocidad y la

naturaleza del material que se va a transportar.


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• ENERGIA MOTRIZ: o sea los H:P (horse power) necesarios para mover la

cinta y su carga

• TENSIÓN DE LA CINTA: Es decir la tensión motriz, relacionada al peso de

la cinta, peso de la carga y la tensión producida por la subida.

En el momento de seleccionar y calcular una banda transportadora se debe tener

algunos datos importantes como son:

*características de la carga, peso del material en kilogramos por metro cubico,

tamaño máximo de los fragmentos del material, condiciones físicas del material,

humedad, temperatura.

*relación máxima de alimentación, es decir la carga máxima exigida a la cinta en

toneladas cortas por hora o toneladas métricas por hora

*distancia entre centros, o sea el trayecto de la cinta entre los centros del tambor

de impulsión y el tambor de retorno, medido en pies o en metros.

*ascenso o descenso de la banda, es decir la diferencia de elevación entre los

centros de los tambores de retorno y de impulsión medido en pies o en metros y el

ángulo de pendiente medido en grados.

*Sistema de transmisión de movimiento, tipo y ubicación del sistema motriz

incluyendo el arco (ángulo) entre el tambor de impulsión y la cinta, además se

debe determinar si el tambor es ranurado o liso.

*sistema de control de tensión: ubicación del sistema de templado y si es

automático o manual de tipo de tornillo.

*sistema de carga y descarga: es el método de relación de carga y descarga de la

cinta incluyendo él numera de puntos de cargue.


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3. CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE

En minería son tantas las combinaciones posibles de equipos y tan variados los

métodos a emplear que mediante una buena administración se debe lograr un

mayor rendimiento a un menor costo para hacerla más racional.

Los equipos deben estar trabajando todos al mismo tiempo y se debe evitar al

máximo el tiempo cesante ( tiempo perdido de la máquina parada aunque se

encuentre en buenas condiciones de funcionamiento), respetando eso sí los

turnos y ciclos de trabajo, los tiempos de mantenimiento y rotación del personal

Para la selección de un equipo de transporte minero es muy importante tener en

cuenta las siguientes consideraciones:

¬ El equipo puede ser usado en una variedad de aplicaciones

¬ El grado de compatibilidad del equipo a adquirir con el existente (equipo de

cargue y equipo de transporte).

¬ Analizar posibles restricciones en cuanto al espacio.

¬ Analizar el efecto del grado de pendiente en las vías tanto favorables como

adversas.

¬ Tamaño y forma del yacimiento

¬ Distribución de los mantos de carbón

¬ Naturaleza y características del estéril a remover.

¬ Carácter e importancia de las estructuras geológicas.

¬ Factores ambientales que puedan afectar el desempeño del equipo

¬ Vida útil del yacimiento y volumen de producción anual esperada.

¬ Cálculo sobre la capacidad de transporte y distancias de acarreo

¬ Uso y asignación futuras del equipo

¬ Necesidades de restauración


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¬ Costos de producción

¬ Condiciones de operación

Los equipos de transporte más utilizados son los denominados camiones o

volquetas, que son vehículos montados sobre ruedas, auto propulsados,

diseñados para el transporte de material estéril, transporte de bienes y equipos

pesados, y se usa también para arrastrar remolques.

Para realizar el estudio de transporte es necesario reunir tantos detalles sobre la

operación como sea posible. Los siguientes factores inciden directa o

indirectamente sobre la operación y cualquier unidad de transporte para hacer su

trabajo.

¬ Material a ser transportado

¬ Características de la vía

¬ Descargue de material

¬ Condiciones climáticas

¬ Altitud

¬ Límite de velocidad de las unidades de transporte

¬ Facilidad de cargue

¬ Producción requerida

¬ Tiempo

El transporte de mineral o de estéril en grandes volúmenes tiene el objetivo

fundamental el buscar la rentabilidad en los ciclos de transporte, permitir la

evacuación rápida de los frentes de trabajo, alimentar sistemas de transporte

más sofisticados, de mayor volumen como es el sistema transporte por ferrocarril.


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3.1. USOS DEL TRANSPORTE

¬ Transporte de rocas grandes

¬ Descargue en tolvas y botaderos

¬ Se usan camiones para trabajos pesados y forzados

¬ Los camiones poseen gran maniobrabilidad en áreas limitadas.

Para la selección de un camión de transporte se debe tener en cuenta algunos

aspectos como son:

¬ Capacidad de utilizar al máximo el equipo

¬ Equipo de transporte y de cargue equivalentes

¬ Restricciones del espacio

¬ Dimensiones de la vía

¬ Velocidad de cargue y descargue

¬ Tipo de equipo de cargue

En el comercio existen diferentes tipos de casas fabricantes de camiones las

cuales tienen diferentes características en su construcción dependiendo de la

minería que se está trabajando .

3.2 TIPOS DE DESCARGUE

Entre los tipos de camiones más comunes encontramos los siguientes:

¬ Camión con descargue trasero tipo convencional: Tienen el cuerpo montado

sobre el chasis y es levantado por medio de un sistema hidráulico. Es el tipo

más común de volqueta y puede transportar virtualmente cualquier tipo de


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material y las condiciones en que estos vehículos pueden ser usados con

mayor efectividad son:}

- El material a ser transportado está constituido por rocas grandes, pizarras, etc.

- El descargue es realizado en tolvas o a orillas de un botadero.

- La unidad de transporte está sujeta a severo impacto de cargue.

- Se requiere maniobrabilidad y rápida ubicación en áreas limitadas

¬ Camión con descargue trasero tipo tractor trailer : Ofrecen la ventaja de que el

tractor puede girar 90° en cualquier dirección sin mover el trailer lo cual es

ventajoso en espacios confinados, el tractor puede tener 2 ejes; ofrece poca

maniobrabilidad pero es mejor para transporte largo, puede ser usado con

mayor efectividad en los siguientes casos:

- Cuando se requiere extrema maniobrabilidad en sitios tales como bancos

angostos.

- En vías a nivel o con mínimas pendientes

- Cuando el tractor puede ser utilizado en una flotilla de equipos.

¬ Descargue por el fondo : Consta de un tractor que jala un semitrailer con

descargue por el fondo, estas unidades han sido diseñadas para transportar

material suelto, puesto que una roca grande se atascaría sus condiciones para

una mayor efectividad serán:

- Cuando el material a ser transportado fluye fácilmente

- La pendiente de las vías es mínima permitiendo altas velocidades de viaje.

La carga debe ser acomodada las pendientes largas no exceden el 6%

¬ Descargue horizontal


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4. CALCULOS BÁSICOS PARA EL MOVIMIENTO DE TIERRAS

4.1. MATERIAL ARRANCADO

Como material se entiende las rocas naturales que constituyen la tierra, siempre

rocas duras, ya que la unidad fundamental es la clasificación estratigráfica de las

rocas y de hecho su formación y sedimentación; es el caso del carbón, la arcilla,

las arenas sueltas, la sal, etc.

Los materiales poseen unas propiedades tanto físicas como mecánicas que

influyen en el movimiento de tierra, como excavación, cargue y perforación en su

grado de coherencia, porosidad, densidad, peso específico, estructura, textura,

granulosidad y demás, por poner resistencia a la deformación y desagregación

como son: la solidez, dureza, elasticidad, etc.

Todas estas propiedades son importantes para elegir:

- El equipo a utilizar en el movimiento de tierra.

- El tipo más productivo de herramienta cortante

- La capacidad y versatilidad del equipo

Todo lo anterior de acuerdo a la producción deseada. Los materiales los podemos

dividir en 4 grupos fundamentales:

1. Materiales pétreos: Se singularizan por su variada dureza, comúnmente alta,

condicionada por las fuerzas moleculares cohesivas existentes entre las partículas

minerales y que después de destruida la roca no se restablecen ni por alta presión

ni por humectación.


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2. Materiales coherentes: (Arcilla, bauxitas, creta, tierras arcillosas), están

integrados por minerales arcillosos o por partículas de rocas clásticas aglutinadas.

Se distinguen por los siguientes rasgos.

- En estado húmedo dan grandes deformaciones residuales sin alterar la

coherencia

- Según sea el grado de humedad, el valor de las fuerzas cohesivas existentes

entre las partículas de estas rocas pueden variar con amplitud.

- Después de perturbada la coherencia, las fuerzas cohesivas se pueden

restablecer al humedecer o aplicar alta presión.

- Algunos materiales coherentes (arcillas, cretas) son capaces de hincharse, o

sea de aumentar su volumen durante la humedificación, sobresalir de las

paredes del pozo y deslizar.

3. Materiales no consolidados (Movedizos). Están constituidos por una

aglomeración de partículas de diversas formas y dimensiones variadas ( arenas,

grava, cantos rodados, guijarros, etc) incoherentes entre sí. Son inestables y

propensos a derrumbes y deslizamientos.

*Materiales movedizos o arenas fluentes: Integrados por rocas arenosas o

arcillosas, saturadas de agua. El rasgo característico de las arenas fluentes es su

capacidad de deslizamiento. Estas propiedades de las arenas movedizas se

intensifican al haber en ellas micropartículas arcillosas.


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CLASIFICACION DE LOS MATERIALES POR EL TAMAÑO DE SUS

PARTICULAS.

TIPO MAXIMO (mm) MINIMO (mm)

Guijarro - 76.2

Cascajo – grava 76.2 4.76

Arena 4.76 0.074

Finos 0.074 -

Los anteriores materiales por ser los mas comunes y además los más aplicados

en minería.

COHERENCIA DE ALGUNOS MATERIALES

ESCALA TIPO DE MATERIAL TRATAMIENTO

I Arcillas, arenas finas Arranque mecánico por mototraillas,

bulldozer y palas

II Arenas gruesas,

areniscas y gravas

Arranque mecánico por mototraillas,

bulldozer y palas

III Yacimientos de carbón,

material sedimentado

con conglomerados.

Rippers rueda de cangilones

IV Caliza –pizarras Rippers, perforación y voladura

V Calizas siliceas

material duro

Perforación y voladura

VI Granito magnetita Perforación y voladura


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4.2. NATURALEZA DE LOS MATERIALES

Existen factores importantes que se deben tener en cuenta a la hora de

seleccionar equipos utilizados en una explotación a cielo abierto, algunos de los

cuales son:

1. DENSIDAD: La densidad de un cuerpo homogéneo (D) es la relación entre la

masa (m) del cuerpo y su volumen (v).

D = m/v

La densidad del material que va a moverse es una de las características que

debe conocerse para posteriormente seleccionar los equipos más adecuados a fin

de realizar una explotación óptima. Sabiendo el peso de un metro cúbico de

material que hay que transportar o que hay que cargar, es posible evaluar el

rendimiento de un equipo determinado.

2. EXPANSION Y FACTORES DE CONVERSION

EXPANSION: Es el aumento de volumen que se produce en un material al

excavarlo. Se expresa mediante un determinado porcentaje de aumento de

volumen. Por ejemplo la expansión de la arcilla seca es del 40%, o sea que un

metro cúbico de arcilla en banco en estado natural llenará un espacio de 1.4

metros cúbicos una vez que el material se halla suelto .

3. FACTOR DE CONVERSION VOLUMETRICA

Los contratos de obras de movimiento de tierras se realizan usualmente en

metros cúbicos de estéril que se desea remover en el banco (en su estado


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natural), se requiere contar con un método para determinar la relación existente

entre la densidad de un material suelto y en el banco.

Dicha operación se efectúa mediante el factor de conversión volumétrica, el cual

expresa el porcentaje de la densidad de un material suelto, con respecto a la

densidad que tenía en el banco. Se pueden determinar los metros cúbicos en el

banco, si se sabe el número de metros cúbicos sueltos, con solo multiplicar estos

por el factor de conversión (m3 sueltos x factor de conversión = m3 en banco)

El factor de conversión volumétrica y la expansión se determinan en la forma

siguiente:

Factor de conversión = Kg x m3 de material suelto/ Kg x m3 de material en banco.

% de expansión = 1/factor de conversión.

PROPIEDADES FISICAS DE LAS ROCAS

ROCA TENASIDAD

RELATIVA

DUREZA

RELATIVA

DENSIDAD

Diabasa fresca 3 2.19 2.95

Diabasa alterada 2.4 2.11 2.95

Basalto 2.3 2.05 2.90

Esquisto de hornablenda 2.1 2.00 3.0

Diorita 2.1 2.17 2.90

Granito de horblenda 2.1 2.20 2.76

Riolita 2.0 2.14 2.60

Cuarcita 1.9 2.20 2.67

Gneis de biotita 1.9 2.03 2.76


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Diorita de augita 1.9 2.13 2.98

Basalto alterado 1.7 1.87 2.98

Gabro 1.6 2.15 3.0

Scher 1.5 2.33 2.50

Arenisca calcárea 1.5 1 2.66

Granito 1.5 2.17 2.65

Pizarra 1.2 1.38 2.70

Andesita 1.1 1.65 2.50

Caliza 1.0 1.53 2.70

Mica – esquisto 1.0 2.08 2.80

4.3 CICLOS

En cualquier trabajo de remoción de tierras las máquinas se adaptan a un ciclo de

trabajo determinado. En este ciclo están incluidas las operaciones de carga,

acarreo, descargue, y retorno al lugar original, con algunas variaciones en ciertos

casos. El tiempo de ciclo es lo que invierte la máquina para llevar a cabo todas

las operaciones.

Una vez que se planea una obra de remoción de tierras y se inicia el trabajo es

relativamente simple determinar el tiempo de ciclo para cualquiera de las

unidades, con solo medir varias veces el tiempo invertido por la máquina en un

ciclo completo y luego, obtener el término medio. Cuando no se ha comenzado el

trabajo se requiere conocer la capacidad de una máquina, los requerimientos de

potencia y las limitaciones que hay en una obra. Con esto es posible calcular el

rendimiento puesto que las horas que se comienzan en un trabajo de remoción

de tierras aumentan las ganancias netas.


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El tiempo del ciclo comprende tiempo fijo que es el que invierte una máquina

durante el ciclo en todo aquello que no sea acarreo y retorno. Incluye el tiempo

para cargar, descargar y maniobrar en el curso de trabajo. Todos estos tiempos

son mas o menos constantes sea cual sea la distancia que se lleve o acarree el

material. El tiempo variable es el que necesita para el acarreo o sea el tiempo

invertido en el camino acarreando el material y regresando vacío, varía con la

distancia hasta la zona de relleno y la velocidad de la máquina.

5. FACTORES BASICOS PARA ESTIMACION DE LA PRODUCCION

5.1 PESOS Y MATERIALES

En la tabla adjunta se relacionan algunos minerales en los cuales aparecen sus

principales características físicas a fin de estimar el cálculo de producción en

una explotación a cielo abierto.

MATERIAL DENSIDAD

SUELTO –

BANCO

( t / m3)

FACTOR

VOLUMETRICO

DE

CONVERSION

PORCENTAJE

DE

EXPANSION

Bauxita 1.42-1.89 0.75 33

Escoria 0.56-0.86 0.65 54

Caliza 1.54-2.61 0.59 70

Mineral de Uranio 1.63-2.20 0.74 35

Arcilla

Estado Natural

Seca

Húmeda

1.66-2.02

1.48-1.84

1.66-2.08

0.83

0.81

0.80

22

25

25


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Arcilla y grava

Seca

Húmeda

1.42-1.66

1.54-184

0.86

0.84

17

20

Carbón

Antracitoso

Bituminoso

1.19-1.60

0.95-1.28

0.74

0.74

35

35

Roca Alterada

75% roca 25% tierra

50% roca 50% tierra

25% roca 75% tierra

1.96-2.79

1.72-2.28

1.57-1.06

0.70

0.75

0.80

43

33

25

Tierra

Seca

Húmeda

Barro

1.51-1.9

1.6-2.02

1.25-1.54

0.80

0.79

0.81

25

26

23

Granito Fragmentado 1.66-2.73 0.61 64

Grava

Natural

Seca

1.93-2.17

1.57-1.69

0.89

0.89

0.89

13

13

13

Arena y Arcilla 1.60-2.02 0.79 26

Yeso Fragmentado 1.81-3.17 0.57 75

Mineral de Hierro

Ematies

Magnetita

Pirita

2.46-2.91

2.79-3.28

2.58-3.03

0.85

0.85

0.85

18

18

18

Arenisca 1.51-2.52 0.60 67

Arena

Seca

Húmeda

1.42-160

1.69-1.90

0.89

0.89

13

13


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Empapada 1.84-2.08 0.89 13

Tierra y grava

Seca

Húmeda

1.72-193

2.02-2.23

0.89

0.91

13

10

Tierra Vegetal 0.95-1.37 0.69 44

Taconitas 2.43-4.21 0.58 73

5.2. CAPACIDAD DE LAS MAQUINAS

Las cajas de los camiones para circular por las carreteras tienen un piso

rectangular, en la mayoría de los casos paredes verticales, con dispositivos para

aumentar la altura de las paredes laterales añadiéndoles extensiones metálicas o

de madera, la pared trasera está articulada para permitir la descarga cuando se

levanta la caja de adelante. Las cajas de los camiones para hacer acarreos por el

terreno natural, son difíciles de medir, porque pueden tener paredes inclinadas

hacia fuera de abajo a arriba y la pared trasera también inclinada con un borde

superior a un nivel inferior que los costados.

La clasificación más importante por lo que respecta a los camiones para circular

fuera del camino es su capacidad en toneladas, los camiones se proyectan para

una cierta carga útil y la caja se proyecta para llevar la carga en material que

pese 3000 libras por yarda suelta. Cuando los materiales son ligeros se pueden

colmatar las cajas y cuando son pesados no se deben llenar completamente.

Carga del Camión = Volumen removido del Banco / número de cargas del camión

sacadas.


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• LAS CAJAS DE LAS ESCREPAS: Son de forma irregular y en altura del

bordo. Se pueden aceptar las capacidades dadas por los fabricantes para las

cargas enrasadas si se conocen. Si no se toman las medidas interiores y se

calcula la capacidad tomando en cuenta las curvas y las irregularidades

• CUCHARON DE PALA: Los cucharones de pala se miden por su capacidad

enrasados en yardas y fracciones de yardas. Su tamaño se puede comprobar

con bastante precisión midiendo y multiplicando su longitud, altura y anchura.

La inclinación de los costados, las curvas y extensiones del borde pueden

utilizarse para aumentar el resultado al siguiente cuarto de yarda.

• CUCHARON DE CARGADOR DE TRACTOR: Los cargadores delanteros se

clasifican por su capacidad de enrasados a través de sus paredes laterales.

Si el cucharón se puede inclinar hacia atrás 20° o más a nivel del suelo y las

condiciones de la excavación y la estabilidad del tractor lo permite puede

llevar un colmo grande quizá del 50% de su capacidad enrasado.

• LA HOJA DEL BULLDOZER: La capacidad de la hoja del bulldozer no se

puede calcular exactamente. La hoja constituye uno de los seis lados de una

carga útil uniforme. Como la carga debe deslizarse o rodar a lo largo del

terreno el rozamiento es un factor limitador importante del tamaño de la carga.

5.3 TIEMPO DE CICLOS DE CARGUE Y ACARREO

Existen unos componentes del tiempo total requerido para realizar un ciclo de

cargue y transporte cada uno de estos componentes tienen algunos factores que

determinan el tiempo que cada componente requiere:

¬ CARGUE: Tamaño y tiro de la unidad de cargue, material a cargar,

capacidad de la unidad de cargue, habilidad del operador, condiciones de

trabajo, condiciones del yacimiento.


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¬ TRANSPORTE: Capacidad de la unidad de transporte, distancia recorrida

entre el lugar de cargue y e l lugar de descargue, condiciones de la vía,

condiciones del equipo de transporte, pendiente, habilidad del operador.

¬ DESCARGUE: Destino del material si es una tolva, relleno, botadero,

etc,condiciones del área de descargue, tipo y maniobrabilidad de la unidad

de transporte, tipo del material, retorno, capacidad de la unidad de transporte,

distancia de retorno, condiciones de la vía, pendientes, otros factores que

disminuyen la velocidad de retorno.

El ciclo de un camión comprende:

CARGUE T1

VIAJE CARGADO T2

DESCARGUE T3

REGRESO O RETORNO VACIO T4

TIEMPO DEL CICLO O CUADRE T5

TIEMPO TOTAL TT

CALCULO DE VEHICULO PARA TRANSPORTE

El cálculo de vehículo para transporte de mineral / estéril se hace teniendo en

cuenta la capacidad del cargador y se hace mediante la siguiente relación

matemática

N = 1+(60 x TT/n x TCC

En la que N = número mínimo de vehículos requeridos por el cargador


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TT = Tiempo del ciclo de un vehículo en minutos.

.n = número de cucharadas del cargador para llenar el vehículo

TCC = Tiempo del ciclo del cargador en segundos.

Tt = (d1/V1) +T1+d2/V2+ t2

Donde:

.d1 = distancia de acarreo

V1 = Velocidad de acarreo

T1 = Tiempo de descargue

T2 = Tiempo de cuadre

.d2 = Distancia de retorno

V2 = Velocidad de retorno

TIEMPO DE CARGUE

La relación entre la unidad de transporte y la unidad de cargue debe ser

establecida de modo que para una distancia de acarreo menor de una milla en un

sentido, no menos de tres cucharadas y no más de cinco sean requeridas para

cargar los vehículos.}

Para acarreos de más de una milla el tiempo de cargue es menos significante y en

consecuencia un menor número de cucharadas puede ser permitido con un efecto

mínimo sobre el tiempo total del ciclo de transporte y sobre la productividad.


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PALAS

Las palas tienen usos específicos como son:

- Alta producción porque sirven para arranque y cargue

- El arranque lo hace en roca blanda y semidura

- Puede manejar todo tipo de materiales y de dureza media hasta un bloque de

un metro cúbico.

- Esta limitada a las condiciones de trabajo o de operación ( altura, talud, nivel),

requiere de equipos adyacentes para el material de desperdicio.

Cuando se cargan traíllas o vagones por medio de una pala es necesario estimar

el número de unidades de acarreo que se necesitan para mantener la pala

ocupada todo el tiempo, para efectuar este cálculo es necesario suponer que la

pala trabaja 60 minutos cada hora. Si no se hace esto no estaríamos seguros si

la capacidad de las unidades de acarreo sería adecuada en todo momento.

El número requerido de unidades de acarreo puede hallarse por la siguiente

relación matemática:

Número de Unidades Requeridas = ( Producción de una pala ( m3 en banco

/hora)/Producción de las unidades de acarreo (m3 en banco sobre hora )).

Las condiciones que afectan la producción de la pala, son el arco que describe el

aguilón hasta la unidad de acarreo, el tamaño del cucharón y la profundidad

óptima del corte y la eficiencia general del trabajo.


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6. METODOS DE CARGUE

La minería con palas y camiones requiere de una gran inversión de capital, pero

a su vez ofrece una mayor producción potencial para las compañías mineras, en

la industria minera los procedimientos y técnicas empleadas en la operación de

palas y camiones son seleccionados en base a que estos son muy eficientes a

largo plazo. La combinación pala- camiones, comúnmente se selecciona por una

de las siguientes razones:

- El material es una roca que se quiebra en pedazos angulares

- El acceso al frente es limitado

- Las distancias de acarreo son cortas y con altas pendientes

- Se requiere extrema flexibilidad.

Al tomar una decisión con respecto al método que hayamos elegido y al marco

general de costos de una operación minera a cielo abierto son muchos los

factores a considerar entre las cuales están:

El tamaño de la operación, la clase de material minado y la distancia de acarreo.

Como norma general, el costo por tonelada tiende a decrecer con el incremento de

producción mayor tamaño del equipo asumiendo que trabaja todo el tiempo,

disminución de la distancia de acarreo y una mas fácil manipulación del material.

La variación de los costos debido a la perforación, voladura y carga,

generalmente representan una parte menor del total de ellos, mientras que el

transporte y manipulación del material que es el mayor cuidado requiere en lo

que respecta el control de la operación.


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7. SISTEMAS DE TRANSPORTE

para solucionar los problemas debido al transporte de material, se debe contar con

varias alternativas y seleccionar la mas adecuada desde el punto de vista

económico, funcional, organizacional, logístico, de infraestructura etc.

En las explotaciones a cielo abierto, el transporte de las rocas y del material útil

por camiones y tractores se utiliza como básico o en combinación con otro tipo de

transporte (sobre rieles, cintas transportadoras, skips).

7.1 transporte en camiones o volquetas:

El campo de utilización de los camiones lo constituyen las canteras, las

explotaciones en terreno montañoso, los trabajos en mantos de poca potencia con

rápido avance en el frente, la explotación selectiva, los trabajos en niveles

profundos.

Debido al alto costo del transporte por camiones su utilización es ventajosa hasta

distancias de transporte de 1 a 5 Km según la capacidad de la maquina. Las

ventajas del transporte en volquetas son las siguientes:

• Mayor maniobralidad en comparación con el transporte sobre rieles

• Aumento del rendimiento de las excavadoras , mediante la reducción del

tiempo para las operaciones de cambio de los equipos

• Menor extensión de labores de acceso

• Reducción del tiempo de construcción de carreteras

• La avería de un camión no provoca la paralización del transporte y no

influye sobre los demás trabajos


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Las desventajas en el transporte por camiones es:

• Elevados gastos para la conservación y reparación de los camiones

• Dependencia de los factores climáticos

• Alto consumo de combustible

• Mayor numero de personas en el turno

En las explotaciones a cielo abierto se utilizan los camiones volquetes, tractores,

con semi remolque y remolques, tractores de tiro con remolques. Debido a las

difíciles condiciones del trabajo en las explotaciones a cielo abierto las maquinas

utilizadas en el transporte se caracterizan por su alta resistencia

Los camiones tienen diferentes capacidades de almacenamiento de materiales y

esto viene dado por ala casa fabricante del equipo, de la misma forma la potencia

del motor es proporcional a dicha capacidad. Diferentes casas fabricantes de

equipos descargue (caterpillar, volvo, terex. Etc)

7.2. Transporte por ferrocarril


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en las explotaciones a cielo abierto se utilizan las locomotoras eléctricas y diesel,

estas locomotoras son llamadas para mover cargas importantes, trenes de 2000 a

5000 toneladas sobre largas rampas de 3 a 4% con velocidades que oscilan entre

20 – 50 km./hora

las locomotoras industriales se utilizan corrientemente para las operaciones de

maniobras de las estaciones y en las minas metálicas subterráneas

la utilización del transporte por vía férrea en una explotación a cielo abierto tiene

principales puntos en el desarrollo técnico de trabajos en superficie, algunas de

sus ventajas son:

• Mayor rendimiento

• Trabajo con pendiente de 40 a 45%

• Mayor velocidad media y mayores aceleraciones

• Continua disponibilidad para el trabajo

• Buen comportamiento bajo difíciles condiciones climáticas

• Ni consume energía durante las paradas

Algunos inconvenientes del transporte por trenes eléctricos son:

• Mantenimiento continuo de la línea férrea

• Gran inversión al inicio del trabajo

El tipo básico es la locomotora de contacto, predominantemente de corriente

continua, mas raramente de corriente alterna monofásica. Además en las vías no


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electrificadas de las explotaciones a cielo abierto se utilizan locomotoras de

acumuladores y los tipos mixtos: la locomotora de contacto y de cable, locomotora

de contacto y de acumuladores y locomotora de contacto y diesel. Las

locomotoras de contacto reciben la energía directamente de la red eléctrica

Las locomotoras diesel eléctricos constan de un motor diesel directamente

acoplado a un generador de corriente continua, que alimenta los motores

individuales de tracción. El peso de las locomotoras diesel de una sección alcanza

las 125 toneladas.

Para la elección de la locomotora se deben tener algunos puntos de vista como

son:

• Producción anual de la explotación

• Naturaleza de los materiales a transportar

• Reservas del yacimiento

• Profundidad de la explotación

• Características de las rocas de recubrimiento

• Tipo de explotación

• Tiempo proyectado en la explotación

• Necesidades del mercado

La capacidad horaria de la excavadora y el peso útil del tren están ligadas entre

sí. La locomotora se elige en base a su peso y características mecánicas del

motor

De tracción, bajo las condiciones del movimiento uniforme del tren cargado con

velocidad sobre la subida máxima.


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La utilización del transporte por ferrocarril conduce a:

• Aumento de la capacidad de transporte

• Reducción del costo de transporte en volquetas

• Disminución del pago de personal

7.3 transporte por cable aéreo

denominado también cablecarriles o andariveles, los cuales son instalaciones de

transporte, en las cuales las vagonetas o góndolas se desplazan sobre los cables,

colocados sobre apoyos especiales. Tienen amplia aceptación en las regiones

montañosas poco accesibles para otros tipos de transporte, sobre todo como

medio de transporte entre la minas y la planta de beneficio

el transporte por cable aéreo se divide en:

• según su uso: para cargar material y para viajeros ( funiculares aéreos) ;

• según el carácter del movimiento de las vagonetas: en circuito circular

cerrado o en forma pendular (reversible);

• por el numero de cables: en monocablecarriles y bicablecarriles .

los mono cable carriles se utilizan en instalaciones de poca capacidad, desde 30 a

50 ton/h, estos son mas económicos que los bicablecarriles.

El esquema estructural de un bicablecarril esta conformado por dos cables

portantes , por uno de los cuales se desplazan las vagonetas, y por el otro las

vagonetas vacías. En las estaciones finales los extremos de los cables se desvían

mediante unas zapatas especiales y de un lado se amarran a las estructuras en

acero y en el otro lado se prolongan mediante trozos de cable flexible, se pasan

sobre las poleas y se estiran por el contrario pesos los que regulan las flechas de

pandeo.


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En los apoyos intermedios los cables descansan libremente las canaletas de las

zapatas situadas en las cabezas de los postes. En las estaciones las vagonetas se

mueven sobre los rieles suspendidos

El movimiento de las vagonetas se realiza mediante el cable tractor sin fin

colocado paralelamente al cable portante, que se soporta por las vagonetas y en

las estaciones contornea las poleas motora y de tensión con contrapesos,

mientras que en los apoyos intermedios se colocan rodillos con arcos de

protección para su apoyo.

El enganche y desenganche de las vagonetas al cable tractor en las diferentes

estaciones se realiza mediante dispositivos automáticos de enganche.

A lo largo de los bicarriles técnicamente no esta limitado, su traza puede hacerse

según línea quebrada con instalación de estaciones de ángulo en los lugares de

cambio de dirección en el plano. El perfil del cable carril puede tener subidas y

bajadas en ángulos hasta 30 a 45°

En instalaciones de gran longitud, el cable tractor se divide en secciones

separadas de 1 a 2.5 km. Los cables portantes del cable aéreo cumplen el papel

de riel sobre el cual ruedan las vagonetas, por este motivo el cable debe tener una

superficie lisa.

Los cables portantes del cable aéreo se utilizan de toronado simple, cerrados y

abiertos . para los cables temporales con duración de explotación hasta 3 años se

emplean cables espirales comunes de alambre redondo de 3 a 5 mm de diámetro.

Los cables cerrados en su interior tienen alambres redondos y exteriormente una

capa de alambres en Z.


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Los diámetros de los cables portantes de los cables aéreos pueden tener de 30 a

70 mm de diámetro y su peso es de 3 a 27 kg/m. La unión de los cables se hace

mediante acoplamientos de cuñas anulares , que consisten en dos partes con

unión por rosca, que se fija por chavetas de aguja..

Las vagonetas consta de un balde de dos o de cuatro ejes, bastidor de

suspensión, caja y dispositivo de acoplamiento. Las vagonetas de dos ejes

pueden tener volumen de caja de 0.25 a 1.0 metros cúbicos, transportar cargas

hasta 500 kilogramos y se prevén para cable carriles de capacidad de 70 ton/hora.

Las vagonetas de cuatro ruedas se utilizan para capacidades mayores, el volumen

de la caja alcanza 0.5 a 1.25 metros cúbicos y la carga útil hasta 1300kg.

El eje de rotación de la caja se dispone de tal manera que el centro de gravedad

dela caja cargada se halle arriba del eje de giro y de la caja descargada debajo,

desplazando el eje de giro horizontalmente en unos 10 a 25 mm del eje de

simetría de la caja.

Las torres sirven como estructuras de sustentación para cables. Se construyen de

metal, de madera ,o de hormigón armado, la distancia entre los cables portantes

dependen del tamaño de la vagoneta, tomando en cuenta su balanceo bajo el

empuje del viento y se fija en 2.5 a 3 metros. A veces a los cables portantes de los

tramos cargado y vacío se da una tensión diferente lo que modifica las flechas de

los tramos y las vagonetas se mueven a diferente altura. Para la obtención de

suavidad en el perfil del cable carril las tangentes de los ángulos de cambio de

inclinación en las cumbres de los cables portantes sobre los apoyos debido a su

peso propio y el peso de las vagonetas deben ser del orden de 0.10 y no deben

sobrepasar 0.15 a 0.20 y en tramos grandes 0.25 a 0.30.}

La altura de las estructuras de suspensión en el terreno plano es de 8 a 12 metros

y la distancia entre apoyos de 80 a 120 metros. En relieve montañoso la altura de


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los apoyos pueden alcanzar 100 metros y la distancia hasta 200 metros. Sobre

cumbres empinadas los cables portantes se reemplazan por rieles curvos.

Las estaciones de cable carriles se dividen según su posición en estaciones

extremas e intermedias según su fin. Estaciones de carga y de descarga y de

tensión de anclaje y de ángulo.

Las estaciones de carga se instala debajo de las tolvas de las instalaciones de

extracción; pueden tener dosificadores ponderables o volumétricos. Las

estaciones de descarga tienen tolvas de recepción y con descarga automatica –

dispositivos para la abertura de los cerrojos que retienen la caja de la vagoneta

en la posición norma. Después de su descarga las vagonetas volcadas

automáticamente vuelven a la poción correcta.

Para el desplazamiento de las vagonetas se dan autopendientes a las vais de las

estaciones o se utiliza la tracción por cables auxiliares transportadores de cadena

con topes etc. En las estaciones finales se instala una polea de gran diámetro y

una serie de poleas de pequeño diámetro que se colocan según la curva de

contorno de radio de 4 a 6 metros cuyo fin es guiar el cable tractor.

7.4. GENERALIDADES DE LA BANDA TRANSPORTADORA Las bandas o cintas transportadoras pertenecen al sistema de transporte continuo,

debido al flujo de material a altas velocidades. Cuando este sistema es utilizado

para llevar materiales a distancias considerables (varios kilómetros), no seria

práctico hacerlo en una sola unidad, tendría que hacerse en varios escalones

diferentes ya que existe un máximo de longitud de la banda. Cada escalón

constituye una unidad transportadora completa que descarga a la parte posterior

de la otra etapa.


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Este sistema puede operar en cualquier terreno, siempre y cuando las pendientes

no excedan de las pendientes permisibles para las cuales el material particular

pueda ser transportado, se ha estimado que la pendiente máxima de trabajo

optimo para una banda transportadora esta es de 18°

USOS

Las bandas transportadoras son de bastante uso en minería a cielo abierto y bajo

tierra, se utilizan también en plantas concertadoras y de fundición, es un sistema

económico para el transporte del mineral en diferentes frentes de producción

PARTES PRINCIPALES

Las partes constituyentes de una banda transportadora son: una cinta fabricada en

fibras de lona en diferentes espesores y anchos, según el tipo de materia a

transportar, rodillos metálicos sobre los cuales se desplaza la banda, unan o dos

cabezas motrices, tambor de impulsión, tambor de retorno o de reenvío, reductor

de velocidad, estructura de acero

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN

• CAPACIDAD: es decir las toneladas de material que necesita transportar

por hora, la capacidad es función del ancho de la cinta, la velocidad y la

naturaleza del material que se va a transportar.

• ENERGIA MOTRIZ: o sea los H:P (horse power) necesarios para mover la

cinta y su carga

• TENSIÓN DE LA CINTA: Es decir la tensión motriz, relacionada al peso de

la cinta, peso de la carga y la tensión producida por la subida.


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En el momento de seleccionar y calcular una banda transportadora se deben

tener algunos datos importantes como son:

*características de la carga, peso del material en kilogramos por metro cúbico,

tamaño máximo de los fragmentos del material, condiciones físicas del material,

humedad, temperatura.

*relación máxima de alimentación, es decir la carga máxima exigida a la cinta en

toneladas cortas por hora o toneladas métricas por hora

*distancia entre centros, o sea el trayecto de la cinta entre los centros del tambor

de impulsión y el tambor de retorno, medido en pies o en metros.

*ascenso o descenso de la banda, es decir la diferencia de elevación entre los

centros de los tambores de retorno y de impulsión medido en pies o en metros y el

ángulo de pendiente medido en grados.

*Sistema de transmisión de movimiento, tipo y ubicación del sistema motriz

incluyendo el arco (ángulo) entre el tambor de impulsión y la cinta, además se

debe determinar si el tambor es rasurado o liso.

*sistema de control de tensión: ubicación del sistema de templado y si es

automático o manual de tipo de tornillo.

*sistema de carga y descarga: es el método de relación de carga y descarga de la

cinta incluyendo él número de puntos de cargue.

8. SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN

Para el desarrollo de este capitulo es necesario que el estudiante se remita al

Decreto número 2222 de 1993 por el cual se expide el reglamento de higiene y

seguridad en las labores mineras a cielo abierto, especialmente en lo que hace

referencia al título III (Transporte) Capítulo I – Generalidades, Capítulo II Bandas

Transportadoras. Capítulo II Cables Aéreos. Capítulo IV- Otros medios de

transporte, Capítulo V – Señalización. Título IV Capítulo II Silos y Tolvas.

Se adjunta fotocopia del Decreto No. 2222 de 1993.


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SEGURIDAD Y SALUD

La preocupación de los mineros por su seguridad y su salud puede parecer

excesiva a personas que no han estado nunca en una mina, o ni siquiera la han

visitado, pero ,en qué otro lugar se enfrentan los trabajadores con un cambio

constante y diario del entorno y de los turnos de trabajo? En qué otro oficio, en

una atmósfera sin luz ni ventilación natural, se abren huecos en la tierra para

extraer mineral sin generar una reacción en los estratos adyacentes? Pese al gran

empeño de muchos países, en la mayoría de ellos los riesgos de accidentes

mortales o no, y de enfermedades para los mineros hacen que la minería continúe

siendo el trabajo más peligroso, si se tiene en cuenta el número de personas

expuestas a ellos.

Aunque sólo ocupe el 1% de la población activa mundial, la minería totaliza

aproximadamente el 5% de los accidentes del trabajo mortales (unos 15.000 al

año, de los cuales 40 por día). No se dispone de datos fidedignos sobre los

accidentes, pero su número es muy elevado, como también lo es el de

trabajadores que contraen enfermedades profesionales (por ejemplo,

neumoconiosis, pérdida de la facultad auditiva y secuelas de las vibraciones), que

padecen una invalidez permanente, o incluso que pierden la vida como

consecuencia directa de su trabajo.

LA OIT Y LA MINERIA

La OIT se preocupa desde sus orígenes por los problemas sociales y laborales de

la minería y ha puesto un empeño considerable en mejorar las condiciones de vida

y de trabajo de los mineros, desde la adopción del Convenio sobre las horas de

trabajo (minas de carbón) (Nro 31), 1931, hasta la del Convenio sobre seguridad y


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salud en las minas, adoptado por la Conferencia Internacional del Trabajo en

1995. A lo largo de 50 años, en las reuniones tripartitas sobre las minas se han

considerado temas muy diversos, desde el empleo, las condiciones de trabajo y la

formación, hasta la seguridad y salud en el trabajo y las relaciones de trabajo. En

ellas se han adoptado más de 140 conclusiones y resoluciones, algunas de ellas

aplicables en el plano nacional y otras encaminadas a promover la acción de la

OIT, por ejemplo con miras a la ejecución de programas de formación y de

asistencia para los Estados Miembros, la elaboración de repertorios de

recomendaciones prácticas, en fechas más recientes, la adopción de una nueva

norma del trabajo.

TEMAS DE INTERES PARA LA OIT

Seguridad y salud

Dada la peligrosidad de las actividades mineras, la OIT se ha preocupado siempre

de mejorar la seguridad y salud en el trabajo. Su Clasificación Internacional de

Radiografías de Neumoconiosis es un instrumento reconocido a escala

internacional para catalogar sistemáticamente las anomalías pulmonares

detectadas radiográficamente y provocadas por la inhalación de polvo. Se han

dedicado dos repertorios de recomendaciones prácticas exclusivamente a las

minas a cielo abierto y de superficie, pero también existen otros de interés para la

minería. Más información se puede obtener del Programa de Trabajo Seguro de la

OIT y la Enciclopedia de Seguridad y Salud (ver más abajo).

Reviste particular importancia la adopción en 1995 del Convenio sobre seguridad y

salud en las minas, en que se ha enunciado el principio de una acción nacional

destinada a mejorar las condiciones de trabajo en el sector minero en vista de:

- los riesgos especiales que corren los mineros,

- la importancia creciente de la minería en muchos países,

- la inadecuación de las normas anteriores de la OIT en materia de seguridad y


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salud en el trabajo, y de la legislación vigente en muchos países para atender las

necesidades específicas en la minería.

La Convención entró en vigencia en junio de 1998. Hasta enero de 2001, 17

países habían ratificado la Convención 176 y muchos otros estaban trabajando

para poder hacerlo.

Formación

En los últimos años, la OIT ha llevado a cabo proyectos de formación muy

diversos para mejorar la seguridad y la salud de los mineros mediante una

concienciación mayor de los riesgos, unos métodos de inspección más eficaces y

la adquisición de una formación en materia de salvamento. Hasta la fecha, las

actividades de la OIT han contribuido a armonizar la legislación nacional con las

normas internacionales del trabajo y a elevar el nivel de la seguridad y la salud en

el trabajo en el sector minero. En 2001 la OIT asistirá al Gobierno de Guyana en el

borrador de las regulaciones mineras para el Acta ocupacional de Salud y

Seguridad (también preparado por la OIT) el cual será promulgado en 1999.

Relaciones de trabajo y empleo

La existencia de unas relaciones de trabajo buenas, basadas en la aplicación

constructiva de los principios de la libertad sindical y de la negociación colectiva

puede contribuir poderosamente al aumento de la productividad. Es indispensable

propiciar consultas constantes entre los interlocutores sociales para que la

reestructuración sea positiva y para que todo el sector minero consiga beneficios

duraderos. Además, la nueva flexibilidad de la organización y de los métodos de

trabajo no debería menoscabar los derechos de los trabajadores, ni obrar en

detrimento de su seguridad y salud.

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