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Neumáticos en Minería

Nombre: Ademir Rojas Morgado Asignatura: Carguío y transporte Docente: Manuel Cruz Cárcamo

Índice

Introducción……………………………………………………………………1, 2 Características Generales ……………………………………………………3 Constitución del Neumático……………………………………………4, 5, 6, 7, 8 Clasificación del Neumático………………………………………9, 10, 11, 12, 13,14 Factores que Influyen en el Rendimiento de los Neumáticos………..15, 16 Selección del Neumático Apropiado……………………….17, 18, 19, 20, 21 Conceptos de Seguridad en el Mantenimiento del Neumático…22, 23, 24, 25, 26 Anexo……………………………………………………………………………………27 Conclusiones……………………………………………………………………………28 Bibliografía………………………………………………………………………………. 29

Introducción

En el campo de la minería existen cuatro operaciones básicas:

-

Perforación

-

Tronadura

-

Carguío y transporte

-

Chancado

Dentro de la operación de carguío y transporte: se distinguen tres operaciones imperativas, y otra que se puede aplicar dependiendo de la calidad que presente la roca, estas son: Arranque: primera operación que consiste en fragmentar la roca in-situ. Se puede realizar mediante la liberación de la energía de un explosivo adecuado, o que se puede realizar mediante la acción mecánica de algún equipo de carguío (si la roca no presenta gran resistencia)

Carguío: consiste en recoger dicho material fragmentado. Implica gran costo e incluso las mayores inversiones unitarias.

Transporte: operación que implica la mayor repercusión económica en un proyecto minero. Consiste en desplazar material, ya sea a stock de mineral, a planta, (en el caso de mineral), y a botadero (en el caso de material estéril).

Vertido: generalmente se realiza por los equipos de transporte apoyados por equipos auxiliares como bulldozer, weeldozer, puentes de transferencia. La descarga se efectúa en botaderos, stock pile, tolvas de almacenamiento, canchas de lixiviación, etc.

El área de carguío y transporte es la que genera mayores costos, ya sea de operación como de capital, y dentro de esos costos de operación la que genera mayores costos y gastos es el componente “neumático”. Por esta razón se hace imperativo

que

el

ingeniero

en

minas

tenga

pleno

conocimiento

del

funcionamiento, características y cuidados, principales para disminuir de la mejor forma posible los costos que genera dicho componente. Por esta razón se involucran los detalles mencionados en el siguiente informe titulado “Neumáticos en la minería”.

Características Generales ¿Qué es un neumático? El neumático es el componente de la máquina que permite soportar la carga y trasladarse de un lugar a otro y está compuesto por elementos estructurales (nylon, cable de acero, etc.) para mantener la tensión correspondiente a la presión de inflado. Se debe considerar que el neumático es el único punto de unión entre la máquina y el suelo, al que se exige:

-

Alto límite de carga.

-

Velocidad media admisible con cargas pesadas.

-

Larga vida.

-

Buena facultad de desplazamiento.

-

Buena resistencia al calor.

-

Buena estabilidad.

-

Buena adherencia.

-

Baja resistencia al rodaje

-

Posibilidad de recuperarlo (recauchaje).

-

Transmitir la potencia y el frenado.

Donde cada una de ellos posee sus propias características y sus limitaciones. Las exigencias al neumático, es posible cubrirlas con una gama de distintas familias, dentro de las cuales existen alternativas de elección del neumático en función de cada utilización.

Figura Nº1 camión transportando neumáticos

Constitución del Neumático Componentes

Un neumático consta de seis partes principales: -

Banda de rodamiento ó cima.

-

Carcasa ó lona de carcasa.

-

Flancos o costados.

-

Talones.

-

Revestimiento de goma interior o butilo.

-

Cinturones ó telas ó lonas de cima.

Estas partes son las principales responsables de las características fundamentales del neumático.

Figura Nº2 Componentes de un neumático

Descripción de cada componente Banda de rodamiento

Es la parte del neumático en contacto con el suelo y está formada por una gruesa capa de goma en la que se practican una serie de ranuras y que le dan origen a la escultura. Los componentes de la banda de rodamiento utilizados son altamente resistentes a la abrasión y a las cortes. Se emplean diferentes diseños de banda de rodamiento de acuerdo al uso particular del neumático. Estos diseños se distinguen por su excelente tracción, larga duración y alta resistencia a los cortes. Sus funciones son tener: -

La adherencia, del neumático con el camino, en seco y en mojado.

-

El máximo rendimiento kilométrico, resistencia al desgaste.

-

Baja resistencia a la rodadura.

-

Participar en la direccionalidad.

Carcasa Es una estructura flexible, formada por arcos rectos de acero. Estos radios embutidos en goma forman las lonas de carcasa.

Sus funciones son: -

Soportar la carga y la velocidad con la ayuda de la presión de inflado.

-

Participar en la estabilidad y confort.

-

Participar en el rendimiento.

Figura Nº3 Carcasa

Flancos o costados

Compuesto de caucho flexible que protegen los lados del neumático: Están diseñados para amortiguar impactos y cortes así como para doblarse y flexionarse sin agrietarse, bajo condiciones normales de uso. Sus funciones son:

-

Soportar la carga (resistencia mecánica)

-

Soportar las constantes flexiones mecánicas.

-

Resistencia a las agresiones externas y climáticas.

-

Participar en la estabilidad y confort.

-

Transmitir a la banda de rodamiento el movimiento de la llanta.

Figura Nº4 Flancos o Costados

Talones

Diseñados para fijar el neumático a la llanta. En su interior, lleva un aro de acero inextensible de forma y proporción variable en función de las dimensiones y tipo de neumático. Todas las capas son atadas en o los alambres de acero. Sus funciones son:

-

Fijar el neumático a la llanta.

-

Realizar la hermeticidad.

-

Asegurar la transmisión, los esfuerzos de aceleración y de frenada.

-

Impedir el aumento del diámetro del neumático.

-

Participar en la seguridad.

Figura Nº5 Talón

Revestimiento de goma interior o butilo

Es una lámina de caucho que recubre el interior del neumático, para uso sin cámara, de talón a talón. Mantiene constante la presión de inflado, a la vez que reduce el peso y simplifica el mantenimiento por la eliminación de la cámara.

Figura Nº6 Revestimiento interior o innerliner

Cinturones o telas o lonas de cima

Son capas adicionales de cordones (metal o nylon) revestidos de caucho, que se colocan entre las capas de la carcasa y la banda de rodamiento, con el fin de proteger la carcasa, impidiendo que los cortes alcancen sus cordones y absorbiendo los impactos.

Clasificación del Neumático Arquitectura

La construcción de este tipo de neumático está basada principalmente en que la banda de rodamiento es solidaria con los flancos, y que la banda se compone de varios estratos de capas revestidas con un compuesto de caucho en ambos lados. Son telas sesgadas que cruzan alternativamente la línea del centro de la banda de rodadura. La clasificación de las telas es solamente un índice de resistencia del neumático y no indican el número real de telas en el mismo. Las telas se observan con mayor detalle en la figura.

Estas telas mantienen la presión de inflado del neumático al soportar la carga. Integradas de nylon o acero, de alta tensión, ofrece gran resistencia al calor, al impacto y a los cortes, contribuyendo a la duración del neumático. Así, cuando rueda un neumático, todas las flexiones son transmitidas a la banda de rodamiento originando:

-

Una deformación de la superficie de contacto con el suelo.

-

Fricciones con el suelo.

Figura Nº 7 Deformación de la banda de rodadura.

Las lonas de la carcasa tienen tendencia a desplazarse las unas de las otras, lo que trae consigo:

-

Un desgaste más rápido.

-

Una menor adherencia.

Figura Nº8 Arquitectura convencional.

Diseño Radial

Estos neumáticos constan de dos partes: capas de cordones de aceros dispuestos paralelamente a la sección transversal y cinturones de acero que circundan la carcasa en la sección transversal de la banda de rodadura. Las secciones de los talones, que son haces de alambres de acero, son cubiertos con telas encauchadas altamente resistentes. Los resistentes cordones de acero de la carcasa soportan las fuerzas exteriores de la carga y

la presión de inflado,

mientras que los cinturones de acero soportan las fuerzas circunferenciales. La principal característica de estos neumáticos son las telas que están distribuidas según el fabricante desde adentro hacia fuera, ordenándose de la siguiente manera:

- La primera tela es la carcasa - La segunda y tercera son de trabajo - De la cuarta a la sexta tela, estas son de protección contra impactos.

El funcionamiento integral de los neumáticos radiales de acero para servicio fuera de carretera puede resumirse así:

- Menor generación de calor lo cual asegura durabilidad a altas velocidades. - Mayor tracción, flotación y estabilidad. - Mayor resistencia a los cortes. - Mayor valor nominal en TKPH (tonelaje kilómetros por hora).

Figura Nº 9 Arquitectura radial. Cada

parte

del

neumático,

flancos

y

banda

de

rodamiento,

trabajan

independientemente. Las flexiones de los flancos no se transmiten a la banda de rodamiento, por lo que:

-

Se reduce la deformación de la superficie de contacto con el suelo

-

Se reduce las fricciones con el suelo.

-

No existen desplazamientos entre lonas cruzadas.

Figura Nº 10 Deformación de la banda de rodadura.

Los talones son haces de alambres de acero que son inextensibles de forma y proporción variable en función de la dimensión y tipo de neumático.

Figura Nº 11 Talón.

Tabla Nº1 Comparación entre el diseño radial y convencional. NEUMATICO RADIAL

NEUMATICO CONVENCIONAL

Menor número de telas: de 4 a 6

Número de telas de 6 a 60

Telas dispuestas en forma triangular

Telas dispuestas en forma

y por ende menor deformación.

cuadrangular, implica mayor deformación.

Mayor superficie de contacto con el suelo.

Menor superficie de contacto con el

Menor desgaste.

suelo.

Mejor adherencia.

Desgaste más rápido.

Mayor motricidad.

Menor adherencia.

Menor consumo de combustible, debido a la menor resistencia al

Mayor consumo de combustible.

rodaje.

Mayor confort, debido a las flexiones

Menor confort (más rígido).

del neumático.

Mayor resistencia a las

Menor resistencia a las

perforaciones, debido a las telas de

perforaciones.

protección.

Mayor facilidad de reparación.

Reparación más compleja (debido al mayor número de telas).

Mayor resistencia a las altas

No disipa bien la temperatura

temperaturas internas, producto de

interna, debido a la cantidad de telas.

tener un menor número de telas.

Figura Nº 12 Tipo de construcción

Factores que Influyen en el Rendimiento de los Neumáticos

Debido a que los neumáticos en la minería y en general, están sujetos a distintas condiciones de operación, se hace necesario garantizar el suministro de neumáticos apropiados para todos los usos en los que se los requiera. Por esta razón al seleccionar el neumático correcto, se debe tener en cuenta todos los factores que puedan afectar su rendimiento. La siguientes condiciones hacen más difícil la selección de un neumático: -

Cambios climáticos extremos (temperaturas, lluvias, etc.)

-

Cuando se utilizan varios tipos de vehículos de fabricantes diferentes

-

Cuando los neumáticos están sujetos a riesgos por calor y corte simultáneamente.

Bajo estos factores, se deben estimar las peores condiciones de operación posibles, y seleccionar los neumáticos adecuados a tales condiciones. Procedimiento para la selección de neumáticos:

Condición de operación

Tipos de vehículos 1 2

Fabricante, modelo Máxima capacidad de carga

3

Máxima velocidad y potencia

4

Dimensión neumático y capacidad de carga

1 2 3 4 5 6 7

Clima Vías Velocidad de operación Carga operativa TKPH Mantenimiento Análisis de datos de los neumáticos

Rendimiento esperado 1 2 3 4

Duración esperada Resistencia al calor y al corte Reencauchabilidad Exigencias del cliente

Selección del neumático 1 2 3

Dimensión, capacidad de carga, tipos y diseños correctos Especificación correcta del neumático Presión de inflado correcta del neumático

Selección del Neumático Apropiado

Camiones En las máquinas de transporte. (Figura Nº13) las opciones del neumático propuestas por el constructor no se limitan a la elección de la anchura y del diámetro, ya que aquí la noción de capacidad de carga es reemplazada por la capacidad de transporte. Si la escultura de la banda de rodado y el tipo de neumático se eligen siempre en función del terreno sobre el que la maquina debe trabajar, es necesario constatar la validez de la elección, comprobando que el calentamiento o los esfuerzos mecánicos no serán demasiado importantes, hasta poner fuera de uso prematuramente el neumático.

El neumático, en resumen, debe tener una serie de características con el fin de cumplir su cometido:

-

Resistencia al calentamiento

-

Resistencia a la carga

-

Resistencia a la velocidad

-

Resistencia a las agresiones del suelo y rodadura

Figura Número 13

Cargador frontal

La elección de un neumático de cargador frontal (figura Nº14), ha de pasar por una perfecta adaptación al terreno, en este sentido hemos de tener en cuenta que:

-

De forma general, se obtendrá el mejor precio de costo adoptando una escultura cuyo desgaste permita aproximarse al límite de fatiga de la carcasa.

-

Fuera de los costos de utilización, la experiencia demuestra que los neumáticos para maquinaria de trabajo no sufren un calentamiento excesivo, ni siquiera los más pesados.

El neumático debe tener una serie de características con el fin de cumplir su cometido:

-

Resistencia al desgaste

-

Resistencia a los cortes, impactos y arrancamientos

-

Flexibilidad

-

Adherencia y tracción

-

Buena flotación

-

Buena estabilidad

-

Baja resistencia a la rodadura

-

Facilidad de reparación

En el caso de los cargadores frontales es necesario controlar los siguientes aspectos:

-

Estabilidad: durante el trabajo, un cargador se encuentra frecuentemente con su cuchara llena en posición alzada, lo que se traduce en un cambio de posición del centro de gravedad que provoca oscilaciones longitudinales y transversales de la máquina. Esto constituye un inconveniente durante la

operación de carga, y la maquina debe pararse durante un cierto tiempo para volver a encontrar su estabilidad.

Figura Nº 14 Cargador frontal

El equipamiento del segmento de cargadores con potencias inferiores a 343 HP, con neumáticos de bajo perfil está orientado a conseguir una mayor productividad y rentabilidad en la explotación.

Los fabricantes proponen dos posibilidades de equipamiento para estos cargadores:

-

Un neumático de pequeña dimensión que aporta mayor tracción y maniobrabilidad.

-

Un neumático de gran dimensión que ofrece capacidad de carga, confort y

-

estabilidad.

Condiciones de operación

A la hora de elegir el tipo de neumático para una maquina es necesario tener en cuenta una serie de condiciones:

-

Equipo: se tendrá en cuenta el equipo de origen. Este vendrá definido en función de las relaciones mecánicas, capacidad de transporte o de carga, sección y anchura del neumático, etc. Siendo fundamentalmente la carga máxima soportada por el neumático.

-

Mina: Según el tipo de terreno, estado y perfil de las pistas, naturaleza y estado de las zonas de carga y descarga, etc. Se elige un neumático u otro.

-

Utilización del equipo: las diferentes utilizaciones que se dan en los equipos, definirán el tipo de neumático apropiado, este irá en función de: o Longitud del ciclo (trayectoria de ida en carga y vuelta en vacio) o El número máximo de ciclos por turno o Duración de cada turno, y el número de turnos por día.

-

Problemas a resolver: se ha condicionado la selección del neumático al comportamiento del conjunto maquina/neumático.

-

Comportamiento del neumático: la persona encargada de la elección deberá realizar las siguientes aseveraciones: o ¿Cómo se desgasta? o ¿Cómo muere el neumático? o ¿se trata de problemas de flanco, talones, banda de rodado, etc.?

Una de las maneras para seleccionar los neumáticos en la operación, dependerá de las condiciones que a continuación señalaremos:

-

El esfuerzo más severo determina el tipo de neumático: para iniciar su análisis, determinar cuál es su exigencia más severa de su recorrido y asegure que el modelo de neumático las cumpla.

-

Compruebe otras exigencias: asegure que además se comporte de manera satisfactoria para el resto de las exigencias de su recorrido.

-

Ante la duda, realice pruebas: la mejor forma de tener información confiable es hacer pruebas comparativas. Obtenga datos, objetivos de rendimiento, no solo opiniones y/o percepciones. Que suelen tener altos márgenes de errores.

-

Fijarse en el costo/kilometro: se obtiene dividiendo el precio de cada marca o modelo por su rendimiento.

Conceptos de Seguridad en el Mantenimiento del Neumático

Manipulación Con el fin de eliminar los riesgos de deterioro de los talones, y de las consecuencias que ello puede producir, se aconseja: 

Transportar los neumáticos nuevos como vienen empacados de fábrica, con el protector del talón y la banda de acero en su sitio. Se deberá mantener dicho protector hasta el momento del montaje.



Utilice eslingas de fibras o correas anchas para levantar los neumáticos. Nunca se deberá utilizar eslingas metálicas ni cadenas ya que dañan al neumático (ver figura Nº 15).

Figura Nº 15: Manipulación con eslinga.

Cuando se utiliza un monta carga, levante el neumático por la banda de rodamiento, y nuca introduzca las horquillas por el centro del neumático, ya que puede causar un daño irreparable en los talones (ver figura N°16).

Figura Nº 16: Manipulación con grúa horquilla.

Durante la manipulación de las llantas, se deberá cuidar: 

Las llantas se mantengan libres de óxidos. Cuando estos se presenten, límpielos con cepillos de alambre.



Maneje las llantas cuidadosamente para evitar ralladuras en los asientos de los talones o deformaciones de las pestañas (ver figura Nº 17).



No introduzca varillas u otro objeto similar por el agujero de la válvula a fin de levantar la llanta.



Las empaquetaduras O’ring deben almacenarse en un lugar fresco y seco.



Siempre utilice una empaquetadura O’ring nueva cuando monte el neumático en la llanta. A continuación se muestra una secuencia de fotografías con la manipulación de neumáticos.

Figura Nº 17: Manipulación de llantas.

Daño de los Neumáticos Los neumáticos deben usarse bajo las condiciones apropiadas de presión de inflado, carga y velocidad de circulación. El incumplimiento de cualquiera de estos requisitos resultará en desgastes prematuros de neumáticos y paralizaciones innecesarias de los equipos de carguío y transporte. El mantenimiento de los neumáticos presupone la inspección diaria, de estos y de las áreas de circulación de equipos, se requiere la cooperación de cinco personas (capataz de neumáticos, operador de pala, conductor, mecánico y encargado de mantenimiento de vías).

Inspección de los neumáticos Los neumáticos para equipos de transporte y acarreo están sujetos a condiciones de operación severas, que pueden causarle daños como corte, estallido por corte, impactos, desgarros, etc. Por esta razón, se requiere de una frecuente inspección para asegurar su rendimiento, seguridad y economía.

Inspección y frecuencia Las principales inspeccione relacionadas con un buen mantenimiento de los neumáticos, su frecuencia recomendada, y los responsables de ellas se muestran en la siguiente tabla. Inspector

Capataz de neumático

Aspecto inspección

de

Frecuencia

Apariencia externa.

Diaria

Válvulas y aros.

Diaria

Presión de inflado.

Al

menos

una

vez

por

semana. Apariencia externa. Conductor

Vibraciones

y Antes

y

después

oscilaciones del volante operación de dirección.

Durante la operación.

de

la

Apariencia externa y cuidados de los neumáticos Es necesario constantes inspecciones de los neumáticos, es necesario para asegurar la efectividad de la reparación, el recauchaje y para tomar decisiones acertadas respecto al desecho de los neumáticos. La temprana detección de daños menores en los neumáticos permitirá tomar medidas correctas a tiempo y evitar costosas inversiones de mantenimiento. A continuación se mostrará una lista de comprobación que puede utilizarse como guía para el mantenimiento de los neumáticos. Tipo

Contenido

Persona

Observaciones y

encargada

frecuencia

Tarjeta de montaje y Orden de trabajo

Mecánico (cuando Tarjeta original de

desmontaje

se

efectúa

el los neumáticos

trabajo)

Cuadros

de Comprobaciones

comparación

de

Cuadro

presión

inspección

e Mecánico

de

comparación

de (diariamente)

diario

apariencia externa Tarjetas neumáticos

de Fecha,

vehículo, Capataz

de

los Base

para

posición,

neumáticos

registro

kilometraje, estado

(cuando se efectúa neumático el trabajo)

una

tarjeta

neumático)

Cuadro de existencia Neumáticos clasificados según Capataz cuadro de control

de

neumático (cuando se

efectúa

trabajo)

el

el del (con por

Anexo; Reportaje: Michelin hace rodar el Neumático más grande Del Mundo

Michelin es el primer fabricante en hacer rodar el neumático más grande del mundo en condiciones reales de utilización. El neumático 59/80R63 XDR de Michelin está destinado a los camiones que circulan en las grandes minas a cielo abierto y actualmente está siendo evaluado en una mina de arenas bituminosas en Canadá. Este nuevo neumático radial mide 4,03 metros de diámetro (la misma altura de un semi remolque), 1,48 metros de ancho, pesa más de 5 toneladas y puede soportar una carga superior a 100 toneladas por neumático. El 59/80R63 fue desarrollado en colaboración con Caterpillar para su nuevo 797B, el camión más grande del mundo, que puede transportar hasta 380 toneladas de carga útil. Desde algunos años, el mundo minero emprende una carrera al gigantismo para desplazar siempre mayor cantidad de minerales, siempre más rápido y en condiciones extremas. El nuevo Michelin 59/80R63 XDR hace posible este aumento de carga y ofrece un incremento en la duración de vida de más de un 25% (comparado con el 58/80R63 XKD1), contribuyendo así a reducir los costos de operación y aumentar la productividad. Verdadero líder en el mercado de los grandes neumáticos desde 1998, Michelin propone con el 59/80R63 XDR un nuevo avance tecnológico para los camiones mineros gigantes. Basándose sobre su experiencia y sus medios de prueba únicos en la industria, Michelin extrema sin cesar los límites de sus neumáticos para responder a las necesidades de sus clientes y acompañar a los constructores en el desarrollo de soluciones innovadoras. Michelin propone más de 110 dimensiones de neumáticos para minería e industria, suministrando los mercados de las minas subterráneas, a cielo abierto, obras públicas, canteras, además de la manutención industrial y portuaria. Presente en más de 170 países del mundo.

Conclusiones

Los neumáticos son un componente complejo y fundamental, para el normal desarrollo de una extracción de material desde la mina, ya que ellos soportan cargas, calor, cortes, etc. Por ende sobre este componente recae un gran porcentaje de costos de una empresa minera, ubicándose en el cuarto. Por esta razón el ingeniero en minas debe estar capacitado y manejar conocimientos para que dichos costos no sean mayores, llevando antes que todo una buena elección del neumático idóneo a las características que posee tanto la mina, como los equipos involucrados. El neumático con arquitectura radial posee una serie de características que lo elevan a una calidad superior respecto del neumático con arquitectura convencional. Esto se traduce a que sea mayormente utilizado (neumático radial), en faenas mineras. Es necesario cumplir con las especificaciones de los fabricantes, en cuanto a cuidado, mantención, presión de inflado y control diario de los Neumáticos.

Bibliografía

-

“Método de elección de neumáticos en minería a cielo abierto y subterránea”, Julio Castro y Juan Cortes, Editorial Universidad de Antofagasta, año 2000.