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• Rubhén Orthyzz

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA EAP DE INGENIERÍA DE MINAS 1. INTRODUCCIÓN

El éxito de una operación minera no solo reside en la destreza de los ingenieros o en la riqueza de un yacimiento, sino también en los equipos que utiliza para su exploración y posterior producción sean eficientes. Los camiones mineros, que son vehículos de acarreo de material de gran tonelaje que forman parte de las operaciones a tajo abierto; asimismo existen camiones de gran capacidad para transportar material procedente de minas subterráneas. El empleo de estas máquinas se ha convertido en una herramienta fundamental para lograr los propósitos empresariales. Entre las principales características de los camiones mineros destacan su gran tamaño, potencia y robustez. Asimismo, han sido diseñados e implementados con la última tecnología para optimizar su productividad y minimizar los costos de producción. Su utilización en las operaciones demanda condiciones de diseño de minas específicas como, por ejemplo, las vías de acarreo, pendientes, transito, mantenimiento y facilidades.

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2. OBJETIVOS

OBJETIVO PRINCIPAL

 Considerando que el transporte constituye el componente más importante en el costo de minado, al igual que el carguío, tenemos por objetivo principal complementar los conocimientos de los estudiantes en lo concerniente a los equipos utilizados en estos procesos orientados a su optimización y confiabilidad.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Conocer la importancia de los equipos de transporte para minería superficial.  Definir los fundamentos de funcionalidad de los volquetes.  Conocer las características técnicas de las máquinas.  Conocer las funciones de los volquetes.  Establecer los parámetros de operación.

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3. FUNDAMENTOS DE VOLQUETES

3.1. Son máquinas construidas para el transporte de materiales rocosos en las explotaciones mineras, así como en obras públicas (carbón, mineral, estéril, etc.). El diseño de estos equipos es compacto dotándoles de características propias a cada modelo como, su gran tamaño, potencia y robustez.

El empleo de los volquetes se realiza por las siguientes ventajas que presentan: 

La flexibilidad del sistema en cuanto a las distancias pues es aplicable, generalmente, entre los 100 y los 3000.



Capacidad de adaptación a todo tipo de materiales a transportar: suelos, rocas, minerales, etc.



Facilidad para variar el ritmo de producción, aumentando la flota de camiones o el grado de utilización de esta.



Necesidad de una infraestructura relativamente sencilla y poco costosa.



Existencia de una variedad de modelos que permiten adaptarse bien a las condiciones en que debe desarrollarse la operación.



Sistema muy conocido y, por tanto relativamente fácil de supervisar y controlar.



Menor inversión inicial que en otros sistemas de transporte.

3.2. INFORMACIÓN REQUERIDA

El camión es un equipo muy utilizado en la industria. Las condiciones bajo las cuales transitan estos equipos son agrestes generando desajustes, corrosión y deformación entre otros, en los tornillos y/o pernos que sujetan los componentes que conforman la estructura del camión.

Entre las diferentes partes que constituyen al camión existe la barra central de dirección, elemento importante que permite el giro a izquierda y derecha del camión. Como el equipo está sometido a vibraciones continuas que generan desajuste en las juntas es necesario llevar a cabo el apriete en (lbs-ft ó Nm) que recomienda el fabricante del camión.

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Para cumplir con los procedimientos del fabricante es necesario utilizar herramientas confiables que suministren torques precisos, para este caso una de las herramientas utilizadas es una Pistola Neumática de Torque Controlado RAD 34GX, rango de torque (1000lbs-ft hasta 3400lbs-ft). A diferencia de las llaves hidráulicas y las pistolas de impacto su forma de operar es de giro continuo y sin vibración. Para obtener el torque a suministrar inicialmente se regula la presión de aire ya que estas herramientas tienen una tabla que relaciona torque vs presión de aire, proporcionado como resultado un trabajo rápido, confiable y seguro permitiendo mayor disponibilidad del camión.

3.3.

PRINCIPALES COMPONENTES QUE FORMAN UN VOLQUETE

3.3.1. MOTORES Y TRANSMISIONES Los motores que montan los volquetes son diésel, generalmente, turboalimentados y con post enfriador.

El turbo eleva el caudal de entrada de aire, lo que permite elevar la alimentación gas-oily en consecuencia, la potencia. El post enfriador permite que esa inyección de aire se haga a una temperatura adecuada, lo que mejora el rendimiento energético elevándola potencia del motor.

3.3.1.1. TRANSMISIÓN MECÁNICA Los principales componentes de la transmisión mecánica son: el convertidor de par, caja de cambios, el diferencial y los mandos finales.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA EAP DE INGENIERÍA DE MINAS Las características de los volquetes con transmisión mecánica son: 

Transmisión totalmente automática diseñada para minimizar los impactos en la línea de accionamiento lo que proporciona mayor confort del operador y reduce los esfuerzos de tensión sobre los componentes.



De tres a seis marchas hacia adelante y una hacia atrás.



Transmisiones fabricados para una duración de 5000 a 8000 horas antes de ser reconstruidas o reemplazadas.



Convertidores de par capaces de proporcionar altos pares de arranque y constituidos por tres componentes.



Retardadores hidráulicos para disminuir la necesidad de frenado.



Ejes de mando finales con duraciones entre 15000 a 18000 horas.



Diferenciales con vidas en servicio superiores a 12000 horas.



Mandos finales para reducir los esfuerzos de torsión en los ejes y diferenciales y con duraciones entre 18000 a 20000 horas.

3.3.1.2. TRANSMISIÓN ELÉCTRICA

Los componentes principales de este tipo de transmisión son: 

Un generador de corriente continua de hasta 1000 HP y alternador rectificador para unidades de mayor potencia.



Sistema de control de estado sólido.



Sistemas de refrigeración para disipar el calor generado en las resistencias durante la utilización del freno dinámico.



Motores de corriente continua en cada rueda o en cada eje para los volquetes de mayor capacidad.



El modulo motor que incluye los engranajes de reducción y el freno.



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Los soplantes para los generadores y motores

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA EAP DE INGENIERÍA DE MINAS 3.3.2. BASTIDOR El bastidor principal o chasis esta construidos con elementos de acero de alta resistencia capaces de soportas los importantes esfuerzos de torsión, flexión e impactos de los numerosos ciclos de carga, acarreo y descarga.

3.3.3. CAJA Las cajas de los volquetes están construidas de planchas de acero de alto limite elástico (1300 MPa) que proporcionan una elevada resistencia a los impactos y al desgaste.

3.3.4. SUSPENSIÓN El sistema de suspensión de un volquete minero no solo debe absorber las oscilaciones y vibraciones causadas por las desigualdades del terreno, sino también debe amortiguar los golpes durante la carga y distribuir el peso de estas sobre los neumáticos. Proporcionan, por un lado, estabilidad al vehículo y por otro, confort al conductor.

3.3.5. FRENOS El sistema de frenos del que van provistos los volquetes es esencial, pues deben soportar frenadas prolongadas al bajar pendientes mientras van totalmente cargados.

Los sistemas de frenado se componen de: 

Frenos de servicio.



Frenos de emergencia.



Frenos de estacionamiento.



Retardador.

3.3.6. DIRECCIÓN Y SISTEMAS HIDRÁULICOS La dirección es totalmente hidráulica, llevándose a cabo la última acción mediante dos cilindros hidráulicos gemelos de doble acción independiente.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA EAP DE INGENIERÍA DE MINAS Estos dos cilindros hidráulicos están insertos dentro del sistema hidráulico general que agrupa los cilindros de elevación de la caja y cuyo aceite atraviesa los discos traseros de freno refrigerándolos.

3.3.7. RUEDAS Constituyen el último eslabón de la transmisión y, por tanto, en ellas se convierte el par en fuerza de tracción sobre el terreno en contacto con el neumático.

3.3.8. CABINA Es el puesto de trabajo del conductor, siendo criterio universal el que este diseñada para proporcionar visibilidad u confort durante la operación.

Los componentes más importantes son: 

Pedal de acelerador.



Pedal del freno.



Palancas del retardador y el freno de emergencia.



Palanca de accionamiento del basculante.



Palanca de cambios.



Consola de controles.



Consola de control de la transmisión.



Asiento con suspensión ajustable y cinturón de seguridad.



Calefacción/aire acondicionado.



Limpiaparabrisas.



Sistema de ventilación electrónica.



Cabina de acero.

4. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS EQUIPOS Se tienen en el mercado diversas marcas como: CATERPILLAR, KOMAT´SU, VOLVO, SCANIA Y MERCEDES BENS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA EAP DE INGENIERÍA DE MINAS 4.1. CATERPILAR

4.1.1. Modelo 777F

El Camión de Obras Cat 777 ha sido el líder en su clase desde su introducción. El 777Fcrea esa reputación al conservar las mejores características de los modelos anteriores y ofrecer características y tecnologías nuevas y mejoradas como el nuevo motor C32, que cumple con las regulaciones de emisiones Nivel 2. Otras mejoras incluyen mejor rendimiento, confiabilidad y productividad junto con características de seguridad completamente nuevas y un entorno del operador que proporciona un nuevo nivel de valor para los clientes de Cat.

CUADRO 2

4.1.2. Modelo 785D

El popular Cat 785 se mejoró para disminuir las emisiones sin comprometer la productividad. Se mantuvieron las cargas útiles de objetivo y el nuevo motor 3512C HD cumple con las emisiones Nivel 2 y mantiene el ahorro de combustible. MAQUINARIA MINERA

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Diseñado específicamente para aplicaciones de construcción y minería de gran producción, el 785D permite mover altos volúmenes de materiales para reducir el coste por tonelada. La construcción resistente crea una máquina duradera y los fáciles procedimientos de mantenimiento aseguran la alta confiabilidad y una vida prolongada con costos de operación bajos.

CUADRO 3

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4.1.3. DIMENSIONES GENERALES DEL CAMIÓN

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4.2. VOLVO

Volvo FMX

Todo el Volvo FMX dice "trabajo pesado". Diseñado especialmente para el trabajo severo en construcción y minería. Sus dominios son lugares donde otros camiones no se atreven o simplemente no pueden ir. No hay nada imposible para este camión, pues el FMX es impactante en todos sus detalles. Desde la viga de remolque frontal que manipula 25 toneladas, su motor de 6 cilindros que entrega hasta 480 hp de potencia, todo su tren motriz (caja de cambios y corona), actualmente la caja de cambios I-Shift de bajo consumo de combustible y los faros delanteros que vienen protegidos por rejillas. Este camión fue diseñado para soportar las peores condiciones diariamente, por ello es recomendado para los trabajos más agrestes y adversos donde solo los más fuertes sobreviven.

Volvo FMX

Ejes para cada ocasión

Cargas pesadas. Terreno exigente. El trabajo en minería representa altas exigencias en ejes y bogies. El Volvo FMX ofrece el eje más confiable, robusto y probado del mercado, que facilita el tránsito del camión incluso para los trabajos más pesados. De ese modo nunca tendrá que correr el riesgo de quedar atascado en el lodo.

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Un chasis que da confianza

El chasis del Volvo FMX está diseñado para soportar condiciones extremas. Los largueros y travesaños en forma de "C" ofrecen la máxima resistencia con bajo peso, mientras que las barras de torsión y las barras de reacción están dimensionadas para soportar fuerzas considerables.

FMX: con algo más de todo

Para que su Volvo FMX sea incluso más especial, puede personalizarlo usando desde espejos retrovisores térmicos a un sistema de audio de alta calidad incluso con reproductor MP3. En su concesionario más cercano encontrará diversas opciones para personalizar su Volvo FMX.

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o

Peso bruto del vehículo: 18 a 48 toneladas

o

Altura del chasis: 900 a 1240 mm

o

Motores:

D11C: 330, 370, 410, 450 hp D13C: 380, 420, 460, 500 hp

4.3. SCANIA

VOLQUETE SCANIA

La compra de un camión volquete para construcción Scania tendrá un efecto significativo y positivo en su productividad, así como en su rentabilidad en el balance final. A fin de cuentas, todo es cuestión de disponibilidad; lo último que necesita es una detención imprevista o costos no planificados.

Nuestros volquetes están diseñados y fabricados comprendiendo su negocio. También trabajamos en estrecha cooperación con usted para crear la configuración ideal que satisfaga sus necesidades.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA EAP DE INGENIERÍA DE MINAS 4.3.1. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

5. FUNCIONES QUE CUMPLEN LOS EQUIPOS Los volquetes más utilizados, clasificados por tamaño y tipos junto con los campos de aplicación actuales, se resumen en:

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6. CONDICIONES DE TRABAJO El proceso de selección de un volquete se puede dividir en las siguientes fases:

1. Definición de las características básicas. 2. Selección del modelo.

6.1. DEFINICIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

La primera etapa consiste en obtener la máxima información sobre las características de operación. a) Producción requerida y datos laborales de organización 

Producción anual, mensual, diaria y horaria para cada tipo de material transportado.



Hora en operación por relevo, total y efectiva así también retrasos previsibles en la operación.



Numero de relevos por día, semana y año. • Porcentaje de ausentismo laboral, etc.

b) Características del material a transportar 

Densidad in situ y suelto.



Coeficiente de esponjamiento.



Granulometría, tamaños máximos y mínimos.



Dureza, textura y abrasividad.



Facilidad de carga y pegajosidad del material.

c) Condiciones ambientales 

Efecto de la altitud, sobre el rendimiento de los motores.



Efecto de la temperatura ambiente sobre la refrigeración de los motores, duración de los neumáticos y características de los aceites lubricantes.

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Efectos de las lluvias y heladas en la superficie de rodadura y en la velocidad de transporte.

d) Características de las pistas de transporte 

Longitudes y pendientes de cada pista.



Descripción general de las pistas: anchuras, radios de las curvas, resistencia ala rodadura, calidad de construcción, cunetas, drenaje, pasos de agua, peraltes, pistas de frenado, etc.



Equipo de mantenimiento y construcción asignado a las pistas de transporte: motoniveladoras, cisternas de riego y compactadores.

e) Carga 

Amplitud de la zona de carga y estado del piso.



Equipo de carga: tipo de maquina cíclica o continua, tamaño de cazo, altura de descarga, alcance e impactos durante la carga.



Coeficiente de disponibilidad y utilización del equipo.



Coeficiente disponibilidad y utilización del equipo.



Unidades auxiliares asignadas al equipo de carga, por ejemplo tractor orugas.

f)

Descarga 

Lugar donde se efectúa la descarga: tolva, escombrera, emparrillado, etc.



Amplitud de la zona de descarga y estado del piso.



Eficiencia de los equipos auxiliares y su influencia en la descarga

g) Varios 

Existencia de otras unidades de transporte.



Infraestructura de la zona, preparación de la mano de obra, etc.

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7. FACTORES UNIVERSALES QUE DETERMINAN LA CONFIABILIDAD DE LOS VOLQUETES Un equipo de realizar las operaciones de trabajo para los cuales fue adquirido, esto debe realizarlo sin generar sobre-costos. Si la generación de presupuestos no planificados ocurre se procede a la evaluación de los factores que lo producen, por tanto se llega a una conclusión de reparación, adquisición o alquiler del equipo. La actividad minera busca en todo momento perfeccionar los métodos de producción para ser más eficiente y con ello optimizar los costos de operación. Así tenemos algunas de las razones, que se dan prioridad, para, saber si un equipo es confiable o no: a. El cliente minero busca mayor productividad y utilización. b. La industria ha incrementado su enfoque en un menor impacto ambiental y mayor Seguridad. c. Existe una Alta rotación / Curva de aprendizaje de los operadores en muchas partes del mundo. d. La tecnología viene siendo aceptada en muchas compañías mineras. e. La tecnología ya se encuentra preparada para soportar la demanda: − Posicionamiento GPS. − Procesamiento por Computadora. − Tecnología de Cámaras y Sensores.

Factores universales: 

Edad del equipo



Medio ambiente en donde opera.



Carga de trabajo.



Apariencia física.



Mediciones o pruebas de funcionamiento

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8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

La utilización de volquetes es fundamental para el transporte de materiales, ya seaen mina u obras públicas.



Una adecuada flota de volquetes proporciona un transporte casi continuo minaplanta



Los componentes de los cuales está compuesto los volquetes forman una solo unidad fundamental, que dota a cada vehículo de ser eficaz.



Existe en el mercado una gama de marcas y modelos para la elección, según, los requerimientos.



La elección de un volquete de transmisión eléctrica es muy conveniente en el caso que se desee transportan grandes cantidades de material, porque se aprovecha más la potencia.



La selección de la marca de volquete es decisión del usuario, pero al elegir el modelo se debe de tener en cuenta los factores a los que estará sometido en la operación.



Se llegó a la conclusión de que se debe rehabilitar el equipo, porque el daño significativo que causa la reducción de la potencia es el daño de las ruedas propulsoras.



La selección de una marca y modelo de volquete se debe realizar tomando en cuenta consideraciones básicas del trabajo que se espera que realicen.



Cuando se adquiere una máquina es necesario conocer los componentes principales que los constituyen.



La aplicación de estos equipos se debe realizar en función a su capacidad.



El mantenimiento de las máquinas debe ser preventivo y no reactiva.



Para determinar la confiabilidad de un equipo se debe priorizar la aplicación de un criterio matemático para aquellos que no sean especialistas

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9. BIBLIOGRAFÍA 

LOPEZ JIMENO, Carlos: Manual de maquinaria minera.



CATERPILLAR: Revista de equipos



KOMAT´SU: Manual de operación y mantención



Darwin ortega, Cáceres: confiabilidad y reemplazo de equipos



Revista de especificaciones de volquetes Volvo



Revista de especificaciones de volquetes Scania

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