Título:
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MAQUINAS
MINERAS MOVILES
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Subtítulo
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MAQ. DE
CARGUIO SIN ACARREO
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Fecha de
realización:
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10/02/2017
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Grupo:
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DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
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Tema:
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DRAGALINAS
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Código:
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DIS-MIN-MMM-04-02
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INDICE
1 MAQUINAS DE CARGUIO SIN ACARREO.
1.1 MECANISMO DE TRASLACIÓN.
1.2 BASE DE APOYO.
1.3 CHASIS GIRATORIO.
1.4 BASTIDOR EN "A”.
1.5 MÁSTIL.
1.6 PLUMA (BOOM)
1.7 MECANISMO DE ARRASTRE Y ELEVACIÓN.
1.8 MECANISMO DE GIRO.
1.9 SISTEMA ELÉCTRICO.
1.10 CAZO.
1.11 CABINA.
1.12 ESCALERA Y PASARELAS.
1.13 EQUIPOS AUXILIARES.
1.14 OPERACIONES BASICAS.
1.15 APLICACIONES.
2 BIBLIOGRAFIA
Fecha
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Autor
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Observaciones
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10/02/2017
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Ing. Juan Carlos Miranda Rios
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Documento Base
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Rev.01
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Rev.02
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EQUIPOS MOVILES
1 MAQUINAS DE CARGUIO SIN ACARREO
1.1 MECANISMO DE TRASLACIÓN
Además del sistema de orugas que se emplea en las máquinas más pequeñas, en las unidades de gran capacidad es de uso común el mecanismo de zancas. Existen tantos diseños como fabricantes para los mecanismos de zancas, pero en esencia consisten en unas excéntricas, en forma de levas, unidas a unas zapatas y accionadas independientemente por motores eléctricos sincronizados.
La sincronización eléctrica elimina la necesidad de grandes ejes transversales que atraviesen el chasis giratorio de la máquina y garantizan el asiento firme sobre el terreno de ambas zapatas para la elevación de la dragalina.
Para mover los equipos se giran las excéntricas de forma que: primero, se apoyan las zapatas sobre el terreno y, si continúa el giro, se eleva el cuerpo de la máquina, para seguidamente conseguir un pequeño desplazamiento de ésta hacia atrás. Cada traslación es de 2 a 3,5 m, según las dimensiones de la dragalina, con unos ciclos de unos 40 s. La secuencia de movimientos se repite hasta alcanzar la posición deseada.
Durante la fase de trabajo las zapatas permanecen en una posición elevada sobre el terreno, a unos 50 o 60 cm de éste, con la máquina apoyada sobre la base de apoyo.
Los motores de traslación se alimentan con los generadores de arrastre, de corriente continua y con total regulación de velocidad. El mecanismo de reducción es el de mayor envergadura de los que dispone la máquina.
1.2 BASE DE APOYO
Las dragalinas de orugas se apoyan con el tren de rodaje directamente sobre el terreno, al igual que otras máquinas que disponen del mismo sistema de traslación.
Las dragalinas de zancas poseen una base de apoyo de forma circular y construcción cilíndrica recta que transmite al terreno el peso de la máquina. Este componente se construye con chapas de acero formando una estructura soldada celular o radial de alta resistencia. Dispone de orificios de dimensiones suficientes para el paso de un hombre, de manera que son visitables.
En la parte central, y solidario a la base se encuentra el eje de giro de la máquina.
En la cara superior de esta estructura se sitúa la corona de giro en la que engranan los piñones de ataque. Las pistas de rodadura se disponen sobre la misma corona de giro, en las unidades pequeñas, o exteriores a ellas, en las más grandes. Estas pistas, comúnmente, son del tipo de rodillos cónicos.
En el perímetro superior de la base existe un resalte por el que ésta es levantada por unos ganchos que están unidos al chasis giratorio.
También en la base se dispone de unos soportes para el cable de alimentación de la máquina, que atraviesan la misma hasta el pivote central pasando por su interior.
1.3 CHASIS GIRATORIO
Es la plataforma, también de tipo celular, que soporta el resto de la máquina. En su interior se encuentran los ejes de los mecanismos de giro, los anillos rozantes alrededor del eje de rotación, los ejes de las levas del sistema de zapatas y los mecanismos de traslación en ambos laterales, y el contrapeso de la máquina en la parte posterior.
1.4 BASTIDOR EN "A”
Es la estructura a la que van fijados los cables de suspensión del mástil, que se precisa en las máquinas grandes, o de la pluma, en las pequeñas. Está constituida por dos pares de vigas, unidas en su extremo superior. En la parte inferior se fijan al chasis giratorio mediante bulones.
Las vigas cajón van unidas entre sí por otras vigas más ligeras dispuestas transversalmente, que le aportan una gran solidez al bastidor.
1.5 MÁSTIL
El mástil es una estructura metálica de celosía, a cuyo extremo superior se fijan los cables de suspensión de la pluma. El extremo inferior se une al chasis giratorio mediante bulones, mientras que el superior se une al chasis en A con cables vigas.
La sección del mástil suele ser cuadrada, y está fabricada con perfiles o tubos metálicos.
1.6 PLUMA (BOOM)
La pluma, que va suspendida por su parte superior del mástil o directamente del bastidor en A, y va fijada en su extremo inferior al chasis giratorio mediante bulones, está construida también por una estructura de celosía.
Es la parte de la máquina más delicada y la que define el alcance de la misma. Las plumas se construyen con secciones cuadradas mediante perfiles o tubos y con secciones triangulares con tubos. Las estructuras tubulares, se rellenan con un gas inerte a presión, que sirve para detectar mediante un manómetro la existencia o aparición de grietas que pudieran producirse por los esfuerzos que deben soportar.
1.7 MECANISMO DE ARRASTRE Y ELEVACIÓN
Los mecanismos principales de accionamiento de una dragalina, durante la fase de operación son tres: arrastre del cazo, elevación del cazo y giro de la máquina.
Todas las funciones se realizan gracias a motores de corriente continua con regulación de velocidad mediante transmisión por engranajes instalados sobre el chasis giratorio.
El arrastre de la cazo se efectúa mediante cables que en un lado están arrollados a un tambor y en los otros fijados a las orejetas del cazo mediante unas cadenas.
La entrada de los cables a la sala de máquinas de las dragalinas se realiza a través de sistemas de poleas-guía, con diferentes diseños y configuraciones.
El mecanismo de elevación de la cazo es similar al de arrastre, con la particularidad de que entre el cable de elevación y el cazo existe un aparejo, del que se suspenden dos cadenas que se fijan en los flancos del cazo.
1.8 MECANISMO DE GIRO
El giro de la máquina se consigue por la acción de los piñones, por lo menos dos, que poseen los mecanismos de giro y que engranan en la corona dentada fijada a la base. El chasis superior se apoya sobre la estructura de la base por medio de una pista o corona de rodillos cónicos de aleación de acero, que se mantienen equidistantes mediante una chapa circular que soporta a su vez la tubería de engrase.
Este sistema proporciona una buena distribución del peso de la máquina durante toda la operación.
1.9 SISTEMA ELÉCTRICO
Salvo las unidades más pequeñas, las dragalinas son generalmente accionadas eléctricamente. Los grupos motor-generadores se sitúan siempre en la parte posterior de la sala de máquinas para servir adicionalmente de contrapeso.
La alimentación eléctrica a estos equipos se efectúa mediante cable, desde una subestación transformadora, generalmente móvil y próxima al área de trabajo. Pueden distribuirse distintas cabinas de conexión a lo largo del tajo, paralelamente al módulo que se va a excavar. Los cables que se conectan a estas cabinas son trifásicos, apantallados, con conductor de tierra y línea piloto para garantizar la correcta puesta a tierra y detectar los posibles cortes.
La entrada del cable de alimentación a la máquina se realiza por la parte frontal de ésta con el fin de no interferir durante los desplazamientos.
1.10 CAZO
Como ya se ha indicado anteriormente, los cazos de las dragalinas son totalmente metálicos y se construyen mediante piezas de fundición y soldadura. Debido a los fuertes impactos y desgastes que deben soportar, disponen de piezas de material resistente en áreas críticas.
Los cazos se unen a los cables de elevación y arrastre mediante cadenas de acero fundido resistentes a la abrasión.
La configuración de los cazos es la de una caja abierta por la cara lateral enfrentada a la máquina, que sirve de entrada del material, y también por la cara superior. En el borde de ataque del fondo del cazo se disponen los dientes de acero que sirven para efectuar la excavación.
Las paredes laterales del cazo, además de ir unidas por la parte posterior, en ocasiones se refuerzan por medio de un arco u horquilla de suspensión sobre la cual se sujeta el cable de volteo para la descarga. En cazos de reducida capacidad no hay horquilla, y el volteo se consigue simplemente mediante el juego del peso y los cables unidos al propio cazo.
El peso y geometría del cazo influyen significativamente en la capacidad de penetración sobre los materiales a excavar y en el rendimiento del ciclo de trabajo.
El cazo va unido a la dragalina mediante dos cables:
- El cable de arrastre, que va desde la cuchara al cabrestante de arrastre que se utiliza para aproximar el cazo a la máquina.
- El cable de elevación, que sirve para subir y bajar el cazo por la polea del extremo de la pluma y va al cabrestante de elevación.
1.11 CABINA
La cabina va situada en la parte delantera y en uno de los lados de la máquina y, en algunas unidades en ambos, para disponer de la máxima visibilidad durante la operación.
1.12 ESCALERA Y PASARELAS
El acceso a estos equipos se realiza mediante escalera y pasarelas.
1.13 EQUIPOS AUXILIARES
Las dragalinas poseen diversos equipos auxiliares tales como: sistema de engrase, equipo de alumbrado, sistema de presurización y ventilación, y otros dispositivos de menor entidad.
Los sistemas de engrase son del tipo centralizado, normalmente automático, y cubren los mecanismos que van desde las poleas de la punta de la pluma hasta el muñón central.
Sólo algunos componentes de la máquina, como son el aparejo del cazo o el marco de las excéntricas de las zapatas, deben engrasarse a mano de forma periódica. Existen tantos diseños de los sistemas de engrase como fabricantes.
Las dragalinas, como son máquinas que requieren una gran inversión, se utilizan, por lo general, a tres relevos. Por ello, disponen de un sistema eficiente de alumbrado del tajo y de la propia máquina.
Para proteger del polvo los accionamientos y dispositivos que se encuentran dentro de la sala de máquinas, ésta además de estar cerrada, posee un sistema de presurización y ventilación. El aire exterior se toma a través de unos filtros auto limpiables y unos ventiladores, que son los que provocan una sobrepresión interior del aire. Además, existen unos extractores que originan unas corrientes de aire que ayudan a la ventilación de todos los mecanismos interiores.
Por último, las dragalinas disponen de otros equipos como son:
- Puente grúa, con salida al exterior por su parte trasera, y potencia suficiente para izar los mecanismos o componentes interiores.
- Red de aire comprimido para limpieza, engrase, etc.
- Sistema de comunicaciones, etc.
1.14 OPERACIONES BASICAS
Este equipo está perfectamente adaptado para sacar la tierra amontonada en los taludes de la excavación. La carga de elementos de transporte, autocamiones, dumpers, etc., es de escaso rendimiento, a causa de las constantes oscilaciones de la cazo; por otra parte, no puede exigírsele mucha precisión. La utilización de elementos de transporte de gran capacidad, con una superficie importante de la vagoneta o cubeta receptora, se impone cuando hay que trabajar conjuntamente con ese equipo. El rendimiento disminuye mucho cuando los movimientos de tierras se ejecutan en terrenos pegajosos, a causa de la importante masa que suele adherirse a las paredes internas del cazo. Cuando hace frío, es recomendable calentar el cazo antes de empezar a excavar, a fin de evitar grietas o la rotura del acero.
Según la mayor o menor habilidad del conductor es posible aumentar el radio de acción de la máquina al lanzar el cazo. Tal aumento es del orden de 1/2 a 2/3 de la altura comprendida entre el nivel de excavación y el nivel de vertido.
Se utiliza este equipo para excavar por debajo del nivel de la máquina o para la ejecución de excavaciones inundadas o dentro del agua, aunque siempre con la máquina sobre terreno seco (la excavación en agua reduce el llenado de la cuchara de 1/3 a 1/2). La posibilidad de excavar y depositar tierras a mucha distancia constituye una ventaja de este equipo. La dragalina pude ser utilizada en la excavación de zanjas para canalizaciones; sin embargo, la profundidad de éstas se limitará a 1,50 m si las paredes son verticales (como medida de seguridad).
El ciclo de trabajo de una dragalina consta de las siguientes seis fases:
1. Lanzamiento e hinca del cazo
Con el cable de arrastre el maquinista acerca el cazo a la máquina y al mismo tiempo tira del cable de elevación para mantener el cazo en el aire. Suelta el cable de arrastre y, una vez rebasada (la vertical del extremo de la pluma por el cazo, va soltando cable de elevación con cuidado para que el cazo caiga en el lugar de excavación deseado.
2. Carga del cazo
Una vez que el cazo se encuentra sobre el terreno, se recoge cable de arrastre, a la vez que se suelta cable de elevación, con lo cual se va realizando la excavación y el cazo va llenándose conforme se aproxima a la máquina. Esta operación de arranque se ve facilitada por los dientes de que dispone el cazo en el borde de ataque. Normalmente, los cazos se llenan después de recorrer unas distancias equivalentes a 2 o 2,5 veces la longitud del mismo.
3. Elevación del cazo
Cuando éste se encuentra lleno y próximo a la dragalina, se levanta mediante el cable de elevación, en combinación con el cable de arrastre para evitar el vuelco del cazo.
4. Giro de la dragalina
Se produce el giro de la superestructura hacia el lugar de descarga, manteniendo el cazo en la posición de la fase anterior. Los ángulos de giro normalmente varían entre 45° y 120°.
5. Descarga
Una vez colocada la máquina en el punto de descarga, se suelta el cable de arrastre y se tira del de elevación, con lo que el cazo, al llegar bajo el extremo de la pluma, se pone automáticamente en posición de descarga y los materiales se vacían sobre la escombrera.
6. Giro de la dragalina
Después de efectuar la descarga, la máquina gira sobre la corona dentada para repetir el ciclo. Simultáneamente a este giro se aproxima el cazo a la máquina, manteniéndolo en el aire.
Generalmente, la duración de todas esas operaciones es del orden de 60 segundos.
La demanda de potencia en las dragalinas varía mucho según la fase del ciclo de operación que se trate. Durante la excavación se tiene una fuerte demanda inicial, que disminuye al finalizar el llenado del cazo para después aumentar sensiblemente al comenzar la elevación del mismo y el giro de la dragalina. A continuación, la demanda disminuye y al frenar el giro y realizar la descarga del material se regenera energía En la fase siguiente, se vuelve a producir una nueva demanda de potencia al efectuar el giro en sentido contrario, pero de menor intensidad, ya que el cazo está vacío y descendiendo y. finalmente, una regeneración de energía al frenar en el giro y descender el cazo.
1.15 APLICACIONES
Las dragalinas encuentran aplicación cuando los materiales a excavar necesitan ser transportados a distancias cortas, por debajo de los 200 m. Si las condiciones geológicas y operativas permiten su uso, las dragalinas presentan ciertas ventajas al realizar simultáneamente el arranque y el transporte:
- Como excavan por debajo del nivel de apoyo, se elimina el coste de extracción vertical asociado con el transporte con volquetes u otros sistemas.
- Debido a su capacidad para girar y descargar a distancias apreciables, se prescinde en muchos casos de unidades de transporte.
- Tienen capacidad para excavar y transportar materiales con un alto porcentaje de bolos o bloques.
- Dado que la operación se realiza con la máquina en posición estática durante el arranque y transporte del material, las condiciones ambientales adversas no influyen significativamente.
Las dos aplicaciones más comunes de las dragalinas actuales se encuentran en la explotación de yacimientos de carbón y fosfato por el método de descubierta. En las minas de fosfato estas máquinas, además de arrancar el estéril, se utilizan para excavar el mineral, eliminándose así la necesidad de otros equipos.
Otro campo de aplicación de las dragalinas es el de la extracción de gravas en las terrazas de los cauces. La extracción de estos materiales se realiza en muchos casos por debajo del nivel de agua. En tales situaciones, estas máquinas deben competir con las retroexcavadoras y las cucharas de arrastre. Aunque tienen capacidad para trabajar por encima del nivel de orugas, los rendimientos caen drásticamente, por lo que sólo se opera de esa forma en situaciones especiales.
Las mayores unidades, se emplean como equipos principales de producción a varios relevos y durante los siete días de la semana. Las pequeñas dragalinas se emplean en yacimientos superficiales y, más frecuentemente, realizando algunas de las operaciones siguientes:
- Carga del estéril o mineral sobre volquetes.
- Excavación y limpieza de balsas y presas de residuos.
- Nivelación y remodelado de terrenos.
- Apoyo a la explotación de yacimientos multicapa.
2 BIBLIOGRAFIA
- Manual de Arranque, Carga y Transporte en Mineria a Cielo Abierto – Instituto Tecnológico Geominero de España
- https://es.scribd.com/doc/142174398/La-dragalina-es-una-maquina-excavadora-de-grandes-dimensiones
- https://www.liebherr.com/shared/media/construction-machinery/deep-foundation/pdf/brochures/liebherr-prospecto-gruas-sobre-cadenas-universales-dragalinas-serie-hs-espanol.pdf
http://adf.ly/1lVxdg
Excelente información.
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