Manual de Arranque, Carga y Transporte en Minería a Cielo Abierto - ITGME

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EN MINERIA A CIELO ABIERTO

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MANUAL DE ARRANQUE ,CARGA Y TRANSPORTEEN MINER I A A CIELO AB I ERTO

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CAPITULO 1: Conceptos bsicos en minera a cielo abierto ... 23

1. INTRODUCCION ....................................... 23

2. TIPOS DE YACIMIENTOS EXPLOTABLES A CIELO ABIERTO ......... 23

2.1. Por su forma ...................................... 232.2. Por el relieve del terreno original ......................... 232.3. Por su proximidad a la superficie ......................... 242.4. Por la inclinacin ................................... 242.5. Por la complejidad o nmero de mineralizaciones .............. 242.6. Por la distribucin de la calidad del mineral en el yacimiento ....... 242.7. Por el tipo de roca dominante ........................... 24

3. METODOS MINEROS Y SISTEMAS DE EXPLOTACION ............. 253.1. Cortas .......................................... 253.2. Descubiertas ...................................... 273.3. Terrazas ......................................... 273.4. Contorno ......................................... 283.5. Canteras ......................................... 28 99f3.6. Graveras ......................................... 293.7. Mtodos especiales y mixtos ............................ 293.8. Sistemas de explotacin ............................... 29

4. OPERACIONES BASICAS Y CLASIFICACION.DE EQUIPOS .......... 31

5. PROPIEDADES GEOMECANICAS Y TECNICAS DE CARACTERIZACION DEMACIZOS ROCOSOS .................................... 32

5.1. Ensayos geomecnicos clsicos y datos estructurales ............ 325.2. Ensayos geomecnicos especficos ........................ 355.3. Tcnicas geofsicas .................................. 37

5.3.1. Ssmica de refraccin 385.3.2. Tcnicas geofsicas en el interior de barrenos ............ 39

6. SELECCION DE EQUIPOS ................................ 41

6.1. Criterios bsicos que intervienen en la seleccin de los equipos ..... 416.2. Criterios especficos a considerar en la seleccin de equipos ....... 42

7. BIBLIOGRAFIA ........................................ 44

CAPITULO II: Excavadoras de cables ..................... 45

1. INTRODUCCION ....................................... 45

2. TIPOS DE UNIDADES ................................... 45

3. CARACTERISTICAS GENERALES Y DE DISEO ................. 47

3.1. Descripcin general .................................. 493.2. Sistema elctrico ................................... 49

3.2.1. Alimentacin .................................. 493.2.2. Accionamiento elctrico .......................... 51

3.3. Superestructura giratoria ............................... 543.4. Mecanismo de elevacin .............................. 563.5. Mecanismos de empuje y retroceso del cazo ................. 573.6. Mecanismo de giro .................................. 58

3.7. Mecanismo de traslacin y direccin ....................... 593.8. Infraestructura y bastidores de orugas ...................... 613.9. Sistema neumtico .................................. 613.10. Cables de accionamiento .............................. 623.11. Equipo frontal de excavacin ............................ 63

3.11.1. Brazo ...................................... 633.11.2. Pluma ..................................... 643.11.3. Cazo ...................................... 65

4. OPERACIONES BASICAS Y PRACTICA OPERATIVA ............... 67

4.1. Ciclo bsico ....................................... 674.2. Traslado entre tajos ................................. 674.3. Piso del tajo ...................................... 684.4. Excavacin y carga .................................. 684.5. Procedimiento de trabajo .............................. 69

4.5.1. Carga a los dos lados ........................... 704.5.2. Carga a un solo lado ............................ 724.5.3. Avance paralelo al banco ......................... 72

5. APLICACIONES ....................................... 74

6. CONSIDERACIONES DE SELECCION ......................... 74

6.1. Definicin de las caractersticas bsicas .................... 746.1.1. Determinacin del cazo .......................... 766.1.2. Capacidad de los volquetes ........................ 766.1.3. Peso ....................................... 766.1.4. Potencia 766.1.5. Altura de banco ............................... 76

6.2. Seleccin de modelos ................................ 766.2.1. Sistema elctrico 776.2.2. Sistema de empuje del braz o ...................... 776.2.3. Mecanismo de traslacin ........................... 776.2.4. Cazo ..................................... 77

7. TENDENCIAS Y NUEVOS DESARROLLOS ........... .

7.1. Sistema elctrico ................................... 787.2. Sistemas de traslacin y tambores enrolladores ................ 787.3. Diseo de los cazos ................................. 787.4. Microprocesadores .................................. 79

8. BIBLIOGRAFIA ......................................... 80

CAPITULO M: Excavadoras hidrulicas ................... 81

1. INTRODUCCION ........................................ 81


3. CARACTERISTICAS BASICAS Y DE DISEO .................... 82

3.1. Chasis y tren de rodaje ............................... 843.1.1. Chasis ..................................... 843.1.2. Tren de rodaje ................................ 84

3.2. Superestructura .................................... 863.3. Accionamiento ..................................... 873.4. Sistema hidrulico ................................... 873.5. Cabina .......................................... 903.6. Equipo de trabajo ................................... 90

3.6.1. Equipo frontal ................... .............. 923.6.2. Equipo retro .................................. 933.6.3. Equipos bivalva ................................ 943.6.4. Equipos especiales ............................. 943.6.5. Cazos ...................................... 94

3.7. Cinemtica de las excavadoras ............ , ............. 95


5. APLICACIONES ....................................... 101


6.1. Definicin de las caractersticas bsicas ..................... 1026.1.1. Capacidad del cazo ............................. 1026.1.2. Capacidad del volquete .......................... 1026.1.3. Altura de banco ................... ............ 1026.1.4. Peso de la mquina ............................. 1046.1.5. Potencia de la mquina .......................... 104

6.2. Eleccin del sistema de trabajo .......................... 1046.2.1. Posicin de la mquina .......................... 1046.2.2. Tipo de material ............................... 104

6.3. Seleccin de modelos ................................ 1046.3.1. Chasis ..................................... 1046.3.2. Tren de rodaje ................................ 1056.3.3. Corona de giro ................................ 1056.3.4. Sistema hidrulico y accionamiento ................... 1056.3.5. Equipo de trabajo. Diseo del cazo ................... 106

7. TENDENCIAS FUTURAS. NUEVOS DESARROLLOS ................ 107

7.1. Cinemtica ....................................... 1077.2. Hidrulica ........................................ 1087.3. Construccin de la mquina 1087.4. Aplicacin de la electrnica ............................. 1087.5. Cazos vibratorios ................................... 108

8. BIBLIOGRAFIA ........................................ 109

CAPITULO IV: Dragalinas ............................... 111

1. INTRODUCCION ....................................... 111



3.1. Mecanismo de traslacin .............................. 1143.2. Base de apoyo ..................................... 1153.3. Chasis giratorio .................................... 116

.................................... 1163.4. Bastidor en "A..3.5. Mstil .......................................... 1173.6. Pluma .......................... 1183.7. Mecanismo de arrastre y elevacin ........................ 1193.8. Mecanismo de giro .................................. 1213.9. Sistema elctrico ................................... 1223.10. Cazo .......................................... 1223.11. Cabina .......................................... 1233.12. Escalera y pasarelas ................................. 1233.13. Equipos auxiliares ................................... 123


4.1. Apertura del hueco inicial .............................. 1244.2. Fase de explotacin ................................. 125

4.2.1. Mtodo convencional ............................. 1254.2.2. Mtodo de banqueo en avance ..................... 1264.2.3. Mtodo del banco extendido ....................... 1274.2.4. Mtodo de arrastre hacia atrs ...................... 1284.2.5. Otros mtodos en yacimientos simples ................. 1284.2.6. Mtodos en yacimientos multicapa ................... 129

4.3' Accesos a la explotacin .............................. 130

5. APLICACIONES ........................................ 130


7. TENDENCIAS Y NUEVOS DESARROLLOS ...................... 134

8. BIBLIOGRAFIA ........................................ 138

CAPITULO V: Palas cargadoras .......................... 139

1. INTRODUCCION ....................................... 139



3.1. Chasis .......................................... 1413.2. Transmisin ....................................... 142

3.2.1. Transmisin mecnica ........................... 1423.2.2. Transmisin elctrica ............................ 143

3.3. Sistemas hidrulicos .................................. 1433.4. Equipo de trabajo ................................... 1453.5. Cabina .......................................... 1473.6. Neumticos ....................................... 147


4.1. Fuerza de penetracin ................................ 1494.2. Fuerza de arranque .................................. 1494.3. Fuerza de elevacin ....... 1494.4. Capacidad del cazo .................................. 1494.5. Prctica operativa ................................... 149

5. APLICACIONES ....................................... 150

5.1. Unidades de carga .................................. 1505.1.1. Mtodo tradicional con una pala ..................... 1505.1.2. Mtodo tradicional con dos palas .................... 1515.1.3. Mtodo alternativo .............................. 1515.1.4. Mtodo en cadena ............................. 151

5.2. Unidades de carga y transporte .......................... 153


6.1. Definicin de las caractersticas bsicas ..................... 1556.1.1. Determinacin del cazo .......................... 1566.1.2. Determinacin de la capacidad del volquete ............. 1566.1.3. Altura de banco ............................... 1566.1.4. Peso de la mquina ............................ 1576.1.5. Potencia .................................... 157

6.2. Sistema de rodaje ................................... 1576.3. Seleccin del modelo ......... ......................... 157

6.3.1. Relacin pala-volquete ........................... 1586.3.2. Motor ...................... 1586.3.3. Carga lmite de equilibrio esttico .................... 1586.3.4. Sistema de transmisin ........................... 1586.3.5. Circuito hidrulico .............................. 1586.3.6. Fuerza de arranque ............................. 1586.3.7. Cazo y accesorios .............................. 1586.3.8. Articulacin .................................. 1596.3.9. Cabina ..................................... 1596.3.10. Neumticos .................................. 1596.3.11. Mantenimiento y servicio .......................... 159


8. BIBLIOGRAFIA ........................................ 162

CAPITULO VI: Rotopalas ................................ 163

1. INTRODUCCION ....................................... 1632. TIPOS DE UNIDADES ................................... 1643. CARACTERISTICAS GENERALES Y DE DISEO ................. 166

3.1. Tren de rodaje ..................................... 1663.1.1. Vas ....................................... 1663.1.2. Orugas ..................................... 167

3.2. Corona de giro ..................................... 1693.2.1. Rodamiento .................................. 1693.2.2. Corona y pin ................................ 169

3.3. Brazo de rodete .................................... 1703.4. Rodete .......................................... 170

3.4.1. Rodete celular ................................ 1713.4.2. Rodete no celular .............................. 1713.4.3. Rodetes semicelulares ........................... 1713.4.4. Velocidad de rotacin del rodete ..................... 171 '3.4.5. Accionamiento del rodete ......................... 172

3.5. Cangilones y elementos de corte ......................... 1763.6. Sistema de izado ................................... 177

3.6.1. Cilindros hidrulicos .............................. 1783.6.2. Cables ..................................... 178 }

3.7. Descarga de la rotopala ............................... 1783.7.1. Brazo de descarga ............................. 1783.7.2. Brazo de descarga y carro cinta ..................... 1803.7.3. Puente de conexin 180

3.8. Sistema de cintas ................................... 180


4.1. Forma de trabajo de una rotopala ........................ 1824.2. Variantes de excavacin ............................... 1834.3. Sistemas de trabajo ................................. 184

4.3.1. Excavacin en bloque lleno ........................ 1844.3.2. Excavacin en frente largo ........................ 1844.3.3. Excavacin en bloque lateral ....................... 1844.3.4. Excavacin bajo nivel de orugas ..................... 185

5. APLICACIONES ........................................ 185

5.1. Mtodo de terrazas con excavacin en escalones .............. 1855.2. Mtodo de terrazas por bloques paralelos ................... 1875.3. Mtodo de descubierta con vertido directo 1885.4. Mtodo de descubierta con cinta puente o apilador de brazo largo .... 1895.5. Mtodo mixto ...................................... 189


6.1. Clculo de la produccin terica ......................... 1906.2. Definicin de la geometra de la mquina ................... 191

6.2.1. Velocidad de corte ............................. 1926.2.2. Nmero de cangilones ........................... 1926.2.3. Nmero de descargas ........................... 1936.2.4. Capacidad de los cangilones ....................... 1936.2.5. Potencia de accionamiento ........................ 1936.2.6. Diseo estructural del rodete ....................... 193


8. BIBLIOGRAFIA ........................................ 196

CAPITULO VII: Minadores continuos ..................... 197

1. INTRODUCCION ....................................... 197



3.1. Minadores de ataque horizontal .......................... 197

3.2. Minadores de rodete fijo ............................... 197

3.3. Minadores de ataque frontal y tambor nico .................. 2013.4. Minadores de ataque frontal de tambor mltiple ................ 2023.5. Minadores de ataque puntual ........................... 203


5. APLICACIONES ....................................... 205


7. TENDENCIAS Y NUEVOS DESARROLLOS ....................... 208

8. BIBLIOGRAFIA ........................................ 209

CAPITULO VIII: Minadores "Auger" ....................... 211

1. INTRODUCCION ....................................... 211

2. TIPOS DE UNIDADES. CARACTERISTICAS ..................... 211

3. METODOS MINEROS .................................... 213

3.1. Minera de contorno ................................. 2133.2. Minera de trincheras ................................. 214 3

4. PRACTICA OPERATIVA .................................. 214

4.1. Geometra de la perforacin ............................ 215

5. CRITERIOS DE SELECCION ............................... 215

6. TENDENCIA Y NUEVOS DESARROLLOS ...................... 216

7. BIBLIOGRAFIA ........................................ 219

CAPITULO IX: Dragas ................................. 221

1. INTRODUCCION .................................... 221

2 TIPOS DE UNIDADES ........... ....................... 221


3.1. Draga de cuchara ................................... 2223.2. Draga de cuchara retro ............................... 2233.3. Dragas de cangilones ................................ 2243.4. Draga cortadora-succionadora ............................ 2253.5. Dragas succionadoras de rodete ......................... 2263.6. Dragas de succin en marcha ........................... 228


4.1. Dragas de cuchara .................................. 230

4.2. Dragas de cangilones ................................ 2304.3. Dragas cortadoras de succin ........................... 2314.4. Dragas succionadoras de rodete ......................... 233

4.4.1. Dragado con tajo horizontal ........................ 2334.4.2. Dragado con tajo vertical ......................... 2334.4.3. Dragado contra talud ............................ 234

5. APLICACIONES ........................................ 234


7. TENDENCIAS Y NUEVOS DESARROLLOS ...................... 2368. BIBLIOGRAFIA ...... ............... 238

CAPITULO X: Monitores hidrulicos ...................... 239

1. INTRODUCCION ....................................... 239



3.1. Lanza y boquilla ..................................... 2403.2. Cuerpo del monitor .................................. 2403.3. Estructura de fijacin y apoyo ........................... 2403.4. Mecanismo de accionamiento ........................... 2403.5. Alimentacin de agua ................................ 242


4.1. Arranque directo con monitor ............................ 2424.2. Arranque con disgregacin previa ......................... 245

5. APLICACIONES ....................................... 245


7. TENDENCIA Y NUEVOS DESARROLLOS ...................... 247

8. BIBLIOGRAFIA ........................................ 248

CAPITULO XI : Volquetes ................................ 249

1. INTRODUCCION ....................................... 249


2.1. Volquetes ........................................ 2502.1.1. Volquetes convencionales ......................... 2502.1.2. Volquetes con tractor remolque ..................... 2502.1.3. Volquetes articulados ............................ 251

2.2. Camiones de descarga lateral ............................ 2512.3. Camiones de descarga por el fondo ....................... 2512.4. Unidades especiales ................................. 253

3. CARACTERISTICAS GENERALES Y DE DISEO .................. 253

3.1. Motores y transmisiones ............................... 2533.1.1. Transmisin mecnica ........................... 2533.1.2. Transmisin elctrica ............................ 256

3.2. Bastidor ......................................... 2573.3. Caja .......................................... 2573.4. Suspensin ....................................... 2593.5. Frenos .......................................... 260

3.6. Direccin y sistemas hidrulicos .......................... 2613.7. Ruedas ......................................... 2623.8. Cabina .......................................... 262

4. APLICACIONES ....................................... 263

5. PRACTICA OPERATIVA .................................. 264


6.1. Definicin de las caractersticas bsicas .................. 2656.2. Seleccin del modelo ................................. 266

6.2.1. Tipo de unidad ................................ 2666.2.2. Capacidad de la caja ............................ 2666.2.3. Capacidad de carga del volquete .................... 2666.2.4. Potencia .... ............................... 2676.2.5. Tipo de transmisin ....... .. . . . 2676.2.6. Chasis ..................................... 2686.2.7. Peso y potencia ............................... 2686.2.8. Frenos ..................................... 2696.2.9. Cabina ..................................... 2696.2.10. Neumticos .................................. 269


7.1. Tipos de unidades y su empleo .......................... 2697.2. Alimentacin por trole .............. .. . . . . . . . . . . . . . . . . 271

7.2.1. Descripcin del sistema ........................... 2717.2.2. Modo de operacin ............................. 2727.2.3. Ventajas del sistema trole ......................... 2737.2.4. Inconvenientes del sistema ........................ 274

7.3. Asignacin dinmica de volquetes ........................ 2747.4. Aplicacin de programas de ordenador ..................... 2777.5. Aplicacin de la microelectrnica ......................... 2787.6. Otras tendencias ................................... 279

8. BIBLIOGRAFIA ........................................ 282

CAPITULO XII: Cintas transportadoras .................... 283

1. INTRODUCCION ........................................ 283



3.1. Bastidores ........................................ 2863.1.1. Estaciones superiores ............................ 2873.1.2. Estaciones inferiores ......................... ..: 2873.1.3. Rodillos ..................................... 2873.1.4. Soportes de los rodillos .......................... 289

3.2. Cabezas motrices ................................... 2893.2.1. Tambores ................................... 2903.2.2. Reductores .................................. 2913.2.3. Acoplamientos ................................ 2923.2.4. Frenos y mecanismos antirretorno .................... 2933.2.5. Dispositivos de tensado .......................... 2933.2.6. Configuracin de una cabeza motriz .................. 294

3.3. Bandas .......................................... 2943.3.1. Carcasa .................................... 2943.3.2. Recubrimientos ................................ 2963.3.3. Uniones .............................. . . . ... 296

3.4. Equipos elctricos ................................... 297

3.4.1. Dimensionamiento .............................. 297

3.5. Productividad de una cinta ............................. 2983.5.1. Propiedades del material .......................... 2983.5.2. Inclinacin de la cinta ........................... 2983.5.3. Velocidad de transporte .......................... 2983.5.4. Anchura .................................... 3023.5.5. Capacidad de transporte .......................... 303

3.6. Clculo de la potencia de accionamiento .................... 3033.6.1. Pesos unitarios ................................ 3063.6.2. Potencia de accionamiento ........................ 307

3.7. Clculo de tensiones en al banda ........................ 3113.7.1. Transporte horizontal ............................ 3123.7.2. Transporte ascendente ........................... 3143.7.3. Transporte descendente (Banda impulsada) ............. 3163.7.4. Transporte descendente (Frenado) ................... 3173.7.5. Ejemplo de clculo ............................. 318

3.8. Seleccin de la banda y coeficiente de seguridad .............. 3203.9. Radios de curvatura en el plano vertical ..................... 321


4.1. Carga de la cinta ................................... 3224.2. Dispositivos de limpieza ............................... 324

................ 3244.2.1. Limpieza en cabeza de vertido ..... .4.2.2. Volteo de la banda ............................ 3254.2.3. Limpieza del ramal inferior ........................ 3264.2.4. Rodillos inferiores de discos de goma ................. 326

4.3. Sustitucin de guirnaldas .............................. 3264.4. Dispositivos de seguridad .............................. 327

5. APLICACIONES ....................................... 328



7.1. Cintas convencionales ................................ 3347.1.1. Aumento de la capacidad de transporte ................ 3347.1.2. Cintas con curvas horizontales ...................... 3347.1.3. Accionamiento lineal ............................ 3357.1.4. Cintas modulares .............................. 3357.1.5. Cintas alargables .............................. 336

7.2. Cintas tubo ....................................... 3367.3. Cintas de alta pendiente .............................. 337

7.3.1. Cintas bolsa o de compartimentos ................... 3377.3.2. Cintas sandwich ............................... 338

7.4. Cintas Aero-Belt .................................... 3407.5. Cinta Cable-Belt .................................... 342

8. BIBLIOGRAFIA ........................................ 343 'l

ANEXO XI1. 1: Cintas ripables ............................ 345

1. INTRODUCCION ....................................... 345


2.1. Cabeza motriz ..................................... 3452.2. Bastidores ........................................ 3452.3. Estacin de retorno .................................. 346


3.1. Ripado polar ...................................... 346

3.2. Ripado paralelo .................................... 3483.3. Proceso de ripado .................................. 349

3.3.1. Preparacin del ripado ........................... 3493.3.2. Ripado ..................................... 3493.3.3. Operaciones posteriores .......................... 350

3.4. Planificacin del ripado ............................... 350

4. BIBLIOGRAFIA ........................................ 352

CAPITULO XIII: Apiladores y equipos complementariosen los sistemas continuos ................ 353

1. INTRODUCCION ....................................... 353

2. APILADORES ....................................... 353

2.1. Tipos de unidades ................................... 3532.1.1. Apiladores convencionales ......................... 3532.1.2. Apiladores con cinta de alimentacin suspendida .......... 3542.1.3. Apiladores compactos o estndar ..................... 354

2.2. "Caractersticas generales y de diseo ...................... 3552.2.1. Brazo de descarga ............................. 3552.2.2. Longitud de la cinta de alimentacin .................. 3552.2.3. Peso en operacin ............................. 356

2.3. Prctica operativa ................................... 357

3. APILADORES PUENTE O DE BRAZO LARGO ................... 358

31. Caractersticas generales y de diseo ...................... 3583.1.1. Longitud del brazo de apilado ...................... 3583.1.2. Capacidad de apilado ............................ 3583.1.3. Peso en operacin ............................. 3583.1.4. Posibilidad de giro de la superestructura ............... 3583.1.5. Contrapeso .................................. 3593.1.6. Presin sobre el terreno .......................... 3593.1.7. Tipos de estructura ............................. 359

3.2. Aplicaciones ...................................... 3593.3. Consideraciones de seleccin ........................... 359

4. CINTAS PUENTE ...................................... 361

5. CARROS TOLVA ....................................... 363

6. CARROS CINTA ....................................... 365

7. TRIPERS O EQUIPOS DE TRANSFERENCIA .................... 366 {

7.1. Carros transportadores de orugas ......................... 368

8. BIBLIOGRAFIA ....................................... 370

CAPITULO XIV: Mineroductos ............................ 371

1. INTRODUCCION ....................................... 371

2. CARACTERISTICAS GENERALES Y DE DISEO ................. 3712.1. Pesos especficos y dureza de los slidos ................... 3712.2. Granulometra 3722.3. Concentracin de slidos .............................. 3732.4. Hidrulica y flujo turbulento ............................. 3742.5. Viscosidad ....................................... 3742.6. Resistencia a la circulacin ............................. 3752.7. Parmetros de las hidromezclas .......................... 3772.8. Equipos del mineroducto .............................. 380

2.8.1. Bombas .................................... 3802.8.2. Tuberas .................................... 3842.8.3. Equipos auxiliares .............................. 385

2.9. Clculos bsicos de un mineroducto ....................... 385


3.1. Preparacin de la mezcla .............................. 3893.2. Recepcin y agotado de la mezcla ........................ 390

4. APLICACIONES ....................................... 390



7. BIBLIOGRAFIA ....................................... 395

CAPITULO XV: Tractores ............................... 397

1. INTRODUCCION ....................................... 397



3.1. Chasis ....................................... 3983.2. Motor ....................................... 3983.3. Transmisin ....................................... 3983.4. Tren de rodaje ..................................... 4003.5. Sistema hidrulico ................................... 4013.6. Cabina 4023.7. Hoja de empuje .................................... 4023.8. Riper o escarificador ................................. 404


5. APLICACIONES ....................................... 414



8. BIBLIOGRAFIA ....................................... 420

CAPITULO XVI: Mototrallas ............................. 421

1. INTRODUCCION ....................................... 421

2. TIPO DE UNIDADES .................................... 421

3. CARACTERISTICAS GENERALES Y DE DISEO .................. 422

3.1. Tractor ....................................... 4233.1.1. Bastidor .................................... 4233.1.2. Motor 4233.1.3. Transmisin .................................. 4233.1.4. Direccin .................................... 4253.1.5. Frenos ..................................... 4253.1.6. Sistema hidrulico .............................. 4253.1.7. Suspensin .................................. 425

3.2. Tralla ....................................... 4253.2.1. Caja ....................................... 4253.2.2. Armadura de tiro ................................ 4263.2.3. Compuerta ................................... 4263.2.4. Elevador .................................... 4273.2.5. Eyector ..................................... 4283.2.6. Bastidor de empuje ............................. 429


4.1. Carga ....................................... 4294.2. Transporte ....................................... 4304.3. Descarga ....................................... 4314.4. Recomendaciones para realizar la carga .................... 4314.5. Sistemas de carga .................................. 431

5. APLICACIONES ....................................... 433


6.1. Tipo de material .................................... 4346.2. Resistencia a la rodadura .............................. 4346.3. Pendientes ....................................... 4346.4. Distancia de transporte ............................... 4346.5. Economa de la operacin y otros factores ................... 434


8. BIBLIOGRAFIA ....................................... 437

CAPITULO XVII: Plantas mviles de trituracin ............. 439

1. INTRODUCCION ....................................... 439


2.1. Mviles ....................................... 4402.2. Semimviles ...................................... 4412.3. Semiestacionarias 4422.4. Estacionarias ....................................... 442


3.1. Tolva de alimentacin ................................ 4443.2. Sistemas de trituracin y evacuacin ....................... 444

3.2.1. Alimentador .................................. 4443.2.2. Trituradora ................................... 4443.2.3. Equipo de evacuacin del producto ................... 445

3.3. Instalaciones auxiliares ................................ 4453.4. Chasis ....................................... 4463.5. Sistema de traslacin ................................ 446

3.5.1. Transporte sobre vas ........................... 4463.5.2. Transporte sobre orugas .......................... 4463.5.3. Transporte sobre neumticos ....................... 4483.5.4. Patines hidrulicos .............................. 448

4. APLICACIONES ........................... ........... 4504.1. Trituradoras mviles ................................. 4504.2. Trituradoras semimviles ............ .... . ....... . .. .. . 451

5. CONSIDERACIONES DE SELECCIQN ......................... 453

5.1. Geologa del yacimiento ............................... 4535.2. Caractersticas del material ............................. 4535.3. Capacidad requerida, granulometra de entrega y salida .......... 4545.4. Condiciones generales de operacin ....................... 454

5.4.1. Tipo de mquina de carga ........................ 4545.4.2. Condiciones ambientales y caractersticas del terreno ....... 455

5.5. Vida operativa ..................................... 455 f

6. TENDENCIAS Y NUEVOS DESARROLLOS ...................... 4556.1. Trituradoras semimviles y semiestacionarias 4556.2. Machacadoras mviles ...... ... ... 455

6.2.1. Triturador alimentador - "Feeder Breaker" .............. 4566.2.2. "Rol ler-Sizer" ................................. 457

7. BIBLIOGRAFIA ....................................... 459

CAPITULO XVIII : Neumticos ............................ 461

1. INTRODUCCION ....................................... 461

2. CONSTITUCION DE UN NEUMATICO ......................... 461

3. CARACTERISTICAS GENERALES. CLASIFICACION ................ 463

3.1. Dimensiones ...................................... 4633.2. Perfil ....................................... 4633.3. Indice de lmite de carga .............................. 4633.4. Profundidad de dibujo ................................ 4633.5. Otras caractersticas ................................. 4643.6. Clasificacin ...................................... 464

4. CAUSAS DE DAOS EN LOS NEUMATICOS Y ACTUACIONESRECOMENDADAS ...................................... 465

4.1. Presin de inflado ................................... 4654.2. Carga ..................... 4664.3. Longitud del ciclo ................................... 4674.4. Velocidad ....................................... 4674.5. Tipo o estado del terreno .............................. 4674.6. Temperatura ambiente ................................ 4684.7. Otras acciones de mantenimiento ......................... 468

5. ELECCION DEL NEUMATICO Y CALCULO DE SU VIDA PROBABLE .... 468

............................... 4685.1. Eleccin del neumtico5.2. Clculo de la vida probable de un neumtico ................. 470

6. EMPLEOS Y DISEOS ESPECIALES ......................... 470

6.1. Lastrado ....................................... 4706.2. Espuma ....................................... 4736.3. Cadenas ....................................... 4736.4. Neumticos con zapatas .............................. 473

7. BIBLIOGRAFIA .. .................................... 474

CAPITULO XIX: Motores diesel .......................... 475

1. INTRODUCCION ....................................... 475

2. DEFINICION DE TERMINOS ............................... 475

3. CARACTERISTICAS GENERALES ........................... 476

3.1. Caractersticas del motor diesel .......................... 4763.2. Ciclos del motor diesel ................................ 4783.3. Caractersticas de diseo .............................. 480

4. ESPECIFICACIONES DE OPERACION DEL MOTOR DIESEL .......... 481

4.1. Curvas caractersticas ................................ 4814.2. Otros factores de operacin ............................ 483

5. CRITERIOS DE SELECCION DE MOTORES ..................... 486


7. BIBLIOGRAFIA ....................................... 489

CAPITULO XX: Clculo de rendimientos ................... 491

1. INTRODUCCION ....................................... 4912. ANALISIS DEL TRABAJO A REALIZAR ........................ 491

2.1. Componentes de tiempo del ciclo de trabaj .................. 4912.2. Factores de eficiencia y organizacin ...................... 4922.3. Factores de esponjamiento y densidades .................... 493

2.3.1. Compactacin ................................. 4942.4. Capacidad nominal del equipo ........................... 494

3. POTENCIAS Y FUERZAS MOTRICES DE LOS EQUIPOS MOVILES ..... 4953.1. Elementos que proporcionan potencia ...................... 4953.2. Factores limitadores del rendimiento ....................... 496

3.2.1. Resistencia a la rodadura ......................... 4963.2.2. Resistencia a la pendiente ............ ............ 4973.2.3. Peso ...................................... 4973.2.4. Traccin .................................... 4983.2.5. Altitud ...................................... 498

3.3. Curvas caractersticas ................................ 4993.4. Factores de velocidad ................................ 502

4. PRODUCCIONES HORARIAS DE LOS EQUIPOS DE CARGA ......... 5064.1. Capacidad de los cazos y factores de llenado ................ 5064.2. Tiempos de ciclo y factores de correccin ................... 5074.3. Ejemplos ....................................... 510

5. PRODUCCIONES HORARIAS DE LAS MOTOTRAILLAS ............. 5115.1. Tiempos de carga de las mototrallas ...................... 5115.2. Tiempos de vertido .................................. 5115.3. Tiempos de espera y maniobras ......................... 5115.4. Tiempos de desplazamiento ............................ 5115.5. Nmero de mototrallas por empujador ..................... 5135.6. Optimizacin del trabajo combinado de mototrallas y empujadores ... 514

6. PRODUCCIONES DE LOS TRACTORES ....................... 516

6.1. Configuracin y capacidad de la hoja ...................... 5166.2. Tiempo de ciclo empujando ............................ 5186.3. Operacin de ripado ................................. 520

7. PRODUCCIONES HORARIAS DE LOS VOLQUETES ............... 5217.1. Tiempos fijos de carga, maniobras y descarga, y esperas ......... 5217.2. Tiempos variables ................................... 5227.3. Equilibrio entre el tamao de los volquetes y los equipos de carga ... 5227.4. Dimensionamiento de la flota de volquetes ................... 5247.5. Factor de acoplamiento entre la flota de transporte y los equipos de

carga ....................................... 525

8. PRODUCCIONES HORARIAS DE LAS ROTOPALAS ............... 5299. PRODUCCIONES HORARIAS DE LAS CINTAS ................... 53010. BIBLIOGRAFIA ....................................... 531

ANEXO XX: Metodologa de control de la produccin ........ 533

1. CONTROL DE LA PRODUCCION ............................ 5332. CLASES DE HORAS .................................... 533

2.1. Clasificacin general .................................. 5332.2. Clasificacin de las "Horas de Parada" ..................... 533

3. COEFICIENTE DE UTILIZACION ............................ 535

3.1. Coeficiente de utilizacin netos .......................... 535

CAPITULO XXI: Clculo de los costes horarios e inversionesen maquinaria ........................... 537

1. INTRODUCCION ....................................... 537

2. COSTES DE PROPIEDAD ................................. 537

2.1. Amortizacin ...................................... 5372.1.1. Trminos utilizados en la amortizacin de los equipos ....... 5382.1.2. Mtodos de amortizacin ......................... 5382.1.3. Vidas tiles de los equipos y valores residuales ........... 540

2.2. Cargas indirectas ................................... 540

3. COSTE HORARIO DE OPERACION .......................... 542

3.1. Costes de combustible y energa ......................... 5423.2. Costes de lubricantes, grasas y filtros ...................... 5443.3. Costes de elementos de desgaste 5453.4. Costes de neumticos o tren de rodaje ..................... 5453.5. Costes de reparaciones ............................... 5463.6. Coste del operador .................................. 547

4. COSTE TOTAL DE OPERACION ............................ 547

5. TIPOS DE INVERSIONES EN MAQUINARIA Y METODOS DE EVALUACION 547

5.1. Valor temporal del dinero ....... ........................ 5475.2. Eleccin de la tasa de actualizacin ....................... 5505.3. Mtodos de evaluacin basados en la actualizacin ............. 5515.4. Comparacin y seleccin de alternativas .................... 5525.5. Sustitucin de equipos ................................ 553

6. BIBLIOGRAFIA ....................................... 555

ANEXO A: Sistema internacional de unidades de medida ..... 557

ANEXO B: Diccionario ingls-espaol de trminos comunesde maquinaria ............................... 561

ANEXO C: Caractersticas tcnicas de equipos mineros ...... 573

Excavadoras de cables ..................................... 575Excavadoras hidrulicas ..................................... 581Dragalinas de zancas ...................................... 583Palas de ruedas .......................................... 585Camiones de descarga por el fondo ............................. 591Volquetes ............................................... 594Rotopalas compactas ....................................... 603

APITULO 1

onceptos bsicos en minera a cielo abierto

Introduccin.I agotamiento p rog resivo de los depsitos minerales MINERIA MINERIA A[ CIELO ABIERTOIrximos a la supe rf icie y de alta ley ha obligado a las

SUBTERRNEA

ompaas explotadoras a considerar los yacimientos PRODUCTOS DE CANTERA............)rofundos, con condiciones geolgicas ms complejas y CARBON BITUMINOSO

;ituaciones ms desfavorables, en cuanto a relacionesie estril a mineral, aguas subterrneas, estabilidad de LIGNITO.aludes, etc. MINERAL DE HIERRO

-a necesidad de garantizar la viabilidad econmica de MINERALES DE COBRE

as operaciones ha exigido, durante las tres ltimas FOSFATOSdcadas, aprovechar las economas de escala, confuertes ritmos de produccin y maquinaria de gran

ASBESTO

tamao. Despus de la Segunda Guerra Mundial, el BAUXITAdiseo de los equipos evolucion, y se perfeccion URANIOhasta adoptar las formas que hoy da se consideranclsicas. Se produjo primero un aumento espectacular- MANGANESO

mente rpido en las dimensiones de las mquinas. NIQUELque, en general, se caracterizaban por estar impul- OTROSsadas por robustos motores disel de rgimen lento yaspiracin natural, que se acoplaban a transmisiones o 25 so 75 100%mecnicas. Figura 1.- Aportacin de la minera a cielo abierto a la produccin de

diferentes sustancias minerales.Paralelamente, algunos fabricantes ensayaban y desa-rrollaban mquinas con transmisiones elctricas. Estasunidades llevaban su propio grupo electrogenerador 2.1. Por su formaarrastrado por un motor disel. Esta tendencia no segeneraliz, por los problemas de disponibilidad y a) Isomtricos. Los que se extienden ms o menos enfiabilidad que surgieron. Posteriormente, con la primera todas las direccionescrisis de la energa a comienzos de los aos 70,

por igual, por ejemplo los

durante la cual se produjo una elevacin despropor-cionada de los productos petrolferos con respecto a las b) Estratificados y filonianos . Aquellos que setasas generales de inflacin, las empresas explotadoras presentan siguiendo dos direcciones preferentes yse vieron forzadas a considerar los sistemas continuos albergan un tonelaje relativamente pequeo.de extraccin, basados fundamentalmente en el trans-porte con cintas, debido a las ventajas econmicas que c) Columnares o cilndricos . Los que se extienden enofreca la energa elctrica generada con otros combus- una sola direccin.tbles ms baratos, como el carbn.

La minera a cielo abierto sufri un importante impulsod) Intermedios o mixtos. Que combinan caractersticas

innovador, al seguir aportando ms del 70% de los de dos o ms delos grupos anteriores, debido a su

productos minerales en todo el mundo, Fg. 1, y la propia gnesis o a la tectnica que los ha dislocadomaquinaria que se empleaba pas a evolucionar, no o replegado.

tanto en un crecimiento en tamao como, en la mejora La morfologa de los yacimientos marca acusadamentede la fiabilidad de sus componentes y automatizacin de la geometra final de las explotaciones , la secuencia defunciones y mecanismos. Esta evolucin se ha traducidoen un incremento de los rendimientos, un mejor aprove-chamiento energtico, una mayor disponibilidad de lamaquinaria y, en esencia , en un abaratamiento decostes . 2.2. Por el relieve del terreno original

a) Horizontales o planos . Cuando la superficie esrelativamente llana u horizontal,

2. Tipos de yacimientos explotables b) En ladera . Pueden ser a favor de talud o contraa cielo abierto talud , segn la disposicin de las masas mineraliza-

das.Los depsitos de minerales explotables a cielo abierto c ) Montaosos . El terreno es irregular y presentapueden presentar condiciones naturales muy variadas. importantes accidentes topogrficos.Las clasificaciones de los yacimientos se realizan,comnmente , atendiendo a diferentes criterios , entre los d) Submarinos o subacuticos. Si estn cubie rtosque cabe destacar los siguientes : por una lmina de agua.

23

La geometra del terreno determina, en cierta medida, el b) Complejos . Pueden contener, junto con mineralesmtodo de explotacin y la aplicabilidad de medios de altas leyes, masas de mineral pobres o esteriliza-mecnicos para llevar a cabo la extraccin de los das con unos contactos claros; en tales casos ladistintos materiales. explotacin se realiza de forma selectiva para evitar

la prdida o dilucin del mineral aprovechable.

Tambin se incluyen dentro de este grupo aquellos2.3. Por su proximidad a la superficie depsitos con diferentes masas o niveles mineraliza-

dos que obligan a una explotacin ms compleja,a) Superficiales . Cuando no existe material de recubri- aun cuando los contactos con el estril sean ntidos.

miento o ste presenta un espesor inferior a los 20 30 m.

b) Profundos . Localizados a profundidades mayores, 2. 6. Por la distribucin de la calidad delentre los 40 y los 250 m.mineral en el yacimiento

c) Variables. Aquellos en los que una parte es econ-micamente explotable a cielo abierto y el resto por a) Uniformes . Cuando la calidad o ley del mineral esminera subterrnea al ir desarrollndose en profun- la misma dentro de los lmites del yacimiento. Endidad. este caso la explotacin se lleva a cabo con uno o

varios tajos, pero sin proceder a la mezcla de losLa posicin de un yacimiento puede ser, con respecto minerales extrados.a la superficie, regular o irregular, no pudiendo clasificar-se en algunos casos en un nico grupo de los in- b) No uniformes . Cuando la mineralizacin presentadicados, al compartir caractersticas propias de varios calidades distintas en alguna direccin, en planta ogrupos. La posicin relativa de un yacimiento determina en profundidad, dentro del depsito. En estos casosel tamao de la explotacin, tanto en planta como en se suele efectuar la extraccin simultnea en variasprofundidad, y los sistemas aplicables, especialmente zonas, para proceder a la mezcla y homogeneiza-en cuanto a medios de transporte se refiere. cin de los minerales extrados.

2.4. Por la inclinacin

a) Horizontales . Con ngulos que pueden variar desde 2.7. Por el tipo de roca dominantelos 00 hasta los 10 15 sobre el plano horizontal.

a) El recubrimiento de estril y el mineral son rocasb) Tumbados . Con ngulos entre 10-15, hasta compactas metamrficas o gneas.

los 25-35.b) El recubrimiento est constituido por rocas gneas o

c) Inclinados . Aquellos cuyos ngulos superan los 25- metamrficas no homogneas con alternancia de35 y llegan hasta los 70-80. estriles blandos y duros, y el mineral e intrusiones

de estriles son rocas compactas o meteorizadas yd) Verticales. Con ngulos comprendidos entre los 70 tambin de origen gneo o metamrfico.

y 90.c) Las rocas del estril de recubrimiento son blandas

El ngulo que presentan las masas mineralizadas, y densas, con el mineral y rocas de intrusinadems de condicionar la eleccin del mtodo de compactas o meteorzadas, de origen gneo oexplotacin, afecta de forma importante a las relaciones metamrfico.de estril y mineral y, consecuentemente, a la economade las operaciones, as como a la probabilidad de d) Tanto el recubrimiento como la zona mineralizadarellenar los huecos creados en yacimientos alargados, estn constituidas por rocas gneas o metamrficaspara proceder a la recuperacin de los terrenos. meteorizadas.

e) Las rocas de recubrimiento son blandas y sedimen-tarias y el mineral no es homogneo.

2.5. Por la complejidad o nmero de mine- f) El recubrimiento y el mineral son blandos, de origenralizaciones sedimentario ,

a) Simples . Se caracterizan por una estructura homo-gnea sin presencia de otros niveles mineralizadores En la Figura 2 se representan esquemticamente loso inclusiones; en este caso todos los minerales se tipos de yacimientos ms comunes y los mtodos deextraen conjuntamente del yacimiento. explotacin aplicados en cada uno de ellos.

24

YACIMIENTOS DE MINERALEXPLOTABLES A CIELO ABIERTO

ESTRATIFICADOS NO ESTRATIFICADOS

r I

HORIZONTALES INCLINADOS VERTICALES MASIVOS

r - ! r----- (Stockwork o pipa)

PROFUNDOS SUPERFICIALES TUMBADOS INCLI NADOS ANCHOS

ANCHOS IRREGULARES CILINORICOS

POTENTES ESTRECHOS

TERRAZAS CON TRANS- DESCUBIERTA CON CORTA CON VERTEDERO CORTA CON VERTEDERO CORTA CON VERTEDERO EXTERIORPORTE DE ESTERIL ALRE- VERTIDO DIRECTO EXTERIOR EXTERIORDEDOR DE LA EXPLOTAC.

RATIO DE EXPLOTACION CONSTANTE INCREMENTO DEL RATIO OE EXPLOTACION ALPARA UNA MISMA PROFUNDIDAD. AUMENTAR LA PROFUNDIDAD.AVANCE LATERAL . AVANCE VERTICAL Y LATERAL.

Figura 2.- Tipos de yacimientos y mtodos de explotacin aplicados.

3. Mtodos mineros y sistemas de 3.1. Cortasexplotacin En yacimientos masivos o de capas inclinadas la

Los mtodos mueden definirse como los explotacin se lleva a cabo t ridimensionalmente por

el orden espacialos banqueo descendente, con secciones ve rticales en formaprocedimientos

po se lleva a

minerose

cabo lautilizados y

extracciny atroncocnica . Estos mtodos son los tradicionales de la

y estrilesl e

es asociados,las

espaciallas sustancias

dependiendo minera metlica y se adaptaron en las ltimas dcadasde intersse lleva

fundamentalmente de las caractersticas del yacimien - a los yacimientos carbn , introduciendo algunas

to y del terreno .modificacioones.

de

La profundidad de estas explotaciones suele ser grande,

En minera a cielo abierto se consideran actualmente losllegndose en algunos casos a superar los 300 m. Salvo

Engrupos ae mtodos:

en los yacimientos con una gran corrida , como sucedecon los de carbn, las posibilidades de relleno del hueco

- Cortas con los propios estriles son escasas. Es siemprenecesario crear depsitos exte riores para albergar esos- Descubie rtas materiales.- Terrazas La vida de las minas suele ser grande, por lo general- Contorno supe ri or a los 15 20 aos , al menos en minera

- Canteras metlica , existiendo algunas explotaciones dentro delter ri torio nacional que se estn trabajando desde hace- Graveras ms de un siglo.- Especiales o mixtos

En cuanto a las co rtas de carbn, cuya ape rtura tuvolugar, en la mayora de los casos, a mediados de los

A continuacin , se hace una breve descripcin de cada aos 70, suele ser viable la transferencia de los estri-uno de esos mtodos . les a los huecos creados , pues los yacimientos son,

25

a+.

yK4

Rt kI.iti , -',

Foto 1 .- Corta de carbn (San Antonio-Crdoba).

Foto 2 .- Co rt a de mineral de hierro en Brasil.

26

como ya se ha indicado , alargados y, una vez alcan- entonces extrado desde el fondo de la explotacin, quezada la fase de hueco inicial en un extremo del depsi- coincide con el muro del depsito.to, es factible efectuar el autorrelleno.

Despus de realizar la excavacin del primer mdulo ohueco inicial , el estril de los siguientes es ve rt ido en elpropio hueco de las fases anteriores ; de ah que seapor naturaleza el ms representativo de los mtodos detransferencia.

La maquinaria que se utiliza depende del volumen de% ., las reservas extrables , siendo en las grandes minas de

frecuente aplicacin las dragalinas, y en las pequeas,o. si no se justifican las fue rtes inversiones en maquinaria,

los equipos convencionales como son los tractores deorugas , las excavadoras hidrulicas, las palas cargado-ras, etc.

3.3. Terrazas

Este mtodo se basa en una minera de banqueo conFigura 3.- Co rt a metlica avance unidireccional. Se aplica en yacimientos relativa-

mente horizontales, de uno o varios niveles mineraliza-dos, y con recubrimientos potentes , pero que permitendepositar el estril en el hueco creado , transpo rtndolo

3.2. Descubie rtasalrededor de la explotacin.

Aunque puede ser extensivo a todos los tipos deEstos mtodos se aplican en yacimientos tumbados u mineral , los ejemplos ms representativos se encuentranhorizontales con unos recubrimientos de estril infe- en depsitos de carbn , como es el caso de Pue rt ollanoriores , por lo general , a los 50 m. Consiste en el avance en Espaa.unidireccional de un mdulo con un solo banco desdeel que se efecta el arranque del estril y vertido deste al hueco de las fases anteriores ; el mineral es

TIERRAVEGETAL

r^

R'\ i_ EERIL ON

REARESTALIRAOA

CINTA RIPABLE

F ig ura 5.- Explotacin por el mtodo de terrazas.

,3 r^ . Las profundidades que se alcanzan son impo rtantes,existiendo casi exclusivamente una limitacin de tipoeconmico en la determinacin de cul es el ltimonivel mineralizado que se explotar . Al igual quesucede con los mtodos de descubie rta , y tal como se

c i Tes' `" ha indicado , se efecta un autorrelleno del huecocreado , por lo que, desde el punto de vista de laf lrestauracin de los terrenos , las posibilidades de

Figura 4 .- Descubie rta de carbn ( Skeliy and Loy ). actuacin son grandes.

27

Los equipos y sistemas mineros que se utilizan son muy 3 . 5. Canterasvariados, desde los totalmente discontinuos con equiposconvencionales , hasta los continuos con transporte con Canteras es el trmino genrico que se utiliza paracintas y trituracin dentro de las explotaciones , que referirse a las explotaciones de rocas industriales yposeen un alto grado de electrificacin . ornamentales . Constituyen, con mucho , el sector ms

impo rt ante en cuanto a nmero , ya que desde muyantiguo se han venido explotando para la extraccin yabastecimiento de materias primas con uso final en la

3.4. Contorno construccin y en obras de infraestructura.Debido al valor relativamente pequeo que tienen los

En yacimientos de carbn con capas tumbadas , de materiales extrados, las canteras se sitan muy cercanasreducida potencia y topografa generalmente des- a los centros de consumo y poseen unas dimensionesfavorable , se aplican los mtodos conocidos por minera generalmente reducidas . El mtodo de explotacin aplica-de contorno . do suele ser el de bangl.ieo, con uno o varios niveles,

situndose un gran nmero de canteras a media ladera.Consisten en la excavacin del estril y mineral ensentido transversal al afloramiento hasta alcanzar el Las canteras pueden subdividirse en dos grandes grupos:lmite econmico , dejando un talud de banco nico, y el primero , donde se desea obtener un todo -uno fragmen-progresin longitudinal siguiendo el citado afloramiento. tado apto para alimentar a las plantas de tratamiento yDado el gran desarrollo de estas explotaciones y la obtener un producto destinado a la construccin en formaescasa profundidad de los huecos, es posible realizar de ri dos , a la fab ri cacin de cementos, etc.; y el segundo,una transferencia de los estriles para la posterior dedicado a la explotacin cuidadosa de grandes bloquesrecuperacin de los terrenos. paralelepipdicos, que posteriormente se cortan y elabo-

ran. Estas ltimas canteras se caracterizan por el granLa maquinaria que se utiliza suele ser del tipo conven- nmero de bancos que se abren para arrancar los bloquescional accionada por motores diesel . y la maquina ri a especial con la que se obtienen planos de

corte limpios . En claro contraste con estas canteras seEl relleno de los huecos puede efectuarse una vez que encuentran las primeras, en las que la extraccin no suelese haya alcanzado una situacin que permita el ve rt ido ser tan cuidadosa y son frecuentes las grandes alturas dedentro de la explotacin . banco con las que se trabaja.

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Figura 6 .- Minera de Contorno ( Skelly and Loy).

28

Figura 7.- Cantera para extraccin de ridos.

3.6. Graveras Despus de descubrir el mineral con la ayuda deequipos convencionales, se suele proceder a la fragmen-

Los materiales detrticos, como las arenas y las gravas, tacin de las rocas mineralizadas y posterior disolucinalbergados en los depsitos de valle y terrazas de los de las mismas forzando un flujo de agua en una zonaros, son objeto de una explotacin intensa debido a la concreta del yacimiento.demanda de dichos materiales por el sector de la Los mtodos mixtos se refieren a aquellas explotacionesconstruccin. que se llevan a cabo combinando labores de superficie

con labores subterrneas, tal es el caso de la denominadaLas arenas y los cantos rodados se encuentran poco minera "auger" en la que despus de haber efectuado lacohesionados, por lo que las labores de arranque extraccin parcial del mineral por alguno de los mtodosse efectan directamente por equipos mecnicos. Las clsicos, generalmente de contorno, se procede a laexplotaciones suelen llevarse a cabo en un solo recuperacin de parte del mineral no explotable econmi-banco con una profundidad inferior, por lo general, camente a cielo abierto mediante la utilizacin de equiposa los 20 m. especiales, que, situados en la superficie, efectan el

Cuando las formaciones se encuentran en niveles altosarranque y transporte hasta el exterior.

se utilizan equipos convencionales, como son las palasde ruedas y los volquetes. Pero es frecuente que losmateriales se presenten en contacto con el subalveo ocon los acuferos infrayacentes, emplendose entonces 3.8. Sistemas de explotacinotros equipos mineros como son las dragas , las dragali-nas o las raspas, dando lugar a la posterior formacin Despus de haber definido el mtodo aplicable, esde lagunas. necesario establecer el sistema de explotacin. Este

est constituido por los diferentes equipos de arranque,carga y transporte, Fig. 9, y segn la continuidad delciclo bsico se diferencian los siguientes sistemas:

3.7. Mtodos especiales y mixtos

Dentro del grupo de los mtodos especiales se consideran, 1. Sistema totalmente discontinuoa efectos de este manual, los que consisten en la disolu-cin o lixiviacin de los minerales y se llevan a cabo con La operacin de arranque, con o sin voladura, se llevaexcavaciones previas que se realizan a cielo abierto. a cabo con equipos discontinuos y el transporte se

MASTIL

CUCHARA TRANSPORTADORA

CUCHARA

Figura 8.- Gravera en la margen de un ro.

29

tsa

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I.: raWy>yary

Foto 3.- Gravera explotada con dragalinas.

efecta con volquetes mineros. Es, actualmente, el.,r\ sistema ms implantado debido a su gran flexibilidad y

SISTEMA DE TRANSPORTE DISCONTINUO versatilidad.

2. Sistema mixto con trituradora estacionaria dentrode la explotacin

Una parte de la operacin se realiza con mediossemejantes al sistema anterior, hasta una trituradorainstalada dentro de la explotacin, con la que se con-

SISTEMA MIXTO CON TRITURACORA ESTACIOfJARIA sigue una granulometra adecuada para efectuar desdeese punto el transpo rt e continuo por cintas.

3. Sistema mixto con trituradora semimvil dentrode la explotacin

SISTEMA MIXTO CON TRITURADORA SCMIMOVIL

Conceptualmente es igual al sistema anterior, pero conmayor flexibilidad, ya que la trituradora puede cambiarsede emplazamiento cada cierto tiempo, invirtiendo enestos traslados varios das o semanas.

SISTEMA CONTINUO CON TRITURADORA MOVIL Y ARRANCUE DISCONTINUO 4. Sistema continuo con trituradora mvil y arran-que discontinuo

En este sistema se prescinde del transporte con volque-tes, ya que la trituradora mvil acompaa constantementepor el tajo al equipo de arranque y carga discontinuo.

SISTEMA DE TRANSPORTE MIXTO Y ARRANQUE CONTINUO

5. Sistema de transporte mixto y arranque continuo

Esta es una variante de la alternativa 3, donde se haSISTEMA DE ARRANOVE Y TRANSPORTE CONTINUOS sustituido el arranque discontinuo por una rotopala o

equipo similar. Es un sistema poco utilizado, aunqueFigura 9.- Clasificacin de los sistemas mineros. algunas minas lo aplican.

30

6. Sistema de arranque y transporte continuos El transporte es la fase que posee en la actualidad una

Es, por excelencia, el sistema que presenta un mayormayor repercusin econmica sobre el ciclo de ex-

porcentaje de electrificacin, ya que todas las unidades,plotacin, y que puede cifrarse entre el 40 y el 60% del

excepto las auxiliares, van accionadas por motores

costecoste total e incluso de la inversin en equipos prin-

elctricos.cipales. Se basa en la extraccin o desplazamiento delos diferentes materiales hasta las plantas de tratamien-

A su vez, en cada uno de esos sistemas la maquinariato, en el caso de los minerales, o hasta los vertederos,

utilizada puede ser distinta, pues, por ejemplo, en elen el caso de los estriles.

arranque continuo es posible emplear rotopalas o Segn que el transporte se lleve a cabo dentro de losminadores, y en el transporte continuo, bandas transpor- lmites propios de la explotacin e instalaciones minera-tadoras convencionales, cintas de alta pendiente, lrgicas, o fuera de ellas, se suele hablar de transportemineroductos, etc. interno o externo. En este ltimo grupo se incluyen

sistemas tales como el realizado por barcos, por fe-rrocarril, etc, que no son objeto de estudio en estemanual.

La operacin de ve rt ido, normalmente, la realizan las4. Operaciones bsicas y clasifica - propias mquinas que efectan el transpo rt e, ayudadascin de equipos por equipos auxiliares.

El ciclo de explotacin minera se puede definir como De acuerdo con una serie de consideraciones especfi-una sucesin de fases u operaciones bsicas aplica- cas que se analizarn ms adelante las combinacionesdas, tanto al material estril como al mineral. Segn para cada grupo de mquinas, pueden ser las siguien-las condiciones del proyecto que se est llevando a tes:cabo, existirn o no otras operaciones auxiliares o de La fase de arranque efectuada unidadesapoyo cuya misin es hacer que se cumplan con la a) es pormayor eficiencia posible las operaciones bsicas distintas de las que realizan la carga y el transporte.pertinentes. Un caso puede ser, por ejemplo, aquel en el que el

arranque lo hacen tractores de orugas, la cargapalas de ruedas y el transporte y vertido, volquetes.

Las fases que engloba el ciclo minero son, general- El ciclo bsico estar, pues, constituido por lamente , las siguientes: agregacin de las siguientes fases individualizadas.

Arranque ARRANQUE + CARGA ITRANSPORTE + VERTIDO- Carga- Transporte b) Que el mismo equipo realice el arranque y tambin- Vertido la carga, como sucede, por ejemplo, con las rotopa-

las, las excavadoras o minadores, que arrancan yy en el sector de la obra pblica se complementan con cargan simultneamente. En este caso el transporteotras, como son: lo realizan otras unidades independientes:

- Extendido- Compactado ARRANQUE + CARGA + TRANSPORTE + VERTIDO

- Refinoc) Que una misma mquina, debido a sus propias

caractersticas constructivas y funcionales, realice porEl arranque es, por necesidad, la primera de las opera- s sola el arranque, la carga y el transporte. Estociones para el movimiento de los materiales, y consiste sucede con las mototrallas y con las rotopalas deen fragmentar stos a un tamao adecuado para su brazo de descarga directo:posterior manipulacin por los equipos de fases sub-siguientes . ARRANQUE + CARGA + TRANSPORTE

La fragmentacin de la roca puede efectuarse fun-damentalmente por dos mtodos bien definidos: indirec - La eleccin del conjunto de equipos necesarios para llevartos, es decir, por medio de la energa liberada por los a cabo un proyecto se suele realizar, normalmente,explosivos colocados en el interior de los macizos despus de definir la fase u operacin crtica, en funcinrocosos dentro de barrenos, y directos , por la accin de la cual se estructurar todo el proceso productivomecnica de una herramienta montada sobre un equipo. teniendo en cuenta una serie de consideraciones, como se

comentar ms adelante en el epgrafe 6.La carga consiste en la recogida del material ya frag-mentado para depositarlo seguidamente, en la mayora Las combinaciones que pueden hacerse entre equipos,de los casos, sobre otro equipo o instalacin adyacente. destinados a una explotacin concreta, son muy nume-

31

rosas, tal como queda ilustrado en la Fig. 10, pues Su correcta medida se puede llevar a cabo sobrepueden ser varias las mquinas que, con diferente probetas cilndricas con unas dimensiones tales que ladiseo y forma de funcionamiento, realicen la misma relacin longitud/dimetro sea superior a dos, deter-operacin. minando la presin uniaxial a la que se produce la

rotura o colapso de la misma. El principal inconvenien-No obstante, la tendencia actual se dirige hacia los te estriba en la preparacin mecnica o tallado de lassistemas continuos, como ya se ha indicado, ya que probetas, ya que es necesaria la utilizacin de unapermiten mayor abaratamiento de los costes de ex- sonda de laboratorio y una sierra para refrentar lasplotacin. Es, pues, en los grupos de mquinas de bases del cilindro.operacin continua y en los equipos complementariosdonde ha habido un mayor desarrollo e innovaciones en Una aproximacin ms grosera consiste en la utilizacinlos ltimos aos. de un martillo o esclermetro, pero, desde que a

comienzos de los aos 70, en el Imperial College deLondres, se desarroll un equipo hidrulico port til paramedir la Resistencia de las Rocas bajo Carga Puntual"la", parmetro que est totalmente correlacionado conla Resistencia a la Compresin Simple, ste es el

5. Propiedades geomecnicas y procedimiento que ms se emplea.tcnicas de caracterizacin de La principal ventaja de este ensayo, que se le atribuyemacizos rocosos a Franklin, reside en su simplicidad y en la posibilidad

de aplicarlo a pie de tajo, durante el reconocimiento deA continuacin se exponen las principales tcnicas y campo o en la ejecucin de sondeos, sobre muestrasmtodos de caracterizacin de los macizos rocosos sin preparacin previa y repitindolo un elevado nmeroque ms se utilizan en los estudios de arranque de de veces.rocas por excavacin directa o con perforacin yvoladuras. La mayor parte de los ensayos se realizarn sobre

testigos procedentes de sondeos o trozos irregulares deroca, pudiendo as establecerse tres metodologas:

- Ensayo diametral (sobre testigo).5.1. Ensayos geomecnicos clsicos y

datos estructurales-

Ensayo axial (sobre testigo).Ensayo de fragmentos irregulares.

La Resistencia a la Compresin Simple ha sido, y siguesiendo, una de las propiedades ms representativas del Las recomendaciones bsicas en cuanto a las dimen-comportamiento de las rocas frente al arranque. siones de las muestras a ensayar son:

SISTEMA DE E%PLOTACION

REARACIONCONTINUO DISCONTINUO }

DEL t

MACIZO ROCOSO Perlo.aan yNinguna NingunaVolaoura

ARRANQUETractor

CARGA Rotopalas Mmadoas Mototgi Pa4s de 1 L Eauva Orsgal,nas Drlgalinas Eacav.d. Palas deIlaf .YaOA dorar ru edas

Tri tu radora

mvil

ferrlimvir

TRANSPORTE Cm., V aIq ocres val. ..

VERT100 Afiladores Mototradtas VoWuetes Oragallnat voUuem Palas A 4.000 Se precisan voladuras fuentes (e.g. esquemas de perforacin cerrados,

pequeas longitudes de retacado, altos consumos especficos).

40

CARACTERISTICAS CONDICIONES PARMETROS DE

DEL YACIMIENTO ENTORNO LA EXPLOTACION

METODO MINERO

SISTEMA DE EXPLOTACION

F SELECCION DE EQUIPOSFigura 20.- Datos bsicos de partida para la seleccin de equipos mineros.

elsticas de las rocas, pudiendo estimarse stas por El primer grupo es el constituido por las condicionesprocedimientos cualitativos. de entorno en las cuales se van a desarrollar las

operaciones:La microssmica se est aplicando con xito desde hace - Altitudaos y de forma sistemtica en el reconocimiento de lastrazas de las autopistas. Las principales posibilidades - Temperaturaque ofrece son: - Precipitaciones

tt- Estudiar la fracturacin de la roca in-situ. - Vientos- Precisar la litologa de los diferentes niveles. - Tipo de terreno- Determinar la densidad aparente de la roca. - Accesibilidad- Hacer previsiones de las granulometras obtenidas - Infraestructura elctrica

despus del arranque.Disponibilidad de mano de obra

En el campo concreto del arranque con medios mecni- - Talleres o bases de los distribuidores d= maquinariacos existen pocos datos publicados que relacionen losrangos de velocidades snicas con las caractersticas de - Proximidad a reas habitadasla excavacin. Segn Hagan y Gibson (1983), una - Limitaciones ambientales, etc.primera aproximacin sera la indicada en la Tabla IV,si bien sealan que cada caso particular debe requerir El segundo grupo se refiere a las caractersticas delun estudio especfico en el que se contemplen las depsito mineral:condiciones del entorno y los tipos y caractersticas delas mquinas disponibles. - Estriles interiores a la mineralizacin y de recubri-

miento

Potencias

Naturaleza y grado de consolidacin

6. Seleccin de equiposPropiedades geomecnicas

Estabilidad de los taludes

6.1. Criterios bsicos que intervienen en la ngulo de reposo de los estriles sueltos

seleccin de los equipos - Mineralizacin Tipo y forma

En un proyecto de nuevo desarrollo, una vez localizado Espesoresel yacimiento de mineral que se desea explotar yrealizados los primeros estudios de viabilidad tcnico- Inclinacineconmica, en los que ya se habr contemplado la . Propiedades geomecnicasmaquinaria a emplear, la etapa de seleccin de equiposparte de tres grupos de datos bsicos. Fig. 20. Alterabilidad

41

Hidrologa e hidrogeologa - Criterios de RendimientoOtras propiedades de los materiales - Criterios de Diseo Densidades - Criterios de Servicio Factores de esponjamiento - Criterios Econmicos Abrasividad

Pegajosidad, etc. Los primeros pueden incluir conceptos , segn lasmquinas , como los siguientes:

Los parmetros de la explotacin son los que definen - Capacidad de produccinla geometra de la misma y la organizacin que seaplicar para llevar a cabo los trabajos: - Fuerzas de excavacin o arranque

- Lmites de propiedad - Esfuerzo de traccin

- Dimensiones de la excavacin - Tiempos de ciclo

- Alturas de banco, anchuras de pistas, bermas, etc. - Alturas de excavacin

- Organizacin del trabajo - Altura de descarga o vertido

- Ritmos de produccin - Alcance

- Selectividad minera - Presin sobre el terreno

- Vida del proyecto - Radio de giro

- Disponibilidad de capital - Velocidad de desplazamiento- Programa de restauracin de terrenos. - Capacidad para remontar pendientes, etc.

El segundo grupo se refiere a los parmetros de diseo:La forma y la magnitud con que influye cada grupo en _ Potencia totalla eleccin del diseo, el tipo y tamao de las mquinases distinta, pero los tres se encuentran interrelacionados. - Vida en servicio

Peso

Dimensiones

Robustez6.2. Criterios especficos a considerar en la - Estabilidad

seleccin de equipos - Altura sobre el suelo

Una vez llevadas a cabo las labores de reconocimiento - Configuracin bsica (geometra, complejidad,de los materiales a manipular y establecido el contexto construccin modular)general del proyecto , se pasa a la etapa de deter - - Componentes ( intercambiabilidad de conjuntos, vidaminacin de los equipos aplicables y seleccin de la de componentes principales, etc)mejor alternativa.

Facilidad de mantenimiento.Normalmente , uno de los mtodos de seleccin que se - Facilidad de reparacionesemplea es el de Anlisis de Decisiones por ObjetivosPonderados , que consiste en fijar unos objetivos o - Limitaciones por altitud y temperaturacriterios especficos a los que se les asigna un peso - Niveles de ruidorelativo en funcin de su impo rtancia, tanto si estos soncuantificables como si son subjetivos . Para cada una de - Generacin de polvolas alternativas o mquinas consideradas se estiman - Esfuerzo requerido por el operadorunas calificaciones parciales o probabilidades de obten-cin de cada objetivo, calculndose a continuacin la - Seguridad y visibilidad del operadorutilidad relativa o puntuacin total para cada equipo. - Potencia absorbida y caractersticas del sistema de

En este sencillo mtodo, se introduce cierta subjetividadtransmisin, mecnico, elctrico o hidrulico

al fijar una sola persona los pesos relativos de cada - Fuente de energa primariacriterio , que puede eliminarse en gran pa rte si se realiza - Sistemas de diagnstico y controldicha tarea por un grupo de tcnicos y se dispone dedatos histricos con los que validar el modelo . - Protecciones de elementos

Los criterios especficos a los que se debe hacer - Equipo extintor de incendios

referencia se subdividen en: - Accesorios y equipos opcionales.

42

Los criterios de se rv icio deben tener en cuenta : - El apoyo y calidad del servicio de los fabricantes o

- La maquinaria auxiliar que se requieredistribuidores

Los repuestos necesarios en almacn - El tiempo de envo de repuestos principales

La frecuencia de servicio que se precisa Por ltimo, los criterios econmicos incluyen:- La posibilidad de realizar el mantenimiento en - Los costes de propiedad , amo rt izaciones, intereses,campo o en el taller seguros e impuestos- El adiestramiento o cualificacin del personal de - Los costes de operacin , mano de obra , energa,mantenimiento repuestos , reparaciones , lubricantes, etc.- La dotacin de herramental del taller - El precio de adquisicin y el valor residual- El porcentaje de mantenimiento exterior Maquinaria bsica- Las instalaciones auxiliares que se necesitan Accesorios y complementos- La estandarizacin de componentes Transpo rt e y montaje.

43

7. Bibliografa- ADLER, L.: "Basic Analysis for Excavating and Bulk - LOPEZ JIMENO, E.: "Mejora de la Productividad del

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44

%JAPITULO 11

Excavadoras de cables

Introduccin 2. Tipos de unidadesiesde que en 1837 se construy en Estados Unidos la Con la misma concepcin , hay dos tipos de excavadorasrimera excavadora de la que se tiene no ti cia , trabajan - de cables:o en la construccin de un ferrocarril , este tipo deiquina se fue extendiendo y popularizando como el - Excavadoras para cargar sobre otro equipo ( volque-quipo ms idneo para labores de excavacin en tes, vagones, tolvas, etc).

.ondiciones difciles.- Excavadoras de desmonte , que descargan directa-

Esa primera mquina estaba accionada por vapor , mente en el ve rt edero situado en el hueco creadoitilizaba cadenas para realizar los movimientos de carga anteriormente.

se trasladaba sobre railes , Fig. 1.Por esa distinta funcin que realizan , la diferencia esten su tamao , alcance y capacidad de cazo , Fig. 2.

La primera excavadora de desmonte que se conoce,:.`.; tambin accionada por vapor y sobre railes, trabajaba

en 1877 en Pitsburg , Kansas . Desde entonces, estasmquinas han evolucionado igual que las cargadoras,

r trabajando principalmente en los desmontes de lasgrandes minas de carbn , llegando a alcanzar los 135m3 de capacidad de cazo.

Los tres fabricantes clsicos , Bucyrus - Erie,Harnischfeger (P&H) y Marion (hoy Dresser),

p e construyen ambos ti pos de mquinas , pero hoy enda las excavadoras de desmonte han cedido el pasoa las grandes dragalinas sobre zancas, que las

Figura 1.- Excavadora patentada por Otis en 1839 . superan en capacidad , rendimiento y, sobre todo, enalcance.

Desde entonces , aunque su configuracin bsica haya Por ello , en este captulo se van a tratar las excavacambiado relativamente poco, estos equipos han aumen - doras elctricas para carga de roca en explotacionestado su capacidad , el accionamiento por vapor fue a cielo abie rto, labor que hasta 1925 no realizmotores

primero por motores diesel ninguna excavadora autopropulsada con giro completomotoores elctricos , las cadenas see rry luego

reemplazaronporpor de 360, pues hasta entonces slo giraba lateralmente

tos see hacecables el trentren

dedesus

rodajeorug as .

que permite los desplazamien la pluma que sopo rtaba el equipo frontal de excava-cin.

Las innovaciones tecnolgicas y de diseo , introducidas Estas mquinas son capaces de excavar desde losa lo largo del tiempo , han tenido como misin mejorar materiales ms blandos a los ms resistentes.el cudruple objetivo que se requiere de stas mqui-nas: productividad elevada , coste unitario bajo, facilidad Las excavadoras , en general, estn definidas por lade mantenimiento y disponibilidad alta. capacidad nominal del cazo, aunque algunos

autores se refieren al peso total de la mquina. EnEn la Tabla 1 , se indica el ritmo de crecimiento de estos cualquier caso , hay una relacin directa entreequipos , expresado ste por la capacidad media de los ambos parmetros , de acuerdo con la estabilidad decazos. la unidad.

TABLA 1Ritmo de crecimiento basado en la capacidad de la cuba

AO 1935 1945 1955 1965 1970 1975 1980 1991

Capacidad media ( m') 1,5 2 , 0 3,5 4 , 5 9,0 11 , 5 22,0 43,0

Fuente : Marion Power Shovel y P&H.

45

a

o

EXCAVADORA DE CARGA EXCAVADORA DE DESMONTE

Figura 2.- Tipos de excavadoras de cables.

LEYENDA:

A Altura mxima de descarga.

A, Altura de descarga al mximo alcance (B,).

B Alcance a la mxima a lt ura de descarga (A).

8, Alcance mximo.

D Altura mxima de excavacin.E Radio mximo de excavacin.G Radio al nivel del suelo.H Mxima excavacin bajo el nivel del suelo.

1 Altura de las poleas de la pluma.

J Radio mximo de las poleas de la pluma.K Radio de giro exterior de la superestructura.L Altura libre de la superestructura sobre el suelo.

M Altura del techo de la cabina.

M, Altura de la estructura en A.

N Altura del pie de la pluma.

p Distancia entre el eje de rotacin y el pie de lapluma.

S Anchura total.

T Altura libre bajo infraestructura.

u Altura del ojo del maquinista.

Foto 1.- Excavadora de desmonte . Figura 3.- Dimensiones de una excavadora.

46

En cuanto a la capacidad del cazo, sta es funcin de 2a densidad del material suelto y de la longitud de la3Iuma. Un incremento en cualquiera de stos obliga a 1e.Ina reduccin del tamao del cazo para no sobrepasara capacidad de elevacin o mantener el equilibrio de la ALTURA EXCAVACxxanquina. De acuerdo con ello los fabricantes pueden a ISsuministrar distintos cazos para una misma mquina.

'eFig.4. o e ALTURA DE DESCARGA

e o

E30

N ee

3 q IS M 23 3D 33 bCAPACIDAD DEL CAZO (m)

w A(G25 !lq Figura 5.- Alturas de excavacin y descarga segn la capacidad

0 A Sr de los cazos.

q

F 4902 pF

20

A J

$500

Z51250-

w0.01000-Zw oo o

W 750

o0

500 o

Q o

250 0 d

5 lO 15 20 25 30 35 40CAPACIDAD DEL CAZO (m3)

Figura 7.- Relacion entre pesos en servicio y capacidad de las excavadoras.

- La vida de estos equipos es grande, estimndosepor encima de las 60.000 horas en operacin.

- La mayor potencia instalada es empleada en laelevacin del cazo, Fig. 9.

Los principales inconvenientes de las excavadoras son:

', - La capacidad de excavacin es reducida por debajodel nivel de orugas.

Requieren un equipo auxiliar en el tajo para man-tener una produccin elevada junto con la flota devolquetes. Estos equipos estn constituidos portractores de ruedas o de orugas.

Figura 8.- Carga del material en un frente.

- El personal de operacin requiere una buena- No son mquinas adecuadas para efectuar arranque cualificacin.

y/o carga selectivas.- El mantenimiento de la mquina debe hacerse en el

- En los desplazamientos disponen de una velocidad tajo, lo que implica mayores dificultades.muy baja, inferior de 1,5 km/h, y d

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Manual de Arranque, Carga y Transporte en Minería a Cielo Abierto - ITGME

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