Una excavadora de rueda de cangilones (BWE) es una gran máquina de equipo pesado que se utiliza en la minería a cielo abierto .
La función principal de los BWE es actuar como una máquina de excavación continua en operaciones mineras a cielo abierto a gran escala , eliminando miles de toneladas de sobrecarga por día. Lo que distingue a los BWE de otros equipos de minería a gran escala, como las excavadoras de cadena de cangilones , es el uso de una rueda grande que consiste en un patrón continuo de cangilones que se utilizan para recoger material a medida que la rueda gira. Se encuentran entre los vehículos más grandes (terrestres o marítimos) jamás producidos, y la mayor de las excavadoras de rueda de cangilones (la Bagger 293 de 14.200 toneladas ) todavía tiene el récord mundial Guinness para el vehículo terrestre más pesado jamás construido.
Historia
Las excavadoras de rueda de cangilones se han utilizado en la minería durante el siglo pasado, y algunas de las primeras se fabricaron en la década de 1920. [1] Se utilizan junto con muchas otras piezas de maquinaria minera ( cintas transportadoras , esparcidores , estaciones de trituración , sistemas de lixiviación en pilas , etc.) para mover y extraer cantidades masivas de sobrecarga (desechos). Si bien los conceptos generales que se incluyen en un BWE no han cambiado mucho, su tamaño ha crecido drásticamente desde el final de la Segunda Guerra Mundial.
En la década de 1950, dos empresas mineras alemanas encargaron los primeros BWE extremadamente grandes del mundo y construyeron tres BWE para extraer lignito cerca de Colonia, Alemania. Los BWE alemanes tenían una rueda de más de 16 m (52 pies) de diámetro, pesaban 5.500 toneladas cortas (5.000 t) y tenían más de 180 m (600 pies) de largo, con dieciocho unidades de orugas para el movimiento y podían cortar una franja de más de 180 m (600 pies) a la vez [2]
Los BWE construidos desde la década de 1990, como el Bagger 293, han alcanzado tamaños de hasta 96 m (315 pies) de alto, 225 m (738 pies) de largo y tan pesados como 14.200 t (31.300.000 lb). La rueda de cangilones en sí puede tener más de 21 m (70 pies) de diámetro con hasta 20 cucharones, cada uno de los cuales puede contener más de 15 m 3 (20 yd cúbicas) de material. Los BWE también han avanzado con respecto a las condiciones extremas en las que ahora son capaces de operar. Muchos BWE han sido diseñados para operar en climas con temperaturas tan bajas como -45 ° C (-49 ° F). Los desarrolladores ahora están cambiando su enfoque hacia la automatización y el uso de energía eléctrica. [3]
Estructura
Una excavadora de rueda de cangilones (BWE) consta de una superestructura a la que se fijan varios componentes más.
La rueda de cangilones de la que las máquinas reciben su nombre es una rueda grande y redonda con una configuración de palas que se fija a una pluma y es capaz de girar. El material recogido por la rueda de corte se transfiere a lo largo de la pluma. En las primeras ruedas de cangilones de tipo celular, el material se transfería a través de una rampa que salía de cada cucharón, mientras que los diseños más nuevos sin celdas y semiceldas utilizan una rampa estacionaria a través de la cual descargan todos los cangilones. [4]
Un brazo de descarga recibe material a través de la superestructura del brazo de corte y lo lleva fuera de la máquina, frecuentemente a un sistema de transporte externo.
Un brazo de contrapeso equilibra el brazo de corte y está en voladizo en la parte inferior de la superestructura (en el caso de BWE compactas) o en la parte superior (en el caso de BWE de bastidor en C de tamaño medio). En los BWE más grandes, los tres brazos están sostenidos por cables que atraviesan torres en la parte superior de la superestructura. [5]
Debajo de la superestructura se encuentran los sistemas de movimiento. En los modelos más antiguos, estos serían rieles para que la máquina se desplace, pero los BWE más nuevos suelen estar equipados con orugas , lo que les otorga una mayor flexibilidad de movimiento.
Para permitirle cumplir con sus funciones, la superestructura de un BWE es capaz de girar alrededor de un eje vertical (giro). El brazo de corte se puede inclinar hacia arriba y hacia abajo (elevación). Las velocidades de estas operaciones son del orden de 30 m / min y 5 m / min, respectivamente. La rotación es impulsada por engranajes grandes, mientras que la elevación generalmente utiliza un sistema de cable. [4]
Tamaño
La escala de BWE varía significativamente y depende de la aplicación prevista. Los BWE compactos diseñados por ThyssenKrupp pueden tener longitudes de pluma tan pequeñas como seis metros (20 pies), pesar 50 toneladas y mover 100 m 3 (3500 pies cúbicos) de tierra por hora. Sus modelos más grandes alcanzan una longitud de pluma de 80 m (260 pies), pesan 13.000 toneladas y mueven 12.500 m 3 (440.000 pies cúbicos) por hora. [6] El BWE más grande jamás construido es el Bagger 293 de TAKRAF , que pesa 14.200 toneladas y es capaz de mover 240.000 m 3 (8.500.000 pies cúbicos) de sobrecarga todos los días. [1] Se han registrado excavaciones de 380.000 m 3 (13.000.000 pies cúbicos) por día. [4] Los BWE utilizados en los Estados Unidos tienden a ser más pequeños que los construidos en Alemania. [5]
Operación
Los BWE se utilizan para la remoción continua de sobrecarga en aplicaciones de minería a cielo abierto. Usan sus ruedas de corte para quitar una sección de tierra (el bloque de trabajo) dictada por el tamaño de la excavadora. A través de la elevación, el bloque de trabajo puede incluir un área tanto por encima como por debajo del nivel de la máquina (el nivel del banco). Por giro , la excavadora puede llegar a través de un rango horizontal.
Luego, la sobrecarga se entrega a la pluma de descarga, que transfiere la tierra cortada a otra máquina para transferirla a un esparcidor. Puede ser un sistema de cinta transportadora fija o una cinta transportadora móvil con orugas similares a las que se encuentran en el BWE. Los transportadores móviles conectados permanentemente a la excavadora eliminan la carga de dirigir el material fuera del operador. [4] El sobrecargar puede también ser transferidos directamente a una cruz a cielo Spreader , que llega a través de la fosa y las dispersa sobrecargan en el vertedero.
Automatización
La automatización de los BWE requiere la integración de muchos sensores y componentes eléctricos como GPS , sistemas de adquisición de datos y capacidades de monitoreo en línea. El objetivo de estos sistemas es quitar parte del trabajo de los operadores para lograr velocidades de extracción más altas. Los gerentes de proyecto y los operadores ahora pueden rastrear datos cruciales sobre los BWE y otra maquinaria en las operaciones mineras a través de Internet. Los sensores pueden detectar cuánto material se está recogiendo en la cinta transportadora, y el sistema de automatización puede entonces variar la velocidad en las cintas transportadoras para alimentar una cantidad continua de material.
Aplicaciones
Las excavadoras de ruedas de cangilones y las excavadoras de cadenas de cangilones aceptan trabajos que antes se realizaban con palas de cuerda y dragalinas . Han sido reemplazados en la mayoría de las aplicaciones por excavadoras hidráulicas , pero aún se utilizan para operaciones a muy gran escala, donde se pueden usar para la transferencia de materiales sueltos o la excavación de sobrecargas blandas a semiduras. [3]
Minería de lignito
La aplicación principal de los BWE es en la minería de lignito ( lignito ), donde se utilizan para la remoción de sobrecargas de rocas blandas en ausencia de voladuras. Son útiles en esta capacidad por su capacidad para entregar continuamente grandes volúmenes de materiales a los procesadores, lo cual es especialmente importante dada la demanda continua de lignito.
Debido a la gran demanda de lignito, la extracción de lignito también ha sido una de las áreas de mayor desarrollo para las BWE. Las adiciones de sistemas automatizados y una mayor maniobrabilidad, así como los componentes diseñados para la aplicación específica, han aumentado la confiabilidad y eficiencia con la que los BWE entregan materiales. [3]
Manipulación de materiales
La tecnología de rueda de cangilones se utiliza ampliamente en la manipulación de materiales a granel. Los recuperadores de ruedas de cangilones se utilizan para recoger material que ha sido colocado por un apilador para transportarlo a una planta de procesamiento. Los apiladores / recuperadores, que combinan tareas para reducir el número de máquinas necesarias, también utilizan ruedas de cangilones para realizar sus tareas.
En los astilleros, las ruedas de cangilones se utilizan para la carga y descarga continua de barcos, donde recogen material del astillero para transferirlo al sistema de entrega. Las cadenas de cangilones se pueden utilizar para descargar material de la bodega de un barco. El descargador de barcos continuo de TAKRAF es capaz de eliminar hasta el 95% del material de la bodega de un barco, gracias a un accesorio de excavación de configuración flexible. [1]
Lixiviación en pilas
Una extensión de sus otros usos, los BWE se utilizan en procesos de lixiviación en pilas . La lixiviación en pilas implica la construcción de pilas de mineral triturado, a través de las cuales se pasa un solvente para extraer materiales valiosos. La construcción y remoción de los montones es una aplicación obvia de la tecnología de apilamiento y recuperación.
Fabricantes y mercado
Pocas empresas están dispuestas o son capaces de fabricar los enormes y costosos engranajes necesarios para los BWE. [3] Unex, República Checa, todavía tiene las formas de fundición originales y todavía puede fabricar BWE. Sin embargo, estas máquinas fueron construidas para durar indefinidamente bajo un uso intensivo continuo y la minería a cielo abierto es ahora menos popular, por lo que hay poca demanda de nuevas máquinas. Los fabricantes de BWE y sistemas de minería similares ahora reciben algunos ingresos de proyectos de mantenimiento y restauración, pero también producen grandes piezas de acero para otros fines. El uso actual de las excavadoras de rueda de cangilones se centra principalmente en el área de la extracción de lignito (lignito) para la producción de electricidad, principalmente en Alemania y el este / sureste de Europa. Unex también ha realizado un BWE para la extracción de diamantes del permafrost siberiano.
Ver también
- Embolsadora 288
- Embolsadora 293
- Embolsadora 1473
- Puente transportador de sobrecarga F60
- Zanjadora (máquina)
Referencias
- ^ a b c "Tenova TAKRAF. (2007). Equipo de minería de Tenova Takraf" . Archivado desde el original el 6 de diciembre de 2011 . Consultado el 10 de marzo de 2010 .
- ^ Mecánica popular "Monstruo devorador de tierra" , junio de 1956, págs. 114-115
- ^ a b c d "Las ruedas grandes siguen girando" . womp-int.com .
- ↑ a b c d Grathof, H. (1986). Diseño (características constructivas) de excavadoras de ruedas de cangilones grandes. Revista de minas, metales y combustibles, 34 (4), 204-213.
- ↑ a b Chironis, N. (1984). Excavadoras de ruedas de cangilones de diseño compacto cada vez más populares. Edad del carbón, 84 (10), 84-91.
- ^ ThyssenKrupp Fördertechnik. (2005). Unidad de negocio: Minería Archivado el 11 de febrero de 2011 en Wayback Machine.
enlaces externos
- Aspectos económicos y tecnológicos de las excavadoras de ruedas de cangilones y los sistemas de trituradoras / transportadores
- Excavadoras de rueda de cangilones en Extreme Machines
- Excavadoras de ruedas de cangilones Instalaciones en todo el mundo
- Tenova Takraf, un importante fabricante de equipos de minería a cielo abierto, incluida la excavadora de ruedas de cangilones más grande del mundo
- Foto del día de astronomía de la NASA: Foto de una excavadora de rueda de cangilones cruzando una carretera (22 de noviembre de 2006)
- "Big Wheels Keep on Turnning": información sobre el desarrollo de excavadoras de rueda de cangilones y vehículos similares.
- "Palas unidas a la rueda en un gran excavador" Popular Mechanics , febrero de 1935
- Sandvik Mining and Construction Products> Equipo de manipulación de materiales a granel> Excavadoras de rueda de cangilones> PE200-1400 / 2x30
- Análisis estructural del descargador continuo de buques, Sociedad de ingenieros mecánicos, Actas de 2012, 2012.11, 2075-2078 (4 páginas)
