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Excavadora de rueda de cangilones

Excavadora de rueda de cangilones

Una excavadora de rueda de cangilones (BWE) es una máquina de equipo pesado utilizada en la minería de superficie.

La función principal de BWE es actuar como una máquina de excavación continua en operaciones de minería a cielo abierto a gran escala, eliminando miles de toneladas de sobrecarga al día. Lo que distingue a las 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 utilizados para recoger material a medida que la rueda gira. Se ubican entre los vehículos más grandes (terrestres o marítimos) jamás producidos, y la excavadora de ruedas de cangilones más grande (la Bagger 293 de 14,200 toneladas) aún posee el récord mundial Guinness por el vehículo terrestre más pesado jamás construido.

Historia

Las excavadoras de ruedas de cangilones se han utilizado en la minería durante el siglo pasado, y algunas de las primeras se fabricaron en la década de 1920. Se usan junto con muchas otras piezas de maquinaria minera (cintas transportadoras, esparcidoras, estaciones de trituración, sistemas de lixiviación en pilas, etc.) para mover y extraer grandes cantidades de sobrecarga (desechos). Si bien los conceptos generales que entran 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 ordenaron los primeros BWE extremadamente grandes del mundo y construyeron tres BWE para minar 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 movimiento y podían cortar una franja de más de 180 m (600 pies) a la vez

Los BWE construidos desde la década de 1990, como el Bagger 293, han alcanzado tamaños tan grandes como 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 cangilones, cada uno de los cuales puede contener más de 15 m3 (20 pies cúbicos) 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 moviendo su enfoque hacia la automatización y el uso de energía eléctrica.

Estructura

Una excavadora de rueda de cangilones (BWE) consiste en una superestructura a la que se fijan varios componentes más.

La rueda de cangilones de la cual las máquinas obtienen su nombre es una rueda grande y redonda con una configuración de cucharones que se fija a una pluma y es capaz de girar. El material recogido por la rueda de corte se transfiere a lo largo del brazo. En las primeras ruedas de cangilones tipo celda, el material se transfirió a través de un canal que sale de cada cubo, mientras que los diseños más nuevos sin celdas y semicelulares utilizan un canal estacionario a través del cual se descargan todos los cubos.

Un brazo de descarga recibe material a través de la superestructura del brazo de corte y lo lleva lejos de la máquina, con frecuencia 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 los BWE compactos) o en la parte superior (en el caso de los BWE de bastidor en C de tamaño medio). En las BWE más grandes, los tres brazos están soportados por cables que atraviesan torres en la parte superior de la superestructura.

Debajo de la superestructura se encuentran los sistemas de movimiento. En los modelos más antiguos, estos serían rieles para que la máquina viaje, pero los BWE más nuevos con frecuencia están equipados con rastreadores, lo que les otorga una mayor flexibilidad de movimiento.

Para permitirle completar sus tareas, 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 grandes engranajes, mientras que la elevación generalmente utiliza un sistema de cable.

Talla

La escala de BWE varía significativamente y depende de la aplicación prevista. Los BWE compactos diseñados por ThyssenKrupp pueden tener longitudes de pluma de hasta seis metros (20 pies), pesar 50 toneladas y mover 100 m3 (3.500 pies cúbicos) de tierra por hora. Sus modelos más grandes alcanzan longitudes de pluma de 80 m (260 pies), pesan 13,000 toneladas y mueven 12,500 m3 (440,000 pies cúbicos) por hora. El BWE más grande jamás construido es el Bagger 293 de TAKRAF, que pesa 14,200 toneladas y es capaz de mover 240,000 m3 (8,500,000 pies cúbicos) de sobrecarga todos los días. Se han registrado excavaciones de 380,000 m3 (13,000,000 pies cúbicos) por día. Los BWE utilizados en los Estados Unidos tienden a ser más pequeños que los construidos en Alemania.

Operación

Los BWE se utilizan para la eliminación continua de sobrecarga en aplicaciones de minería de superficie. Utilizan 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). Al girar, la excavadora puede alcanzar un rango horizontal.

La sobrecarga se entrega al brazo de descarga, que transfiere la tierra cortada a otra máquina para transferirla a un esparcidor. Esto 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 unidos permanentemente a la excavadora quitan la carga de dirigir el material fuera del operador. La sobrecarga también se puede transferir directamente al esparcidor de pozo cruzado, que se extiende a través del pozo y dispersa la sobrecarga 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 quitarles parte del trabajo a los operadores para lograr mayores velocidades de minería. Los gerentes y operadores de proyectos ahora pueden rastrear datos cruciales con respecto a los BWE y otra maquinaria en las operaciones mineras a través de Internet. Los sensores pueden detectar cuánto material se coloca en la cinta transportadora, y el sistema de automatización puede 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 realizan trabajos que anteriormente se realizaban con palas de cable y dragalinas. Han sido reemplazados en la mayoría de las aplicaciones por excavadoras hidráulicas, pero aún permanecen en uso para operaciones a gran escala, donde pueden usarse para la transferencia de materiales sueltos o la excavación de sobrecarga suave a semidura.

Minería de lignito

La aplicación principal de BWE es en la minería de lignito (lignito), donde se utilizan para eliminar la sobrecarga de rocas blandas en ausencia de voladuras. Son útiles en esta capacidad por su capacidad de entregar continuamente grandes volúmenes de materiales a los procesadores, lo cual es especialmente importante dada la continua demanda de lignito.

Debido a la gran demanda de lignito, la minería 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 componentes diseñados para la aplicación específica, han aumentado la confiabilidad y la eficiencia con la que los BWE entregan materiales.

Manipulación de materiales

La tecnología de la rueda de cangilones se usa ampliamente en el manejo 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 la cantidad de máquinas requeridas, también usan ruedas de cangilones para llevar a cabo 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 usar para descargar material de la bodega de un barco. El descargador continuo de barcos de TAKRAF es capaz de eliminar hasta el 95% del material de la bodega de un barco, debido a un accesorio de excavación configurado de manera flexible.

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 eliminación de los montones son una aplicación obvia de la tecnología de apilamiento y recuperación.

Fabricantes y mercado

Pocas empresas están dispuestas o son capaces de fabricar los engranajes masivos y costosos necesarios para las BWE. Unex, República Checa, todavía tiene las formas de fundición originales y todavía puede fabricar BWE. Sin embargo, estas máquinas se construyeron para durar indefinidamente bajo un uso intensivo continuo y la extracción de bandas ahora es 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 los proyectos de mantenimiento y restauración, pero también producen grandes piezas de acero para otros fines. El uso actual de excavadoras de rueda de cangilones se centra principalmente en el área de la minería de lignito (lignito) para la producción de electricidad, principalmente en Alemania y el este / sureste de Europa. Unex también ha hecho un BWE para la extracción de diamantes del permafrost siberiano.