Carga y Transporte en Túneles

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C ar g ga y T r ra ns por t te en T únel es ¿Cómo puede ser?, … parece demasiado grande para la maniobra …, ¿no crees que levanta demasiado el tren trasero, con el cazo colmado? …. Estas preguntas, que nunca debieron surgir en las

primeras horas de trabajo de un equipo en el que se invirtieron hasta 500.000 euros, se han producido, desafortunadamente en el pasado, con más frecuencia de lo que nos podríamos imaginar. Más allá, incluso se ha obviado que, en la ejecución de túneles, nos encontramos en el desarrollo de ingeniería en el que con más precisión hay que coordinar las diferentes etapas del avance. Perforación, carga de explosivos, voladura, carga y Figura 1: Ciclo de avance en túnel transporte del escombro, saneo de la sección, sostenimiento y control topográfico del avance, han de engranarse a la perfección, con el fin de evitar cuellos de botella en cualquiera de las citadas etapas. Esta es una máxima que ha de estar presente en la selección de cualquier equipo para realización de túneles, siendo especialmente sensible el avance, como veremos más adelante, en cuanto a la elección de los equipos adecuados para la fase de carga y transporte. En este capítulo se quiere destacar los criterios básicos para selección de equipos de carga y transporte, basándonos en aquellos más robustos, compactos y de sencillo mantenimiento que, nacidos de las más duras exigencias del ambiente minero, el mercado actual ofrece. Se trata de los equipos LHD (Load, Haul and Dump), Volquetes Articulados y Rígidos (Dumper) y Palas Compactas de Carga Frontal. Ningún profesional involucrado en la ejecución de un túnel oirá las sorprendentes preguntas citadas al inicio cuando se manejen datos reales cotejados con todos los integrantes del equipo de ingeniería del proyecto en cuestión, incluso desde la fase de investigación geológica de los terrenos a atravesar, y se empleen elementos estandarizados de comparación para el dimensionamiento y selección de los equipos más apropiados.

SELECCIÓN DE EQUIPOS Los principales condicionantes a tener en cuenta en las tareas de carga y transporte, también denominadas conjuntamente desescombro, de forma genérica son: - Naturaleza de los Materiales, siendo necesario, sobre todo, los valores de la densidad del material a volar, su factor de esponjamiento tras la voladura y su abrasividad; dado que el contenido en sílice será esencial para la correcta selección de los elementos de desgaste (cuchillería, protecciones de cazos, etc.) - Requerimientos de Producción. Tal como se verá en este capitulo, el objetivo último de un ingeniero de proyecto es aportar la solución técnicamente más adecuada, a la vez que más económica. Esto se obtiene de emplear aquellos equipos que tr abajen sobre la premisa del menor costo por tonelada , en nuestro caso, un coste lo menor posible para cargar y transportar el material según los parámetros condicionantes del ritmo de avance previstos. Página 1 de 24 E. Mota

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Condiciones de Operación. La ejecución de cualquier túnel comparte con la minería la oportunidad de poner a prueba al equipo constructivo, en cuanto a que ambos se enfrentan a los mayores retos para solventar las circunstancias adversas que eventualmente se presentan y que, en muchas ocasiones, no han podido ser previstas con un 100% de certeza. Esta situación, en cuanto a la aparición de imprevistos, ha de ser minimizada, mediante la simulación más aproximada y anticipada de los mismos. Por citar un ejemplo de gran impacto, en lo referente a la capa de rodadura, en el momento de la selección de los equipos que nos ocupan, según muestra la figura 17, un cambio en esta superficie puede alterar grandemente las productividades de las máquinas sobre neumáticos que teóricamente estaban previstas. Además de lo anterior, han de ser evaluados otros elementos condicionantes que afectarán a la toma de decisiones durante la selección de los equipos: 

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Tamaño transitable del túnel respecto al tamaño y maniobrabilidad de la máquina, siendo puntos críticos aquellos en que existan curvas, giros o necesidad de cambio de sentido. Capacidad demandada al equipo respecto a su maniobrabilidad. Tal como se ha mencionado, el ritmo de carga ha de ser el programado, por lo que es decisivo el equilibrio entre el deseable máximo tamaño de cazo y la pérdida en producción horaria o imposibilidad de trasiego, que un excesivo tamaño del mismo pueda generar. Tipo motor en función de las restricciones operativas . Las restricciones en cuanto al ambiente de trabajo implican la obligatoriedad de uso de motores homologados (marcado CE) o incluso anti-deflagrantes, cuando exista, por ejemplo, emanaciones de gases, tales como metano en formaciones carboníferas. Actualmente los motores de combustión interna controlados electrónicamente suponen un gran avance para el control de las emisiones que, ayudados con sistemas de catalizado en el escape y disolventes de humos, permiten el trabajo de equipos en atmósferas respirables, con potencias de motor impensables hace pocas fechas. La Ventilación en el frente de trabajo es otro de los factores a considerar. Cabe recordarse la regla que indica que es necesario un caudal de ventilación de 0,062 m3 /seg por cada 1,00 kW. La influencia de Altitud y Temperatura en los motores de combustión y compresores de abordo, son críticos para la ejecución de trabajos más allá de los conocidos puntos críticos de 3.000 m sobre el nivel del mar y 20 °C de temperatura en el frente. Para valores superiores a éstos es imprescindible consultar las especificaciones aportadas por el fabricante de tales componentes. Cazo requerido. Tamaño y diseño. En el momento de la compra, suele no estar presente. El equipo de proyecto suele hablar de cazo estándar. Únicamente como apunte, es reseñable el hecho constatado de que una máquina cargadora, trabajando en una aplicación de extrema abrasión y a largo plazo, pueden superar a lo largo en el total de su vida un coste de mantenimiento, sólo del cazo y sus elementos de desgaste (cuchillas, sobre-cuchillas, portadientes, dientes, protecciones, etc.) del 110% del valor valor de compra del equipo nuevo. Los trabajos posteriores a las operaciones que nos ocupan, han de ser siempre contemplados desde la perspectiva, ya citada, de evitar sobrepasar el nivel de saturación de los equipos presentes en etapas siguientes, o incluso impedir el desarrollo en tiempo y forma de las labores siguientes a ejecutar, debido a una selección de los equipos de carga y transporte con un tamaño y/o productividad menor al adecuado. Página 2 de 24 E. Mota

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EQUIPOS LHD Se incluyen bajo esta designación aquellos equipos que pueden realizar por si mismos las tres operaciones de Carga ( Load), Transporte (Haul) y Descarga o volteo (Dump). Los LHDs son equipos flexibles y versátiles, rentables en túneles grandes y pequeños, donde la filosofía de su concepción radica en su potencial para realizar el vertido a un acopio secundario o directo a dumper, en función de la distancia de transporte. Estos equipos son saturados con las tareas de limpieza del frente durante los tiempos muertos de transporte. El punto clave para la rentabilidad de estos equipos en labores de desescombro en túnel es la distancia de transporte. Así, para la ejecución de la labor de carga, se pueden marcar como referentes para una primera aproximación las distancias dadas en la Tabla 1: Actividad Carga desde Frente a Machacadora Carga desde Frente a Volquete Carga desde Frente a Vagoneta / Cinta Transportadora

Distancia de transporte 50 … 400 m < 100 m 50 … 400 m

Tabla 1: Distancias óptimas para LHD

Por su capacidad de maniobra, los equipos LHD se emplean también para el acopio de materiales desde el frente a una pila secundaria distante, denominadas estaciones de remanipulación. Las posibles combinaciones de los trabajos a ejecutar con estas máquinas se reflejan en la figura 2 que sigue. Carga en túnel estrecho / nicho

Túnel lar o con 2 LHD Carga en túnel largo con 1 LHD

Figura 2: Trabajos desarrollados por LHDs

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Se mencionó en el inicio que pudieron producirse sorpresas indeseables en tiempos pasados, debido a que la máquina que era entregada no correspondía plenamente con las expectativas y necesidades en el punto de obra. Para evitar este tipo de situaciones, los fabricantes profesionales han trabajado desde el comienzo de su actividad con los vigentes estándares internacionales, con el fin de presentar unas especificaciones técnicas con claras tablas de productividad de sus equipos, donde queda patente la exactitud de los datos aportados al cliente y donde el error de selección es imposible. Así se ha adoptado actualmente el estándar de origen estadounidense SAE ( Standard of Automotive Engineering). Del mencionado estándar SAE se extraen las definiciones siguientes, aplicables a máquinas LHD. •

Capacidad Volumétrica del Cazo (SAE) En este caso, el estándar define como ha de considerarse el colmado de la carga, en cuanto a su talud de reposo (1:2), para diferenciar la capacidad nominal de la capacidad en vacío.

Ca acidad Nominal

Ca acidad en Vacío

Nota: Ha de considerarse conjuntamente con la Capacidad de desplazamiento (kg) y el peso específico del material Figura 3: Capacidad Volumétrica del Cazo •

Carga de Volteo (SAE) Masa mínima (kg) en el centro de gravedad de la carga nominal del cazo, que hará pivotar la máquina, respecto a su eje delantero, hasta el punto de elevar las ruedas traseras del suelo, cumpliéndose que : - Cazo recogido al máximo - Centro de gravedad de carga en la posición más adelantada del ciclo de elevación - Centro articulado del equipo en posición de máximo giro (posición Figura 4: Carga de Volteo más desfavorable) Página 4 de 24 E. Mota


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Fuerza de Arranque - FBR (SAE)

Figura 5: Fuerza de Arranque

La Fuerza de Arranque, F BR, (SAE) se define como la Máxima Fuerza Vertical sostenible, ejercida a 100 mm del filo de la cuchilla del cazo, cumpliéndose que: - Máquina con la transmisión en posición neutral - Todos los Frenos liberados - Unidad con su peso operativo estándar, sin fijar trasera al suelo - Canto inferior de cuchilla paralelo al suelo, con una separación del mismo siempre inferior a 25 mm. Para poder comparar las Capacidades de carga de diferentes cargadoras, se deben conocer las siguientes fuerzas de arranque: 1) Fuerza de arranque empleando el circuito de elevación 2) Fuerza de arranque empleando el circuito volteo del cazo 3) Fuerza de arranque con la trasera del equipo fija al suelo El propio diseño del cazo afecta al valor de FBR, por lo que el fabricante habrá de aportar el diseño del mismo con el que se obtuvieron los datos mostrados en las Especificaciones Técnicas de la Máquina. Figura 6: Fuerza de arranque y geometría del cazo

Es interesante destacar en este punto la diferencia que existe con la Fuerza de Arranque Hidráulica, que se define a continuación, mediante la figura 6; donde el punto de referencia para el apoyo pasa de ser el eje del punto de anclaje a la cinemática del cazo al propio eje del tren delantero.


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Fuerza de Arranque Hidráulica

Figura 7: Fuerza de Arranque Hidráulica

En este caso el eje trasero se fija al suelo, para evitar la elevación del mismo. Con todo lo anterior, queda patente la cautela necesaria a la hora de establecer el patrón de medición seguido, dado que algún fabricante puede presentar, interesadamente, valores en sus especificaciones que le beneficien a la hora de ser comparados con su competencia. •

Fuerza de Penetración - F P

La gran productividad de los LHD, muy superior a los equipos convencionales de movimiento de tierras, se debe a la característica diferenciadora que les permite atacar la pila de escombro y completar la carga en una sola pasada. Esta propiedad les viene conferida por el diseño de su cinemática de carga. Esta capacidad de carga dependerá, en consecuencia, de la Fuerza de Arranque con la función de elevación del cazo, de la Fuerza de Arranque con la función de volteo, de la Fuerza de Penetración y del Diseño del Cazo. Con lo anterior tenemos que, para poder evaluar correctamente la Fuerza de Penetración, deberán conocerse los siguientes parámetros: Carga en ejes: En Vacío: Carga Total = LR + LF

Cargando : Carga Total = LR + LF + FBR Figura 8: Fuerza de Penetración

En este apartado se han citado las fuerzas que intervienen en la capacidad de carga de un equipo LHD, si bien resta por resaltar la dependencia existente entre todas ellas y como, el desaprovechar parte de la capacidad posible de carga repercute en la productividad final. Esto es lo que analiza el siguiente epígrafe sobre llenado del cazo.



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Llenado del Cazo y Productividad

Según se ha comentado, en una curva de productividad se puede reflejar cómo afecta un desaprovechamiento de la capacidad volumétrica del cazo en un mayor tiempo de llenado. Se presenta a continuación tal relación para el caso de una máquina TAMROCK TORO 1400, con una carga de 14 t (Fig. 9). Modelo: TORO 1400 Carga: 14.000 kg Eficiencia: 80 % Disp. Mecánica: 90 %

Vel. Max: 15 km/h Ciclo de carga: 0,5 min Resist. Rodadura: 3 % Pendiente: 0%

Plan de Trabajo: Días por semana: Programa diario: Turnos perdidos: Trabajo programado: Trabajo efectivo:

5 días/semana 2 turnos/día 20 turnos/año 8 horas/turno 6 horas/turno

Tiem o llenado 30 s a 50 s

Figura 9: Llenado de cazo y productividad •

Disponibilidad y Utilización

Una vez realizadas las consideraciones preliminares, al igual que con cualquier otro tipo de máquina, se tendrá que evaluar el potencial tiempo de uso de las mismas, dado que, intentamos elegir un equipo aquel que esté trabajando próximo a su saturación. Es decir, buscamos una máquina considerando que ni le sobre, ni le falte tiempo para dar la producción prevista. Esto lo conseguiremos con más exactitud cuanto más precisos sean los cálculos que siguen. D

=

( Ht − S − P ) Ht

×

100

D = Disponibilidad (%) Ht = Horas/turno x turnos/día (horas) S = Tiempo de mantenimiento programado P = Tiempo de parada imprevista

Es necesario comentar aquí que el tiempo de parada imprevista será menor a medida que se respete el tiempo de mantenimiento programado, dado por el fabricante de los equipos y que permite, durante los mismos, prevenir e incluso evitar averías con el consiguiente disparo del valor de P. La tonelada más cara es aquella que no se mueve. Si bien estos factores pueden controlarse de alguna manera por el Mantenimiento Preventivo, la Utilización cae a veces por causas ajenas al usuario del equipo. Diferencias debidas a Tiempos en vacío, que pueden estar originados por un dimensionamiento U = × 100 erróneo de la flota, paradas del operador y Horas de motor disponibles paradas no mecánicas, incluso políticas de las obras. En nuestro Sector se entiende por razonable un objetivo de grado de utilización del entono al 80%, mientras que la disponibilidad debería superar el 90%. Horas de motor empleadas


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Criterios Económicos de Selección

Ya se apuntaba al inicio la necesidad de elegir un equipo de Carga y Transporte, que además de ser técnicamente capaz de realizar el trabajo, debe ser seleccionado por proporcionar a la empresa usuaria la mejor capacidad a largo plazo, con el menor coste por tonelada. En el momento de la toma de decisiones y siempre con la estrecha colaboración del proveedor de equipos, se pueden realizar cambios sobre el modelo seleccionado, modificaciones sobre los componentes o accesorios e, incluso, soluciones a medida. Ese es el mayor valor añadido al producto por parte del proveedor y ha de exigírsele siempre. Actualmente es una realidad, especialmente en ejecución de túneles que lo estándar es no ser estándar y casi siempre hay que elaborar un estudio técnico previo a la toma de decisión de compra, con el fin de definir con exactitud la mejor solución para el cliente. Retomando el referente de los criterios económicos, se plasma en diagrama de flujo de la figura 10, aquellos puntos en los que el fabricante puede cooperar (en color oscuro) y esos otros donde elementos externos al equipo marcan el camino a tomar.

Figura 10: Criterios Económicos I

Tras el desarrollo de la operatoria de selección anterior, se hace necesario avanzar en cuanto a la combinación de los criterios técnicos allí expresados con los económicos, los cuales están representados en el diagrama de la figura 11 que sigue.



Figura 11: Criterios Económicos II

Es interesante comentar que el camino para llegar a estos valores es apoyado por el fabricante, en este caso SANDVIK TAMROCK, mediante programas informáticos de simulación de flotas y cálculo de costes que se ponen, de forma gratuita, a disposición del Cliente. Con este tipo de colaboraciones, el Cliente dispone de la información técnica más actualizada y del equipo profesional más cualificado para determinar el equipo más idóneo para cada aplicación. Es generalizada hoy en día la creación de equipos técnicos de trabajo, combinando recursos de proveedor y cliente, donde se manejan los datos Figura 12: Tabla de Pendientes reales de la obra a ejecutar sin pasar por alto la necesidad de operar con las mismas unidades, premisas y condicionantes presentes en el tajo. Estos comentarios pretenden dejar constancia de que la toma de decisiones para la utilización de un equipo concreto ha de conocer a la perfección aquellos datos que maneja, para llevarlos a los estándares de comparación, algunas veces enmascarados por ciertos proveedores. Tablas de pendientes (Fig. 12), Capacidades (Fig. 13) Esponjamientos (Fig. 14) o Productividades (Fig. 15 y 16) han Figura 13: Capacidades de carga según densidades Página 9 de 24 E. Mota


de estar claras y con fácil manejo, si no deseamos incurrir en aquellas preguntas del inicio de este capítulo.

Figura 14: Esponjamientos de diferentes materiales

Si bien, obtenidos los primeros datos, son las mencionadas tablas de productividad las principales herramientas de decisión. Se muestran en la Fig. 15 las diferentes productividades para un LHD modelo TORO 007, en función de la pendiente del terreno.

Figura 15: Productividades según pendientes



Mientras que la Figura 16 representa la velocidad, según marcha del equipo, en función de la pendiente del terreno.

Resistencia a rodadura

Velocidad (km/h)

Figura 16: Velocidad según pendientes

VOLQUETES Los criterios de selección de los volquetes, coinciden con aquellos que se citaron anteriormente, según muestran las figuras 10 y 11, con la salvedad de que los elementos de desgaste han de referirse, además de a los neumáticos, a la caja del volquete. Bien es cierto que el principal mantenimiento, debido al impacto, se concentra en el posible chapeado de esta caja. Debido a la función desempeñada por los mismos, consecuentemente, se suelen manejar las tablas incluidas a continuación en las figuras 17, 18 y 19. En los volquetes de interior resulta evidente por su capacidad de carga, en función de su altura, que estos equipos presentan una compacidad inalcanzable por sus competidores de movimiento de tierras de superficie. Independientemente de esto, los volquetes mineros, denominados con el anglicismo Dumper , resultan tanto más competitivos, cuanto mayor es la pendiente a superar para alcanzar la zona de vertido, además de ser los más eficientes en tiempo por ciclo, al ser combinados con las cargadoras LHD o las cargadoras frontales compactas.



Figura 17: Pendientes superadas

En cuanto a las mencionadas curvas de productividad, se presenta a modo de ejemplo, las correspondientes a modelo TORO 50, volquete de 50 t, según diferentes pendientes a superar.

Figura 18: Producción según pendientes y distancias a recorrer



Resistencia a rodadura

Velocidad

Figura 19: Fuerza según velocidades y pendientes a superar

Gama

TORO 151 TORO 151 Electric Capacidad 3 500 kg


TORO 301 High Lift Capacidad 6 200 kg


TORO 40 Capacidad 40 000 kg






TORO 50 plus Capacidad 50 000 kg


TORO 2500 Electric Capacidad 25 000 kg

Supra 0012H Capacidad 80 000 kg

Figura 20: Gama TORO



La figura 20 muestra toda la gama TORO, desde los LHD con capacidad de carga de 3,5 a 25 t, hasta los volquetes de 40 a 80 t. Todos estos equipos, nacidos dentro del duro ambiente minero, presentan una compacidad, robustez, versatilidad y potencia muy superior a sus hermanos estándar de aplicación en movimiento de tierras. Es este tipo de entorno el que les ha hecho evolucionar hasta los equipos actuales, donde el concepto de modularidad y fácil acceso a los puntos de inspección y mantenimiento salta a la vista cuando son comparados con aquellos.



Esa incursión en el terreno de lo ambivalente ha alcanzado su cenit con los camiones SUPRA de 80 t, con una caja de volteo lateral y un tren de rodaje 5 x 5 único en su campo de aplicación. Este dumper, capaz de alcanzar hasta 30 km/h, representa una gran versatilidad para trabajos combinados entre labores de interior y superficie.

Al igual que sus competidores de menor capacidad de carga, este volquete comparte la filosofía de fácil acceso a los puntos de mantenimiento y robustez, propia de los equipos mineros. La excelente maniobrabilidad de estos volquetes, dada por sus 4 ejes direccionales, les permite trasegar por túneles de 7,7 m de anchura con giros en ángulo recto con radio interior de 9,2 m. Puede decirse que este tipo de volquete es, actualmente, el camión rígido con mayor maniobrabilidad y compacidad para esta capacidad de carga del mercado. Se representa en la figura 22 las dimensiones y repartos de pesos en el mismo.

Fifura 21: Radio de giro de SUPRA 12 H

Para cerrar el repaso a los equipos de trabajo en labores de carga y transporte de interior, se realiza seguidamente la presentación de las excavadoras de carga frontal Br Øyt, donde quedará nuevamente de manifiesto el valor añadido que representa la compacidad y rapidez de ciclo de carga, giro y volteo a camión.



Figura 21: Dimensiones SUPRA 12 H

CARGADORAS FRONTALES Las excavadoras de carga frontal, siendo la marca comercial BRØYT la que servirá de base para el estudio de productividad, como veremos más adelante, representan el diseño más idóneo para maximizar la velocidad de carga a volquete (t/h). En este caso concreto se unen una cinemática de carga, inversa a la estándar en movimiento de tierras, y compacidad de equipo, capaces de proporcionar una producción hasta un 30% mayor. Es un dato constatado, cronómetro en mano, que un equipo BRØYT ED 600T en una sección de túnel de 50 m² carga una voladura de 200 m³ de producción en 1½ horas; mientras que el modelo superior, BRØYT ED 1000T en una sección de túnel de 80 m² carga una voladura de 320 m³ en el mismo tiempo. Se trata en ambos casos de máquinas con mecánica Eléctrico – Diesel. Queda con ellas garantizado un entorno de operación de la máxima limpieza, gracias a la operación eléctrica, así como a la inyección de agua en el frente de carga y volteo. La superioridad, según se comentó anteriormente, de este tipo de equipos está basada en elementos de simple, pero eficiente, concepción. Se trata de Geometría de brazo y configuración hidráulica de vástagos única dado que poseen un brazo interior corto,



combinado con un brazo exterior largo. Este diseño permite un uso más eficiente de vástagos, donde el cilindro del cazo queda fijado a la superestructura. El resultado no puede por menos que impresionar, gracias a la consecuente combinación óptima de fuerzas de penetración, arranque y elevación que proporcionan el más rápido llenado del cazo, comparado con cualquier otra máquina de su tonelaje. Ha quedado obviado en este punto que esta configuración de carga permite un trabajo más seguro para el operador, gracias a la posición del equipo con respecto al frente de carga y la pila de escombro. Quizá, dentro del rango de producto, la máquina más idónea para los trabajos típicos de nuestra zona, es la BRØYT ED 600T Compact , por ser la que mejor se ajusta a las dimensiones del túnel más frecuente.

Figura 22: Configuración de BRØYT D600T Compact

Según las dimensiones reflejadas en la figura 22, se recomienda este tamaño de máquina, siempre con la consideración de las siguientes restricciones: • • •

Anchura mínima de 7,0 m necesario para girar 360° Anchura recomendada de 8.0 m para una carga eficiente Altura mínima de 6.0 m necesaria para cargar un volquete

Este tipo de máquinas suele trabajar, según figura 23, en combinación con camiones carreteros tipo “bañera”, aunque se obtiene un ciclo de trabajo con un tiempo óptimo si se combina la carga frontal con el transporte mediante volquete articulado, tipo TORO. La influencia del tiempo por ciclo en función de la capacidad de carga del equipo de transporte a vertedero, o fase siguiente (cinta, machacadora, etc.), queda plasmada en el estudio que sigue, donde han de observarse las gráficas representadas en las figuras 24 y 25.



Figura 23: Carga a camión tipo Bañera

Para el análisis del tiempo por ciclo, basándonos en la tabla II, consideramos la siguiente hipótesis: · Factor llenado cazo: · Tiempo llenado cazo: · Tiempo de volteo: · Maniobra por camión:

Modelo

0,95 18 s 6s 9s

600 1000

3.0 m3 90 %

3.4 m3 100 %

Tamaño de cazo 4.0 m3 5.0 m3 5.3 m3 115 % 95 % 100 %

6.0 m3 110 %

Tabla 2: Tamaño de Cazo vs. Factor de Llenado

Con los valores anteriores se puede analizar la capacidad de carga para los dos equipos citados, según gráficas de las figuras 24 y 25, respectivamente. Capacidad Bruta de carga

Broyt D/ED 600 T/W

380 370 ) a a r 360 o g h r 3 / 350 a c m 340 d n 330 a e o 320 d i d a 310 c l a o 300 p V . a t a 290 C m ( 280

Camión de 20t Camión de 35ton

55

65

75

85

95

105

115

Sección de avance (m2) Figura 24: Capacidad de Carga Br Øyt 600



Capacidad Bruta de carga )

a a r o g h r / a 3 c m d n a e o d i d l c a a o p V . a t a C m (

Broyt D/ED 1000 T/W

500 490 480 470 460 450 440 430 420 410 400

Camión de 20 t Camión de 30 t

65

75

85

95

105

115 2

Sección de avance (m ) Figura 25: Capacidad de Carga Br Øyt 1000

Además de lo anteriormente expuesto, podemos concluir con la comparativa reflejada en la tabla 3, donde queda de manifiesto, una vez más, cuál es el ritmo productivo de estos equipos frente a cargadoras convencionales, incluso con volteo lateral. MÁQUINA CARGADORA Peso, t Potencia motor, kW CAPACIDAD PRODUCCIÓN Tiempo del ciclo (s) Ciclos/h Tamaño cazo (cu. m.) Factor llenado cazo, % Factor de eficiencia, % Metros cúbicos volados / hora (*)

BRØYT ED1000T Cargadora de ruedas Cargadora de ruedas (Cazo 6 m3) (Cazo 4,8 m3 ) Cazo Estándar Cazo volteo lateral 67 45 45 200/266 320 320 22 164 5,3 95 85 700

38 95 6 90 80 409

28 129 4,8 85 80 420

(*) No se consideran tiempos muertos por espera a volquete

Tabla 3: Comparativa entre cargadoras

Si bien todos los datos anteriores son determinantes a la hora de la toma de decisiones, -

Es necesario una menor potencia de motor, incluso para un mayor tonelaje de máquina, En el caso más favorable de la competencia, se realiza más de un 21% de ciclos/h, El factor de llenado siempre es mejor, La producción en m 3 / h se incrementa en un 40%

Según testimonios de usuarios actuales de estos equipos, en aplicación para roca dura y secciones de avance desde 80 m 2, la producción desde que las excavadoras de carga frontal entraron en operación, se ha aumentado la productividad total de la obra en un 30%.



Además del trabajo en combinación con camión bañera, se incluyen a continuación, figuras 26 y 27, la combinación con volquete articulado TORO, que resultan ser las de mayor productividad por ciclo.

Figura 26: Composición Br Øyt D 600 T + ME Toro 40 (Planta)

Figura 27: Composición Br Øyt D 600 T + ME Toro 40 (Alzado)



En la figura 28 que sigue, se nos muestra además, como esa gran capacidad de maniobra en espacios reducidos, es de gran utilidad cuando se aprovecha el equipo de carga para labores de saneo en el túnel con martillo rompedor hidráulico. En este caso se representa la geometría de trabajo de una BRØYT D600T que incorpora un martillo RAMMER G100, también del Grupo SANDVIK, con enganche rápido.

Figura 28: Composición Br Øyt D 600 T + RAMMER G100

Se han expuesto hasta aquí aquellas soluciones, en cuanto a equipos propios se refiere, aportados por la marca SANDVIK dentro de su División de Minería y Construcción. Según se ha venido comentando, estos equipos nacen de los duros requerimientos del mundo de la minería, por lo que la selección de los mismos se debe de hacer en base a periodos de amortización acordes al largo plazo de vida operativa que tales equipos tienen y que, sin duda alguna, serán siempre superiores a los de sus competidores estándar de movimiento de tierras. Por este motivo, nos permitimos comentar que ese es el principal escollo a salvar cuando estos equipos entran en el proceso de selección dentro de la fase de compra para ejecución de obras ajenas a la minería, donde el horizonte de la inversión y, desafortunadamente de la vida útil de los equipos, se centra en trabajos con una duración corta en el tiempo (frecuentemente inferior a 3 años). Este suele ser el principal condicionante a la hora de la compra, incluso a la hora de aplicar la necesaria aplicación del Mantenimiento Preventivo, principal garante de una operación y, consecuentemente producción, al más alto nivel y durante toda la vida útil de los equipos. Página 21 de 24 E. Mota


No obstante lo anteriormente expuesto, si se conjugan los criterios económicos de compra y la vida a largo plazo de los equipos, este tipo de maquinaria debería ser la primera elección a la hora de ejecutar obras de avance de túneles con la mayor eficiencia, traducida en el menor coste por tonelada. Como entendemos que ha quedado patente este origen minero, nos tomamos la licencia de citar aquí un método de carga y transporte que actualmente representa la cota más alta en cuanto a modernización de los mismos, ajena a la ejecución de túneles carreteros o ferroviarios. Aquí, más que en ninguna otra aplicación de ingeniería para trabajos subterráneos, ha de pensarse en un desarrollo a muy largo plazo, que viene siendo ajeno a la obra pública, en la que se centra este capítulo, y propio de la minería. No obstante entendemos, como referencia del potencial de solución de nuestra Compañía, que es inexcusable pasarlo por alto. Se trata del proyecto AUTOMINE, donde la automatización de los trabajos de carga y transporte es total. La operación se realiza a distancia desde un lugar seguro para el operador y con la ayuda de un sistema combinado de cámara objetivas (situadas en el interior de la mina, sobre puntos fijos) y subjetivas a bordo de los propios equipos, permitiendo la visualización del entorno de los equipos desde los diferentes ángulos necesarios. Como otros muchos avances en la ingeniería de equipos de trabajo, este desarrollo nació de la necesidad de evitar al operador riesgos innecesarios, que en este caso pasaban por evitar incluso la permanencia de este dentro de la propia cabina, ante el potencial riesgo de atrapamiento del equipo por hundimiento de la zona de operación del mismo. Dado que este capítulo pretende apuntar, de forma muy básica, los diferentes criterios de aplicación en la selección de equipos de desescombro en túnel, es obligado citar que, en obras de interior con unas distancias de transporte muy elevadas, y, cuando la construcción de estructuras perdurables no suponen un inconveniente, se pueden emplear otros sistemas de transporte, que se citan a continuación.



TRANSPORTE POR VÍA FÉRREA Método empleado cuando se presentan los siguientes condicionantes:

• • •

• • •

Método tradicional para desniveles con pendiente limitada (Máx: 4% - 1:25) Eficientes con distancias grandes y producción a largo plazo Paso en sentido con permanencia de una infraestructura fija (Debe incluir rutas alternativas, estaciones de carga/descarga, etc.) La inversión inicial es muy elevada Ha de considerarse que presentan un obstáculo permanente durante la ejecución Ha de ser posible una automatización sistemática de los procedimientos

TRANSPORTE POR MONO-RAIL Esta solución, estando disponible tanto con equipo motrices diesel como eléctricos, es muy similar conceptualmente al ferrocarril pero prima sobre aquel cuando, •

•

Las pendientes a superar son muy prominentes, llegando a ser de aplicación hasta 45º Las curvas a salvar son muy cerradas



TRANSPORTE POR CINTA Este tipo de transporte de graneles es aplicable siempre que se consideren las siguientes circunstancias:

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Existirán, aquí también, largas distancias y flujo constante de material Puede trabajar en desniveles o pendientes La inversión inicial es siempre elevada El tamaño máximo de fracción portada es de unos 300 mm A menudo necesita machaqueo primario

Esta última condición es, hoy en día, fácilmente salvable, debido a la existencia de equipos móviles de machaqueo, hábiles desde el punto de vista del control de emisiones, para desarrollar su trabajo en el interior del túnel. En definitiva, se ha pretendido hasta aquí introducir los parámetros y equipos básicos a ser coniderados a la hora de elegir la máquinaria adecuada para desarrollar las tareas de carga y transporte en túneles. Se ha tenido el claro objetivo de presentar, sin entrar en detalle, un abanico de opciones que ha de ser estudiado en profundidad conjuntamente entre proveedores y usuarios finales. Este debe ser realmente el valor añadido al producto que los departamentos técnicos de los grandes proveedores ponen a disposición de los usuarios finales en forma de consultoría previa a la compra. En nuestro caso concreto, se da un paso adelante con los correspondientes programas de cálculo y soporte para simulación y parametrización de flotas que, llegando al estudio en profundidad de la aplicación del Cliente, nos permite definir exactamente la solución óptima para ésta.

We make it possible


Carga y Transporte en Túneles

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