Una excavadora de rueda de cangilones (BWE) es una máquina pesada de gran tamaño que se utiliza en la minería de superficie .
Su función principal es la de una máquina excavadora continua en operaciones mineras a cielo abierto a gran escala , removiendo miles de toneladas de material de recubrimiento al día. Lo que las distingue 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 recogen material a medida que la rueda gira. Se encuentran entre los vehículos terrestres o marítimos más grandes jamás fabricados. La Bagger 293 de 14.200 toneladas ostenta el récord mundial Guinness del vehículo terrestre más pesado jamás construido.
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 material de recubrimiento (residuos). Si bien los conceptos generales que se incluyen en una excavadora de rueda de cangilones 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 las primeras BWE de gran tamaño del mundo y construyeron tres para la extracción de lignito cerca de Colonia (Alemania). Las BWE alemanas 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 longitud, con dieciocho unidades de orugas para su desplazamiento y podían cortar una franja de más de 180 m (600 pies) a la vez [2]
Las trituradoras de cangilones construidas desde los años 1990, como la Bagger 293, han alcanzado tamaños de hasta 96 m (315 pies) de alto, 225 m (738 pies) de largo y pesan hasta 14.200 t (31.300.000 libras). La rueda de cangilones puede tener más de 21 m (70 pies) de diámetro y hasta 20 cangilones, cada uno de los cuales puede contener más de 15 m3 ( 20 yardas cúbicas) de material. Las trituradoras de cangilones también han avanzado con respecto a las condiciones extremas en las que ahora son capaces de operar. Muchas trituradoras de cangilones han sido diseñadas para operar en climas con temperaturas tan bajas como -45 °C (-49 °F). Los desarrolladores están dirigiendo ahora su atención hacia la automatización y el uso de energía eléctrica. [3]
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 obtienen su nombre, es una rueda grande y redonda con una configuración de palas que está fijada a un brazo y es capaz de girar. El material recogido por la rueda de corte se transfiere de vuelta a lo largo del brazo. En las primeras ruedas de cangilones de tipo celular, el material se transfería a través de un conducto que salía de cada cangilón, mientras que los diseños más nuevos sin celdas y semiceldas utilizan un conducto fijo a través del cual se descargan todos los cangilones. [4]
Una pluma de descarga recibe material a través de la superestructura desde la pluma de corte y lo transporta desde la máquina, con frecuencia a un sistema transportador externo.
Debajo de la superestructura se encuentran los sistemas de movimiento. En los modelos más antiguos, estos eran rieles por los que se desplazaba la máquina, pero las BWE más nuevas suelen estar equipadas con orugas , que les otorgan una mayor flexibilidad de movimiento.
Para poder cumplir con sus funciones, la superestructura de una BWE puede girar sobre un eje vertical (giro). La pluma 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. El giro se acciona mediante grandes engranajes, mientras que la elevación generalmente utiliza un sistema de cables. [4]
La escala de las BWE varía significativamente y depende de la aplicación prevista. Las BWE compactas diseñadas por ThyssenKrupp pueden tener longitudes de pluma tan pequeñas como seis metros (20 pies), pesar 50 toneladas y mover 100 m 3 (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 m 3 (440.000 pies cúbicos) por hora. [6] La BWE más grande jamás construida es la Bagger 293 de TAKRAF , que tiene 93 metros de alto y 225 metros de largo, 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 m3 ( 13.000.000 pies cúbicos) por día. [4] Las BWE utilizadas en los Estados Unidos tienden a ser más pequeñas que las construidas en Alemania. [5]
Las excavadoras BWE se utilizan para la remoción continua de sobrecarga en aplicaciones de minería de superficie. Utilizan sus ruedas de corte para quitar una sección de tierra (el bloque de trabajo) determinada por el tamaño de la excavadora. Mediante 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 luego a la pluma de descarga, que transfiere la tierra cortada a otra máquina para transferirla a un esparcidor. Este puede ser un sistema de transportador de banda fijo o un transportador móvil con orugas similares a los que se encuentran en la BWE. Los transportadores móviles fijados permanentemente a la excavadora quitan la carga de dirigir el material del operador. [4] La sobrecarga también se puede transferir directamente a un esparcidor de pozo transversal , que se extiende a través del pozo y esparce la sobrecarga en el vertedero.
La automatización de las 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 quitarle parte del trabajo a los operadores para lograr velocidades de minería más altas. Los gerentes de proyectos y los operadores ahora pueden rastrear datos cruciales sobre las 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, a continuación, el sistema de automatización puede variar la velocidad de las cintas transportadoras para alimentar una cantidad continua de material.
Las excavadoras de rueda de cangilones y las excavadoras de cadena de cangilones se encargan de trabajos que antes se realizaban con palas de cuerda y dragalinas . Han sido reemplazadas en la mayoría de las aplicaciones por excavadoras hidráulicas , pero aún se siguen utilizando para operaciones a gran escala, donde se pueden utilizar para la transferencia de materiales sueltos o la excavación de sobrecarga blanda a semidura. [3]
La principal aplicación de los BWE es la minería de lignito (carbón pardo), donde se utilizan para la eliminación de la capa superficial de roca blanda sin necesidad de voladuras. Son útiles en este ámbito por su capacidad de suministrar continuamente grandes volúmenes de materiales a los procesadores, lo que es especialmente importante dada la demanda continua 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. La incorporación de sistemas automatizados y una mayor maniobrabilidad, así como componentes diseñados para la aplicación específica, han aumentado la fiabilidad y la eficiencia con la que las BWE entregan los materiales. [3]
La tecnología de ruedas 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 la cantidad 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 los 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 continuo de barcos de TAKRAF es capaz de retirar hasta el 95% del material de la bodega de un barco, gracias a un accesorio de excavación configurado de forma flexible. [1]
Como 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 hace pasar un disolvente para extraer materiales valiosos. La construcción y la eliminación de las pilas son una aplicación obvia de la tecnología de apilamiento y recuperación.
Pocas empresas están dispuestas o son capaces de fabricar los enormes y costosos engranajes necesarios para las excavadoras de ruedas de cangilones. [3] Unex, de la República Checa, todavía tiene las formas de fundición originales y todavía puede fabricar excavadoras de ruedas de cangilones. Sin embargo, estas máquinas se construyeron para durar indefinidamente bajo un uso intensivo continuo y la minería a cielo abierto ahora es menos popular, por lo que hay poca demanda de nuevas máquinas. Los fabricantes de excavadoras de ruedas de cangilones y sistemas de minería similares ahora reciben algunos ingresos de proyectos de mantenimiento y reacondicionamiento, 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 (carbón pardo) para la producción de electricidad, principalmente en Alemania y Europa del Este y del Sureste. Unex también ha fabricado una excavadora de ruedas de cangilones para la extracción de diamantes del permafrost siberiano.
