SISTEMA SCRAPER

Se utiliza en terrenos irregulares, en galeras pequeas (2 2 m), tambin en terrenos donde las
pendientes involucradas sean mayores que las requeridas por otros equipos, es as que en cuanto
a pendientes el Scraper ser til de los 0 a 40.

El sistema se compone de:

- Huinche (o Winche).

- Cuchara de acero o Pala.

- Poleas.

- Cables.

Huinche: Se utiliza para el arrastre de la pala, tanto para la traccin del material como para el
retorno de la pala vaca. Puede ser accionado por motores elctricos, aire comprimido (potencias
menores a los 20 HP), o motores diesel. El Huinche por sus caractersticas debe ser anclado al piso,
lo cual se logra con una base de concreto que permite la alineacin, estabilidad y soporte ms
adecuado. Este componente se caracterizar por:

Gentileza de INGERSOLL-RAND
 - Motor de accionamiento Diesel, Elctrico o Aire comprimido

- N de tambores 1 para huinches de servicio, 2 o 3 para sistema de

carguo

- Capacidad de arrastre Neumtico < 900 Kg. Elctrico 900-4450 Kg.

- Velocidad de arrastre Neumtico 40 m/minuto, Elctrico 75-100

m/minuto

- Peso Neumtico < 700 Kg, Elctrico 700-6750 Kg

- Capacidad de cable en el tambor En funcin del dimetro del cable:

Neumtico 65 m para dimetro de cable de 0.5",

100 m para cables de 0.25",

Elctrico 90-120 m

- Presin 5.5 Kg/cm2

- Potencia Neumtico <20HP, Elctrico 20-75HP

- Dimensiones Largo 1.5-2.4 m. Ancho 0.7-1.1 m. Alto 0.6-1

Huinches Elctricos
Potencia Capacidad de arrastre Velocidad Peso Capacidad del Tambor Largo Ancho Alto

HP Kg. m/min Kg. m de Cable (7/8) m m m

75 3800 90 2800 90 2,3 1,1 1,0

75 4450 75 2900 120 2,2 1,1 1,0

75 3800 90 2800 90 2,3 1,1 1,0

75 3500 100 2800 90 2,3 1,1 1,0

20 1100 75 700 90 (1/2) 1,5 0,7 0,6

75 4450 75 6750 105 2,4 1,1 0,9

Huinches Neumticos
N Capacidad de arrastre Velocidad Peso Capacidad del Tambor Presin

Tambores Kg. m/min Kg. m de Cable (7/8) Kg/cm2

2 900 40 370 100 (1/4) y 65 (1/2) 5,5

1 900 40 200 200 (1/4) y 120 (1/2) 5,6

1 270 15 30 200 (1/4) y 120 (1/2) 5,6

Palas de Arrastre: Elemento de acero de alta resistencia al desgaste que permite la carga y
arrastre del material, su eleccin ser en funcin del ancho de la labor, potencia del huinche, peso
especfico del material, capacidad de penetracin en la saca y la calidad del piso (el cual puede ser
enrielado para facilitar su desplazamiento). Se caracterizar por:

12 8 33 3/8

9 5/8 18 5/8

4 a 6 pies
Pala de Perfil triangular

- Perfil o forma (Triangular: permite una buena penetracin pero tiene menor
capacidad, se utiliza en material heterogneo. Trapazoidal: mayor capacidad pero
peor penetracin, se utiliza para material fino y homogneo. Lo que comnmente se
hace es agregar a una pala triangular fracciones de tapas laterales para darle mayor
capacidad).

- Ancho 0.75-1.65 m

- Capacidad 200-1200 litros

- Peso 300-1400 Kg

- Potencia requerida para su uso.

Pala Trapezoidal sin y con tapas laterales

Palas de Arrastre
Ancho Capacidad Peso Potencia recomendada

Litros Kg. KW

26 68 - 100 135 - 160 5-7

30 155 - 240 215 - 270 10 - 14

35,5 195 - 280 240 - 320 12 - 17

41,5 250 - 340 300 - 340 15 - 19

47 310 - 450 330 - 420 18 - 25

53,5 420 - 730 400 - 600 24 - 39

59 730 - 900 540 - 650 37 - 46

66 840 - 1000 560 - 680 42 - 50

Su mantencin principal se basa en la supervisin de los elementos de enlace de las piezas de

acero (brazos y tapas), las cuales se encuentran unidas por pernos o remaches que ante la falla de
uno de ellos puede provocarse la prdida definitiva de la pala.
Brazos

Poleas: Elementos que permiten guiar la operacin. Se caracterizan por:

- Dimetro externo 6 8 14 "

1 5
- Dimetros de la Polea (en funcin del cable a utilizar) /2 /8 1 "

- Carga Mxima 3.150 4.500 9.000 Kg

- Potencia Mxima del Huinche 15 20 75 HP

- Ancho de la ranura 2,25 2,3125 2,875 "

- Alto de la ranura 2,75 2,75 3,5

"

- Largo del conjunto 18,125 20,125 24,5 "

- Ancho del conjunto 7 9 15,5 "

- Peso del conjunto 16 20 48 Kg

Polea

El dimetro de la polea debe ser 40 veces el dimetro del cable.

Cables: Elementos que permiten la transmisin de la energa desde el Huinche a la pala. Son las
piezas de mayor consumo (desgaste) y es el elemento que debe ser cuidadosamente vigilado para
evitar accidentes graves y hasta fatales (producidos por el corte violento del cable).

Se caracterizarn por:

1 3 7
- Dimetro /2 /4 /8 "

- Peso lineal 0,6 1,38 2,1 Kg/cm

- Resistencia a la ruptura 12,7 24,2 38,3 toneladas

- Carrete de venta 458 - 500

metros

- Potencia de Huinche 20 50-75 50-75 HP

El cable se compone de:

- Alambres.

- Torones (compuestos de alambres de acero)

- Alma (que puede ser otro torn, alambres de acero o fibras sintticas).

Alambre Alma

Torn

El cable se designa por el N de torones y el N de alambres por torn (6 7 => 6 torones con 7
alambres cada uno), adems por la composicin del alma y el torcido del cable (Torcido regular: El
torcido de los torones es opuesto al sentido de torsin de los alambres de cada torn, tienen una
mayor resistencia al aplastamiento. Torcido Lang: El torcido de los torones es en el mismo sentido
de torsin de los alambres de cada torn, tienen una mayor resistencia a la abrasin, ruptura y al
destrenzamiento).
El alma del cable soporta los torones a su alrededor, pueden ser de distintos materiales (alambres
de acero, otro torn, otro cable, fibras sintticas o vegetales). Los cables con almas de acero son
muy resistentes a los esfuerzos (resistencia adicional a la ruptura), pero en condiciones extremas
de temperatura no son muy buenos, en cambio los de alma con fibras sintticas resisten dichas
condiciones extremas, pero su resistencia a esfuerzos es mucho menor, por lo que se utilizan
cuando el cable no est sometido a dobleces.

Tambin existen cables preformados, en que los alambres se fabrican con la forma que tendrn en
el cable mismo y que al cortarse conservan la forma espiral y no se abren como los otros.

Puntos de recepcin
Reja de
proteccin
Poleas del
guas operador

polea de huinche base de

cola Cable de cable de concreto
Pala traccin retroceso
Chimenea

Esquema de aplicacin del sistema Scraper

En el piso se pueden disponer rieles de modo que la pala no se atasque en la roca o no excave el
terreno, logrndose una mejor eficiencia del sistema (al no gastar energa en desatascarse o en
excavar).
 RENDIMIENTO DEL SCRAPER.

La operacin del sistema Scraper es cclica y en dicho ciclo se distinguen 4 tiempos o etapas
elementales:

T1 = Tiempo de arrastre del balde vaco (desplazamiento).

T2 = Tiempo de cambio de marcha y llenado de balde (carga).

T3 = Tiempo de arrastre del balde cargado (transporte).

T4 = Tiempo de cambio de marcha y vaciado del balde (descarga).

La suma de estos tiempos conformar el ciclo de operacin del Scraper. Para definir el valor de los
tiempos T1 y T3 debemos conocer la longitud de transporte (L) en metros entre el punto de
recepcin del mineral y el punto de vaciado, adems de las velocidades desempeadas por el
sistema (VV = Velocidad media vaco y VC = Velocidad media cargado) en metros por segundo. Los
tiempos T2 y T4 deben ser estimados. Con esto el tiempo completo del ciclo ser:

T = L / VV + T2 + L / VC + T4 [segundos]

El rendimiento (RS) del sistema se calcula conociendo el volumen del balde (V: metros cbicos), el
coeficiente de llenado (Fll: sin dimensiones), la densidad del material in situ (: toneladas por
metro cbico), el esponjamiento (: sin dimensiones) y el tiempo del ciclo (T: segundos).

RS = V Fll ( / ( 1 + ) ) 3600 / T [toneladas/hora]

el rendimiento real del sistema se calcula conociendo los ndices operacionales correspondientes,
como la disponibilidad fsica, utilizacin y el factor operacional, quedando:

RS REAL = RS DF UT FO [toneladas/hora]

Cada elemento del sistema se encuentra sometido a esfuerzos. En el caso del Huinche se puede
observar la existencia de 3 esfuerzos principales originados el primero por la traccin de la pala
con carga, el segundo por la traccin de la pala en vaco y el tercero por la traccin durante el
llenado del balde (operacin de carga).

El esfuerzo generado por la traccin de la pala cargada se puede calcular considerando los dos
siguientes factores:

- La resistencia al desplazamiento del material en el balde (W1).

- La resistencia de la cuchara vaca por pendiente o por roce (W2).

Consideramos como f1 el coeficiente de roce entre el material y el piso de la labor, valor que puede
considerarse entre 0,6 y 0,8. El ngulo corresponde al ngulo entre la horizontal y la superficie del piso de
la labor.

W1 = V Fll ( / ( 1 + ) ) ( f1 cos sen ) [Kg]

Ahora consideramos como f2 el coeficiente de roce entre el balde y el piso de la labor y que flucta
entre los 0,4 y 0,6. Pb el peso del balde.

W2 = Pb ( f2 cos sen ) [Kg]

Entonces se tiene lo siguiente:

Esfuerzo de traccin por carga = Ftr = ( W1 + W2 ) Kp

Esfuerzo de traccin en vaco = Fv = W2 Kp = Pb ( f2 cos sen ) Kp

Esfuerzo de traccin durante el llenado del balde = Fll = Kc (V Fll f1 ( / ( 1 + ) ) + Pb f2 )

Kp

Kp = 1,4 a 1,5 (Coeficiente que considera la resistencia por roce de las poleas)

Kc = Factor por resistencia suplementaria de llenado

Kc
Material
Fino 1,3 - 1,4

Intermedio 1,5 - 1,6

Grueso 2,0 - 2,2

Para definir la potencia del motor requerido para la operacin debemos considerar lo siguiente:

Vc = Velocidad del balde cargado.

Vv = Velocidad del balde vaco.
Vll = Velocidad del balde en el llenado.
ti = Tiempo durante el cual se realiza la accin i.

= Rendimiento del huinche neumtico.

Potencia de marcha con carga = Ptr = Ftr Vc / ( 102 ) [KW]

Potencia de marcha vaco = Pv = Fv Vv / ( 102 ) [KW]

Potencia de marcha en el llenado = Pll = Fll Vll / ( 102 ) [KW]

Potencia efectiva = P = Pi2 ti

ti

Para estimar el costo del sistema, debemos considerar los siguientes tems:

- Costo de operacin, que incluye:

a) Mano de obra en la operacin (sueldo del operador).

B) piezas de consumo (cables, poleas, palas y sus piezas).

c) Energa necesaria para la operacin (el scraper consume el 50% de la
potencia nominal).

- Costo de mantencin y reparacin, que incluye:

a) Mano de obra de mantencin.

b) Lubricantes.

c) Repuestos.
 - Costo de capital, que considera el costo equivalente de la inversin al ao.

Algunos antecedentes de este sistema, que ayudan a estimar el costo de l, son:

- Nmero de mecnicos = 2. - Sueldo del operador y mecnicos = 700 a

800 US$/mes.

- Pala de 60 de ancho = 1800 US$. - Pala de 48 de ancho = 1200 US$.

- Poleas = 1500 US$. - Pernos de la pala = 5 US$.

- Grilletes = 15 US$. - Cable 7/8 = 2,5 US$/mt.

- Cable 1/2 = 1,2 US$/mt. - Cable 1/4 = 0,8 US$/mt.

- Consumo de cable = 0,035 mt/ton. - Consumo = 1 polea y 1 pala cada

100.000 toneladas.

- Costo del KW = 0,04 US$/KWh. - Mantencin de huinche = 120 horas/mes.

- Consumo de lubricantes = 0,5 Kg/hra. - Costo del lubricante = 0,54 US$/Kg.

- Repuestos huinche = 8.000 US$ (25 KW ) y 35.000 US$ (56 KW) (Equivalente al valor de un
huinche).

- Vida til repuestos huinche 25 KW = 10.000 horas (25 KW) y 27.000 horas (56KW).