Arados GH800B

Hemos diseñado y fabricado arados de tajo largo desde 1941 y la tecnología ha avanzado bastante. Los avances técnicos una vez más han establecido al arado como el método de minería de tajo largo preferido para vetas de menos de 1,8 m (70"). Los arados Cat ofrecen características líderes en el mundo que otros fabricantes no pueden ofrecer y un costo de propiedad que supera por lejos a la cizalladora en la minería de vetas finas y medias. Su fiabilidad, alta productividad y capacidad para extraer en la veta los convierten en la opción ideal para vetas finas y medias de minería de tajo largo.

Características líderes a nivel mundial

Los arados Cat, como los Sistemas de Arado Deslizante GH800B y GH1600, ofrecen características líderes en el mundo que otros fabricantes no pueden proporcionar y un costo por tonelada que supera por lejos el rendimiento de la cizalladora en vetas delgadas y medias, lo que los convierte en sistemas mineros de tajo largo fiables y de alta productividad.

Cómo funciona

El sistema de arado es simple: un cuerpo de arado de acero moldeado equipado con brocas de corte ubicadas estratégicamente se tira a lo largo del transportador de frente desde un extremo del frente al otro mediante una cadena de bucle alimentada por mandos ubicados en los extremos. La profundidad del corte se controla electrónicamente empujando el transportador AFC hacia el frente en incrementos preseleccionados, después de que pasa el arado.

Altura ajustable

La altura del cuerpo del arado se puede ajustar de manera fácil y total dentro de una gama determinada, lo que asegura que solo se corte carbón. La altura del cuerpo del arado también se puede ajustar en incrementos mayores al instalar o quitar bloques de brocas. Ambos ajustes se pueden realizar rápida y fácilmente desde el lado de hundimiento.

Control remoto

No es necesaria la presencia de un operador en el frente mismo. La operación se puede controlar desde una estación de control central subterránea, por ejemplo, en la entrada de la puerta de cabezal o en la superficie, de modo que los operadores puedan trabajar a distancia en un área sin suciedad ni polvo. El sistema de dirección del estabilizador proporciona control de horizonte vertical. La dirección normalmente se controla en forma manual, pero se puede automatizar. Las protecciones se colocan de acuerdo con la geología del tajo largo y, generalmente, avanzan automáticamente con la acción de corte del arado.

Sistema de elección

Con los años, la velocidad de extracción lograda con los arados en comparación con las cizalladoras siguió aumentando. En la actualidad, los arados son el sistema preferido para vetas con una altura promedio de menos de 1,8 m (70") en la minería de tajo largo. En vetas de 1,8 a 2,3 m (70 a 90,5"), la elección del arado o la cizalladora depende de las condiciones geológicas específicas.

Cuanto más baja es la veta de carbón, más difícil resulta la extracción, de modo que cargar el carbón en el transportador frontal blindado (AFC, Armored Face Conveyor) es cada vez más importante en las vetas más bajas. El cuerpo de arado del GH800B Cat cuenta con un diseño optimizado que le permite cargar más carbón en el transportador frontal y reduce la cantidad de potencia de corte perdida en el proceso. La nueva forma en ambos extremos del cuerpo del arado y la menor altura de la guía del arado mejoran significativamente el proceso de carga del carbón en vetas de poca altura.

Ajuste de altura

El diseño modular permite ajustar la altura del cuerpo del arado simplemente al insertar o quitar bloques de brocas con una altura de 265 mm (10") cada uno. El cuerpo del arado también se puede adaptar a variaciones más pequeñas en altura de la veta mediante un ajuste de altura infinito por medio de una torreta de brocas integrada en el cuerpo del arado. La torreta contiene las brocas superiores del arado y se puede subir o bajar con precisión hasta 300 mm (12") por medio de un engranaje sinfín al que se puede acceder a través del lado de hundimiento.

Amortiguador (optativo)

Caterpillar ha desarrollado un innovador amortiguador que proporciona protección agregada al arado y a la cadena. El acoplamiento elástico que se encuentra insertado en el deslizador de empuje del arado contiene elastómeros cuyas propiedades reducen las fuerzas máximas que se aplican a la cadena. Esto genera un funcionamiento más suave del arado y minimiza la carga en la cadena del arado, los conectores y los mandos del arado, por lo que se extiende su vida útil real.

Ventajas del amortiguador

• Reduce el desgaste en el arado, los mandos y la cadena
• El funcionamiento suave del arado extiende la vida útil total

La guía del arado del GH800B, que conecta el cuerpo del arado con el transportador, está construida en una sola pieza fundida. Esto proporciona resistencia y durabilidad adicionales, a la vez que da como resultado una altura mucho menor que en la guía de arado soldada de versiones anteriores. La guía de arado fundida puede soportar las altas fuerzas de reacción en los cárteres de línea provenientes de los potentes mandos del transportador AFC. La guía del arado está diseñada para generar una fricción mínima entre la guía del arado y la cadena del arado. Las puertas dentro de la guía de arado (cada dos cárteres) se pueden abrir para acceder de modo rápido y fácil a la cadena superior e inferior. Los conectores del cárter del lado de hundimiento y del lado frontal tienen una resistencia de ruptura de 3.600 kN (404 tf) con el cárter de línea especial PF3 o PF4 modificado para uso con este sistema de arado.

Una característica que se mantiene en el nuevo Sistema de Arado GH800B es el Transportador AFCPF3 o AFCPF4 Cat, que usa cárteres de línea de arado con una recesión superior reemplazable para facilitar la sustitución de las piezas desgastadas. También cuenta con conectores tipo "dogbone" entre los cárteres de línea, cada uno con una resistencia de ruptura de hasta 3.600 kN (404 tf), y una barra de relé muy resistente y flexible entre el transportador y los soportes de techo. Las puertas de inspección presentes cada dos cárteres de línea permiten un acceso rápido y fácil a la cadena superior y la cadena inferior para efectuar las tareas de mantenimiento. Además, una sección transversal del transportador más ancha con placas laterales extendidas permite aumentar la producción de carbón. El GH800B permite mayores índices de producción en vetas bajas, lo que depende de las condiciones geológicas y de otros parámetros.

Tecnología de transportador de vanguardia

Los innovadores cárteres de línea para arados PF Cat definen la nueva tecnología de vanguardia de transportador de frente para aplicaciones subterráneas. Se basan en los comprobados cárteres PF3 y PF4, que cumplen todos los requisitos relacionados con calidad, resistencia al desgaste y capacidad de transporte. Los cárteres de línea PF forman el poderoso eje central del sistema de transportador. La tecnología de transportador pionera y el diseño extremadamente resistente del cárter se han sometido a diversas pruebas.

Separación de piezas de desgaste

La idea inteligente y totalmente nueva de dividir las áreas funcionales en el modelo PF permite la separación de las piezas de desgaste y las piezas estructurales. Se usan materiales muy duros y resistentes al desgaste para las piezas sujetas a desgaste; además, las piezas estructurales están fabricadas de acero duro de gran resistencia. El diseño del cárter permite el reemplazo sin problemas de las depresiones superiores desgastadas.

Ventajas de la separación de las piezas de desgaste

• Vida útil considerablemente más larga
• Desgaste general del cárter considerablemente menor
• Facilidad para reemplazar las piezas desgastadas a nivel subterráneo

Superficies de contacto optimizadas

El uso del perfil PF probado en la pista superior maximiza la superficie de contacto máxima entre la barra de arrastre y el perfil. Esto minimiza la presión en la superficie de las barras de arrastre en serpientes y vetas onduladas. La forma especial de la pista inferior, que prácticamente duplica la superficie de contacto, reduce considerablemente la fricción y el desgaste del resalto de la barra de arrastre. Asimismo, la transición curva en los extremos del cárter reduce significativamente el ruido durante el funcionamiento del transportador de cadena.

Ventajas de las superficies de contacto optimizadas

• Fricción mínima
• Poco desgaste del resalto de la barra de arrastre en la pista inferior
• Pérdidas de potencia minimizadas
• Mayor vida útil de barras de arrastres y perfiles
• Menor nivel de ruido durante el funcionamiento

Soportes de techo para vetas bajas

Los soportes de techo para sistemas de arado para vetas angostas tienen requisitos y restricciones especiales:

• El ariete DA de acción directa permite el uso de soportes de techo más cortos para lidiar con las vetas ondulantes.
• Solo se usa acero de gran resistencia para los componentes estructurales a fin de garantizar un grosor mínimo y una altura de desplazamiento máxima.
• Una base dividida permite el movimiento vertical de la barra de relé necesario para un control de horizonte eficaz y acceso al ariete DA para mantenimiento.
• Está disponible el paso de elefante para evitar la acumulación de polvo y superar las condiciones de suelos blandos.

Los soportes de techo para vetas bajas del Sistema de Arado GH800B están diseñados especialmente para una aplicación. Están disponibles con techos más cortos para evitar una colisión con el arado incluso en la posición más baja. Además, los techos blindados no solo son más cortos, sino también son 8 cm (3,15") más delgados para crear un entorno de trabajo más ergonómico para los operadores del frente. Una secuencia de rociado de agua, sincronizada con el movimiento del arado, mantiene los niveles de polvo de este entorno estrecho en un nivel seguro y saludable.

Un cuerpo de arado no tiene mando interno, de modo que el Arado GH800B se tira a lo largo del frente de carbón mediante un conjunto de cadena interminable que es impulsado por motores de mando que están ubicados en los extremos del frente. La cadena de arado de 38 mm (1,5") permite instalaciones de hasta 2 × 400 kW (2 × 536 hp).

Protección de sobrecarga

Una protección de sobrecarga eficaz es esencial para un arado rápido de alta potencia. El sistema de protección de sobrecarga UEL de los ejes planetarios Cat tiene un embrague de discos múltiples con la presión definida para permitir que el embrague se resbale bien debajo del par requerido para alcanzar la fuerza de ruptura de la cadena. Si se detecta "resbalamiento del embrague", se disminuye inmediatamente el par de la caja de engranajes, en conjunto con una parada simultánea de los motores del arado para evitar daños en la cadena. El sistema de protección de sobrecarga Cat:

• Elimina las cargas de impacto de todos los componentes de mando.
• Minimiza las fallas de las cadenas y maximiza la vida útil de los componentes.
• Permite un reinicio rápido del sistema.

Distribución de la carga

Los motores con mandos de frecuencia variable (VFD, Variable Frequency Drives) Cat, como el VFD-A800/W800 Cat, permiten variar la velocidad entre 0 y 120 % de la velocidad nominal y, al mismo tiempo, mantener un par constante en una amplia gama de velocidades. El consumo de energía de los motores se monitorea constantemente para permitir la distribución de carga entre los mandos individuales.

Ventajas de la carga compartida

• Pleno uso de la potencia disponible
• Prevención de sobrecalentamiento del motor y del tiempo de inactividad resultante
• Menor corriente del motor con un par óptimo durante el arranque
• Excelente factor de potencia (~1)

Control remoto

Los sistemas de arado Cat utilizan el sistema de control remoto más avanzado del sector. Cuando se utiliza un Sistema de Arado GH800B, no es necesaria la presencia de un operador en el frente. Mediante la unidad de control principal MCU2 Cat, se puede controlar todo el tajo largo desde una cómoda habitación subterránea o incluso a millas de distancia, en la superficie. Permite visualizar las operaciones del frente en una pantalla gráfica, incluida la carga real de carbón en el transportador AFC, posición de protectores, presión de las patas, carrera y posición del arado. La unidad MCU2 proporciona una red en todo el frente y permite el mantenimiento remoto de los componentes de blindaje así como el registro de datos y su transferencia a la superficie.

Control de mando PMC-D

Dado que el arado no tiene piezas móviles, el control del arado se logra mediante un control de mando PMC-D independiente. La unidad está generalmente dedicada a una caja de engranajes o un mando y está montada cerca del dispositivo o de la aplicación que controla. La unidad PMC-D tiene todo el hardware necesario para controlar de manera eficaz las diversas funciones de un sistema de mando típico. La unidad PMC-D también determina la posición del arado de manera precisa y fiable mediante la medición del desplazamiento de la cadena impulsora. El control PMC-D se usa generalmente en conjunto con un control PMC-V, que ofrece la interfaz humano-máquina (HMI, human-machine interface) y visualización.

PMC-V (Unidad de visualización y control)

La unidad PMC-V proporciona una interfaz de operador a todas las unidades del sistema PMC-D instaladas. Permite al operador ajustar parámetros y almacenar y visualizar datos del sistema. La unidad PMC-V contiene 24 teclas para una fácil operación y una pantalla VGA de 4” para visualización de datos. También se pueden ver con claridad tendencias gráficas, advertencias y mensajes de error. Con distintas opciones para el idioma de la interfaz, la pantalla de la unidad PMC-V muestra todos los datos disponibles de las cajas de engranajes, incluidos valores de transductores, información de estado, parámetros globales y locales, y estado de red. El software VPlow visualiza todo el sistema de arado, desde los movimientos y el avance del arado hasta todos los ajustes de parámetros, especialmente el control de mando protegido contra sobrecarga.

Es necesario un control de horizonte de arado eficaz para lidiar con las ondulaciones en la veta de carbón. Seguir la veta de carbón minimiza el corte de estratos de roca adyacentes y los costos de preparación asociados, reduce el consumo de herramientas de corte y reduce el consumo energético, a la vez que maximiza la recuperación de la veta. Caterpillar ha desarrollado un sistema de dirección del estabilizador para control de horizonte vertical con cilindros hidráulicos ubicados entre el lado de hundimiento del transportador AFC y la barra de relé del soporte de techo. La extensión del cilindro promueve una dirección de corte hacia abajo (excavación) del arado, la retracción promueve una dirección de corte hacia arriba (escalamiento). Los cilindros de dirección se pueden controlar en forma manual o automática a través del sistema de control electrohidráulico PMC-R Cat. Un sistema de anclaje de bloque consta de cilindros instalados entre el transportador de frente y el soporte de techo en los extremos del frente controla el escurrimiento del transportador y ayuda a mantener la tensión adecuada en la cadena del arado.

Ventajas del control de horizonte

• El arado avanza en incrementos relativamente pequeños en comparación con una cizalladora. Esto permite que el sistema de control de horizonte dirija el arado verticalmente, manteniéndolo en la veta aunque se encuentren ondulaciones pronunciadas. Una cizalladora solo puede hacer cambios graduales en alineación vertical, lo que da como resultado una mayor dilución "fuera de la veta" en condiciones de ondulación severas.
• El fácil ajuste de altura permite que los arados funcionen sin contratiempos en fallas u ondulaciones, lo que minimiza el corte de estratos adyacentes.

Arado incremental

Los requisitos clave para un arado de alto rendimiento son el control remoto, una profundidad de corte ajustable y la capacidad para mantener una línea de frente recta. Estos requisitos se cumplen mediante el sistema de corte incremental Cat y el sistema de tajo largo de arado completamente automatizado. Con los arados convencionales, las variaciones en la dureza del carbón generan variaciones en la profundidad del corte, lo que generalmente causa una sobrecarga del transportador y los equipos de salida, o atasco del arado. El arado incremental evita estos problemas, ya que mantiene constante la profundidad de corte, independientemente de la dureza del carbón o de la presencia de bandas de roca.

Ventajas del arado incremental

• La operación remota permite la mayor seguridad y una productividad máxima en condiciones de carbón bajo.
• Los soportes del sistema de transportador AFC/arado y techo se pueden colocar exactamente donde sean necesarios (serpientes, condición del techo, fallas, etc.).
• El sistema autocorrige el empuje excesivo o bajo, manteniendo así un frente recto sin importar las condiciones.
• Uso óptimo de la potencia instalada para una máxima profundidad de corte para cada área del frente.
• Los sistemas de arado automatizados de Cat permiten el acceso a reservas extensas en vetas de carbón bajas para lograr un mayor porcentaje de recuperación de reservas.
• Se puede extraer una cantidad considerablemente mayor de carbón con distribuciones más eficientes que reducen los costos generales.

En Caterpillar mejoramos constantemente nuestros productos en un esfuerzo para proporcionar un entorno de trabajo seguro para todos los trabajadores de minas subterráneas.

• El Sistema de Arado GH800B Cat está diseñado para cumplir con estrictos estándares de seguridad y a la vez maximizar la productividad en carbón bajo. El operador permanece protegido gracias a la operación remota y a innovadores sistemas de control. No se requiere un operador en el frente de tajo largo durante la operación en sí. La operación se puede controlar desde una estación de control central subterránea, por ejemplo, en la entrada de la puerta de cabezal o en la superficie, de modo que los operadores puedan trabajar a distancia en un área sin suciedad ni polvo. La operación automatizada también mejora la administración del frente mediante vigilancia y visualización constantes, documentación y análisis precisos y consistentes, además de mejoras constantes del proceso.
• Los soportes de techo del arado ofrecen una sofisticada supresión de polvo mediante el rocío ultra fino de agua. El sistema de arado produce solo una cantidad mínima de carbón fino (polvo de carbón).

El cuerpo de arado consta de componentes mecánicos y todas las piezas de desgaste se pueden reemplazar en forma subterránea. Toda tarea de mantenimiento necesaria durante el proceso de minería se puede realizar de manera rápida y fácil, dado que se puede acceder al arado en cualquier lugar del frente. Los cárteres de línea de arado Cat son fáciles de mantener. Los cárteres de línea siguen un nuevo concepto de separar las diferentes áreas funcionales: por un lado las piezas de desgaste y, por otro, las piezas estructurales. Se usan materiales extremadamente duros y resistentes al desgaste para las piezas sujetas a desgaste; además, las piezas estructurales están fabricadas de acero duro de gran resistencia. El diseño del cárter permite un reemplazo sin problemas de depresiones superiores desgastadas, lo que se traduce en un menor costo de propiedad durante su vida útil. Un sistema de arado solo implica costos de mantenimiento mínimos en vetas más bajas, especialmente en comparación con una cizalladora.