GH800B

Projetamos e construímos rafadeiras de longwall desde 1941 - e o trabalho progrediu muito. Avanços técnicos têm, novamente, estabelecido a aragem como o método preferido de mineração de longwall para veios abaixo de 1,8 m (70 pol). As rafadeiras Cat oferecem características de ponta que outros fabricantes não podem oferecer, bem como um custo de propriedade que ultrapassa o do minerador contínuo de cabeça rotativa tipo roçadeira ao minerar veios finos e médios. Sua confiabilidade, alta produtividade e capacidade de minerar no veio fazem delas a opção ideal para mineração de longwall em veios finos e médios.

Características de Ponta

As rafadeiras Cat, como os Sistemas de Rafadeira Deslizante GH800B e GH1600, oferecem características de ponta que outros fabricantes não podem oferecer e um custo por tonelada métrica que ultrapassa muito o desempenho do minerador contínuo de cabeça rotativa tipo roçadeira em veios finos e médios, tornando-as sistemas de mineração de longwall confiáveis e de alta produtividade.

Como Funciona

O princípio da aragem é simples: uma caçamba da rafadeira constituída de aço e equipada com brocas de corte estrategicamente posicionadas é puxada ao longo do transportador frontal de uma extremidade da face para a outra, enrolando continuamente a corrente acionada por comandos localizados nas extremidades da face. A profundidade do corte é controlada eletronicamente empurrando o AFC em direção à face em incrementos predefinidos após a passagem da rafadeira.

Altura Ajustável

A altura da caçamba da rafadeira é completamente ajustável com facilidade em uma determinada faixa, garantindo que somente carvão será cortado. A altura da caçamba da rafadeira também pode ser ajustada em incrementos maiores ao instalar ou remover blocos de broca adicionais. Ambos os ajustes podem ser realizados de forma rápida e fácil no lado da galeria.

Controle Remoto

Não é necessário nenhum operador na face em si. A operação pode ser controlada de uma estação de controle central subterrânea, por exemplo, na entrada, ou de superfície, para que os operadores possam trabalhar remotamente em uma área sem poeira nem sujeira. O sistema de direção estabilizador fornece controle do horizonte vertical. Geralmente, a direção é controlada manualmente, mas pode ser automatizada. Os protetores são posicionado para se adaptarem à geologia do longwall e normalmente avançam automaticamente com a ação de corte da rafadeira.

Sistema Recomendado

A taxa de remoção atingida por grades aradoras comparada a mineradores contínuos de cabeça rotativa tipo roçadeira continuou a crescer com o passar dos anos. Para fendas com altura média abaixo de 1,8 m (70 pol), as grandes aradoras são, agora, o sistema recomendado para mineração de longwall. Em veios de 1,8 a 2,3 m (70 a 90,5 pol), a opção de rafadeira ou de minerador contínuo de cabeça rotativa tipo roçadeira depende das condições geológicas específicas.

Quanto menor o veio de carvão, mais difícil se torna a mina, de modo que o carregamento de carvão na Esteira de Face Blindada (AFC, Armored Face Conveyor) se torna cada vez mais importante em fendas menores. A caçamba da rafadeira da Cat GH800B possui um projeto otimizado que permite que ela carregue mais carvão no transportador frontal e reduz a quantidade de potência de corte gasta no processo. O novo formato em ambas as extremidades da caçamba da rafadeira e a baixar a altura da guia da rafadeira melhorar significativamente a carvão processo de carregamento em alturas de veio baixo.

Ajuste de altura

O projeto modular permite que a altura da caçamba da rafadeira seja ajustada inserindo ou removendo blocos de broca com altura de 265 mm (10 pol) cada. A caçamba da rafadeira também pode ser adaptada a variações menores de altura do veio usando um ajuste de altura infinito, por meio de uma torre de brocas construída na caçamba da rafadeira. A torre transporta as brocas superiores da rafadeira e pode ser elevada ou abaixada com precisão até 300 mm (12 pol) por meio de uma engrenagem sem-fim acessível no lado da galeria.

Amortecedor de Choques (opcional)

A Caterpillar desenvolveu um amortecedor de choques inovador para fornecer mais proteção para a rafadeira e a corrente. O acoplamento elástico inserido no trenó de tração da rafadeira contém elastômeros com propriedades que reduzem as forças de pico aplicadas à corrente. Isso resulta em operação mais suave da rafadeira, minimizando as cargas na corrente da rafadeira, nos conectores e comandos da rafadeira, aumentando assim a vida útil efetiva de serviço.

Benefícios de um Amortecedor de Choques

• Reduz o desgaste na rafadeira, nos comandos e na corrente
• A operação suave da rafadeira aumenta a vida útil geral de serviço

A guia da rafadeira da GH800B, que conecta a caçamba da rafadeira à esteira, é feita de um fundição inteiriça. Isso proporciona resistência e durabilidade adicionais, sendo muito mais baixa que a antiga guia soldada da rafadeira. A guia da rafadeira fundida pode suportar as altas forças de reação nos coletores de linha das potentes unidades de AFC. A guia da rafadeira foi projetada para gerar o mínimo de fricção entre a guia e a corrente da rafadeira. As portas dentro da guia da rafadeira (a cada dois coletores) podem ser abertas para ter acesso rápido e fácil à corrente superior e inferior. Os conectores do coletor no lado da face e no lado da galeria têm uma força de ruptura de 3.600 kN (404 tf) com o coletor de linha da rafadeira PF3 ou PF4 especial para uso com este sistema de rafadeira.

Um recurso mantido pelo novo sistema de rafadeira GH800B é a esteira Cat AFCPF3 ou AFCPF4, que utiliza coletores de linha da rafadeira com uma cuba superior para facilitar a substituição das peças desgastadas. Elas também apresentam conectores externos do dogbone entre os coletores de linha, cada uma com uma força de ruptura de até 3.600 kN (404 ft), bem como uma barra do relé muito forte e flexível entre a esteira e os suportes de teto. Portas de inspeção em cada segunda linha de coletor permitem o acesso rápido e fácil às correntes superior e inferior para a manutenção. Além disso, uma seção transversal da esteira ampliada com placas laterais estendidas aumenta a vazão de carvão. A GH800B permite maiores taxas de produção em veios baixos, dependendo das condições geológicas e de outros parâmetros.

Moderna Tecnologia da Esteira

Os inovadores coletores de linha da rafadeira PF da Cat são o que há de mais moderno para tecnologia de transportador frontal subterrâneo. Eles têm como base os coletores PF3 e PF4 experimentados e testados, que atendem a todos os requisitos relacionados à qualidade, resistência contra desgaste e capacidade de transporte. Os coletores de linha PF constituem o pilar de potência do sistema de transportador. Esta tecnologia pioneira de transportador e o projeto de coletor extremamente resistente passaram por diversos testes.

Separação das Peças de Desgaste

A ideia totalmente nova e inteligente de separar as diferentes áreas funcionais no PF permite a separação de peças de desgaste das peças estruturais. Materiais extremamente robustos e muito resistentes ao desgaste são usados para peças sujeitas a desgaste, enquanto as peças estruturais são constituídas de aço duro e de alta resistência. O projeto do coletor permite a substituição sem problemas das cubas superiores desgastadas.

Benefícios da Separação de Peças de Desgaste

• Vida útil de serviço consideravelmente mais longa
• Redução considerável no desgaste geral do coletor
• Fácil substituição de peças de desgaste abaixo da superfície

Superfícies de Contato Otimizadas

O uso do perfil PF testado na pista superior maximiza a superfície de contato entre a barra de transporte e o perfil. Isso minimiza a pressão da superfície da barra de transporte nas seções serpenteadas e nos veios ondulados. O formato especial da pista inferior, que quase dobra a superfície de contato, reduz consideravelmente o desgaste e a fricção do ressalto da barra de transporte. Além disso, a transição curva das extremidades do coletor reduz muito o ruído durante a operação do transportador da corrente.

Benefícios de Superfícies de Contato Otimizadas

• Atrito mínimo
• Baixo desgaste do ressalto da barra de transporte na pista inferior
• Redução da perda de potência
• Vida útil de serviço mais longa das barras de transporte e dos perfis
• Redução no nível de ruído durante a operação

Suportes de teto de veio baixo

Os suportes de teto para sistemas de rafadeira trabalhando em veios finos têm requisitos especiais e restrições:

• O êmbolo DA de ação direta permite o uso de suportes de teto mais curtos para lidar com veios ondulados.
• Somente aço de alta resistência é usado para componentes estruturais, a fim de garantir o mínimo de espessura e o máximo de altura de percurso.
• Uma base dividida permite o movimento vertical da barra do relé necessário para controle efetivo do horizonte e acesso ao êmbolo DA para manutenção.
• O passo de elefante está disponível para evitar acúmulo de sujeira e superar condições de solo macio.

Uma caçamba da rafadeira não possui comando interno, de modo que a rafadeira GH800B é puxada ao longo da face de carvão por uma montagem de corrente sem fim acionada por motores de comando localizados nas extremidades da face. A corrente da rafadeira de 38 mm (1,5 pol) permite instalações de até 2 × 400 kW (2 × 536 HP).

Proteção contra Sobrecarga

A proteção efetiva contra sobrecarga é essencial para aragem rápida e de alta potência. O sistema de proteção contra sobrecarga UEL planetário da Cat tem uma embreagem de vários discos integrada com a pressão definida para permitir que a embreagem deslize bem abaixo do torque necessário para atingir a força de ruptura da corrente. Se o "deslize da embreagem" for percebido, o torque da caixa de engrenagem será diminuído imediatamente, combinado ao desligamento simultâneo dos motores da rafadeira para evitar dano à corrente. O sistema de proteção contra sobrecarga Cat:

• Elimina cargas de impacto de todos os componentes de acionamento.
• Minimiza as falhas da corrente e maximiza a vida útil do componente.
• Permite a partida rápida do sistema.

Compartilhamento de Carga

Os motores de Comando de Frequência Variável (VDF, Variable Frequency Drive) Cat, como o Cat VFD-A800/W800, permitem que a velocidade varie entre 0 e 120% da velocidade nominal enquanto mantêm o torque constante em uma ampla faixa de velocidades. O consumo de energia nos motores é monitorado constantemente para permitir o compartilhamento de carga entre os acionamentos individuais.

Benefícios do Compartilhamento de Carga

• Utilização total da potência disponível
• Prevenção do superaquecimento do motor e do tempo de inatividade resultante
• Corrente do motor reduzida com torque ideal durante a partida
• Excelente fator de potência (~1)

Controle Remoto

Os sistemas de rafadeira Cat oferecem o sistema de controle remoto mais avançado do setor. Quando estiver operando um sistema de rafadeira GH800B, não há necessidade de um operador na face. A unidade de comando principal Cat MCU2 pode controlar todo o longwall de um confortável espaço subterrâneo ou até mesmo de quilômetros de distância na superfície. Ela visualiza operações da face em um monitor gráfico, incluindo a carga real de carvão na AFC, a posição do protetor, a pressão da perna, o curso e a posição da rafadeira. A MCU2 fornece uma rede ampla da face e permite a manutenção remota de componentes do protetor, bem como o registro e a transferência de dados para a superfície.

Controle de Acionamento PMC-D

Como a rafadeira não tem peças móveis, o controle da rafadeira vem de um controle de acionamento PMC-D separado. A unidade normalmente é dedicada a uma caixa de engrenagens ou a um comando, e é instalada perto do dispositivo ou da aplicação que ela controla. A unidade PMC-D tem todas as ferramentas necessárias para controlar com eficiência as várias funções de um sistema de acionamento típico. A PMC-D também determina a posição da rafadeira com precisão e confiança medindo o percurso da corrente de acionamento. Normalmente, o PMC-D é usado junto com um PMC-V, que fornece uma interface homem-máquina (HMI, human-machine interface) e visualização.

PMC-V (Unidade de Visualização e Controle)

A PMC-V fornece uma interface de operador para todas as unidades do sistema PMC-D instaladas. Ele permite que o operador defina parâmetros, armazene e visualize dados do sistema. O PMC-V tem 24 teclas para fácil operação e inclui um monitor VGA de 4 pol para visualização de dados. Tendências gráficas e quaisquer advertências e mensagens de erro também podem ser exibidos com clareza. Com a opção de idiomas de interface, o monitor da PMC-V mostra todos os dados disponíveis das caixas de engrenagens, incluindo valores do transdutor, informações de status, parâmetros locais e globais e status de rede. O software VPlow visualiza todo o sistema da rafadeira, desde os movimentos e o progresso da rafadeira até todas as configurações de parâmetro, principalmente do controle de acionamento protegido contra sobrecarga.

O controle eficiente do horizonte da rafadeira é necessário para lidar com ondulações no veio de carvão. Acompanhar o veio de carvão minimiza o corte de camadas sedimentares de rochas e os custos de preparação associados, reduz o consumo da ferramenta de corte e reduz o consumo de energia enquanto maximiza a recuperação do veio. A Caterpillar desenvolveu um sistema de direção estabilizador para o controle do horizonte vertical com cilindros hidráulicos entre o lado das galerias da AFC e a barra do relé do suporte de teto. A extensão do cilindro promove uma orientação de corte (escavação) para baixo da rafadeira; a retração promove uma orientação (escala) para cima. Os cilindros de direção podem ser controlados manual ou automaticamente por meio do sistema de controle eletro-hidráulico Cat PMC-R. Um sistema de ancoragem de bloqueio consistindo em cilindros instalados entre o transportador frontal e o suporte de teto nas extremidades da face controla o deslizamento do transportador e ajuda a manter a tensão correta na corrente da rafadeira.

Benefícios do Controle do Horizonte

• A rafadeira avança em incrementos relativamente pequenos, quando comparados a um minerador contínuo de cabeça rotativa tipo roçadeira. Isso permite que o sistema de controle do horizonte manobre a rafadeira verticalmente, mantendo-a nivelada no veio mesmo onde as ondulações de veio são difíceis. Um minerador contínuo de cabeça rotativa tipo roçadeira só pode fazer mudanças graduais em alinhamento vertical, resultando em maior diluição "fora do veio", quando em condições muito onduladas.
• O fácil ajuste de altura permite que as rafadeiras trabalhem perfeitamente em falhas ou ondulações, minimizando o corte de camadas sedimentares adjacentes.

Aragem Incremental

Os requisitos principais para aragem de alto desempenho são controle remoto, profundidade de corte ajustável e a capacidade de manter uma linha de face reta. Todos esses requisitos são alcançados pelo sistema de corte incremental da Cat e o sistema de longwall com rafadeira totalmente automatizada. Com rafadeiras convencionais, as variações na dureza do carvão levam a variações na profundidade do corte que geralmente resultam em sobrecarga do transportador e do equipamento à jusante ou em travamento da rafadeira. A aragem incremental evita esses problemas, mantendo a profundidade de corte constante independente da dureza do carvão ou da presença de cintas de rochas.

Benefícios da Aragem Incremental

• A operação remota permite o máximo de segurança e produtividade em carvão baixo.
• O sistema de AFC/rafadeira e os suportes de teto podem ser posicionados exatamente onde são necessários (seções serpenteadas, condição do teto, falhas etc.).
• O sistema é autocorretivo para sob e sobre-empuxo, o que mantém uma face reta independentemente das condições.
• Uso ideal da potência instalada para obter o máximo de profundidade de corte para cada área da face.
• Os sistemas de rafadeira automatizada Cat permitem acesso a reservas estendidas em veios de carvão baixo para alcançar maior porcentagem de recuperação de reserva.
• É possível minerar significativamente mais carvão com layouts mais eficientes, reduzindo os custos gerais.

A Caterpillar está melhorando constantemente seus produtos para oferecer um ambiente de trabalho seguro a todos os mineradores que trabalham em ambiente subterrâneo.

• O sistema de rafadeira Cat GH800B foi projetado para atender a normas de segurança exigentes e, ao mesmo tempo, maximizar a produtividade em carvão baixo. O operador é protegido pela operação remota e por sistemas de controle inovadores. Não é necessário nenhum operador na face do longwall durante a operação. A operação pode ser controlada de uma estação de controle central subterrânea, por exemplo, na entrada, ou de superfície, para que os operadores possam trabalhar remotamente em uma área sem poeira nem sujeira. A operação automatizada também melhora o gerenciamento da face devido ao monitoramento e visualização constantes, documentação e análise precisas e consistentes, bem como melhoria constante do processo.
• Suportes de teto da rafadeira oferecem sofisticada supressão de poeira por meio de pulverização de água ultrafina. O sistema de rafadeira produz apenas a quantia mínima de carvão fino (pó de carvão).

O chassi da rafadeira consiste em componentes mecânicos, sendo que todas as peças de desgaste podem ser substituídas abaixo da superfície. Qualquer manutenção necessária durante o processo de mineração pode ser realizada de forma rápida e fácil, pois a rafadeira é acessível em qualquer lugar ao longo da face. Coletores de linha da rafadeira Cat podem ser submetidos à manutenção facilmente. Os coletores de linha seguem um novo conceito de segregação das diferentes áreas funcionais, separando elementos de desgaste dos elementos estruturais. Materiais extremamente robustos e resistentes ao desgaste são usados para as peças sujeitas a desgaste, enquanto as peças estruturais são constituídas de aço duro e de alta resistência. O projeto do coletor permite a substituição sem problemas das cubas superiores desgastadas, o que proporciona menor custo de propriedade durante o tempo de vida útil. Um sistema de rafadeira causa apenas custos mínimos de manutenção em veios mais baixos, particularmente quando comparado a um minerador contínuo de cabeça rotativa tipo roçadeira.