Excavadora de rueda de cangilones

Una excavadora de rueda de cangilones (BWE, por sus siglas en inglés) es una máquina pesada de gran tamaño que se utiliza en la minería a cielo abierto .

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 socavado diariamente. Lo que las distingue de otros equipos mineros de gran tamaño, como las excavadoras de cangilones , es el uso de una gran rueda con una disposición continua de cangilones que recogen el material a medida que la rueda gira. Se encuentran entre los vehículos terrestres y 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 último siglo, 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 , esparcidoras , estaciones de trituración , sistemas de lixiviación en pilas , etc.) para mover y extraer grandes cantidades de desmonte (escombros). Si bien los conceptos generales que conforman una excavadora de rueda de cangilones no han cambiado mucho, su tamaño ha aumentado drásticamente desde el final de la Segunda Guerra Mundial.

En la década de 1950, dos empresas mineras alemanas encargaron las primeras BWE extremadamente grandes del mundo y construyeron tres BWE 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 5500 toneladas cortas (5000 t) y medían más de 180 m (600 pies) de largo, con dieciocho unidades de orugas para el movimiento y podían abrir una franja de más de 180 m (600 pies) de una sola vez ^{[ 2 ].}       

Las BWE construidas desde la década de 1990, como la Bagger 293, han alcanzado tamaños de hasta 96 m (315 pies) de altura, 225 m (738 pies) de longitud y hasta 14 200 t (31 300 000 lb) de peso . La rueda de cangilones en sí puede tener más de 21 m (70 pies) de diámetro con hasta 20 cangilones, cada uno de los cuales puede contener más de 15 m³ (20 ^yd³ ) de material. Las BWE también han avanzado con respecto a las condiciones extremas en las que ahora pueden operar. Muchas BWE se han diseñado para operar en climas con temperaturas tan bajas como -45 °C (-49 °F) . Los desarrolladores ahora están centrando su atención en la automatización y el uso de energía eléctrica. ^{[ 3 ]}             

Una excavadora de rueda de cangilones (BWE, por sus siglas en inglés) consta de una superestructura a la que se fijan varios componentes más.

La rueda de cangilones, de la que las máquinas reciben su nombre, es una rueda grande y redonda con una configuración de cangilones, fijada a un brazo y 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 celda, el material se transfería a través de una tolva que salía de cada cangilón, mientras que los diseños más recientes, sin celdas o semiceldas, utilizan una tolva fija por la que se descargan todos los cangilones. ^{[ 4 ]}

Un brazo de descarga recibe el material a través de la superestructura desde el brazo de corte y lo transporta lejos de la máquina, frecuentemente hasta un sistema de transporte externo.

Un brazo de contrapeso equilibra el brazo de corte y se encuentra en voladizo, ya sea en la parte inferior de la superestructura (en el caso de las BWE compactas) o en la parte superior (en el caso de las BWE de tamaño mediano con estructura en C). En las BWE más grandes, los tres brazos están soportados por cables que cruzan torres en la parte superior de la superestructura. ^{[ 5 ]}

Debajo de la superestructura se encontraban los sistemas de movimiento. En los modelos más antiguos, estos consistían en rieles sobre los que se desplazaba la máquina, pero las BWE más modernas suelen estar equipadas con orugas , lo que les proporciona una mayor flexibilidad de movimiento.

Para que pueda cumplir sus funciones, la superestructura de una BWE es capaz de girar sobre un eje vertical (giro). La pluma de corte puede inclinarse 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 ]}

Tamaño

La escala de las BWE varía significativamente y depende de la aplicación prevista. Las BWE compactas diseñadas por ^ThyssenKrupp pueden tener longitudes de pluma de tan solo seis metros (20 pies) , pesar 50 toneladas y mover 100 m³ (3500 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 ^m³ ( 440 000 pies cúbicos ) por hora. ^{[ 6 ]} La BWE más grande jamás construida es la Bagger 293 de TAKRAF , que tiene 93 metros de altura y 225 metros de longitud, pesa 14 200 toneladas y es capaz de mover 240 000 ^m³ ( 8 500 000 pies cúbicos ) de sobrecarga cada día. ^{[ 1 ]} Se han registrado excavaciones de ³⁸⁰ 000 m³ (13 000 000 pies cúbicos ) por día. ^{[ 4 ]} Los BWE utilizados en Estados Unidos tienden a ser más pequeños que los construidos en Alemania. ^{[ 5 ]}               

Las excavadoras de remoción de tierra (BWE) se utilizan para la remoción continua de la capa superficial del terreno en aplicaciones de minería a cielo abierto. Utilizan sus ruedas de corte para retirar una sección de tierra (el bloque de trabajo) determinada por el tamaño de la excavadora. Mediante elevación, el bloque de trabajo puede abarcar áreas tanto por encima como por debajo del nivel de la máquina (el nivel del banco). Al girar , la excavadora puede alcanzar un rango horizontal.

El material de desmonte se transporta a la pluma de descarga, que lo transfiere a otra máquina para su traslado a una esparcidora. Esta puede ser un sistema de cinta transportadora fija o una cinta transportadora móvil con orugas similar a las que se encuentran en la BWE. Las cintas transportadoras móviles acopladas permanentemente a la excavadora liberan al operador de la tarea de dirigir el material. ^{[ 4 ]} El material de desmonte también puede transferirse directamente a una esparcidora transversal , que se extiende a lo largo de la fosa y dispersa el material de desmonte en el vertedero.

Las excavadoras de rueda de cangilones y las excavadoras de cadena de cangilones realizan trabajos que antes llevaban a cabo las palas de cable y las dragalinas . Han sido sustituidas en la mayoría de las aplicaciones por excavadoras hidráulicas , pero aún se utilizan en operaciones de gran envergadura, donde pueden emplearse para el traslado de materiales sueltos o la excavación de desmonte blando o semiduro. ^{[ 3 ]}

Pocas empresas están dispuestas o capacitadas para fabricar los enormes y costosos engranajes necesarios para las BWE. ^{[ 3 ]} Unex, de la República Checa, aún conserva los moldes de fundición originales y sigue fabricando BWE. Sin embargo, estas máquinas fueron construidas para durar indefinidamente bajo un uso intensivo continuo, y la minería a cielo abierto es ahora menos popular, por lo que hay poca demanda de máquinas nuevas. Los fabricantes de BWE y sistemas de minería similares ahora obtienen algunos ingresos de proyectos de mantenimiento y reacondicionamiento, pero también producen grandes piezas de acero para otros fines. El uso actual de las excavadoras de rueda de cangilones se centra principalmente en la minería de lignito (carbón marrón) para la producción de electricidad, sobre todo en Alemania y Europa del Este/Sudeste. Unex también ha fabricado una BWE para la extracción de diamantes del permafrost siberiano.

• Bagger 288
• Bagger 293
• Bagger 1473
• Puente transportador de sobrecarga F60
• Zanjadora (máquina)
• Elevador de cangilones

• Aspectos económicos y tecnológicos de las excavadoras de rueda de cangilones y los sistemas de trituración/transporte.
• Excavadoras de rueda de cangilones en Extreme Machines
• Excavadoras de rueda de cangilones: instalaciones en todo el mundo.
• Tenova Takraf, un importante fabricante de equipos para minería a cielo abierto, incluyendo la excavadora de rueda de cangilones más grande del mundo.
• Imagen astronómica del día de la NASA: Fotografía de una excavadora de rueda de cangilones cruzando una carretera (22 de noviembre de 2006)
• "Las grandes ruedas siguen girando": información sobre el desarrollo de las excavadoras de rueda de cangilones y vehículos similares.
• "Palas acopladas a las ruedas de una gran excavadora" Popular Mechanics , febrero de 1935
• Productos de minería y construcción de Sandvik > Equipos para manipulación de materiales a granel > Excavadoras de rueda de cangilones > PE200-1400/2x30
• Análisis estructural de un descargador continuo de buques, Sociedad de Ingenieros Mecánicos, Actas de 2012, 2012.11, 2075-2078 (4 páginas)