El documento describe diferentes tipos de maquinaria eléctrica utilizada en minería a cielo abierto, incluyendo rotopalas, dragalinas y palas de cable. Explica las partes y funciones de cada máquina, así como sus ventajas e inconvenientes. Además, clasifica las máquinas eléctricas rotativas según su uso, tipo de corriente, nivel de potencia y frecuencia de giro.

1. Facultad de Ingeniería.
Escuela de Geología, Minas y Geofísica. 1
Departamento de Minas.
Ingeniería Eléctrica (2541).
Prof. Alonzo Azocar.
Maquinas Eléctricas y Clasificación
Maquinas Eléctricas Rotativas.
“Equipos de Arranque en Minería a Cielo Abierto”
Carrero José
Oriel Naveda
Néstor Montiel
Diego Marchan

2. Maquinas Eléctricas 2
Es un dispositivo que transforma la energía eléctrica
en otra energía, o bien, en energía eléctrica pero con
una presentación distinta, pasando esta energía por
una etapa de almacenamiento en un campo
magnético .

3. Tipos de Maquinas Eléctricas 3
 Generadores.
Por Uso.  Motores.
 Convertidores Electromecánicos.
 Amplificadores Electromecánicos
 Transformadores.
Tipo de Corriente y  Maquinas de Inducción.
Funcionamiento.  Maquinas Síncronas.
 Maquinas Colectoras.
 Maquinas de Corriente
C.C.
 Micro máquinas.
Por Nivel de Potencia.  De pequeña potencia.
 De potencia mediana.
 De gran potencia.
 De baja velocidad.
 De velocidad media.
Por Frecuencia de Giro
 De altas velocidades.
(Velocidad).
 De extra altas velocidades.

4. CLASIFICACIÓN POR USO 4
Generadores
 Transforman la Energía
Mecánica en Eléctrica.
 Se instalan en CC.EE y
equipos de transporte (Autos,
Aviones, Barcos, etc).
 En algunos casos se usan
como fuentes de Energía para
equipos de comunicaciones y
de medición.

5. 5
“En las CC.EE centrales Eléctricas los Generadores
pueden ser accionados mecánicamente por Turbinas que
pueden ser a Vapor o Hidráulicas”.

6. 6
“En los equipos de transporte los Generadores son
accionados mediante motores de combustión interna o
turbinas a vapor”.

7. 7
Motores
 Son equipos eléctricos
que transforman la energía
eléctrica en mecánica.
 Son usados para
accionar maquinas que
son usados en la industria,
agricultura,
comunicaciones y
artefactos
electrodomésticos etc.

8. “Trituradora de Mandíbula
accionada por Motor Eléctrico” 8

9. Convertidores Electromecánicos 9
Transforman la C.A. en
C.C. y viceversa, variando
la magnitud de tensión
(V), tanto de C.A. como
C.C., frecuencia (f),
número de fases y otros.
Convertidor de 12 V a 220 V

10. Amplificadores Electromecánicos 10
Usados para el control
de equipos de gran
potencias, mediante
señales eléctricas de
pequeñas potencias. Su
uso ha disminuido.
“Este dispositivo electromecánico es comandado por un circuito
accionado por una bobina. Permite controlar circuitos de salida
que posean mayor potencia que los de entrada, oficiando de
amplificador eléctrico”.

11. Clasificación por tipo de corriente y 11
por su funcionamiento
Transformadores
 Se usan ampliamente para la
variación de Tensiones.
Su uso se intensifica en las
ramas de la Automática y la
Electrónica.
Transformador de Alta Tensión.

12. Maquinas de Inducción. 12
 Se usan como motores
trifásicos y en algunos casos
monofásicos.
 Son confiables y de un
diseño simple, lo que permite
su uso en varios campos de la
ingeniería.
Motor Monofásico: Es aquel que funciona tanto con corriente
continua y alterna.
Motores Trifásicos: Es una máquina eléctrica rotativa, capaz
de convertir la energía eléctrica trifásica suministrada, en
energía mecánica.

13. Motores Síncronas 13
 Se usan como
generadores de C.A. de
frecuencia industrial (50 ó
60 Hz) en las CC. EE.
 Son usados en
sistemas de mando
eléctrico de gran
potencia.

14. Clasificación por nivel de potencia 14
 Micro Máquinas: La potencia varía de décimas de watt
hasta 500 w. Estas máquinas trabajan tanto en C.A. como en
C.C.
 De Pequeña Potencia: 0.5 - 10 kW. funcionan tanto en C.A.
como en C.C.
 De Potencia Media: 10 kW hasta varios cientos de kW.
 De Gran Potencia: Mayor de 100 kW. Por lo general las
máquinas de media y gran potencia funcionan a frecuencia
industrial.

15. Clasificación por frecuencia 15
de giro (velocidad)
 De baja velocidad : Con velocidad menor de 300 r.p.m.
 De velocidad media : (300 - 1500 r.p.m.).
 De altas velocidades : (1500 - 6000 r.p.m.).
 De extra altas velocidades: (mayor de 6000 r.p.m.).

16. Máquinas eléctricas rotativas 16

17. Máquina rotativa elemental 17

18. Estructura de una máquina eléctrica 18
Estator de polos salientes
Estator
Estator rasurado
Rotor ranurado
Rotor Rotor de polos salientes
Rotor de jaula de ardilla

19. Estator laminado y rotor laminado 19
Maquina sincrónica

20. 20

21. 21
Tipos de Motores eléctricos
Máquinas de corriente alterna (CA): Un motor eléctrico
convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por
medio de la acción mutua de los campos magnéticos.
Máquinas de corriente Directa (CD): El motor de
corriente continua es una máquina que convierte la
energía eléctrica continua en mecánica, provocando un
movimiento rotatorio.

22. 22
Máquinas de corriente alterna (CA)
Sincrónicos: Los motores sincrónicos funcionan a una
velocidad sincrónica fija proporcional a la frecuencia de la
corriente alterna aplicada
Asincrónicos: es una máquina de corriente alterna, sin
colector, de la que solamente una parte, el rotor o el estator,
está conectada a la red y la otra parte trabaja por inducción
siendo la frecuencia de las fuerzas electromotrices
inducidas proporcional al resbalamiento.

23. Máquinas de corriente alterna asincrónicos 23
Motores monofásicos: Fueron los primeros motores
utilizados en la industria. Cuando este tipo de motores
está en operación, desarrolla un campo magnético
rotatorio, pero antes de que inicie la rotación, el estator
produce un campo estacionario pulsante.
•Motor de fase partida.
•Motores con arranque con capacitador.
•Motores con permanente.
•Motores de inducción- repulsión.
•Motores de polo sombreados.

24. Máquinas de corriente alterna asincrónicos 24
Motores trifásicos: Los motores trifásicos usualmente
son más utilizados en la industria, ya que en el sistema
trifásico se genera un campo magnético rotatorio en tres
fases, además de que el sentido de la rotación del campo
en un motor trifásico puede cambiarse invirtiendo dos
puntas cualesquiera del estator, lo cual desplaza las
fases, de manera que el campo magnético gira en
dirección opuesta.
• De jaula de ardilla.
• De rotor devanado

25. Máquinas de corriente directa (CD) 25
El motor shunt o motor de excitación en paralelo es un
motor eléctrico de corriente continua cuyo bobinado
inductor principal está conectado en derivación o
paralelo con el circuito formado por los bobinados
inducido e inductor auxiliar.

26. Máquinas de corriente directa (CD) 26
El motor serie o motor de excitación en serie es un tipo
de motor eléctrico de corriente continua en el cual el
inducido y el devanado inductor o de excitación van
conectados en serie. Por lo tanto, la corriente de
excitación o del inductor es también la corriente del
inducido absorbida por el motor.

27. 27
Máquinas de corriente directa (CD)
Un motor compound (o motor de excitación
compuesta) es un Motor eléctrico de corriente
continua cuya excitación es originada por dos
bobinados inductores independientes; uno
dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro
conectado en derivación con el circuito formado por
los bobinados: inducido, inductor serie e inductor
auxiliar.

28. 28
Máquinas de corriente directa (CD

29. 29
Conclusiones
Las máquinas eléctricas son de suma
importancia en la actualidad, debido a las
diferentes aplicaciones industriales a los que
son sometidas, por ello es de necesidad
primordial, el conocimiento detallado de su
principio de funcionamiento y se deben tomar en
cuenta todas las fallas que se presentan para el
correcto funcionamiento de los mismos.

30. Máquina de Arranque Rotopala 30

31. Rotopala 31
Es una maquina de producción continua en la que las funciones
de arranque, carga y transporte, dentro de ellas están separadas,
siendo realizadas las dos primeras por el rodete y la ultima por
un sistema de cintas transportadoras.
Para una producción dada, las rotopalas son más pequeñas
que las dragalinas o las excavadoras.
Son maquinas de excavación continua, no cíclica.
Tiene un consumo de energía menor del 60 al 70% des de las
excavadoras con cables, por unidad producida.
No generan impactos durante la carga.
Poseen un radio de vertido grande.
Puede operar por encima o por debajo del nivel de orugas o
apoyo.
El material excavado puede ser dragado sobre una gran
variedad de sistemas: camiones, vagones o cintas
transportadoras.
Pueden trabajar con bancos de diferentes alturas.

32. Tipo de rotopala según su capacidad de 32
producción

33. 33
Desventajas de utilizar rotopalas
Requieren un mantenimiento amplio y complejo.
Configuran sistemas pocos flexibles debido a su poca
movilidad. Su utilización se ve muy afectada por los
cambios geométricos y tectónicos del yacimiento.
No pueden excavar materiales compactos abrasivos.
Constituyen sistemas en los que existe una fuerte
dependencia entre la posibilidad global y el número de
elementos en serie que lo integran.
Son equipos que requieren unas inversiones muy
elevadas.

34. Características generales de diseño 34

35. Tipos de rotopala 35
 Compactas.
 Semicompactas.
 Convencionales.
La clasificación de estas rotopalas se hace en función de
la relación:
Teniendo cada una de esas clases de maquinas los
siguientes valores medios:
 Compacta relación L/D es igual a 2.
 Semicompacta relación L/D es igual a 4.
 Convencional relación L/D es igual a 6.

36. Partes de la Rotopala 36
Tren de rodaje
Vías
Corona de giro: corona dentada, rodamiento y piñón motriz.
Brazo de rodete
Rodete
Sistema de izado

37. Tren de rodaje 37

38. 38
Rodamiento

39. Corona dentada 39

40. Brazo de rodete 40

41. Rodete 41

42. 42
Sistema de Izado

43. Dragalinas
43

44. Las Dragalinas 44
Son maquina excavadora, que se emplea en minas a Cielo
Abierto, donde se requiera mover gran cantidad de material.
Este equipo que puede llegar a superar las 2000 y 13000
toneladas de peso, debido a sus grandes dimensiones en
algunos casos se construyen en el mismo lugar de trabajo.
Son especialmente útiles para el trabajo en lugares inundados
tales como en la construcción de puertos.
Estas maquinas pueden llegar a alcanzar profundidades de
hasta 250 mts y capacidades de hasta 170 metros cúbicos,
todo va a depender del modelo.

45. Partes de la Dragalinas
45
Cables, cuerdas y cadenas
Pala Cargadora
Brazo móvil o Mástil
Estructura Principal
Pies mecánicos, orugas o ruedas

46. Walking Dragalines. 46
Marion Model 8750 walking dragline
Tomado de: Operaciones Mineras Prof. Aurora Piña.

47. Crawler draglines 47
Dragalina sobre Oruga
Crawler dragaline P&H Model 2355
Tomado de: Operaciones Mineras Prof. Aurora Piña.

48. Palas de cable eléctricas P&H 48
La pala de cable es uno de los equipos más utilizados en
faenas mineras a cielo abierto debido a la productividad
que puede alcanzar en las operaciones de carga,
respondiendo a la tendencia de las empresas mineras de
mover una mayor cantidad de material (mineral y estéril).

49. Dimensiones del equipo
49

50. Dimensiones del equipo 50

51. Descripción general del equipo 51
Las palas de cable tienen tres secciones principales que
se encuentran interrelacionadas:
Estructuras de
Infraestructura Superestructura
operación
Esta montada sobre
Sobre la La operación de carga
dos carros de orugas,
infraestructura se de una pala de cable
lo que les permite
instala la se realiza mediante la
posicionarse
superestructura combinación de dos
adecuadamente en los
giratoria, que consiste funciones ejecutadas
lugares de trabajo, y
en una plataforma por dos mecanismos
trasladarse a baja
capaz de girar en 360 distintos:
velocidad. En este
grados en ambos -Mecanismo de
conjunto va instalado
sentidos. elevación
el mecanismo de
-Mecanismo de
traslación y dirección
empuje / retroceso

52. Sistema eléctrico 52
Alimentación Accionamiento Superestructura
eléctrico giratoria
La alimentación a las
palas de cable, en alta Cuando la electricidad se En la plataforma de la
tensión, se realiza desde introdujo como fuente de
superestructura van
la red distribución. La energía por razones de
rendimiento y costo, su instalados todos los
tensión de dicha red (15
empleo se hizo en sistemas de mando y
a 45 kV) es muy superior
a la utilizada corriente continua. La control eléctrico de los
normalmente por las utilización de motores de distintos mecanismos.
excavadoras (3,3 a 7,2 corriente continua, en vez En su parte delantera
kV), por lo que se de alterna, se hizo están implantados los
necesita una porque el par de salida apoyos de la pluma, el
transformación por amperio consumido
soporte y estructura
intermedia que se hace es máximo y su doble
alimentación principal del equipo de
mediante una
suministraba control y excavación
subestación.
flexibilidad lo
suficientemente buenos.

53. Mecanismos de funcionamiento 53
Mecanismo de Mecanismos de Mecanismo de
elevación empuje y giro
retroceso del
La elevación del balde balde Permite el giro en 360
de la pala se hace Las palas marca grados, en cualquiera
siempre mediante Bucyrus transmiten al de los dos sentidos, de
cables, por lo que el brazo los movimientos toda la superestructura
mecanismo está de empuje y retroceso respecto de la
compuesto por uno o en la excavación infraestructura
dos motores eléctricos mediante cables. apoyada sobre el
y una transmisión por Otro sistema consiste suelo. El movimiento
engranajes que llegan en un mecanismo de parte de uno o más
hasta el tambor de piñón y cremallera, motores, situados
enrollamiento, accionado por un verticalmente en la
controlando el balde motor eléctrico plataforma superior.
de buena forma.

54. 54

55. 55

56. 56

57. Ventajas de las palas eléctricas de cable 57
Pueden excavar a alturas entre los 10 y 20 m.
Pueden descargar a alturas entre los 6 y 12 m.
Poseen un sistema de traslación sobre una oruga y su
accionamiento es eléctrico.
La excavación se realiza mediante la combinación de
dos movimientos: elevación y empuje.
Son máquinas pesadas y robustas, adecuadas para
trabajar en cualquier tipo de material.

58. Ventajas de las palas eléctricas de cable 58
Permiten el arranque directo de materiales compactos,
aunque en muchos casos se acondiciona el material a la
carga mediante tronadura.
Tienen alta fiabilidad, debido a un diseño ampliamente
probado, con buena disponibilidad y utilización efectiva.
Pueden remontar pendientes reducidas, pero no es
aconsejable que operen inclinadas debido a posibles
problemas en el sistema de giro de la máquina.
Presentan buena estabilidad y suavidad en la operación.

59. Ventajas de las palas eléctricas de cable 59
Presentan buen rendimiento, incluso en malas condiciones
de piso, ya que operan sin desplazarse sobre él.
Ofrecen al operador una muy buena visibilidad durante la
operación, además de condiciones de alta seguridad.
Tienen una larga vida útil, estimada en más de 60.000 horas
de operación.

60. 60

61. 61

62. 62

63. 63

64. 64
Excavadoras hidráulicas
Es un equipo de excavación y carga, pero
gracias a sus numerosos accesorios
también puede ser usada por ejemplo para
el corte de acero, el rompimiento de
concreto, el taladro de hoyos en la tierra.

65. 65
Las excavadoras cuentan con tres
partes principales

66. Unidad de propulsión: esta parte de la excavadora que permite
66
su desplazamiento hacia la zona de trabajo, sirve de base para la
estructura superior. Se puede encontrar dos formas de
locomoción: mediante ruedas o mediante orugas.
Unidad giratoria: esta parte de la excavadora incluye una
cabina giratoria y todo el sistema de control (motores, sistema
hidráulico, etc.)
Estructura manipuladora: Esta máquina hidráulica móvil tiene
una estructura de manipulación compuesta por la pluma
(Boom), el brazo (Stick ) y un cucharón (bucket). El brazo
(también llamado balancín) y la pluma son los eslabones
principales y el cucharón es el efector final móvil de la
maquina. El cucharón es el recipiente en el cual se deposita el
material. Está provisto de dientes en su borde para facilitar el
arranque de los materiales

67. 67
Partes de la excavadora hidráulica

68. 68
Los movimientos básicos que tiene una excavadora hidráulica
son los siguientes:
 Movimiento del cucharón hacia arriba y hacia abajo (183°)
 Movimiento del brazo hacia arriba y hacia abajo (119°)
 Movimiento de la pluma hacia arriba y hacia abajo (131°)
 Movimiento giratorio de la cabina (360° )

69. 69

70. 70
Palas hidráulicas
La pala hidráulica es una máquina que se utiliza tanto
en faenas de explotaciones mineras como en obras
civiles. Los equipos más pequeños se usan para la
apertura de zanjas, demolición de estructuras, etcétera.

71. Características generales de las palas 71
hidráulicas
Existen dos tipos de palas hidráulicas: las palas
frontales y las retro.

72. Las palas hidráulicas que se utilizan en 72
minería tienen las siguientes características:
 Diseño y peso reducido en relación con la capacidad de
los balde.
 Gran movilidad y flexibilidad en la operación.
 Capacidad de remontar pendientes de hasta 80%, y
posibilidad de realizar la operación continuada en
pendientes de 60%.
 Velocidades de rotación elevadas, de 2,5 a 5 r.p.m.
 Fuerzas de penetración y excavación elevadas.
 Versatilidad para orientar el balde en el frente de la
excavación.
 Exigen poco espacio para operar.
 Poseen una vida útil media de 25.000 a 35.000 h

73. 73
Chasis y tren de rodaje
El chasis tiene como misión transmitir las cargas de la
superestructura al tren de rodaje. Los chasis para trenes
de rodaje de orugas están constituidos por una estructura
en forma de H que aloja en la parte central la corona de
giro y va apoyada y anclada en los carros de oruga.

74. 74
El sistema de orugas está formado por los
siguientes componentes:
 Cadenas de tejas ensambladas por bulones y
casquillos sellados.
 Tensores de cadena.
 Rodillos guía.
 Ruedas guía.
 Rueda motriz.

75. 75
El sistema de chasis de orugas presenta
las siguientes ventajas en relación con el
chasis neumático:
 Mayor tracción sobre el suelo.
 Menor presión sobre el terreno.
 Mayor estabilidad.
 Menor radio de giro

76. 76
Equipo de trabajo
El equipo de trabajo está constituido por diferentes
elementos, dependiendo de si la forma de descarga
es frontal o de retroexcavadora:
 En sistemas frontales: El equipo de trabajo lo
constituye la pluma y el brazo con el balde en su
extremo.
 En sistema de retroexcavadora: El equipo de trabajo
lo compone la pluma, el brazo y el balde, articulados
entre sí y accionados mediante sistemas hidráulicos.

77. 77
Baldes
El diseño y forma del balde influyen en el grado de
llenado del mismo y, por lo tanto, en la producción
horaria del equipo. Los parámetros por tener en cuenta
en el diseño del balde son:
 Relación ancho / volumen del balde.
 Distancia entre la punta de los dientes y la articulación.
 Ángulos de vuelco y apertura.
 Peso del balde.

78. 78
 http://www.megamaquinas.es/excavadora-ph-4100xpc/#more-241
 http://www.phmining.com/es/PHMining/Mining-Equipment/Electric-Shovels.htm
 https://www.codelcoeduca.cl/proceso/extraccion/t-equipo-cielo.html