El documento describe dos equipos de carga para minería subterránea: rastrillaje y pala neumática. El rastrillaje utiliza un cucharón de acero arrastrado por cables para transportar mineral. La pala neumática es un equipo montado sobre ruedas que carga mineral a través de una cuchara accionada neumáticamente. Ambos equipos son eficientes para transportar mineral corto distancias dentro de una mina subterránea.

1. MAQMIN 2 EQUIPOS DE CARGA
PARA MINERÍA SUBTERRÁNEA
CONVENCIONAL/MECANIZADA
Mallqui Tapia, Aníbal Nemesio
Ingeniero de Minas
CIP 22355
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2. Rastrillaje
a.- Características
• Es un medio eficiente de trasladar la carga sea en galería, tajeo, etc. por acción
de un cucharón de arrastre que se introduce en el material fragmentado a cargar
y así lleno es tirado por el piso hasta el punto de descarga.
• Son utilizados también para el arrastre de concentrado.
• El winche puede ser asegurado al piso y techo con puntales de madera o a las
cajas y piso con cables de acero.
• Existen winches que pueden ser accionados con comandos a distancias.
• Las partes incorporadas son fácilmente transportables.
• Es posible utilizar mano de obra semi-calificada, es decir se requiere solamente
un entrenamiento técnico sencillo para su operación.
• El cabrestante o winche normalmente se sitúa lejos de la zona de disparo y es
asegurado convenientemente, evitando accidentes al operador y al winche.

3. b.- Requerimientos
• Energía eléctrica (winche de 2 ó 3 tamboras)
• Energía neumática (winche de 1 tambor)
c.- Componentes y descripción
c.1. Rastrillo, Raedera o Cuchara (Cucharón) de Arrastre
• Es una plancha de acero curvada con brazos laterales que al ser impulsada
por los cables de arrastre, transporta el mineral sobre el suelo a las
estaciones de carga (echadero) o directamente a los vehículos de
transporte.
Tipos: Rastrillos tipo Azadón, plegable y Cajón (desmontable o
ensamblado).

4. Tecnología del Diseño:
Forma de la plancha posterior
Debe presentar la forma curvada en su altura, con un radio mínimo de
0,60 m.
Esta curvatura ayuda a retener el material a la vez que incrementa su
resistencia y evita que el rastrillo “flote”.
Angulo de excavación
La plancha posterior con respecto a los brazos, debe tener un ángulo
entre 60 y 70°, en base a reales necesidades de cada mina.

5. ANCHO ALTURA TIPO AZADON TIPO CAJON
34 pulgadas 18 pulgadas 6 pies cúbicos 8,5 pies cúbicos
40 “ 20 “ 8 “ 12 “
42 “ 20 “ 10 “ 12 “
48 “ 22 “ 13 “ 15 “
54 “ 22 “ 17 “ 24 “
60 “ 22 “ 22 “ 30 “
72 “ 22 “ 30 “ 45 “
84 “ 22 “ 40 “ 60 “
90 “ 22 “ 46 “ 70 “
Capacidad
Los fabricantes emiten las siguientes capacidades teóricas, en base a
dimensiones.
Referencia: Pikrose Company Limited

6. c.2 Winche de Arrastre
• Es una unidad compacta que acciona a las tamboras rotacionales que
enrrollan o desenrrollan los cables de acero y de este modo halan al
rastrillo con el mineral (arrastre) o vacío (retorno).
Funciona con energía eléctrica (winchas de 2 tamboras y de 15 a 59
HP y winchas de 3 tamboras y de 30 a 75 HP) o neumáticas (wincha de
1 tambora).
Son fácilmente transportables, por ser desarmables.
Los distribuidres más conocidos son:
Joy, Ingersoll Randa, Derenba, Gardner Denver, Pikrose, etc.

7. Partes principales:
- Bastidor o base, es una pieza rígida de acero fundido con orificios para el anclaje de
la máquina. Sirve de protección a la unidad durante su traslado.
- Guías y rodillos, de tubos de acero templado y colocados vertical y
horizontalmente, los mismos que giran sobre sus ejes en cojinetes de bronce. Previenen el
rozamiento y desgaste de los cables.
- Tamboras, que enrrollan y desenrrollan los cables (de arrastre y de retorno
respectivamente).
- Embrague, controladas por las palancas, a fin de accionar a las tamboras.
- Frenos tipo de banda o de zapata, que son automáticos y accionados por una
palanca de pi o de mano. Sirven para mantener estirados el cable al desenrrollarse.
- Engranajes, que ponen en funcionamiento rotacional a través de un eje central al
piñón principal y coronas dentadas o unidad planetaria.

8. • Accesorios:
- Brazos.- que deben ser ligeramente curvados y cuyo diseño
debe considerar los esfuerzos de fricción, choque y tensión
- Dientes (o cuchilla), que se adicionan al labio de la plancha
posterior, a fin de mejorar la eficiencia del carguío y arrastre.

9. Modelos:
2 Tamboras
Motor eléctrico de 15 HP
Velocidad con carga de 165 pie/min
Velocidad del motor de 1 770 RPM
Voltaje, de 220 ó 240 Voltios; amperaje, de 21 ó 42 Amperios
3 Tamboras (Sala 3-SS-40) Motor eléctrico de 40 HP
Velocidad con carga de 200 pie/min
Voltaje, de 440 Voltios
Capacidad del cable en tamboras
-160 m cable de 5/8”
- 110 m cable de ¾”

10. c.3.- Cables de Acero
• Constituidos de alambres de acero al carbono trenzados en espiral que forman los
torones o cordones, sin alma o elemento central que los contenga.
• Se utilizan los cables de tracción (que halan el rastrillo con mineral) y los de retorno (que
halan el rastrillo vacío, de retorno).
• Si se trabaja con winches de 3 tamboras, requiere 2 cables de tracción.
POTENCIA MOTOR CABLE ARRASTRE CABLE RETORNO
5 HP 5/16 pulgadas ¼ pulgadas
7 - 10 HP 7/16 pulgadas ¼ pulgadas
10 - 20 HP 3/8 pulgadas 5/16 pulgadas
20 - 30 HP ½ pulgadas 3/8 pulgadas
30 - 50 HP 5/8 pulgadas ½ pulgadas
50 - 75 HP ¾ pulgadas 5/8 pulgadas
75 a más 1 pulgada 7/8 pulgadas
Referencia: Sullivan Scrapers Haulers

11. c.4. Roldanas
• Son ruedas que giran libremente sobre su eje y cuentan con una garganta
en su periferie sobre la que gira el cable de acero.
• Sus tamaños están dados por el diámetro de la rueda. Se utilizan en
interior mina de 6 y 8 pulgadas de diámetro.
• Existen de diferentes tipos:
De gancho simple
De gancho de seguridad
De soporte móvil

12. Ejercicio
Se tienen los siguientes datos:
Distancia de recorrido del rastrillo: 45 m (147.6 pies)
Peso específico del mineral: 2.96
Demás datos se encuentran en 1.- Cálculo de trabajo efectivo o útil.
SOLUCIÓN
VR = ((147.6/1.10) + (147.6/0.80))/2 = 159.34 pie/min
Lt = (2 *¨147.6) + (0.18 * 159.34) = 323.88 pies
NV/hora = 60/3.28 = 18.29 viaje/hora
CR en ton/viaje = (50/5.75)/18.29 = 0.48
CR en ton/hora = 50/5.75 = 8.70 ton/hora
CR en pie3/viaje = (0.48/2.96) * 35.32 = 5.73 pie3/viaje
CR en pie3/hora = 5.73 * 18.28 = 104.74 pie3/hora
CR en NV/gdia = 50/0.48 = 104.17 viaje/gdia
= 18.29 * 5.75 = 105.17 viaje/gdia

17. d.- Cálculos de rastrillaje
1.- Cálculo de trabajo efectivo o útil
• Este trabajo debe efectuarse en el tajo, sea en trabajos de
perforación - rastrillado o de rastrillado, controlando los tiempos
de las actividades durante la jornada.
• La finalidad es principalmente, conocer el tiempo real dedicado a
esta actividad (tiempos de carguío, rastrillado en sí, descarguío,
retorno vacío, cambios de dirección y tiempos muertos.
• Los resultados en general son promedios de varios controles y de
diferentes labores de rastrillado.

18. Ejemplo:
Compañía Minera del Madrigal
Tajo 6-40
Guardia de Día
Distancia media de rastrillado, 45 metros
ACTIVIDADES PERFORACIÓN/RASTRILLADO RASTRILLADO
Caminatas 45 minutos 45 minutos 20 minutos
Inoperativos 135 minutos 180 minutos 40 minutos
Desate de roca 30 minutos 210 minutps 25 minutos
Instalación de cables 20 minutos 230 minutos 10 minutos
Almuerzo 30 minutos 260 minutos 30 minutos
Trabajo efectivo 480 min – 260 = 220 minutos 480-125 = 355 minutos
Tiempo acarreo (ta) 1,20 minutos
Tiempo retorno vacío (tr) 0,90 minutos
Tiempo demora carguío,
Descarguío y cambio de
direcciones (t)
0,18 minutos
Tiempos muertos 1,00 minutos
Tiempo/ciclo 3,28 minutos
Tonelaje Rastrillado 20 TMH 50 TMH

19. 2.- Cálculo de velocidad real de rastrillado
VR = ((dr/ta) + (dr/tr))/2
• Donde:
• VR = Velocidad real o media de rastrillado; pie/min
• dr = Distancia de recorrido del rastrillo; pie
• ta = Tiempo medio de acarreo de mineral; min
• tr = Tiempo medio de retorno vacío; min
Es conveniente tener presente que los fabricantes regulan la velocidad
de sus rastrillos en condiciones ideales.
Pikrose Company Limited fija para su winche de 30 HP una velocidad
de 190 pie/min.

20. 3.- Cálculo de longitud total de recorrido
Lt = (2 * dr) + (t *VR)
Donde:
• Lt = Longitud total de recorrido; pies
• dr = Distancia media de rastrillado; pies
• Vr = Velocidad real de rastrillado; pie/min
• t = Tiempo que demora el carguío, descarguío y cambio de
direcciones; min
4.- Cálculo del número de viajes por hora

21. 4.-Cálculo del número de viajes por hora
(NV/hora)
NV/hora = (60 min/hora)/tiempo del ciclo
Donde:
• Tiempo del ciclo = Es el tiempo que demora un viaje completo del
rastrillo.
• Se halló en cálculo No. 1

22. 5.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en ton/viaje
Ton/viaje = ((Ton/gdia)/TE)/(viaje/hora)
Donde:
• Ton/gdia = es el tonelaje rastrillado en la guardia. Dato del cálculo No.
1
• TE = Trabajo efectivo de rastrillado. Dato de cálculo No. 1; hora/gdia
6.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en ton/hora
Ton/hora = (ton/gdia)/TE

23. 7.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en pie3/viaje
pie3/viaje = ((ton/viaje)/p.e.) * 35,52
Donde:
• p.e. = Peso específico del mineral
• 35,32 = Constante para transformar m3 a pie3
8.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en pie3/hora
9.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en viaje/guardia
•NV/gdia = (ton/gdia)/(ton/viaje) = (NV/hora) * TE
•pie3/hora = (pie3/viaje) * (Nv/hora)

24. Ejercicio
Se tienen los siguientes datos:
Distancia de recorrido del rastrillo: 45 m (147.6 pies)
Peso específico del mineral: 2.96
Demás datos se encuentran en 1.- Cálculo de trabajo efectivo o útil.
SOLUCIÓN
VR = ((147.6/1.10) + (147.6(0.80))/2 = 159.34 pie/min
Lt = (2 * 147.6) + (0.18 * 159.34) = 323.88 pies
NV/hora = 60/3.28 = 18.29 viaje/hora
CR en ton/viaje = (50/5.75)/18.29 = 0.48 ton/viaje
CR en ton/hora = 50/5.75 = 8.70 ton/hora
CR en pie3/viaje = (0.48/2.96) * 35.32 = 5.73 pie3/viaje
CR en pie3/hora = 5.73 * 18.29 = 104.80 pie3/hora
CR en NV/guardia = 50/0.48 = 104.17viaje/guardia
= 18.29 * 5.73 = 104.80 viaje/guardia

25. PALA NEUMÁTICA (MECÁNICA) /
PALA CAVO/SCOOPTRAM DIESEL
Mallqui Tapia, Aníbal Nemesio
Ingeniero de Minas
CIP 22355
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26. PALA NEUMÁTICA.- Características
• Es un equipo montado sobre ruedas para rieles que carga el material roto a través de una cuchara
accionada neumáticamente, a los carros mineros.
• Trabaja sobre vía decauville de 24 pulgadas de trocha.
• También existen montados sobre orugas o sobre neumáticos.
• La parte característica de esta máquina es la pala en forma de cuchara.
• Requieren una presión mínima de aire de 85 psi.
• Los principales fabricantes para América son: Atlas Copco, Eimco, Conway, Sullivan, Joy, etc.
MARCA ANCHO ALTO LARGO PESO CUCHARA
Eimco 12B 0,76 m 1,40 m 1,78 m 1 800 kg 0,155 m3
Eimco 21 0,84 m 1,50 m 2,05 m 2 700 kg 0,198 m3
Sullivan 0,83 m 1,40 m 1,87 m 1 900 kg 0,113 m3
Gardner Denver 0,81 m 1,35 m 1,94 m 1 950 kg 0,115 m3

27. B. Requerimientos
• Aire comprimido
C. Componentes y descripción (I)
CUERPO INFERIOR
•Bastidor o chasis, montado sobre ruedas para rieles. Cuenta con:
•Motor de avance, con su palanca de control. Estando ésta en forma vertical, el
motor produce una acción de freno; moviéndose hacia adelante o hacia atrás,
avanza o retrocede respectivamente.
•Mecanismo de giro del cuerpo superior, compuesto por 2 cilindros neumáticos
que permiten el giro de 30° a ambos lados del eje longitudinal. Presionando o
jalando, gira el cuerpo superior 30 grados a cada lado , respectivamente.
•Plataforma, sobre la cual el operador se sitúa.

28. Cuerpo Superior
Cuenta con:
• Corona de giro, que rota sobre rodajes (bolas de acero) y que es asegurado
por un pin vertical. Sirve de apoyo al motor de accionamiento de la
cuchara.
• Engranaje de accionamiento de la pala, que con su palanca moviliza hacia
adelante o hacia atrás y a los costados (giro).
• Cuchara, que sirve para cargar, voltear y descargar el mineral roto en el
carro minero que se halla enganchado a la Pala.
• Brazos basculadores de la cuchara
• Resorte amortiguadores
• Barra de seguridad
• Manijas de control de locomoción y giro
• Manija de control de la cuchara

29. • Motor de accionamiento de la cuchara, con aire
comprimido. La palanca accionada hacia adelante o atrás
lleva la cuchara hacia adelante (sobre el piso) o hacia
atrás a fin que traslade su carga en el carro minero que
se encuentra enganchado a la pala.
• Válvula de alimentación, que controla el ingreso del aire
comprimido a la máquina, una vez instalada la manguera
a la toma principal, que también cuenta con su válvula.
• Barra de seguridad
• Resortes, amortiguadores
• Mangueras de motores de locomoción y carguío
• Parachoque y pestaña de enganche

30. D. Funcionamiento
• La cuchara en su posición inferior y mediante el avance de la máquina
(accionando hacia adelante la palanca delantera), se introduce en el
material roto llenándose mediante embragues y desembragues del
motor de elevación (a través de la palanca posterior). Luego la
cuchara se levanta y vuelca (palanca posterior) hacia atrás, lanzando
el material roto sobre el carro minero para inmediatamente volver a
su posición de carguío, por efecto de los resortes de retorno y de su
propio peso, además del control de la cuchara hacia adelante, a
través de la palanca posterior.

31. E. Cálculos de Paleado Mecánico
1.- Capacidad real del carro
• CRC = (CTC * fll)/fe; m3 Donde:
• CTC = Capacidad teórica del carro, dado por el fabricante.
Ejemplo: V40 significa carro en V de 40 pie3 de capacidad teórica.
Puede hallarse: ancho * longitud * altura * factor de corrección geométrica
• fll = Factor de llenado, que depende del grado de fragmentación, pericia del
operador, estado de la máquina, etc. Oscila entre 0,5 y 0,8.
• fe = Factor de esponjamiento del mineral, es decir el contenido de vacíos entre
partículas. Se considera en todo cálculo similar para hallar el volumen a transportar.
Está dado por el peso específico, grado de humedad, fragmentación, etc. Oscila entre
1,1 a 2,5.

32. 2.- Capacidad real de la pala
CRP = (CTP * fll)/fe Donde:
CTP = Capacidad teórica de la pala, dado por el fabricante.
También puede hallarse.
3.- Tiempo de carga de cada carro
•Tcarro = ((CRC/CRP) * t1) + t2; min
Donde:
•CRC/CRP = Relación de cucharas necesarias para llenar el carro, sirve
para determinar el tipo de pala en función a la capacidad del carro.
•t1 = Duración promedio del ciclo carguío - descarguío de cada
cuchara; min
•t2 = Duración promedio de cambio de carro lleno por vacío; min

33. 4.- Tiempo de carga, transporte y descarga del convoy
• Tconvoy = (Tcarro * n) + t3; min
Donde: n = Número de carros del convoy
• t3 = Tiempo promedio del ciclo transporte con carga, vaciado y
transporte de regreso vacío del convoy; min
5.- Convoy transportado por hora
•Convoy/hora = (60/Tconvoy) * fu
Donde:
•60= minutos/hora
•fu = Factor de utilización de la pala considerando los tiempos
muertos por chequeos, instalación de la línea riel, descansos, viaje del
convoy, etc. Oscila entre 0,5 a 0,85.

34. 7.- Tonelaje transportado por hora
• Ton/hora = CRC * p.e. * Convoy/hora * n
Donde:
• p.e. Peso específico del material; adimensional
• n = Número de carros del convoy
8.- Tonelaje transportado por guardia
•Ton/gdia = Ton/hora * TE
6.- Convoy transportado por guardia
•Convoy/guardia = Convoy/hora * TE
•Donde:
•TE = Trabajo efectivo de la pala; horas

35. Ejercicio:
• Se tienen los siguientes datos:
• Carro minero con dimensiones interiores:
ancho = 0,97 m
altura = 0,81 m longitud = 1,91 m
• Factor de corrección geométrica: 0,775
• Factor de llenado: 0,80
• Factor de esponjamiento: 1,60
• Pala mecánica con capacidad de cuchara de:
0,198 m3
•Tiempo carguío - descarguío de la cuchara: t1 =
1 min
•Tiempo cambio de carro vacío por lleno: t2 = 2
min
•Tiempo transporte y vaciado: t3 = 12 min
•Tiempo efectivo de trabajo: TE = 4,5 horas
•Número de carros del convoy: 8
•Factor de utilización de la pala: 0,85
•Peso específico del mineral: 2,8

36. • CRC = (0,97 * 0,81 * 1,91 * 0,755 * 0,80)/1,6 = 0,57 m3
• CRP = (0,198 * 0,80)/1,6 = 0,10 m3
• Tcarro = ((0,57/0,10) * 1) + 2 = 7,7 min
• Tconvoy = (7,7 * 8) + 12 = 73,6 min
• Convoy/hora = (60 * 73,6) * 0,85 = 0,69
• Convoy/gdia = (0,69 * 4,5 = 3,11
• Ton/hora = 0,57 * 2,8 * 0,69 * 8 = 8,81 Ton/gdia = 8,81 * 4,5 = 39,65
Solución:

41. Pala Cavo
A.- Características
• Creado por Atlas copco en 1950.
• Es una pala sobre llantas con tolva que carga, transporta y descarga (equipo LHD)
con motor neumático ( también existen con motor diesel o eléctrico ).
• Cuenta con tracción en las 4 ruedas.
• Puede ser controlado a distancia por acción de un control especial.
• Puede presentar problemas de pinchaduras de sus llantas.
• Su desplazamiento máximo es de 200 metros en una dirección.
B.- Requerimientos:
• Creado por Atlas copco en 1950.
• Es una pala sobre llantas con tolva que carga, transporta y descarga

42. C.- Dimensiones, Capacidades y demandas:
CARACTERISTICAS CAVO 310 CAVO 511
Longitud de pala; mm 2920 3600
Ancho de cuchara; mm 1270 1500
Ancho de pala; mm 1440 1730
Ancho de pala con plataforma; mm 1930 2400
Altura con cuchara levantada; mm 2120 2700
Altura con tolva levantada; mm 2420 2700
Altura libre al piso; mm 115 207
Capacidad de cuchara; m³ 0.13 0.5
Capacidad de tolva; m³ 1.00 2.1
Presión de aire requerido 85 85
Demanda de aire comprimido, m³/min 8 15

43. D.- Componentes:
• Cuchara
• Tolva
• Pistón neumático o hidráulico para la cuchara ( Cavo 310 y 511 Respectiv.).
• Chasis
• Neumáticos
• 2 controles manuales
• - Plataforma en el lado izquierdo
• - Elementos de seguridad:
Palanca que acciona la válvula de cierre instantáneo de pase de aire a
los mandos.
Seguro de la tambora de arrollamiento de la cadena de levante de la
cuchara.
Barra de bloqueo de la tolva en la posición de levantada..