Motores en Camiones Mineros

Los camiones mineros comúnmente emplean motores turbo diésel intercooler de cuatro tiempos, aunque en algunos casos, como en Estados Unidos, pueden usar motores de locomotora como el V12 de Detroit Diesel de dos tiempos. Un ejemplo específico es el motor del CAT 789C, un volquete de 195 toneladas, que utiliza un motor diésel Caterpillar con Inyector unitario electrónico (EUI) diseñado para ofrecer un rendimiento óptimo y económico en operaciones de larga duración. Otro es el motor del Belaz 75306, un volquete de 220 toneladas, que cuenta con un motor Cummins Diesel de cuatro tiempos con inyección directa y post-enfriado por aire.

El Funcionamiento del Motor Diésel

El motor diésel, nombrado así por su inventor Rudolf Diesel, es un tipo de motor térmico de combustión interna que funciona con gasóleo. A diferencia del motor de gasolina, que necesita una mezcla aire-gasolina, el motor diésel trabaja con la expansión de gases que se producen al quemar el combustible directamente inyectado en el cilindro. Este proceso no requiere de un sistema de encendido por chispa, ya que la combustión se inicia debido a la alta temperatura alcanzada por la compresión del aire.

Componentes Principales del Motor Diésel

• Bloque de Cilindros: Generalmente de gran tamaño, fabricado en fundición o aleación ligera de aluminio.
• Culata: Diseñada para soportar alta compresión y facilitar la autoinflamación.
• Cigüeñal: Fabricado en aceros especiales para asegurar resistencia debido a los grandes esfuerzos.
• Pistones: Más largos que los de gasolina y con más segmentos para asegurar el cierre hermético. Bielas: Más resistentes y diseñadas para asegurar una adecuada lubricación.

Ciclo de Operación del Motor Diésel

El ciclo del motor diésel, como el del motor de gasolina, puede ser de dos o cuatro tiempos, con el de cuatro tiempos siendo el más común en aplicaciones pesadas. Este ciclo incluye la admisión de aire, la compresión del aire, la combustión del combustible y la expulsión de los gases quemados.

Sistemas que lo complementan

• Sistema de Lubricación: Similar al de los motores de gasolina pero adaptado a las condiciones más duras del diésel.
• Sistema de Refrigeración: Más robusto debido a las mayores temperaturas de operación.
• Sistema de Distribución: Diseñado para manejar las grandes presiones y temperaturas con eficacia.

Diferencias en la Fabricación y Mantenimiento

Los motores diésel, debido a su funcionamiento bajo condiciones de alta presión y temperatura, requieren de una construcción más robusta y materiales de alta resistancia comparados con los motores de gasolina. Esto se traduce en un costo inicial más alto y un mantenimiento más frecuente pero proporciona una mayor durabilidad y eficiencia en el consumo de combustible.

Ventajas e Inconvenientes de los Motores Diésel

• Mayor rendimiento térmico (aproximadamente 35% de calor transformado en trabajo).
• Consumo de combustible reducido (hasta un 25% menos).
• Menor costo de combustible.
• Reducción en la probabilidad de incendio en caso de averías.
• Menos contaminación atmosférica, no produce monóxido de carbono.
• Par motor más regular.
• Mayor durabilidad del motor.

Inconvenientes:

• Mayor peso, lo que exige más rigidez del chasis y suspensiones más resistentes.
• Costo de adquisición más alto.
• Menor potencia relativa a la cilindrada.
• Mayor ruido, especialmente en frío.
• Reparaciones más costosas debido a la calidad superior de los componentes.
• Necesidad de sistemas de ayuda para el arranque.
• Mantenimiento más frecuente.

Transmisiones

e utilizan principalmente transmisiones manuales sin sincronizadores en camiones pesados, aunque las transmisiones sincronizadas también son comunes. La preferencia por transmisiones automáticas o semiautomáticas en Europa responde a la demanda de los conductores para reducir el impacto en las rodillas y el consumo de combustible.

Chasis

El chasis de los camiones está diseñado para soportar aplicaciones severas de torsión y alto impacto. Se construye generalmente de acero, aunque a veces se utilizan aleaciones como el aluminio para reducir el peso. La integridad estructural es crítica para evitar fisuras o roturas.

Sistemas Modernos de Control y Supervisión

Incluyen el VIMS (Sistema de Administración de Información Vital) de Caterpillar, que monitorea el rendimiento de la máquina en tiempo real para mantener su eficiencia operativa al máximo. Otro sistema destacado es el ARSC de Komatsu, que permite a los operadores mantener una velocidad constante en descensos, mejorando la seguridad y la eficiencia operativa.

Neumáticos

Los neumáticos en la minería son cruciales y pueden alcanzar dimensiones impresionantes, como 4 metros de diámetro. Son esenciales para transportar las enormes cargas que manejan los camiones en la minería a cielo abierto. La selección adecuada del neumático, su mantenimiento y la gestión de su uso son vitales para optimizar la operación y reducir costos .

Constitución de un Neumático

• Banda de rodadura
• cojín
• Telas de cinturón
• Carcasa o casco: cubierta convencional cubierta radial
• Flancos
• Revestimiento interior o inner liner
• Talones

Causas de daños en los neumáticos

En general hay dos causas que generan la muerte prematura de los neumáticos:

• Daños producidos por una excesiva cantidad de cortes y de impactos que acaban afectando la carcasa
• La excesiva generación de calor producida por condiciones anormales de trabajo.

Los distintos factores en la cantidad de calor generado del neumático son:

• Presión de inflado
• Sobrecarga
• Longitud del ciclo
• Velocidad
• Continuidad de la operación
• Tipo o estado de la carpeta de rodado
• Temperatura ambiente.

Selección del neumático apropiado

• Categoría de neumáticos (tipo de equipo)
• Dibujos y profundidades (utilización, terreno, operación)
• Tipos de componentes (velocidad, y longitud del ciclo TKPH)

factores que influyen en la duración de los neumáticos, son los siguientes:

• Selección del neumático apropiado
• Posición del neumático en el equipo
• Presión de inflado
• Sobrecarga
• Influencia del operador
• Trazado de las pistas
• Mantención de las pistas y zonas de trabajo
• Numero de horas de rodaje continuo
• Longitud del ciclo y velocidad punta
• Mantenimiento mecánico del equipo
• Rotaciones
• Temperatura ambiente y climatológica
• Posición inadecuada de la maquina con respecto al frente de carga