Diseño eléctrico de un prototipo mini dumper para la pequeña mineria recargable por paneles solares cumpliendo un ciclo verde en el departamento de Arequipa en el año 2023

Abstract

El propósito de este trabajo es diseñar un mini dumper autosostenible, altamente beneficioso para la pequeña minería, con el objetivo de mejorar la eficiencia y sostenibilidad del proceso de acarreo de minerales mediante el aprovechamiento de energía renovable. El trabajo consta de 2 etapas fundamentales: la primera etapa consiste en el diseño de un mini dumper 100 % eléctrico, cuyos componentes incluyen un banco de baterías, controlador, motor eléctrico de tracción, toma de carga, joystick, indicador de voltaje, horómetro, sensor de límite, convertidor de carga, faros, pedal, contactor-solenoide, motor eléctrico para la tolva y pistón hidráulico. Este diseño cumple con las condiciones de trabajo y los requisitos del cliente. La segunda etapa se centra en la determinación de un Sistema Fotovoltaico con Baterías con la finalidad de alimentar el banco de baterías del mini dumper para un jornal de trabajo de 8 horas. La potencia instalada del mini dumper es de 3 809,84 W, considerando una carga máxima de 2 toneladas. Esta potencia se determinó sumando las potencias nominales de todos sus componentes. Para el entendimiento de la composición y el comportamiento de los sistemas fotovoltaicos con baterías, se utilizará como referencia el banco de ensayo de un sistema fotovoltaico ET250 de la marca Gunt Hamburg. La ubicación geográfica donde se instalarán los módulos fotovoltaicos y la zona de trabajo del mini dumper será en el centro poblado de Secocha, distrito Mariano Nicolás Valcárcel, provincia de Camaná, departamento de Arequipa, en la unidad minera SOL DE ORO, que pertenece a COSTA DEL SUR SAC. La empresa tiene diversas concesiones mineras dentro del departamento, y las coordenadas de la ubicación son una latitud de -15,950516 y una longitud de -73,164691.

The purpose of this project is to design a self-sustainable mini dumper, highly beneficial for small-scale mining, with the aim of improving the efficiency and sustainability of the mineral hauling process through the utilization of renewable energy. The project consists of two fundamental stages: the first stage involves the design of a 100% electric mini dumper, whose components include a battery bank, controller, traction electric motor, charging port, joystick, voltage indicator, hour meter, limit sensor, load converter, headlights, pedal, solenoid contactor, electric motor for the hopper, and hydraulic piston. This design meets the working conditions and customer requirements. The second stage focuses on determining a Photovoltaic System with Batteries to power the mini dumper's battery bank for an 8-hour workday. The installed power of the mini dumper is 3 809,84 W, considering a maximum load of two tons. This power was determined by adding the nominal powers of all its components. To understand the composition and behavior of Photovoltaic Systems with Batteries, the test bench of an ET250 photovoltaic system from the Gunt Hamburg brand will be used as a reference. The geographical location where the photovoltaic modules will be installed and the mini dumper's work area is in the populated center of Secocha, Mariano Nicolás Valcárcel district, Camaná province, Arequipa department, in the SOL DE ORO mining unit, owned by COSTA DEL SUR SAC. The company holds various mining concessions within the department, and the coordinates of the location are a latitude of -15,950516 and a longitude of -73,164691.