CAPACIDAD PRODUCTIVA DE LOS CAPACIDAD PRODUCTIVA DE LOS EQUIPOS DE CARGUIOEQUIPOS DE CARGUIO

ASPECTOS GENERALESASPECTOS GENERALES

La determinación de la capacidad productiva de los equipos mineros consiste en el cálculo de las capacidades operativas de cada uno de los equipos en una unidad de tiempo, bajo ciertas condiciones técnico-minera y acorde con el sistema de gestión del tiempo de trabajo durante el proceso productivo.

Los equipos mineros están fabricados para cumplir un determinado trabajo cuya capacidad productiva nominal, en determinadas condiciones de trabajo está especificada en los catálogos respectivos.

Depende de los usuarios cómo lograr el rendimiento de los equipos a los estándares sugeridos por los fabricantes.

ASPECTOS GENERALESASPECTOS GENERALES

En el presente curso se efectuará el cálculo de la capacidad productiva de los equipos de carguío y acarreo en operaciones a cielo abierto, utilizando equipos móviles de carguío y camiones convencionales de acarreo, en base a las experiencias adquiridas en la selección de equipos y en cálculo de flotas.

El sistema desarrollado cubre gran parte de los requerimientos en la solución del cálculo de equipos de carguío y acarreo, sobre todo, cuando se trata de equipos no convencionales para la minería a cielo abierto.

SELECCIÓN DE EQUIPOS DE CARGUÍOSELECCIÓN DE EQUIPOS DE CARGUÍO

La selección del tamaño de los equipos de carguío consiste en los siguientes pasos:

-Determinación de la escala de producción por unidad de tiempo, parámetros de diseño de las operaciones a cielo abierto

-Cálculo del tamaño de la cuchara sobre la base del ciclo de trabajo del equipo y de su eficiencia.

-Elección del equipo de carguío según especificaciones técnicas de los fabricantes, según el tamaño de la cuchara elegida.

-Se toma en consideración que el equipo de carguío haga un mach con la capacidad del equipo de acarreo en el número de pases suficientes para el llenado de la tolva.

CAPACIDAD DE CUCHARACAPACIDAD DE CUCHARA

cucharallenadodeFactorsueltomaterialdelDensidad

operativaaCVcn

arg

ucesp

cocn F

QV

ucespcnco FVQ

Donde: Vcn Capacidad nominal de cuchara (m3, Yd3)

Qco Capacidad operativa de cuchara (t ).

La carga nominal (Vcn) es a la capacidad de la cuchara expresada en volumen, es decir; es la capacidad geométrica de la cuchara.

En la determinación de la capacidad de la cuchara por tonelaje (Qco) lo más importante es la carga nominal (Vcn), teniendo en cuenta que el equipo de carguío trabaja con una carga máxima de material liviano.

Al manejar material de alta densidad le faltará potencia si en el cálculo se considera la capacidad nominal (Vcn).

El factor de llenado de cuchara (factor de utilización de cuchara) para materiales granulares (arena, grava, etc.) asume el valor de uno (01) y, para otros materiales, se determina de acuerdo a las condiciones de esponjamiento del material o bien se utiliza los datos mostrados en el siguiente cuadro.

DENSIDAD APARENTE (DENSIDAD APARENTE (δδapap))

Para efectos de cálculo de la capacidad operativa, tomando las condiciones naturales del material, se considera la humedad del material disparado.

uespespap h

ucapcnco FVQ Donde:Vnc Capacidad de carga nominal de cuchara, m3

Qco Capacidad operativa, t.

δesp Densidad del material suelto o esponjado, t/m3

Fuc Factor de utilización de cuchara

δap Densidad aparente, t/m3

hu Humedad, Factor de %

CICLO DE CARGUÍO (Tcc)CICLO DE CARGUÍO (Tcc)El ciclo de operación de un equipo de carguío está constituido por las siguientes actividades:

Desplazamiento para la carga (t1)Carga (t2)Retorno con carga (t3)Descarga (t4)

)( 4321 ttttTcc (t2) y (t4) “tiempo fijo”(t1) y (t3) “tiempo variable”

El (t2) depende del grado de fragmentación y homogeneidad del material roto, así como de las características geomecánicas (densidad, coherencia, granulometría) y las características del elemento de penetración de la cuchara del equipo de carguío seleccionado.

EXCAVABILIDAD (Ex)EXCAVABILIDAD (Ex) Se entiende por excavabilidad a la resistencia de excavación que opone el material roto durante el tiempo de carga (t2).

En la determinación de indicadores de excavabilidad (Ex) es complejo identificar y cuantificar a los factores que intervienen en ella. Una de las formas de hallar este factor es mediante pruebas experimentales de campo y calculando de la siguiente manera:

arenadeacdeTiempo

rotomaterialdelacdeTiempoEx arg

arg

a

rx t

tE

2

2

Donde:t2r Tiempo de carga en material roto, seg.

t2a Tiempo de carga en arena, seg.

EXCAVABILIDAD (Ex)EXCAVABILIDAD (Ex)

De esta manera el factor de excavabilidad (Ex) será un indicador que se utilice en la evaluación de la calidad de los trabajos de la voladura, independientemente del equipo de carguío utilizado en el carguío del material roto.

Por lo tanto, uno de los indicadores del comportamiento clave de la voladura (KPI) es el factor de excavabilidad (Ex).

TIEMPO DE CARGUÍO DE UN TIEMPO DE CARGUÍO DE UN CAMIÓN (Tcar)CAMIÓN (Tcar)

pcccar NTT Donde:

Tcar Tiempo de carguío de un camión, seg.Tcc Tiempo de ciclo de operación del cargador,

seg.Np Número de pases

En las operaciones de carguío y acarreo, además de las actividades principales de la actividad productiva, se tienen que realizar actividades complementarias (operaciones auxiliares) y la merma de tiempos en esperas (que necesariamente deben ser consideradas en el ciclo de carguío y acarreo).

TIEMPO PROMEDIO DEL CICLO DE TIEMPO PROMEDIO DEL CICLO DE CARGUIO DE UN CAMIÓN (T´car )CARGUIO DE UN CAMIÓN (T´car )

manesppcccar ttNTT )('

oapcccar tNTT ´

Donde:T´carTiempo promedio del ciclo de carguío de un camión, seg.

tesp Tiempo en espera, seg.

tman Tiempo en maniobras, seg.

toa Tiempo en operaciones auxiliares, seg.

CAPACIDAD PRODUCTIVA DE CAPACIDAD PRODUCTIVA DE EQUIPOS DE CARGUÍOEQUIPOS DE CARGUÍO

espcc

iuccncc FT

FVQ

cc

espuccncc T

FVQ

cc

cocc T

QQ

La capacidad de carga operativa calculada durante el ciclo de carguío se denomina capacidad operativa de carga (Qoc), mientras

que la capacidad nominal de carga (Qnc) es el dato proporcionado

por el fabricante según el tipo de la cuchara del equipo de carguío.

Donde:Qcc Capacidad de carga por ciclo de carguío, TM/seg.

Qnc Capacidad nominal de cuchara de carguío, TM/seg.

Qoc Capacidad operativa de cuchara de carguío,TM/seg.

Vnc Capacidad de carga nominal de cuchara, m3

Fuc Factor de utilización de cuchara.

δi Peso específico in situ del material roto, T/m3

Tcc Tiempo del ciclo de carguío, seg.

FACTOR DE ESPOJAMIENTO (Fesp)FACTOR DE ESPOJAMIENTO (Fesp)

Es el indicador que sirve para determinar la capacidad de hinchamiento o esponjamiento del material in situ removido mediante la voladura (o con equipo de remoción), este último cuando se trata de suelo consolidado.

El esponjamiento de un determinado material depende de varios factores, tales como: la homogeneidad del material, tamaño del material roto, forma del recipiente, características mecánicas del material (densidad, coherencia, humedad, forma de las partículas y otros).

esp

iespF

Donde:δesp Peso específico del material esponjado,

T/m3δi Peso específico del material in situ,

T/m3

TIEMPO DE CARGUÍO DE UN CAMIÓN (Tcam)TIEMPO DE CARGUÍO DE UN CAMIÓN (Tcam)

carpcam TNT ' )( oapccpcam tNTNT

co

otp Q

QN espntnt VQ

Cuando la densidad del material es alta, el número de pases se determina por la siguiente expresión:

En condiciones reales se considera la densidad aparente (δap)

Donde:Tcam Tiempo de carguío de un camión, seg.

Np Número de pases.

T´car Tiempo promedio del ciclo de carguío, seg.

toa Tiempo en operaciones auxiliares de carguío, seg.

Qot Capacidad operativa de tolva del camión, TM/seg.

Qnt Capacidad nominal de la tolva, TM/seg.

Fut Factor de utilización de tolva

Vnt Volumen nominal de tolva del camión, m3

Qco Capacidad operativa de cuchara de carguío

CAPACIDAD DEL CAMIONCAPACIDAD DEL CAMION

oc

otp V

VN

utntoc FVV espntnt VQ uccpoc FVV

utuc FF

Cuando la densidad del material es baja, el número de pases se determina por la siguiente expresión.

Donde:Vnt Volumen nominal de la capacidad de la tolva, m3Vnc Volumen nominal de la capacidad de la cuchara, m3Fut Factor de utilización de tolva del camión.Fuc Factor de utilización cuchara del equipo de carguío

Los factores de utilización de carguío (Fuc) y de utilización de tolva (Fut) son similares, pero no necesariamente iguales.

CAPACIDAD OPERATIVA DEL CAMIONCAPACIDAD OPERATIVA DEL CAMION

Durante el cálculo de la capacidad operativa de carguío del camión se deberá verificar que la capacidad operativa por tonelaje (Qoc) y por volumen (Voc) y que las capacidades halladas no exceda ha la capacidad nominal (Qcn).

cnco QQ

cnco VV

RENDIMIENTO DE CARGUÍO POR HORA RENDIMIENTO DE CARGUÍO POR HORA EFECTIVA (Rchef)EFECTIVA (Rchef)

Es el indicador principal que sirve para evaluar la capacidad productiva de un equipo.

car

copcamchef T

QNNR

´3600

hestchef RR

Donde:Rchef Rendimiento por hora efectiva de carguío, TM/hefRcest Rendimiento estadístico del cargador frontal, TM/hef

La clave de este método de cálculo es que el rendimiento por hora efectiva hallado sea similar o igual al rendimiento estadístico del equipo de carguío, por hora efectiva del equipo, en determinadas condiciones de trabajo.

RENDIMIENTO POR TIEMPO TOTALRENDIMIENTO POR TIEMPO TOTAL

En este caso, durante el turno de trabajo, el rendimiento por tiempo total se considerará el factor de utilización del tiempo total.

chefttt RUEUODMUPR T

chefttur RUTR T

Donde:Rtt Rendimiento de tiempo total, horas, días, mes, año

CAPACIDAD PRODUCTIVA DE CAPACIDAD PRODUCTIVA DE EQUIPOS DE ACARREOEQUIPOS DE ACARREO

El cálculo de la simulación de acarreo está íntimamente ligado al equipo de carguío seleccionado y a las rutas de acarreo previamente diseñado, como también, a las rutas existentes en el caso de que se tratara de evaluar el requerimiento de equipos de carguío y acarreo en una determinada operación.

CICLO DE ACARREO (Tcac)CICLO DE ACARREO (Tcac)

tttT retrcacac Donde:

Tcac Tiempo del ciclo de acarreo, mint.trca Tiempo de recorrido cargado, mint.tret Tiempo de retorno, mint.tө Tiempo en pausas, mint.

dmdcarmc ttTtt '

Donde:tmc Tiempo de maniobra para el carguío, mint.T´car Tiempo promedio del ciclo de carguío de un camión, mint.tmd Tiempo de maniobra para la descarga, mint.td Tiempo de descarga, mint.

CICLO DE ACARREO (Tcac)CICLO DE ACARREO (Tcac)

)......()(3

3

2

2

1

1

irca

i

rcarcarcarca v

l

v

l

v

l

v

lt

)......()(3

3

2

2

1

1

iret

i

retretretret v

l

v

l

v

l

v

lt

Donde:li Longitud de recorrido de un tramo de la ruta de acarreo, Km.Vrc(i) Velocidad de recorrido con carga en el tramo de la ruta,

Km/hora.Vre(i) Velocidad de retorno vacío en el tramo de la ruta, Km/hora.

ZONA DECARGUÍO

ZONA DEDESCARGA

l1v1

l2v2

l3v3

l4v4

livi

li Longuitud del tramovi Velocidad en cada tramo de rrecorrido

0%+2.0%

0%+2.0%

0%

% Gradiente del segmento de rrecorrido

CICLO DE ACARREO EN UNA RUTA CICLO DE ACARREO EN UNA RUTA DETERMINADADETERMINADA

VELOCIDAD CON CARGA POR TRAMOS

CICLO DE ACARREO EN UNA RUTA CICLO DE ACARREO EN UNA RUTA DETERMINADADETERMINADA

VELOCIDAD DE RETORNO POR TRAMOS

CAPACIDAD DE LA TOLVA DEL CAMIÓN (Vot)CAPACIDAD DE LA TOLVA DEL CAMIÓN (Vot)

tolvadellenadodeFactorsueltomaterialdelespecíficoPeso

tolvadeoperativaaCVct

arg

utesp

coct F

QV

utespctco FVQ

Donde:Vct Capacidad operativa de la tolva, m3Fut Factor de utilización de tolva.δesp Peso específico del material suelto.

CAPACIDAD DE LA TOLVA DEL CAMIÓN (Vot)CAPACIDAD DE LA TOLVA DEL CAMIÓN (Vot)

La capacidad operativa de la tolva operativa, respecto al peso específico in situ del material, se calcula de la siguiente forma:

esp

iutctco F

FVQ

espcc

iuccnpco FT

FVNQ

Donde:Qot Capacidad operativa de la tolva, TMNp Número de pasesVnc Capacidad nominal de carga de cuchara, m3Fuc Factor de utilización de cuchara.δi Peso específico in situ del material roto, T/m3Tcc Tiempo del ciclo de carguío, seg.Fesp Factor de esponjamiento, TM/m3.

RENDIMIENTO DEL CICLO DE ACARREO RENDIMIENTO DEL CICLO DE ACARREO (Rcac)(Rcac)

espcac

iutcocac FT

FVR

cac

cocac T

QR

Donde:Rcac Rendimiento de ciclo de acarreo, TM/mint.Vot Capacidad operativa de la tolva, m3Fut Factor de utilización de tolvaδi Peso específico del material in situ, T/m3Tcac Tiempo de ciclo de acarreo, mint.Fesp Factor de esponjamiento

NÚMERO DE CAMIONES REQUERIDOS EN NÚMERO DE CAMIONES REQUERIDOS EN UNA DETERMINADA RUTA (Ncam)UNA DETERMINADA RUTA (Ncam)

car

carcaccam T

TTN

´

'

Donde:Ncam Número de camiones requeridosTcac Tiempo del ciclo de acarreo, mint.T´car Tiempo promedio del ciclo de carguío de un camión,mint.

En el tiempo promedio del ciclo de carguío (T´car) se incluye el tiempo en operaciones auxiliares (toa) en el proceso de carguío como tiempo complementario, necesario, que debería de ser considerado dentro del ciclo de carguío.

RENDIMIENTO DE ACARREO POR HORA RENDIMIENTO DE ACARREO POR HORA EFECTIVA (Rahef)EFECTIVA (Rahef)

cac

cacahef T

RR 60

Donde:Rahef Rendimiento de acarreo por hora efectiva, TM/hefRcac Rendimiento de ciclo de acarreo, TM/mint.Tcac Tiempo de ciclo de acarreo, mint.

RENDIMIENTO DE ACARREO POR TIEMPO OPERATIVA (To )

ahefoaho RUETR

RENDIMIENTO DE ACARREO POR TIEMPO RENDIMIENTO DE ACARREO POR TIEMPO TOTAL (Ratt )TOTAL (Ratt )

aheftatt RUEUODMTR

aheftatp RUTTR

RENDIMIENTO DE ACARREO POR TONELADA RENDIMIENTO DE ACARREO POR TONELADA KILÓMETRO HORA (TKPH)KILÓMETRO HORA (TKPH)

El factor comparativo del rendimiento, entre las rutas de acarreo, es el factor de tonelada kilómetro por hora (TKPH) convertido a distancia equivalente.

mco VQTKPH Donde:

Vm Velocidad media de recorrido por la ruta de acarreo, km/hora.Qco Capacidad operativa del camión, t

CONDICIONES DE LA SIMULACIÓN DE CONDICIONES DE LA SIMULACIÓN DE CARGUÍO Y ACARREOCARGUÍO Y ACARREO

Para que la simulación de carguío y acarreo sea completa, debe cumplirse la siguiente condición:

ahefchef RR

En el cálculo de la capacidad productiva de los equipos intervienen una serie de variables. Por otro lado, el tiempo de duración de las diferentes actividades del proceso productivo no es constante debido a la naturaleza del trabajo minero, lo que debe tomarse en cuenta durante la simulación de carguío y acarreo.

GRACIASGRACIAS