SELECCIÓN DE UNA FLOTA DE EQUIPOS MINEROS DE CARGUIO Y TRANSPORTE PARA MINERIA SUBTERRANEA Y RAJO ABIERTO

CARGUIO Y TRANSPORTE EN MINA SUBTERRANEA

Dentro de la Minería subterránea el carguío y transporte esta concentrado en la extracción de mineral a través de

1.- Equipos LHD.2.- Camiones de bajo perfil.3.- Scraper.

En esta considerado en equipos de carguío con transporte y equipos de transporte.

LHDComo parámetros de control para este equipo, se debe mencionar:

Disponibilidad física sobre 85% Utilización.

Consideraciones para elegir el tamaño del LHD

Estabilidad: el tamaño de labores se determina por el área máxima que puede ser expuesta durante la etapa de desarrollo.

Se deben considerar las dimensiones según legislación minera.

Se debe considerar la ruta por la cual el equipo será introducido a la mina.

El tamaño del LHD en función de la producción Estabilidad Recuperación Productividad: no solo esta relacionado con el tamaño del

equipo, considerar distancia al pique de traspaso. Fragmentación esperada

Calculo de rendimiento Equipos LHDDatos de entrada:

•Capacidad del balde, Cb: depende del equipo

•Densidad in situ de la roca, d : (2,7 t/m3 típicamente)

•Esponjamiento e (depende de la fragmentación)

•Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)

•Distancia cargado-Distancia vacio, Dc, Dv (metros): layout del nivel de producción

•Velocidad cargado,Vc: equipo, carga, seguridad, radio de giro

•Velocidad equipo vacio, Vv: equipo, visibilidad operador

•Tiempo de carga, T1 (min): equipo y operador

•Tiempo de descarga, T2 (min): layout

•Tiempo viaje equipo, T3 (min): layout-velocidad del equipo

•Tiempo de maniobras T4, (min): operador- layout

Rendimiento LHD

4321

60

TTTTNc

Numero de ciclos por hora

Rendimiento horario

)1( e

dFCNcR llbScoop

Ciclos/hora

Tonelada/hora

)(

eflld

cicloporTonCb

Capacidad Balde (m3 o yd3)

Rendimiento LHD-camión

Datos de entrada:

•Capacidad del balde, Cb

•Capacidad del camion, Cc

•Densidad in situ de la roca, d: (2,7 t/m3 típicamente)

•Esponjamiento e

•Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)

•Distancia cargado-Distancia vacio, Di, Dv (metros)

•Velocidad cargado,Vc

•Velocidad equipo vacio, Vc

•Tiempo de carga, T1 (min)

•Tiempo de descarga, T2 (min)

•Tiempo viaje equipo, T3 (min)

•Tiempo de maniobras T4, (min)

Rendimiento LHD-camión

C

LHDll

LHD

LHDcamion

llbLHD

C

CNPF

C

CcenteroNP

C

CcN

FCC

)1(

Numero de ciclos para llenar el camión

Capacidad LHD

Numero de paladas

Factor llenado camión

)( 4321 TTTTNT camioncamionllenado

Rendimiento LHD-n camiones

))(1( 4321)1( TTTTnNT camioncamionesnllenado

Se requiere saturar al LHD, por lo tanto:

1)(

)(

4321

TTTTCc

TCn camionLHD

n = numero de camiones para saturar al equipo

T camión = Tiempo de viaje del camión no incluyendo el tiempo de carga

Rendimiento del SCRAPER.

La operación del sistema Scraper es cíclica y en dicho ciclo se

distinguen 4 tiempos o etapas elementales.

T1 = Tiempo de arrastre del balde vacío desplazamiento

T2 = Tiempo de cambio de marcha y llenado de balde (Cargar).

T3 = Tiempo de arrastre del balde cargado (Transporte).

T4 = Tiempo de cambio de marcha y vaciado del balde (descarga).

RENDIMIENTO DEL SCRAPER

La suma de estos tiempos conformara el ciclo de operación del

Scraper.

Para los tiempos 1 y 3 se debe conocer:

1.Longitud de transporte (L) entre el punto de resección y descarga.

2.Velocidad del sistema

i. V.V. Velocidad mediad vacío m/s

ii. V.C. Velocidad media cargado m/s

3.Los tiempos T2 y T4 se deben medir o estimar.

T = L / V.V. +T2 + L / V.C. + T4 (segundo).

RENDIMIENTO DEL SCRAPER

El rendimiento (r) del sistema se calcula conociendo el:

1.Volumen del balde (V = m3).

2.Coeficiente de llenado (F1)

3.Densidad del material in situ (d = ton / m3)

4.Esponjamiento (e).

5.Tiempo del ciclo (T = seg).

R = V x F1 x (d / (1 + e) ) x 3600 / T (ton / h)

1.- Una explotación que se realiza por el método block caving, la tronadura se realiza al

cambio de turno. Considerando que se cuenta con tres scoops, la densidad del mineral

es 3,1 ton/m3 in situ. El mineral es excavado por el scoop en 18”, y cargado en

camiones en un lugar habilitado para ello ubicado a 120 m. realizando la descarga

en13”, el scoop tiene una capacidad de 5 m3 y se desplaza a velocidad media de 15

km/hora, realizando maniobras de 15”/ciclo. Posteriormente regresa a otra frente

ubicada a 80 metros de distancia.

El camión tiene una capacidad de 40 ton y lleva su carga por una rampa de pendiente

8% a un pique de traspaso ubicado a 900 m, con una velocidad de ida de 20 km/hora

para el trayecto de subida y de 22 km/hora en el retorno, el camión realiza la descarga

en 32” y realiza maniobras de 26” por ciclo. Los índices =0.75 esponjamiento 0,3.

Calcular:

1.- El Número de ciclos del scoop y del camión

2.- Rendimiento efectivo/hora del scoop.

2.- Una explotación por sub level caving, ubica sus subniveles cada 10 m separados

verticalmente, entre el piso y techo de cada subnivel inmediatamente siguiente. El mineral

perforado y tronado desde ésta galería de 4x4 m2, cae por gravedad al piso del subnivel.

Considerando que se cuenta con un solo scoop, este trabaja alternativamente en distintos

subniveles, la densidad del mineral es 2,6 ton/m3 in situ. El mineral es extraido por el scoop en

20”, y cargado en camiones en un lugar habilitado para ello ubicado en promedio a 70 m

realizando la descarga en15”, el scoop tiene una capacidad de 5,5 m3 y se desplaza a velocidad

media de 10 km/hora, realizando maniobras de 15”/ciclo. Terminado de cargar un subnivel el

scoop demora en cambiarse a otro subnivel 10 minutos.

El camión tiene una capacidad de 40 ton y lleva su carga por una rampa dependiente 8% a una

buitra ubicada a 1500 m, a velocidad media de 18 km/hora para el trayecto de subida y de 22

km/hora en el retorno, el camión realiza la descarga en30” y realiza maniobras de 30” por ciclo.

Considerar índices 0.80.

Calcular:

1.- El Número de ciclos del scoop y del camión

2.- Rendimiento efectivo/hora del scoop

CARGUIO Y TRANSPORTE EN CIELO ABIERTO

Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el carguío y transporte de material, esto debido a:

1.Es el proceso con mayor cantidad de equipos involucrados (flota).

2.Alto grado de mecanización.

3.Bajo rendimiento productivo por equipo.

4.Constituye un proceso de operación prácticamente continuo y

lento.

SECUENCIAEl objetivo del proceso es “Retirar el material de la frente y transportarlo a destino”, con la siguiente secuencia:

1.Preparación de la zona de trabajo.2.Posicionamiento de equipos.3.Retirar el material tronado de la frente de trabajo (Carguío).4.Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el traslado.5.Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio, botaderos, etc.).6.Descarga del material.7.Retorno del equipo de transporte al punto de carguío (si es que se requiere su retorno). Esta secuencia se cumple hasta que haya sido retirado el material requerido de la frente.

Antes de ser evaluada la flota de equipos para el carguío y transporte deberá cumplirse inicialmente con lo siguiente:

1.- Para el desarrollo de un yacimiento minero se debe contar con un plan minero, donde se debe considerarlos tonelajes, leyes zonas de mineral zonas de estéril. etc.

Con esto podemos determinar:Las flotas de equipos de perforación, carguío y transporte, operaciones auxiliares, consumo de energía, petróleo, explosivos, personal, costos operativos y reemplazo de equipos.

2.- Compatibilidad física entre los equipos de carguío y transporte con la explotación.

CONSIDERACIONES ESPECIALES

1.- El número de horas, turnos y días por período en que opera el transporte.

2.- Se tendrá que maximizar la utilización de la capacidad del transporte en función de la capacidad del carguío o viceversa

 3.- Se tendrá que optimizar el tiempo de llenado del transporte en función del tiempo de carguío.

Para el caso del transporte debemos considerar

CICLO DEL MOVIMIENTO

El ciclo productivo de cualquier trabajo de movimiento de material, puede ser dividido en cinco componentes:

a. Cargab. Transportec. Descargad. Retorno, ubicación e. Demora

Cada uno de estos componentes consume un cierto porcentaje de tiempo del ciclo total. Los factores que afecten a los mismos, determinaran el tiempo de cada componente.

FACTORES DE CARGA

a. Dimensión y tipo del equipo de carguío.

b. Tipo y condición del material a cargarse.

c. Capacidad de la unidad.

d. Habilidad del operador de la carga.

FACTORES DE TRANSPORTE

a.Distancia de transporte

b.Condición del camino de transporte

c.Pendientes

d.Factores diversos que afecten la velocidad del transporte.

FACTORES DE DESCARGA

a. Destino del material

b. Condición del área de descarga

c. Tipo y maniobrabilidad de la unidad de transporte

d. Tipo y condición del material

FACTORES DE RETORNO

a.Distancia de retorno

b.Condición del camino de transporte

c.Pendientes

d.Factores diversos que afectan la velocidad del retorno.

FACTORES DE UBICACION

a. Maniobrabilidad de la unidad

b. Área de maniobras disponible

c. Tipo de equipo de carguío

d. Ubicación del equipo de carguío

FACTORES DE DEMORA

a.  Tiempo consumido en la espera por la unidad de carguío.

b.  Tiempo consumido en la espera de descargar en el destino.

Selección de Equipos MinerosLa selección de equipos mineros es uno de los factores de mayor importancia en el diseño y producción de minas.

Las decisiones de equipos son multi-personas y esta basado en criterios cualitativos y cuantitativos, algunos criterios:

1.- Selección de equipos

Elegir tipo de equipo

Tamaño del equipo

Número de unidades para alcanzar un cierto objetivo

2.- Proceso de selección de maquinaria

Requerimientos técnicosUso del equipo o aplicaciónCondiciones ambientalesInfraestructura

Requerimientos del procesoProducción requeridaMantención

Requerimientos económicosInversión (US$)Costos de operación (US$/hr)Principios de inversión en la compañía.

3.- Proceso de selección de equipos

Requerimientos socialesEducaciónCapacitación

Requerimientos ambientales

Plan estratégico

Proyecto nuevo/reemplazo complementar flota existente.

Entender como un equipo afecta al proceso global.

4.- Selección de equipos herramientas de calculo

Sentido común.

Opinión experta.

Simulaciones.

Cálculos de rendimientos.

Cálculos con el VAN.

Análisis de costo marginal.

INFORMACION BASICA REQUERIDA PARA EL ANALISIS

Información básicaa. Nombre de la mina, dueño, ubicación, etc.b. Número de trabajadores.

Condicionesa. Altura, temperatura mínima y máxima, condiciones ambientales en la mina

(subterránea)

Cuerpo mineralizadoa. Tamaño, largo ancho y altob. Reservas mineras y recursos geológicosc. Minerales valiosos y diluyente

Tipo de roca y propiedadesa. Resistencia /dureza / peso especifico / esponjamientob. Condiciones Mecánica de la roca

Minería a.Método de explotaciónb.Producción anual por cada métodoc.Tipo de turnos (3 turnos de 8 horas, 2 turnos de 12 horas)d.Productividad (Ton/hombre)

Refuerzo de la rocaa.Pernos; tipo/ largo/ cantidad por año b.Cables: largo/ cantidad por añoc.Otros: malla, shotcrete

Flota existente

PARAMETROS GENERALES PARA LA EXPLOTACIÓN DE UN YACIMIENTO MINERO.

Se debe definir los parámetro de la operación que servirán para ejecutar los diferentes simulaciones y cálculos necesarios para fijar las flotas requeridas, consumos, costos, capital y otros:Principales datos de entrada.

Parámetros de producción

Parámetros de perforación y Tronadura

Parámetro de equipo de carguío

Parámetro de equipo de transporte

Parámetro de equipo auxiliares

Capacidad PlantaDimensiones de la mallas

Disponibil idad física Disponibil idad física Disponibil idad física

Producción por niveles y destinos.

Velocidad de penetración

Utilización Utilización Utilización

Disp. física Vida Útil Vida Útil Vida Útil

Utilización Productividad promedio Capacidad de tolva horometros de inicio

Vida útil Horometros de inicio velocidades

Factor de carga horometros de inicio

Horometros de inicio

MOVIMIENTO DE MATERIAL

El plan minero es la base de información para el tonelaje y movimiento total que incluye re carguío, que puede ser detallado como sigue.

CAPACIDAD DE PLANTAS Período Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5Dias 365 365 365 365 365

Planta A Tm/día 105.000 105.000 105.000 120.000 120.000Plnata B Tm/día 30.000 30.000 30.000 40.000 40.000

MOVIMIENTO MINA K tm Período Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5Dias 365 365 365 365 365

Mineral Planta A ktm 32.850 32.850 32.940 36.500 36.500Mineral Planta B ktm 10.950 10.950 10.980 14.600 14.600Mineral Baja Ley al Stock ktm 7.300 7.300 7.320 9.125 9.125Esteril ktm 36.500 41.975 42.090 54.750 56.575TOTAL MINA ktm 87.600 93.075 93.330 114.975 116.800Recarguio mineral a Planta A ktm 5.475 5.475 5.490 7.300 7.300MOVIMIENTO TOTAL ktm 93.075 98.550 98.820 122.275 124.100

CALCULOS DE CARGUIOAños Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5

Cargador frontal de 17 m3 365 365 365 365 365Disponidilidad física % 85 85 85 85 85Utilización % 70 70 70 70 70Horas efectivas por equipo hrs 5.212 5.212 5.212 5.212 5.212Producción t,/Hefec 1.519 1.519 1.519 1.519 1.519Producción año por unidad ktm 7.918 7.918 7.918 7.918 7.918

Calculo de cargadores requeridos Años Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5365 365 365 365 365

Producción año total Palas ktm 75.050 75.050 75.255 95.900 95.900Producción año requerida carguío ktm 93.075 98.550 98.820 122.275 124.100Diferencia producción año carguío ktm 18.025 23.500 23.565 26.375 28.200Cargadores requeridos Unidad 2,28 2,97 2,97 3,33 3,56Numero de cargadores redondeado Unidad 3 3 3 4 4Ajuste de Utilización Fc 0,759 0,989 0,989 0,833 0,89Utilización Ajustada % 53 69 69 58 62Horas efectivas flota hrs. 11.866 15.470 15.512 17.362 18.564Producción año por flota ktm 18.025 23.500 23.565 26.375 28.200Producción total Carguío ktm 93.075 98.550 98.820 122.275 124.100

CALCULO DE CONSUMO

CALCULO DE REEMPLAZO Y CAPITAL