Acarreo

16 de Octubre del 2017

Universidad Nacional de Universidad Cajamarca Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Minas. DISEÑO DEL SISTEMA DE ACARREO EN MINERÍA SUPERFICIAL.

Asignatura: Diseño de Minas Superficiales.

Docente: Ing. Juan Andrés Rosas Guzmán.

Alumnos:  

Jauregui Aliaga, Jhordann Manuel Moncada Flores, José Luis

Cajamarca – Perú

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

TABLA DE CONTENIDOS. TABLA DE CONTENIDOS. ................................................................................ 0 INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 3 CAPITULO I. MARCO TEORICO. ...................................................................... 4 1.1. ACARREO. ........................................................................................... 4 1.2. PROCESO DE SELECCIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO. ................ 4 1.2.1. Determinar la producción requerida................................................ 4 1.2.2. Determinar alcance o recorridos de transporte. .............................. 5 1.2.3. Calcular tiempo de ciclo. ................................................................. 5 1.2.4. Calcular capacidad. ........................................................................ 5 1.2.5. Iterar para mejorar la productividad. ............................................... 6 1.2.6. Calcular el tamaño de la flota de equipos. ...................................... 6 1.2.7. Iterar para reducir costos de capital y de operación. ...................... 7 1.3. DETERMINACIÓN

DE

ALCANCES

O

RECORRIDOS

DE

TRANSPORTE. .............................................................................................. 7 1.4. MAQUINARIA USADA EN TRASPORTE. ............................................ 8 1.4.1. Volquetas ........................................................................................ 8 1.4.2. Bandas Transportadoras ................................................................ 8 1.4.3. Ferrocarril. ...................................................................................... 9 1.4.4. Cable Aéreo. ................................................................................... 9 CONCLUSIONES. ............................................................................................ 15



INTRODUCCIÓN El acarreo y carguío es parte del proceso de retirar el material volado del frente Trabajo

hacia

un

equipo

de

transporte,

para

poderlo

transportar

adecuadamente a su lugar de destino (planta, botadero, stock). Alternativamente estos equipos de carguío pueden depositar directamente el Material removido en un punto definido. En minería superficial como en minería subterránea se realiza este proceso. En la actualidad se está llevando a cabo una revolución de la forma de hacer minería, en la cultura minera misma, y esto se debe básicamente al avance tecnológico que nos permite disponer de sistemas altamente desarrollados para el control de los procesos. Actualmente el costo más alto en operaciones mina a Tajo abierto, es el costo de acarreo de los camiones gigantes ya sea en combustible, llantas y repuestos, este costo representa casi el 45 % del costo de minado. Por lo tanto conoceremos más del siguiente tema con este informe.



OBJETIVOS Objetivo General. 

Realizar el diseño de un sistema de acarreo en minería.

Objetivos Específicos. 

Estudiar la operación unitaria de acarreo en minería.



Conocer a cerca del proceso de selección de equipos de transporte o acarreo en minería.



CAPITULO I. MARCO TEORICO. 1.1. ACARREO. El transporte consiste en el accionamiento, las instalaciones, mecanismos y disposiciones necesarias para desplazar los materiales mineros desde el punto de carga hasta su lugar de descarga o su destino final. Las funciones que debe realizar el transporte son las siguientes: 

Mover el mineral arrancado, materia prima que es el fundamento de la mina que se explota.



Mover el estéril que se produce como consecuencia de la explotación del yacimiento.



Mover el material necesario para realizar las labores mineras: madera, cuadros, etc.



Mover la maquinaria y útiles necesarios para efectuar el arranque con garantías.



Mover el relleno si el post taller lo requiere.

1.2. PROCESO DE SELECCIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO. Los pasos básicos de selección de equipos de carguío y transporte son los siguientes:

1.2.1. Determinar la producción requerida. Los requerimientos de producción totales pueden verse afectados por una serie de factores externos al proyecto. Estos pueden incluir proyecciones de ventas, contratos, cantidad de reservas disponibles y otras operaciones de la compañía. En base a estos antecedentes se debe definir la cantidad total de mineral

a

producir.

Requerimientos

de

producción

se

establecen,

generalmente, para periodos de un año. La producción total anual debe entonces convertirse en tasas de producción diaria u horaria para cada operación. La tasa de producción de ciertas operaciones unitarias se verá afectada por variables como el porcentaje de recuperación, ley del mineral y razón de sobrecarga. Por ejemplo, en la medida que la razón de sobrecarga aumenta en una mina de carbón, la remoción de la



sobrecarga debe aumentar proporcionalmente de manera de asegurar una producción constante de mineral. Por lo tanto, las tasas de producción de carguío y transporte deben considerar el mineral de interés, así como el estéril que es necesario remover para acceder a dicho mineral.

1.2.2. Determinar alcance o recorridos de transporte. Equipos de base fija cargan en un punto y luego rotan en torno a su centro para descargar en otro punto. La máxima distancia horizontal sobre la cual un equipo puede cargar o botar el material se define como su alcance. La geometría del depósito a excavar es el factor primario para determinar el alcance requerido por el equipo. Los recorridos de transporte se refieren a las distancias y pendientes que deben recorrer equipos móviles. Tanto para las unidades de transporte como para aquellas que combinan el carguío con el transporte, hay cierta distancia que debe ser recorrida para llegar al punto de descarga. Sin embargo, esta distancia no es necesariamente una línea recta. En el caso de una mina subterránea, la configuración espacial de las excavaciones determinará la distancia total a recorrer, aunque esto también puede verse afectado por factores tales como la ventilación y la disponibilidad de energía eléctrica, mientras que en una mina a cielo abierto, la principal consideración es la topografía. Los límites de la propiedad y el derecho a vía legal pueden también afectar estas distancias.

1.2.3. Calcular tiempo de ciclo. El tiempo de ciclo para una operación unitaria puede dividirse en dos componentes principales. La primera componente la constituyen todas aquellas operaciones que tienen una duración relativamente constante de una aplicación a la próxima: virar, cambiar de posición, descargar y cargar. Valores estimados del tiempo necesario para realizar cada una de estas funciones pueden obtenerse generalmente de la documentación del fabricante del equipo. La componente variable del ciclo, está asociada con el tiempo de viaje para equipos móviles y con el tiempo de giro en el caso de equipos de base fija.

1.2.4. Calcular capacidad.



La relación general entre tasa de producción, duración del ciclo y capacidad es bastante simple y puede establecerse como: 

Tasa de producción = capacidad x (no. de ciclos / unidad de tiempo)

Cuando se han considerado todos los factores de eficiencia: 

Productividad = tasa de producción x factores de eficiencia

El cálculo de la capacidad requerida es bastante directo cuando los requerimientos de producción han sido establecidos y se han estimado los tiempos de ciclo y los factores de eficiencia. Es importante recordar que los equipos están diseñados para manejar un cierto peso, por lo que en los cálculos finales se debe considerar la densidad del material, así como su esponjamiento, para asegurarse de que tiene la capacidad de manejar el material requerido.

1.2.5. Iterar para mejorar la productividad. El tipo de maquinaria considerado en el punto 1.2.3. puede no ser el adecuado y tras el cálculo de la capacidad requerida, puede ser necesario utilizar un tipo de maquinaria diferente. Al seleccionar un tipo diferente de equipos, los tiempos de ciclo deben ser re-estimados así como las capacidades y factores de eficiencia. El cálculo de la capacidad debe ser refinada nuevamente para determinar si el equipamiento propuesto puede satisfacerla. Varias iteraciones pueden ser necesarias antes de encontrar una solución satisfactoria. Sin embargo, puede haber más de una solución al problema de carguío y transporte. Sabiendo que la tasa de producción es directamente proporcional a la capacidad e inversamente proporcional al tiempo de ciclo de la maquinaria seleccionada, el ingeniero puede hacer varias iteraciones de manera de definir un número de flotas de carguío y transporte para hacer comparaciones de costos.

1.2.6. Calcular el tamaño de la flota de equipos. Hasta ahora, la discusión se ha centrado principalmente en la selección de un equipo específico de carga-transporte o en un equipo de carga asociado a otro de transporte, aunque en la realidad, se dispone de una flota de equipos que



deben realizar esta labor (ya sea porque una unidad de carguío y una de transporte pueden no satisfacer los requerimientos de producción, o bien, porque no se quiere tener toda la producción dependiente de un solo equipo). La posible economía de escala que se realiza al tener un solo equipo de gran tamaño debe sopesarse respecto a la incertidumbre asociada a la disponibilidad de este equipo. Mientras una flota de equipos puede seguir trabajando si alguno de sus componentes no estuviera disponible por razones mecánicas, la producción debe esperar si el único equipo de carguío o transporte sufre algún imprevisto y debe detener su operación para solucionar un problema mecánico. Existen varios algoritmos que permiten calcular la disponibilidad de equipos en una flota. Así, el número total de equipos necesarios para satisfacer una producción dada, puede calcularse en base a la disponibilidad.

1.2.7. Iterar para reducir costos de capital y de operación. La fase técnica del proceso de selección identificará cierto número de sistemas alternativos de carguío y transporte. Una comparación de costos debe realizarse, que considere el costo de capital, costo de operación y la vida de los equipos en años. Adicionalmente al análisis económico tradicional de ingeniería, se pueden realizar simulaciones de los distintos sistemas de carguío y transporte, lo que permiten verificar algunas de las hipótesis que se asumieron para su selección. Además, estos sistemas permiten a menudo identificar alternativas a las definidas por medio del sistema de selección determinista planteado anteriormente.

1.3. DETERMINACIÓN

DE

ALCANCES

O

RECORRIDOS

DE

TRANSPORTE. Los recorridos de transporte cambian en la medida que se desarrolla la explotación. En la práctica, se diseñan y calculan perfiles de transporte, donde se indican las distancias, pendientes y condiciones de operación de los recorridos de transporte. Los tiempos estimados de transporte para dichos perfiles se calculan en base a consideraciones técnicas del equipo de transporte, o bien en base a mediciones empíricas (hechas en terreno).



El conocimiento de los perfiles de transporte permitirá, como se verá en las secciones siguientes, el cálculo de la productividad y de los ciclos de carguío y transporte, y su optimización.

1.4. MAQUINARIA USADA EN TRASPORTE. El transporte o acarreo de materiales y minerales en una mina a Cielo Abierto es muy variado dependiendo de las distancias al botadero o planta de beneficio, del material que se esté acarreando de los volúmenes de producción entre otros. De los sistemas de transporte más utilizados tenemos: Volquetas





Banda Transportadora

Trenes





Cable aéreo

1.4.1. Volquetas Las volquetas es el equipo de acarreo más utilizado actualmente. El aumento de las capacidades de estos equipos se ha incrementado aceleradamente en los últimos años. En el año 1.965 la volqueta de mayor capacidad era de 80 toneladas mientras en la actualidad es normal trabajar con capacidades de 170 y 240 toneladas. El avance de estas capacidades se debe a varios factores: 

Motores más potentes



Transmisiones automáticas



Llantas de mayor resistencia



El diseño de las tolvas



Nuevos sistemas de frenos



El avance de la hidráulica

El inconveniente de este tipo de transporte es su distancia de acarreo. Cuando la distancia pasa de 4 Km., este tipo de acarreo se hace antieconómico y se debe pensar en otro tipo de transporte.

1.4.2. Bandas Transportadoras



Sistema de transporte utilizado en minería de materiales de baja densidad como lignitos, potasa, etc. Una de las ventajas de este sistema es que se pueden transportar materiales a grande distancias (10 - 12 Km.) pero su desventaja es su limitada capacidad cuando los bloques a trasladar son muy grandes, aunque el avance de la tecnología, ha creado la posibilidad de tener trituradoras, móviles en los sitios de explotación con el fin de disminuir el diámetro de las rocas (trituración Primaria) y de esta manera pueden ser transportadas con este sistema. Las bandas transportadoras también han incrementado sus producciones horarias debido a ciertos factores como: 

Motores más potentes



Incremento de las velocidades



Ancho de la banda



Trituración primaria antes de transporte.

1.4.3. Ferrocarril. Sistema de transporte utilizado en años pasados para evacuar el material de los sitios de extracción a los botaderos o plantas trituradoras. Pero debido a los problemas acarreados en el traslado de la carrilera en el banco de trabajo o el traslado de esta a un nivel inferior o superior, hizo que este sistema disminuyera en uso. Actualmente su uso se centra principalmente para el transporte del mineral a los Centros de comercialización como puertos para su exportación.

1.4.4. Cable Aéreo. Sistema de transporte más barato que hoy se acomoda o utiliza en aquellos sitios donde la topografía es muy accidentado y donde se hace difícil el acceso o la construcción de vías. La desventaja es que su mantenimiento es muy complicado debido a su estructura misma y que consta de torres ubicadas a determinar distancia y lugares a veces difíciles.



CAPITULO II. DISEÑO DE VÍAS Y RAMPAS 2.1. VIAS La vía es una faja de terreno con un plano de rodadura especialmente dispuesto para el transito adecuado de vehículos y está destinado a comunicar entre si los frentes de extracción con las chancadoras, botaderos y stock pile.

Proceso de acarreo de materiales.

2.1.1. Criterio para tener en cuenta Pendiente



Ancho



Peralte



Bermas



Drenaje



2.1.1.1. PENDIENTE Es la inclinación del terreno respecto al plano horizontal. La pendiente recomendada para la construcción de rampas es de 8 % a 12 %.

Rampa de vía



2.1.1.2. CALCULO DE RAMPA Se necesita construir una rampa de 400 m. de longitud, para comunicar tres niveles de 15 metros cada uno, que pendiente va tener y en una vista de planta a que longitud corresponde.

2.1.1.3. ANCHO La vía debe conservar un ancho mínimo de 3 1/2 veces el ancho del vehículo de mayor capacidad que transite en la mina. El ancho de las vías que se recomienda puede estimarse con la siguiente expresión:

Dónde: A: Anchura total de la vía (m) a: anchura del vehículo en (m). n: Número de carriles deseados.



Ejemplo a = 8.3 m. n=2 Reemplazando en la formula se tiene: A = 29.0 m.

Grafica de Ancho de Vía considerando la Cuneta y Berma.

2.1.1.4. PERALTE Es la sobreelevación del lado exterior de la curva que se utiliza para contrarrestar la fuerza centrífuga que aparece en las curvas, originando deslizamientos transversales e incluso vuelcos, el cual se calcula a partir de la formula siguiente.

Dónde: e = Tangente del ángulo del plano horizontal de la vía. V = Velocidad (km/hr) R = Radio de la curva (m) f = Coeficiente de fricción



2.1.1.5. BERMAS Toda vía elevada debe estar provista de bermas, para evitar la caída de vehículos que circulan por estas a niveles inferiores en caso de pérdida o deslizamiento del vehículo. Por lo general la altura de la berma es 2/3 de la llanta del camión más grande que exista, y el ancho varia de 2.5 a 3.5 metros.

2.1.1.6. DRENAJE Toda vía de acarreo debe tener sus drenajes bien definidos con el fin de resumir al máximo posible la cantidad de agua que de una u otra forma llega a la misma e evacuarla lo más rápido posible.

2.1.1.7. CUNETAS Son zanjas que se hacen a ambos lados de la vida con el propósito de recibir y conducir el agua lluvia proveniente del bombeo.

2.1.1.8. BOMBEO Es la forma de la sección transversal de la vía que tiene como fin principal el drenaje lateral del agua que cae en la vía.

2.1.2. CLASIFICACIÓN DE LAS VÍAS

Clasificación de las Vías.



2.1.2.1. MANTENIMIENTO DE LAS VÍAS Se debe tener un programa para el mantenimiento de las vías en el tajo y un supervisor de vías, los equipos que se pueden usar son: 

Motoniveladora CAT 14H









Motoniveladora CAT 24M



Tractor de rueda CAT 834B



Tractor de rueda CAT 854G



Tractor de rueda CAT 854K



Excavadora CAT 385CLM



Excavadora CAT 390D



Cisternas de agua



Rodillo para compactar



CONCLUSIONES. Las consideraciones que debemos tener en cuenta para el diseño de rampas y vías son: pendiente, ancho, peralte, bermas, drenaje; Principalmente la pendiente debe tener un valor de 8% a 10%, para el ancho debemos considerar el espacio entre máquinas, canales y bermas; para las bermas se tiene un intervalo entre 2.5 y 3.5 metros y finalmente el drenaje se realizara constantemente con el fin de mantener las vías en condiciones optimas.

Acarreo

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