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CARGUIO Y ACARREO
Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el carguío y transporte de material, debido a que es el proceso con mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de mecanización, menor rendimiento productivo por equipo y constituye un proceso de operación prácticamente continuo y lento.
1 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.
2 OBJETIVOS
Conocer en forma detallada los equipos que se utilizan o participan en el acarreo del material.
Determinar el costo de producción a través de un análisis de costos eligiendo la mejor alternativa.
Relacionar el presente trabajo directamente con los conocimientos recibidos en clase, reforzando información sobre la variedad de estos equipos que se pueden utilizar en el acarreo de la minería.
3 OBJETIVO FUNDAMENTAL
El objetivo del proceso es "Retirar el material tronado de la frente y transportarlo adecuadamente a su lugar de destino", lo cual se puede resumir en la siguiente secuencia:
Preparación de la zona de trabajo,
Posicionamiento de equipos,
Retirar el material volado desde la frente de trabajo (Carguío),
Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el traslado,
Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio, botaderos, etc.),
Descarga del material,
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.
Como lo mencionamos anteriormente, este proceso productivo es el más influyente en los costos de operación (45% al 65% del costo mina), por lo que es de gran importancia garantizar un ambiente de operación apto para lograr los mejores rendimientos de los equipos involucrados, tanto en la parte física (material, equipos, mantención, disponibilidad, insumos, etc.), como en la parte humana (operadores, mantenedores, jefes de turno, etc.).
4 ¿CUÁNDO SE LLEVA A CABO?
Una vez que el material ha sido volado y que se ha revisado el área verificando que la operación será segura (tiros quedados, colpas muy grandes, derrumbes, etc.), se procede a preparar la zona de carguío (sello), para lo cual se requerirá (si es necesario) de equipos de apoyo como bulldozers, wheeldozers, cargadores de servicio, camiones de riego, que dejen expedito el sector para la operación de los equipos de carguío y transporte. Cumplido con esto se posiciona el equipo de carguío con su correspondiente flota de equipos de transporte para iniciar la operación.
En minas de tajo abierto la preparación del sello no constituye una operación unitaria para el ciclo de carguío y transporte, ya que por lo general es más de una la zona a cargar y mientras los equipos de carguío y transporte operan en un sector, los equipos de apoyo están preparando otro.
5 ¿QUÉ SE HACE?
Fundamentalmente lo que se hace es extraer el material quebrado (volado) desde la frente de operación por el equipo de carguío, para luego ser depositado en el equipo de transporte, lo cual se logra posicionando el equipo (cargador frontal o pala) frente al material cargado, en un área donde tanto el equipo de carguío como los equipos de transportes puedan operar sin problemas. El equipo de carguío penetra el material volado con su balde, llenándolo y desplazándolo hacia el punto de descarga, donde el balde es vaciado sobre la tolva del equipo de transporte (o recipiente). Esto se repite hasta que el equipo de transporte alcance su llenado operacional y sea reemplazado por otro equipo de transporte para continuar cíclicamente hasta agotar el material de la frente de trabajo.
Los equipos de transporte trasladarán el material a su destino parcial o final, ya sea a botaderos (estéril), acopios de mineral con baja ley, acopios de lixiviación, acopios de mineral de alta ley, chancado, etc., donde procederán a descargar el material y retornar a la operación (carguío, reserva o mantención).
6 ¿CON QUÉ SE HACE?
La operación de realiza con equipos adecuados, según la descripción del proceso, es decir dependiendo de la continuidad del proceso y los equipos involucrados. Para el carguío se cuenta con variados equipos como Cargadores frontales, Palas hidráulicas de excavación frontal o retro excavadoras, Palas cable, Dragalinas, Rotopalas, etc., para el caso del transporte se cuenta con equipos como Camiones convencionales (carreteros), Camiones articulados, Camiones fuera de carretera, Ferrocarriles, Correas transportadoras, Mototraillas (auto cargadoras), etc.
La flota seleccionada tendrá relación directa con las características de la mina, tanto físicas, geométricas y operacionales (rendimientos exigidos). (Ver texto Maquinarias y Equipos Mineros para la Explotación de un Tajo Abierto).
6.1 equipo de carga y equipo de acarreo
Los equipos de transporte tienen por principal función desplazar el material extraído por el equipo de carguío hacia un punto de destino definido por el plan minero. Pueden tener un camino fijo, como es el caso de trenes que requieren el tendido de líneas férreas, o bien pueden desplazarse libremente por cualquier camino, como es el caso de los camiones. Además, se pueden dividir en unidades discretas, como es el caso de camiones y trenes, o equipos de transporte de flujo continuo. En esta última categoría califican las correas transportadoras, las que pueden trasladar material de granulometría bastante gruesa dentro de la mina.
Equipos de transporte y carga en minería a cielo abierto.
Las minas a cielo abierto, o minas a tajo abierto, son aquellas cuyo proceso extractivo se realiza en la superficie del terreno, y con maquinarias mineras de gran tamaño.
Las labores características de este sistema de explotación son los: bancos, bermas, pista, talud final, talud de trabajo, plaza, corta, etc. Minas a cielo abierto. La excavación se produce al aire libre, profundizando en la tierra y originando una hondonada.
Carga
Por carga se entiende la recogida de la roca arrancada del suelo, y su traslado hasta un medio de transporte. En el arranque mediante maquinaria esta operación se realiza a la vez que el arranque. Así, por ejemplo, una pala excavadora utiliza su caso para arrancar y cargar.
En las primeras minas la carga se realizaba a mano, con la ayuda de palas.
Las máquinas más usadas para realizar la carga son las palas cargadoras.
Tipos de carguío
Los equipos de cargue más utilizados en una mina a cielo abierto se pueden dividir en dos grandes grupos:
Estáticos
Movimiento
Estáticos. Equipos que utilizan como medio de tracción orugas y que por consiguiente permanecen largos periodos de tiempo en un mismo sitio.
Entre estos equipos tenemos:
Retroexcavadoras
Palas frontales
Palas eléctricas
Movimiento. Equipos que poseen ruedas para su traslación. En este tipo de equipos su ciclo de cargue es más desarrollado por cuanto que tiene que hacer varios movimientos, para poder llenar un cucharon de material en equipo de acarreo, en este tipo de equipo pertenecen los cargadores.
Métodos de carguío
Existen varios métodos de cargue, los más usados en minería son:
Carguío doble
Carguío sencillo
Carguío doble: en este método los camiones se ubican a ambos lados de la máquina, y el equipo de cargue va realizando alternadamente la operación, con este método se consigue mayores productividad y rendimiento pero se requiere una gran destreza y conocimiento de los operadores.
Carguío sencillo: cuando el sitio de cargue se hace difícil por las condiciones del terreno o por el espacio reducido es necesario hacer un carguío sencillo.
En este método el equipo de acarreo solo se ubica por uno de los lados del equipo de cargue, preferente por el lado visible de este. El inconveniente de este método es que baja la productividad del equipo de carguío.
Transporte
Sistemas de transporte
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, el 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
Volquetes: 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 1965 la volqueta de mayor capacidad era de 80 toneladas mientras en la actualidad es normal trabajar con capacidad de 170 y 240 toneladas.
El avance de estas capacidades se debe a varios factores:
Motores más potentes
Llantas de mayor resistencia
Transmisiones automáticas
El diseño de las tolvas
El avance de la hidráulica
El inconveniente de este tipo de transporte es su distancia de acarreo. Cuando la distancia pasa de 4Km, este tipo de acarreo se hace antieconómico y se debe pensar en otro tipo de transporte.
Entre los equipos utilizados en este tipo de faenas tenemos los camiones, trenes, tranvías y cintas transportadoras.
Camión:
El camión corresponde a la unidad de transporte más comúnmente utilizada en explotación de minas. Los camiones mineros están especialmente diseñados para acarrear tonelajes mayores, además poseen características de diseño especiales para su utilización en minería. Pueden acarrear sobre 300 toneladas de material en cada ciclo, lo que genera un bajo costo de operación.
Estos camiones poseen motores diesel de gran potencia y tienen capacidades que van desde las 35 ton a más de 320 ton. Alcanzan velocidades de desplazamiento sobre 50 km/h.
Camión articulado:
Usados principalmente para canteras y minerales industriales, requieren de una alta inversión comparada con camiones tolva convencional. Consiste en una tolva unida por un sistema de articulación a la cabina del camión, esto le permite el movimiento en espacios más reducidos en comparación a un camión minero común.
Tren: Se entiende por esto al conjunto formado por una locomotora (la unidad de potencia que genera el movimiento) y una serie de vagones de mina que transportan el material. La locomotora puede ser a batería o utilizar un motor diesel. La ventaja de la primera es que no emite gases que requieran un aumento en la demanda por ventilación. Los carros del convoy pueden tener capacidades entre 1.0 y 8.0 yd3aproximadamente. Éstos pueden descargar de manera frontal, lateral o por el fondo.
Cinta transportadora: Las cintas transportadoras permiten el traslado de material fragmentado y pueden ser utilizadas en la mina (resulta muy común encontrarlas en las plantas de procesamiento, una vez que el material ha sido reducido de tamaño).
Una de las ventajas de este sistema es que se pueden trasportar materiales a grandes distancias (10-13Km) 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 y de esta manera pueden ser transportadas con este sistema.
Las bandas trasportadoras también han incrementado sus producciones horarias debido a factores como:
Motores más potentes
Incremento de las velocidades
Ancho de la banda
Trituración primaria antes de transporte
Los principales problemas de las correas para el transporte de material de mina es que éste generalmente incluirá colpas de gran tamaño que pueden dañar la correa o simplemente ser inmanejables para los sistemas de traspaso y carga.
Otro problema es la poca flexibilidad que otorga al tener una posición fija en la mina. A pesar de ello, en casos donde el material extraído de la mina tiene una granulometría manejable, las cintas transportadoras ofrecen una alternativa económico y de buen rendimiento, tanto en minas a cielo abierto como subterráneas.
Cable aéreo: sistema de trasporte 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 si mantenimiento es muy complicado debido as u estructura misma y que consta de torres ubicadas a determinar distancia y lugares a veces difíciles.
Equipos de carga y transporte en minería subterránea.
Carguío y transporte
El mineral tronado se carga directamente en los frentes de trabajo, de preferencia con equipos cargadores diésel montados sobre neumáticos. El espesor del manto, las dimensiones de los espacios y de los accesos disponibles, y la capacidad productiva de la faena, determinan el nivel de mecanización que es posible utilizar. En mantos de gran potencia, sin problemas de espacio, se usan cargadores frontales y camiones normales. Con restricciones de espacio, se prefieren los cargadores LHD conjuntamente con camiones especiales de bajo perfil. En labores con cierta inclinación se utiliza winches neumáticos o eléctricas con rastrillo.
Carguío
La carga tradicionalmente se divide en:
Carga manual, efectuada por el hombre. Tiene un rendimiento bajo, con un máximo de tan solo 1,5 a 2,25 t/h por hombre, con lo que está completamente en desuso en la actualidad. Se efectúa como operación auxiliar o de limpieza de galerías, sobre-vagón o sobre transportador blindado. Carga mecánica, mediante un equipo mecánico cuyos principales elementos y dispositivos de carga son: Pala cargadora. A su vez puede ser de descarga o vuelco central, pala sobre vías, orugas o ruedas, con una cuchara de capacidad entre 100 y 400 L; y de descarga o vuelco lateral, las principales diferencias con las de descarga central son: su mayor capacidad, su mayor rapidez, su mayor rendimiento y que suelen estar accionadas por motores de combustión interna; pero la diferencia más notable es el propio sistema de descarga. La cuchara está cerrada por un lateral y abierta por otro. Una vez cargada, la cuchara se eleva y pivota sobre uno de sus extremos, volcando por la parte abierta sobre el sistema de evacuación. Scraper (rascador), es un sistema de carga que retira el mineral o el estéril del frente mediante un elemento de carga similar a una cuchara arrastrada por un cable; dicha cuchara tiene una capacidad variable, desde 0,4 a 1 metro cúbico y presenta distintas formas según la densidad y granulometría del material a cargar.
Pala neumática
Es un equipo de limpieza que realiza las funciones de carguío, es accionado a través de aire comprimido, siendo su desplazamiento sobre rieles. Reduce los tiempos en la etapa de limpieza.
Locomotora eléctrica
Son locomotoras cuya fuente de energía proviene de una línea de corriente continua que corre a 1.80 m de altura, la locomotora tiene un pantógrafo para el contacto con la línea de trolley.
Transporte en la minería subterránea
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.- Mover el material de aprovechamiento de huecos.- Mover al personal necesario para cumplir todas las labores necesarias en la mina.- Accionar todas las instalaciones que sean capaces de efectuar esos movimientos y desplazamientos. Un factor muy importante incluye el mantenimiento de dicha sin instalaciones para garantizar su funcionamiento con el mínimo número de averías que ocasionen paradas.
La minería subterránea o de socavón desarrolla su actividad por debajo de la superficie a través de labores subterráneas. En términos comparativos, la maquinaria que se usa en la minería subterránea es mucho más pequeña que la que se utiliza a cielo abierto, debido a las limitaciones que impone el tamaño de las galerías y demás labores. Las labores características de este sistema de explotación son los: túneles, cavernas, bocamina o emboquille, cuartel, galería, pozo, chimenea, etc. Existen distintos métodos de explotación que se dividen en soportados por pilares, soportado por relleno y de hundimiento. La mina subterránea más grande del mundo es El Teniente (mina) en Chile, con más de 3.000 km de túneles.
La minería subterránea por sus características necesita transportes que difieren en sus capacidades y diseños a los utilizados en minería a cielo abierto.
Tipos de transporte
Según su situación: transporte interior (desde el taller de arrastre hasta el embarque interior) o de superficie (parte del embarque y llega hasta la preparación, la zona de descarga, o la escombrera.
según lo que se esté transportando).
Según su dirección: transporte horizontal (en galerías y transversales), inclinado (con una cierta inclinación), y vertical (extracción por jaulas o skips desde el embarque situado en el interior hasta el exterior de la mina).
Según su sentido: transporte ascendente o descendente.
Según los lugares donde se realiza el transporte: transporte de explotación (por gravedad, manual o mecánico), en galerías (manual por vagones, semoviente por mulas o mecánico), o extracción por planos inclinados y por pozos (desde los embarques interiores de la mina hasta los exteriores).
Según el ciclo de transporte: transporte simple (se transportan unidades llenas o vacías sucesivamente, nunca a la vez) o doble (se transportan unidades llenas y vacías simultáneamente).
Según el tipo de minería: transporte de carbón, sal, minería metálica u otras minerías.
Según la masa que se transporta: transporte de mineral, de estéril, de material, de maquinaria, de elementos de repuesto, de relleno del post taller y material para aprovechamiento de huecos, de lodos o de personal (tren de personal, cinta transportadora, tele mina, telesilla o monorraíl).
Según el tipo de proceso: transporte continuo o discontinuo.
Según el tipo de procesos: trasporte continuo o discontinuo
Trasporte discontinuo sobre ruedas
El transporte discontinuo presenta como principales características que se puede descomponer en distintos tramos, con distintas direcciones, siendo más versátil ya justándose mejor a las condiciones variables de la mina que el transporte continuo. Los principales sistemas de transporte discontinuo son: Trasporte por cabrestante sobre vía o monorraíl. Transporte por locomotora: sistema tradicional de transporte en minería de interior. Si en una mina solo se pudiera tener un medio de transporte, como se necesitaría que éste fuera bidireccional, sería el medio más adecuado.
Transporte por monorraíl: se tiene un carril de rodadura formado por un perfil laminado en barras de 3 m de longitud, colgadas por dos puntos de suspensión cada una de la entibación metálica mediante cadenas de acero. Los perfiles de monorraíl van provistos de uniones articuladas, con gorrón y estribo para unir unos a otros y para suspenderlos de la entibación. La carga del material se efectúa en una canoa diseñada para tal fin, o colgada de uno o varios carros.
El sistema de transporte puede ser manual o con elemento tractor. Transporte sobre vía: es una solución adecuada para el transporte a larga distancia, pero es poco flexible, pues solo se puede circular por donde hay vía tendida.
La vía minera generalmente tiene un ancho de 600-650 mm, aunque llega a 750 mm para locomotoras pesadas y vagones de gran capacidad. La vía minera consta de las siguientes partes:- Carril de patín. Los carriles tienen una longitud de entre 3 y 6 m en galerías de explotación y de 8 a 10 m en galerías generales, uniéndose entre sí por medio de eclipses (placas de hierro atornilladas al alma del carril).- Traviesas: pueden ser de madera o de ferrocarril. Llevan tirafondos o escarpias que atornillan los carriles a las traviesas.
Balasto: el balasto es graba o roca triturada y calibrada para asentar las traviesas y hacer que el conjunto sea estable y resista los esfuerzos del tren. El balasto debe estar bien drenado.
Los vagones son el elemento de transporte propiamente dicho en el transporte sobre vía, ya sea con locomotora o con cabrestante. Se carga por medio de palas cargadoras, por descarga sobre ellos en un elemento de transporte continuo, o por gravedad en los pocillos (pozos de carga).
Transporte continuo
Transporte continúo por chapas: es un transporte continuo por canales fijos o chapas metálicas de acero al carbono o aluminio galvanizadas o esmaltadas, habitualmente de 2 m de longitud y 1,5 mm de espesor. Las chapas se colocan consecutivamente montadas una sobre otra, con una pestaña. Son un elemento de transporte económico aunque su precio depende del precio del acero. Estas chapas pueden tener distintas formas y diseños, pero, es más habituales son las semicirculares con un ancho de 500 mm.
Transporte continuo mediante transportador blindado: el transportador blindado se denomina también panzer en el argot minero. Es muy robusto, su robustez hace que aguante muy bien los golpes del mineral y roca que se descargan sobre él provenientes directamente del arranque o de un sistema de carga (como el de la palao de las patas de cangrejo), así como los desprendimientos de mineral y roca del techo que caen en el taller o en el frente de explotación. En talleres con arranque con cepillo o rozadora cobra otra función importantísima: la de servir de soporte y guía del elemento de arranque a lo largo del frente.
Transporte continuo mediante cinta transportadora: Es un sistema basado en una cinta sinfín colocada sobre unos rodillos locos, en forma de artesa, que es arrastrada por adherencia sobre dichos rodillos, por medio de una cabeza motriz formada porun tambor o tambores y por un grupo motor-reductor. Sobre ella se vierte el mineral, el estéril o se coloca el personal a ser transportado, que permanecen inmóviles mediante el proceso de transporte.
Camión de bajo perfil:
Para minería subterránea, existen los camiones de bajo perfil, que permiten su acceso y operación en galerías de sección reducida. El material es descargado de la tolva hacia atrás. Sus capacidades van de 8 a sobre 30 toneladas.
Transportes con camión bajo perfil (Dumper)
Equipo HDE quipo pesado cuyo principal objetivo es la extracción de mineral. Su alta relación potencia/peso asegura la subida veloz en rampas empinadas. Es un volquete articulado que está diseñado para minado de vetas angostas y ofrece alta maniobrabilidad en lugares confinados. Transporta y Descarga
Camión AD30
El Camión Articulado Subterráneo AD30 está diseñado para el acarreo de alta producción y bajo costo por tonelada en aplicaciones más pequeñas de minería subterránea. Laconstrucción sólida y mantenimiento fácil garantizan una larga vida útil con costos de operación bajos. Diseñado para ser cómodo y productivo, fabricado para durar.
Faja trasportadora
Esta versátil banda de construcción entretejida para trabajo pesado, ofrece un excelente servicio en las minas subterráneas de carbón. La carcasa de poliéster brinda una buena retención de pernos, un bajo estiramiento y una excelente retención de grapa
La construcción de la banda cumple y excede los estándares de seguridad establecidos por la CSA para propiedades retar dantes de flama.
A cielo abierto frente a subterránea:
La minería a cielo abierto o a tajo abierto los cortes de arranque, excavación y transporte son menores, debido a la posibilidad de emplear maquinaria de mayor tamaño; permite mayor recuperación de las capas, venas o filones, no es necesaria la ventilación, ni el alumbramiento, ni el sostenimiento artificial; permite utilizar explosivos de cualquier tipo y las condiciones de seguridad e higiene en el trabajo son mucho mejores.
Por el contrario, requiere una mayor inversión inicial en equipamiento y maquinaria; es necesario ocupar grandes extensiones de terreno y las condiciones de trabajo son a la intemperie. Además produce un importante impacto visual y medioambiental (polvo, ruido, etc.) en la zona en la que se desarrolla, lo cual lleva a un importante rechazo social a su implantación e incluso al cierre de las existentes.
7 ¿CUÁL ES EL COSTO DE CARGAR Y TRANSPORTAR?
En función de los rendimientos exigidos y alcanzados, las características de la explotación, los equipos, la operación y el mercado, se pueden obtener costos de operación que fluctúan entre un 45 a un 65% del costo global de la operación de la mina, pudiendo ser mayores o menores dependiendo de las condiciones de operación en la faena. El carguío oscila entre un 10 y un 20% del costo y el transporte entre un 35 y un 45%.
En cuanto a inversiones, también podemos apreciar que los montos involucrados respecto a las otras operaciones unitarias, son mucho mayores ya que un camión de 240 Ton cortas cuesta más de US$ 2.000.000, un cargador frontal adecuado para este camión tiene un valor similar y una pala hidráulica para este tipo de camiones tiene un valor superior a los US$ 5.000.000. Existen otros equipos de carguío y transporte de menores capacidades, lo cual se verán reflejados en un valor menor. Debemos notar que la capacidad de los equipos incide directamente en el rendimiento de éstos.
8- Conclusiones
En minería, tanto superficial como en socavón existen diferentes métodos de carguío y acarreo del mineral, pero estos métodos dependen de cómo se halla encuentra el mineral, y también depende de la geología del terreno, como es el caso de mina a cielo abierto.
En este informe aprendimos sobre los métodos de carguío y acarreo, el equipo que se utiliza para tal fin, y esto nos es de mucha importancia para nuestra formación como ingenieros de minas.
