CENTRO DE FORMACIÓN TECNICA MINERA UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL DE INGENIERIA – FIGMM-UNI
Prof.: Ing. ANTONIO ZEGARRA C.
os sistemas de carguío y transpor te son ampliamente usados hoy en día en las operaciones mineras por su alta flexibilidad para la extracción del material. Los sistemas de transporte y carguío tienen menos restricciones, pero esto no significa que sean económicos. La eficiencia y el costo efectivo de estos sistemas son sensibles a varios factores: ¿Por qué es importante el tamaño del balde de la pala? La selección del balde de la pala influirá directamente en la productividad de este equipo y en la eficiencia del transporte del sistema en total. Para una buena relación entre el número de pases de baldes y tamaño de camiones es necesario utilizar algunas técnicas de simulación para determinar la filosofía de carguío y el tamaño del balde. En alta producción y bajos costos de carguío se tiene la siguiente filosofía: "Siempre llenar los camiones"
Los planificadores mineros definen sistemas de carguío y transporte con un número de flota de camiones adecuado, lo que se conoce como "Match pala/camión". Esta correcta combinación se debe determinar con un enfoque económico, analizando los costos promedio ponderados y también los costos marginales. Si se tienen tres alternativas de flotas de camiones: de 220, 190 y 140 ton para una pala de cable 22.9 m3 (29.9 yd3). Para la alternativa de camiones de 220 ton la decisión económica es tener una flota de 4 camiones. En el caso de una flota de camiones de 190 ton la decisión ideal es tener 5 camiones, y para la flota de camiones de 140 ton se debe tener 7 camiones. Esto último ilustra las economías de escala que se obtienen en sistemas con equipos mas grandes, donde la inversión por cada unidad de transporte es mayor, pero el número de unidades de transporte disminuye, reduciéndose los costos de operación, para finalmente obtener un costo total menor, y con un número menor de equipos. La metodología de carguío estará directamente relacionada con el diseño del área de carguío. Si el diseño permite el suficiente espacio para que la pala opere cargando en ambos lados se reducen los tiempos de espera de los camiones y, por ende, la productividad de la flota se incrementa. La productividad del carguío por ambos lados crece en mayor proporción que la metodología de carguío por un lado.
En el diseño de las grandes operaciones mineras uno de los factores importantes es el diseño de las rampas. El planificador debe conocer la tasa máxima de producción de los camiones en las rutas diseñadas. Por lo general, el 50% del total de tiempo de viaje en las rutas empleadas por los camiones es producto de los viajes en las rampas principales. la productividad del camión se reduce en promedio en 0.5% por cada aumento en 1% de la pendiente de la rampa principal. No debe ser mayor del 10%.
La resistencia a la rodadura es la fuerza de fricción que ocurre entre los neumáticos del camión y la superficie de la ruta. Esta fuerza de fricción es directamente tangente a los neumáticos del camión. La resistencia a la rodadura se expresa en un porcentaje de la componente del peso del camión que es normal (perpendicular) a la ruta. Se debe hacer un buen mantenimiento de las vías de tránsito de los camiones.
Cubicado el yacimiento de un mineral con alto contenido de Cu, se proyecta una producción de 19’000,000 de ton/año de mineral y desbroce de 25’000,000 de ton/año de material estéril. Se requiere determinar el equipo de carguío y transporte de acuerdo al proyecto. La densidad del mineral: 2.70 ton/m3, y la del material estéril : 2.40 ton/m3
Solución: Mineral Estéril
19’000,000 ton/año 25’000,000 ton/año
TOTAL =
44’000,000 ton/año
Un año = 365 días
-------------
1 día = 24 horas
Mineral = 19’000,000 ton/año = 52,055 ton/día = 2,169 ton/hr de mineral 365 días/año 24 hrs/día Estéril
= 25’000,000 ton/año = 68,493 ton/día = 2,854 ton/hr de material estéril 365 días/año 24 hrs/día
TOTAL =
120,548 ton/día =
Primero consideremos una pala de 21 27 y 30
y un cargador de 15
veremos cual es la mas adecuada.
y luego calculamos con
MINERAL Balde (yd3) m3 / yd3 Balde ( ) Densidad (ton/ m3) Esponjamiento
Balde (ton) F. Llenado UT FO DF T ciclo (seg) seg/hr
Rend Ef. (ton/hr)
Pala Hidráulica 21 0,7646 x 21 16,06
Cargador Frontal 15 0,7646 x 15 11,47
2,70 40% (1/1 + 0.40 = 0.7143) 16.06 x 0.7143 x 2.7 30,97
2,70 40% = 0.7143 11.47 x 0.7143 x 2.7 22,12
0,90 0,85 0,83 0,75 14.74 ton/ciclo 35 3600/35=102.86 ciclos 102.86 ciclos x 14.74 ton/ciclo 1,516.16
0,85 0,85 0,83 0,70 9.28 ton/ciclo 50 3600/50=72ciclos 72 ciclos x 9.28 ton/ciclo 668.16
Con el rendimiento efectivo, se puede ver que los requerimientos de producción de mineral pueden verse satisfechos con una pala hidráulica de 21 yd 3 y un cargador frontal de 15 yd3 : 1516.16 + 668.16= 2,184.32 ton/hr y tenemos que el requerimiento de mineral es de 2,169 ton/hr
ESTERIL Balde (yd3) m3/ yd3 Balde ( ) Densidad (ton/ Esponjamiento
Balde (ton) F. Llenado UT FO DF T ciclo (seg) seg/hr
)
Pala Hidráulica 21 0,7646 x 21 16,06
Cargador Frontal 15 0,7646 x 15 11,47
2,40 40% (1/ 1 + 0.4= 0.7143) 0.7143 x 2.4 x 16.06 27,53
2,40 0,40 0.7143 x 2.4 x 11.47 19,66
0,90 0,85 0,83 0,75 13.11 ton/ciclo 30 3600/30 =120 ciclos/Hr 120 ciclos/Hr x 13.11 ton/ciclo
0,80 0,85 0,83 0,70 7.77ton/ciclo 40 3600/40 = 90 ciclos/Hr 90 ciclos/Hr x 7.77ton/ciclo
Rend Ef. (ton/hr) 1,573.22 1,573.22 + 669.3 = 2,242.5 faltaría cubrir 611.5 ton/hr.
669.3
En cuanto al estéril, se ve que una pala y dos cargadores : 1573.22+ 2x669.3= 2,972ton/hr. Son suficiente para cubrir el carguío requerido de 2,854 ton/hr CONSIDEREMOS CON UN CARGADOR DE 27 yd3
Un nuevo cálculo con un cargador de 27 yd 3 para la limpieza de material estéril Cargador Frontal 27 0,7646 x 27 20.64
Balde (yd3) m3/yd3 Balde (
)
Densidad (ton/
)
Esponjamiento
Balde (ton) F. Llenado UT FO DF T ciclo (seg) seg/hr
Rend Ef. (ton/hr)
Para el material estéril
2,40 0,40 0.7143 x 2.4 x 20.64 35.38 0,80 0,85 0,83 0,70 13.98 40 3600/40 = 90 ciclos/Hr 90 ciclos/Hr x 13.98
2,854 ton/hr de material estéril proyectado extraer 1,258.2 + 1,573.22= 2,831.4ton/hr luego: 2,854 – 2,831.4 = 22.6 ton
1,258.2
Considerando una pala de 21 yd3 y un cargador de 27 yd3 = 2,831.4 ton/hr, Cumpliría con el
Tolva (ton) F. Llenado UT FO DF
capacidad de tolva = Pasadas Pasadas Real
MINERAL Camión(pala) Camión(cargad) 150 150 0,95 0,73 0,83 0,85 73.39 ton 4.98 5
0,95 0,73 0,83 0,85 73.39 ton 7.9 8
18 22 18 +743,6
18 22 18 743,6
+180
180
Distancia 1: 800 m @10% Distancia 2: 1000 m @0% Distancia 3: 2100 m @10% T transporte vuelta (seg)
24 30 24 +555,0
24 30 24 555,0
T ciclo (seg) seg/hr T ciclo (hr)
1,653.6 3600 2.18
1,878.6 3600 1.92
T descarga (seg) estándar de fabrica
y
Tolva= 73.39 ton /14.74 ton/pasada = = 4.98 pasadas = 5 pasadas
Con el cargador de 15 Tolva = 73.39 ton/9.28 ton/pasada = 7.9 pasadas =8 pasadas
Con la pala = 35 seg/pasad x 5 pasad = = Con el carg. =50seg/pas x 8pas = =
T carguío (seg) Velocidad media (km/hr) Distancia 1: 2100 m @10% Distancia 2: 1000 m @0% Distancia 3: 800 m @-10% T transporte ida (seg)
Hallamos # de pasadas:
T ciclo (hr) = 3600 seg/hr = 1,653.6 seg/ciclo = 2.18 ciclos/hr Luego el Rend. Ef. 73.39 ton/ciclo x 2.18 ciclo/hr = 160 ton/hr Con el cargador: T ciclo (hr) = 3,600 seg/hr = 1,878.6 seg/ciclo =1.92ciclos/hr Luego: el Rend. Ef. 73.39 ton/ciclo x 1.92 ciclo/hr= 141 ton/hr
Hallamos los tiempos de recorrido de los camiones: Distancias: 1 …… 2100 m (IDA) 2 …… 1000 m 3 …… 800 m
+ 10% 0%
- 10%
18 km/hr 22 km/hr
18 km/hr D = 1000 m
D= 2100 m
0% V =22 km/hr
10% V =18 km/hr
= D = 2,100 m x 1 km x 3600 seg = 420 seg V 18 km 1000 m 1 hr = 1000 m x 1km x 3600 seg = 22 km 1000m 1hr
163.6 seg
= 800 m x 1 km x 3600 seg = 18 km 1000m 1 hr
160 seg
de ida cargado ……. 800 m + 10% 2 ……1000 m 0% 3 ……2,100 m - 10%
24 km/hr 30 km/hr
24 km/hr
D = 800 m -10% -V = 18 km/hr
D = 2100 m
D = 1000 m 0% V = 30 km/hr
D = 800 m + 10% V = 24 km/hr
-10% -V = 24 km/hr
= 800 m x 1 km x 3,600 seg = 120 seg 24 km 1000 m 1 hr = 1,000 m x 1 km x 3600 seg = 120 seg 30 km/hr 1000 m 1 hr = 2,100 m x 1 km x 3600 seg = 315 seg 24 km 1000 m 1 hr de vuelta vacío =
Calculando el # de camiones: En mineral: Con la pala: 1,516.16 ton/hr = 160 ton/hr/camión Con el carg: 668.16 ton/hr = 141 ton/hr/camión TOTAL CAMIONES EN MINERAL
9.47 camiones 4.74 camiones
14.21
15 camiones
FLOTA DE CAMIONES PARA EL MATERIAL ESTÉRIL:
Considerando una pala de 21
y un cargador de 27
Tolva (ton) F. Llenado UT FO DF
capacidad de tolva = Pasadas Pasadas Real
Material estéril Camión(pala) Camión(cargad) 150 150 0,95 0,73 0,83 0,85 73.39 ton 5.58 6
0,95 0,73 0,83 0,85 73.39 ton 5.25 6
18 22 18 +743,6
18 22 18 743,6
+180
180
Distancia 1: 800 m @10% Distancia 2: 1000 m @0% Distancia 3: 2100 m @10% T transporte vuelta (seg)
24 30 24 +555,0
24 30 24 555,0
T ciclo (seg) seg/hr T ciclo (hr)
1,658.6 3600 2.17
1,718.6 3600 2.1
T descarga (seg) estándar de fabrica
y
Tolva= 73.39 ton /13.11 ton/pasada = =5.58 pasadas = 6 pasadas
Con el cargador de 27 Tolva = 73.39 ton/13.98 ton/pasada = 5.25pasadas = 6 pasadas
Con la pala = 30 seg/pasad x 6 pasad = = Con el carg. =40seg/pas x 6 pas = =
T carguío (seg) Velocidad media (km/hr) Distancia 1: 2100 m @10% Distancia 2: 1000 m @0% Distancia 3: 800 m @-10% T transporte ida (seg)
Hallamos # de pasadas:
T ciclo (hr) = 3600 seg/hr = 1,658.6 seg/ciclo = 2.17 ciclos/hr Luego el Rend. Ef. 73.39 ton/ciclo x 2.17 ciclo/hr = 159.26 ton/hr Con el cargador: T ciclo (hr) = 3,600 seg/hr = 1,718.6 seg/ciclo = 2.1 ciclos/hr Luego: el Rend. Ef. 73.39 ton/ciclo x 2.1 ciclo/hr= 154.11 ton/hr
Calculando el # de camiones en material estéril: Con la pala de 21
Con el carg. De 27
: 1,573.22 ton/hr 159.26ton/hr/camión :
=
1258.2ton/hr = 154.11 ton/hr/camión
9.88 camiones
8.16 camiones
TOTAL CAMIONES EN MINERAL = 18.04= 18 camiones
Mineral
Palas 1 de 21
Cargadores 1 de 15
Camiones 15
Estéril
1 de 21
1 de 27
18
