Equipos de carguíotransporte-vaciado
Contenidos SISTEMAS DE CARGUIO – TRANSPORTE-VACIADO Sistema LHD
Descripción sistema Calculo de rendimientos y costos Diseño de flota de equipos Automatización de equipos LHD
Cargadores frontales Descripción Calculo de rendimientos y costos
Concepto es cargar-transportar y descargar
Cabina Operador
Especialmente diseñado para trabajar en minería subterránea: •Pequeños radios de giro •Pequeño Ancho y alto
•Gran capacidad de tolva (pala) •Buena velocidad de desplazamiento
Balde
•Cargar camiones, piques y piso
Horquilla
•Existen LHD Diesel y eléctricos
Pluma
motor
Estructura Motor : potencia Convertidor de torque Transmisión Frenos Dirección Servicios hidráulicos Sistema hidráulico general Cabina del operador
Factores que afectan el rendimiento Iluminación Visibilidad Estado de carpeta de rodado Condiciones del área de carguío Condiciones del área de descarga Factor humano Granulometría del mineral a cargar Perdidas de Potencia Altura sobre el nivel del mar Temperatura
Selección de LHD
El tamaño del LHD es función del layout posible. Estabilidad Recuperación Productividad:
no solo esta relacionado con el tamaño del equipo, considerar distancia al pique de traspaso
Tipo: eléctrico o diesel?. Depende
de los requerimientos y experiencia práctica
Especificaciones de equipos LHD Tipo de LHD
Largo mm
Ancho mm
Radio giro mm
Capacidad carga kg
4597 5486 6970 7341 8407 8620 9957 9252 10003 10508 10508 11410 14011
1050 1448 1480 1702 1930 2100 2718 2440 2700 2700 2700 3000 3900
3191 3734 4730 5004 5511 5780 6553 6590 6537 6672 6887 7180 9440
1000 2727 3500 4540 5897 6200 9545 9600 12000 12500 14000 15000 25000
9195 10640 10697
2482 2720 3048
6400 6680 7390
9000 12000 16200
5283 6593 8223 8530 9490 9800 10287 12396
1219 1651 1956 2040 2610 2590 2769 3404
3505 4700 5465 5800 6320
1361 3629 6000 10000 9525 12272 13608 20412
Tamrock Micro-100 EJC 61 TORO 151 EJC 100 D EJC 130 D TORO 301 EJC 210 D TORO 400 TORO 450 TORO 1250 TORO 1400 TORO 650 TORO 2500E Elphinstone 1500 1700 2800
Wagner HST-1A ST-2D ST - 3.5 ST-1000 ST-6C ST-7.5Z ST-8B ST-15Z
7010 8443
LHD: eléctrico o Diesel? ITEM
LHD Diesel
LHD eléctrico
Flexibilidad
Flexibles y faciles de mover no solo para cambiar el equipo en un nivel sino para usarlo en otras actividades como limpieza de calles y barro
Están limitados a la zona de producción Limita el acceso a las zonas de trabajo Se limita el uso de las unidades a otras tareas lo que es bueno
Reducción secundaria
Se puede realizar reducción secundaria detrás de las maquinas
Se debe tener cuidado con los cables eléctricos
Ventilación
Requieren de aire fresco en la frente
Operan bajo mínimos requerimientos de aire
Automatización
•Es posible automatizar estos equipos. •No se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad eléctricas
•Es posible automatizar estos equipos. •Se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad eléctricas y la unidad de poder posibilitando el apagado del equipo en condiciones de emergencia.
Otros
Carga mejor Alta disponibilidad Menor costo capital Silencioso Mas frió
Consideraciones para elegir el tamaño del LHD Estabilidad: el tamaño de labores se determina por el área máxima que puede ser expuesta sin soporte 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
Recomendaciones practicas Ancho galería: ancho del equipo + 1.5 (m) Altura galería: altura del equipo + 1.3 (m) Largo estocada (visera – centro calle): altura tunel + largo de la maquina Radio de curva (para velocidades adecuadas) : 2.5 * (IR + OR)/2 IR: radio de curva interno (m) OR: radio de curva externo (m)
Disposición general LHD
Disposición del LHD en el diseño y ángulo de la estocada PE
Ejemplo: radio de giro de 10 m
Largo requerido: 11 m desde el eje de la calle
A mayor ángulo el pilar mayor en mas ancho. Posible efecto en recuperación
Dimensiones típicas LHD
Dimensiones para distintos tamaños de equipos Ancho/alto Largo Estocada 6
Ancho de la galería (m)
5
20
3
2
1
16 14
0 0
5
10
15
20
25
30
25
30
Capacidad del LHD (toneladas)
12 10 8 6
6 5
4 2 0 0
5
10
15
20
Capacidad del LHD (toneladas)
25
30
Alto de la galería (m)
Minimo largo de estocada (m)
18
4
4
3
2
1
0 0
5
10
15
20
Capacidad del LHD (toneladas)
LHD eléctricos- protección de cables Los cables eléctricos deben ser reparados y tienen una vida util de 375 horas (148738).
La vida del cable depende de: •Area de trabajo: protección del cable, agua, derrames de rocas. •Mecanismo del carrete del cable •Cables requieren de mantencion: recauchaje, testeo de corrientes, etc
Calculo de rendimiento Equipos LHD Datos 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, Di, Dv (metros): layout del nivel de producción •Velocidad cargado,Vc: equipo, carga, seguridad, radio de giro •Velocidad equipo vacio, Vc: equipo •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 Numero de ciclos por hora
60 Nc T1 T2 T3 T4
Ciclos/hora
Rendimiento horario
Reffectivo
Nc Cb Fll (1 e )
Tonelada/hora
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 Cb Fll (1 e ) Cc N camion C LHD
C LHD
Cc NP entero C LHD NP C LHD Fll CC
Capacidad LHD
Numero de ciclos para llenar el camión
Numero de paladas
Factor llenado camión
Tllenadocamion N camion (T1 T2 T3 T4 )
Rendimiento LHD-n camiones
Tllenado ( n 1) camiones N camion (n 1)(T1 T2 T3 T4 ) Se requiere saturar al LHD, por lo tanto:
C LHD (Tcamion ) n 1 Cc (T1 T2 T3 T4 ) n = numero de camiones para saturar al equipo T camión = Tiempo de viaje del camión no incluyendo el tiempo de carga
Costos Sistema LHD Costo mano de obra
Costos operación -Consumo combustible -Consumo de insumos (cuchara, neumáticos, lubricantes) Costos adquisición •Equipo •Vida útil Costos mantención y reparación
Mantenciones menores Mantenciones mayores Costo operación = costo operación + costo mantención y reparación + costo mano de obra
Operación de LHDs
Automatizado: toda la operación la realiza el software y hardware
Semi-autónomo: el carguío lo realiza el operador (telecomando) mientras que la ruta se hace de forma autónoma.
Tele-comandado: toda la operación la realiza el operador desde una estación de control
Manual: un operador controla el equipo en todas sus labores.
Hoy en día la mayor parte de las operaciones ocupa operación manual.
Automatización de LHDs •Minas que buscan alta productividad o tienen escasez de personal especializado buscan automatizar sus actividades subterráneas. •En Chile se busca productividad y competencia (e.g. Mina El Teniente ,Codelco)
•La automatización esta basados en tecnología de punta obtenido en otras áreas de la ingeniería (robótica) para aquellas tareas mas bien repetitivas. •Equipos son operados desde una sala de comando por medio de software y hardware especializado. Un operador puede operar varias maquinas (hasta 3 se han provado) de manera eficiente. •Esta mas bien en el área de pruebas las que se han realizado en algunas sectores de minas de la gran minería como lo son El Teniente (Chile), Olimpic Dump (Australia), LKAB (Suecia)
Automatización de LHDs
Por reducción secundaria y bolones se ha adoptado por equipos semiautónomos en las operaciones. El tiempo de ciclo puede alcanzar un 30% menor El costo de adquisición de la automatización es de un 40% mayor que una manual Un operador puede operar hasta tres equipos. Cambio turno 5 minutos Se requiere mano de obra especializada: en el taller mecánico se necesita un ing. Eléctrico. Costos de servicio y piezas es menor en equipos semi-autónomos Desgaste de neumáticos es menor en equipos semi-autónomos Costos de cuchara/ consumo de combustible/ consumo de lubricantes y aceites igual que el equipo operado manualmente. Un operador puede aprender a manejar el equipo en días mientras lo que en operación manual puede tomar meses. La zona en que trabaja el equipo se debe aislar por medio de puertas o sensores (sistema de tags) La maquina se apaga si encuentra un obstáculo pero los sistemas actuales no pueden detectar personas o mas allá de 20 metros.
Sistema de navegación y Sala de control de LHD: equipos semi-autonomos Sistema de Conducción: controla los movimientos del equipo Sistema de navegación: hace un profile de la galería para crear un cuerpo en tres dimensiones
El equipo es guiado la primera vez y aprende la ruta y las velocidades de carga/descarga. El equipo de detiene a unos metros de la pila y del punto de descarga donde el operador realiza las actividades.
Este sistema requiere de redes y se están probando/desarrollando sistemas de traspaso de información inalámbricas.
Caso estudio- PIPA NORTE EL Teniente UNDERCUT LEVEL
PRODUCTION LEVEL
STORAGE BIN
OP 18 JAW CRUSHER ROOM BELT COVEYOR LEVEL
OP 17 HW
OFFICES & FACILITIES
TENIENTE 8 RAILWAY
Ejemplos de operación equipos semi autonomos Panel Caving
Pipa Norte – El Teniente (Chile)
Sub Level Stoping
Olimpic Dum– BHP Australia
Sistema de restricción a sectores en producción
Electric Safety Lock
Photocell
Zone Status Lights
Referencias
Laubscher 2000, Horizontal LHD layouts en Block Caving Manual, JKMRC, Universidad de Queensland. LeFeaux, 1997. Apuntes de carguío y transporte. Universidad de Chile. Jakola, R., Ward, R., Martin K. Rapid LHD advance using laser guidance and 3D vision systems for block-cave mining applications. MassMin2004, p. 665. ICSII. International Caving Study
Cargadores frontales
CARGADORES FRONTALES •Los cargadores frontales son equipos de carguío diseñados para “cargar” material quebrado •Son equipos que operan sobre neumáticos y son Diesel por lo que tienen autonomía y buen rendimiento. •Sirven no solo para carguío sino para tareas de apoyo (servicios) •No solo se ocupan en minería subterránea sino en minería a cielo abierto, canteras, forestal, construcción entre otros.
•Para subterránea estos equipos han sido diseñados mas bajos y con articulación central a fin de obtener menores radios de giro. •Tienen la cabina del operador en el centro, y este opera mirando hacia el frente del equipo •Son de menor costo de adquisición que el scoop pero tiene un menor rendimiento y requiere de mayores secciones en las labores.
Cargadores frontales Volvo L150E
New Holland W200
Cargadores frontales Volvo L120E
Caterpillar 966H
Dimensiones de cargadores
45º A2 A6
A1
A3
Dt
Da D L
Capacidad: Colmado 1-5,3 m3 •Al ras 0,8-4,4 m3 •A5 Ancho de cuchara •A3 Despejo de descarga a levante máximo •A6 Alcance a levante máximo Alcance con brazos horizontales y cuchara a nivel Profundidad de excavación •L Largo total •A2 Alto total a levantamiento máximo •R Radio de giro medio •A1 Altura de viaje máxima •Altura al pasador con levante máximo • -Profundidad máxima de excavación •Dt Distancia centro de la máquina al eje trasero •Da Distancia centro de la máquina al eje delantero •D Distancia entre ejes
2,3-3,3 m 2,5-3,7 m 1-1,6 m *-3,3 m 0,9-1,4 m 5,9-9,6 m 4,2-6,5 m 5,2-7,9 m 3-3,9 m 3,3-4,74 m 0,11-0,06 m 1,17-1,77 m 1,17-1,76 m 2,34-3,53 m
Cargadores Frontales- especificaciones y costos de adquisición Capacidades [Ton.]
Equipo
Especificación
Cuchara
Carga útil
VOLVO
Cargador frontal
3,8 m3 dientes
7,7
L150E
brazo estandar.
segmentados
6,46 (*)
VOLVO
Cargador frontal
2,9 m3 roquera
6,4
L120E
brazo estandar.
diente obtuso
4,93 (*)
N. Holland
Cargador frontal
3,2 m3
5,88
W200
brazo estandar.
de dientes rectos
5,44 (*)
Caterpillar
Cargador frontal
3,5 m3 diente
966H
brazo estandar.
largo y segmento
JCB
Cargador frontal
3,5 m3 dientes
456 ZX
brazo estandar.
segmentados
John Deere
Cargador frontal
3,5 m3 dientes
744 J
brazo estandar.
segmentados
Medidas [mt.]
Peso bruto Peso Máx.
Largo
Ancho
Radios de giro [mt.]
Maxima
Alturas Cabina piso Volteo
Motorizacion.
Pasador
Interior
Potencia [Hp]
RPM
USD sin IVA
17,43
25,13
8,87
2,95
5,94
3,58
4,8
4,34
3,8
7,37
12
384
1700
283.500
14,3
20,7
8,38
2,68
5,7
3,36
4,61
4,11
3,06
6,45
7,1
241
1500
201.700
10,97
16,85
7,71
3,01
5,26
3,32
4,4
3,9
NE
5,97
8,3
197
2200
155.250
?
23,69
9,2
3,3
6,1
3,6
4,8
4,2
NE
NE
11,1
283
1700
302.000
?
20,3
8
2,9
5,3
3,4
4,3
3,8
3,18
6,55
8,3
161
2000
159.500
?
23,35
8,55
3,01
NE
3,5
4,8
4,2
NE
NE
12,5
265
2000
254.100
Exterior Cilindrada [L]
5,95 (*)
5,95 (*)
5,95 (*)
Rendimiento Cargador Frontal Numero de ciclos por hora
60 Nc T1 T2 T3 T4
Ciclos/hora
Rendimiento horario
Reffectivo
Nc Cb Fll (1 e )
Tonelada/hora
Tllenado ( n 1) camiones N camion (n 1)(T1 T2 T3 T4 ) Se requiere saturar al cargador, por lo tanto:
n
Cc arg ador (Tcamion ) Cc (T1 T2 T3 T4 )
1
Este calculo es útil también cuando se calculan los camiones destinados a remover marina de los desarrollos
Costos Sistema Cargador Frontal o LHD Costo mano de obra
Costos operación -Consumo combustible -Consumo de insumos (cuchara, neumáticos) Costos adquisición •Equipo •Vida útil Costos mantención y reparación
Mantenciones menores Mantenciones mayores Costo operación = costo operación + costo mantención y reparación + costo mano de obra
Ejemplo de aplicación: determinación de flota y costos de operación cargador frontal
Se tiene una mina que sera explotada por medio de SLS a un ritmo de producción de 2000 tpd.
Determinar el equipo a utilizar y costos de carguío si la distancia media medida desde el caserón al punto de vaciado es de 50 metros. Realice un análisis para distintas opciones de capacidad de equipos de 3,8 , 3,5 y 3,9 m3 y concluya sobre la mejor opción tecnica-economica.
Hint: suponga que el layout considera superficie plana y utilize el principio de menor Costo Anual Equivalente CAUE para su elección
Solución 1. 2. 3.
Determinar los tiempos de ciclo Determinar rendimientos Determinar la flota para cada opción
1. Determinar tiempos de ciclo, rendimientos y flota requerida Estimación rendimiento cargador frontal Estimación Rendimiento Cargador 3.8 m3 T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno
Estimación Rendimiento Cargador 3.5 m3 T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno
Estimación Rendimiento Cargador 2.9 m3 T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno
T Carga T Descarga
T Carga T Descarga
T Carga T Descarga
1,5 0,5
min min
Tiempo acarreo velocidad cargado velocidad retorno distancia media tiempo acarreo tiempo retorno tiempo viaje tiempo total
8 12 50 0,375 0,25 0,625 2,625
km/hr km/hr m min min min min
Capacidad densidad factor de llenado Carga Cargador / ciclo Rendimiento Efectivo Utilización Factor operacional Rendimiento Cargador Numero de equipos Numero practico de equipos
3,80 1,7 0,85 5,49 126 0,9 0,8 90 0,92 1
m3 T/m3 Ton/Ciclo Ton/hr
Tons/Hr
1,5 0,5
min min
Tiempo acarreo velocidad cargado velocidad retorno distancia media tiempo acarreo tiempo retorno tiempo viaje tiempo total
8 12 50 0,375 0,25 0,625 2,625
km/hr km/hr m min min min min
Capacidad densidad factor de llenado Carga Cargador / ciclo Rendimiento Efectivo Utilización Factor operacional Rendimiento Cargador Numero de equipos Numero practico de equipos
3,50 1,7 0,85 5,06 116 0,9 0,8 83 1,001 2
m3 T/m3 Ton/Ciclo Ton/hr
Tons/dia
1,5 0,5
min min
Tiempo acarreo velocidad cargado velocidad retorno distancia media tiempo acarreo tiempo retorno tiempo viaje tiempo total
8 12 50 0,375 0,25 0,625 2,625
km/hr km/hr m min min min min
Capacidad densidad factor de llenado Carga Cargador / ciclo Rendimiento Efectivo Utilización Factor operacional Rendimiento Cargador Numero de equipos Numero practico de equipos
2,90 1,7 0,90 4,44 101 0,9 0,8 73 1,14 2
m3 T/m3 Ton/Ciclo Ton/hr
Tons/dia
