capacidad productiva de los equipos de carguio
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Es un analisis del calculo de capacidad para equipos en mineria superficialTRANSCRIPT
CAPACIDAD PRODUCTIVA DE LOS CAPACIDAD PRODUCTIVA DE LOS EQUIPOS DE CARGUIOEQUIPOS DE CARGUIO
ASPECTOS GENERALESASPECTOS GENERALES
La determinación de la capacidad productiva de los equipos mineros consiste en el cálculo de las capacidades operativas de cada uno de los equipos en una unidad de tiempo, bajo ciertas condiciones técnico-minera y acorde con el sistema de gestión del tiempo de trabajo durante el proceso productivo.
Los equipos mineros están fabricados para cumplir un determinado trabajo cuya capacidad productiva nominal, en determinadas condiciones de trabajo está especificada en los catálogos respectivos.
Depende de los usuarios cómo lograr el rendimiento de los equipos a los estándares sugeridos por los fabricantes.
ASPECTOS GENERALESASPECTOS GENERALES
En el presente curso se efectuará el cálculo de la capacidad productiva de los equipos de carguío y acarreo en operaciones a cielo abierto, utilizando equipos móviles de carguío y camiones convencionales de acarreo, en base a las experiencias adquiridas en la selección de equipos y en cálculo de flotas.
El sistema desarrollado cubre gran parte de los requerimientos en la solución del cálculo de equipos de carguío y acarreo, sobre todo, cuando se trata de equipos no convencionales para la minería a cielo abierto.
SELECCIÓN DE EQUIPOS DE CARGUÍOSELECCIÓN DE EQUIPOS DE CARGUÍO
La selección del tamaño de los equipos de carguío consiste en los siguientes pasos:
-Determinación de la escala de producción por unidad de tiempo, parámetros de diseño de las operaciones a cielo abierto
-Cálculo del tamaño de la cuchara sobre la base del ciclo de trabajo del equipo y de su eficiencia.
-Elección del equipo de carguío según especificaciones técnicas de los fabricantes, según el tamaño de la cuchara elegida.
-Se toma en consideración que el equipo de carguío haga un mach con la capacidad del equipo de acarreo en el número de pases suficientes para el llenado de la tolva.
CAPACIDAD DE CUCHARACAPACIDAD DE CUCHARA
cucharallenadodeFactorsueltomaterialdelDensidad
operativaaCVcn
arg
ucesp
cocn F
QV
ucespcnco FVQ
Donde: Vcn Capacidad nominal de cuchara (m3, Yd3)
Qco Capacidad operativa de cuchara (t ).
La carga nominal (Vcn) es a la capacidad de la cuchara expresada en volumen, es decir; es la capacidad geométrica de la cuchara.
En la determinación de la capacidad de la cuchara por tonelaje (Qco) lo más importante es la carga nominal (Vcn), teniendo en cuenta que el equipo de carguío trabaja con una carga máxima de material liviano.
Al manejar material de alta densidad le faltará potencia si en el cálculo se considera la capacidad nominal (Vcn).
El factor de llenado de cuchara (factor de utilización de cuchara) para materiales granulares (arena, grava, etc.) asume el valor de uno (01) y, para otros materiales, se determina de acuerdo a las condiciones de esponjamiento del material o bien se utiliza los datos mostrados en el siguiente cuadro.
DENSIDAD APARENTE (DENSIDAD APARENTE (δδapap))
Para efectos de cálculo de la capacidad operativa, tomando las condiciones naturales del material, se considera la humedad del material disparado.
uespespap h
ucapcnco FVQ Donde:Vnc Capacidad de carga nominal de cuchara, m3
Qco Capacidad operativa, t.
δesp Densidad del material suelto o esponjado, t/m3
Fuc Factor de utilización de cuchara
δap Densidad aparente, t/m3
hu Humedad, Factor de %
CICLO DE CARGUÍO (Tcc)CICLO DE CARGUÍO (Tcc)El ciclo de operación de un equipo de carguío está constituido por las siguientes actividades:
Desplazamiento para la carga (t1)Carga (t2)Retorno con carga (t3)Descarga (t4)
)( 4321 ttttTcc (t2) y (t4) “tiempo fijo”(t1) y (t3) “tiempo variable”
El (t2) depende del grado de fragmentación y homogeneidad del material roto, así como de las características geomecánicas (densidad, coherencia, granulometría) y las características del elemento de penetración de la cuchara del equipo de carguío seleccionado.
EXCAVABILIDAD (Ex)EXCAVABILIDAD (Ex) Se entiende por excavabilidad a la resistencia de excavación que opone el material roto durante el tiempo de carga (t2).
En la determinación de indicadores de excavabilidad (Ex) es complejo identificar y cuantificar a los factores que intervienen en ella. Una de las formas de hallar este factor es mediante pruebas experimentales de campo y calculando de la siguiente manera:
arenadeacdeTiempo
rotomaterialdelacdeTiempoEx arg
arg
a
rx t
tE
2
2
Donde:t2r Tiempo de carga en material roto, seg.
t2a Tiempo de carga en arena, seg.
EXCAVABILIDAD (Ex)EXCAVABILIDAD (Ex)
De esta manera el factor de excavabilidad (Ex) será un indicador que se utilice en la evaluación de la calidad de los trabajos de la voladura, independientemente del equipo de carguío utilizado en el carguío del material roto.
Por lo tanto, uno de los indicadores del comportamiento clave de la voladura (KPI) es el factor de excavabilidad (Ex).
TIEMPO DE CARGUÍO DE UN TIEMPO DE CARGUÍO DE UN CAMIÓN (Tcar)CAMIÓN (Tcar)
pcccar NTT Donde:
Tcar Tiempo de carguío de un camión, seg.Tcc Tiempo de ciclo de operación del cargador,
seg.Np Número de pases
En las operaciones de carguío y acarreo, además de las actividades principales de la actividad productiva, se tienen que realizar actividades complementarias (operaciones auxiliares) y la merma de tiempos en esperas (que necesariamente deben ser consideradas en el ciclo de carguío y acarreo).
TIEMPO PROMEDIO DEL CICLO DE TIEMPO PROMEDIO DEL CICLO DE CARGUIO DE UN CAMIÓN (T´car )CARGUIO DE UN CAMIÓN (T´car )
manesppcccar ttNTT )('
oapcccar tNTT ´
Donde:T´carTiempo promedio del ciclo de carguío de un camión, seg.
tesp Tiempo en espera, seg.
tman Tiempo en maniobras, seg.
toa Tiempo en operaciones auxiliares, seg.
CAPACIDAD PRODUCTIVA DE CAPACIDAD PRODUCTIVA DE EQUIPOS DE CARGUÍOEQUIPOS DE CARGUÍO
espcc
iuccncc FT
FVQ
cc
espuccncc T
FVQ
cc
cocc T
La capacidad de carga operativa calculada durante el ciclo de carguío se denomina capacidad operativa de carga (Qoc), mientras
que la capacidad nominal de carga (Qnc) es el dato proporcionado
por el fabricante según el tipo de la cuchara del equipo de carguío.
Donde:Qcc Capacidad de carga por ciclo de carguío, TM/seg.
Qnc Capacidad nominal de cuchara de carguío, TM/seg.
Qoc Capacidad operativa de cuchara de carguío,TM/seg.
Vnc Capacidad de carga nominal de cuchara, m3
Fuc Factor de utilización de cuchara.
δi Peso específico in situ del material roto, T/m3
Tcc Tiempo del ciclo de carguío, seg.
FACTOR DE ESPOJAMIENTO (Fesp)FACTOR DE ESPOJAMIENTO (Fesp)
Es el indicador que sirve para determinar la capacidad de hinchamiento o esponjamiento del material in situ removido mediante la voladura (o con equipo de remoción), este último cuando se trata de suelo consolidado.
El esponjamiento de un determinado material depende de varios factores, tales como: la homogeneidad del material, tamaño del material roto, forma del recipiente, características mecánicas del material (densidad, coherencia, humedad, forma de las partículas y otros).
esp
iespF
Donde:δesp Peso específico del material esponjado,
T/m3δi Peso específico del material in situ,
T/m3
TIEMPO DE CARGUÍO DE UN CAMIÓN (Tcam)TIEMPO DE CARGUÍO DE UN CAMIÓN (Tcam)
carpcam TNT ' )( oapccpcam tNTNT
co
otp Q
QN espntnt VQ
Cuando la densidad del material es alta, el número de pases se determina por la siguiente expresión:
En condiciones reales se considera la densidad aparente (δap)
Donde:Tcam Tiempo de carguío de un camión, seg.
Np Número de pases.
T´car Tiempo promedio del ciclo de carguío, seg.
toa Tiempo en operaciones auxiliares de carguío, seg.
Qot Capacidad operativa de tolva del camión, TM/seg.
Qnt Capacidad nominal de la tolva, TM/seg.
Fut Factor de utilización de tolva
Vnt Volumen nominal de tolva del camión, m3
Qco Capacidad operativa de cuchara de carguío
CAPACIDAD DEL CAMIONCAPACIDAD DEL CAMION
oc
otp V
VN
utntoc FVV espntnt VQ uccpoc FVV
utuc FF
Cuando la densidad del material es baja, el número de pases se determina por la siguiente expresión.
Donde:Vnt Volumen nominal de la capacidad de la tolva, m3Vnc Volumen nominal de la capacidad de la cuchara, m3Fut Factor de utilización de tolva del camión.Fuc Factor de utilización cuchara del equipo de carguío
Los factores de utilización de carguío (Fuc) y de utilización de tolva (Fut) son similares, pero no necesariamente iguales.
CAPACIDAD OPERATIVA DEL CAMIONCAPACIDAD OPERATIVA DEL CAMION
Durante el cálculo de la capacidad operativa de carguío del camión se deberá verificar que la capacidad operativa por tonelaje (Qoc) y por volumen (Voc) y que las capacidades halladas no exceda ha la capacidad nominal (Qcn).
cnco QQ
cnco VV
RENDIMIENTO DE CARGUÍO POR HORA RENDIMIENTO DE CARGUÍO POR HORA EFECTIVA (Rchef)EFECTIVA (Rchef)
Es el indicador principal que sirve para evaluar la capacidad productiva de un equipo.
car
copcamchef T
QNNR
´3600
hestchef RR
Donde:Rchef Rendimiento por hora efectiva de carguío, TM/hefRcest Rendimiento estadístico del cargador frontal, TM/hef
La clave de este método de cálculo es que el rendimiento por hora efectiva hallado sea similar o igual al rendimiento estadístico del equipo de carguío, por hora efectiva del equipo, en determinadas condiciones de trabajo.
RENDIMIENTO POR TIEMPO TOTALRENDIMIENTO POR TIEMPO TOTAL
En este caso, durante el turno de trabajo, el rendimiento por tiempo total se considerará el factor de utilización del tiempo total.
chefttt RUEUODMUPR T
chefttur RUTR T
Donde:Rtt Rendimiento de tiempo total, horas, días, mes, año
CAPACIDAD PRODUCTIVA DE CAPACIDAD PRODUCTIVA DE EQUIPOS DE ACARREOEQUIPOS DE ACARREO
El cálculo de la simulación de acarreo está íntimamente ligado al equipo de carguío seleccionado y a las rutas de acarreo previamente diseñado, como también, a las rutas existentes en el caso de que se tratara de evaluar el requerimiento de equipos de carguío y acarreo en una determinada operación.
CICLO DE ACARREO (Tcac)CICLO DE ACARREO (Tcac)
tttT retrcacac Donde:
Tcac Tiempo del ciclo de acarreo, mint.trca Tiempo de recorrido cargado, mint.tret Tiempo de retorno, mint.tө Tiempo en pausas, mint.
dmdcarmc ttTtt '
Donde:tmc Tiempo de maniobra para el carguío, mint.T´car Tiempo promedio del ciclo de carguío de un camión, mint.tmd Tiempo de maniobra para la descarga, mint.td Tiempo de descarga, mint.
CICLO DE ACARREO (Tcac)CICLO DE ACARREO (Tcac)
)......()(3
3
2
2
1
1
irca
i
rcarcarcarca v
l
v
l
v
l
v
lt
)......()(3
3
2
2
1
1
iret
i
retretretret v
l
v
l
v
l
v
lt
Donde:li Longitud de recorrido de un tramo de la ruta de acarreo, Km.Vrc(i) Velocidad de recorrido con carga en el tramo de la ruta,
Km/hora.Vre(i) Velocidad de retorno vacío en el tramo de la ruta, Km/hora.
ZONA DECARGUÍO
ZONA DEDESCARGA
l1v1
l2v2
l3v3
l4v4
livi
li Longuitud del tramovi Velocidad en cada tramo de rrecorrido
0%+2.0%
0%+2.0%
0%
% Gradiente del segmento de rrecorrido
CICLO DE ACARREO EN UNA RUTA CICLO DE ACARREO EN UNA RUTA DETERMINADADETERMINADA
VELOCIDAD CON CARGA POR TRAMOS
CICLO DE ACARREO EN UNA RUTA CICLO DE ACARREO EN UNA RUTA DETERMINADADETERMINADA
VELOCIDAD DE RETORNO POR TRAMOS
CAPACIDAD DE LA TOLVA DEL CAMIÓN (Vot)CAPACIDAD DE LA TOLVA DEL CAMIÓN (Vot)
tolvadellenadodeFactorsueltomaterialdelespecíficoPeso
tolvadeoperativaaCVct
arg
utesp
coct F
QV
utespctco FVQ
Donde:Vct Capacidad operativa de la tolva, m3Fut Factor de utilización de tolva.δesp Peso específico del material suelto.
CAPACIDAD DE LA TOLVA DEL CAMIÓN (Vot)CAPACIDAD DE LA TOLVA DEL CAMIÓN (Vot)
La capacidad operativa de la tolva operativa, respecto al peso específico in situ del material, se calcula de la siguiente forma:
esp
iutctco F
FVQ
espcc
iuccnpco FT
FVNQ
Donde:Qot Capacidad operativa de la tolva, TMNp Número de pasesVnc Capacidad nominal de carga de cuchara, m3Fuc Factor de utilización de cuchara.δi Peso específico in situ del material roto, T/m3Tcc Tiempo del ciclo de carguío, seg.Fesp Factor de esponjamiento, TM/m3.
RENDIMIENTO DEL CICLO DE ACARREO RENDIMIENTO DEL CICLO DE ACARREO (Rcac)(Rcac)
espcac
iutcocac FT
FVR
cac
cocac T
QR
Donde:Rcac Rendimiento de ciclo de acarreo, TM/mint.Vot Capacidad operativa de la tolva, m3Fut Factor de utilización de tolvaδi Peso específico del material in situ, T/m3Tcac Tiempo de ciclo de acarreo, mint.Fesp Factor de esponjamiento
NÚMERO DE CAMIONES REQUERIDOS EN NÚMERO DE CAMIONES REQUERIDOS EN UNA DETERMINADA RUTA (Ncam)UNA DETERMINADA RUTA (Ncam)
car
carcaccam T
TTN
´
'
Donde:Ncam Número de camiones requeridosTcac Tiempo del ciclo de acarreo, mint.T´car Tiempo promedio del ciclo de carguío de un camión,mint.
En el tiempo promedio del ciclo de carguío (T´car) se incluye el tiempo en operaciones auxiliares (toa) en el proceso de carguío como tiempo complementario, necesario, que debería de ser considerado dentro del ciclo de carguío.
RENDIMIENTO DE ACARREO POR HORA RENDIMIENTO DE ACARREO POR HORA EFECTIVA (Rahef)EFECTIVA (Rahef)
cac
cacahef T
RR 60
Donde:Rahef Rendimiento de acarreo por hora efectiva, TM/hefRcac Rendimiento de ciclo de acarreo, TM/mint.Tcac Tiempo de ciclo de acarreo, mint.
RENDIMIENTO DE ACARREO POR TIEMPO OPERATIVA (To )
ahefoaho RUETR
RENDIMIENTO DE ACARREO POR TIEMPO RENDIMIENTO DE ACARREO POR TIEMPO TOTAL (Ratt )TOTAL (Ratt )
aheftatt RUEUODMTR
aheftatp RUTTR
RENDIMIENTO DE ACARREO POR TONELADA RENDIMIENTO DE ACARREO POR TONELADA KILÓMETRO HORA (TKPH)KILÓMETRO HORA (TKPH)
El factor comparativo del rendimiento, entre las rutas de acarreo, es el factor de tonelada kilómetro por hora (TKPH) convertido a distancia equivalente.
mco VQTKPH Donde:
Vm Velocidad media de recorrido por la ruta de acarreo, km/hora.Qco Capacidad operativa del camión, t
CONDICIONES DE LA SIMULACIÓN DE CONDICIONES DE LA SIMULACIÓN DE CARGUÍO Y ACARREOCARGUÍO Y ACARREO
Para que la simulación de carguío y acarreo sea completa, debe cumplirse la siguiente condición:
ahefchef RR
En el cálculo de la capacidad productiva de los equipos intervienen una serie de variables. Por otro lado, el tiempo de duración de las diferentes actividades del proceso productivo no es constante debido a la naturaleza del trabajo minero, lo que debe tomarse en cuenta durante la simulación de carguío y acarreo.
GRACIASGRACIAS