guia carguio y transporte

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CALAMA Ingeniería ejecución de Minas Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 1 GUIA TEORICA CARGUIO, TRANSPORTE Y EXTRACCION Introducción - Resumen Entre las operaciones unitarias más importante de la minería se encuentran el Carguío, el Transporte y la Extracción. El carguío, es recolectar o recoger el material fracturado y traspasarlo a un sistema posterior. El material puede haberse fracturado en forma natural, mediante procesos geológicos, o por medio de procesos mecánicos como las tronaduras. Por otra parte, dicho material puede ser traspasado a un sistema de transporte (camiones, correas transportadoras, etc.) o a un sistema de conminución (chancador primario). Esta acción puede ser realizada por diferentes equipos, dependiendo del sistema de explotación que se utilice, como se podrá ver más adelante. El Transporte, es la acción de trasladar el material desde un punto a otro. Por lo general, el primero es el punto de carga, el cual puede estar en la frente de trabajo, cercano a ella o en otro nivel; y el segundo es el punto de descarga. Si este último se encuentra fuera de la mina, el término a utilizar sería Extracción. En consecuencia, la extracción es la acción de trasladar el material fracturado desde un punto en el interior de la mina, hacia otro en el exterior, el cual puede ser una estación de chancado, un botadero, entre otros. Dada la importancia técnica y económica de estas operaciones, se hace imprescindible un riguroso estudio de las mismas. Por lo general, los costos de operación así como las inversiones son altísimas, razón de más para buscar la optimización del sistema, ya sea en minas en operación como en proyectos nuevos. Para lograr dicha optimización, se deben estudiar diferentes materias relacionadas. Estas materias vienen agrupadas en capítulos.

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  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 1

    GUIA TEORICA

    CARGUIO, TRANSPORTE Y EXTRACCION

    Introduccin - Resumen

    Entre las operaciones unitarias ms importante de la minera se encuentran el

    Carguo, el Transporte y la Extraccin.

    El carguo, es recolectar o recoger el material fracturado y traspasarlo a un

    sistema posterior. El material puede haberse fracturado en forma natural,

    mediante procesos geolgicos, o por medio de procesos mecnicos como las

    tronaduras. Por otra parte, dicho material puede ser traspasado a un sistema de

    transporte (camiones, correas transportadoras, etc.) o a un sistema de

    conminucin (chancador primario). Esta accin puede ser realizada por diferentes

    equipos, dependiendo del sistema de explotacin que se utilice, como se podr

    ver ms adelante.

    El Transporte, es la accin de trasladar el material desde un punto a otro. Por lo

    general, el primero es el punto de carga, el cual puede estar en la frente de

    trabajo, cercano a ella o en otro nivel; y el segundo es el punto de descarga. Si

    este ltimo se encuentra fuera de la mina, el trmino a utilizar sera Extraccin.

    En consecuencia, la extraccin es la accin de trasladar el material fracturado

    desde un punto en el interior de la mina, hacia otro en el exterior, el cual puede

    ser una estacin de chancado, un botadero, entre otros.

    Dada la importancia tcnica y econmica de estas operaciones, se hace

    imprescindible un riguroso estudio de las mismas. Por lo general, los costos de

    operacin as como las inversiones son altsimas, razn de ms para buscar la

    optimizacin del sistema, ya sea en minas en operacin como en proyectos

    nuevos.

    Para lograr dicha optimizacin, se deben estudiar diferentes materias

    relacionadas. Estas materias vienen agrupadas en captulos.

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    En el captulo I se habla de los mtodos de explotacin en minera subterrnea, de

    los diferentes equipos utilizados en ella y de las caractersticas tcnicas de los

    mismos. En el Captulo II entramos en la seleccin de equipos y el clculo de

    flotas de equipos de carguo. En el Captulo III se ven aspectos similares al del

    Captulo II, pero para equipos de transporte. En el captulo IV se habla de los

    mtodos de explotacin a Cielo Abierto, de los equipos utilizados y de las

    caractersticas tcnicas ms relevantes para su seleccin. En el Captulo V y VI se

    ven aspectos similares a los de los captulos II y III, considerando esta vez equipos

    de minera a Cielo Abierto. En el Captulo VII se incluye todo lo relacionado al

    clculo de costos horarios de propiedad y de operacin. En el Captulo VIII se

    abarcan aquellos temas relacionados a la optimizacin de las operaciones

    (nmero de estocadas, combinacin econmica de equipos, etc). Finalmente, en

    el Captulo IX se abarca todo lo relacionado al reemplazo de equipos.

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    Captulo I

    Mtodos de Explotacin Subterrnea

    Los principales Mtodos de Explotacin Subterrnea para minera metlica se

    pueden clasificar, de acuerdo a la resistencia de la masa rocosa y otras

    caractersticas geomtricas, en:

    Explotaciones con Sostenimiento Natural:

    Cmaras y Pilares (Room and Pillar).

    Subniveles (Sublevel Stoping)

    Explotaciones con Sostenimiento Artificial:

    Cmaras de Almacn (Shrinkage)

    Corte y Relleno (Cut and Fill)

    Explotaciones por Hundimiento:

    Hundimiento por Bloques (Block Caving)

    Hundimiento por Subniveles (Sublevel Caving)

    De acuerdo a las caractersticas propias del mtodo y a las del yacimiento en

    particular, es posible definir una variada gama de combinaciones de equipos y

    sistemas para el carguo, el transporte y la extraccin.

    El Room and Pillar, aplicado en yacimientos tipo mantos de baja pendiente y

    cercanos a la superficie, es un mtodo que permite una alta mecanizacin, por lo

    que sus costos de operacin unitarios no son muy altos. Sin embargo, tanto el

    hecho de que la recuperacin de mineral sea parcial, como una ubicacin del

    yacimiento a considerable profundidad, provoca un aumento de los mismos.

    Entre las principales combinaciones utilizadas estn:

    L.H.D. Camin (mediana - alta productividad)

    Cargador Frontal Camin (mediana - alta productividad)

    Slusher Convoy (baja productividad)

    Slusher Carros de Ferrocarril (baja productividad)

    Palas Autocargadoras Carros de Ferrocarril (baja productividad)

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    El Sublevel Stoping, aplicado en yacimientos verticales o con fuerte pendiente,

    es un mtodo de alta productividad y de costos de operacin medianamente altos,

    por lo que su mecanizacin es imprescindible. Las principales combinaciones

    utilizadas son:

    L.H.D. (Cargador frontal) Camin (alta productividad)

    L.H.D. (Cargador frontal) Pique Chancador - Correa Transportadora (alta

    productividad)

    L.H.D. (Cargador frontal) Convoy (alta productividad)

    L.H.D. (Cargador frontal) Pique Chancador - Convoy (alta productividad)

    L.H.D. (Cargador frontal) Pique Chancador Correa Transportadora

    Extraccin Vertical (mediana productividad)

    L.H.D. (Cargador frontal) Extraccin vertical (mediana a baja productividad)

    L.H.D. (Cargador Frontal) Camin Extraccin Vertical (mediana a baja

    productividad)

    Slusher Pique Chancador - Convoy (alta productividad)

    Slusher Pique Camin.

    El Shrinkage, aplicado en yacimientos pequeos tipo veta con pendiente superior

    a los 50 y de baja potencia, es un mtodo de baja productividad y mecanizacin.

    En mediana minera podra utilizarse equipos de mediana productividad como

    pequeos cargadores o L.H.D., camiones o extraccin vertical, sin embargo, en la

    pequea minera, normalmente se utilizan Slusher y carros sobre rieles. Las

    combinaciones ms utilizadas son:

    L.H.D (Cargador Frontal) pequeo Camin de bajo tonelaje.

    L.H.D (Cargador Frontal) pequeo Camin de bajo tonelaje Extraccin

    vertical.

    L.H.D (Cargador Frontal) pequeo Extraccin vertical.

    L.H.D (Cargador Frontal) pequeo Convoy pequeo.

    Palas Autocargadoras Carros sobre rieles

    Slusher Carros sobre rieles.

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    Slusher Carros sobre rieles Extraccin vertical.

    El Cut and Fill, aplicado en yacimientos verticales o con buzamiento superior a

    50 y de baja potencia, es un mtodo de baja productividad y alto costo de

    operacin, por lo que la completa mecanizacin no es aconsejable. Se utiliza

    principalmente por su alta selectividad, la buena recuperacin de mineral, la

    facilidad de aplicacin y las altas condiciones de seguridad. Las combinaciones

    ms utilizadas son:

    L.H.D (Cargador Frontal) pequeo Camin de bajo tonelaje.

    L.H.D (Cargador Frontal) pequeo Camin de bajo tonelaje Extraccin

    vertical.

    L.H.D (Cargador Frontal) pequeo Extraccin vertical.

    L.H.D (Cargador Frontal) pequeo Convoy pequeo.

    Palas Autocargadoras Carros Sobre Rieles.

    Slusher Carros sobre rieles.

    Slusher Carros sobre rieles Extraccin vertical.

    El Block Caving as como sus variantes (Panel Caving entre otros), aplicados en

    yacimientos masivos o de gran potencia y extensin, son mtodos de alta

    productividad; y dado que utilizan la gravedad para fracturar la roca, se hace

    imprescindible la mecanizacin completa con equipos de gran tonelaje, los cuales

    puedan cargar y transportar una gruesa granulometra. Los costos de operacin

    unitarios son ms bajos que en cualquier otro mtodo, principalmente por su alta

    productividad. Sin embargo, un gran porcentaje de este corre por cuenta del

    carguo, el transporte y la extraccin. Los principales equipos y sistemas utilizados

    para el manejo de materiales son:

    L.H.D. (Cargador Frontal) Camin.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso - Camin.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso Camin Pique de Traspaso -

    Convoy.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 6

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso Chancador Correa

    Transportadora.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso Chancador Convoy.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso - Convoy.

    Finalmente, el Sublevel Caving, aplicado en yacimientos tabulares de gran

    potencia o masivos, es un mtodo de alta productividad que permite una buena

    mecanizacin y requiere de menor preparacin que en Block Caving. Sin

    embargo, se recomienda su utilizacin cuando el mineral es de baja ley y no tiene

    problemas de tratamiento, debido a que causa una gran dilucin y prdida de

    mineral. Los principales equipos y sistemas utilizados son:

    L.H.D. (Cargador Frontal) Camin.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso - Camin.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso Camin Pique de Traspaso -

    Convoy.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso Chancador Correa

    Transportadora.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso Chancador Convoy.

    L.H.D. (Cargador Frontal) Pique de traspaso - Convoy.

    Si bien se han entregado variadas combinaciones de carguo, transporte y

    extraccin para cada uno de los mtodos, no son stas una exclusividad de cada

    uno de ellos. Queda abierta la posibilidad de que el lector combine, a su entero

    gusto y experiencia, los equipos que aqu se nombran y otros. Estas

    combinaciones slo pretenden ser una gua que provoque, modestamente, una

    tormenta de ideas, lo cual es muy necesario al momento de iniciar un nuevo

    proyecto.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 7

    Sistemas de Carguo, Transporte y Extraccin

    Aspectos Tcnicos y Econmicos de la Seleccin de Equipos

    Para seleccionar los equipos que realizarn las operaciones de carguo y

    transporte, es necesario considerar en primer lugar las caractersticas del

    yacimiento y del entorno, y en segundo lugar el Mtodo de Explotacin que se

    aplicar al yacimiento en cuestin. Con respecto al yacimiento, se deben

    considerar:

    Tipo y forma del Yacimiento.

    Potencias.

    Buzamientos.

    Propiedades Geomecnicas (Cajas y Cuerpo Mineral)

    Densidades, factores de esponjamiento, abrasividad, etc.

    Con respecto al entorno, se deben considerar:

    Altitud.

    Temperatura, Precipitaciones y Vientos.

    Tipo de terreno.

    Limitaciones Ambientales, etc.

    Finalmente, las caractersticas fsicas del mtodo y la forma en como se llevar la

    explotacin, son informacin fundamental para resolver el problema. Se deben

    considerar:

    Lmites de la propiedad.

    Dimensiones de las labores.

    Distancia de transporte.

    Ritmo de Produccin.

    Vida del Proyecto.

    Disponibilidad de capital, etc.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 8

    Por ejemplo, si hablamos de un yacimiento tabular de gran buzamiento, baja

    potencia y gran profundidad, en el cual se implementar un Cut and Fill (mtodo

    de baja productividad y labores pequeas), podra utilizarse un sistema L.H.D.

    (pequeo) Tolva de Almacenamiento - Extraccin Vertical; pero no podra

    utilizarse una correa transportadora para la extraccin debido a que necesita una

    pendiente moderada y un mnimo de curvas para cambiar de direccin. Por otro

    lado, si se trata de un yacimiento tabular de gran potencia ubicado en un cerro, en

    el cual se implementar un Sublevel Stoping (mtodo de mediana productividad y

    excavaciones medianas), podra aprovecharse la gravedad y utilizar un sistema

    L.H.D. Pique de traspaso Convoy; pero no podra utilizarse Extraccin vertical.

    Como sea, las caractersticas del yacimiento y del mtodo, son fundamentales.

    Luego que se han visualizado variadas alternativas para el manejo de materiales,

    se procede a recolectar cierta informacin sobre los sistemas tales como:

    Capacidad de Produccin.

    Esfuerzo de Traccin.

    Tiempos de ciclo.

    Altura de excavacin.

    Altura de descarga.

    Alcance.

    Velocidades de desplazamiento.

    Potencia total y al volante.

    Vida til estimada.

    Dimensiones.

    Peso y Robustez.

    Facilidad de mantenimiento.

    Facilidad de reparaciones.

    Nivel de adiestramiento o cualificacin del personal (operadores, choferes, de

    mantenimiento, etc.).

    Limitaciones por altitud y temperatura.

    Niveles de ruido y generacin de polvos.

    Seguridad.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 9

    Sistemas de accionamiento.

    Accesorios y equipos opcionales.

    Maquinaria auxiliar si se requiere.

    Dotacin del sistema o mquina.

    Instalaciones auxiliares si se requieren.

    Apoyo y calidad del servicio del fabricante y/o distribuidor, entre otros.

    Precio de los equipos y sus componentes, impuestos, seguros, costos de

    armado y traslado, etc.

    Finalmente, a toda esta informacin se agregan otros parmetros tcnicos y

    econmicos, tales como:

    Ritmo de produccin del equipo o sistema.

    Cantidad de equipos.

    Costos de Inversin o propiedad.

    Costos de Operacin.

    Costos totales de combinaciones de equipos o del sistema, entre otros.

    Sistemas de Carguo

    En minera subterrnea, el carguo lo realizan principalmente equipos L.H.D.;

    Slusher, que son sistemas de arrastre de material; y Cargadores Frontales o

    PayLoad, los cuales cumplen la misma funcin que el equipo L.H.D., con ciertas

    diferencias que se vern ms adelante.

    L.H.D. (Load Haul Dump): la sigla en ingls se traduce como Carga

    Transporte Descarga, y es uno de los equipos ms utilizados en mediana y gran

    minera. Es un equipo verstil que puede cargar, transportar y descargar el

    material en algn punto de vaciado ubicado a no mucha distancia del punto de

    carguo, pues los costos suben considerablemente al aumentar la distancia de

    transporte. Por lo general, no se mueve a ms de 300 metros desde el punto de

    carguo.

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 10

    Existen variadas empresas que fabrican este equipo; entre ellas: Wagner Mining

    Equipment Co., y otros. .

    Los L.H.D. o Scooptrams (como los llama Wagner) estn diseados

    exclusivamente para minera subterrnea, tal como lo demuestran sus

    dimensiones (tabla 1; estos modelos son de 1987, por lo que solo sirven de

    referencia). Pueden ser Diesel o Elctricos y de variadas capacidades, de tal

    forma de ajustarse con precisin a cada faena minera. Estn construidos

    robustamente, con mano de obra y materiales de alta calidad, lo cual asegura un

    mximo desempeo y una larga vida til en un medio tan corrosivo y desgastador

    como lo es el originado por la minera subterrnea. La figura 1 muestra las

    diferentes partes de un L.H.D. y la nomenclatura que utiliza Wagner para

    nombrarlos. En la Figura 2, se puede ver un equipo en plena operacin.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 11

    L.H.D. SCOOPTRAM ST-5B WAGNER

    ST INDICA SCOOPTRAM.

    5 INDICA UNA CAPACIDAD DE BALDE DE 5 YARDAS CBICAS.

    B INDICA EL MODELO.

    IMPULSADO POR MOTOR DIESEL (TAMBIN EXISTEN

    ELCTRICOS).

    MONTADO SOBRE RUEDAS NEUMTICAS.

    DESEMPEA LAS FASES DE: CARGUO, TRANSPORTE Y VOLTEO

    DE MINERAL.

    BOGGIE:

    BALDE CILINDRO HIDRAULICO DE LEVANTE

    CILINDROS HIDRAUL. DE VOLTEO DE BALDE

    EJE PROPULSOR DELANTERO

    CHASSIS:

    CABINA OPERADOR MOTOR

    CONVERTIDOR DE TORQUE

    TRANSMISIN

    EJE PROPULSOR TRASERO

    PASADOR TIPO

    BISAGRA

    Fig. 1

    Fig. 2

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 12

    Tabla 1

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 13

    Otra caracterstica muy importante de estos equipos, es su maniobrabilidad, dada

    principalmente por la posicin perpendicular en la que se encuentra el operador

    con respecto al eje longitudinal del vehculo. En esa posicin, el operador tiene

    una clara visual tanto al frente como hacia la parte posterior del equipo.

    Por lo general, estos equipos pueden recorrer fcilmente hasta 1.300 m o ms, si

    se utilizan estaciones de remanipulacin. Pueden trabajar en pendientes de hasta

    30%, cuando se trata de movimientos entre frentes en distintos niveles, y de hasta

    10% a 12%, cuando se trata de rampas de produccin.

    En la figura 3, se muestran algunas caractersticas de los equipos, relevantes para

    la seleccin y el dimensionamiento del modelo a utilizar.

    L.H.D. SCOOPTRAM

    ASPECTOS DE LA DESCARGA:

    MODELO

    SCOOP A B C D

    HST - 1A 43" (109 cm) 60" (152cm) 34" (86cm) 46" (117cm)

    ST - 1.3A 43" (109 cm) 77" (196cm) 37" (94cm) 53" (135cm)

    ST - 2D 60" (152cm) 99" (251cm) 30" (76cm) 48" (122cm)

    ST - 3-1/2 55" (139cm) 101" (256cm) 31" (78cm) 51" (129cm)

    ST - 5B 59" (150cm) 109" (277cm) 50" (127cm) 68" (173cm)

    ST - 5H 63" (160cm) 109" (277cm) 48" (122cm) 69" (175cm)

    ST - 6C 49" (124cm) 96" (243cm) 61" (155cm) 92" (234cm)

    ST - 8A 67" (170cm) 128" (325cm) 47" (119cm) 75" (191cm)

    CON EQUIPO STANDARD

    A

    B

    C D

    Fig. 3

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 14

    Slusher: Es un sistema de carga y arrastre poco utilizado en la actualidad, a

    excepcin de la pequea minera. Es poco utilizado debido a su baja

    productividad, muy sobrepasada por otros equipos como los L.H.D o Cargadores

    Frontales.

    Este sistema est compuesto por un motor elctrico, el cual hace girar un tambor

    en el que se enrolla una cuerda cuyos extremos van adosados a un balde o

    Scraper. Al girar el tambor, el cable, que se desliza sobre poleas tarugadas en el

    techo de la labor, provoca el movimiento del scraper, ya sea para ser cargado o

    para arrastrar el material, tal como se muestra en la figura 4.

    SCRAPER

    HUINCHE ELECTRICO

    PIQUE DE TRASPASO

    MINERAL

    SCRAPER (RASPADOR)

    Fig. 4

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 15

    Cargador Frontal: Aunque este equipo fue fabricado para trabajos en superficie,

    la necesidad que tena la mediana y gran minera de contar con un equipo mvil,

    maniobrable, verstil, productivo y de bajo costo, capaz de trabajar al ritmo que le

    imponan los grandes yacimientos, en los cuales se utilizaban mtodos de

    explotacin mediana o altamente productivos, hizo que este equipo pasara a

    formar parte de esta gran industria.

    Las diferencias entre este equipo y los L.H.D, radican fundamentalmente en las

    siguientes caractersticas:

    Tamao: Las dimensiones de los cargadores frontales son mayores, lo cual

    implica que las labores en las que se mueven deben ser ms grandes. Sin

    embargo, pueden adaptarse con mayor facilidad a camiones de diferentes

    tamaos.

    Disponibilidad: Las caractersticas fsicas y mecnicas de estos equipos, los

    cuales no son exclusivos para minera subterrnea, provocan un desgaste ms

    prematuro de sus componentes, y por lo tanto, la asistencia tcnica debe ser ms

    frecuente. Tanto para mantener una disponibilidad adecuada como para alcanzar

    altos niveles de vida til.

    Rendimiento: Por lo general, el rendimiento horario de estas mquinas, para el

    desarrollo de galeras, es un 45% menor a los L.H.D., principalmente, por sus

    tiempos de ciclos y las distancias ptimas a recorrer.

    Adaptabilidad: El Cargador Frontal no puede trabajar en aquellos sectores en los

    que la calidad de la roca no permite el ingreso de personal, es necesario contar

    con equipos adaptados a dichas condiciones. Para esas situaciones se necesitan

    equipos a control remoto, como los L.H.D. que trabajan en aquellos sectores en

    los que acontecen explosiones de roca, en el Nivel Teniente Sub 6, en Mina El

    Teniente.

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 16

    Costos: Los costos de inversin son menores en aproximadamente un 35% con

    respecto a los L.H.D., debido a que estos ltimos tienen caractersticas especiales

    para la minera subterrnea, tal como se expres en prrafos anteriores. Sin

    embargo, el cargador frontal posee un costo de operacin mayor, debido a las

    dimensiones de las labores (mayores a las de un L.H.D), mayor consumo de

    petrleo y lubricantes, mayor cantidad de horas en mantencin y reparacin, etc.

    A pesar de estas diferencias, tomar la decisin para invertir en uno u otro tipo de

    equipo sigue siendo muy complicada. Las caractersticas del yacimiento, vida til

    del proyecto en general, valores residuales de los equipos y los efectos financieros

    de las inversiones, son puntos que no pueden obviarse en dicho momento.

    Sistemas de Transporte y Extraccin

    En minera subterrnea, el transporte lo realizan principalmente Camiones,

    Convoyes, Correas Transportadoras y Sistemas de Extraccin Vertical. Siendo los

    primeros los ms utilizados. Los camiones pueden ser convencionales o de bajo

    perfil. Los convoyes, por su lado, son sistemas utilizados principalmente para la

    extraccin de material, de igual forma que los sistemas de extraccin vertical. Las

    correas transportadoras, pueden cumplir ambas funciones, sin embargo son poco

    utilizadas por sus limitaciones operativas. Estas ltimas se utilizan con mayor

    frecuencia en minera de superficie.

    Camiones de Bajo Perfil: estos camiones, al igual que los L.H.D, son equipos

    exclusivos para minera subterrnea (tabla 1). Alcanzan pendientes de hasta 12%

    y pueden recorrer grandes distancias. Pueden ser cargados por equipos L.H.D.

    (con los cuales acoplan perfectamente), cargadores frontales, correas

    transportadoras, piques de traspaso, etc. Adems existen los Teletram, que son

    camiones que poseen un sistema retrctil al interior de su caja, lo que les permite

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 17

    ser cargados completamente por su parte posterior y descargar completamente

    sin necesidad de alzarla (Fig. 6).

    CAMIN BAJO PERFIL MT - 416

    MT INDICA MINE TRUCK.

    4 INDICA TRACCIN EN LAS 4 RUEDAS (F INDICA TRACCIN EN

    LAS RUEDAS DELANTERAS).

    16 INDICA LA CAPACIDAD DE LA TOLVA EN TONELADAS

    CORTAS.

    IMPULSADO POR MOTOR DIESEL (TAMBIN EXISTEN

    ELCTRICOS).

    MONTADO SOBRE RUEDAS NEUMTICAS.

    DESEMPEA LAS FASES DE TRANSPORTE Y VOLTEO DE

    MINERAL.

    Fig. 5

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 18

    En la siguiente figura (7) se puede ver un camin bajo perfil siendo cargado por un

    equipo L.H.D.

    Fig. 7

    TELETRAM

    Fig. 6

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 19

    Camin Convencional: Este tipo de camiones fue incorporado a la minera

    subterrnea gracias a su bajo costo de inversin y a su productividad, dado que

    puede recorrer grandes distancias y atravesar tramos de gran pendiente. Sin

    embargo, posee los mismos defectos que el cargador frontal, con respecto al

    equipo L.H.D. El camin convencional, requiere de labores ms grandes, tiene una

    menor disponibilidad y costos de operacin mayores, entre otros. Acopla muy bien

    con los cargadores frontales, dada sus dimensiones. A no ser que los lugares de

    carguo estn acondicionados, no podran ser cargados por equipos L.H.D o

    correas transportadoras.

    Convoy: Este es un sistema utilizado principalmente para la extraccin de

    materiales. Muy utilizado en grandes minas antiguas, hoy en da ha sido

    reemplazado principalmente por camiones. Esto, debido a que no alcanzan

    grandes pendiente, por lo que su uso se restringe a yacimientos ubicados por

    sobre el nivel de extraccin; adems, los camiones son de bajos costos de

    operacin y gran maniobrabilidad.

    Este sistema trabaja en forma ptima en minas de alta produccin, y en perfiles de

    transporte de hasta 5.000 m y pendientes no superiores a 3% o 4%.

    Los carros del convoy pueden ser cargados por equipos L.H.D., Cargadores

    Frontales o Correas Transportadoras, sin embargo, la combinacin ms utilizada

    ha sido con Piques de Traspaso, con o sin una etapa intermedia de chancado.

    Extraccin Vertical: Este sistema tambin ha sido utilizado ampliamente para la

    extraccin. Sin embargo, a diferencia del Convoy, su mayor utilidad ha sido en

    minas profundas. El problema esta en su baja productividad y alto costo. Este

    sistema, est compuesto por un motor que hace girar un tambor, en el cual se

    arrolla un cable, que a travs de una polea ubicada en un castillete, mueve una

    jaula o skip que cuelga en un pique de extraccin.

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 20

    La jaula se utiliza para el transporte de personal, equipos y maquinarias, y el skip

    para la extraccin de materiales. El skip puede ser cargado a travs de un chute y

    una tolva de almacenamiento, tal como se muestra en la figura 8.

    Correas Transportadoras: Las Correas Transportadoras son sistemas de

    transporte continuos y de alta productividad, que trabajan muy bien en perfiles de

    transporte largos, con muy pocas curvas, y pendientes de hasta 30%. Los costos

    de operacin son bajos y la vida til es mayor a la de los camiones. Las cintas

    SISTEMA DE EXTRACCIN VERTICAL

    PEINECILLO o

    CASTILLETEMOTOR Y TAMBOR

    JAULA O SKIP

    Chute y Tolva

    POLEA

    Fig. 8

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 21

    transportadoras tienen una mayor eficiencia energtica, del orden del 75% frente

    al 45% de los camiones.

    Sin embargo, las cintas tienen la desventaja de que necesitan previamente un

    sistema de chancado, dado que el material a transportar debe tener una buena

    granulometra. Si bien el chancado primario es una etapa obligada de cualquier

    proceso minero - metalrgico, el hecho de que se realice interior mina provoca un

    aumento de las inversiones. Lo anterior sumado al costo mismo del sistema, hace

    que las inversiones sean muy elevadas. Finalmente, el exceso de cambios de

    direccin en ngulos cerrados o semi cerrados incrementa considerablemente las

    inversiones, debido a que se deben agregar al sistema algunos accesorios como:

    rodillos de impacto, triper o carros intermedios, etc.

    Cabe destacar que el clculo asociado a las Cintas Transportadoras se realizar

    en el Captulo de Cielo Abierto.

    Seleccin de Equipos de Carguo

    Antes de iniciar lo relativo a la seleccin de equipos, es necesario aclarar que

    veremos principalmente lo que es equipos de alta productividad tanto para

    pequea, mediana como gran minera. En ese sentido se estudiarn los equipos

    L.H.D. por ser muy utilizados en este mbito. La otra razn es que el

    procedimiento de clculo es el mismo para Cargadores Frontales, siendo otros

    aspectos los que diferencian la seleccin entre estos equipos, tales como las

    caractersticas tcnicas y econmicas ya vistas.

    Aspectos Legales: El primer paso en la seleccin de un equipo, es familiarizarse

    con los requerimientos legales de los cuerpos regulatorios que pueden aplicarse a

    las operaciones en cuestin. En el caso de nuestro pas, es necesario conocer y

    aplicar lo que dice el Reglamento de Seguridad Minera, con relacin a como

    deben desarrollarse las operaciones interior mina.

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 22

    En este sentido, el Articulo 368 del mencionado Reglamento indica que el ancho

    til de la labor por la cual transiten los vehculos ser tal que deber dejar un

    espacio mnimo de 1m a cada costado del equipo de carguo y transporte, luego

    de que la labor este en condiciones de operacin. Cada 30m, como mnimo,

    deber disponerse de refugios adecuados. El espacio libre a cada costado del

    equipo respecto a las cajas, podr reducirse a 50cm siempre que los refugios o

    estocadas se encuentren a intervalos no mayores de 20m. Por otra parte, el

    Artculo 367 indica que la altura mnima del techo de las labores por donde

    transiten los equipos (carguo y transporte), deber ser 50cm sobre la parte ms

    elevada de la cabina.

    Las concentraciones de gases mximas permitidas son: xxxxxxxxxxx xxxxx

    xxxxxxxxxxx xxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxx xxxxx

    Tamao: El segundo paso es seleccionar el tamao ms adecuado. En el caso de

    faenas en operacin, en las cuales ya existen equipos operando, y en las que se

    desea aumentar el ritmo de produccin, lo normal sera adquirir ms equipos de

    igual tamao. Sin embargo, dado que la economa de escala y el efecto financiero

    favorecen la adquisicin de equipos de mayor capacidad, tendra que pensarse en

    realizar las obras necesarias (desquinches) para as adquirir equipos ms grande.

    En este caso, el aumento de produccin deber pagar los costos asociados, no

    solo de la inversin en activos sino que tambin el del laboreo adicional. Cabe

    destacar, que el aumento de capacidad no es directamente proporcional al

    aumento de los costos. Un claro ejemplo de esta situacin, la constituye la

    comparacin entre un equipo de 5 yd3 con otro de 8 yd3. El primero es un equipo

    que tiene por dimensiones, 2,3 m de ancho y 2,3 m de alto; el segundo es un

    equipo que tiene 2,6 m de ancho y 2,25 m de alto. Las diferencias, para efectos

    de un desquinche, son nfimas si las comparamos con el rendimiento productivo

    que nos aporta cada uno de ellos; de ah que los costos de operacin sean ms

    bajos.

    En el caso de minas nuevas, las investigaciones preliminares indicarn las

    dimensiones de las labores a realizar y, por lo tanto, deber seleccionarse

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 23

    aquellos equipos de mayores dimensiones que cumplan con el reglamento

    vigente.

    Localizacin: Con respecto a la localizacin, la elevacin sobre el nivel del mar, a

    la cual operar el equipo, tendr un efecto adverso sobre el motor, y mientras ms

    alta la elevacin mayor ser el efecto. Esto se debe a que la menor cantidad de

    oxigeno en el aire, afecta al motor de combustin interna, reduciendo su poder.

    Cuando la altitud a la cual se encuentra la faena es conocida, Wagner Mining

    Equipment Co propone que para incluir la prdida de poder de los motores en la

    determinacin de la flota ptima, se reste un 3% de fuerza por cada 305 m de

    altitud, tomando como punto inicial, los primeros 305 m. De esta forma, si la faena

    se encuentra a 1220 m sobre el nivel del mar, la prdida ser de un 9%. Una

    forma de llevar a la prctica esta regla, es aplicar dicho porcentaje sobre la

    velocidad del equipo. Por lo anterior, se hace obvio aplicar esta prdida cuando el

    equipo va en subida y en horizontal. En el caso de bajada, solo si los reglamentos

    internos indican que los vehculos deben hacerlo enganchados. Estos fabricantes,

    tambin indican que por sobre los 1.500 m, debera considerarse equipar al

    vehculo con un Compensador de Altitud o usar un Motor ms grande.

    Ventilacin: En lo relativo a la ventilacin, de acuerdo al motor utilizado por el

    equipo, sern las necesidades de ventilacin que haya que cubrir. Cuando se

    trata de motores nuevos los requerimientos son los que se muestran en la tabla 3,

    obtenida del catalogo de Wagner Mining Equipment Co.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 24

    TABLA 3: REQUERIMIENTOS DE VENTILACIN

    MODELO

    MOTOR CFM RPM BHP

    Max. Fuel

    Lbs./Hr.

    DEUTZ

    F4L 912W 5000 23000 54 23.3

    F6L 912W 7500 2300 82 35.0

    F5L 413FRW 10000 2300 116 49.6

    F6L 413FRW 12000 2300 139 59.9

    F6L 413FW 12000 2300 139 59.9

    F8L 413FW 16000 2300 185 79.8

    F10L 413FW 20000 2300 231 99.6

    F12L 413FW 24000 2300 277 119.4

    MWM D916-4 5600 2500 66 27.1

    MWM D916-6 8700 2500 100 40.0

    CATERPILLAR

    3304 PCNA 10700 2200 100 46.2

    3304 PCT 33000 2200 165 70.5

    3306 PCNA 15500 2200 150 70.9

    3306 PCT 44000 2200 250 103.5

    3306 PCTA 32700 2200 270 109.4

    3306 PCTA 54000 2100 375 123.7

    3308 PCTA 58000 2100 475 156.6

    DETROIT DIESEL

    471N55 28000 2100 131 50.3

    6V71N55 42000 2100 197 75.6

    8V71N55 56000 2100 263 100.7

    12V71N55 84000 2100 394 150.9

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 25

    Peso y Volumen del Material: El material, ya sea mineral o estril, tiene una

    densidad particular cuando an no ha sido sacado desde su lugar natural. En ese

    estado dicha densidad es llamada insitu o real; si limitamos un sector del

    material dndole dimensiones especficas (por ejemplo: ancho y alto de una labor,

    y avance efectivo despus de la tronadura), obtendremos entonces un volumen

    que ser llamado tambin insitu o real, a partir de dicha informacin podremos

    entonces calcular el peso de ese volumen insitu. Sin embargo, una vez que se ha

    realizado la tronadura ese material se derrama, y dado que se ha fragmentado

    (aparecen huecos entre los trozos de roca) el volumen que ahora ocupa es mayor.

    Dicho volumen es por lo tanto, un volumen aparente, y si lo miramos como una

    masa podramos calcular su nueva densidad, que ahora se llamar aparente y

    que ser menor a la inicial debido a la fragmentacin. Como es lgico el peso

    seguir siendo el mismo.

    Ahora bien, lo que diferencia a una densidad real de una aparente, es el

    Esponjamiento, concepto que nos permite clarificar lo que ocurre con el material

    despus del proceso de fragmentacin.

    En la siguiente tabla (4) se muestran las densidades y el porcentaje de

    esponjamiento de algunas rocas y minerales.

    MATERIAL DENSIDAD

    REAL (T/M3)

    ESPONJAMIEN

    TO (%E)

    FACTOR DE

    EXPANSIN

    (1/(1 + E))

    DENSIDAD

    APARENTE

    (T/M3)

    BAUXITA 2,57 33 0,75 1,93

    ARCILLA SECA 1,10 39 0,72 0,79

    CARBN ANTRACITA 1,37 35 0,74 1,01

    MINERAL DE COBRE 2,3 2,7 35 0,74 1,70 2,00

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 26

    TIERRA SECA 1,25 15 - 35 0,87 0,74 1,09 0,92

    TIERRA

    HMEDA

    1,60 20 30 0,83 0,77 1,33 1,23

    TIERRA

    MOJADA

    2,01 20 25 0,83 0,80 1,67 1,61

    GRANITO 2,7 50 79 0,67 0,56 1,81 1,51

    YESO 2,7 30 0,77 2,08

    MINERAL DE HIERRO 3,50 5,10 67 0,60 2,10 3,06

    PIEDRA

    CALIZA

    2,63 67 75 0,60 0,57 1,28 1,50

    ROCA BIEN TRONADA 2,38 50 0,67 1,60

    ROCA IGNEA 2,98 50 0,67 2,00

    La expresin matemtica que transforma una densidad real ( r) en otra aparente

    ( a) es la siguiente:

    a = r (1 + E)

    donde E es el esponjamiento en tanto por uno, y las densidades estn en

    toneladas por metro cbico.

    El peso del material a transportar ser:

    P = Vr * r = Va * a

    Donde Vr es el volumen real y Va es el volumen aparente, ambos en metros

    cbicos.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 27

    Capacidad del Balde: Uno de los aspectos ms importantes de la seleccin de

    equipos de carguo es determinar la capacidad real del balde. No es lo mismo

    cargar arena que roca fragmentada. La primera copar el balde y si el operador es

    bueno, podr hasta formar el cono por sobre los lmites del mismo (Fig. 9-a). Sin

    embargo, la roca fragmentada dejar huecos sin llenar, debido a su tamao (Fig.

    9b); por lo tanto, el volumen a transportar ser menor que el generado por la

    geometra del balde. De lo anterior se deduce que existen, una capacidad nominal

    del balde (entregada por el fabricante) y otra real, producto de la calidad de la

    fragmentacin y de las condiciones de trabajo (nivelacin de pisos de trabajo,

    existencia de derrames, calidad del drenaje, calidad de la ventilacin, nivel de

    seguridad de las operaciones, etc.).

    Para resolver el problema de la estimacin de la capacidad real del balde se debe

    aplicar el llamado Factor de Llenado (Fill Factor). Wagner Mining Equipment Co

    propone los siguientes valores para este facto, dependiendo de la calidad de la

    fragmentacin y de las condiciones de trabajo.

    TABLA 5: FILL FACTORS (FF) PARA BALDES DE EQUIPOS L.H.D.

    CALIDAD

    FRAGMENTACIN FILL FACTOR

    CONDICIONES DE

    TRABAJO

    BUENA 1,00 EXCELENTES

    MEDIA (PROMEDIO) 0,95 PROMEDIOS

    MALA 0,90 SEVERAS

    La expresin matemtica por medio de la cual se determina la capacidad efectiva

    o real del balde (Ce) es:

    Llenado segn

    norma SAE

    (Mxima

    capacidad)

    Fig. 9 - a Fig. 9 - b

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 28

    Ce = Cn * FF

    Donde Cn es la capacidad nominal del balde en metros cbicos.

    Seleccin del Balde: La seleccin del balde es el ltimo paso en la seleccin del

    modelo del equipo de carguo. Para realizar la seleccin se debe recurrir a ciertas

    condiciones que restringen o impiden el normal desempeo del equipo y que son

    entregadas por el fabricante. En este caso, la mxima carga que puede transportar

    el equipo. Los equipos como los motores de los mismos, estn diseados para

    cargar y transportar un peso mximo de material. Si esa carga es sobrepasada el

    equipo sufrir un desgaste prematuro, por lo que su vida til disminuir

    dramticamente. Para evitar esta situacin se debe determinar el tamao ptimo

    del balde.

    El desarrollo de los clculos, utilizando los parmetros de los equipos fabricados

    por W.M.E.Co., es el siguiente:

    A.- Payload Indicado (PI): es la carga til que puede transportar el equipo, de

    acuerdo a su capacidad nominal (Cn). Est dado por:

    PI = Cn (m3) * a (T/m3) * FF (0/1)

    B.- Rated Tramming Capacity (RTC): es la carga til mxima (en toneladas) que

    puede transportar el equipo, de acuerdo a su potencia y robustez. Este parmetro

    lo entrega el fabricante.

    C.- Necesidad de Reemplazo: sobre la base del Payload (PI) y el RTC, es posible

    determinar si es o no necesario reemplazar el balde original que viene con el

    equipo. La metodologa es la siguiente:

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 29

    Si PI > RTC y la diferencia (PI RTC) es mayor al 13% de RTC, se debera

    considerar cambiar el balde por otro ms pequeo. Esto se debe a que como se

    ha superado la carga mxima que puede transportar el equipo, es necesario

    disminuir la capacidad. Este problema ocurre cuando las densidades de los

    materiales a transportar son demasiado altas.

    Si PI < RTC y la diferencia (RTC PI) es mayor al 13% de RTC, se debera

    considerar cambiar el balde por otro ms grande, debido a que la carga a

    transportar est muy por debajo de lo estipulado por el fabricante. En otras

    palabras, sin variar considerablemente el costo de inversin, podra transportarse

    material a un ritmo mayor si se cambiara el balde original por otro mayor. Esto

    ocurre, como es de suponer, debido a que el material tiene una densidad muy

    baja.

    Si en ambos casos, la diferencia entre RTC y PI es menor al 13%, se considera

    que el balde original es el adecuado para las operaciones.

    D.- Tamao Optimo del Balde: Si de acuerdo al criterio anterior se determina que

    es necesario cambiar el balde, se debe entonces definir cual es el tamao ptimo

    de balde para nuestras faenas. Para esto, se debe seguir el siguiente

    planteamiento:

    Se determina la capacidad ideal del balde (CI) de acuerdo a la siguiente

    expresin:

    CI =. RTC (T) .

    a (T/m3) * FF (0/1)

    Dado que los fabricantes trabajan con sistema ingls, se debe transformar esta

    capacidad de m3 a yd3.

    Luego se debe considerar las capacidades estndares y especiales en las que se

    fabrican los baldes. Por ejemplo, Wagner Mining Equipment Co fabrica baldes

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 30

    estndares en incrementos de 0,5 yd3, los cuales estn disponibles en todo

    momento. Sin embargo, tambin se fabrican baldes en incrementos de 0,25 yd3,

    exclusivamente para pedidos especiales.

    Con esta informacin es posible determinar cuales son las capacidades

    disponibles, y que estn sobre y bajo la capacidad ideal (CI) calculada

    anteriormente. De esta forma, obtenemos dos capacidades de balde ofrecidas por

    el fabricante: C1 y C2 (C1

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 31

    Dado que el equipo es el ST-5H, entonces la capacidad nominal del equipo es de

    5 yd3, que pasado al sistema mtrico toma el valor de 3,82 m3 (5yd3 / 1,308). Por

    otra parte, dado que las condiciones de trabajo y la granulometra son medias, el

    valor que toma el Fill Factor segn la tabla 5 es de 0,95. Luego el Payload

    Indicado es:

    PI = Cn (m3) * a (T/m3) * FF (0/1) = 3,82 * 1,94 * 0,95 = 7,04 (T)

    Dado que el RTC de la tabla 1 (8,17 T) es mayor que PI (7,04 T) y que la

    diferencia entre ellos (8,17 7,04 = 1,13) es el 13,83% de RTC, se debe optar por

    reemplazar el balde por otro de mayor tamao.

    La capacidad ideal del balde es:

    CI = RTC (T) = 8,17 = 4,43 (m3)

    a (T/m3) * FF (0/1) 1,94 * 0,95

    Luego, al pasar dicha capacidad al sistema ingls (4,43 m3 * 1,308 = 5,79 yd3),

    es posible definir dos capacidades de balde a probar, C1 = 5,75 yd3 (4,4 m3) y C2

    = 6 yd3 (4,59 m3).

    Con C1, el Payload Indicado es 8,11 (T) (4,4 * 1,95 * 0,95), luego la diferencia con

    RTC (8,17 8,11 = 0,06) es un 0,73% de RTC.

    Con C2, el Payload Indicado es 8,50 (T) (4,59 * 1,95 * 0,95), luego la diferencia

    con RTC (8,50 8,17 = 0,33) es un 4,04% de RTC.

    Luego, es posible concluir que el equipo a cotizar debe ser un modelo ST-5H con

    un balde especial de 5,75 yd3.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 32

    Flota Optima de Equipos de Carguo

    Para determinar la cantidad ptima de equipos de carguo necesarios para cubrir

    la produccin de una mina, se deben considerar cinco aspectos fundamentales:

    ritmo de produccin de la mina, factores que afectan el rendimiento operacional,

    caractersticas del ambiente de trabajo, ndices de rendimiento mecnico y

    operacional, y tiempo de ciclo.

    Ritmo de Produccin de la Mina: La idea, es determinar la produccin horaria de

    la mina (PHM) o del sector en cuestin. Para esto, se debe calcular las horas

    anuales (HA) de operacin de la mina, y la cantidad de material que se extraer en

    dicho perodo (PA). Este ltimo, se podr obtener del Plan Minero asociado.

    Factores que Afectan el Rendimiento Operacional: Existen dos tipos de

    factores que disminuyen el rendimiento operacional de un L.H.D. En primer lugar,

    se tienen los traslados entre frentes de carguo. Es importante considerar en el

    diseo, el tiempo que usan los equipos en trasladarse desde una frente a otra;

    sobre todo si se encuentran en diferentes niveles de la mina. En segundo lugar,

    estn los trabajos anexos a su operacin. En muchas ocasiones el equipo se

    utiliza para despejar vas de transporte, como plataforma para la fortificacin, para

    la limpieza de frentes de trabajo y de botaderos, como plataforma para la

    instalacin de caeras, alumbrado, etc. Todas estas labores impiden un ptimo

    aprovechamiento del equipo.

    Caractersticas del Ambiente de Trabajo: Es importante conocer las

    caractersticas y condiciones de trabajo asociadas al lugar de operacin de los

    equipos. Entre las principales estn:

    Calidad del macizo rocoso.

    Grado de fragmentacin de la roca.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 33

    Calidad de la ventilacin.

    Aspectos de seguridad.

    Calidad de los pisos de trabajo (nivelacin, drenado, etc.).

    Iluminacin del sector

    Limpieza y mantencin de zanjas, galeras, bocas de piques, estocadas de

    carguo, etc.

    Indices de Rendimiento Mecnico y Operacional: La determinacin precisa de

    estos ndices, es de gran relevancia para el diseo de la flota y el clculo del

    rendimiento de cada equipo. Los Indices de Rendimiento, son los parmetros que

    nos permiten pronosticar el comportamiento que tendr el equipo a futuro,

    principalmente en lo que se refiere a tiempo efectivo de operacin, y a eficiencia

    mecnica y fsica.

    Pero antes de definirlos en forma particular, es necesario conocer como se divide

    el tiempo total. La figura 10, muestra como se divide y en que se utiliza el tiempo

    total.

    CRONOLOGICO

    NOMINAL INHABIL

    DISPONIBLE

    MANTENCION

    Y

    REPARACION

    OPERATIVO RESERVA

    EFECTIVO

    IMPRODUCTIVO

    DEMORAS

    PROGRAMADAS

    DEMORAS NO

    PROGRAMADAS

    Tiempo Cronolgico (TC): Es el tiempo de referencia natural; 366 das en ao

    normal y 365 das en ao bisiesto.

    Tiempo Nominal (TN): Tiempo en que la faena est en actividades productivas.

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 34

    Tiempo Inhbil (TI): Tiempo en que la faena est paralizada, ya sea por

    mantencin general programada, por razones climticas, feriados o cualquier

    otro motivo.

    Tiempo en Mantencin y Reparacin (TMR): Como su nombre lo dice, es el

    tiempo en que el equipo se encuentra en mantencin (correctiva o preventiva,

    programada o no programada) y/o reparacin.

    Tiempo Disponible (TD): Perodo de tiempo en que el equipo se encuentra,

    desde el punto de vista mecnico, potencialmente en condiciones de llevar a

    cabo su funcin de servicio.

    Tiempo en Reserva (TR): Perodo de tiempo en el cual el equipo, estando en

    buenas condiciones mecnicas, no trabaja por falta de operador, no ha sido

    considerado en la planificacin o porque la flota operativa est completa (Stand

    by).

    Tiempo Operativo (TO): Perodo de tiempo en el cual el equipo se encuentra

    provisto de operador y realizando trabajos.

    Tiempo Efectivo (TE): Perodo de tiempo en que el equipo efectivamente

    desarrolla su funcin bsica, o sea, realiza su ciclo de trabajo.

    Tiempo Improductivo (TIM): Perodo de tiempo en que el equipo, estando

    disponible y con operador, no realiza su ciclo de trabajo. Este tiempo se divide

    en:

    Demoras Programadas: Estas demoras son producto del tiempo utilizado

    en colacin, entrada y salida de turnos, charlas de seguridad, etc.

    Demoras No Programadas: Son producto del tiempo utilizado en limpieza

    de frentes, movimientos entre frentes de trabajo, tronaduras, accidentes

    menores, etc.

    Sobre la base de estos tiempos, es posible determinar los Indices de Rendimiento

    Operacional que a continuacin se definen.

    Disponibilidad Fsica y Mecnica (DFM): Este ndice nos indica dos cosas

    importantes: el porcentaje de tiempo nominal que un equipo se encuentra en

    buenas condiciones fsicas y mecnicas; y la eficiencia alcanzada como resultado

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 35

    de las polticas de mantenimiento seguidas por una empresa. Este indicador es

    directamente proporcional a la calidad del equipo y a la eficiencia de la mantencin

    - reparacin y, adems, es inversamente proporcional a su antigedad y a las

    condiciones adversas existentes en su operacin. Est dado por la siguiente

    expresin:

    DFM = (TO + TR) * 100% TN

    Utilizacin (U): Este ndice sintetiza el uso dado a las maquinarias. Se expresa

    como la fraccin de tiempo disponible, expresada en porcentaje, en la cual el

    equipo esta siendo operado, incluyendo el tiempo improductivo. El valor de este

    indicador, es directamente proporcional a la demanda o necesidad de la

    operacin, de utilizar el equipo e, inversamente proporcional a su disponibilidad

    fsica. La expresin que la define es la siguiente:

    U = TO * 100% TN

    Eficiencia (Ef): Es la fraccin de tiempo nominal, expresada en porcentaje, en la

    cual el equipo esta siendo operado efectivamente con trabajo productivo. En otras

    palabras, indica el grado de eficiencia de las operaciones. El valor de este

    indicador, es inversamente proporcional al tiempo en mecnica, al tiempo en

    reserva, al tiempo improductivo y a las prdidas de tiempo operacional. La

    expresin que la define es la siguiente:

    Ef = TE * 100% TN

    Aprovechamiento (A): Este parmetro, indica el mximo aprovechamiento

    mecnico, fsico y utilitario del equipo. Si a este se agrega el rendimiento nominal

    del equipo, se obtendr el mximo aprovechamiento productivo. Las expresiones

    para este ndice son:

  • CALAMA Ingeniera ejecucin de Minas

    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 36

    A = TO * 100% = DFM(%) * U(%) TN 100%

    En general, los ndices no solo sirven para pronosticar el comportamiento futuro de

    los equipos, sino que tambin, son la base para mejorar el rendimiento productivo

    de los mismos, en faenas en operacin. Estudiando las estadsticas de estos

    ndices es posible determinar los problemas que impiden un mejoramiento de las

    operaciones. Por ejemplo, si la eficiencia es muy baja, significa que las demoras

    son demasiado altas, por lo tanto, se debern tomar las medidas que provoquen el

    efecto contrario sobre las mismas. Si bien el ejemplo pareciera ser simplista, nos

    proporciona una visin clara de la importancia de estos ndices, y de la utilidad que

    prestan, cuando tras ellos existe un estudio muy acabado.

    Tiempo de Ciclo (Tc): Uno de los factores ms importantes en la determinacin

    del rendimiento productivo de un equipo es el Tiempo de Ciclo. Por tal razn, su

    estimacin debe ser lo ms ptima posible.

    El Tiempo de Ciclo, se define como el perodo de tiempo en que un equipo realiza

    un ciclo de trabajo completo. Los equipos de carguo, y en especial los L.H.D.,

    tienen un tiempo de ciclo compuesto por los tiempos de los siguientes sub

    trabajos: carguo maniobras transporte cargado (ida) maniobras descarga

    maniobras transporte vaco (regreso) maniobras.

    Dado los componentes del ciclo se puede deducir que el Tiempo de Ciclo se

    puede dividir en dos tipos de tiempos complementarios: Tiempo Fijo (TF),

    compuesto por el carguo, las maniobras y la descarga; y Tiempo Variable (TV),

    compuesto por tiempos de viaje (ida y regreso).

    Los tiempos fijos, se pueden determinar en base a las condiciones de trabajo y a

    estadsticas llevadas por las empresas. Segn Wagner Mining Equipment CO. el

    tiempo fijo, en funcin de las condiciones de trabajo, es el mostrado en la tabla 6.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 37

    TABLA 6: TIEMPO FIJO DE EQUIPOS L.H.D.

    CONDICIONES DE TRABAJO TIEMPO EN MINUTOS

    EXCELENTES 0,80

    MEDIAS 1,10

    SEVERAS 1,40

    El Tiempo Variable, que puede ser calculado a partir de estadsticas de tiempos

    controlados en terreno, o sobre la base de antecedentes entregados por los

    fabricantes, depende de las condiciones de trabajo, la velocidad del equipo, la

    longitud total del trayecto, y de los componentes del trayecto (cantidad y longitud

    de tramos horizontales y en pendiente).

    Las condiciones de trabajo se refieren a los siguientes aspectos:

    Calidad del sistema de alumbrado del vehculo.

    Limpieza de pisos.

    Nivel de drenaje de los pisos.

    Periodicidad de la mantencin de las galeras de transporte.

    Nivel angular de los radios de giro de las galeras.

    Calidad del trfico.

    Seguridad y limpieza de los puntos de vaciado.

    Calidad de la ventilacin, etc.

    La velocidad del equipo se determina a partir de las condiciones de trabajo, y por

    lo general, para proyectos nuevos, la entregan los fabricantes. W.M.E.CO.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 38

    entrega las velocidades, en horizontal y pendiente, de varios de sus equipos, a

    travs de las siguientes tablas.

    TABLA 7: VELOCIDAD (Km/Hr) PARA TRAMOS HORIZONTALES O CASI

    HORIZONTALES

    CONDICION

    ES DE

    TRABAJO

    DIESEL ELECTRICOS

    HST 1A

    ST 1,3A

    ST 2D

    ST 3 1/2

    ST 5B

    ST - 13

    EHST O5

    EHST 1A

    EST SD

    EST 8A

    PRO

    M MAX

    PRO

    M MAX

    PRO

    M MAX

    PRO

    M MAX

    PRO

    M

    MA

    X

    EXCELENTE

    S 4,8 10,5 8,1 16,1 9,7 25,8 4,8 7,3 5,6 9,7

    MEDIAS 3,2 6,9 6,4 12,9 7,7 20,6 3,2 4,8 3,7 6,6

    SEVERAS 1,9 4,2 4,0 7,9 4,7 12,9 1,6 2,4 1,9 3,2

    TABLA 8: VELOCIDAD (Km/Hr) PARA TRAMOS EN PENDIENTE

    MODELO

    5% - 2,9 10% - 5,7 15% - 8,5 20% - 11,3 25% - 14

    SUBE

    CARG

    BAJA

    VACI

    O

    SUBE

    CARG

    BAJA

    VACI

    O

    SUBE

    CARG

    BAJA

    VACI

    O

    SUBE

    CARG

    BAJA

    VACI

    O

    SUB

    E

    CAR

    BAJA

    VACI

    O

    HARDROCK

    HST1A 12.2 12.2 8.3 10.2 6.4 7.8 5.1 6.4 4.3 5.6

    ST-1,3A 9.2 9.7 4.0 7.1 3.9 4.0 3.4 3.5 2.9 2.7

    ST - 2D 9.8 13.4 6.9 8.5 4.8 5.6 4.0 4.2 2.7 4.3

    ST-3-

    1/2

    12.9 17.2 8.4 9.2 4.5 8.1 4.0 6.4 3.7 4.3

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 39

    ST - 5B 12.9 19.3 8.4 12.6 6.3 8.5 4.5 5.2 4.0 4.5

    ST - 5H 11.9 18.4 7.6 11.3 5.6 7.6 4.0 6.4 3.7 5.2

    ST - 6C 11.9 18.0 7.4 10.9 5.6 7.2 4.3 6.3 3.5 5.6

    ST 8A 11.9 18.2 8.2 12.1 6.3 8.1 4.3 7.1 3.9 5.9

    ST - 13 10.6 16.0 6.6 8.6 3.8 6.7 3.7 3.8 3.5 3.5

    ELECTRICOS

    EHST-05 8.8 8.8 7.8 8.8 6.4 8.8 5.4 7.2 4.5 6.2

    EHST-

    IA 7.7 7.7 7.7 7.7 7.4 7.7 6.7 7.4 5.8 6.9

    EST-2D 7.2 8.2 4.2 6.8 2.3 4.0 2.3 2.3 2.1 2.3

    EST-3-

    1/2 8.1 9.7 5.2 5.6 2.9 5.2 2.7 2.9 2.6 2.7

    EST-5C 8.1 8.7 4.7 8.1 4.5 4.7 2.9 4.5 2.7 3.1

    EST-8A 9.2 10.5 5.6 6.1 3.1 5.9 2.9 3.4 2.7 3.2

    NOTAS:

    La informacin de estas tablas, as como la de todas las dems de Wagner

    Mining Equipment Co, es del ao 1987, por lo que solo sirve de referencia y

    para la resolucin de ejercicios. Los ingenieros que requieran de este tipo de

    informacin para sus proyectos, debern solicitarla a los fabricantes que

    actualmente se encuentran en el mercado.

    Wagner Mining Equipment Co, se reserva el derecho de modificar y/o cambiar

    el diseo de cualquier vehculo.

    La resistencia a la rodadura utilizada para determinar las velocidades de las

    tablas anteriores, es de 3%.

    La velocidad, y por lo tanto la potencia del vehculo, est afectada por la altitud a

    la cual se encuentran las faenas, por la Resistencia a la Rodadura, por la

    Resistencia a las Pendientes, por el peso del equipo y por la traccin del mismo.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 40

    Para resolver el primero de los problemas, y que es el nico que no ha sido

    considerado en las tablas anteriores, se la debe castigar (a la velocidad) de

    acuerdo al criterio visto en el punto de Localizacin (Seleccin del Equipo).

    Todos los dems factores han sido incluidos en el clculo de esas velocidades.

    La Resistencia a la Rodadura, se define como la oposicin al avance de una

    mquina, como consecuencia de las deformaciones naturales del terreno, las

    flexiones de los neumticos y los rozamientos internos de los propios mecanismos

    del equipo. Puede expresarse en Kilogramos Fuerza o en porcentaje. Por

    ejemplo, una resistencia de 20 Kg por 1000 Kg de vehculo equivale

    aproximadamente a un 2% de resistencia a la rodadura.

    La resistencia a la pendiente es la fuerza debida a la accin de la gravedad

    cuando un vehculo se mueve por una pista inclinada.

    La suma de las resistencias anteriores da como resultado la resistencia total a

    vencer por el equipo. Luego la fuerza del equipo debe ser muy superior a la

    resistencia total para as lograr el movimiento del mismo.

    El peso es el factor determinante en la cantidad de fuerza que precisa el equipo

    para vencer la resistencia a la rodadura y a la pendiente.

    La traccin es la fuerza propulsora en los neumticos y orugas. Se expresa como

    fuerza til en la barra de tiro o en las ruedas motrices.

    Todos estos parmetros se vern ms en extenso, en el captulo de cielo abierto.

    Los componentes del trayecto son los tramos en que se divide el perfil de

    transporte. Los tramos podrn ser horizontales y/o en pendiente; pudiendo ser

    continuados o intermitentes.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 41

    Finalmente, la expresin general que nos permite determinar el Tiempo de Ciclo

    (Tc) de un equipo es:

    Tc = TF + TV = Tcg + Tm + Tdg + D(ida) + D(reg) V(ida)*FCV *FCA

    V(reg)*FCV*FCA

    Donde:

    Tcg = Tiempo de carguo (min)

    Tm = Tiempo de maniobras (min)

    Tdg = Tiempo de descarga (min)

    D(ida) = Distancia del trayecto de ida (cargado) (m)

    D(reg) = Distancia del trayecto de regreso (vaco) (m)

    V(ida) = Velocidad de ida (Km/Hr)

    V(reg) = Velocidad de regreso (Km/Hr)

    FCV = Factor de conversin de la velocidad, de (Km/Hr) a (m/min) = 16,67

    FCA = Factor de correccin por altitud.

    Rendimiento Horario (Rh): Este es un ndice que indica el ritmo de produccin de

    un equipo. En su determinacin convergen todos los ndices y factores vistos con

    anterioridad. La expresin es:

    Rh = Cn (m3/ciclo) * FF * a (T/m3) * Nc (ciclos/Hr)

    Donde:

    Cn = Capacidad Nominal del balde

    FF = Fill Factor (Factor de Llenado)

    a = Densidad aparente de la roca a transportar.

    Nc = Nmero de Ciclos por hora de operacin.

    El Nmero de Ciclos, es la cantidad de ciclos para extraer la marina, si se trata de

    la construccin de un tnel, o la cantidad de ciclos que puede ejecutar el equipo

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 42

    en una hora de trabajo, si se trata de operaciones en produccin. Se determina a

    partir de la siguiente expresin:

    Nc = 60 * DFM * U Tc

    Donde:

    DFM = Disponibilidad Fsica y Mecnica (0/1)

    U = Utilizacin (0/1)

    Tc = Tiempo de Ciclo (min)

    El 60 es para convertir minutos en horas.

    Nc = Nmero de Ciclos por Hora de operacin.

    Cabe destacar, que en este caso el resultado de Nc no debe ser aproximado a

    nmero entero, debido a que los decimales multiplicados por el nmero total de

    horas del turno, podran generar otro ciclo completo.

    Flota de Carguo (FC): Para determinar la cantidad de equipos necesarios para el

    carguo de materiales en produccin, basta con comparar los rendimientos

    horarios de la mina y el equipo de carguo. La expresin es:

    FC = PHM Rh

    Donde:

    PHM = Produccin Horaria de la Mina

    Rh = Rendimiento horario del Equipo.

    Cuando la cifra resultante es fraccionaria, por lo general se debe aproximar hacia

    arriba, para cumplir en forma ptima con las metas productivas. En todo caso,

    siempre es necesario estudiar los riesgos asociados a la decisin.

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 43

    Ejemplo 2.- Para ejemplificar el procedimiento de calculo, supngase que se

    cuenta con el mismo equipo del ejemplo 1 (ST-5H) para trabajar en una mina que

    produce 3.400 toneladas por turno. Si la disponibilidad fsica y mecnica es de

    90%, la utilizacin es de 80%, se trabaja 8 horas nominales por turno, el trayecto

    en que operarn los equipos esta compuesto por un tramo horizontal de 56m y

    otro inclinado (al 10%) de 37 m, la altitud es menor a los 305 m, y las

    caractersticas de la roca y de la explotacin son las mismas del ejemplo anterior,

    determnese el rendimiento horario del equipo y la flota ptima.

    De acuerdo a los datos del problema, la produccin horaria de la mina es:

    PHM = 3.160 (T/turno) = 395 (T/Hr) 8 (Hrs/turno)

    Dado que las condiciones de trabajo son medias, el tiempo fijo es 1,1 min (tabla

    6), y el tiempo variable es:

    Tramo Longitud

    (m)

    Pendiente

    (%)

    Velocidad

    (Km/Hr)

    Vel. Correg.

    (m/min)

    Tiempo

    (min)

    Tramo 1 (ida) 56 O 7,7 128,4 0,44

    Tramo 2 (ida) 37 10 7,6 126,7 0,29

    Tramo 2 (reg) 37 -10 11,3 188,4 0,20

    Tramo 1 (reg) 56 0 7,7 128,4 0,44

    Luego, el tiempo variable es de 1,37 (min).

    El tiempo de ciclo es entonces:

    Tc = 1,1 (min) + 1,37 (min) = 2,47 (min) por ciclo

    El Nmero de Ciclos es:

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    Nc = 60 (min/hr) * 0,9 * 0,8 = 17,49 ciclos por hora.

    2,47(min)

    Luego el rendimiento horario, considerando un balde de capacidad nominal igual a

    5,75 yd3 , es:

    Rh = 4,4 (m3) * 1,94 (T/m3) * 0,95 * 17,49 (ciclos/hr) = 141,83 (T/hr)

    Finalmente, el nmero de equipos ptimo que permite cargar la produccin de la

    mina es:

    FC = 395 (T/hr) = 2,79 141,83 (T/hr)

    Luego, se debern adquirir 3 equipos ST-5H con balde especial de 5,75 yd3.

    Seleccin de Equipos de Transporte

    Dado que las correas transportadoras se vern en el captulo de Cielo Abierto,

    esta parte de la gua se reducir a la seleccin de modelos de camiones de bajo

    perfil. La metodologa para los camiones convencionales es la misma.

    Para la seleccin se deben tener en consideracin los mismos aspectos que para

    los equipos de carguo, tales como los legales, tamao del equipo, localizacin de

    las faenas, calidad de la ventilacin y caractersticas del material a transportar.

    Adems se debe considerar que la altura de descarga del L.H.D, debe acoplarse

    bien con el camin. En ocasiones, cuando los equipos por si solos no

    compatibilizan en sus dimensiones, se construyen rampas o se socava el piso de

    tal forma de que el acople sea perfecto.

    Capacidad de la Caja : El equipo se selecciona fundamentalmente, por el tamao

    de las galeras por las cuales circular y por la capacidad de la caja, la cual debe

    ser compatible con la capacidad del balde del equipo de carguo. Esta

    compatibilidad se manifiesta en el nmero de baldadas o pases (Np) que debe

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 45

    realizar el equipo de carguo para colmar la caja del equipo de transporte. Se

    estima que lo ptimo es entre 3 y 6 pases.

    De esta forma, la capacidad de la caja est dada por la siguiente expresin:

    Cnc = Cn * FFs * Np FFc Donde:

    Cnc = Capacidad nominal del camin (m3)

    Cn = capacidad nominal del equipo de carguo (m3)

    FFs y FFc = Factores de Llenado del equipo de carguo y transporte

    respectivamente.

    Np = Nmero de pases.

    Flota Optima de Equipos de Transporte

    Al igual que para los equipos de carguo, para la determinacin del rendimiento

    horario y de la flota de equipos de transporte se deben considerar aspectos como:

    la produccin horaria de la mina; los factores que afectan el rendimiento

    operacional, como la utilizacin de los camiones para el traslado de personal; las

    caractersticas del ambiente de trabajo, donde tambin hay que considerar la

    limpieza y seguridad de los puntos de vaciado interior mina y los exteriores

    (botaderos); y los ndices de rendimiento mecnico y operacional. Otros aspectos

    a considerar son los siguientes.

    Tiempo de Ciclo: El tiempo de ciclo, tal como se dijo anteriormente, est

    compuesto por un tiempo fijo y otro variable producto de los viajes. El tiempo fijo

    est compuesto por:

    Tiempo de carguo: es el tiempo que demora el equipo L.H.D en cargar el camin.

    Esta dado por la siguiente expresin:

    Tcc = Tcs * Np

    Donde:

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    Tcc = Tiempo de carguo del camin.

    Tcs = Tiempo de Ciclo del equipo de carguo.

    Np = Nmero de pases.

    Si el equipo de transporte es cargado por una correa transportadora o

    directamente desde un pique de traspaso, la expresin sera:

    Tcc = Cec (T)

    Tasa de carguo (T/min)

    Donde:

    Cec = Capacidad efectiva del camin (T)

    La tasa de carguo es el rendimiento operacional de la correa transportadora o del

    pique al momento de ser abierto.

    Tiempos de Maniobras, Vaciado y Espera: Estos tiempos son producto de las

    maniobras realizadas en los puntos de carguo y vaciado, el tiempo que demora el

    equipo en vaciar la carga y el tiempo de espera para ser cargado en las

    estocadas. Segn Wagner Mining Equipment Co, estos tiempos puede

    determinarse de acuerdo a las condiciones de trabajo, tal como se muestra en la

    tabla 9.

    TABLA 9 : ESPERA / VACIADO / MANIOBRAS

    CONDICIONES DE TRABAJO TPO PROMEDIO (MIN)

    CAMIONES MTs

    EXCELENTES 0,65

    MEDIAS 0,85

    SEVERAS 0,80

    Para calcular el tiempo variable, lo cual se realiza de la misma forma que para los

    equipos de carguo, se pueden considerar las velocidades recomendadas por

    Wagner Mining Equipment Co.

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    TABLA 10: VELOCIDAD (Km/Hr) PARA TRAMOS EN PENDIENTE

    MODELO

    5% - 2,9 10% - 5,7 15% - 8,5 20% - 11,3 25% - 14

    MAX.

    VEL.

    SUBE

    CARG

    BAJA

    VACIO

    SUBE

    CARG

    BAJA

    VACIO

    SUBE

    CARG

    BAJA

    VACIO

    SUBE

    CARG

    BAJA

    VACIO

    SUBE

    CAR

    BAJA

    VACIO

    HARDROCK

    MT - 413 26.9 8.7 23.5 7.4 15.3 3.9 8.5 3.5 8.1 3.4 4.0

    MT - 416 28.5 10.9 20.8 6.8 12.1 4.0 7.9 3.7 7.2 3.2 6.3

    MT - 420 32.2 11.6 21.3 7.2 13.2 5.2 8.9 4.0 7.7 3.4 6.3

    MT - 422 22.2 11.5 20.3 7.0 15.8 6.1 7.0 3.8 6.7 3.5 6.4

    MT - 426 24.2 11.6 20.9 7.2 14.5 5.5 7.4 4.3 6.8 3.5 6.4

    MT - 433 32.2 9.8 17.0 6.4 13.3 4.0 8.3 3.7 7.2 3.0 4.5

    MT - 439 30.3 12.6 24.5 7.6 14.5 5.2 11.6 4.2 7.9 3.5 7.2

    MT F28 30.3 12.6 24.2 7.4 14.2 5.2 8.4 4.0 8.1 3.5 7.2

    El Rendimiento Horario y la Flota de Transporte se calcula de la misma forma que

    para la de carguo.

    Ejemplo 3.- Seleccionar el equipo de transporte y determinar la flota,

    considerando los mismos datos del ejercicio 2. El trayecto a recorrer es de 1350m

    al 5% de pendiente, y las dimensiones de las galeras son de 4,5 *4 (m2). La

    disponibilidad y la utilizacin son las mismas que las del equipo de carguo.

    Considerando un Nmero de Pases igual a 3, la capacidad del equipo de

    transporte es la siguiente:

    Cnc = 4,4 * 0,95 * 3 = 13,2 (m3) < RTC = 13,8 (m3) 0,95

    De acuerdo a la tabla 1, y considerando a dems que el equipo no debe tener

    dimensiones mayores a 3,5 * 3,5 (m2), se debe seleccionar el modelo MT 433

    con RTC de 13,8 m3. La altura de descarga del Scooptram ST 5H es de 2,77 m

    (figura 3), la cual es mayor que la altura del camin (2,49 m).

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    Roberto Segura R. Maquinaria y Equipo Minero 48

    La Capacidad efectiva del equipo es de:

    Cec = 13,2 (m3) * 1,94 * 0,95 = 24,33 (T) que es menor al RTC = 29,9 (T).

    El tiempo de carguo es:

    Tcc = 2,47 (min) * 3 = 7,41 (min)

    El tiempo de maniobras, descarga y espera es 0,85 (min).

    El Tiempo de Viaje es:

    Tvc = 1350 m + 1350 m = 13,03 (min) 9,8 (Km/hr) * 16,67 17,0 (Km/hr) * 16,67

    Luego el tiempo de ciclo es: Tc = 7,41 + 0,85 + 13,03 = 21,29 (min)

    El nmero de ciclos es:

    Nc = 60 * 0,9 * 0,8 = 2,03 ciclos por hora. 21,29

    Luego el rendimiento horario del equipo de transporte es:

    Rhc = 24,33 (T/ciclo) * 2,03 (ciclos/hr) = 49,4 (T/hr)

    La flota de transporte podr calcularse por la expresin:

    FT = 395 (T/hr) = 7,99 49,4 (T/hr)

    Finalmente, se deber adquirir 8 camiones MT-433.

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    Estocadas de Remanipulacin

    En la construccin de tneles y rampas, los mayores elementos del ciclo total de

    avance son: perforacin, tronadura / ventilacin, desquinche, carguo, extraccin

    de saca y a menudo, el apoyo. La clave de una operacin a bajo costo se

    encuentra en resolver el problema de cmo mezclar stos componentes del ciclo,

    de tal forma de ajustarlos al tiempo diario total disponible y cumplir con un plan

    global de avance, el cual podra realizarse una, dos y posiblemente tres veces

    durante dicho perodo.

    Lo que corresponde a esta operacin en particular, es extraer la saca y, la primera

    pregunta que se realiza a menudo es, qu tan lejos podemos depositar la marina

    con solo un equipo L.H.D, dentro de un tiempo especficamente asignado para

    dicha tarea?.

    La factibilidad tcnica y econmica de que un L.H.D realice el carguo y extraccin

    de material est limitada por la distancia de acarreo y el tiempo con que se cuenta

    para ello.

    De lo anterior, se puede deducir entonces que en la construccin de un tnel o

    rampa, el equipo L.H.D podr operar hasta cierta distancia especfica, pues desde

    ah en adelante deber depositar la marina en estocadas de carguo (o de

    remanipulacin de materiales), para despejar la frente. De esta forma, mientras se

    realizan las operaciones de perforacin, tronadura y ventilacin, el equipo podr

    extraer la marina desde la estocada hacia el exterior.

    Es importante entender la aplicacin de las estaciones de remanipulacin en los

    tneles y rampas. Estas estaciones deben ser bastante grandes para contener el

    material de una tronada y dejar el espacio suficiente para que el equipo trabaje en

    forma correcta.

    En la figura 11, se muestra un esquema de la operacin en particular y algunos

    trminos utilizados en el diseo.

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    El procedimiento de clculo, para determinar la distancia entre estocadas, es el

    siguiente:

    1.- Se calcula el peso a remover en un disparo:

    TRT = H (m) * A (m) * La (m) * dr (T/m3)

    TRT = H (m) * A (m) * La (m) * da (T/m3) * (1 + E)

    Donde:

    H = altura del tnel.

    A = ancho del tnel.

    La = Avance efectivo por disparo.

    dr = densidad real

    2.- Seleccin del modelo de Scoop, de acuerdo a las dimensiones de la labor.

    Estocadas Perforadora

    Botadero

    Portal

    L.H.D

    Marina

    Fig. 11

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    3.- Seleccin del tamao ptimo del balde.

    4.- Clculo del nmero de ciclos necesarios para extraer el material tronado.

    Nc = TRT (T) / Ce (T)

    Donde:

    Ce = capacidad efectiva del balde del equipo de carguo, en toneladas.

    En este caso se debe redondear hacia arriba, debido a que se trata del nmero de

    ciclos totales para extraer la marina y no est restringido a una unidad de tiempo.

    5.- Tiempo para realizar la operacin de carguo, transporte y extraccin (TCTE)

    en un turno.

    TCTE = (Tpo. Total Turno Tpo. Colacin y cambio de turno - Tpo.

    Perforacin Tpo. Tronadura Tpo. Ventilacin otras operaciones

    menores.) * DFM

    6.- Dentro del tiempo total para la operacin, habr un tiempo para cargar,

    maniobrar y descargar. Dicha parte del tiempo de ciclo, al multiplicarla por el

    nmero de ciclos nos dar el Tiempo Fijo Total:

    TFT = TF * Nc (min)

    7.- Luego, el tiempo total utilizado en el turno para cubrir la distancia entre el

    portal(P) y el Botadero (B) exterior ser:

    TP-B = DP-B (m) * 2 * Nc (min)

    Vel (Km/Hr) * 16,67 * CA

    Donde:

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    D P-B = distancia entre el portal y el botadero

    CA = correccin por altitud.

    8.- Tiempo de limpieza de la frente (TL). Se debe estimar en base a la experiencia.

    Aproximadamente 5 minutos.

    9.- Tiempo para avanzar en la construccin del tnel, es decir, tiempo utilizado

    entre el portal (P) y la primera estocada (PE).

    TP-PE = TCTE - TL - TFT - TP-B

    10.- Clculo de la distancia entre el portal (P) y la primera estocada (PE).

    DP-PE = TP-PE (min) * VelP-PE (m/min)

    2 * Nc

    11.- Tiempo entre la primera estocada (PE) y la segunda (SE).

    Debido a que ahora el equipo ya no sale al botadero y deposita la saca en la

    primera estocada, el tiempo de transporte entre el portal y el botadero, se utiliza en

    avanzar en la construccin. Por lo tanto, el tiempo para ir desde la primera a la

    segunda estocada es:

    TPE-SE = TP-PE + TP-B

    12.- La distancia entre la primera estocada (PE) y la segunda (SE) es:

    DPE-SE = TPE-SE (min) * VelPE-SE (m/min)

    2 * Nc

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    13.- Finalmente, el nmero de estocadas (NE) est dado por:

    NE = ( Lt - DP-PE )

    DPE-SE

    Donde:

    Lt = Longitud total del tnel

    Se debe destacar, que el valor obtenido de la expresin anterior debe redondearse

    hacia arriba.

    Ejercicio 4.-

    Se proyecta la construccin de una rampa de 1067m con una pendiente de 5% y

    una elevacin de 244msnmm. La Disponibilidad es de 80%.

    Se estima que las condiciones de trabajo sern buenas (medias).

    La rampa deber tener una seccin de 4,6 m * 4,6 m y el diseo de la perforacin

    y tronadura arroja un avance efectivo de 3m.

    La distancia entre el L.H.D y la caja debe ser superior o igual a 1 m, por cada lado.

    La densidad de la roca es de 2,4 (T/m3) y esponjamiento de 45%.

    La distancia entre el portal y el botadero es de 90m.

    Determine el nmero de estocadas de remanipulacin necesarias para una ptima

    operacin.

    Peso a remover en el disparo.

    TRT = 4,6 m * 4,6 m * 3 m * 2,4 (T/m3) = 152,35 (T)

    El equipo a utilizar, de acuerdo a las dimensiones de la labor es el ST-8A. Las

    caractersticas de este equipo son:

    RTC = 12,25 (T)

    Velocidad horizontal = 7,7 (Km/hr)

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    Velocidad subiendo(5% pend) = 11,9 (Km/hr)

    Velocidad bajando (5% pend) = 18,2 (Km/hr)

    Capacidad Nominal = 8 yd3 6,1 m3

    Seleccin del balde ptimo, para una densidad aparente de 1,66 (T/m3) y un factor

    de llenado del 95%.

    PI = 6,1 * 0,95 * 1,66 = 9,62 (T)

    Como RTC es mayor que PI y la diferencia es 2,63 (T), equivalente al 21,5% de

    RTC, se debe cambiar el balde por otro de mayor capacidad.

    La capacidad ideal del balde es:

    CI = 12,25 (T) = 7,76 (m3) 10,15 yd3 1,66 * 0,95

    Luego, existen las siguientes alternativas:

    Balde de 10,25 yd3 (7,84 m3) PI = 12,36 (T) dif. equivalente al 0,9% de RTC

    Balde de 10,00 yd3 (7,65 m3) PI = 12,06 (T) dif. equivalente al 1,55% de

    RTC

    Por lo tan