Equipos de carguo-

transporte-vaciado

Contenidos

SISTEMAS DE CARGUIO TRANSPORTE-VACIADO Sistema LHD

Descripcin sistema

Calculo de rendimientos y costos

Diseo de flota de equipos

Automatizacin de equipos LHD

Cargadores frontales

Descripcin

Calculo de rendimientos y costos

Concepto es cargar-transportar y

descargar

Especialmente diseado para

trabajar en minera subterrnea:

Pequeos radios de giro

Pequeo Ancho y alto

Gran capacidad de tolva (pala)

Buena velocidad de desplazamiento

Cargar camiones, piques y piso

Existen LHD Diesel y elctricos

Balde

Horquilla

Pluma

Cabina Operadormotor

Estructura

Motor : potencia

Convertidor de torque

Transmisin

Frenos

Direccin

Servicios hidrulicos

Sistema hidrulico general

Cabina del operador

Factores que afectan el rendimiento

Iluminacin

Visibilidad

Estado de carpeta de rodado

Condiciones del rea de carguo

Condiciones del rea de descarga

Factor humano

Granulometra del mineral a cargar

Perdidas de Potencia

Altura sobre el nivel del mar

Temperatura

Seleccin de LHD

El tamao del LHD es funcin del layout posible. Estabilidad

Recuperacin

Productividad: no solo esta relacionado con el tamao del equipo, considerar distancia al pique de traspaso

Tipo: elctrico o diesel?. Depende de los requerimientos y experiencia prctica

Especificaciones de equipos LHD

Tipo de LHD Largo Ancho Radio giro Capacidad carga

mm mm mm kg

Tamrock

Micro-100 4597 1050 3191 1000

EJC 61 5486 1448 3734 2727

TORO 151 6970 1480 4730 3500

EJC 100 D 7341 1702 5004 4540

EJC 130 D 8407 1930 5511 5897

TORO 301 8620 2100 5780 6200

EJC 210 D 9957 2718 6553 9545

TORO 400 9252 2440 6590 9600

TORO 450 10003 2700 6537 12000

TORO 1250 10508 2700 6672 12500

TORO 1400 10508 2700 6887 14000

TORO 650 11410 3000 7180 15000

TORO 2500E 14011 3900 9440 25000

Elphinstone

1500 9195 2482 6400 9000

1700 10640 2720 6680 12000

2800 10697 3048 7390 16200

Wagner

HST-1A 5283 1219 3505 1361

ST-2D 6593 1651 4700 3629

ST - 3.5 8223 1956 5465 6000

ST-1000 8530 2040 5800 10000

ST-6C 9490 2610 6320 9525

ST-7.5Z 9800 2590 12272

ST-8B 10287 2769 7010 13608

ST-15Z 12396 3404 8443 20412

LHD: elctrico o Diesel?

ITEM LHD Diesel LHD elctrico

Flexibilidad Flexibles y faciles de mover no solo para cambiar el equipo en

un nivel sino para usarlo en

otras actividades como limpieza

de calles y barro

Estn limitados a la zona de produccin

Limita el acceso a las zonas de trabajo

Se limita el uso de las unidades a otras

tareas lo que es bueno

Reduccin secundaria Se puede realizar reduccin secundaria detrs de las

maquinas

Se debe tener cuidado con los cables

elctricos

Ventilacin Requieren de aire fresco en la frente

Operan bajo mnimos requerimientos de

aire

Automatizacin Es posible automatizar estos equipos.

No se pueden hacer conexiones con barreras de

seguridad elctricas

Es posible automatizar estos equipos.Se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad elctricas y la

unidad de poder posibilitando el apagado

del equipo en condiciones de

emergencia.

Otros Carga mejorAlta disponibilidad

Menor costo capital

Silencioso

Mas fri

Consideraciones para elegir el

tamao del LHD

Estabilidad: el tamao de labores se determina por el rea mxima que puede ser expuesta sin soporte durante la etapa de desarrollo

Se deben considerar las dimensiones segn legislacin minera

Se debe considerar la ruta por la cual el equipo ser introducido a la mina

Recomendaciones practicas

Ancho galera: ancho del equipo + 1.5 (m)

Altura galera: altura del equipo + 1.3 (m)

Largo estocada (visera centro calle): altura tunel + largo de la maquina

Radio de curva (para velocidades adecuadas) : 2.5 * (IR + OR)/2

IR: radio de curva interno (m)

OR: radio de curva externo (m)

Disposicin general LHD

Disposicin del LHD en el diseo y ngulo de la

estocada

Ejemplo:

radio de giro de 10 m

Largo requerido:

11 m desde el eje de la

calle

A mayor ngulo el pilar

mayor en mas ancho.

Posible efecto en

recuperacin

PE

Dimensiones tpicas LHD

Dimensiones para distintos tamaos de equipos

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 5 10 15 20 25 30

Capacidad del LHD (toneladas)

Min

imo la

rgo d

e e

sto

cada (m

)

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30

Capacidad del LHD (toneladas)

Ancho d

e la

gale

ra (m

)

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30

Capacidad del LHD (toneladas)

Alto d

e la

gale

ra (m

)

Largo EstocadaAncho/alto

LHD elctricos- proteccin de cables

Los cables elctricos deben

ser reparados y tienen una

vida util de 375 horas (148-

738).

La vida del cable depende

de:

Area de trabajo: proteccin del cable, agua, derrames de

rocas.

Mecanismo del carrete del cable

Cables requieren de mantencion: recauchaje,

testeo de corrientes, etc

Calculo de rendimiento Equipos LHDDatos de entrada:

Capacidad del balde, Cb: depende del equipo

Densidad in situ de la roca, d: (2,7 t/m3 tpicamente)

Esponjamiento e (depende de la fragmentacin)

Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)

Distancia cargado-Distancia vacio, Di, Dv (metros): layout del nivel de produccin

Velocidad cargado,Vc: equipo, carga, seguridad, radio de giro

Velocidad equipo vacio, Vc: equipo

Tiempo de carga, T1 (min): equipo y operador

Tiempo de descarga, T2 (min): layout

Tiempo viaje equipo, T3 (min): layout-velocidad del equipo

Tiempo de maniobras T4, (min): operador- layout

Rendimiento LHD

4321

60

TTTTNc

Numero de ciclos por hora

Rendimiento horario

)1( e

llbeffectivo

FCNcR

Ciclos/hora

Tonelada/hora

Rendimiento LHD-camin

Datos de entrada:

Capacidad del balde, Cb

Capacidad del camion, Cc

Densidad in situ de la roca, d: (2,7 t/m3 tpicamente)

Esponjamiento e

Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)

Distancia cargado-Distancia vacio, Di, Dv (metros)

Velocidad cargado,Vc

Velocidad equipo vacio, Vc

Tiempo de carga, T1 (min)

Tiempo de descarga, T2 (min)

Tiempo viaje equipo, T3 (min)

Tiempo de maniobras T4, (min)

Rendimiento LHD-camin

C

LHDll

LHD

LHD

camion

llbLHD

C

CNPF

C

CcenteroNP

C

CcN

FCC

)1( e

Numero de ciclos para llenar el camin

Capacidad LHD

Numero de paladas

Factor llenado camin

)( 4321 TTTTNT camioncamionllenado

Rendimiento LHD-n camiones

))(1( 4321)1( TTTTnNT camioncamionesnllenado

Se requiere saturar al LHD, por lo tanto:

1)(

)(

4321

TTTTCc

TCn camionLHD

n = numero de camiones para saturar al equipo

T camin = Tiempo de viaje del camin no incluyendo el tiempo de carga

Costos Sistema LHDCosto mano de obra

Costos operacin

-Consumo combustible

-Consumo de insumos (cuchara, neumticos, lubricantes)

Costos adquisicin

Equipo

Vida til

Costos mantencin y reparacin

Mantenciones menores

Mantenciones mayores

Costo operacin = costo operacin + costo mantencin y reparacin + costo

mano de obra

Operacin de LHDs

Automatizado: toda la operacin la realiza el software y hardware

Semi-autnomo: el carguo lo realiza el operador (telecomando)

mientras que la ruta se hace de forma autnoma.

Tele-comandado: toda la operacin la realiza el operador desde una

estacin de control

Manual: un operador controla el equipo en todas sus labores.

Hoy en da la mayor parte de las operaciones ocupa operacin

manual.

Automatizacin de LHDs

Minas que buscan alta productividad o tienen escasez de personal especializado buscan automatizar sus actividades subterrneas.

En Chile se busca productividad y competencia (e.g. Mina El Teniente ,Codelco)

La automatizacin esta basados en tecnologa de punta obtenido en otras reas de la ingeniera (robtica) para aquellas tareas mas bien

repetitivas.

Equipos son operados desde una sala de comando por medio de software y hardware especializado. Un operador puede operar varias

maquinas (hasta 3 se han provado) de manera eficiente.

Esta mas bien en el rea de pruebas las que se han realizado en algunas sectores de minas de la gran minera como lo son El Teniente

(Chile), Olimpic Dump (Australia), LKAB (Suecia)

Automatizacin de LHDs

Por reduccin secundaria y bolones se ha adoptado por equipos semi-autnomos en las operaciones.

El tiempo de ciclo puede alcanzar un 30% menor

El costo de adquisicin de la automatizacin es de un 40% mayor que una manual

Un operador puede operar hasta tres equipos. Cambio turno 5 minutos

Se requiere mano de obra especializada: en el taller mecnico se necesita un ing. Elctrico.

Costos de servicio y piezas es menor en equipos semi-autnomos

Desgaste de neumticos es menor en equipos semi-autnomos

Costos de cuchara/ consumo de combustible/ consumo de lubricantes y aceites igual que el equipo operado manualmente.

Un operador puede aprender a manejar el equipo en das mientras lo que en operacin manual puede tomar meses.

La zona en que trabaja el equipo se debe aislar por medio de puertas o sensores (sistema de tags)

La maquina se apaga si encuentra un obstculo pero los sistemas actuales no pueden detectar personas o mas all de 20 metros.

Sistema de navegacin y Sala de control de LHD:

equipos semi-autonomos

Sistema de Conduccin: controla los

movimientos del equipo

Sistema de navegacin: hace un profile

de la galera para crear un cuerpo en tres

dimensiones

El equipo es guiado la primera vez y

aprende la ruta y las velocidades de

carga/descarga.

El equipo de detiene a unos metros de la

pila y del punto de descarga donde el

operador realiza las actividades.

Este sistema requiere de redes y se

estn probando/desarrollando sistemas

de traspaso de informacin inalmbricas.

UNDERCUT LEVEL

PRODUCTION LEVEL

JAW CRUSHER ROOMSTORAGE BIN

BELT COVEYOR LEVEL

TENIENTE 8 RAILWAY

OP 17 HW

OP 18

OFFICES & FACILITIES

Caso estudio- PIPA NORTE EL Teniente

Ejemplos de operacin equipos semi autonomos

Pipa Norte El Teniente (Chile) Olimpic Dum BHP Australia

Panel Caving Sub Level Stoping

Sistema de restriccin a sectores en produccin

Electric Safety Lock

Zone Status Lights

Photocell

Referencias

Laubscher 2000, Horizontal LHD layouts en Block Caving Manual,

JKMRC, Universidad de Queensland.

LeFeaux, 1997. Apuntes de carguo y transporte. Universidad de

Chile.

Jakola, R., Ward, R., Martin K. Rapid LHD advance using laser

guidance and 3D vision systems for block-cave mining applications.

MassMin2004, p. 665.

ICSII. International Caving Study

Cargadores

frontales

Los cargadores frontales son equipos de carguo diseados para cargar material quebrado

Son equipos que operan sobre neumticos y son Diesel por lo que tienen autonoma y buen rendimiento.

Sirven no solo para carguo sino para tareas de apoyo (servicios)

No solo se ocupan en minera subterrnea sino en minera a cielo abierto, canteras, forestal, construccin entre otros.

Para subterrnea estos equipos han sido diseados mas bajos y con articulacin central a fin de obtener menores radios de giro.

Tienen la cabina del operador en el centro, y este opera mirando hacia el frente del equipo

Son de menor costo de adquisicin que el scoop pero tiene un menor rendimiento y requiere de mayores secciones en las labores.

CARGADORES FRONTALES

Cargadores frontales

Volvo L150E

New Holland W200

Cargadores frontalesVolvo L120E

Caterpillar 966H

Dimensiones de cargadores

L

D

Dt Da

A1

A2

A3

45

A6

Capacidad: Colmado 1-5,3 m3

Al ras 0,8-4,4 m3A5 Ancho de cuchara 2,3-3,3 mA3 Despejo de descarga a levante mximo 2,5-3,7 mA6 Alcance a levante mximo 1-1,6 mAlcance con brazos horizontales y cuchara a nivel *-3,3 m

Profundidad de excavacin 0,9-1,4 m

L Largo total 5,9-9,6 mA2 Alto total a levantamiento mximo 4,2-6,5 mR Radio de giro medio 5,2-7,9 mA1 Altura de viaje mxima 3-3,9 mAltura al pasador con levante mximo 3,3-4,74 m -Profundidad mxima de excavacin 0,11-0,06 mDt Distancia centro de la mquina al eje trasero 1,17-1,77 mDa Distancia centro de la mquina al eje delantero 1,17-1,76 mD Distancia entre ejes 2,34-3,53 m

Cargadores Frontales- especificaciones y

costos de adquisicin

Capacidades [Ton.] Medidas [mt.] Radios de giro [mt.] Motorizacion.

Alturas

Equipo Especificacin Cuchara Carga til Peso bruto Peso Mx. Largo Ancho Maxima

Cabina -

piso Volteo Pasador Interior Exterior Cilindrada [L] Potencia [Hp] RPM USD sin IVA

VOLVO Cargador frontal 3,8 m3 dientes 7,7 17,43 25,13 8,87 2,95 5,94 3,58 4,8 4,34 3,8 7,37 12 384 1700 283.500

L150E brazo estandar. segmentados 6,46 (*)

VOLVO Cargador frontal 2,9 m3 roquera 6,4 14,3 20,7 8,38 2,68 5,7 3,36 4,61 4,11 3,06 6,45 7,1 241 1500 201.700

L120E brazo estandar. diente obtuso 4,93 (*)

N. Holland Cargador frontal 3,2 m3 5,88 10,97 16,85 7,71 3,01 5,26 3,32 4,4 3,9 NE 5,97 8,3 197 2200 155.250

W200 brazo estandar. de dientes rectos 5,44 (*)

Caterpillar Cargador frontal 3,5 m3 diente ? 23,69 9,2 3,3 6,1 3,6 4,8 4,2 NE NE 11,1 283 1700 302.000

966H brazo estandar. largo y segmento 5,95 (*)

JCB Cargador frontal 3,5 m3 dientes ? 20,3 8 2,9 5,3 3,4 4,3 3,8 3,18 6,55 8,3 161 2000 159.500

456 ZX brazo estandar. segmentados 5,95 (*)

John Deere Cargador frontal 3,5 m3 dientes ? 23,35 8,55 3,01 NE 3,5 4,8 4,2 NE NE 12,5 265 2000 254.100

744 J brazo estandar. segmentados 5,95 (*)

Rendimiento Cargador Frontal

4321

60

TTTTNc

Numero de ciclos por hora

Rendimiento horario

)1( e

llbeffectivo

FCNcR

Ciclos/hora

Tonelada/hora

))(1( 4321)1( TTTTnNT camioncamionesnllenado

Se requiere saturar al cargador, por lo tanto:

1)(

)(

4321

arg

TTTTCc

TCn

camionadorc

Este calculo es til tambin cuando se calculan los camiones

destinados a remover marina de los desarrollos

Costos Sistema Cargador Frontal o LHDCosto mano de obra

Costos operacin

-Consumo combustible

-Consumo de insumos (cuchara, neumticos)

Costos adquisicin

Equipo

Vida til

Costos mantencin y reparacin

Mantenciones menores

Mantenciones mayores

Costo operacin = costo operacin + costo mantencin y reparacin + costo

mano de obra

Ejemplo de aplicacin: determinacin de flota y

costos de operacin cargador frontal

Se tiene una mina que sera explotada por medio de SLS a un ritmo

de produccin de 2000 tpd.

Determinar el equipo a utilizar y costos de carguo si la distancia

media medida desde el casern al punto de vaciado es de 50

metros. Realice un anlisis para distintas opciones de capacidad de

equipos de 3,8 , 3,5 y 3,9 m3 y concluya sobre la mejor opcin

tecnica-economica.

Hint: suponga que el layout considera superficie plana y utilize el

principio de menor Costo Anual Equivalente CAUE para su eleccin

Solucin

1. Determinar los tiempos de ciclo

2. Determinar rendimientos

3. Determinar la flota para cada opcin

1. Determinar tiempos de ciclo, rendimientos y

flota requerida

Estimacin rendimiento cargador frontalEstimacin Rendimiento Cargador 3.8 m3 Estimacin Rendimiento Cargador 3.5 m3 Estimacin Rendimiento Cargador 2.9 m3

T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno

T Carga 1,5 min T Carga 1,5 min T Carga 1,5 min

T Descarga 0,5 min T Descarga 0,5 min T Descarga 0,5 min

Tiempo acarreo Tiempo acarreo Tiempo acarreo

velocidad cargado 8 km/hr velocidad cargado 8 km/hr velocidad cargado 8 km/hr

velocidad retorno 12 km/hr velocidad retorno 12 km/hr velocidad retorno 12 km/hr

distancia media 50 m distancia media 50 m distancia media 50 m

tiempo acarreo 0,375 min tiempo acarreo 0,375 min tiempo acarreo 0,375 min

tiempo retorno 0,25 min tiempo retorno 0,25 min tiempo retorno 0,25 min

tiempo viaje 0,625 min tiempo viaje 0,625 min tiempo viaje 0,625 min

tiempo total 2,625 min tiempo total 2,625 min tiempo total 2,625 min

Capacidad 3,80 m3 Capacidad 3,50 m3 Capacidad 2,90 m3

densidad 1,7 T/m3 densidad 1,7 T/m3 densidad 1,7 T/m3

factor de llenado 0,85 factor de llenado 0,85 factor de llenado 0,90

Carga Cargador / ciclo 5,49 Ton/Ciclo Carga Cargador / ciclo 5,06 Ton/Ciclo Carga Cargador / ciclo 4,44 Ton/Ciclo

Rendimiento Efectivo 126 Ton/hr Rendimiento Efectivo 116 Ton/hr Rendimiento Efectivo 101 Ton/hr

Utilizacin 0,9 Utilizacin 0,9 Utilizacin 0,9

Factor operacional 0,8 Factor operacional 0,8 Factor operacional 0,8

Rendimiento Cargador 90 Tons/Hr Rendimiento Cargador 83 Tons/dia Rendimiento Cargador 73 Tons/dia

Numero de equipos 0,92 Numero de equipos 1,001 Numero de equipos 1,14

Numero practico de equipos 1 Numero practico de equipos 2 Numero practico de equipos 2