3- Selección de Equipos Mineros

7/13/2019 3- Seleccin de Equipos Mineros

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SELECCIN DE EQUIPOS

MINEROS

Ing. A. Zegarra


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SELECCIN DE EQUIPOS MINEROS

La seleccin de equipos mineros es uno de los factores de mayorimportancia en el diseo y produccin de minas.

Carguo y Transporte de Materiales


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Definiciones bsicas Produccin: es el volumen o peso de material a ser

manejado en una operacin especifica. Mineral (en unidades de peso) Estril (en unidades de volumen) Las unidades son generalmente por ao


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Tasa de produccin: es la produccin por unidad detiempo Horas Turno o da

Productividad: es la produccin real por unidad detiempo cuando todas las eficiencias y factores de gestinse han considerado (tons/hombre-turno)


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Eficiencia: Es el porcentaje de la tasa de produccin terica quese alcanza con la maquina. Reducciones se deben a: Problemas con la maquina Personal Condiciones de trabajo

Se puede expresar como:

Tiempo medio de minutos a capacidad plena en una hora

60 minutos


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Disponibilidad: % de horas hbiles que el equipo esta listopara operar mecnicamente.

Utilizacin: es la porcin de tiempo disponible que lamaquina esta cumpliendo la labor para la cual fue diseada


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Capacidad: es el volumen de material que una maquina puedemanejar en cualquier instante de tiempo

Capacidad al ras: es el volumen de material en una unidad de carguo

o transporte sin material que sobresalga, a ras.

Capacidad con pila: mxima capacidad con el equipo lleno y conformacin de una pila. Esta depende del diseo del equipo paracontener el material a que se desplace en sus bordes


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Capacidad de diseo (rated capacity): es la capacidad entrminos de peso. Importante determinar la densidad del material a cargar

Esponjamiento: el porcentaje de aumento en volumenque ocurre cuando la roca es fragmentada y removidadesde su posicin inicial. Se puede expresar como porcentaje


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Factor de llenado de la pala: es un ajuste al factor de llenado de lapala. Se debe a correcciones por:

Angulo de reposo del material (variable y depende del tipo de material a manejar)

Capacidad de formar una pila en la pala

Habilidad del operador a cargar la pala


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Seleccin de equipos

1. Elegir tipo de equipo2. Tamao del equipo

3. Numero de unidades para alcanzar un cierto objetivo

Sistemas de carguo Cargadoras: Scoop

- Rendimiento sistema

- Estimacin costos de operacin

Sistemas de transporte

Camiones: Dmper

- Rendimiento sistema

- Estimacin costos de operacin


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El rendimiento de un Scoop est afectado por numerosos factores, entre losque destacan por su importancia los siguientes:1.- Clase de material2.- Angulo de giro3.- Habilidad del operador4.- Condiciones de la labor5.- Mantenimiento del equipo

6.-Tiempo de ciclo

RENDIMIENTO DE SCOOP


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Seleccin de un Scoop- Cargador

Para elegir un Scoop LHD - Cargador en necesario determinar el trabajoque esta va a realizar y el tiempo que se espera para que el trabajo esterealizado, adems es importante considerar los siguientes puntos:Produccin, entre ms grande sea este, justifica una maquina mayor.Espacio del rea de trabajo donde laborar la mquina.


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Calculo de rendimiento del LHDDatos de entrada:

Capacidad del balde, Cb: depende del equipoDensidad in situ de la roca, d

Esponjamiento (depende de la fragmentacin y material)

Factor de llenado del balde FLL

Tiempo de carga, T1 (min): equipo cargador

Tiempo viaje equipo cargado, T2 (min)

Tiempo de descarga, T3 (min)

Tiempo de vuelta vaco T4 (min)


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Rendimiento LHDNumero de ciclos por hora(60 min)

4321

60

TTTTNc

= Ciclos/hora

Rendimiento horario

=Tonelada/hora

Rendimiento Scoop = Reffx Factor Operacional x Disponibilidad Mecnica

Reff = Nc x Cb x FLL x d(1 + )

Ccuchara (ton)= Cb x FLL x d = capacidad de la cuchara/ciclo1 +


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Obviamente tendremos que elegir un camin compatible con el sistema de carguo

que estamos utilizando. Los camiones pueden ser convencionales, articulados o debajo perfil. Los datos de dichos equipos pueden ser obtenidos por medio de lainformacin de catlogos o directamente de operaciones o fabricantes. Teniendo estosantecedentes el ciclo del camin se puede calcular a partir de los siguientes datos:


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Rendimiento Scoop- Camin DumperDatos de entrada:

Capacidad del balde, CbCapacidad del camion, Cc

Densidad in situ de la roca, d

Esponjamiento,

Factor de llenado del balde FLL (0.80.85)

Distancia cargado-vacio, Camin, D (metros)

Velocidad cargado, Vc

Velocidad equipo vacio, Vv

Tiempo de carga, T1 (min)

Tiempo viaje equipo cargado, T2 (min)

Tiempo de descarga, T3 (min)

Tiempo de vuelta vaco T4, (min)


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Rendimiento Scoop - camin

CLHD = cb x Fll x d = Capacidad del Scoop(1 + )

Nc = Ccamin = Nmero de ciclos para llenar el camin

CLHD

Tllenado = T1 + T2 + T3 + T4


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El tiempo de carguo del LHD se calcula con el nmero de pases por carga del camin y el ciclo delcargador dado por el fabricante o distancia de desplazamiento. El ciclo total del transportador se estimaaplicando tablas de velocidades mximas permisibles en subida, bajada y a nivel para chequear en forma

mecanizada, las velocidades medias y corrigiendo aquellas superiores a las permisibles. El ciclo totalincluye tiempos de espera en la descarga y en el carguo.

El ciclo del sistema permite calcular el nmero de camiones.

Con estos resultados se calcula las capacidades horarias de los equipos de acarreo y carguo y las horas deoperacin de los cargadores y transportadores para mover los tonelajes programados.El costo total de operacin de la flota es la suma de los costos totales parciales del cargador y de loscamiones los cuales se obtienen de sus costos horarios totales y de sus horas netas operadas.


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CARACTERSTICAS APROXIMADO MATERIALES Factor de esponjamiento TABLA 1

Libras. Por % de

Ej:1/1+0.4=0.72 =

Fc Libras. Por

Material yd3 Banco in situ Esponjamiento Factor Carga yd3esponjado

Arcilla, cama natural 2960 40 0.72 2130

Arcilla, grava, seca 2290 40 0.72 1940

Mojado 2620 40 0.72 2220

Arcilla, cama natural, Anthrecite 2700 35 0.74 2000

Bituminoso 2160 35 0.74 1600

Tierra, marga, seca 2620 25 0.80 2100

Mojado 3380 25 0.80 2700

Grava, " - 2 ". Seco 3180 12 0.89 2840

Mojado 3790 12 0.89 3380

Yeso 4720 74 0.57 2700

Mineral de hierro, magnetita 5520 33 0.75 4680

Pirita 5120 33 0.75 4340

Hematita 4900 33 0.75 4150

Piedra caliza 4400 67 0.60 2620

Arena, seco, floja 2690 12 0.89 2400

Mojado, embalado 3490 12 0.89 3120

Piedra arenisca 4300 54 0.65 2550

Roca de la trampa 4420 65 0.61 2590


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T2= L (m)Vv(m/s)

Vv=velocidad balde lleno

Tciclo= T1 + T2 + T3 + T4

L=longitud trayecto

T1: carguo de la cuchara

T2: desplazamiento cargado

T3: descargaT4: vuelta al punto inicial vaco.


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En un Tajeo se tiene una pila de mineral roto acumulada que ser evacuada al echadero por medio

de un Scoop a un ritmo de produccin de 2000 TPD

Determinar el equipo de carguo a utilizar si la distancia media medida desde la pila al punto devaciado es de 50 metros. Realice un anlisis para distintas opciones de capacidad de equipos, yconcluya sobre la mejor opcin tcnica-econmica.

Ejemplo de aplicacin: determinacin del Scoop

50 m

mineral hematita:

= 33%Densidad = 2.8 ton/m3

echadero

70 a 80

Buzn

Alimentacin

Quiebre

Seccin


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Segn estndar el T1 de carguo = 1.5 min

T2 de descarga = 0.5 min

Distancia: 50 m

Tiempo de Acarreo:Velocidad cargado -------------- 8 km/Hr ------------ 8,000 m/60min = 133.3 m/min

Velocidad retorno --------------- 12 km/Hr -------- 12,000 m/60min = 200 m/min

Tiempo de ida = T3 = E/V -------- 50 m/ 133.3m/min = 0.375 minTiempo de retorno = ---------------------- 50 m/ 200 m/min = 0.25 min

Total = 0.625 minTtotal = 1.5 + 0.5 + 0.625 = 2.625 min

Rciclo/Hr = 60 min/Hora = 22.86 ciclos/Hr = Nc2.625 min/ciclo

Cscoop = 3.80 m3

Con un Scoop de 3.80 m3


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Rendimiento del Scoop = 155.45 ton/Hr x FU x FO = 94.4 ton/Hr x 0.9 x 0.8= 112 ton/Hr

No consideramos la DM porque si se malogra se reemplaza con otro.

Produccin diaria = 2,000 ton/da = 115.7 ton/Hr 24hr x 0.9 x 0.8 = 17.28hrs

17.28Hrs/da

Luego tenemos: # de cargadores = 115.7 ton/Hr = 1.03 cargadores112 ton/Hr

La pala cubre la produccin.

Reff = Nc x Cb x FLL x d = 22.86 ciclos/Hr x 3.80 m3 x 0.85 x 2.8 ton/m3

(1 + ) 1 + 0.33

= 155.45 ton/Hr


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Galera de transporte

secundarioPunto de descarga

a chimenea

Chimenea de Traspaso

Descarga Buzn

Tajeo rel leno conmineral roto

Nivel de Transporte

Principal con locomotora

Estocadas

Mtodo de Explotacin Shirinkage


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Mtodo Cor te y Relleno

Galera de transporte

secundario o principalSector de descarga

a chimenea o a

camin

Chimenea de

Traspaso

Descarga Buzn

Relleno H idrul ico

Nivel de Transporte

Principal

Estocada

Chimenea de Traspaso

(la cual se encuentra

fuera del Tajeo, en

caja piso)


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Chimenea de

Traspaso

Tajeos (Cut & Fill)

Accesos a

Tajeos

RampaConexin a

rampa

Vista esquemtica en Planta


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Chimenea de traspasoMineral

Relleno R/H

Sector del Tajeo en

OperacinRampa

Acceso al Tajeo

Futuro acceso

Chimenea de

ventilacin

Chimenea deventilacin

rellenaAcceso relleno

Vista esquemtica en Perfil


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Chimenea de

traspaso

Mineral hundido

Rampa

Accesos al Tajeo

(Subniveles)

Vista esquemtica en Perfil Sublevel Caving

Mineral a hundir


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En la explotacin de Cmaras y pilares (Room & Pillar), el material es extrado por

camiones va rampa, o traspasado a chimeneas directamente por el equipo de carguo

(pudiendo encontrarse dentro de la explotacin o fuera de ella), o cargado a carros

metaleros jalado por locomotoras elctricas a trolley.

Chimeneas de traspaso

Descarga directa

(con camiones o equipos de carguo)

Rampa

Transporte de Material

Manto a explotarLmite de la

Explotacin


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Ejemplo de aplicacin: determinacin de Scoop y la flota de camiones

Si se tiene que producir 5,000 ton/da a la Planta ubicada a 1.5 km de distancia con un cargador de

Cuantos camiones Dmper y de que tonelaje se necesita para cumplir. Considerar el trayecto plano, yel mismo mineral.Densidad : 2.8 ton/

SOLUCIN:

5 m3

Ccuchara (ton)= Cb x FLL x d = capacidad de la cuchara/ciclo1 +

m3

Cc = 5 m3 x 0.85 x 2.8 ton/ m3 = 12 ton/ciclo del cargador1.33

Camiones DUMPER de 40 ton : 40 ton x UT x FLL x FO x DM

= 40 ton x 0.80 x 0.85 x 0.83 x 0.90 = 20.3 ton = 1.7 pasadas= 2 pasadas

12 ton/cicloTiempo de carguo del Scoop al Dmper=

Segn estndar el T1 de carguo = 1.0 minT2 desplazamiento = 0.5 minT3 de descarga = 0.5 min

T4 de la vuelta = 0.5 minTtotal = 2.0 min del Scoop


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Tiempo de carguo = 2 min/pasada x 2pasadas = T1 = 4 min

Velocidad media: km/Hr

Cargado -------- 0% grad. ---------- 18 km/Hr

T2 = L = 1.5 km x 3600 seg/Hr = 300seg

V 18 km/Hr

T3 = descarga estndar de fbrica: 180 seg

Vaco ----------- 0% grad. ---------- 22 km/Hr

T3 = 1.5 km x 3600 seg/Hr = 245 seg

22 km/Hr 785 seg. x 1min/60seg= 13 min = T total

Ttotal/ciclo = 13min + 4 min =17min/ciclo del camin

Tciclo/Hora = 60 min/Hr = 3.53 ciclo/Hr17min/ciclo

Reff = 20.3 ton/ciclo x 3.53 ciclo/Hr = 71.7 ton/Hr por camin

Produccin diaria = 5,000 ton/da = 348.67 ton/Hr las horas efectivas es: 24hr x 0.80 x 0.83 x 0.90

14.34 Hrs/da

# camiones = 348.67 ton/Hr = 4.86 = 5 Camiones de 40 ton c/u + 1 en stan by

71.7 ton/Hr

TABLA CONVERSION DE UNIDADES


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PESO

KILOGRAM

OS

TONELADA

S

ONZAS LIBRAS

KILOGRAMOS 1 0,001 35,3 2,2

TONELADAS 1000 1 35.300 2.200

ONZAS 0,0283 0,0000283 1 0,0625

LIBRAS 0,454 0,000454 16 1

VOLUMEN

M3 LITRO PIES3 YARDAS3 GALONES

M3 1 1000 35,3 1,31 264

LITRO 0,0010 1 0,0353 0,00131 0,264

PIES3 0,0283 28,3 1 0,037 7,48

YARDAS3 0,765 765 27 1 202

GALONES 0,00379 3,79 0,134 0,00495 1

TABLA CONVERSION DE UNIDADES


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Consideremos otro ejemplo:

Proyectado un tajeo con taladros largos de mineral con alto contenido de Ag con Zinc, seproyecta una produccin de 1270,000 de ton/ao de mineral. Se requiere determinar el

equipo de carguo y transporte de acuerdo al proyecto.

La densidad del mineral: 2.70 ton/m3Esponjamiento = 40%

Un ao = 365 das ------------- 1 da = 24 horas

Primero consideremos un Scoop de 5 yd3

Mineral = 1270,000 ton/ao = 3480 ton/da = 145 ton/hr de mineral365 das/ao 24 hrs/da

Despus corregiremos las horas efectivas de trabajo/da en minera subterrnea

MINERAL MINERAL


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Scoop

Balde (yd3) 5 7

m3/yd3 0,7646 x 5 0,7646 x 7

Balde (m3) 3.82 5.35

Densidad (ton/m3) 2,70 2.7

Esponjamiento 40% (1/1 + 0.40 = 0.7143) 0.7143

F. Llenado 0,90 0,90

3.82 x 0.7143 x 2.7 x 0.90

Cuchara (ton) 6.63 9.29

UT 0,85 0,85

FO 0,83 0,83

DM 0,90 0,90

4.21 ton/ciclo 5.9 ton/ciclo

T ciclo (seg) 120 120

N ciclos/hr 3600/120=30 ciclos 3600/120=30 ciclos30x 4.21 ton/ciclo 30x 5.9 ton/ciclo

Rend Ef. (ton/hr) 126 177

Con el rendimiento efectivo, se puede ver que los requerimientos de produccin de mineral NO puedenverse satisfechos con un Scoop de 5 yd3 , CON UN Scoop de 7yd3= 177 Ton/hrProduccin requerida = 145 ton/hr 145 ton/hr 126 ton/hr = 19 ton/hr145 ton/hr - 177 Ton/hr = - 32 ton/hr s cumple con creces la produccin.


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Determinaremos el de camiones para el Scoop.Para el transporte consideramos dmper de 30toneladas:600 m de rampa positiva y900 m en plano hasta la chancadora


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Dmper

Tolva (ton) 30

F. Llenado 0,85

UT 0,73

FO 0,83DF 0,85

capacidad de tolva = 13.13 ton

Pasadas 1.41

Pasadas Real 2

T carguo (seg) +240

Velocidad media (km/hr)Distancia 1: 600 m @ +10% 18

Distancia 2: 900m @ 0% 22

T transporte ida (seg) 267

T descarga (seg) estndar de fabrica +180

Distancia 1: 900 m @ 0% 28Distancia 2: 600 m @ - 10% 22

T transporte vuelta (seg) 217

T ciclo (seg) 904

seg/hr 3600

N ciclo/hr 3.98

Rend Ef. (ton/hr) 52

Camin 40ton:Hallamos # de pasadas:Tolva= 13.13 ton/9.29 ton/pasada =

= 1.41 pasadas = 2 pasadas

Tiempo de carguo :Scoop= 120 seg/pasad x 2pasad == 240 seg

Tiempo de todo el ciclo del camin:

T ciclo (hr) = 3600 seg/hr =904seg/ciclo

= 3.98 ciclos/hr

Luego el Rendimiento. Ef. DelDmper es:

13.13 ton/ciclo x 3.98 ciclo/hr =52ton/hr


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Hallamos los tiempos de recorrido de los camiones:Distancias: 1 600 m + 10% 18 km/hr

(IDA) 2 900 m 0% 22 km/hr

10%V =18 km/hr

a) D= 600 m b) D = 900 m0%

V =22 km/hr

IDA: T1a) = D = 600 m x 1 km x 3600 seg = 120 segV 18 km 1000 m 1 hr

b) = 900 m x 1km x 3600 seg = 147 seg22 km 1000m 1hr

de ida cargado Ttotal = 267 segVUELTA: T2

1 900 m 0% 28 km/hr

2 600 m - 10% 22 km/hr

a) = 900 m x 1km x 3600 seg = 119 seg28 km 1000m 1hr

b) = 600 m x 1 km x 3600 seg = 98seg22km 1000 m 1 hr

vuelta vaco Ttotal = 217seg Vuelta:


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Calculando el # de Dmpers

En minera subterrnea se trabaja por sistemas o sea 1 operador por turno

NOTA: 3480 ton/da es la produccin requerida, si consideramos las horas reales

en que trabajar el Scoop y los dmper tenemos:

24 hrs/da x 0.85 x 0.83 x 0.90 = 15.24 hr efectiva de trabajo , entonces

Ton/hr = 3480ton/da = 228.35 ton/hr se requiere para cumplir en el da

15.24 hr/da

Con el Scoop = 228.35 ton/hr = 4.39Dmpers52 ton/hr/Dmper

TOTAL CAMIONES EN MINERAL = 5 Dmpers

En Tajo Abierto el relevo de operadores es en los equipos y la parada es mnima,considerndose las 24 horas por da.

3- Selección de Equipos Mineros

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