Ciencia y Desarrollo
TRAN TR ANSP SPOR ORTE TE DE MI MINER NERAL AL PO POR R ME MEDIO DIO DE FAJ AJAS AS TRA TRANS NSPO PORT RTAD ADORA ORAS S EN UN UNA A MINA A TAJO ABIER ERT TO Respon Resp onsa sabl blee M i e m b ro s
: MSc. Carlos Huisa Ccori : Ing. Gualberto Tejada Bedoya Ing. Zenón Sarmiento Mejia
RESUMEN
ABSTRACT
Unodelosproblemasálgidosquenopermitealasempresas cumplirsumisiónyvisióndenegocioeselaumentoenlosprecios del petróleo y sus derivados, el problema de la inflación y el incremento en los costos de mantenimiento; y el consumo de combustibles para el transporte del mineral de mina hace imprescindible la búsqueda de nuevas alternativas de transporte comoserlasfajastransportadoras.
Oneofthealgidproblemsthatdonotallowthecompanies to fulfill its mission and vision of business are the increase in the prices of petroleum and their derivatives, the problem of the inflation and the increase in the maintenance costs; and the fuel consumption for the transport of the mineral of mine, makes impresendible the search of new alternatives of transportastobeThe transporting strips.
El objetivo de este trabajo es buscar una alternativa para disminui dismi nuirr lo loss co cost stos os de trtrans anspor porte te por me medio dio de fa fajas jas transportadoras. Según el análisis, se llegó a concluir que existe unahorroent unahor roentrefajarefaja- vo volq lque uete tess en0,1 en0,135$ 35$ / t.y en entrtree trtren eneses- fa faja jass en0,066$/t.
The objective of this work is to look for an alternative of desminuir the costs of transport by means of transporting strips str ips.. Acc Accord ording ingto to the theana analys lysis is I get mys myself elfto to con conclu clude de tha thatt a saving sav ing betwe between en str strip ip exi exists sts - dum dumps ps in 0.1 0.135 35 $/t $/t.. and bet betwee weenn trains-stripsin0.066$/t.
Según la evalu evaluación ación económica, económica, se llego a los siguientes siguientes resultados : TIR (183 (183 %), VPN a 12% (6,74 M $), VPN a 15 % (5,95 M $ ). Con un periodo de recuperación de 1,5 años. Por estos resultados consideramos muy tentativa la aplicación del proyectoenlasEmpresasMineras.
According to the economic evaluation I reach the followingresults:TIR(183%),VPNto12%(6,74Ms$),VPNto 15% (5,95 Ms $). With a period of recovery of 1,5 years. By these results we considered the application of the project in theMiningCompaniesverytentative.
fajas, de las inversiones programadas por la renovación del sistem sis temaa act actual ualde de vol volque quetes tes,, tol tolvasy vasy tre trenes nes,, de talformaque llevado dicho flujo a una tasa de descuento determinada, se debeobtenerunarentabilidadsuperior.
I. INTRO INTRODUCCI DUCCIÓN ÓN Enla ex expl plot otac ació iónn de un unaa mi mina na a ta tajo jo ab abie iertrto, o, sereal serealiz izaa el planeami planea mient entoo re refer ferent entee al mi minad nadoo de las re reser servas vas económicas mediante mediante el sistema (volquetes - tren). tren). Pero el número núm ero de equ equipo iposs nec necesa esario rioss por año es ent entonc onces es calculadocomoproductode lasimulación.
III.. TRANSP III TRANSPORT ORTEE DE MIN MINERA ERALL POR PORMED MEDIO IO DE FAJAS TRANSPORT TRANSPORTADORAS ADORAS
Realmente, muchas características del diseño del plan de minado se ven afectados si el numero de equipos es insuficiente. En este caso se debe tratar el diseño de botaderoscortos,cambiarelplandeminadoenzonasaltaso diseñarrampasquepermitanelaccesodetrenesazonasde volquetes, etc. Las soluciones anteriores son paliativos a la falta de volquetes, en caso de que esta deficiencia se repita entodalavidadelaminadebepensarseeninversión.
1) Fajas Transportad Transportadoras oras y sus Aplicaciones: Aplicaciones: Una de las alternativas es el transporte de mineral de mina a través de fajas transportadoras, sistema que presenta grandes ventajas con respecto al transporte convencional, algunas de las cuales describimos a continuación: -
El análisis económico debe intervenir para decidir si se compran volquetes compran volquetes adicionales adicionales,, trenes o se introducen introducen nuevas nuev as alt altern ernati ativas vas de tra transp nsport ortee com comoo las faj fajas as transportadoras.
-
IIII.. OB OBJE JETI TIVO VO
-
Elahorroencostooperativollevadoaunflujoeconómico debe ser superior a la inversión por el sistema de chancado-
-
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El transp transporte orte de materi material al puede puede tener pendie pendientes ntes de +/-30%,con mej mejorefici oreficienc encia iaquecami quecamione oness y tre trenes nes.. Lass fa La faja jass pu pued eden en se serr in inst stal alad adas as en di dife fere rent ntes es nivele niv eles, s, sermovib sermoviblesy lesy ade adecua cuarsea rsea lasneces lasnecesida idades des deoperación. Puede cruza cruzarr carrete carreteras, ras, rampa rampas, s, líneas líneas de tren tren y otrasobstruccionesatravésdepuentesysoportes. Puedentene Pue dentenerr gra grande ndess lon longit gitude udes. s. Tienen Tien en una una relativa relativa unifo uniformida rmidadd en la demanda demanda de energíayelectricidad. Tienen Tie nen alta alta disponib disponibili ilidad dad y el mantenim mantenimien iento to se
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reduceacostosmínimos. Ayuda a mantener los costos de operación pese a la inflaciónyaumentoenloscostosdecombustible. Tienengran capacidady conchancadorasprimarias en el tajo, pueden trasladarse según las necesidadesdeoperación. Actualmente en el mercado hay chancadoras para cadanecesidadparticular.
polines portantes (los que soportan la faja con carga), serántres (3- part.), dispuestosenforma de anales, haciendo los polines inclinados un ángulo de 20º con respecto a la horizontal, manteniéndose el polin central en forma horizontal. La longitud de cad polin será de 600 mm. Los polines de retorno serán horizontales, con una longitud de 1 800 mm. De tal manera que la faja se mantenga plana en el tramo de retorno.
Entre algunas desventajas o limitaciones, podemos mencionar: -
El diámetro del material está limitado a 8" y como máximo a 12", por lo que es necesario una parrilla o chancadoraeneltajo. Los costos de mantenimiento son mayores cuando las dimensiones de los bloques de material son grandesyhaybastanteagua.
2) DiseñodelproyectodeTransporteporFajaen laMina. -
Sistema Camión- Chancado- Faja
-
Diámetrode polines: Portante:159mm Retorno:133mm. Impacto:159mm.
-
Pesodepolines: Portante:42,4kg. Retorno:27,6kg.
-
Espaciamiento entrepolines: L0 = 5(k)-0.2
FiguraNº01
Donde: k = máx. tam. del bloque = 300 mm. Porlo tanto:L0 = 1,59m. Elfabricante recomienda:1,0m. Espaciamientoentrepolinesderetorno(Lu) Lu=2,5.Lo Lu=2,5x1,0m.=2,5m
3) Sistema de Transporte de Mineral por Medio de Fajas Transportadoras Propuesto por "ContinentalConveyor"
-
DatosBásicos: -
Mp=Mpo/Lo+Mpu/Lu
Material a transportar: Mineral de cobre, chancado, noclasificadoportamaño. Grueso: máximo tamaño es 300 mm. (abertura nominal de la chancadora primaria), gruesos y pesadosconfiloscortantes. Densidad:2,54t/m3 (promedio) Factorde esponjamiento:25 % Densidadaparente: 2,54/(1+0,25) = 2,0t/m3. Tonelaje poraño:110millones detoneladasal año. Condiciones de operación: 20 horas por día, 6 días porsemana. Ángulode reposodelmaterial sobre lafaja: 15% Humedad:8 % Abrasividad:media.
Donde: Mp=masadepolines(kg/m) Mpo=pesopolinesportadores=42,4kg/m. Mpu=pesopolinesderetorno=27,6kg/m. Lo=espaciam.entrepolinesportantes=1,0m Lu=espaciam.entrepolinesderetorno=2,5m Entonces: Mp=42,4/1,0+27,6/2,5 Mp=53,4kg/m Seleccióndelafajatransportadora
Característicasdelafajatransportadora -
Masadepolines El fabricante recomienda utilizar lo siguiente parahallarlamasadelospolines:
Se utilizará para el transporte de mineral por medio de fajas transportadoras en mina, una faja compuesta por un núcleo formado por cables de acero, que resisten a la tracción, y de dos capas de goma de distintas características, que protegen a dichonúcleo.
Velocidadde lafaja: Paratransportar mineral de cobre, la velocidad recomendada deberá ser de 3 m/s. Ancho de faja: Seleccionamos un ancho de faja de 1 600 mm. Diseño de polines: Los
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Ciencia y Desarrollo Inclinación Coeficientederesist. Coeficientedelongitud
La faja a utilizarse tendrá las siguientes características:
Donde:
3500: 10 : 7
:
M
:
Fh=f.L.{Mp+(2Mf+Mn)Cos θ}g Fh = 0,017 x 350 {53,4 + (2 x 64 + 347) . cos 15º}x9,8 Fh=29867Newton
Anchodelafajaenmm. Núcleo resistente formado por cables de acero Resistencia a la rotura del núcleo en sentidolongitudinalenkg/cm Espesor del recubrimiento superior de gomaenmm. Espesor del recubrimiento inferior de goma enmm. Grado de calidad de goma de recubrimientos
Resistenciasecundaria Fn=(C-1).Fh Fn=(1,27-1)x29867 Fn=8064Newton Resistenciaalagradiente Fg=H.Mn.g Fg=92x347x9,8 Fg=312855Newton
Pesodelafaja: Mf= 40kg/m2 x ancho faja(m) Mf=40x1,6=64kg/m
Resistenciatotalalmovimientodelafaja Ft=Fh+Fn+Fg Ft=29867+8064+312855 Ft=350786Newton
Masadelmineraldecobre: Mn=Qm/(3,6.v) Mn=3750/(3,6x3) Mn=347kg/m
Tensiones de la faja transportadora - Tensión efectiva (Te)
Resistencia al movimiento de la faja a utilizarse en Mina.
Te=Ft=350786Newton Tensióndel lado flojo(T2)
Resistenciaprimaria(Fh) Fh=f.L.{Mp+(2Mf+Mh).cos}.G Resistenciasecundaria(Fn)
T2 =Te.C
Fn=(C-1).Fh
Donde c =
Resistenciaalagradiente(Fg)
Mf = Mn = g
=
0,084 (factor de transmisión)
T2 = 350 786 x 0,084 T2 = 29466Newton
Fg=H.Mn.g Donde: L = H = f = C = Mp =
θ =15 º f= 0.017 C= 1.27
Resistenciaprimaria
1800-St3500-10 +7M
1800: St :
: : :
Tensióndel lado tenso(T1) LongituddelTransportador AlturadelTransportador Chef.deRresistencia Chef.delongitud Masadepolin 53,4kg/m MasadelaFaja 64,0kg/m MasadelaCarga 347kg/m Gravedad 9,8m/s 2
T1 =Te+ T2 T1 =350786+29466 T1 =380252Newton Tensióndeoperación unitaria(Tu) Tu= T1/anchofaja(mm) Tu=380252/1600 Tu=238N/mm Potenciadelsistemadetransmisión Potenciarequerida
4) Transporte de Mineral de Cobre por fajas Desde el Nv. 3335 hasta el Nv. 3427. (PrimeraEtapa) LongituddelTransp. Altura del Transp.
: :
P=(Te.v)/1000 P=(350876x3)/1000 P=1052kw
L=350m. H = 92 m. 83
Ciencia y Desarrollo Potenciatotalrequerida
. Desaduanaje ( 12 %) . Instalación (25 %) .Total CostoOperativo($/t) Capital asumido(+25%) . Costo Operativo ( + 35%)
Pt=1052+10% Pt=1157kw Pt=1551HP(1HP=0,746kw) ConsideremosPt=1600HP.
Con esta información llevado a una secuencia anual de minado, se conformó un flujo económico, los resultados dedichaevaluacióneconómicafueronlossiguientes:
Motorprincipal(poleaprimaria) Pp=1000HP
TIR = 183% VPNaTDa12% =6.74M$ VPNaTDa15% =5.95M$ PeriodoRetornodelaInversión=1.5años
Motorsecundario(poleasecundaria) Ps=600HP. Consumodeenergíaeléctrica (Etapa Nº01)=1157kw/
Como se aprecia, los evaluadores económicos arrojan muy buenos resultados a favor del sistema de fajas, lo cual ya se preveía, ya que el costo de inversión para ambas alternativas es muy similar, siendo el costo operativo del sistema de fajas, prácticamente la mitad delsistemadeacarreoportrenes.
IV. SISTEMA DE TRANSPORTE POR FAJA PROPUESTAYCOSTOS 1) Análisis de Costo del Uso TransportadoraenMina
de
Faja
El sistema móvil de chancado / transporte por faja dentro de mina operará durante 24 años a una tasa de producción de mineral de 140 000 tms/día. En el Plan se han considerado levantamientos nominales de 10 bancos; es decir, un alzamiento máximo de 150 m para unafajaconpendientemáx.de30%(16,7°).
Eltiempo para tomarla decisióne implementaciónes un factor importante, debido a que en el año 2007 se minaunadelastolvasdetransferencia(hopper)
V. CONCLUSIONES 1. El estudio de expansión a 140,000 tpd en la mina es altamente viable considerando el transporte del mineral a la plantaconcentradora mediante chancado a la salida deltajoyacarreoporfajastransportadoras.
Según esta evaluación, el ahorrototal en el costo de operación de acarreo por volquetes para los 24 años es de US$111 millones. Esto se traduce en un ahorro en el costo de minado de mineral de $0,058/TM durante los primeros 12 años de funcionamiento (2008-2019) y de $0,135/TM durante los últimos 12 años de funcionamiento (2020-2031). Los ahorros más importantes ocurren en los últimos años de la vida de mina cuando la fuente del mineral extraído está ubicada enlosnivelesmásprofundos.VerfiguraNº4.1.
2. La implementación de un sistema de chancado dentro del tajo se torna atractiva a partir del año 2020, debido a que los ahorros de capital y costo operativo de los volquetes en los primeros 12 años (2008-2019) no son suficientes como para pagar la inversión del sistema chancado/fajasdentrodeltajo.
Cuadro Nº 4.1: Resultados económicos comparativos entrefajasyvolquete Ingreso (M $) FAJAS 13,693,268 VOLQUETES 13,700,319
Alternativa
3,7 8,0 42,5 0,080 53.1M$ 0,108 $/t.
3. Según el análisis de costos comparativos (costos operativos),elahorroesel siguiente: Faja - Volquete = 0,135 $/ t. Faja - Trenes = 0,066 $ /t.
Utilidad antes de Utilidad Costo de operación (M $) impuesto (M $) descontada (M $) 1,244,788 9,537,195 4,156,073 1,231,232 9,648,004 4,052,315
4. Segúnlaevaluacióneconómica,se tiene: TIR = 183 % VPN. TD a 12% = 6,74 M$ VPN. TD a 15% = 5,95 M$ Periododerecuperación = 1,5años
2) EvaluaciónEconómica Para la evaluación de las fajas transportadoras. Y trenes tenemos lo siguiente:
VI. BIBLIOGRAFÍA
CuadroNº4.2: MontosdeInversiónyCostoOperativo
Arce Q. G. Minería a Cielo Abierto en Inti Raymi Oruro Bolivia Buró. A. Aspectos generales de los Yacimientos en Skarn. Horwar UniversityU.S.A. Bustillos R. Manual de Evaluación y diseño de Explotación Minera. Ed. Madrid- España Orderique, Edgardo / Pérez, Wilbert / Bernabé, Heller,
TRENES . (5) locomotoras . 120 vagones . Cambio líneas Ferr. . Reubicación de Hooper
P. Unt (M $) Tot 4.0 20.0 0.17 19.92 0.50 3.75 0.25 0.25 Total=51.92M$ .Costo Operativo( $/t) = 0.147 FAJAS .Chancadora 8164tmph 12,5 (M $) . 7500 m. Faja 18,3
Plan de Desarrollo Fase 2 Estudio de Expansión Mina Cuajone a 140,000 TPD, Cuajone,2002 Mintec/Ingeniería Mina Cuajone SPCC, Expansión con chancadora/faja vs. soló volquetes dentro del tajo, Cuajone, 2002. 84
