REQUERIMEINTOS REQUERIMEINTOS DE EQUIPOS Selección de equipos mineros La selección de equipos mineros es uno de los factores de mayor importancia en el dise diseño ño y prod produc ucci ción ón de mina minas. s. Las Las deci decisi sion ones es de equi equipo poss son son multipersonas y está basado en criterios cualitativos y cuantitativos.
Elegir tipo de equipo
Tamaño del equipo
Número de unidades para alcanzar un cierto obetivo
Proceso de selección de maquinaria
!equerimientos t"cnicos #so del equipo o aplicación $ondiciones ambientales infraestructura !equerimientos del proceso %roducción requerida mantencion !equerimientos económicos &nversión '#()* !eembolso $ostos de operación '#()+,r* %recio o rendimiento %rincipios de inversión en la compania !equerimientos sociales $apacitación %racticas sindicales !equerimientos ambientales !equerimientos locales y estándares para maquinaria %lan estrat"gico %royecto nuevo+ reemplazo +complementar la flota e-istente $omo un equipo afecta al proceso global
I.
CAC CACU UO O DE DE OS OS EQU EQUIP IPOS OS REQU REQUER ERID IDOS OS EN EN UN PRO! PRO!ECT ECTO O
%ara llevar a cabo el estudio de viabilidad de un proyecto minero es necesario calcular las utilidades que se obtendrán de este as como el gasto que se originara su desarrollo El equipo requerido está relacionado con estos dos factores/ ingresos y egresos. Los ingresos de un proyecto minero dependerán principalmente de la magnitud y riqueza del depósito0 pero la maquinaria adecuada y que proporcione óptimo incluye directamente directamente en que estos estos sean mayores mayores o menores
I. I.". ".
Equi Equipo po requ requer erid ido o para para el ca car# r#u$ u$o o
(e consideran los factores como/
%roducción necesaria E-cavabilidad del material a manipular $oncordancia en cuanto a los rendimientos0 de los equipos $oste comparativo de los equipos El ritmo de producción de la mina La e-tensión de la obra El tamaño del depósito El costo del tiempo perdido debido a reparación y mantenimiento
aumenta con el tamaño de las palas. El costo del tiempo perdido debido a esperas por voladuras0 falta de
energa el"ctrica0 paradas por polvo ' falta de riego*0 limpieza del área de trab traba ao0 o0 acci accide dent ntes es00 espe espera rass al come comenz nzar ar y fina finaliliza zarr el turn turno0 o0 accidente0 esperas al comenzar y finalizar el turno0 lluvia0 cambios de
banco0 etc0 El costo de voladuras 'perforación y dinamitado* para una pala grande
puede ser menor que para una pala más pequeña La depresión de una pala grande puede ser mayor que la de una
pequeña (i la operación va ser continua o intermitente0 ya que el costo ,orario de producción aumenta para las palas grandes y por ello el costo del tiempo que la pala esta parada.
1eberá obtenerse un número de camiones que puedan circular sin problemas de tráfico
(e enti entien ende de por por 2com 2combi bina naci ción ón ópti óptima ma33 el tene tenerr un núme número ro o dist distrib ribuc ució ión n adecuada de camiones para cada pala0 o sea0 que no tenga que perder tiempo esperando camiones ni los camiones perder tiempo esperando a ser cargados. Las palas no deberán trabar muy untas y los camiones no deberán sufrir embotellamientos.
I.%.. I.%
De&er De &ermin minar ar el 'ac&or 'ac&or de u&ili( u&ili(aci ación ón de las palas palas car#ad car#adora orass
!endimiento R=
Vc x 3600 Fe F é Ct Tc
1onde !4rendimiento de la pala cargadora m5+, 6c4 capacidad de la cuc,ara en m5 7e4 factor de eficiencia de la máquina0 entre 89 y :9; 7"4 factor de eficiencia de la cuc,ara0 que depende de la clase de terreno/
terreno suave <<<<<.=9>?99; terreno regular<<<<<:9>=9; terreno duro<<<<<<<@9>:9;
Tc4 tiempo de duración del ciclo en segundos. $omprende la e-cavación el giro ,asta la descarga0 la descarga y el giro ,asta el origen0 con rotación de =9A es
terreno suave <<B9 seg terreno regular<<
B@ seg terreno duro<<<<.B@>59 seg
$t4 ciclo total
$alculo de productividad de equipos de carguo $apacidad promedio de balde $%C4 $$C - 7c %roductividad nominal PN =
CPB x 60 Tc
%roductividad real %!4 %N - 7e 1onde/ $$C4 capacidad colmada del balde m5 7c4 factor de carga $%C4 capacidad promedio de balde Tc4 tiempo de ciclo 7e4 factor de eficiencia Dlgunos factores de carga carga material
rango de factor de carga'en porcentae de colmada de balde*;
tierra ,úmeda o arcillas arenosas
?99
arena y gravas
=@>??9
arcilla dura
:9>=9
roca buena fragmentación
F9>8@
roca mala fragmentación
G9>@9
Estimación del tiempo de ciclo. El tiempo de ciclo de una e-cavadora tiene cuatro parámetros siguientes/ ?. $arga de balde B. Hiro cargado 5. 1escarga de balde G. Hiro descargado Eem Eempl plo. o. (elec (elecci cion one e el tama tamaño ño de bald balde e para para un flot flota a de palas palas en una una operación minera de ,ierro0 dados los siguientes antecedentes acerca de la operación. (e trabaa en toneladas cortas '? ton 4 B999 lb* '?* Número de equipos/ 5 'B* $apacidad diaria requerida por equipo/ 5B899 ton+da '5* Tiempo diario estimado de operación/ ?8.9B ,r 'G* E-cavabilidad del material/ muy difcil '@* Tiempo estimado de ciclo/ 58 seg 'F* 1ensidad in situ del material/ F999 lb+yd5 '8* 7actor de esponamiento/ 9.F9 ':* 7actor de llenado de balde/ 9.:9 (olución
ciclos requeridos por da
CR = CR =
TDO x 3600 Tc 17.02 x 3600 37
CR= 1656 ciclos / dia
toneladas por ciclo TONELASc =
capacida capacida diaria diaria requer requeria ia por equipo equipo CR
TONELA TONELADAS DAS c =
32700 1656
TONELA TONELASDAS SDAS c =19.8 Ton =39600 lb
tamaño del balde
TB = TB =
TONELA TONELADAS DAS c D∗ Fes∗ Fb
39600 lb
6000 lb / !d 3∗0.6∗0.8
TB=13.8 !d 3=14 !d 3
&.5 &.5.
equip uipo req requ uerid erido o par para a aca acarr rreo eo
$álculo de productividad productividad depende de capacidad de la tolva definida por la construcción depende de las caractersticas del material a transportar > densidad > tamaño de la fragmentación > esponamiento número de viaes por ,ora peso del ve,culo potencia del motor distancia de transporte condiciones de la carretera 'pendiente0 calidad del terreno* productividad teórica
• •
• • • •
$orresponde al peso o volumen por ,ora producido por una unidad en operación si no ocurren retrasos o pausas en la producción. &ndica el potencial má-imo productivo de un equipo0 lo que muy raramente ocurre en la práctica. %roductividad 60
P=
( )
"#N x x CNE $ Tc
1onde %4 productividad en ton+, $NE4 capacidad nominal del equipo en ton Tc 4 tiempo de ciclo de transporte Tasa de remoción de volumen in situ
TB =
( )
"#N x x CNE $ Tc x Fe x De
60
1onde TC4 tasa de remoción de volumen en situ en m5+,r 7e4 factor de esponamiento 1e4 densidad del material esponado en ton+m5
promedio
$orre $orresp spon onde de al peso peso o volu volume men n por por ,ora ,ora prod produc ucid ido o por por una una unid unidad ad en operación0 considerando retrasos fios y variables. Esta tasa de producción debe debe aplica aplicarse rse al period periodo o de tiempo tiempo desea deseado do 'da0 'da0 turno* turno* para para estim estimar ar la producción total. %roductividad ton+,
60
P=
( )
"#N x x ( DPT − RF ) x ET x CNE $ DPT x TCT
1onde 1%T4 1uración del periodo de tiempo en ,r !74 retrasos fios en ,r ET4 eficiencia de trabao 'retrasos variables* T$T4 tiempo de ciclo de transporte en min Tasa de remoción de volumen in situ m5+,
60
P=
( )
"#N x x ( DPT − RF ) x ET x CNE $ DPT x TCT x Fe x Di
1onde 1i4 densidad del material in situ en ton+ m5
má-imo por ,ora
$orre $orresp spon onde de al peso peso o volu volume men n por por ,ora ,ora prod produc ucid ido o por por una una unid unidad ad en operación0 considerando sólo retrasos variables. Esta tasa de producción debe aplicarse para determinar el número de unidades de transporte asignadas a una pala0 para lograr cierta producción requerida. %roductividad ton+,r 60
P=
( )
"#N x x EF x CNE $ TCT
Tasa de remoción de volumen in situ m5+,r 60
TB =
( )
"#N x x CNE $
TCT xFe x Di
NOTA El tiempo de ciclo de transporte es sin duda el factor más importante en todos estos cálculos. D continuación continuación se presenta una metodologa para estimarlo. ?. tiem tiempo po de carg carga a El tiempo de carga depende del número de paladas necesarias para llenar la capacidad del camión 'o unidad de transporte*. (e puede calcular según la siguiente fórmula/ Numero de pasadas TB =
CNC CNP x FB x Fe x Di
1onde $N$4 capacidad nominal del camión en ton $N%4capacidad nominal de la pala en m5 7C4 factor del llenado del balde Tiempo de carga TB = NP x TCE
1onde T$E4 tiempo de ciclo e-cavado B. Tiempo Tiempo de giro0 giro0 posici posicionami onamiento ento y descarg descarga a Este tiempo depende de las condiciones de trabao y del tipo de descarga del equipo. $omo referencia0 se entregan los valores de la siguiente tabla.
$ondiciones de operación 7avorable %romedio 1esfavorable
Tiempo según tipo de descarga 'min* &nferior Trasera
Lateral
9.5 9.F ?.@
9.8 ?.9 ?.@
?.9 ?.5 ?.@>B.9
5. Tiempo Tiempo de de posicion posicionamien amiento to en punto punto de de carguo carguo Dl igual que en el caso anterior0 anterior0 estos estos tiempos dependen del del tipo de equipo de transporte y de las condiciones de trabao. (e entrega la siguiente tabla con valores referenciales.
$ondiciones de operación 7avorable %romedio 1esfavorable
Tiempo según tipo de descarga 'min* &nferior Trasera
Lateral
9.?@ 9.@9 ?.99
9.?@ 9.@9 ?.99
9.?@ 9.59 9.@9
G. Tiemp iempo o de tra trans nspo port rte e El tiempo de transporte está determinado por el peso del equipo y las condiciones de la va. (i no ,ay restricciones por razones de seguridad o por condiciones laborales0 la velocidad de transporte dependerá de la calidad y pendiente del camino y del peso del equipo de transporte y su carga. Los factores a considerar son/ %endiente $ondiciones de la va !esistencia total 4 resistencia por pendiente I resistencia a rodar %eso del equipo %eso de la carga $urva de rendimiento del equipo para las distintas marc,as del motor. @. Tiemp iempo o de de reg regre reso so
El tiempo de regreso de la l a unidad de transporte a menudo está determinado por condiciones de trabao o precauciones de seguridad0 en lugar del rendimiento del equipo mismo. En caso de que no ,aya pendientes o riesgos de operación0 los siguientes factores se deben aplicar a las velocidades má-imas del equipo vaco. $ondiciones Jenos de ?@9 m (obre ?@9m 7avorable 9.F@ 9.:@ %romedio 9.F9 9.:9 1esfavorable 9.@@ 9.8@
I. I.). ).
Adqui dquisi sici ción ón de los los equ equip ipos os de ac acar arre reo o
I.).".
Camiones de *+ &n
• • • • • • • • •
%roblema $apacidad de la pala 4 B?.8 tons. Tiempo de ciclo de pala 4 59 segundos Tiempo de ida y vuelta del camión 4 B9min Tiempo de descarga del camión 4 9.GB min %roducción total necesaria 4 ?BG999 tons + dia %roducción de @?FF.F8 ton+,r $apacidad real del camión con un =9; #tilización real de los camiones 8@; $osto por ,ora para un camión y su c,ofer 4 )8.@B
Solución
Numero de cuc,aras para llenar el camión
@9 + B?.8 4 B.59 4 ,
Tiempo requerido para cargar un camión 59 - 5 4 =9 s4 ".* min-camión
Tiempo de ciclo completo de camiones B9I9.GBI?.@ 4%".% min $iclo por camion + ,ora F9+B?.=B4 %./) Tonelae real transportado por el camión @9 - 9.=94 )* &ons %roductividad por camión G@ - B.8G4 "%, &on-0r
I.).%.
$amiones necesarios @?FF.F8+?B5 4 )%.+" camiones $amiones requeridos GB.9?+ 9.8@4 1+ camiones $osto total por ,ora para los camiones F9 - 8.@B 4 2)*".%+ $osto del camión mientras carga ?.@ - 8.@B+F9 4 2+." $osto de camión por tonelada de tierra cargada 9.?= + G@ 4 2+.++) costo de acarreo por tonelada G@?.B9+ @?FF.F8 4 2+.+3/
Camiones de 3* &n #tilización real de los camiones F@; $osto por ,ora para un camión con su c,ofer 4 )[email protected] • •
Numero d cuc,aras para llenar el camión :@+B?.8 45.=B 4 ) Tiempo requerido para cargar un camion 59 - G 4 ?B9 seg 4 %min Tiempo de ciclo completo de camiones B9I9.GBIB 4 %%.)% min $iclos por camion + ,r F9+ BB.GB 4 %.13 Tonelae real transportado por camión :@ - 9.=9 4 /1.* &on %roducción por camión+ ,r 8F.@ - B.F: 4 %+*.+% &on- 0r $amiones necesarios operando @[email protected] 4 %*.%+ camiones $amiones requeridos [email protected]+F@ 4 , camiones $osto total por ,ora para los camiones 5= - [email protected] 4 21+."3 $osto de camión mientras carga B - [email protected]+F9 42 +.*% $osto de camión por tonelada de tierra cargada
9.@B+8F.@ 4 2+.++/ $osto de acarreo por toneladas F9=.?:+@?FF.F8 4 2+.""3
I.).,.
Camiones de "%+ &n $osto por ,ora de un camión con su c,ofer 4 )BB.9? Numero d cuc,aras para llenar el camión ?B9+B?.8 4@.@5 4 1 Tiempo requerido para cargar un camión 59 - F 4 ?:9 seg 4 ,min Tiempo de ciclo completo de camiones B9I9.GBI5 4 %,.)% min $iclos por camión + ,r F9+ B5.GB 4 %.*1 Tonelae real transportado por camión ?B9 - 9.=9 4 "+3 &on %roducción por camión+ ,r ?9: - B.@F 4 %/1.)3 &on- 0r $amiones necesarios operando @?FF.F8+B8F.G: 4 "3.1 camiones $amiones requeridos ?:.F=+F@ 4 % camiones $osto total por ,ora para los camiones B= - BB.9? 4 21,3.% $osto de camión mientras carga 5- BB.9?+F9 4 2 "."+ $osto de camión por tonelada de tierra cargada ?.?9+?9: 4 2+.+"+ $osto de acarreo por toneladas F5:.B=+@?FF.F8 4 2+."%) •
&.@. &.@.
Kacer Kacer un cuadro cuadro de anális análisis is para para difere diferente ntess capac capacida idades des de cami camión ón y la interpretación correcta al cuadro
Tamaño
Numero
%roducció
Tiempo
$osto
1el
Total tal de
camión
camiones Tons
n total + ,r
de
camión +,r
@9
carg carga a +
F9
@?FF.F8
camión
5=
@?FF.F8
al de
cargar
acarreo
?.@
por ton. %or
%or
%or
camió
camió
ton.
n
n
)8.@B
Total
G@?.B
)9.?=
9 :@
del $osto
pala. Jin
tons
de $osto
B.9
[email protected]
F9=.?
)9.99
) 9.9:8
G 9.@B
9.998
9.??:
?.?9
9.9?9
9.?BG
: ?B9
B=
@?FF.F8
5.9
BB.9?
F5:.B =
Los camiones de @9 y :@ toneladas de capacidad proporcionan los costos de acar acarre reo o más más econ económ ómic icos os00 pero pero son son muc, muc,os os cami camion ones es requ requer erid idos os que que seguramente causaran problemas de tráfico. Ddemás se requerira y servicio. Los camiones de ?B9 toneladas de capacidad ocasionan un costo de acarreo mayor mayor que que los los ante anterio riore res0 s0 pero pero el meno menorr núme número ro requ requer erid ido o ust ustifi ifica ca se selección. (e considera que esta cantidad de camiones puede circular sin retrasos en sus ciclos pues no se aglomeran demasiado.
#na pala estará ocupa todo el tiempo con el número de camiones que resulte de dividir el tiempo d ciclo completo de los camiones 'B5.GB min.* entre el tiempo de cargado '5 min*. Es decir el má-imo número de camiones que podrá atender una pala son 8.:?0 que al :9; de su disponibilidad se reducen a F. En vista de que se necesitaran B= camiones para @ palas0 cada una podrá a tender F camiones sin que estos tengan que esperar para ser cargados. $on base en estas conclusiones es conveniente adquirir B= camiones abco de ?B9 toneladas de capacidad
II. CACU CACUO O DE DE EQUI EQUIPOS POS REQUER REQUERIDO IDOS S PA PARA A PER5O PER5ORAC RACI6N I6N ".". ".". ca calc lcul ulo o del del rend rendim imie ien& n&o o del del equi equipo po El cálculo del rendimiento del equipo está basado en datos reales obtenidos e-perimentalmente. Toma Tomando ndo encuentra el volumen a remover por medio de la barrenacion y e-plosivos. El rendimiento de la plantilla de barrenacion será RB =
%oluenen 3 t lineal lineal de per&orac per&oracion ion
!endimiento por ,ora RB R' = R"
1onde !J 4rendimiento de la maquina ?.B.
Dmortizaci@ón
La amortización depende básicamente de dos factores/ de la p"rdida de valor y deterioro producido por el uso y de la p"rdida debida al paso del tiempo. El coste ,orario de amortización0 si se considera que es lineal0 se calcula de la siguiente forma/ Ca=
?.5.
precio precio de adquisicion − %alor residual residual $oras $oras de%ida
&ntereses0 seguros e impuestos
?.G. ?.G.
1isp 1ispon onib ibili ilida dad d de de las las per perfo fora rado dora rass
1%4 ?99;>el ; de los das de servicios y mantenimiento ?.@.
?.F.
#tilización #4 1% - 17H 1onde 17H4 disponibilidad fsica de los equipos en ; %roductividad %4 D - K - 1m
1onde %4 productividad toneladas+barreno D4 área de influencia+barreno influencia+barreno 'mB* K4 altura de banco 'm* 1m4 densidad promedio del material 'ton+m5* ?.8. .8.
Neces cesida idad de de pro produ duccción ión Já-imo tonelae a minar por año 'N%* Eemplo •
(ervicios (ervicio s programados programa dos semanales !eparaciones menores
•
das !eparaciones mayores
G9
•
das Total
8?
•
• • • •
das La disponibilidad fsica usada es de :8; Mrea de influencia+barreno 4 :9 mB Dltura de banco 4 ?@ m 1ensidad promedio del material 4B.@G ton+m5
?? das B9
(olución 5F@<<< ?99; 8?>>>>>>>>>>>>>-; ( =
71 ( 100 365
=19.5
1isponibilidad de las perforadoras ?99>?=.@4:9.@; #tilización es #4 1% - 17H #4 :9.@ - 9.:8489; %roducción %4D - K - 1m %4 :9 - ?@ - B.@G4 59G: ton
III II.. MA MAQ QUINARI NARIA A AU7IIAR IAR III.". Trac&or &ores Los tractores son equipos diseñados para acciones de e-cavación y empue. E-isten dos tipos sobre ruedas y sobre orugas $apacidad de la ,oa de empue La ,oa empuadora transporta el material y para ell es necesario un esfuerzo que crece a medida que aumenta el tamaño de la ,oa empleada0 por ello debe limitarse en tamaño de la ,oa. (i se asimila a una cuña su capacidad será
C =
1 ' ∗ '
T)*
2
∗ L
1onde K4 altura de la ,oa L4 longitud de la ,oa *
4 Dngulo de talud de reposo
$uando el material aplicado no se aparece a una cuña $4 OKBOL 4 $oeficiente que depende del tipo de ,oa y del tipo de material %roducción de los tractores (e calcula mediante la formulas Tb=
Pe Pb + Pe
0
Te =
Pb Pb+ Pe
0
Pb∗ Pe ( = Pb + Pe
1onde %b4 producción ,oraria como empuador %e4 producción ,oraria como escarificador Tb4 tiempo dedicado al empue en cada ,ora Te4 tiempo dedicado al escarificado en cada ,ora P4 producción combinada
III.%. Car#ador Es una maquina equipada con cuc,ara frontal y un sistema de brazos accionados por cilindros ,idráulicos0 cuya función principal es cargar materiales sueltos como transportarlas a mnimas distancias
%roducción %4$ O ʄ LL LLONO ʄ , 4$util ONO ʄ , 1onde $4 volumen de la cuc,ara ʄ LL LL 4 factor de llenado
N4 número de ciclos por ,ora ʄ , 4 factor de eficiencia
$apacidad útil $util4 $O ʄ LL LL
II III. I.,. ,. Mo&o o&oni8 ni8el elad ado ora (u función principal es la nivelación del terreno0 moviendo pequeñas cantidades de tierra a poca distancia. La niveladora corta y levanta la tierra para reemplazarla en la misma zona o cerca0 nivelándola y dándole un perfil diferente %roducción En e-tendido %4lO %4lOᵨOdON OdONOO ʄ , 1onde l4 anc,o de e-tendido ᵨ 4 espesor de e-tendido
d4 distancia de e-tendido N4 número de ciclos por ,ora ʄ , 4 factor de eficiencia ,oraria
%renivelacion y refino
%4lOdONO ʄ ,
&6.
C&CL&QH!D7RD
http://www.monografas.com/trabajos96/maquinaria-minera-ii/maquinariaminera-ii3.shtml http://grupos.unican.es/gidai/web/asignaturas/C/!!" http://grupos.unican.es/gidai/web/asignaturas /C/!!".pd# .pd#
