AÑO DE LA INVERSION POR EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA
“
”
Tema: LHD – Perfil Bajo Curso: Maquinaria y Transporte Minero Docente: Ing. Glicérido Taype Alumno: Katherine Panta Tello Sullana 05 de Diciembre del 2013. ,
Página 1
RESUMEN
03
CAPITULO I
06
-
Objetivos
06
-
Justificación
07
CAPITULO II: -
Antecedentes
09
-
Bases Teóricas o Bases Sustantivas
09
-
Operaciones Unitarias de la Minería Subterránea
14
CAPITULO III -
Contenido del Trabajo
16
-
Cargador De Bajo Perfil – Lhd
20
CAPITULO IV -
Conclusiones
35
-
Recomendación
36
BIBLIOGRAFIA
37
ANEXOS
38
Página 2
RESUMEN
03
CAPITULO I
06
-
Objetivos
06
-
Justificación
07
CAPITULO II: -
Antecedentes
09
-
Bases Teóricas o Bases Sustantivas
09
-
Operaciones Unitarias de la Minería Subterránea
14
CAPITULO III -
Contenido del Trabajo
16
-
Cargador De Bajo Perfil – Lhd
20
CAPITULO IV -
Conclusiones
35
-
Recomendación
36
BIBLIOGRAFIA
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ANEXOS
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Página 2
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE MAQUINA PARA LA MINERIA MINERI A SUBTERRANEA Luego de producido el arranque de la roca de la corteza terrestre en el interior de la mina, sea esta destinada a la planta de tratamiento o al depósito de desmonte se procede a la etapa de acarreo. Si bien hay minas subterráneas que siguen utilizando equipos sobre rieles, el estándar actual en las operaciones mineras que emplean tecnología de punta es el cargador frontal de bajo perfil popularmente conocido como Scoop, Loader o LHD (Load, Haul, Dump) ya sea solo o en combinación con camiones volquetes. A esta tecnología se le conoce como “Minería sin rieles” o “Trackless Mining”.
Los primeros LHD que se utilizaron en el Perú fueron las llamadas palas Cavo (autocargadoras) desarrolladas por Atlas Copco en la década de 1960. Eran estas máquinas sobre llantas accionadas por aire comprimido que trabajaban cautivas en los tajeos y poseían una cuchara y una tolva. Ya en la década de 1970 empezaron a popularizarse los scooptrams desarrollados por la firma Wagner (posteriormente adquirida por Atlas Copco) introducidos en el país por Sermac, empresa liderada por el Ing. Robert Dickson de los cuales se derivan los actuales cargadores subterráneos. Además de Wagner, se tuvo la presencia de otras importantes marcas como Jarvis Clark, Eimco, France Loader, Toro, hoy todas ellas integradas y de propiedad del gigante sueco Sandvik. En los últimos años ha aparecido con mucho éxito en el mercado peruano la marca Elphinstone de procedencia australiana propiedad de Caterpillar.
Hasta hace poco, el cargador subterráneo mas popular en el Perú era el de 3.5yd3, en la actualidad lo es el de 6yd3. Si bien se sigue utilizando en el medio minero la capacidad estándar de cuchara para denominar a los diferentes modelos de cargadores subterráneos, lo importante a la hora de seleccionar el
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cargador subterráneo es la capacidad de acarreo (tramming capacity) expresada en toneladas de roca que es capaz de transportar en un viaje y la cuchara es diseñada para un volumen compatible con esta capacidad en función al peso específico de la roca, el esponjamiento de esta al ser fragmentada y el factor de llenado de la cuchara que se espera obtener. La experiencia demuestra que muchas veces estos tres factores no son bien estimados y resultamos con máquinas que trabajan sobrecargadas con detrimento en su vida operativa debido a desgaste prematuro y mayores costos de mantenimiento, o bien operan por debajo de su capacidad de diseño requiriendo de mas viajes para mover una determinada cantidad de roca y por ende haciéndolo a un mayor costo.
Evolución Tecnológica El rango actual de modelos varía entre 1yd3 y 15yd3 de capacidad y la selección depende de la compatibilización entre la cantidad de frentes de trabajos simultáneos que tengo y las dimensiones de las galerías y cruceros que puedo excavar económicamente. Así, en minería de veta angosta no es posible por razones económicas contar con excavaciones de mas de 10m2 de sección y se utilizan equipos de pequeña dimensión, en tanto en la gran minería subterránea (caso de Cobriza por ejemplo) es posible superar los 20 m2 y utilizar máquinas de gran capacidad. En la mediana minería es común encontrar galerías y cruceros de 4x4 m que permiten el uso de cargadores subterráneos de tamaño intermedio. Otra diferencia estriba en el uso de máquinas accionadas por motores diesel o por motores eléctricos. En la actualidad predominan los equipos accionados por motores diesel debido a la mayor flexibilidad que tienen para desplazarse, pero por razones tanto ambientales como de costo operativo la tendencia a futuro parece ser hacia equipos
eléctricos
o
híbridos
o
bien
operados
con
hidrógeno.
Las últimas innovaciones tecnológicas que encontramos en el mercado son las de los equipos teleoperados, caso de la mina “El Teniente” en Chile por
ejemplo, en la cual las máquinas son operadas desde la superficie. Se ha mejorado mucho la ergonomía en los modelos recientes que no son
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teleoperados, las máquinas que pudimos observar en la reciente exposición minera de las Vegas mostraban espaciosas cabinas, ya no solo techos protectores, y con excelente visibilidad hacia delante y hacia atrás, protección contra el polvo y el ruido excesivo y muy buena iluminación, sistema automático de cambios para facilitar al operador el concentrase en la carga o descarga y en la conducción del vehículo. Los nuevos sistemas hidráulicos son del tipo sensible a la carga que mediante dos bombas del tipo variable trabajando al unísono, proveen el flujo y la presión exactos requeridos con el consiguiente ahorro en energía y menor desgaste de los componentes hidráulicos. Las distancias típicas de acarreo varían entre los 50 y los 400m cuando la descarga es en echaderos en tanto para descargar en camiones volquetes, es usual una distancia de alrededor de 100m. Otro factor importante en el diseño de los cargadores subterráneos es la fuerza de rompimiento o “breakout force”, esta es la que le permite ingresar en la ruma de roca y llenar
la cuchara de una sola vez sin esfuerzo excesivo. También es importante compatibilizar la capacidad del cargador subterráneo con la de los camiones volquetes con los que ha de trabajar, lo usual es que pueda llenar la tolva de estos en tres o cuatro pases. Finalmente debemos considerar el factor altura, cuanto mayor sea esta, mayor será la perdida de potencia del motor diesel, por lo que en la mayoría de minas peruanas se emplean motores de mayor capacidad al del modelo estándar diseñado por el fabricante.
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El principal objetivo que se persigue con este proyecto es ofrecer una síntesis lo más científica posible sobre la minería, que es el ámbito geográfico donde se encuentran desde la antigüedad hasta nuestros días. Esto supone contar con diversos especialistas, desde la prehistoria hasta la historia contemporánea, a fin de poder abarcar todos los períodos.
Un segundo objetivo que nos planteamos con este trabajo será la realización de una gran carta o mapa arqueológico donde aparezcan reflejadas todas las huellas que la minería ha dejado en nuestra tierra. Para ello se aprovecharan los datos obtenidos por el Proyecto Peñalosa y los datos publicados y otros autores para la minería industrial.
Otro dato importante, sobre todo para épocas antiguas, que queremos valorar es el papel de la mujer en las explotaciones no solo mineras sino sobre todo metalúrgicas. Desde una perspectiva de la arqueología de género intentaremos analizar no solo el rol femenino sino también, por ejemplo, el papel desempeñado por los niños en estos trabajos mineros.
En paralelo con la investigación de la minería extractiva otro objetivo de este proyecto será estudiar todo el proceso de manufactura metalúrgica posterior a la obtención del mineral.
Por último, es nuestra intención transformar todo el conjunto de datos obtenidos en este proyecto en una monografía que refleje el papel de la minería y de las tierras giennenses en el desarrollo histórico del sur peninsular.
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En las minas de roca dura, la extracción se realiza mediante perforación y voladura. Primero se realizan orificios con perforadoras de aire comprimido o hidráulicas. Luego se insertan barrenos en los orificios y se provoca una explosión para fracturar la roca. Se carga la roca volada hasta galerías de gran inclinación, por que la roca cae hacia un pozo de acceso. Se la carga en unos contenedores llamados cucharones y se la retira de la mina. Distintos elementos c ons titutivos de un a mina su bterránea.
Si la explotación se va a realizar a cotas inferiores del terreno base, entonces el acceso a las labores se realizará por un pozo (shaft ) o una rampa (decline
spiral , decline).
Los
diversas funciones,
entre
permitir
otras
pozos el
cumplen acceso
y salida del personal de mina, la ventilación de las labores mediante inyección de aire desde la superficie, y por supuesto, el transporte del material extraído a la superficie. Las rampas por su parte han ido ganando adeptos con gran velocidad en la minería moderna. Estas permiten el acceso directo a la mina de material rodado, lo que facilita las labores de transporte de mineral.
Dentro de la mina tenemos las galerías, que pueden ser en
dirección (de la masa mineralizada; drifts) o perpendiculares a ésta, esto es, transversales (cross-cuts ).
La conexión entre los distintos niveles de una mina se realiza por pozos inclinados ( raise, hacia arriba; winze, hacia abajo), que sirven para el trasvase de mineral y movimiento del personal.
Tendremos niveles de producción, y por debajo de éstos, de transporte de mineral.
Entre los equipos más comunes están los minadores ( miners), las perforadoras tipo Jumbo, los equipos de transporte tipo LHD ( loadhaul-dump: carga-transporte-descarga), etc.
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Distintos elementos constitutivos de una mina subterránea. o
Mé todos más com unes de m inería subterránea
Hundimiento
por
subniveles (sublevel
stoping )
es
el método indicado para cuerpos mineralizados con fuerte buzamiento (normalmente filones). El ancho de galería puede o no coincidir con el del cuerpo mineralizado. El disparo (pega) se prepara mediante perforaciones verticales en malla.
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Un LHD (por el ingles Load Haul Dump) es una de las maquinarias mas usada en la mineria subterranea, ya que es parte integral del proceso productivo de una mina, porque se encarga de transportar el material recién dinamitado a los buzones de vaciado. Los principales fabricantes de estas maquinas son CAT, SANDVIK y Atlas Copco. Además, es una de las máquinas de minería que se simulan en empresas como Simumak y que sirven para practicar la conducción antes de enfrentarse a la inseguridad del ambiente de la mina.
o
Hundimiento por subniveles (s u b l e v e l s t o p i n g ). La última voladura de roca se realizó en el subnivel superior. La próxima será en el inferior. Note el diagrama radial de disparo. La mejora en los sistemas de perforación permitió alcanzar distancias cada vez mayores (30 o más metros), lo que a su vez posibilitó la implementación del método l o n g h o l e s t o p i n g , para cuerpos mineralizados de gran potencia y fuerte buzamiento. Este método permite generar cámaras de hasta 50 m de altura (más que la altura de la Facultad de Ciencias Geológicas: UCM). A
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diferencia del método de hundimiento por subniveles, aquí se saca una tajada completa del cuerpo a la vez. El disparo se realiza perforando desde varios subniveles, en abanico o en diagrama radial.
o
. Note el diagrama de disparo en abanico Longhole stoping desde dos galerías. Cámaras y pilares (room and pillar ) se utiliza en cuerpos horizontales o con poco buzamiento (mantos). Se dejan pilares de roca para sostener el techo de la cámara. Estos pueden disponerse de una manera regular ( room and pillar s.s .) o irregular (casual pillars, o room and pillar s.l .).
Página 10
o
Método de cámaras y pilares ( r o o m a n d p i l l ar ) . En este caso los pilares siguen un espaciado regular. Almacenamiento de zafras (shrinkage stoping ) se utiliza en cuerpos con fuerte buzamiento (filones), que presentan un encajante
que
necesita
soporte.
A
medida
que
avanza el stoping hacia arriba se va sacando material por debajo.
o
Almacenamiento de zafras (s h r i n k a g e s t o p i n g ). A medida que se avanza hacia arriba, se va extrayendo el mineral arrancado por abajo. Cámaras
con
relleno (cut
and
fill )
opera
con
un sistema similar al de almacenamiento de zafras, con la diferencia substancial que el relleno no se realiza con el mismo mineral arrancado, sino con materiales que son traídos desde afuera, por ejemplo, limos o arenas. También pueden utilizarse a estos efectos los estériles de la planta de flotación, lo cual tiene innumerables ventajas ambientales. El método de entibación
cuadrada (square set stoping ) es muy laborioso y hoy en día prácticamente no se emplea. Es similar al proceso de cámaras con relleno, pero además utiliza un esqueleto (entramado) de cuadros rectangulares.
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o
Cámaras con relleno (cut and fill ). A diferencia del método anterior, el relleno se Hundimiento de bloques (block caving ) resulta ideal en cuerpos irregulares de grandes dimensiones como son los yacimientos tipo pórfido cuprífero. El requisito técnico es que la roca a hundir sea fácilmente fragmentable. Existen tres niveles principales: de hundimiento, de troceo (grizzlies) y de transporte.
o
Hundimiento de bloques (b l o c k c a v i n g ), diagrama 3D. Cada bloque puede tener dimensiones en el orden de 20 a 50 m de lado en la base y más de 80 en la vertical.
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Hundimiento por pisos (sublevel caving ) es utilizado cuando la roca no es fácilmente fragmentable. En cierta manera recuerda al método de sublevel stoping con la salvedad de que las paredes son el mismo cuerpo mineralizado, y éstas se hacen colapsar.
o
Pisos de hundimiento (sub level caving ), esquema general. Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal cuyo
objeto es la comunicación de dos puntos, para realizar el transporte de personas, materiales entre otras cosas. Normalmente es artif icial. Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente
o
con máquinas.
Los sistemas habituales
de
excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y manual:
Los medios mecánicos mediante minador puntual (rozadora), minador a Seccion completa o TBM (Tunnel Boring Machine) o con maquinaria convencional (martillo picador, excavadora...)
Perforación y voladura mediante explosivsos.
Manual, método derivado de la minería clásica del carbón de las cuencas asturianas, en el que los operarios pican con martillo
Página 13
neumático la sección a excavar y otra partida de obreros desescombran manual o semi-manualmente. Un pozo es un orificio o túnel vertical perforado en la tierra, hasta una profundidad suficiente para alcanzar lo que se busca, normalmente una reserva de agua subterránea (originalmente) del nivel freático o materias como el petróleo (pozo petrolífero). Generalmente de forma cilíndrica, se suele tomar la precaución de asegurar sus paredes con piedra, cemento o madera para evitar su derrumbe.
Las operaciones unitarias que se realizan durante la extracción del mineral son: arranque, cargue, sostenimiento, transporte
y
descargue.
Enseguida
se
ofrece
una
breve descripción de cada una de ellas.
OPERACIÓN
DESCRIPCIÓN Se utilizan métodos como el barreteo, la perforación y voladura, y las máquinas cortadoras. El barreteo es un método manual en el que un trabajador extrae el carbón con la ayuda de un pico o barreta, con un rendimiento muy bajo y muy costoso. Las perforaciones se realizan a 1m o 1.5 m, distribuidas
ARRANQUE
de acuerdo con un patrón definido y se cargan los explosivos
para
detonarlos
posteriomente
con
una
secuencia predeterminada. De esta manera se arranca el carbón o se afloja para extraerlo con mayor facilidad. El método de máquinas cortadoras no se utiliza en el pais por los elevados costos de inversión pero es conveniente cuando
se
requiere
de producción.
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mantener
altos
volumenes
CARGUE
Se efectúa manualmente con palas, o con máquinas cargotransportadoras como la "Shutle Car". Tiene como propósito evitar que las excavaciones se
SOSTENIMIENTO
derrumben o se cierren por efecto de las presiones internas del macizo rocoso. Se puede utilizar madera, para el entibamiento, o soportes mecánicos o hidráulicos. El transporte consiste en la movilización del mineral desde el frente de trabajo hasta la superficie para lo cual se
TRANSPORTE
emplean
métodos manuales:
cubetas
empujadas,
malacates o métodos más eficientes como pequeños trenes. Una vez el carbón llega a superficie es necesario DESCARGUE
descargarlo, usualmente en una tolva acondicionada para transferirlo a las volquetas, o vehículos similares, que lo llevarán a su destino.
Página 15
Concepto es cargar-transportar y descargar Especialmente diseñado para trabajar en minería subterránea:
•
Pequeños radios de giro
•
Pequeño Ancho y alto
•
Gran capacidad de tolva (pala)
•
Buena velocidad de desplazamiento
•
Cargar camiones, piques y piso
•
Existen LHD Diesel y eléctricos
Estructura
Motor : potencia
Convertidor de torque
Transmisión
Frenos
Dirección
Servicios hidráulicos
Sistema hidráulico general
Cabina del operador Página 16
Factores que afectan el rendimiento
Iluminación
Visibilidad
Estado de carpeta de rodado
Condiciones del área de carguío
Condiciones del área de descarga
Factor humano
Granulometría del mineral a cargar
Perdidas de Potencia
Altura sobre el nivel del mar
Temperatura
Selección de LHD
El tamaño del LHD es función del layout posible.
Estabilidad
Recuperación
Productividad: no solo esta relacionado con el tamaño del equipo, considerar distancia al pique de traspaso
Tipo: eléctrico o diesel?.
Depende de los requerimientos y experiencia práctica
Página 17
Especificaciones de equipos LHD Tipo de LHD
Largo mm
Ancho mm
Radio giro mm
Capacidad carga kg
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
1500
9195
2482
6400
9000
1700
10640
2720
6680
12000
2800
10697
3048
7390
16200
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
ST-8B
10287
2769
7010
13608
ST-15Z
12396
3404
8443
20412
Tamrock
Elphinstone
Wagner
12272
LHD: eléctrico o Diesel? ITEM
LHD Diesel
Flexibilidad
Flexibles y fáciles de Están limitados a la zona mover no solo para de producción cambiar el equipo en un nivel sino para Limita el acceso a las zonas de trabajo usarlo en otras actividades como Se limita el uso de las limpieza de calles y unidades a otras tareas barro lo que es bueno
Reducción secundaria
Se puede realizar reducción secundaria detrás de las maquinas
Página 18
LHD eléctrico
Se debe tener cuidado con los cables eléctricos
Ventilación Automatización
Requieren de aire fresco en la frente •
•
Otros
Operan bajo mínimos requerimientos de aire
Es posible automatizar estos equipos. No se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad eléctricas
䦋㌌㏒㧀좈琰茞ᓀ 㵂Ü
Es posible automatizar estos equipos. Se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad eléctricas y la unidad de poder posibilitando el apagado del equipo en condiciones de emergencia. Carga mejor •
•
Alta disponibilidad Menor costo capital Silencioso Mas frió
CONSIDERACIONES PARA ELEGIR EL TAMAÑO DEL LHD
Estabilidad: el tamaño de labores se determina por el área máxima que puede ser expuesta sin soporte durante la etapa de desarrollo
Se deben considerar las dimensiones según legislación minera
Se debe considerar la ruta por la cual el equipo será introducido a la mina Recomendaciones prácticas
Ancho galería: ancho del equipo + 1.5 (m)
Altura galería: 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)
Página 19
Página 20
ITEM A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T
ELEMENTO Bastidor. Neumático delantero izquierdo. Luces delanteras Cucharón y varillaje Neumático delantero derecho. Cilindro de la dirección. Botella de lava parabrisas. Tanque hidráulico Traba del bastidor de la dirección. Neumático trasero derecho Filtro de aíre. Motor. Tanque de combustible. Depósito de lubricación automática. Controles a nivel del suelo Radiador. Luces traseras. Tren de fuerza. Neumático trasero izquierdo. Ventanas.
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ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
DESCRIPCIÓN Respiradero del eje delantero Rejilla del tubo de llenado de aceite hidráulico Filtros de aceite hidráulico Rejilla magnética de la transmisión Rejilla de succión eje posterior Respiradero del eje trasero Rejilla de succión del convertidor de torque Filtro secundario de combustible Respiradero del cárter del motor Filtro de llenado sistema de lubricación automática Filtro del sistema de lubricación automática Rejilla del tubo de llenado del tanque de combustible Filtro primario de combustible Filtro de aceite del motor Rejilla de succión eje delantero Filtro del presurizador de la cabina Filtro aire de retorno de la cabina Filtro de aceite eje posterior Filtro de aceite de la transmisión Filtro de aceite eje delantero Filtros de aire del motor
TREN DE POTENCIA:
Página 22
MOTOR Modelo Vueltas del motor
3306 Cat DITA (SWIRL) 2.200 rpm
Potencia bruta SAE J1995
182 hp / 136 kW
Potencia neta SAE J1349
160 hp / 119 kW
Calibre
105 mm
Carrera
127 mm
Cilindrada
6.600 cm3
ESPECIFICACIONES EN ORDEN DE TRABAJO
Carga útil nominal Peso en orden de trabajo Carga límite en equilibrio estático Fuerza de desprendimiento
6.800 kg 27.750 kg 20.575 kg 12.020 kg
Vacío Eje delantero Eje trasero Con carga Eje delantero Eje trasero
20.950 kg 8.160 kg 12.970 kg 27.750 kg 18.634 kg 9.116 kg
PESOS
CAPACIDADES DE LOS BALDES (CUCHARONES)
Capacidad del balde estándar Ancho del balde Página 23
3.1 m3 2.200 mm
Capacidad de balde - Opción 1 Capacidad de balde - Opción 2 Capacidad de balde - Opción 3 Capacidad de balde - Opción 4
2.4 m3 2.5 m3 2.8 m3 3.4 m3
TIEMPO DE CICLO HIDRAULICO
Subida Decarga Bajada libre Tiempo total
5.0 segundos 2.0 segundos 2.3 segundos 9.3 segundos
DIMENSIONES DE GIRO
Radio de giro exterior Oscilación del eje Angulo de articulación
5.741 mm 10º 42.5º
Avance 1
5.3 km / hora
Avance 2
10.1 km / hora
Avance 3
18.1 km / hora
Avance 4
26.1 km / hora
Retroceso 1
4.9 km / hora
Retroceso 2
9.2 km / hora
Retroceso 3
16.4 km / hora
Retroceso 4
25.9 km / hora
TRANSMISION
Página 24
Disposición general LHD
Disposición del LHD en el diseño y ángulo de la estocada
Página 25
Dimensiones típicas LHD
Dimensiones para distintos tamaños de equipos Largo Estocada
20
) m ( a d a c o t s e e d o g r a l o m i n i M
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0 0
5
10
15
20
Capacidad del LHD (toneladas)
Página 26
25
30
Ancho/alto
6
5
) m ( a í r e l a g a l e d o h c n A
4
3
2
1
0 0
5
10
15
20
25
30
25
30
Capacidad del LHD (toneladas)
6
5
) m ( a í r e l a g a l e d o t l A
4
3
2
1
0 0
5
10
15
20
Capacidad del LHD (toneladas)
Página 27
LHD eléctricos- protección de cables
Los cables eléctricos deben ser reparados y tienen una vida util de 375 horas (148-738). La vida del cable depende de: •
Area de trabajo: protección del cable, agua, derrames de rocas.
•
Mecanismo del carrete del cable
•
Cables requieren de mantencion: recauchaje, testeo de corrientes, etc.
Página 28
•
Calculo de rendimiento Equipos LHD
Datos de entrada:
•
Capacidad del balde, Cb: depende del equipo
•
Densidad in situ de la roca, d : (2,7 t/m3 típicamente)
Esponjamiento e (depende de la fragmentación)
•
•
Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)
•
Distancia cargado-Distancia vacío, Di, Dv (metros): layout del nivel de producción
•
Velocidad cargado,Vc : equipo, carga, seguridad, radio de giro
•
Velocidad equipo vacío, 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
o
Rendimiento LHD
o
Numero de ciclos por hora
Ciclos/hora
Nc
60 T 1 T 2 T 3 T 4
Página 29
Rendimiento horario o
Tonelada/hora
Reffectivo
Nc C b F ll (1 )
•
Rendimiento LHD-camión
Datos de entrada:
•
Capacidad del balde, Cb
•
Capacidad del camión, Cc
•
Densidad in situ de la roca, d : (2,7 t/m3 típicamente)
Esponjamiento e
•
•
Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)
•
Distancia cargado-Distancia vacío, Di, Dv (metros)
•
Velocidad cargado,Vc
•
Velocidad equipo vacío, Vc
•
Tiempo de carga, T1 (min.)
•
Tiempo de descarga, T2 (min.)
•
Tiempo viaje equipo, T3 (min.)
•
Tiempo de maniobras T4, (min.) C LHD
Rendimiento LHD-camión
Capacidad LHD
Numero de ciclos para llenar el camión
Numero de paladas
Factor llenado camión
N camion
C b F ll
(1 )
Cc C LHD
Cc C LHD
NP entero
F ll Página 30
NP C LHD C C
T llenado
camion
Rendimiento LHD-n camiones
T llenado( n
N camion (T 1 T 2 T 3 T 4 )
1) camiones
N camion ( n 1)(T 1 T 2 T 3 T 4 )
Se requiere saturar al LHD, por lo tanto:
n
C LHD (T camion ) Cc (T 1 T 2 T 3 T 4 )
1
•
n = numero de camiones para saturar al equipo
•
T camión = Tiempo de viaje del camión no incluyendo el tiempo de carga.
Costos Sistema LHD
Costo mano de obra
Costos operación o
Consumo combustible
-Consumo de insumos (cuchara, neumáticos, lubricantes)
Costos adquisición Equipo
o
o
Vida útil
Costos mantención y reparación
Mantenciones menores
Mantenciones mayores
Costo operación = costo operación + costo mantención y reparación + costo mano de obra
Página 31
Operación de LHDs
Automatizado: toda la operación la realiza el software y hardware
Semi-autónomo: el carguío lo realiza el operador (telecomando) mientras que la ruta se hace de forma autónoma.
Tele-comandado: toda la operación la realiza el operador desde una estación de control
Manual: un operador controla el equipo en todas sus labores.
Hoy en día la mayor parte de las operaciones ocupa operación manual.
Automatización de LHD •
Minas que buscan alta productividad o tienen escasez de personal especializado buscan automatizar sus actividades subterráneas.
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En Chile se busca productividad y competencia (e.g. Mina El Teniente ,Codelco)
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La automatización esta basados en tecnología de punta obtenida en otras áreas de la ingeniería (robótica) para aquellas tareas más bien repetitivas.
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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 ef iciente.
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Esta mas bien en el área de pruebas las que se han realizado en algunas sectores de minas de la gran minería como lo son El Teniente (Chile), Olimpic Dump (Australia), LKAB (Suecia)
Automatización de LHD
Por reducción secundaria y bolones se ha adoptado por equipos semi-autónomos en las operaciones.
El tiempo de ciclo puede alcanzar un 30% menor
El costo de adquisición de la automatización es de un 40% mayor que una manual
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Un operador puede operar hasta tres equipos. Cambio turno 5 minutos
Se requiere mano de obra especializada: en el taller mecánico se necesita un ing. Eléctrico.
Costos de servicio y piezas es menor en equipos semi-autónomos
Desgaste de neumáticos es menor en equipos semi-autónomos
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 días mientras lo que en operación 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 obstáculo pero los sistemas actuales no pueden detectar personas o mas allá de 20 metros.
Sistema de navegación y Sala de control de LHD: equipos semiautónomos
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El equipo es guiado la primera vez y aprende la ruta y las velocidades de carga/descarga.
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El equipo de detiene a unos metros de la pila y del punto de descarga donde el operador realiza las actividades.
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Este
sistema
requiere
de
redes
y
se
están
probando/desarrollando sistemas de traspaso de información inalámbricas. •
Sistema de Conducción: controla los movimientos del equipo
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Sistema de navegación: hace un profile de la galería para crear un cuerpo en tres dimensiones
Caso estudio- PIPA NORTE EL Teniente
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En conclusión podemos obtener que los equipos LHD. Son muy necesario en el ámbito de minería subterránea por que nos brinda más de lo demostrado en el trabajo si no que también debe tener y cumplir con los requerimientos como son: Iluminación.
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Estado de las pistas de rodado (derrame de carga, impacto en componentes mecánicos, impacto sobre el operador, disminución de velocidad, desgaste de neumáticos que deberían durar 20002500 horas según catálogo 3000 horas y puede bajar a 1800 horas). Área de carguío (debe tener piso firme para que no se entierre el balde y no genere esfuerzos que puedan dañar el equipo, por ejemplo al cilindro central de volteo).
Granulometría del material a cargar (colpas muy grandes disminuyen factor de llenado).
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Vías de tránsito y tráfico.
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Áreas de carga y descarga.
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Ventilación (polvo y falta de oxígeno).
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Altura sobre el nivel del mar (se pierde 1% de potencia cada 100 metros a partir de los 300 metros sobre el nivel del mar. Para alturas superiores a 1.500 msnm se adicionan turbos). Temperatura (cada 2 °C en ascenso se pierde 1% de potencia a partir de los 20 °C).
Interferencias con otras operaciones mineras, tales como largadura y tronadura secundaria.
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Estabilidad: el tamaño de labores se determina por el área máxima que puede ser expuesta sin soporte durante la etapa de desarrollo
Se deben considerar las dimensiones según legislación minera
Se debe considerar la ruta por la cual el equipo será introducido a la mina
Ancho galería: ancho del equipo + 1.5 (m)
Altura galería: 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)
Índices Operacionales.
Disponibilidad Física deberá ser superioral 85%.
Utilización no deberá bajar del 50%, entre 50 y 60% es aceptable, sobre el 60% es ideal.
Datos Operacionales Un LHDde8yd3cuestaalrededordelosUS$270.000, lo que significa un costo deposición de 80545 US$/año, su vida útil se estima en 5años, el costo horario fluctúa entre los 35a50US$/hora.
Un equipo Toro 400D, obtuvo valores de disponibilidad física superiores al 90% en el primer año de operación, su vida útil se estima en 20000 horas considerando un Over haul realizado a las 15000 horas de operación.
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Laubscher 2000, Horizontal LHD layouts en Block Caving Manual, JKMRC, Universidad de Queensland.
LeFeaux, 1997. Apuntes de carguío y transporte. Universidad de Chile.
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ICSII. International Caving Study
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