Post on 24-Dec-2015
INTRODUCCION
En toda operación minera la parte del transporte del mineral y del desmonte hacia la
planta de procesamiento y botadero respectivamente es crítica, ya que durante los años
que dure el proyecto estas distancias (a planta y botadero) van a variar muy
fuertemente. La correcta planificación de las etapas de minado, garantizará que los
objetivos se cumplan a lo largo de toda la vida de la mina.
Es entonces, gracias al planeamiento de minado enfocado al transporte en mina se
pueden hacer cálculos y tener estimaciones como la cantidad de material que se espera
mover año a año durante el tiempo de vida del proyecto, y que por lo tanto, ayuda a
calcular el dimensionamiento de la flota que se hará cargo de este transporte, y
se obtiene mediante el uso de parámetros de la operación como: tiempos de carguío
de las palas, distancias a recorrer, factor de llenado, resistencia a rodadura, tiempos de
descargue, pendientes de las vías, etc. Contribuyendo como información de
entrada a un sistema que mediante variables y operaciones llega al cálculo óptimo de
la flota
CONTROL DE OPERACIONES MINERAS Y CÁLCULO DE NECESIDAD DE
EQUIPOS
INDICE DE OPERACIÓN
De modo genérico y en función de su representatividad y contenido, estos índices
operacionales mineros se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:
Índices mecánicos.
Los que informan sobre la disponibilidad física de equipos e instalaciones y sus
rendimientos o producciones por unidad de tiempo.
Índices de insumos.
Los que señalan magnitudes de los elementos consumidos para lograr una unidad de
producto comercial o el rendimiento del insumo expresado en unidades de producto por
unidad de elemento consumido (ejemplo Kg.explosivo/tonelada, ton-Km/lt
combustible).
Índices mineros
Los que muestran las relaciones y/o proporciones que toma la materia prima mineral y
sus leyes al fluir por las distintas etapas del proceso de extracción y benificio (ejemplo
razón esteril/mineral).
Índice de resultados
Los que indican logros planeados y reales para el periodo reportado (ejemplo Cu
fino/mes):
Limitándonos a nuestro tema, solo abordaremos los índices mecánicos, los cuales
provienen de la información obtenida por un sistema desarrollado y aplicado. A objeto a
lograr la optimización de los siguientes aspectos relacionados con equipos e
instalaciones:
Uso, funcionamiento y operación
Mantención electromagnética
Reemplazo oportuno y adecuado
La optimización debe entenderse como máxima disponibilidad operativa y rendimiento
al mínimo costo de inversión, operación y mantención.
A continuación definiremos los parámetros a utilizar en la obtención de los índices,
estos parámetros dicen relación con la distribución temporal de la maquina en cada tarea
en un periodo dado.
TIEMPO CRONOLOGICO O CALENDARIO TCR
Son las horas correspondientes al tiempo calendario natural como días. Meses, años.etc,
y se divide en dos tiempos que corresponden a:
Tiempo hábil
Tiempo inhábil
Tiempo hábil u horas hábiles HH.
Son las horas en que la faena esta en actividad producida y/o en tarea de mantención de
sus elementos de producción y/o infraestructura, en estas horas cada instalación o
unidad esta en:
Operación
Reserva
Mantención
Tiempo inhábil u horas inhábiles HIN
Son las horas en que la faena suspende sus actividades productivas y/o mantención de
sus elementos o infraestructura por razones como:
Paralizaciones programadas: domingos, festivos, vacaciones colectivas, etc.
Imprevistos: originadas y obligadas por causas naturales como lluvias,
temblores. Nieve, etc. U otras ajenas al control de la faena como la falta de
energía, atrasos en la llegada del trasporte del personal.
Tiempo de operación u horas de operación HOP
Son las horas en que la unidad o instalación se encuentra entregada a su(s) operador(es),
en condiciones electromecánicas de cumplir su objetivo o función de diseño y con una
tarea o cometido asignado. Este tiempo se divide en:
Tiempo efectivo
Tiempo de perdida operacional
Tiempo efectivo u horas efectivas HEF
Son las horas en que la unidad de equipo está funcionando y cumpliendo su objetivo de
diseño.
Tiempo de perdida operacional u horas de perdidas HPE
Son las horas en que la unidad de equipo o instalación, estando en condiciones
electromecánicas de cumplir su objetivo de diseño, a cargo de su(s) operador(es) y con
una tarea asignada. No puede realizarla por motivos ajenos a su funcionamiento
intrínseco, como son los traslados, espera de equipo complementario y en general por
razones originadas en la coordinación de las operaciones.
Tiempo de reserva o horas de reserva HRE
Son las horas hábiles en que la unidad del equipo o instalación, estando en condiciones
electromecánicas de cumplir su función u objetivo de diseño, no lo realiza por motivos
originados en una o más de las siguientes razones:
Falta del operador (si es en la hora de colocación se toma como tiempo inhábil,
si el equipo sigue funcionando y hay cambio de operador se considera tiempo de
operación).
Falta de capacidad prevista de equipo complementario o accesorio.
No requerirlo el programa o plan de trabajo
No permitirlo el área donde debería cumplir su función.
Tiempos de mantenimiento u horas de mantención HMT
Son las horas hábiles comprendidas desde el momento que la unidad de equipo o
instalación no es operable en su función objetiva o de diseño por defecto o fallas en su
sistema electro- mecánicos o por haber sido entregadas a reparación y/o mantención,
hasta que ha terminado dicha mantención y/o reparación y el equipo está en su área de
trabajo o estacionamiento en condiciones físicas de operación normal. El tiempo de
mantenimiento se divide en:
TIEMPO CRONOLOGICO: TCR
TIEMPO HABIL: HH TIEMPO
INHABIL: HI
HORAS OPERACIONALES:
HOP
Horas
reserva:
HRE
Horas mantención:
HMT
Horas
operacionales
efectivas: HEF
Horas de
perdidas
operacionales:
HPE
Distribución del tiempo.
Igualdades.
TCR = HH + HIN
HH = HOP + HRE + HMT
HOP = HEP + HPE
CAMIONES
CARACTERSITIC.
AS.
Marcas existentes en la minería nacional
Minas a cielo abierto de bajo perfil. (HB = 5-10m)
Camiones de 0-100ton.
Minas a cielo abierto de gran perfil (HB = 10- 12 m)
Camiones de 120 a 2490ton.
Marcas.
Caterpillar
Comadsu
Euclid
Wabco
Terex
Geometría de los camiones
Ancho del camión ancho del banco
Largo del camión espacio de maniobras
Altura del camión visibilidad de la huella
Los camiones pueden transitar por terrenos escarpados con pendientes de 2% a 12%
Facilidad de desplazamiento por zonas curvas.
Por el tamaño de la tolva del camión, no interesa en mayor grado la granulometría del
materia la transportar (estéril o mineral).
Luz del camión con respecto al piso (50 – 80cm)
Angulo de giro de la tolva del camión (45 – 50 grado)
Desventajas del camión
Mantenimiento de huellas; regadío constante, diseño de huellas, limpieza constante de
huellas, problemas de seguridad.
Consumo de neumático (6- 8 meses de vida útil)
Exige diseño de rampa para pasar de un Banco a otro
Eventual adiestramiento del operador y del equipo de mantención
Determinación de la productividad de los camiones (P).
P=3600−CmTciclo
ton /hr
Dónde.
Cm = capacidad del camión por un grado de relleno.
La capacidad real del camión estará dada por:
Cm = Cmº * DLL
Dónde.
Cmº = capacidad de relleno del camión (ejemplo 120ton)
DLL = grado de relleno que depende de la granulometría (resultado de la tronadura)
0.90 – 0.75 para granulometría buena
0.75 – 0.60 para granulometría regular
Cm = capacidad real.
Tiempo de ciclo de camiones.
En forma paralele para lo definido en tiempo del ciclo para las palas, se tiene:
Tciclo=Tc+Tvc+TD+Tvv segund .
Este tiempo de ciclo tiene el caractr de variable aleatoria y depende de:
Velocidad de transito con carga (20- 40 Km/hr)
Velocidad de transito vacio (40 - 50Km/hr)
Perfil de mina: longitudes de los tramos pendientes de los tramos
Peso especifico del material
Condiciones del tráfico y transito
En otras palabras, el Tciclo se puede definir:
Tciclo = tiempo carguío + tiempo de viaje cargado a los puntos de descarga (chancado,
botadero, stock) + retorno de vacio a la pala + maniobra en la pala y en la descarga.
Observación.
El tiempo de ciclo de los camiones admite un estudio estadístico, es posible en algunas
operaciones a cielo abierto se observe en el cargio un tiempo de espera, este tiempo
dependerá de la asignación dinámica de camiones a palas.
Cálculos de los tiempos.
Tiempo de carguío.
Depende de:
Tiempo ciclo trabajo de la pala (Tciclo pala)
Numero de ciclos a ejecutar por la pala para cargar un camión (Nc)
TC=Tciclo pala∗Nc
Pero.
Nc=capacidad camion (ton)
capacidad cuchara de pala (ton)
Tiempo de viaje con carga.
V= DistanciaTiempo
Tiempo= DistanciaVelocidad
Tvc= D1V 1
+ D 2V 2
+……
Tvc= DiVi
Dónde.
Vi = velocidad con carga para cada tramo del perfil de transporte.
Tiempo de viaje vacio Tvv.
Tvv= DiVi
seg
Tiempo de descarga TD
TD = TD* + Taculatamiento; seg
Dónde.
TD* = tiempo neto de descarga.
PROBLEMAS APLICATIVOS
Aplicación 1.
CALCULO DE EQUIPO DE TRANSPORTE PARA MATERIAL ESTERIL
Tamaño de la unidad.
Tamaño de balde de pala x 5.5pases x factor llenado = 6 x 5.5 x 0.75 = 24.75 yd3 suelto
En la hoja informativa corresponde a un camión de 40ton
Para determinar el número de unidades determinados los tiempos de acarreo – cargado d
retorno – vacio y los tiempos estandart (cuadrar a pala, cuadrar a botadero y volteo).
Tiempo de acarreo
Tramo A: -0%, 100m = 328 pies. En la tabulación correspondiente al camión de 40ton
encontramos velocidad promedio de 7mhp/hr cargado, que aplicando el factor
corrección de arranque 0.375 nos da una velocidad real a 2.63MPH
Tiempo en minutos tramo A = distancia en pies: MPH x 88 = 1.42min
Tramo B -para +2.5% y 900m o 2952pies
Veloc .B MHP= HPneto en transm.x 375
PTV (TC )2(RR+20GR%)
Veloc . B MHP= 235 x 0.81 x 37579(80+20 x2.5)
Veloc . B MHP=6.95 MPH
Aplicanmos el factor de corrección 0.825 para la longitud del tramo
Veloc . B MHP=6.95 x 0.825 = 5.73 MPH
T iempo B= 29525.73 x88
= 5.86 min
Tramo C para + 3% y 600m o 1968pies
Veloc .C MHP= HPneto entransm . X 375
PTV (TC )2(RR+20GR %)
Reemplazando:
Veloc . C MHP=235 x0.81 x37579(80+20 x 3)
Veloc . C MHP=6.45 MPH
Factor de corrección 0.775 para la longitud del tramo:
Veloc . C=6.45 x 0.775=5 MPH
T iempoC= 19685 x88
=4.47 min
Tramo D para 0%, 100m 0 328pies a 5MPH factor de corrección 0.75
Veloc D = 5 x 0.75 = 3,75 MPH
T iempo D= 3285.6 x 88
=0.67 min
Veloc . C MHP= HPneto en transm. X 375PNV (TC )(RR−20 GR %)
Reemplazando:
Veloc C MPH = 21.9 (2da y 3ra) tabla perfomance de camión
Factor de corrección 0.775 para la longitud del tramo
Veloc C = 21.9 x 0.775 = 16.97 MPH
T iempoC= 196816.97 x88
=1.32min
Tramo B -para +2.5% y 900m o 2952pies
Veloc . B MHP= HPneto en transm . x 375PNV (CT )(RR−20 GR %)
Veloc B MPH = 21.9 (2da y 3ra) tabla perfomance de camión
Aplicamos el Factor de corrección 0.825 para la longitud del tramo
Veloc B = 21.9 x 0.825 = 18.07 MPH
T iempo B= 295218.07 x 88
=1.86 min
Veloc A MPH = 7 (1era y 2da) tabla perfomance de camión
Aplicamos el Factor de corrección 0.5 área cuadrada a pala
Veloc A MPH = 7 x 0.5 = 3.5 MPH
T iempo A= 3283.5 x 88
=1.06 min
Tiempo total de regreso (vacio) = 0.67 + 1.32 +1.86 + 1.06 = 4.91 min
Tiempo total ciclo del camión
Standard:
Tiempo cuadrada a pala = 0.5min
Tiempo cuadrada a botadero = 0.5min
Tiempo de volteo = 0.75min
Tiempo de acarreo (cargado) = 12.74min
Tiempo retorno (vacio) = 4.91min
Tiempo total del ciclo de camión = 19.4 min
CmT=5.5 pases x3360
=3.025 min <> Tiempo total ciclo de la pala
Aplicación 2
Para excavar 2 580 000TC/año de mineral de cobre bien fragmentado es conveniente,
por razón del posible tamaño limitante de la abertura de chancadora; elegir una
excavadora con balde de entre 4.5 y 3 yds3.
Para una pala de 3 yds3 de balde la producción horaria yds3 in-situ, con los mismos
factores aplicados al estéril resulta 143.22 yds3 in-situ que con el factor de corrección
para programación de 0.782 nos da 243.65 TC/H-P
Para la producción anual = 243.65 x 307 x 24 = 1 795 213
Como el programa demanda una remoción mayor probaremos la pala 1400 con balde de
4.5 yds3 con la que calculamos una capacidad anual de 2 695 000TC
Tamaño y número de unidades de transporte para pala de mineral
Por razón de estandarización, siempre y cuando la geometría del tamaño de la pala lo
permita; para cargar cómodamente es recomendable que el tamaño de las unidades que
trabajan en mineral sea iguales a las que trabajan en estéril. Con este concepto
determinamos que el tamaño del camión será de 40ton y pasamos a determinar el
número de unidades a utilizar.
Numero de pases de la unidad de excavación
Como el camión tiene 24.75 yds3 de tolva y el llenado efectivo es de 75 por balde de 4.5
yds3 en cada pase se tendrá 4.5 yds3por 75 = 3.375 yds3 y para llenar la tolva se
requeriría 24.75 / 3.375 = 7 pases.
Calculo de tiempo de acarreo de unidades en mineral
Tramo A igual que el caso esteril: 1.42min
Tramo B igual a más 6% en 2953 pies
Tramo B para + 6% y 900m o 2953 pies
Veloc . B MHP= HPneto en transm . x 375PNV (CT )(RR−20 GR %)
Veloc . B MHP= 235 x0.81 x37579(80+20 x6% )
=4.52 MPH
Aplicamos el Factor de corrección 0.825 para la longitud del tramo
Veloc B = 4.52 x 0.825 = 3.73 MPH
Tiempo B= 29533.73 x88
=9 min
Tramo C para +- 1.3% y 500m 0 1640pies
Reemplazando en la formula tenemos:
Veloc . c MHP= 235 x0.81 x37579(80+20 x1.3 % )
=8.52MPH
Aplicamos el Factor de corrección 0.775 para la longitud del tramo
Veloc C = 8.52 x 0.775 = 6.60 MPH
T iempoC= 16406.6 x 88
=0.75 min
Tramo D para 0% 100m 0 328pies a 7MPH, factor de corrección 0.75
Veloc D = 6.6 x 0.75 = 4.95 MPH
T iempo D= 3284.95 x88
=0.75min
Tiempo total de acarreo = 1.42 + 9 + 2.82 + 0.75 = 13.99min
Calculo tiempo de retorno (vacio).
Tramo D para 0% 100m 0 328pies a 7MPH, sin factor de corrección
Veloc D = 7 x 1 = 7.00 MPH
T iempo D= 3287 x 88
=0.53 min
Veloc C MPH = 21.9 (2da y 3ra) tabla perfomance de camión
Aplicamos el Factor de corrección 0.775 para la longitud del tramo
Veloc C = 21.9 x 0.775 = 16.97 MPH
T iempoC= 164016.97 x88
=1.10 min
Veloc B MPH = 21.9 (2da y 3ra) tabla perfomance de camión
Aplicamos el Factor de corrección 0.825 para la longitud del tramo
Veloc B = 21.9 x 0.825 = 18.07 MPH
Tiempo B= 295218.07 x88
=1.86 min
Veloc A MPH = = 7 (1era y 2da) tabla perfomance de camión
Aplicamos el Factor de corrección 0. 5 area cuadrada a pala
Veloc A = 7 x 0. 5 = 3.5 MPH
Tiempo A= 3283.5 x 88
=1.06 min
Tiempo total de regreso (vacio) = 0.53 + 1.1 +1.86 + 1.06 = 4.54 min
Tiempo total ciclo del camión
Standard:
Tiempo cuadrada a pala = 0.5min
Tiempo cuadrada a botadero = 0.5min
Tiempo de volteo = 0.75min
Tiempo de acarreo (cargado) = 12.99min
Tiempo retorno (vacio) = 4.54min
Tiempo total del ciclo de camión = 20.28 min
CmT=7 pases x3360
=3.85min <> Tiempo total ciclo de la pala
CONCLUSION
Las conclusiones que se desprenden del desarrollo de este tema son las
siguientes:
Para controlar cualquier actividad ésta debe de ser medida, es así que
esta se demuestra que es factible medir las operaciones del ciclo de
transporte y en base a ese cálculo obtener tiempo optimo del tiempo de
ciclo para la operación.
Es importante medir tiempo de ciclo para así optimizar el tiempo y de
esta manera reducir los costos.
REF E R E N CI AS B I B L IO G R ÁF I C AS
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