TESINA DE SEMINARIO

RENDIMIENTO DE EQUIPO PESADO EN LA EXPLOTACION DE UNA CANTERA DE CIELO ABIERTO

CASO PRACTICO CANTERA BORCONSUbicación: Km 6.5 Vía la Costa

María Isabel Chiriboga FernándezJosé Luis Pillasagua Carrera

El término es usado para referirse a un grupo de montañas formadas por matrices rocosas y sus discontinuidades

MACIZO ROCOSO

Matriz Rocosa Discontinuidades

La clasificación de un macizo rocoso nos da una idea preliminar de la calidad del material rocoso y su variabilidad, así como las diferentes discontinuidades y fallas estructurales

CLASIFICACIÓN DE UN MACIZO ROCOSO

La caracterización de una matriz rocosa consta de tres partes, estas son:

IdentificaciónGrado de MeteorizaciónResistencia

CARACTERIZACIÓN DE LA MATRIZ ROCOSA

Término Descripción

Fresca No se observan signos de meteorización.

decolorada

Se observan cambios de color original de la matriz

rocosa. Conviene indicar el grado de variación o si

están restringidas a minerales concretos.

desintegrada

La roca se ha alterado al estado de un suelo,

manteniendo la fábrica original. La roca es friable, pero

los granos minerales no están descompuestos.

descompuestaLa roca se ha alterado al estado de un suelo, alguno o

todos los minerales están descompuestos.

Grado de meteorización

Resistencia a compresión simple (Mpa)

Descripción

1 – 5 Muy blanda

5 – 25 Blanda

25 – 50 Moderadamente dura

50 – 100 Dura

100 – 250 Muy dura

> 250 Extremadamente dura

Resistencia

CANTERA

CLASIFICACIÓN DE CANTERAS

Según el tipo

de explotación

Canteras a Cielo Abierto: En laderas, cuando la roca se arranca en la

falda de un cerro. En corte, cuando la roca se extrae de cierta

profundidad en el terreno (Pit).

Canteras Subterráneas: Minas Subterráneas

Según el

material a

explotar

- De Materiales Consolidados o Roca.

- De Materiales no Consolidados como suelos

- Terrazas aluviales y arcillas

Según su

origen

- Canteras Aluviales

- Canteras de roca o peña

Tipos de canteras

COMO SELECCIONAR UNA CANTERA

Para la selección de una cantera es necesario buscar un macizo rocoso al cual se le debe realizar estudios geológicos-minero

Como seleccionar una Cantera

Secuencia de Selección de una Cantera

Modelo Digital de

Elevaciones

Modelo Digital del

Terreno

Cartografía Variada

Mapas Temáticos

Mapas de Zonas

ACTIVIDADES REALIZADAS EN LA

CANTERA

• Consiste en extraer material pétreo de un macizo rocosoExplotar

• Esta actividad la pueden realizar el tractor y la excavadora a medida que van rompiendo la roca

Estoquear• La función de cargar el material a los

volquetes la realizan la cargadora frontal, la retroexcavadora y la excavadora

Cargar• Para transportar el material pétreo se

usan camionesTransportar

Actividades Realizadas en la Cantera

Perforación y

Voladura

Explotar

EstoquearCarga

Transporte

Esquema de Actividades Cantera Borcons

IMPACTO AMBIENTAL

Potenciales repercusiones ambientales

Calidad de agua e hidrología

Estabilidad de suelos y riesgo de erosión

Repercusiones sobre las actividades preexistentes

Vegetación y vida Silvestre

Repercusiones sobre la comunidad

Impacto visual

Potenciales repercusiones ambientalesCalidad de Agua e

Hidrología Durante la etapa de explotación de la cantera puede ocasionar ligeras perturbaciones en el escurrimiento al modificar las características del relieve.

Para prevenir impactos perjudiciales se deberá hacer un diseño de evacuación basado en las máximas descargas de la zona.

Estabilidad de suelos y riesgo de erosión

Potenciales repercusiones ambientales

Los diversos trabajos a realizar en la zona implican una alteración de las condiciones originales de los suelos.

La solución será controlar la movilización de materiales por arrastre o voladuras.

Repercusiones sobre las actividades preexistentes

Potenciales repercusiones ambientales

La apertura de una nueva vía de acceso a expensas de áreas cultivadas.

Se recomienda emplazar la traza siguiendo las divisorias de campos a fin de minimizar las interferencias con los sistemas productivos preexistente

Vegetación y Vida Silvestre

Potenciales repercusiones ambientales

Zonas específicas en las que se debe contemplar el mantenimiento de formas de vegetación natural o cultivada preexistentes.

Medidas de control que tiendan a minimizar el impacto sobre la vegetación existente y a recomponer luego las condiciones prevalecientes.

Repercusiones sobre la comunidad

Potenciales repercusiones ambientales

Los efectos desfavorables tienen una forma de percepción inmediata en zonas cercanas a áreas urbanas y/o suburbanas.

Se debe procurar que el diseño de la cantera, y la explotación, consideren las acciones necesarias para prevenir, controlar, mitigar y en su caso compensar los efectos de los impactos.

Impacto visual

Potenciales repercusiones ambientales

La explotación de una cantera implica una gran modificación del paisaje.

Las características del diseño tenderán a considerar ambos puntos de vista de manera tal que se optimice el valor del conjunto: ambiente y obra.

EQUIPO y SU RENDIMIENTO

EMPLEADO EN LA CANTERA BORCONSPERFORACIÓ

N Y VOLADUTRA

EXPLOTACIÓN

ESTOQUEAR

Perforadora tipo Martillo

Equipo de Voladura

Excavadora

Volquetas

Equipo empleado

Perforación

Tasa de impacto 2040 (golpes/minuto)

Energía de Impacto 70 (joules)

Presión de Trabajo 72 PSI / 500 KPa

Diámetro por Carrera 80 x 60 mm

Consumo de Aire 116 CFM / 55LPS

Peso 26 Kg

Longitud (sin varilla) 661mm

Martillo REXNON YT28

Para la perforación utilizan 3 varillas de diámetro ¾”, la primera es de 80cm de longitud, la segunda de 160cm y la tercera de 240cm.

Perforación

El rendimiento de un martillo viene dado por la siguiente fórmula teniendo en cuenta una caída media del rendimiento del 9% equivalente a la pérdida de energía:

VP velocidad de perforación de la primera varilla.Nv número de varillas utilizadasVPm velocidad de media de perforación.

Perforación

1 0,91*0,09

vN

mv

VP mVP hN

Los tiempos de perforación tomados InSitu promedio son:

con el tiempo de perforación de la primera varilla, tomando como la velocidad de penetración constante, podemos decir:

Perforación

PROFUNDIDAD (cm)

TIEMPO (min)

VELOCIDAD (cm/min)

80 2:15 37,17

160 2:16 37,04

240 2:26 35,40

80 37,17 min2,15cmVP

Con la velocidad de penetración de la primera varilla entramos a la formula, sabiendo que se utilizan 3 varillas:

Transformando en metros por horas, tenemos el rendimiento de velocidad media de perforación de:

Perforación

60min 133,94 * * 20,36min 1 100mmcm mVP hh cm

337,17 1 0,91* 33,93 min3 0,09mcmVP

Una vez que se llega a la profundidad de 2 metros y 40 centímetros en todos los barrenos se coloca el equipo explosivo que consta de:

un taco de dinamita

fulminante con mecha lenta

nitrato de amonio disuelto en diesel

Voladura

VoladuraBORCONS produce 600m3 de material diariamente

El volumen de cada detonación se lo obtiene de acuerdo al radio de acción que fue dato medido en la cantera.

Usando la ecuación:

Con un radio de un metro y una profundidad de dos metros cuarenta.

2V r h

Voladura

2 3*1 *2,40 7,54V m

El volumen total de voladura por orificio, es de :

Voladura

El volumen que se obtiene incluyendo los espacios entre los círculos es de 672 m3 en un día.

Excavadora

MODELO DEL

MOTOR

POTENCIA EN EL

VOLANTE

PESO EN ORDEN DE TRABAJO

ALCANCE MÁXIMO A NIVEL DEL

SUELO

PROFUNDIDAD DE EXCAVACION MÁXIMA

CAPACIDAD DE

CUCHARON

kW hp kg lb m pies - pulg m pies - pulg m3

C9 Caterpilar

®184 247 35.100 77.400 9,79 32’’ 1’ 6,20 20’’ 10’ 2

Excavadora Caterpillar 330 CL

Excavadora

Esta excavadora es utilizada para 3 funciones que son:

• Explotar

•Estoquear

•Cargar

El rendimiento de la excavadora viene dado por la siguiente fórmula:

Excavadora

3*3600* * '*c

c

V Fe Fe Ct mR hT

Vc es la capacidad de la cuchara de las excavadorasFe es el factor de eficacia de la máquina, que varía entre 70 y 80 %Fe’ es el factor de eficacia de la cuchara que depende de la clase de terreno:

TIPO DE

TERRENOCOEFICIENTE

Flojo 0.90 – 1.00

Medio 0.80 – 0.90

Duro 0.50 – 0.80

Tc es el tiempo de duración del ciclo en segundos, comprende en la excavación y el giro hasta la descarga, la descarga y el giro hasta el origen

Ct es el coeficiente de transformación:

Excavadora

CLASE DE TERRENO PERFIL MATERIAL

SUELTOMATERIAL

COMPACTADOTierra 1.00 1.25 0.90Arcilla 1.00 1.40 0.90Arena 1.00 1.10 0.95

Se tomo tiempos del ciclo de la excavadora para cuando esta explota el macizo y a la vez llena las volquetas.

Excavadora

El tiempo promedio del ciclo 42,83 segundos, dando como resultado el rendimiento promedio por hora de:

Excavadora

32*3600*0,75*0,65*1 81,9542,83

mR h

Volquetas

•En la cantera se utilizan dos volquetas:

•Amarilla 16 metros cúbicos

•Roja 12 metros cúbicos

El rendimiento de la maquinaria de transporte viene dado por la fórmula:

Vc es la capacidad de la caja en metros cúbicos.Fe es la Capacidad de eficacia de la máquina. Varía entre el 70 y 80 %.Tc es el tiempo del ciclo.

Volquetas

3*60*Vc FeR m hTc

Tiempos tomados InSitu del ciclo:

Volquetas

TIEMPO DE IDA Y VUELTA

Volqueta Tiempo (min:seg)

Amarilla 15:39Roja 16:49

Rendimiento de la Volqueta Amarilla 316*60*0,75 46,78

15,39mR h

Rendimiento de la Volqueta Roja

312*60*0,75 32,7716,49

mR h

Resumen Perforación y

Voladura 672 m3 por día

Explotación y Carga

81,95 m3 por hora

Transporte 79,55 m3

por hora

Conclusiones

En esta cantera el equipo pesado más importante del cual depende la producción diaria es la Excavadora, ya que ella es la encargada de darle trabajo a los otros equipos, sin ella se paralizaría la producción diaria.

Para la demanda diaria que tiene la cantera su equipo pesado cumple eficientemente su labor, produciendo aproximadamente más de 600 metros cúbicos.

Conclusiones

El conjunto de equipos pesados está en capacidad de realizar una mayor producción diaria, pero debido a la demanda diaria de 600 metros cúbicos tienen tiempos de ocio considerables la excavadora y las volquetas.

Con nuestro análisis ambiental concluimos que el impacto visual es muy grande ya que está situado en una zona comercial, y no se ha tomado medidas al respecto.

Conclusiones

Gracias