AIRE COMPRIMIDO

Es el aire atmosférico que bajo la acción mecánica es reducido de volumen, incrementándose la temperatura y presión superior a la atmosférica. Dentro de las aplicaciones industriales, los componentes que utilizan fluidos a presión van tomando una gran preponderancia y su aceptación se universaliza cada vez mas a medida que se van desarrollando nuevas aplicaciones. Es por esta razón que el aire comprimido se ha convertido en la segunda fuente de energía utilizada en la industria, después de la energía eléctrica

𝑙𝑜𝑔 𝑃𝐻=𝑙𝑜𝑔 𝑃 𝐴𝑡𝑚−𝐻

122.4(℉+460)

Donde :

Patm : Presión Atmosférica a nivel del mar (14.7 psi)PH : Presión Atmosférica a la altura H en PsiH : Cota del punto sobre el nivel del mar (pies)

: Temperatura a la Cota H en grados Fahrenheit

℃=59(℉ −32)

℉=95(℃+32)

EFECTOS DE LA ALTURA SOBRE EL RENDIMIENTO DEL COMPRESOR

Disminuye la Presión atmosférica Disminuye la Densidad del aire

Ej.

Un compresor de aire fabricado para generar 1500 CFM a o msnm, reducirá sustancialmente su eficiencia a 4500 msnm.

Factor de Corrección Por altura para los compresores de aire.

Donde:P atm : Presión atmosférica al nivel del mar 14.7 psiPH : Presión atmosférica a la cota H en psiP : Presión requerida del compresor en psif : Factor de corrección por altura

DISEÑO DE LAS REDES DE AIRE COMPRIMIDO(pipe line design)

1. Pulmón de aire o Tanque Recibidor2. Tuberías3. Accesorios4. Mangueras

DETERMINACIÓN DE LA CAIDA DE PRESIÓN EN LA RED DE AIRE COMPRIMIDO

1. Perdidas Primarias2. Perdidas Secundarias3. La consideración es que no hay Fugas

∆ 𝑃= 𝑓 𝑥𝑉 1.85 𝐿∅ 5𝑥𝑃

Donde: ∆P : Caída de Presión en Barf : Factor de rugosidad de la tuberíaV : Caudal de aire en l/sØ : Diámetro interno de la tubería en mmP : Presión inicial de aire en bar

COMPRESORES

Son equipos diseñados para la generación de aire comprimido, los cuales pueden ser accionados por un motor de combustión Interna o Eléctrico.

CLASIFICACIÓN

La Presión que Genera- Entre 20 – 60 Psi- Entre 70 – 100 Psi- Entre 110 – 250 si- Mayor 250 Psi

El numero de etapas- De simple etapa- De doble etapa- Múltiples etapas

El sistema de Refrigeración- Aire- Agua

Aplicación- Portátiles- Estacionarios

El principio de Compresión- Tornillos- Pistones- Axiales

Filtros de aire

Motor

Filtro Separador

Motor Eléctrico

CCM

Cabina

Filtro Hidráulico

PERFORADORAS

Son equipos diseñados realizar agujeros cilíndricos en la roca, mediante la acción percusión, rotación o rotopercutivo

CLASIFICACIÓN

El Tipo de Energía- Neumáticas- Eléctricas- Hidráulicas

Según su Aplicación- Para el Sector Minero- Para obras Civiles

Según el principio de Movimiento- Rotación- Percusión- Rotopercutivos

Dirección de Perforación- Horizontal- Vertical- Indistinta

Según su peso- Livianas- Medianas- Pesadas

Según la Ubicación del Pistón de Impacto- Con Martillo en Cabeza - Con Martillo en el Fondo

CUERPO

FRONTAL

CABEZA

PERFORACION MECANIZADAJUMBOS EH

cabina

Motor (diésel y eléctrico)

Perforadora

Estabilizador

Carril de avance

Brazo telescópico Gatos

hidráulicos

Neumáticos

Barra de perforación

RC Jack Leg Boomer H - 127 R. Bommer H 302 Simba H-157ROCA COMPETENTE Mayos a 140 Mpa 0.20 0.72 2.50 1.20ROCA DE COMPETENCIA MEDIA 90 - 140 Mpa 0.30 1.48 2.80 1.40ROCA POCA COMPETENTE 40 - 90 Mpa 0.45 1.95 3.00 1.80POTENCIA kw 15.00 20.00 15.00

Fuente: Simposium de Perforación y voladura de Rocas

VELOCIDAD DE PENETRACIONTIPO DE ROCA

𝑽𝒑=𝟑𝟎𝟎𝒙 𝑷𝒐𝒕

[ 𝑹𝒄𝟏𝟎𝟎+𝟑 .𝟔 ]∅𝟐

Donde:Pot : KwRc : Kgr/cm2Φ : mmVp : m/min

PERFORACION ROTATIVA CON TRICONOS

• Penetración Velocity Alan Bauer

ERPMRcVp

300)log2861(

• Pull down Alan Bauer

𝑬=𝟔𝟓%  (𝑷𝑬𝑺𝑶𝑫𝑬 𝑳𝑨𝑷𝑬𝑹𝑭𝑶𝑹𝑨𝑫𝑶𝑹𝑨)

• Número de Perforadoras

perfrendañoxHrtotal

Np.

...

• Rendimiento de la Perforadora

EffxUxDMxHPRP ...%...

• Velocidad Angular (RPM)

MUY BLANDAS Menores a 40 120 - 140BLANDAS 40 - 80 100 - 80MEDIAS 80 - 120 80 - 60DURAS 120 - 200 60 - 40MUY DURAS mayores a 200 40 - 30

TIPO DE ROCA Rc ( Mpa ) Velocidad Angular (RPM)

Diámetro del taladro

Diámetro de la barra

Q = 5000 Q = 7000

Pulg Pulg CFM CFM7 7/8" 3 1/2" 1357 19007 7/8" 4 1/2" 1138 15937 7/8" 5 1/2" 867 12147 7/8" 6 1/4" 625 8757 7/8" 6 5/8" 493 7007 7/8" 7" 355 497

Ejemplo De aplicación

En una operación Minera trabajada por el método de explotación de Open pit, se tiene la siguiente información de campo: Resistencia compresiva de la roca = 26,000 psi Peso de la perforadora BE 45 R = 300,000 lbs Diámetro de la Broca = 11 1/4” RPM = 80

Se pide calcular el Rango de Penetración PR

hrmVp

Vp

/12.30

25.11

80

300195

)26log2861(

DIMENCIONAMIENTO DEL COMPRESOR

)()(35.183

22 dDcfmxQ

V

Donde:V : Velocidad Ascensional de los detritus P/m ( 5000 – 7000)Q : Caudal requerido a Nivel del mar cfm 10%/1000mD : Diámetro de la Broca Pulgd : Diámetro de la Barra Pulg

Ej. En una operación minera ubicada a 3000 msnm, se realiza la perforación, mediante equipos rotativos BE 65R, el diámetro de tricono es de 12 ¼” y la barra de 9 7/8”, se pide dimensionar el compresor del equipo de perforación.

Q = (7000x 88)/ 183.35Q = 3366 cfm a 0 msnmQ2 = 3366/0.7Q2 = 4808 cfm

UDERGROUND MINING EQUIPMENTLHD AND DUMPER

 De la evolución de los equipos de carguío para interior mina aparecen los LHD, que basados en el concepto de Cargar - Transportar y Descargar surge como la solución más efectiva para compatibilizar la terna Rendimiento - Capacidad - Maniobrabilidad limitada principalmente a la necesidad de minimizar el desarrollo de infraestructura y por ende el costo que implica construir accesos a labores subterráneas

EQUIPOS LHDLOADHAULDUMP

Motor Diésel

Gabina

Cuchara

Pluma

Mandos FinalesNeumático

s

CatalizadorPistón Hidráulico

Partes principales de un

cargador de bajo Perfil

Tren de Potencia

Motor Diésel + Convertidor de Torque + Diferencial + Mandos Finales

Rolling Resistance = Internal Friction + Tire Flexing + Penetration into Surface

RR : ( en el sector Minero 2% a 4%)

∅ GRADIENTE

GRADIENTE

Level

Up

Hill

Downhill

𝐆𝐑 (𝐨𝐫𝐆𝐀 )=( 𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥𝐖𝐠𝐭+𝐋𝐨𝐚𝐝 ) 𝐱(𝟐𝟎 𝐥𝐢𝐛𝐭𝐨𝐧 )𝐱 (𝐮𝐧𝐢𝐭 𝐨𝐟% 𝐆𝐫𝐚𝐝𝐞)

Grade Resitance or Grade Assistance : 10% al 15% (Uderground mining)

∅

Factores que afectan la productividad y la

operación del LHD- Iluminación.

- Superficie de Rodadura (costo)

- Área de carguío (debe tener piso firme para que no se entierre la cuchara y

no genere esfuerzos que puedan dañar)

- Granulometría del material a cargar (bancos muy grandes disminuyen el

factor de llenado).

- Vías de tránsito y tráfico.

- Áreas de carga y descarga.

- Ventilación (polvo y falta de oxígeno).

- Altura sobre el nivel del mar

- Temperatura (cada 2ºC en ascenso se pierde 1% de potencia a partir de los

20ºC)

- Habilidad de Operador

PERDIDA DE EFICIENCIA POR ALTURA

𝐸𝑓𝑓 𝐻=100−[0%𝑥 50001000

+1 %50001000

+3 %(𝐻−1000)

1000 ]

Hasta 5000 pies : 0% por cada 1000 piesHasta 1000 pies : 1% por cada 1000 piesMayor a 1000 pies : 3% por cada 1000 pies

CAT R 2900G

DIMENCIONES

PRODUCTIVIDAD DE EQUIPOS DE CARGUIO

Tonelada/Hora

Tiempos Fijos : Representa actividades de carguío y descarga

Tiempo Variable : Representa el Ida y el retorno del equipo

Factor de Velocidad : En función a inicio de movimiento y gradiente

𝑨𝑽𝑮𝑺𝑷𝑬𝑬𝑫=𝑴𝑨𝑿 . 𝑨𝑻𝑻𝑨𝑰𝑵 .𝑺𝑷𝑬𝑬𝑫 𝑿𝑺𝑷𝑬𝑬𝑫𝑭𝑨𝑪𝑻𝑶𝑹

𝑻𝑹𝑨𝑽𝑬𝑳𝑻𝑰𝑴𝑬 (𝑴𝑰𝑵 )=𝑯𝑨𝑼𝑳𝑹𝑶𝑨𝑫𝑳𝑬𝑵𝑮𝑮𝑻𝑯 (𝑭𝑻 )𝑨𝑽𝑮 .𝑺𝑷𝑬𝑬𝑫 (𝑴𝑷𝑯 ) 𝑿𝟖𝟖

FACTOR DE ACOPLAMIENTOMach factor

¿?

¿?

35 ton

35 ton

Minimice los costos $/Ton

INTRODUCCION

En movimiento del mineral fragmentado se compone de operaciones sucesivas (fases), que necesitan distintos tipos de maquinarias en función de las características de cada una de ellas. Es necesario diseñar equipos de trabajo de forma que no haya grandes diferencias de rendimiento entre unidades que los conforma. En la presente se analizaran los factores más importantes que influyen en el acoplamiento entre los equipos, para obtener máxima producción a un mínimo Costo.

CONSIDERACIONES

1. Modelos

2. Tamaño de componentes

3. Compatibilidad entre unidades de diferentes marcas

4. Material a transportar

5. Recorrido de las Unidades de transporte

6. Duración de los ciclos

Acoplamiento de Equipos

1. ¿Cuál es el número total de Unidades de transporte a utilizar?2. ¿Cuál es el numero de unidades de transporte asignados a cada unidad

de carga?

EQUIPO DE GARGA“n” cargadores que realizan su ciclo en un tiempo “t” y equipadas con cuchara de capacidad “C”

EQUIPO DE TRANSPORTE“N” volquetes cuyo ciclo es “T” y que necesitan “p” cucharas de la cargadora para alcanzar su capacidad nominal.

PRODUCCION DE LOS EQUIPOS

Equipos de Carga

Equipos de Transporte

𝑃𝐶=60𝑡𝑥𝐶𝑥𝑛

𝑃𝑡=60𝑇𝑥𝑝𝑥𝐶𝑥𝑁

Donde:

t : Tiempo de ciclo de carguíoC : Capacidad de CucharaN : número de cargadores

T : Ciclo de transportep : numero de pasesN : Número de Volquetes

Match Factor “MF”

Es el cociente entre la producción del equipo de transporte y la producción del equipo de carga

𝑀 .𝐹=𝑁𝑥𝑃𝑥𝑡𝑛𝑥𝑇

𝑀 .𝐹=𝑁 °𝑉𝑜𝑙𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒𝑠𝑥 𝑁 ° h𝑐𝑢𝑐 𝑎𝑟𝑎𝑠𝑥𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑑𝑜𝑟

𝑁 °𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑥𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑉𝑜𝑙𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒

Si hacemos que “MF” sea igual a la unidad

1=𝑁𝑥𝑃𝑥𝑡𝑛𝑥𝑇

𝑁=𝑛𝑥𝑇𝑝𝑥𝑡

Numero de Volquetes o camiones de bajo perfil necesarios para absorber la producción del equipo de carga

𝑁=𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑉𝑜𝑙𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜𝑑𝑒𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

SURFACE MINING EQUIPMENTFRONT LOADER AND MINING

TRUCKS

CARGUIO Y TRANSPORTE

MINERIA A CIELO ABIERTO

Los sistemas de Carguío y Transporte son evaluados en minería a cielo abierto, para nuevas propiedades, expansión de operaciones existentes, sistema de cambio de equipos y análisis para el reemplazamiento.

OBJETIVO

El objetivo es determinar el equipo necesario para cumplir con los requerimientos del tonelaje programado entre el mineral y el desmonte.

1.- Los programas de produccíón

2.- Las capacidades de productividad en donde % DM y % U

3.- Capital

CARGUIO

La variación de los tipos de roca y las condiciones de trabajo, en muchas minas a cielo abierto permite una amplia variación en los modelos y tamaños.

RP = HP x DM x %U x Eff

HP = dias/año x Gd/dia x Hr/Gd

HP = 365 x 2 x 12

HP = 8760 hrs

RP = 8760 x 0.93 x 0.90 x (50/60)

RP = 6110.1 Hr de pala por año

DETERMINACION DEL TAMAÑO DE PALA Y EL NÚMERO

Para determinar el tamaño de la pala se debe tener en consideración los catálogos técnicos y la siguiente fórmula.

fxExFxDxAxSPHMxTs

Cc3600

Donde:PHM : Producción Horaria máximaTs : Ciclo de CarguíoE : Factor de Eficiencia de Trabajo ( 0.83 )F : Eficiencia de Carguio (75%)D : Factor de corrección por altura (85%)Sf : Factor de esponjamiento (0.74%)

Producción de Mina :54000,000 TM/año

Mineral | : 12000,000 m3

Estéril : 6000,000 m3

PHM = Carguio anual ( mineral + desmonte)/RP

PHM = 18000,000/6110.1

PHM = 2945.94 m3/hr

Cc = (2945.94 x 30 )/(3600 x 0.83 x 0.75 x 0.85 x 0.74)

Cc = 62.69 m3

Como esta capacidad es bastante grande y además existen varias zonas de ataque, se puede adquirir 4 palas de 15 m3 y 1 mas de stand by

TRANSPORTE

Los requerimientos de transporte son calculados, determinándose el

tamaño de camión a usarse, que están en función del número de

pases de la pala o Cargador, como regla el tamaño de camión debe

estar entre 3 a 6 pases, el número de unidades según Hoskin debe

estar entre 4 a 5 por pala.

El factor de llenado del camión y pala están basados en el tamaño de

la tolva y cuchara, tipo de material, fragmentación y condiciones de

carguío.

CAPACIDAD TOLVA

Para calcular la capacidad de la tolva, la relación entre las

capacidades efectivas de la cuchara y la tolva del camión debe ser

para nuestro caso 4 pases.

Capacidad efectiva de Cuchara = Cc x Sf x Fc x Densidad

C cuchara = 15 x 0.74 x 0.75 x 3

C cuchara = 24.9 tn

Capacidad de Tolva = # pases x Ccuchara

= 4 x 24.9

= 99.6 TM

Por lo tanto se elige el camión CAT 785

-Peso vacío : 113.5 Tn

-Peso Con Carga : 249.4 Tn (max)

-Potencia : 1450 Hp

CALCULO DEL NUMERO DE CAMIONES

Producción Anual : 54,000,000 TM

Tiempos Fijos :

- Carguio = 140 s

- T. Cuadrado = 45 s

- Descarga = 25 s

- Otros Dem = 40 s

TOTAL = 250 s

Tiempos variables

Comprende El tiempo que utiliza el camión en recorrer la distancia del Pit al chancado primario o Pit botadero de desmonte.

A B

C D

RR = 4 %

RG = 1.5 %

L = 400 m

RR = 4 %

RG = 7 %

L = 1200 m

RR = 4 %

RG = 0 %

L = 400 m

Diagrama idealizado del recorrido del camión PIT – Botadero

TRAMO A-B

TRAMO B-C

TRAMO C-D

EVALUACION DE VELOCIDADES

A-B : 20 KPH x Fv

B-C : 9.5 KPH x Fv

C-D : 28 KPH x Fv

VM = V x Fv

Tiempo variable : tiempo de ida + tiempo de regreso

Ciclo Total : Tiempos fijos + tiempos variables

# viajes por Hora : 60/ciclo total

P/hora = Peso efectivo x # viajes /hora

# Camiones = Producción Anual ( min o des)/(HOA x P/hora)