Equipos de Carguio Transporte Vaciado

Equipos de carguo-transporte-vaciadoMI57G Manejo de materiales y ventilacin de minas

Profesor: Ral Castro23 Abril 2007

ContenidosSISTEMAS DE CARGUIO TRANSPORTE-VACIADOSistema LHDDescripcin sistemaCalculo de rendimientos y costosDiseo de flota de equiposAutomatizacin de equipos LHD

Cargadores frontalesDescripcinCalculo de rendimientos y costos

Concepto es cargar-transportar y descargar

Especialmente diseado para trabajar en minera subterrnea:Pequeos radios de giroPequeo Ancho y altoGran capacidad de tolva (pala)Buena velocidad de desplazamiento Cargar camiones, piques y pisoExisten LHD Diesel y electricos

BaldeHorquillaPlumaCabina Operadormotor

EstructuraMotor : potenciaConvertidor de torqueTransmisinFrenosDireccinServicios hidrulicosSistema hidrulico generalCabina del operador

Factores que afectan el rendimientoIluminacinVisibilidadEstado de pistas de rodadoCondiciones del area de carguoCondiciones del area de descargaFactor humanoGranulometra del mineral a cargarPerdidas de PotenciaAltura sobre el nivel del marTemperatura

Disposicin general LHD

Disposicin del LHD en el diseo y ngulo de la estocadaEjemplo:radio de giro de 10 m

Largo requerido:11 m desde el eje de la calle

A mayor ngulo el pilar mayor en mas ancho. Posible efecto en recuperacinPE

Dimensiones tpicas LHD

Especificaciones de equipos LHD

LHD: elctrico o Diesel?

LHD DieselLHD elctricoFlexibilidadFlexibles y faciles de mover no solo para cambiar el equipo en un nivel sino para usarlo en otras actividades como limpieza de calles y barroEstn limitados a la zona de produccinLimita el acceso a las zonas de trabajoSe limita el uso de las unidades a otras tareas lo que es buenoReduccin secundariaSe puede realizar reduccin secundaria detrs de las maquinasSe debe tener cuidado con los cables elctricosVentilacinRequieren de aire fresco en la frenteOperan bajo mnimos requerimientos de aireAutomatizacinEs posible automatizar estos equipos.No se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad elctricas Es posible automatizar estos equipos.Se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad elctricas y la unidad de poder posibilitando el apagado del equipo en condiciones de emergencia.

Dimensiones para distintos tamaos de equiposLargo EstocadaAncho/alto

Grfico1

8

9

10

11

11

9

11

11

12

13

11

9

12

14

13

13

12

15

15

14

15

15

17

16

19

17

Capacidad del LHD (toneladas)

Minimo largo de estocada (m)

Descripcion

Tipo de LHDLargoAnchoRadio giroCapacidad carga

mmmmmmkg

Tamrock

Micro-1004597105031911000

EJC 615486144837342727

TORO 1516970148047303500

EJC 100 D7341170250044540

EJC 130 D8407193055115897

TORO 3018620210057806200

EJC 210 D9957271865539545

TORO 4009252244065909600

TORO 450100032700653712000

TORO 1250105082700667212500

TORO 1400105082700688714000

TORO 650114103000718015000

TORO 2500E140113900944025000

Elphinstone

15009195248264009000

1700106402720668012000

2800106973048739016200

Wagner

HST-1A5283121935051361

ST-2D6593165147003629

ST - 3.58223195654656000

ST-100085302040580010000

ST-6C9490261063209525

ST-7.5Z9800259012272

ST-8B102872769701013608

ST-15Z123963404844320412

Hoja2

LHD Comparisons

Comparison of Diesel LHDs

Very Small Less than 2 tonneComparison of Diesel LHDs - Small 3 to 5 tonneComparison of Diesel LHDs - Medium 6 to 8 tonneComparison of Diesel LHDs - 10 tonneComparison of Diesel LHDs - Large 12 to 14 tonneDiesel LHDs - 15 tonne20 tonne

MakeTamrockWagnerWagnerGHHGHHTamrockTamrockTamrockGHHGHHTamrockTamrockWagnerTamrockTamrockWagnerWagnerWagnerGHHTamrockTamrockTamrockGHHTamrockTamrockWagner

ModelMicroscoopHST1AST 2DLF 4.1LF 5.1EJC 61 DTORO 151EJC 100 DLF 6.1LF 7.3EJC 130 DTORO 301ST 3.5EJC 210 DTORO 400ST 6 CST 1000ST 8 BLF 12TORO 450TORO 1250TORO 1400LF 15.1TORO 650TORO 2500ST 15 Z

Bucket Sizem^30.540.761.922.51.21.52.332.733.14.63.84.656.54.655.56.51211.5

Tramming Capacitytonne11.43.63.84.22.73.54.567.35.96.269.59.69.51013.6121212.51415152520.4

Ratios

Tramming Capacity for bucket sizetonne/m^31.91.81.91.91.72.32.3222.22.11.92.12.52.122.12.62.52.52.32.11.8

Ratio Tramming Capacity to Breakout Force1:001.12.31.62.42.51.41.81.71.91.321.312.11.53.21.62.12.222.32.23.7

Ratio Tramming Capacity to Vehicle Mass1:003.23.73.23.22.42.52.52.82.833.72.32.92.62.42.52.52.72.62.62.62.43.12.433.3

Tramming Capacity for machine widthkg/mm11.12.22.22.51.92.42.63.243.322.772.953.073.53.94.24.94.94.64.44.454.356.46

Tramming Capacity for machine lengthkg/mm0.20.30.60.50.60.50.50.60.730.820.70.720.731111.21.31.11.21.21.31.21.31.81.6

Breakout Forcetonne1.13.25.8910.53.86.27.711.57.712.389.920.414.531.822.425.2282833.85474.5

Mass Emptytonne3.25.111.512.110.26.88.712.716.921.72214.517.525.122.824.22536.831.531.23333.546.536.47667.1

Lengthmm45975283659369207206548669707341823089108407862082339957925294908530102871077010003105081050812370114101400012396

Widthmm10501219165116901700144814801702185022002133210019562718248022612040276926002745282528253500300039003404

Height of Machinemm11691219144816601659150014501676176020001752173515721778190016841480193018902205233523352110212028962413

mm17791828198119001900213417402235200024002057220019562311237021342108259124002540254025402500264031613098

Tipping Height - top of Bucketmm2321297237334100406030483500396240804445459739625002454749675105535059375937616473707046

Tipping Height - Bucket Lipmm60011811463176018009911235147315201397143012951810144818011676188024732473421031562821

Turning Circle Inside Radiusmm18381753270028402725190527352870322235002997303027103302353333123275353140503274324633074750357547744148

Turning Circle Outside Radiusmm31913505470051305005373447305004590264005511578054656553659063205800701075406537667268878850718094368443

Speed Full on Flatkph12.118.219.1192618.325.322.613.514.7

Speed Empty on Flatkph12.118.719.719271918.926.924.31415.8

Speed Full on + 20 % Gradientkph4.43.43.43.64.33.64.33.24.22.21.6

Speed Empty on + 20 % Gradientkph64.64.63.66.13.66.35.75.63.22.3

Tunnel Dimensions

Width (+ 0.5 m on Curves)m2.62.83.23.23.2333.23.43.83.233.64.243.83.64.44.24.24.44.454.65.45

Heightm3.13.13.33.23.23.433.53.33.73.23.43.33.63.73.43.43.93.73.83.83.83.83.94.54.4

Minimum Drawpoint Lengthm891011119111112131191214131312151514151517161917

Radius for Curves (Reasonable Tramming Speeds)m771010108101012131081113131212141513131317141816

Widthm2.552.723.153.193.22.952.983.23.353.73.633.63.464.223.983.763.544.274.14.254.334.3354.55.44.9

Heightm3.083.133.283.23.23.433.043.543.33.73.363.53.263.613.673.433.413.893.73.843.843.843.83.944.464.4

Drawpoint Lengthm7.688.419.8710.1210.418.9210.0110.8811.5312.6111.7612.1211.4913.5712.9212.9211.9414.1814.4713.8414.3514.3516.1715.3518.4616.79

m6.296.579.259.969.667.059.339.8411.4112.3810.6411.0110.2212.3212.6512.0411.3413.1814.4912.2612.412.741713.4417.7615.74

Hoja2



Hoja3


Ancho de la galera (m)


Alto de la galera (m)

Grfico2

2.6

2.8

3.2

3.2

3.2

3

3

3.2

3.4

3.8

3.2

3

3.6

4.2

4

3.8

3.6

4.4

4.2

4.2

4.4

4.4

5

4.6

5.4

5



Descripcion


mmmmmmkg

Tamrock

Micro-1004597105031911000

EJC 615486144837342727

TORO 1516970148047303500

EJC 100 D7341170250044540

EJC 130 D8407193055115897

TORO 3018620210057806200

EJC 210 D9957271865539545

TORO 4009252244065909600

TORO 450100032700653712000

TORO 1250105082700667212500

TORO 1400105082700688714000

TORO 650114103000718015000

TORO 2500E140113900944025000

Elphinstone

15009195248264009000

1700106402720668012000

2800106973048739016200

Wagner

HST-1A5283121935051361

ST-2D6593165147003629

ST - 3.58223195654656000

ST-100085302040580010000

ST-6C9490261063209525

ST-7.5Z9800259012272

ST-8B102872769701013608

ST-15Z123963404844320412

Hoja2

LHD Comparisons





Bucket Sizem^30.540.761.922.51.21.52.332.733.14.63.84.656.54.655.56.51211.5


Ratios







Mass Emptytonne3.25.111.512.110.26.88.712.716.921.72214.517.525.122.824.22536.831.531.23333.546.536.47667.1

Lengthmm45975283659369207206548669707341823089108407862082339957925294908530102871077010003105081050812370114101400012396

Widthmm10501219165116901700144814801702185022002133210019562718248022612040276926002745282528253500300039003404


mm17791828198119001900213417402235200024002057220019562311237021342108259124002540254025402500264031613098









Tunnel Dimensions


Heightm3.13.13.33.23.23.433.53.33.73.23.43.33.63.73.43.43.93.73.83.83.83.83.94.54.4



Widthm2.552.723.153.193.22.952.983.23.353.73.633.63.464.223.983.763.544.274.14.254.334.3354.55.44.9

Heightm3.083.133.283.23.23.433.043.543.33.73.363.53.263.613.673.433.413.893.73.843.843.843.83.944.464.4


m6.296.579.259.969.667.059.339.8411.4112.3810.6411.0110.2212.3212.6512.0411.3413.1814.4912.2612.412.741713.4417.7615.74

Hoja2



Hoja3





Grfico3

3.1

3.1

3.3

3.2

3.2

3.4

3

3.5

3.3

3.7

3.2

3.4

3.3

3.6

3.7

3.4

3.4

3.9

3.7

3.8

3.8

3.8

3.8

3.9

4.5

4.4



Descripcion


mmmmmmkg

Tamrock

Micro-1004597105031911000

EJC 615486144837342727

TORO 1516970148047303500

EJC 100 D7341170250044540

EJC 130 D8407193055115897

TORO 3018620210057806200

EJC 210 D9957271865539545

TORO 4009252244065909600

TORO 450100032700653712000

TORO 1250105082700667212500

TORO 1400105082700688714000

TORO 650114103000718015000

TORO 2500E140113900944025000

Elphinstone

15009195248264009000

1700106402720668012000

2800106973048739016200

Wagner

HST-1A5283121935051361

ST-2D6593165147003629

ST - 3.58223195654656000

ST-100085302040580010000

ST-6C9490261063209525

ST-7.5Z9800259012272

ST-8B102872769701013608

ST-15Z123963404844320412

Hoja2

LHD Comparisons





Bucket Sizem^30.540.761.922.51.21.52.332.733.14.63.84.656.54.655.56.51211.5


Ratios







Mass Emptytonne3.25.111.512.110.26.88.712.716.921.72214.517.525.122.824.22536.831.531.23333.546.536.47667.1

Lengthmm45975283659369207206548669707341823089108407862082339957925294908530102871077010003105081050812370114101400012396

Widthmm10501219165116901700144814801702185022002133210019562718248022612040276926002745282528253500300039003404


mm17791828198119001900213417402235200024002057220019562311237021342108259124002540254025402500264031613098









Tunnel Dimensions


Heightm3.13.13.33.23.23.433.53.33.73.23.43.33.63.73.43.43.93.73.83.83.83.83.94.54.4



Widthm2.552.723.153.193.22.952.983.23.353.73.633.63.464.223.983.763.544.274.14.254.334.3354.55.44.9

Heightm3.083.133.283.23.23.433.043.543.33.73.363.53.263.613.673.433.413.893.73.843.843.843.83.944.464.4


m6.296.579.259.969.667.059.339.8411.4112.3810.6411.0110.2212.3212.6512.0411.3413.1814.4912.2612.412.741713.4417.7615.74

Hoja2



Hoja3





LHD elctricos- proteccin de cablesLos cables elctricos deben ser reparados y tienen una vida util de 375 horas (148-738).La vida del cable depende de:Area de trabajo: proteccin del cable, agua, derrames de rocas. Mecanismo del carrete del cableCables requieren de mantencion: recauchaje, testeo de corrientes, etc

Calculo de rendimiento Equipos LHDDatos de entrada:Capacidad del balde, Cb: depende del equipoDensidad in situ de la roca, d: (2,7 t/m3 tpicamente)Esponjamiento e (depende de la fragmentacin)Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)Distancia cargado-Distancia vacio, Di, Dv (metros): layout del nivel de produccinVelocidad cargado,Vc: equipo, carga, seguridad, radio de giroVelocidad equipo vacio, Vc: equipoTiempo de carga, T1 (min): equipo y operadorTiempo de descarga, T2 (min): layoutTiempo viaje equipo, T3 (min): layout-velocidad del equipoTiempo de maniobras T4, (min): operador- layout

Rendimiento LHDNumero de ciclos por horaRendimiento horarioCiclos/horaTonelada/hora

Rendimiento LHD-caminDatos de entrada:Capacidad del balde, CbCapacidad del camion, CcDensidad in situ de la roca, d: (2,7 t/m3 tpicamente)Esponjamiento e Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)Distancia cargado-Distancia vacio, Di, Dv (metros)Velocidad cargado,VcVelocidad equipo vacio, VcTiempo de carga, T1 (min)Tiempo de descarga, T2 (min)Tiempo viaje equipo, T3 (min)Tiempo de maniobras T4, (min)

Rendimiento LHD-caminNumero de ciclos para llenar el caminCapacidad LHDNumero de paladasFactor llenado camin

Rendimiento LHD-n camionesSe requiere saturar al LHD, por lo tanto:n = numero de camiones para saturar al equipoT camin = Tiempo de viaje del camin no incluyendo el tiempo de carga

Costos Sistema LHDCosto mano de obraCostos operacinConsumo combustible-Consumo de insumos (cuchara, neumticos, lubricantes)Costos adquisicinEquipoVida tilCostos mantencin y reparacinMantenciones menoresMantenciones mayores Costo operacin = costo operacin + costo mantencin y reparacin + costo mano de obra

Operacin de LHDsAutomatizado: toda la operacin la realiza el software y hardwareSemi-autnomo: el carguo lo realiza el operador (telecomando) mientras que la ruta se hace de forma autnoma.Tele-comandado: toda la operacin la realiza el operador desde una estacin de controlManual: un operador controla el equipo en todas sus labores.Hoy en da la mayor parte de las operaciones ocupa operacin manual.

Automatizacin de LHDsMinas que buscan alta productividad o tienen escasez de personal especializado buscan automatizar sus actividades subterrneas.En Chile se busca productividad y competencia (e.g. Mina El Teniente ,Codelco)La automatizacin esta basados en tecnologa de punta obtenido en otras reas de la ingeniera (robotica) para aquellas tareas mas bien redundantes.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 eficiente.Esta mas bien en el area de pruebas las que se han realizado en algunas sectores de minas de la gran minera como lo son El Teniente (Chile), Olimpic Dump (Australia), Kiruna Mina (Suecia)

Automatizacin de LHDs

Por reduccin secundaria y bolones se ha adoptado por equipos semi-autnomos en las operaciones.El tiempo de ciclo puede alcanzar un 30% sobre el manualEl costo de adquisicin de la automatizacin es de un 40% mayor que una manualUn operador puede operar hasta tres equipos. Cambio turno 5 minutosSe requiere mano de obra especializada: en el taller mecnico se necesita un ing. Elctrico.Costos de servicio y piezas es menor en equipos semi-autnomosDesgaste de neumticos es menor en equipos semi-autnomosCostos de cuchara/ consumo de combustible/ consumo de lubricantes y aceites igual que el equipo operado manualmente.Un operador puede manejar el equipo en das mientras lo que en operacin 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 obstculo pero los sistemas actuales no pueden detectar personas o mas all de 20 metros.

Sistema de navegacin y Sala de control de LHD: equipos semi-autonomosSistema de Conduccin: controla los movimientos del equipoSistema de navegacin: hace un profile de la galera para crear un cuerpo en tres dimensiones

El equipo es guiado la primera vez y aprende la ruta y las velocidades de carga/descarga.El equipo de detiene a unos metros de la pila y del punto de descarga donde el operador realiza las actividades.Este sistema requiere de redes y se estn probando/desarrollando sistemas de traspaso de informacin inalmbricas.

Ejemplos de operacin equipos semi autonomosPipa Norte El Teniente (Chile)Olimpic Dum BHP AustraliaPanel CavingSub Level Stoping

Sistema de restriccin a sectores en produccin

Los cargadores frontales son equipos de carguo diseados para cargar material quebradoSon equipos que operan sobre neumticos y son Diesel por lo que tienen autonoma y buen rendimiento.Sirven no solo para carguo sino para tareas de apoyo (servicios)No solo se ocupan en minera subterrnea sino en minera a cielo abierto, canteras, forestal, construccin entre otros.Para subterrnea estos equipos han sido diseados mas bajos y con articulacin central a fin de obtener menores radios de giro.Tienen la cabina del operador en el centro, y este opera mirando hacia el frente del equipoSon de menor costo de adquisicin que el scoop pero tiene un menor rendimiento y requiere de mayores secciones en las labores. CARGADORES FRONTALES

Cargadores frontalesVolvo L150ENew Holland W200

Cargadores frontalesVolvo L120ECaterpillar 966H

Dimensiones de cargadoresCapacidad:Colmado 1-5,3 m3Al ras0,8-4,4 m3A5Ancho de cuchara2,3-3,3 mA3Despejo de descarga a levante mximo2,5-3,7 mA6Alcance a levante mximo1-1,6 mAlcance con brazos horizontales y cuchara a nivel*-3,3 mProfundidad de excavacin0,9-1,4 mLLargo total 5,9-9,6 mA2Alto total a levantamiento mximo 4,2-6,5 mRRadio de giro medio5,2-7,9 mA1Altura de viaje mxima3-3,9 mAltura al pasador con levante mximo 3,3-4,74 m-Profundidad mxima de excavacin0,11-0,06 mDtDistancia centro de la mquina al eje trasero1,17-1,77 mDaDistancia centro de la mquina al eje delantero1,17-1,76 mDDistancia entre ejes2,34-3,53 m

Cargadores Frontales- especificaciones y costos de adquisicin

Rendimiento Cargador FrontalNumero de ciclos por horaRendimiento horarioCiclos/horaTonelada/hora

Se requiere saturar al cargador, por lo tanto:Este calculo es til tambin cuando se calculan los camiones destinados a remover marina de los desarrollos

Costos Sistema Cargador Frontal o LHDCosto mano de obraCostos operacinConsumo combustible-Consumo de insumos (cuchara, neumticos)Costos adquisicinEquipoVida tilCostos mantencin y reparacinMantenciones menoresMantenciones mayoresCosto operacin = costo operacin + costo mantencin y reparacin + costo mano de obra

Ejemplo de aplicacin: determinacin de flota y costos de operacin cargador frontalSe tiene una mina que sera explotada por medio de SLS a un ritmo de produccin de 2000 tpd.

Determinar el equipo a utilizar y costos de carguo si la distancia media medida desde el casern al punto de vaciado es de 50 metros. Realice un anlisis para distintas opciones de capacidad de equipos de 3,8 , 3,5 y 3,9 m3 y concluya sobre la mejor opcin tecnica-economica.

Hint: suponga que el layout considera superficie plana y utilize el principio de menor Costo Anual Equivalente CAUE para su eleccin

SolucinDeterminar los tiempos de cicloDeterminar la flota para cada opcinDeterminar los costos de operacin y adquisicinDeterminar el CAUE para cada opcin y elegir la que da un menor costo actualizado medio.

1. Determinar tiempos de ciclo, rendimientos y flota requerida

2. Determinar costos de operacinPrecio combustible = 0,8 US$/l

3. Determinar CAUE para cada opcinDonde Van es el van de costos de la alternativa

Calculo de CAUE

Equipos de Carguio Transporte Vaciado

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