INFORME TECNICO:

Planificación y operación de unsistema de carguío y transporte

Este artículo ha sido preparado por Runge Latin America.

Una unidad de carguío (pala de cable, pala hidráulica, cargador frontal) y su asociación con la flota de transporte constituyen un sistema. Para una óptima planificación y operación de minas se consideran todos los factores que afectan los costos y productividad de estos sistemas. Los camiones y el carguío no pueden trabajar solos como una herramienta efectiva de movimiento de tierra, excepto en raras circunstancias.En las faenas de gran movimiento de tierra es crucial un diseño eficiente donde la operación de carguío trabaje en forma integrada con los camiones, que en la mayoría de las aplicaciones constituyen un elemento de alto costo en el conjunto del sistema de carguío y transporte. Los grandes camiones son los equipos más ampliamente usados como herramienta de movimiento de material en explotaciones a rajo abierto. Son, en su mayoría, las máquinas más flexibles para grandes movimientos de tierra. En muchas aplicaciones usar cualquier otro tipo de equipo es absolutamente inapropiado.No hay un tipo de carguío ideal para todas la aplicaciones. Las palas de cable han dominado el movimiento de tierra de grandes volúmenes debido a su robustez y efectividad de costo, pero las grandes excavadoras hidráulicas han venido ganando cada vez más terreno.Para volúmenes pequeños predominan las excavadoras hidráulicas y los cargadores frontales, porque en estas aplicaciones el bajo costo de capital y la movilidad son a menudo un criterio relevante en la optimización del sistema de carguío. De todos modos, cualquiera sea el tipo de carguío seleccionado, la decisión de usar camiones como la herramienta de transporte es el criterio que determina el esquema global y la economía de la mina. Y cualquier planificación del uso de camiones y cargadores/palas debe iniciarse con un conveniente examen de los métodos de transporte.

Camiones de TransporteLos grandes camiones de transporte usados en aplicaciones mineras se clasifican en dos categorías:i) carga y descarga en la parte trasera, usados para roca -mineral y lastre- de alta densidad, como por ejemplo el cobre. ii) para grandes volúmenes ligeros, usados para materiales menos denso, como por ejemplo el carbón.

El rango común de tamaño de camiones va desde menos de 50 toneladas métricas de capacidad hasta más de 290 toneladas métricas. Camiones de transporte con capacidad hasta 50 toneladas son usados para pequeñas extensiones, particularmente en minería subterránea.

Unidades de CarguíoPara mayor escala de movimiento de material existen tres tipos de cargadores, de uso muy amplio: pala

de cable, pala hidráulica y cargador frontal. Para grandes tasas de producción la pala de cable es extensamente usada como herramienta de carguío, desde carbón muy suave hasta mineral duro. Las palas tienen una capacidad de excavación hasta 46 cm3 (60 y3) y de carga hasta 85 toneladas métricas por pase.Para aplicaciones de pequeña escala de carguío el cargador frontal es extensamente usado. Son de uso común las unidades con capacidad del balde hasta 45 toneladas por pase. La excavadora hidráulica está siendo la herramienta de carguío en muchas minas que requieren alta producción, selectividad y movilidad. Estas unidades están disponibles en configuraciones de pala frontal, con capacidad de balde hasta de 60 toneladas por pase. Más allá de estos tres tipos básicos de cargador se usan también otros equipos, como la rotopala y varios cargadores híbridos para aplicaciones específicas.

Técnicas OperativasAltura de Banco: En el diseño de rajo abierto, empleando camiones y cargadores/palas, uno de los factores que el planificador tiene bajo su control son la selección del espaciamiento y la altura de banco. La alternativa es maximizar la productividad de los equipos, y adecuar la programación y las restricciones para la mezcla. Los principales factores considerados son:• Productividad de la Pala• Productividad del Cargador Frontal · Productividad de la Pala Hidráulica· Soporte de Requerimiento de Equipos· Facilidad de Mezcla· Facilidad de Programación· Tronadura o Voladura · Mineral o LastreDiseño de la ruta de transporte: Los más importantes criterios de diseño son la distancia de detención, señales de distancia y velocidad. Estos criterios son particularmente importantes cuando se incorporan intersecciones, curvas y ubicaciones de descargas (botaderos de lastre, stockpiles, etc.).Construcción y mantención de la ruta de transporte: Seguridad y productividad se aumentan con caminos duros, lisos y con buena tracción. Las rutas pueden ser construidas con material de sub-base y materiales de pavimento de adecuada calidad y espesor.Técnicas de Carguío: Se distinguen por:• La ubicación de la pala en relación al avance de la fase.• La posición de los camiones cuando están siendo cargados• La rutas de transporte de camiones desde las palasLas técnicas de carguío más apropiadas están en función de:• Forma del banco y disponibilidad del área de trabajo• Requerimientos de control de la ley de mineral• Tipo de carguío y camión• Experiencia y capacitación de operadoresDescarga de camión: generalmente se le asigna menor importancia, pero si no se considera puede causar efectos significativos en la productividad. Los factores claves son:

1. Tiempo de descarga Camión2. Camiones con descarga trasera - descarga nocturna3. Camiones descarga en el fondo

Estimación de Productividad Dependiendo del nivel de detalle del estudio emprendido, la estimación de la productividad de camiones y cargadores/palas puede ser simple o muy sofisticada. Una rápida estimación es apropiada para la planificación de largo plazo, y se lograrán los costos y productividades estimadas dentro de un 10% del óptimo. Existen técnicas más sofisticadas para seleccionar equipos y optimizar la operación dentro del ambiente de una operación minera. En todas las estimaciones la productividad es expresada en tasas por Horas Operativas, entendiendo como Hora Operativa el tiempo que el motor del equipo está operando y un operador está en la máquina.

Factores a considerarLos sistemas de camiones y carguío son el más flexible método de gran escala de movimiento de material usado en el mundo. Los sistemas de transporte y carguío están sujetos a un número mínimo de restricciones, pero ello no significa que sean los más económicos para toda clase de operaciones mineras. La eficiencia y el costo de efectividad de camiones es sensible a diversos elementos, pero cada uno de ellos afecta los costos en un menor grado. La inadecuada combinación de varios factores, aunque ello parezca insignificante, puede resultar costoso en un sistema de transporte y carguío.

Factores claves son:• Capacidad del balde del cargador/pala• Selección de baldes para productividad de carguío• Compatibilidad de baldes del cargador/pala con la capacidad del camión• Reglas de Operación• Filosofía de carguío• Compatibilidad camión/carguío• Impacto de tiempo de viaje• Programación de la operación de turnos • Pendiente de la rampa de la ruta• Resistencia a la rodadura

Economía MineraUna planificación minera completa involucra por lo menos tres componentes: técnico, económico y financiero.El componente técnico es el concerniente al análisis de opciones o la elaboración de los requerimientos de operación (ej. uso de combustible, número de operarios) basados principalmente en criterios técnicos. Esta fase del trabajo es independiente de la viabilidad del proyecto. La componente técnica define todos los elementos importantes concernientes a la implementación de la propuesta. La importancia de los elementos estará sujeta al tiempo de implementación de la propuesta y/o la

rentabilidad del proyecto. El componente económico se refiere al análisis de opciones o la construcción de componentes de un completo plan minero en términos de operación y costos de capital (ej. costo combustible por litro, combustible anual, costo de la mano de obra por año, etc.). Su objetivo es levantar toda la información necesaria para evaluar la propuesta en términos económicos. La principal componente financiera es la toma de decisiones desde el punto de vista técnico y económico del proyecto. Esta fase examina el riesgo relativo asociado con la decisión de inversión, incluyendo su sensibilidad a los factores externos (ej. precio del petróleo), y la probabilidad de que lo planeado sea factible de realizar. rungelatin@runge.com.au fono: (56-2) 3330304 http://www.runge.com/

Chile lidera en el diseño y fabricación de tolvas

Nuestro país ocupa un lugar de avanzada en lo que se refiere a tolvas para camiones fuera de carretera de gran tonelaje. En el país hay dos empresas operando en este mercado y se espera que dentro de poco entre un tercer proveedor en el segmento de "tolvas livianas".Actualmente ofrecen tolvas livianas Conymet, que se inició fabricando tolvas tradicionales para Chuquicamata y hoy provee de tolvas convencionales a varias mineras desde la Primera a la Región Metropolitana; y la empresa DT Hi-Load, la que en casi diez años ha colocado más de 360 tolvas livianas en empresas mineras de todo el mundo, especialmente en Estados Unidos y Canadá.Genéricamente, una tolva liviana se caracteriza por una estructura de la caja muy flexible, gracias al empleo de una geometría innovadora y a la utilización de aceros especiales de gran tolerancia a la flexión, lo que hace posible una tolva menos pesada.Este menor peso permite a los camiones de gran tonelaje (240 a 360 toneladas) aceptar más carga útil sin exceder el peso vehicular máximo del camión debido al mayor tamaño y capacidad de la caja, comparada con una del tipo convencional.DT Hi-Load fabrica tolvas livianas desde 1994,

lo que le ha permitido ganar mucha experiencia en este campo. Actualmente la empresa produce su tolva Fase VII, la que gracias a su avanzado diseño ha podido eliminar las vigas delanteras de la caja y la mayor parte de las vigas de la cúpula, lo que le permite incrementar la carga útil del camión entre un 10 y 20 %.Hoy, prácticamente ningún fabricante trae a Chile camiones con tolvas. Esto porque en el país hay una oferta de buena calidad y con respaldo técnico probado.Conymet adquirió una fábrica en Australia, en donde se fabrica una tolva con piso de goma en suspensión soportado por cuerdas elastómeras. La tolva va al mercado bajo la marca Duratray. Este concepto se está probando por primera vez en Chile en Collahuasi. Paralelamente la empresa fabrica también la tolva liviana TAE (tolva de alta eficiencia).

ESQUEMA Y DISEÑO DE LA MINA:

Elementos clave en los costos de los métodos de explotación

Suele ocurrir que la planificación no considera los objetivos corporativos y vienen a descubrirse cuando el diseño ya no es el adecuado.

El punto de inicio de cualquier diseño es la definición de los objetivos, tarea que es fácilmente subestimada. En muchas aplicaciones mineras el personal encargado del diseño no considera los objetivos corporativos y los viene a descubrir cuando el diseño ya no es el adecuado. Los elementos clave de los costos efectivos de los métodos de explotación son:o Bajo Costo Operativo. Está influido por la elección de los métodos de carguío y transporte comparado con los métodos de cinta transportadora o la elección de sistemas grandes de pala/camión sobre sistemas pequeños de cargador/camión.o Intensidad de Capital. Proyectos intensivos en capital destinan una alta inversión a equipamiento para mover material a un bajo costo operativo. Ej. grandes camiones trabajando en un turno por día, comparados con equipos pequeños en 3 turnos por día. La inversión de capital por unidad de material removida es mayor, pero los costos operativos son menores, aunque el costo total es el mismo (ver Figura 1).o Inversión Postergada. En aplicaciones mineras, considerando la misma cantidad de movimiento de material removido, la inversión inicial en una flota de carguío y transporte es frecuentemente menor que la inversión inicial en draglines o sistemas basados en cintas transportadoras. La inversión total -en camiones y cargadores- puede ser actualmente menor al considerar los reemplazos de camiones cada 5 o 6 años. Además, significa reducir el riesgo, ya que permite lograr un mayor aprendizaje en los períodos intermedios.

o Requerimientos de capital consistentes con la estructura de capital de la compañía. El monto de capital en sí no es el criterio importante, lo relevante es que el monto de capital sea consistente con la estructura de la compañía. Un pequeño contratista comprará un equipo de segunda mano no porque sea más eficiente en costo sino porque la inversión en un nuevo equipo es mucho mayor e inconsistente con su estructura de capital.o Sensibilidad frente a los factores fuera del control directo. Los planes mineros son usualmente preparados asumiendo un "caso base" conservador. Sin embargo, el "mejor" plan minero será el que tenga una mayor probabilidad entre un conjunto de planes sobre un amplio rango de factores inciertos, lo que involucra un mayor costo. Si el rango de condiciones es bien comprendido, entonces no hay dificultad, pero si hay mucha incertidumbre, entonces la alternativa más segura puede ser la aparentemente más costosa. o Variación en la producción sin afectar excesivamente la economía de la mina. Una de las grandes ventajas de los sistemas de carguío y transporte es que pueden ser escalados hacia arriba o abajo rápidamente, sin afectar excesivamente la economía del proyecto.Si la producción de la mina es fijada por algún contrato de largo plazo, entonces no hay dificultad, pero si se considera la gran incertidumbre en el mercado, entonces los métodos de sistema pala y camión pueden ser aparentemente más costosos, pero son más flexibles para satisfacer estas condiciones de operación.o Límites del rajo económico y su efecto en eventuales expansiones. Muchos desarrollos mineros son analizados con el criterio económico de los flujos descontados, considerando que después de los 15 años cualquier cosa problable puede suceder y casi no tiene influencia en el análisis. Sin embargo, la mayoría de las minas terminan con una vida mayor a 15 años y un "mejor" diseño inicial facilita una expansión minera. Por ejemplo, para bajas tasas de producción la ubicación de los botadero de lastre en el borde de la mina puede tener sentido (para los 15 años de vida de la mina), pero no son una opción correcta en cualquier escenario de expansión.o Reducir la complejidad de la operación (particularmente al inicio de la vida de la mina). La enorme complejidad de la operación de una mina se puede reducir cuando los profesionales encargados de su diseño tienen la experiencia en planificaciones anteriores, y por tanto pueden aplicar dichos conocimientos para controlar las incertidumbres propias del yacimiento en cuestión.o Métodos que reflejan la filosofía corporativa y el riesgo. Las compañías mineras con larga historia en la industria han desarrollado su propia cultura corporativa y filosofía operativa. Es esencial para lograr proyectos exitosos tener una comprensión de la filosofía corporativa, de tal manera que los proyectos sean consistentes con esta filosofía.