TRILOGA OPEN PIT

TALLER 1

PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO DE MATERIALES

Y SU APLICACIN A LASELECCIN DE EQUIPOS MINEROS

CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES

Obj. : Determinar el valor de:

Costo mnimo por horaRendimiento ptimo de la mquina =

Mxima produccin por hora

Elementos de la produccin:

PRODUCCIN = TONELADASINTERVALO DE TIEMPO

Cmo medirla?

A travs de ndices, tales como:

m3 en el banco in situ: m3 b

m3 sueltos : m3 s

m3 compactados : m3 c

Toneladas: t mtricast cortas t largas

MEDICIN DE VOLUMEN

m3 b (MCB)m3 s (MCL)m3 c (MCC)

Cmo relacionar: banco / suelto / compactado ?

MATERIAL EN EL BANCO.

El peso en el banco volumen en el banco de un material se refiere al material en su estado natural antes de ser removido.

Generalmente se define como pesos (t) y/o volmenes (m3 yd3) de materiales.

Se le conoce tambin como: material in situ material en el lugar.

Una unidad de volumen se le define como: m3 en el banco yd3 en el banco.

MATERIAL SUELTO

Material que se encuentra suelto, quebrado tronado, que ha sido excavado y/o cargado.

Una unidad de volumen se refiere a metros cbicos sueltos (m3 s) o yardas cbicas sueltas (yd3 s)

m3 en banco m3 sueltos m3 compactados (30 % de expansin) 25 % de reduccin)

1 m3 - 1000 kg 1,3 m3 - 1000 kg 0,75 m3 - 1000 kg

Material suelto (tronado) Material in situ

ESPONJAMIENTO (Swell)

Las rocas o suelos incrementan su volumen cuando ellos son excavados o tronados debido a que las partculas componentes de

la roca o suelo, al fracturarse, generan una gran cantidad de huecos que se rellenan con de aire.

Consecuentemente, una unidad de volumen de suelo o roca en el banco ocupar ms de una unidad de volumen despus de ser

excavados.

Este fenmeno es llamado esponjamiento (Swell) y se define como el porcentaje del volumen original (m3) que un material se

incrementa si es removido de su estado natural.

1 + % Esponjamiento = m3 sm3 b

Esponjamiento = Peso ( volumen en el banco) - 1 Peso (volumen suelto)

FACTOR DE CARGA O FACTOR DE CONVERSIN VOLUMTRICA.

Debido a que la capacidad de las unidades de transporte se expresa en volumen suelto, es conveniente tener un factor para

simplificar la conversin de volumen suelto a volumen en el banco.

El factor usado para este propsito es llamado: Factor de Carga ,

Factor de Conversin Volumtrica (FCV) , Factor de Esponjamiento

FCV = Peso por unidad de volumen suelto Peso por unidad de volumen en el banco

PRINCIPIOS DE INGENIERAEN EL MOVIMIENTO DE MATERIALES

Todas las operaciones unitaria involucradas en el movimiento de materiales slidos durante los trabajos mineros, viales y

procesamiento de minerales son llamadas movimiento de materiales.

En operaciones cclicas, las dos principales operaciones son carga y descarga

y en tercer lugar otras operaciones menores de apoyo.

INGENIERA DEL MOVIMIENTO DE MATERIALES

ESTUDIO DEL TRANSPORTE

METODO DE MANIPULACIN DE LOS MATERIALES

ELECCIN DE LOS EQUIPOS ADECUADOS

- Ms efectivo- Ms econmico

Previo a un estudio de esta naturaleza es necesario reunir grancantidad de informacin al respecto.

QU INFORMACIN?

MATERIAL A TRANSPORTAR.

Clase de material (hmedo, seco, pegajoso, actividad qumica, ardiendo, etc.).Peso del material: t / m3 , en el banco (in situ) suelto.

Esponjamiento del material: % de esponjamiento Factor de Esponjamiento.Volumen del material: en el Banco Suelto.

CAPACIDAD DEL EQUIPO DE TRANSPORTE (PAYLOAD)

Volumen al ras.

Volumen colmado (1:1; 2:1; 3:1).

FACILIDAD DE CARGA

Tipo y potencia del equipo de carguo:

Pala elctrica, Pala diesel, Cargador.

Tamao ( yd3 o m3) del balde.

Factor de carguo.

Tiempo de ciclo.

Capacidad de carga por hora.

PERFIL DE TRANSPORTE

Longitud y % de las pendientes para todas las secciones de la ruta de transporte.

Ubicacin y radio de las curvas en las secciones de la ruta de transporte.

Ancho de curvas.

Superficie de rodado y su relacin con la Resistencia a la Rodadura.

Ubicacin de otras posibles paradas para la descarga del material (Stock intermedio).

CONDICIONES ATMOSFRICAS

Rango de la Tdel aire.

Condiciones de lluvia o aridez.

Heladas y deshielos de primavera.

Neblinas y nieblas.

ALTITUD

Efecto de la altura en el rendimiento de las mquinas.

SEGURIDAD VIAL

Limitaciones de seguridad en la velocidad y trfico de las unidades de transporte.

PRODUCCIN REQUERIDA

Se expresa en m3 o Ton en un perodo de tiempo determinado.

DESCARGA DE MATERIAL

Restricciones puntuales que podran afectar la maniobrabilidad.

Caractersticas del punto de descarga.

Tipo y tamao del chancador primario.

Mtodo subsiguiente de manipulacin de materiales.

ELEMENTOS DEL TIEMPO

Hrs. Op. / da.

Nde turnos / da .

Nde das de operacin / ao .

MANEJO DE MATERIALES Y SELECCIN DE EQUIPOS

Cuatro factores principales determinan la seleccin del equipo de excavacin.

FACTOR DE RENDIMIENTO

Relativos, directamente, con la capacidad de produccin de la mquina e incluye:

Velocidad disponible en el ciclo potencia.

Rango de la capacidad de excavacin del cargador.

Velocidad de transporte real.

FACTORES DE DISEO

Disposicin en calidad y efectividad de los detalles de diseo, la sofisticacin de la

interfase hombre mquina para los operadores y personal de mantencin.

El nivel de tecnologa empleado.

Tipo de controles y potencia disponible.

FACTORES DE SOPORTE

Se reflejan en el servicio y la manutencin.

Facilidad de servicio.

Destrezas de los mantenedores y/o equipo de manutencin.

Disponibilidad de partes.

FACTORES DE COSTO

Es el factor ms cuantitativo (y ltimo).

Los costos son determinados por procedimientos de estimacin estndar para equipos de la gran minera y obras viales.

Los costos unitarios: Costos de propiedad + costos de operacin

SELECCION PALA - CAMION

8. Pluma

15. Caja de contrapesos7. Cable de recoge mango14. Sala de mquinas6. Cable de levante balde13. Caballete tipo A5. Balde

12. Cabina4. Cable de empuje mango11. Cables de suspensin3. Cable de compuerta balde10. Brazo del balde o mango2. Columna central de giro

9. Poleas punta de pluma1.Maquinaria inferior

DESCRIPCION DE LOS ELEMENTOS BASICOS

BUCYRUS ERIE

SELECCIN PALA CAMIN

1. INTRODUCCIN.

Obj.: Determinar nmero de unidades, palas y camiones, y su tamao.El mtodo de clculo se basa esencialmente en la PRODUCCIN requerida.Maquinaria utilizada en MINERIA A CIELO ABIERTO.

Dragalinas

Palas ScrappersLoaders

Pivotantes

Carga y Transporte

Bucket Wheel ExcavatorsContinuoTipos de MquinaTipo de carguo

La Pala es la mquina ms escogida para el carguo en un Open Pit, por su

Habilidad para manipular el espectro total de condiciones de excavacin.

Alta capacidad de produccin y razonable movilidad.

Trabajo en Bancos sobre 20 m y carga todos los tamaos de camin.

Se adapta a todas las condiciones climticas.

Alto costo de adquisicin, bajo costo de operacin, determinante en proyectos de largo plazo.

Gran expectativa de vida: 15 20 aos, con una DF de 75 85%.

2. FACTORES DE SELECCIN QUE DETERMINAN EL NMERO Y TAMAO DE LAS PALAS

2.1 Mxima produccin diaria requerida.

Tonelaje promedio = Requerimiento de produccin anual365 das

2.2 Tamao y perfil del camin.

Regla: La Pala requiere: mnimo 3 y mximo 5 pases para llenar una tolva de camin.

2.3 Variaciones en el flujo de materiales

Obs.: Flota Pala Camin debe disearse para asegurar un 100 % de alimentacin a la planta.

MINA

PROCESAMIENTO

PILA PRIMARIA

US$ INVENTARIO

STOCK (RESERVA)(US$ INACTIVOS)

PILA SECUNDARIA

MINA

PILA PRIMARIA

US$ INVENTARIO

PILA SECUNDARIA

Mezclas en el sistema

PALA 1

PALA 2

PALA 3

% A

% B

% C

Cuello de botella en el sistema

PALA 1

PALA 2

PALA 3

% A

% B

% C

STOCK

STOCK MEZCLA

STOCK MEZCLA

STOCK

Mtodo de operacin de la pala.Carguo por un lado.

Carguo por ambos lados.

2.6 Caractersticas del mineral y estril.

Para una longitud de pluma dada, la Pala est limitada por lamxima carga suspendida de las catalinas.

Cables de izado

MotorPrincipal

Carga Mx.Suspendida

Carga Mx. S.: - Material - Balde- Accesorios balde

Pluma

Para cortos perodos de tiempo: Fza. Max. Izado = 2 2,5 C. M. S.

V.g.: 295 B II CMS: 150.000 lbs.(Pluma Std.) FMI : 380.000 lbs.

> Largo de pluma < CMS< MFI

A > longitud de la pluma < capacidad del balde

P = 0.80Q = 0.20P + Q = 1.00

2.7 CALCULO

a) NMERO REQUERIDO DE PALAS

Se debe diferenciar entre palas para estril y mineral.

DF de palas en alim. planta: 80 % 1 Pala

Para n Palas: (P + Q)n (Distribucin Binomial, para aplicar a flotas)

v.g. THE PROBABILITY OF SHOVELS OPERATING FOR UP TO 5 SHOVELS ASSUMING 80% AVAILABILITY

0.0003

0.0067

0.051

0.205

0.409

0.328

1.000

0.002

0.028

0.15

0.41

0.41

1.00

0.01

0.09

0.39

0.51

1.00

0.04

0.32

0.64

1.00

0.20

0.80

1.00

0

1

2

3

4

5

(P + Q)n

54321

Fleet SizeOperatingShovels

b) CAPACIDAD DE LA PALA.

Se debe considerar:

- Meta de produccin anual:

- Tiempo de mantencin de la planta:

- Tpo. de servicio del chancador primario y de la planta:

- DF estimada de la Pala

- Nivel de confianza en la alimentacin continua

3. SELECCIN DEL TAMAO DE LA PALA

3.1 Clculo de las horas de excavacin (Digging hours).

Tiempos perdidos en operaciones con Palas:

a) Perdidos Fijos:

TOTAL: 3.50.5130Lubricacin1.5330Colacin1.5330Cambio Turno

TIEMPO TOTALVECES / DA

TIME/SHIFT (min)ITEM

b) Perdidos Variables:(*)

67% (40 min/hr)Mala75% (45 min/hr)Regular83% (50 min/hr)Buena92% (55 min/hr)Excelente

% de Tiempo TrabajadoCaract. de la tronada

Hrs. excavacin por da = (24 Prd. Fijas) x Eficiencia Prd. Variables

3.2 El ciclo de trabajo de la pala.

Tiempo requerido para: excavar, giro, vaciado y retorno al banco.

Interesa:

Carga suspendida.Longitud de la pluma.Excavabilidad.

3.3 El factor de llenado del balde (Dipper Fill Factor).

Es la razn entre:el volumen ocupado por el material suelto en el balde y

el volumen real del balde

3.4 Caractersticas del material y Factor de Esponjamiento (Swell Factor).

Factor de Esponjamiento = Peso de una yarda cbica de material sueltoPeso de una yarda cbica de material in situ

3.5 Factor Balde (Dipper Factor)

Es una combinacin entre el Factor de Llenado del Balde y el Factor de Esponjamiento

Factor de Llenado del Balde = Yd. C. Sueltas por CargaCapacidad del Balde en Yd. Cu.

Factor Balde = (Factor de Llenado del Balde) x (Factor de Esponjamiento)

Valores estndar:

Muy duro0.80 0.70Duro0.90 0.80Media0.95 0.90Fcil1.00 0.95

EXCAVABILIDADFACTOR BALDE

4. SHOVEL AND TRUCK SIZE MATCHING.

a) Truck Rating.

Peso de la carga (S. Ton.) que el camin puede transportar desde un punto de vista estructural y potencia.

Truck Rating (tons) = (Yd. C. Sueltas) x (lbs / Yd. C. Banco) x (Esponjamiento)2.000

b) Truck Capacity.

Es el volumen de material en Yd. C. sueltas que pueden ser apiladas en la tolva del camin.

Depende de:

Truck Rating.Densidad en el banco (in situ).Esponjamiento.

5. SELECCIN DEL MODELO DE CAMIN.

No existe un criterio para la seleccin de un determinado tipo de camin.

Consideraciones bsicas:

- Costo de capital por tonelada de capacidad.- Nmero de unidades en servicio y performance a la fecha.- Precio de los repuestos.- Habilidad local para reemplazar repuestos.- Servicio y garanta ofrecido por el fabricante.- Tamao de los neumticos (uno de los mayores costos variables).- Tamao del motor y consumo de combustible.- Caracterstica de desaceleracin para el freno dinmico.

5. TAMAO DE LA FLOTA DE CAMIONES.

5.1 Produccin Total Requerida.

El nmero de camiones por pala se obtiene de acuerdo a:

Match Number = Tiempo de Ciclo TotalTiempo de Espera y Carga

5.2 Produccin por Camin.

a) Tiempo de Carguo.

- Truck Productivity, depende de: Tamao de la unidad,Tiempo de carguo,Viaje ida y vuelta,Tiempo de descarga,Tiempos fijos y variables.

Nmero de pases = Truck CapacityDipper Capacity x Dipper Fill Factor

Tiempo de Carguo (min) = Nde pases x Ciclo de Trabajo (seg)60

b) Tiempos de esperas y carguo en Pala.

0.50Desfavorables0.30Medias0.15Favorables

minutosCondiciones de Operacin

c) Tiempo de viaje.

Considera:i. Tiempo de viaje cargado desde Pala Punto de Vaciado.ii. Tiempo de descarga Punto de vaciado.iii. Tiempo de viaje vaco desde Punto de Vaciado Palaiv. Consideraciones de la Performance Chart del camin.v. Velocidad Media.

Velocidad Media = Velocidad Mxima Alcanzable x Factor de Velocidad

Tiempo de Viaje = Longitud del Camino de Transporte (ft)Velocidad Media (mph) x 88

d) Tiempos de maniobras y descarga.

1.01.3

1.5 2.0

FavorableMedia

Desfavorable

Tiempo de maniobra y descarga(minutos)Condiciones de Operacin

e) Factores de prdidas operacionales.-Tiempos perdidos fijos.-Tiempos perdidos variables.

555040

92 %83 %67 %

ExcelenteMedia

Desfavorable

TrabajoMinutos / Hora

% de Tiempo Trabajado

Condiciones de Operacin

f) Capacidad de produccin por camin.

1. Produccin Terica, TPHT.

TPHT = 60 x (Truck Rating)(Cycle Time)

Bank Cubic Yards per Hour, BCY/hr:

BCY/hr = 60 x (Truck Rating)(Cycle Time) x (Swell Factor) x (Density)

Produccin Promedio, TPHP.

TPHP = (U D) x 60 x E x TRU x C

BCYP /hr = (U D) x 60 x E x TR U x C x SF x M

Donde:

U = Tiempo del Turno (hrs) : D = Prdidas Fijas (hrs) : E = Eficiencia del trabajo :

(Ajustado para Prdidas Variables)TR = Truck Rating (tons) :C = Tiempo de Ciclo (min) : M = Densidad del Material :

(Tons/bank cubic yard)SF = Swell Factor :

3. Produccin Mxima por Hora, TPHM

TPHM = 60 x (Eficiencia del trabajo) x (TR)Tiempo de Ciclo

BCYM /hr = 60 x (Eficiencia del trabajo) x (TR)(Tiempo de Ciclo) x (Swell Factor) (Density)

6. Disponibilidad de Equipos.

Un equipo, en general, puede estar:

Operando.En Reserva.En Mant / Rep Elctrica y/o Mecnica.

DF = HOP + HREHH

Ntotal de unidades = Unidades requeridas operand o x 1.1DF

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................................................................................................................................................................

100.00100.0099.9999.8398.9495.2783.7963.9637.2814.932.82

0.000.010.150.903.6711.3020.0126.6822.3512.112.82

0123456789

10

Probability that at least the stated number of trucks are available.

(%)

Probability that exactly the stated number of trucks are available.

(%)

Number of trucks