Admon de Equipo Minero

REGIONAL BOYACA
ADMINISTRACIÓN DE EQUIPO
MINERO
TECNICO PROFESIONAL EN MINERIA A
CIELO ABIERTO
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE
SENA
CENTRO NACIONAL MINERO
2002
INTERCOR
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1
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PLANEAMIENTO MINERO
UNIDAD 01
GENERALIDADES
El propósito principal de una explotación minera es extraer y comercializar una
mena mediante un procedimiento económicamente rentable y bajo unas
condiciones determinadas , para lo cual frecuentemente se requiere mover
grandes cantidades de material estéril , la selección de los parámetros de diseño y
la elaboración de un programa de extracción de mineral y remoción de estéril ,
implican complejas decisiones de ingeniería , dado su enorme significado técnico
y económico.
Bajo este punto de vista , el objetivo de un plan minero es determinar la secuencia
de ejecución de las distintas etapas del proyecto de tal modo que se obtenga una
rentabilidad .
PLAN MINERO
Un plan minero debe estar dirigido hacia el control de producción , calidad , costos
de producción , y maximización de recursos .
El plan debe contener :
Secuencia de trabajo del equipo de cargue , producción por equipo ,
numero de unidades requeridas en la operación.
Secuencia en la perforación
Rutas y distancias de acarreo a la tolva y botaderos asignados
Volumen total de estéril y mineral a mover con los equipos requeridos
Tipo de explosivo y cantidad a utilizar para la programación de las
voladuras
Necesidad de drenajes y bombeo
Suministro de energía
Localización y capacidad de los botaderos a conformar
Estudio de mercado teniendo en cuenta la calidad final del producto
Frecuencia: Nos muestra el contenido de un plan a desarrollar ya sea , diario,
mensual, o anual para corto plazo.
Elaboró: Ing. Rafael Hurtado A.
SENA – Centro Nacional Minero
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Plan Diario
Contiene el programa a desarrollar en el turno de 24 horas en la operación minera
y debe suministrar la siguiente información.
•
•
•
•
•
•
•
Programación de equipos
Asignación de equipos en las áreas a explotar teniendo en cuenta el
volumen de material a mover en la programación
Días de mantenimiento y reparación de equipos
Areas a volar
Trabajos especiales
Drenajes y bombeos
Suministro de energía
Plan mensual
Emanado del departamento técnico de ingeniería ( planeación minera ) para todas
las dependencias que participan en el desarrollo del plan.
Bases del plan: Se consideran los factores de todos los equipos que intervienen
en la operación minera para el movimiento de estéril y mineral.
Numero de equipos disponibles
Disponibilidad del equipo
Productividad promediada de los equipos
Distancia de acarreo
Se tiene en cuenta en el calculo de la disponibilidad los días que va a estar
en mantenimiento los diferentes equipos
Uso de disponibilidad
La productividad del equipo depende de la disponibilidad y uso de la
disponibilidad ya que estas involucran las horas trabajadas , horas cesantes
y programadas para cada equipo.
Resumen del plan: Encierra la producción total de los equipos para el mes que se
planeo
Estéril palas eléctricas
Estéril palas hidráulicas
Estéril cargadores
Carbón a producir
Carbón a remanejar
Carbón inventariado mes anterior
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Relación estéril / carbón
Bases del plan por áreas ( Pared alta y Pared baja ) . Se hace la distribución de
los equipos para cada área teniendo en cuenta la producción por área.
Contiene:
Factores de los equipos
Resumen del plan en el área determinada
Volumen de material por nivel
Volumen a mover en cada manto de explotación
Distribución de estéril en botaderos por áreas
Botadero asignado al equipo
Equipo
Determinación de rutas de acarreo
Volumen a mover
Porcentaje
Distancia de acarreo
Descripción del trabajo por equipo en cada panel donde opera, hacia que
mantos, producción de estéril y carbón, días programados para el
mantenimiento , de que nivel viene el equipo .
Plan de botaderos por áreas el cual define la dirección de drenaje y el
volumen de mineral a extraer.
Construcción de drenajes , rampas y vías a construir en el área
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MODULO ADMINISTRACIÓN DE MAQUINARIA
MINERA
UNIDAD 02
INDICADORES DE PRODUCCIÓN
ELEMENTOS DE PRODUCCIÓN: La producción es la cantidad de material que
se mueve por hora . La producción se puede expresar en varios tipos de unidades
.
Metros cúbicos desde el banco
m3 B – m3 banco
Metros cúbicos sueltos
m3 S – m3 sueltos
Metros cúbicos compactados
m3 C – m3 compactados
Toneladas métricas
Tm – Ton métricas
Comúnmente el traslado de material en minas de carbón se calcula por volumen (
m3 B ) . Las minas metálicas generalmente con medidas de peso ( toneladas
métricas ) .
Para efectos de cálculos hay que tener en cuenta los tipos de unidades que se van
a utilizar:
Toneladas cortas ---------------------2.000 Lbs
Toneladas largas --------------------- 2.240 Lbs
Toneladas métricas ------------------ -2.204.6 Lbs
Producción = carga /ciclo x ciclo/ hora = carga / hora
La carga se mide de las siguientes formas : Pesándola ó calculándola en función
de la capacidad de la máquina.
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MEDICION DEL VOLUMEN
El volumen del material se define según el estado en que se halla al moverlo
Las tres medidas de volumen son :
M3 banco -------- Un metro cúbico de material como se encuentra en su estado
natural.
M3 suelto --------Un metro cúbico de material expandido como resultado de haberlo
movido.
M3 compacto -----Un metro cúbico de material cuyo volumen se ha reducido por
compactación.
Para estimar la producción debe conocerce la relación entre el volumen de
material en banco, material suelto y material compactado.
FACTOR DE HINCHAMIENTO
Es el porcentaje de aumento en volumen de un material en m3 , después de que
se saca de su estado natural.
Cuando se excava , el material se quiebra en trozos de diferentes tamaños que
causan la formación de bolsas de aire o espacios vacíos que reducen el peso por
volumen.
Volumen suelto de un peso dado
Factor de Hinchamiento = --------------------------------------------Volumen en el banco del mismo peso
Suelto
Banco = ---------F.H
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DENSIDAD DEL MATERIAL
Es el peso por unidad de volumen del material . Los materiales tienen diversas
densidades , según el tamaño de las partículas y el contenido de humedad,
cuando mas denso el material mayor será el peso.
FACTOR DE LLENADO
Es el porcentaje del volumen disponible en una tolva , cucharón o caja que
realmente se usa.
Un factor de llenado del 87% de una unidad de acarreo significa que un 13% de su
capacidad nominal no se usa para acarrear el material.
Ej: Si una volqueta tiene una capacidad de 55 ton pero su factor de llenado es del
90% quiere decir que en cada viaje transporta solamente 49.5 ton.
Los cucharones tienen a menudo , factores de llenado mayores del 100%
Ejercicio de Aplicación
Un cucharón con una capacidad con una capacidad de 14 yd3 tiene un factor
de llenado de 105 % en una aplicación de arenisca de densidad de 4125 Lbs /
yd3 . y una dilatación del 35 %...
a.
b.
c.
d.
Cual es la densidad si esta suelto .
Cual es el volumen utilizable del cucharón.
Cual es la carga útil del cucharón por pesada en yd3B
Cuales la carga útil del cucharón por pesada en Ton?
Solución
a) lb/yd3 = lb/yd3B / 1+ dilatación
4.125 /1.35 = 3056 yd3S
b) yd3S = nominales x Factor de llenado
= 14x 1.05 = 14.7 yd3 S
c) lb / pesada = Volumen x densidad
14.7 x 3056 = 44.923 lb
( lb/yd3S)
yd3 B / pesada = peso / densidad lb/yd3 B
= 44.923 / 4.125 = 10.9 yd3B
d ) ton / pesada = 44.923 lbs / 2000 = 22.5 Ton
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Como aplicación realizar el ejercicio para un cucharón de capacidad de 27
yd3 y mineral Carbón y Hierro
Para estimar la producción debe conocerse la relación entre el volumen
de material en banco, el de material suelto y el de material compacto.
Dilatación: Es el % de aumento de volumen de un material después que se saca
de su estado original.
Volumen suelto de un peso dado
1+ Dilatación = -------------------------------------------------------------Volumen en el banco del mismo peso dado
Problema: Si un material se dilata un 20 % ¿ Cuantos m3 sueltos (yd3
sueltos) se necesitan para mover 1000 m3 en el banco ( 1308 yd3 en el
banco).
Suelto = Banco x ( 1 + Dilatación )
= 1000 m3 B x ( 1 + 0.2 ) = 1200 m3 S / 1500 yd3 ( Comprobarlo) .
Ejercicio de Aplicación: Cuantos m3 (yd 3 ) en el banco se movieron , si se
sacaron un total de 1000 m3 sueltos ( 1308 yd3 ) .La dilatación es del 25 %
FACTOR DE BULTO Y FACTOR DE CARGUE
Se puede definir como el incremento de volumen de un material cuando se ha
removido de su estado natural y se puede expresar en porcentaje de incremento
de volumen .
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Ejemplo: La hinchazón de la arcilla seca es del 40% lo cual significa que 1 m3
de arcilla seca in situ llenara un volumen de 1.4 m3 cuando se suelta .
Cuando se suelta el factor de bulto en % será :
Volumen Inicial + Volumen de Incremento
F.B = ------------------------------------------------------* 100
Volumen Inicial
La otra característica importante en el transporte es el Factor de Cargue esto es el
% de disminución de la Densidad de un material cuando se cambia de su estado
físico .
El Factor de Cargue es importante porque los contratos de movimiento de
materiales en vias se hacen generalmente con base en el material in situ.
Kg. /m3 material suelto
F.C = --------------------------------------------Kg. /m3 material compactado
Ejercicio:
En el desarrollo de una mina a Cielo Abierto es necesario mover estériles los
cuales tienen un volumen de 256 m3 : De acuerdo algunos ensayos de factor
de Hinchamiento es de 1.20 y la densidad del material insi tu es de 2500 Kg /
m3 ¿Hallar F.C si el camión puede transportar 15 m3 por viaje?
¿ Cuantas toneladas carga en el viaje .
¿ Cuantos viajes debe Hacer .
Solución :
1 m3 de material in situ tiene un peso de 2500 Kg.
1 m3 de material suelto tendrá un peso de 2500 Kg. /m3 /1.2 = 2083 Kg.
2083 Kg. material suelto
F.C = ------------------------------2500 Kg in situ
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Volumen in situ = 256 m3
Volumen suelto = 256 m3 x 1.2 = 307 m3
La volqueta puede llevar 15 m3 se necesitan :
307.2 m3 / 15 m3 = 20.48 = 21 viajes
1m3 --------------------------- 2083 Kg.
15 m3-------------------------- X
X = 32 Ton
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Ejercicios de aplicación al Modulo :
En la construcción de una carretera se tienen que desmontar estériles por un
volumen de 500 m3 . Factor de Hinchamiento 0 .14. Densidad de 3500 Kg /m3
¿ Cual es el factor de Carga si una volqueta puede llevar 20 m3 en cada
viaje?
¿ Cuantas toneladas carga en el viaje y Cuantos viajes debe hacer?.
Aplique el ejemplo con datos obtenidos en la empresa
TABLA I
DENSIDADES APROXIMADAS DE DISTINTOS MATERIALES
MATERIAL
FC.
% DE EXPANCION
Bauxita
Escoria
Caliza
Arcilla Estado natural
DENSIDAD SUELTO –
BANCO (T/m3 )
1.42- 1.89
0.56-0.86
1.54-2.61
1.66-2.02
0.75
0.65
0.59
0.83
33%
54%
70%
22%
Arcilla seca
Arcilla Húmeda
Carbón
Roca alterada
Tierra Seca
Tierra Húmeda
Barro
Granito Fragmentado
Grava Natural
Grava Seca
Arena y Arcilla
Mineral de Hierro
Pirita
Arena Seca
Arena Húmeda
Tierra Vegetal
1.48- 1.84
1.66- 2.08
1.19- 1.60
1.96- 2.79
1.51- 1.90
1.60- 2.02
1.25- 1.54
1.66- 2.73
1.93- 2.17
1.51- 1.69
1.60- 2.02
2.46- 2.91
2.58- 3.03
1.42- 1.60
1.69- 1.90
0.95- 1.37
0.81
0.80
0.74
0.70
0.80
0.79
0.81
0.61
0.89
0.89
0.79
0.85
0.85
0.89
0.89
0.69
25%
25%
35%
43%
25%
26%
23%
64%
13%
13%
26%
18%
18%
13%
10%
44%
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UNIDAD 03
CALCULO DE EQUIPOS PARA UNA OPERACIÓN MINERA A
CIELO ABIERTO
En el siguiente ejemplo se explicara paso a paso el calculo de equipos necesarios
para realizar una operación minera utilizando los siguientes datos.
FIGURA 1 . Isométrico del panel de explotación
Reservas de Carbón: 329.793 Ton.
Relación de Descapote 2.83:1
Estéril: 935.415 M.C.B
Densidad del carbón=1.25 ton /mcb
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Densidad del Esteril= 2.5 ton/mcb
Factor de Hinchamiento=0.75
Desbastado de Carbón por encima y por debajo 0.15m respectivamente.
Espesor en carbón : 3m
Producción diaria Requerida:20000 ton carbón/día
Velocidad Sísmica del carbón=1500 m/seg.
Amigo estudiante : Realice el calculo de reservas y compare con los datos
obtenidos para la realización del ejercicio planteado.
EQUIPOS
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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Para perforación de Estéril:
Para arranque de carbón:
Para cargue de carbón:
Para cargue de estéril :
Para transporte estéril y carbón:
TALADRO GD-70
TRACTOR CATERPILAR D-10
CARGADOR LE TORNEAU 1200
PALA P&H 2800 de 27y3
CAMION EUCLID R-170
DATOS SOBRE PERFORACIÓN
Diámetro 10 pulgadas
Red de perforación:
7.5m x 9m
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Rata de perforación: 8m/min
Altura de banco. 15m
Ancho de pega o avance: 35.6 m
Datos sobre voladura: 1voladura/dia
Datos sobre cargue:
Factor de Hinchamiento estéril =0.80
Factor de Hinchamiento carbón =0.74
DATOS SOBRE TRANSPORTE
Distancia de acarreo carbón =1500 m
Distancia de acarreo estéril =1200 m
Velocidad promedio cargado teniendo en cuenta pendientes 15 Km./hora
Velocidad Promedio de retorno =20 Km./hora
PROCEDIMIENTO
Estéril: 935.415 MCB
Carbón perdido: 23 985 MCB
Valor total del estéril: 935.415 +23.985 =959.400 MCB
Carbón recuperado: 329.793-29.981 =299.812 Ton
Relación de Descapote: 959.400 MCB/299.812 Ton
RD =3.20 :1
Requerimiento de Producción Promedio carbón: 20000 Ton / día
Avance de Carbón/día: x m (ver figura # 1)
20000 Ton=150 m x 3 m x 1.25 Ton/m3 x X m
Xm =35.60 m/día
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CALCULO DE MAQUINARIA PARA EL ARRANQUE
a) Perforación Estéril
Volumen Estéril / día =80.900 MCB/día
Avance diario =35.60 m
Numero de barrenos /día =85 barrenos/día
De acuerdo a la red mencionada : 5 hileras de 17 barrenos cada una)
•
Profundidad del barreno:15 m
•
•
•
•
•
•
Tiempo de perforación /barreno =15 m/ 8m/min =1.87 min.
Tiempo de traslado:
Velocidad promedio de traslado = 10 m/min.
Tiempo de traslado por hilera =16 x 9 m/10 m/min. x 5 hileras = 72 min.
Tiempo para cambio de hilera = 36m/10 m/min. =3.6 min.
Tiempo de Instalación =10 min./barreno
TIEMPO TOTAL PARA LOS 85 BARRENOS
(85 barrenos x 1.87 min./barr) +(72 min. +3.6 min.) +(10 min./barr x 85 barr)
=1.084.55 min.
# DE TALADROS =1.084.55 min./ 24 hxdiaX 50 min/hora=0.90 taladros
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1 TALADRO: GD–70
.
Arranque de Carbón:
Se hará con un D-10 con Ripper
(Escarificador)de acuerdo con la velocidad sísmica del material .
1500 m/s
5000 pies/s
Producción Horaria sin corrección: 1500 MCB/h
Producción Horaria Corregida: 1500 MCB/h X 0.84 (factor) = 1260 MCB/h
Producción Diaria de cada D-10 : 1260 MCB/h X 24 h/día X 1.25 Ton/m3
=37.800 Ton / día
# DE UNIDADES 20000 Ton / día /37800 Ton /día
=0.53 unidades
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b) Calculo de Maquinaria para el Cargue
1. CARGUE PARA ESTERIL
Producción Horaria Requerida : 80.900 MCB /día /24 h/día =3.371 MCB/h
Producción Horaria Requerida (Ton) =8.427 Ton/h
Utilizando PALA P&H 2800 de 27 y3 = 20.63 m3
Tenemos :
Peso por Cucharón = Capacidad x Densidad Factor de Hinchamiento factor de
llenado:
= 20.63 m3 x2500 Kg/m3 x 0.80 x 0.90 =37.134 Kg = 37,134 Ton/ cucharada
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Tiempo aproximado por ciclo : 30 segundos
Tiempo para cargar un camión
# de cucharadas por camión = Capacidad del camión/peso de material por
cucharada
# de cucharadas por camión = 154 Ton/37.134 Ton /pase
=4 pases
Tiempo por camión :4 pases x 30 seg/ pase =120 seg = 2 min.
Producción Horaria sin Corrección = 154 Ton/2 min/60 min. /h = 4620 Ton /h
Producción Horaria Corregida
Factor de Destreza del Operador : 0.90
Eficiencia del turno : 50 min/60 min =0.84
Producción Horaria Corregida: 4620 x 0.90 x 0.84 = 3492 Ton /h
# DE PALAS NECESARIAS
= Producción Horaria Requerida / Producción Horaria de cada Pala
8427 Ton /h /3.492 Ton /h = 2.41 unidades = 3 Palas
2. CARGUE PARA CARBON
Producción Horaria Requerida = 20.000 ton/dia/24 horas/dia
= 833 ton/Hora
Utilizando Cargadores:
Letro-Loader l-2000 Le Torneau de 33 Y3 = 25.21 m3
Peso por Cucharón Capacidad x Densidad x F.H. x F.LL
25.21 m3x 1250 Kg/MCB x 0.74x 1.0 = 23.000 Kg = 23,3 Ton
Tiempo por ciclo : 55 seg
Número de cucharadas por camión 154 Ton/23.3 ton = 6.60 pases
Tiempo por camión = 7 pases x 55 seg = 385 Seg = 6.41 min
Producción Horaria sin Corrección :
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154 ton/6.41 min/60 min /hora = 1.441 ton /hora
Producción Horaria Corregida:
1.441 Ton/ x 0.80 x 0.84 = 968 Ton/Hora
# DE CARGADORES = 833 ton / hora /968 Ton /hora
= 1 CARGADOR PARA CARBON
CALCULO DE MAQUINARIA PARA TRANSPORTE
a. Transporte de Estéril
Distancia de acarreo promedio = 1.200 m
Velocidad promedio cargado
= 15 Km./Hora
Velocidad promedio de retorno = 20 Km./Hora
Tiempo de Cargue:
Número de pases = 4
Tiempo de cargue = 4 pases x 30 seg/pase =120 seg = 2 min.
Tiempo de acarreo = 1.200m x 60 min/15.000 m / Hora = 3.6 min
Tiempo de descargue = 1.20 min
Tiempo de parqueo para ser cargado = 0.50 min
Tiempo total del ciclo = 12.10 min
# de Camiones = Tiempo del ciclo del camión / Tiempo de cargue + 1
= 12.10 min / 2min +1 = 6.05 +1 = 7 camiones
# Total de camiones = 7 camiones / pala x 2.41 palas = 16.87 Unid. = 17
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c) Transporte de Carbón:
Distancia de acarreo promedio = 1.500 m
Velocidad promedio cargado = 15 Km. /Hora
Velocidad promedio de retorno = 20 Km. /Hora
Tiempo de cargue = 7 pases
55 seg / 60 seg / min = 6.41 min
Tiempo de acarreo = 1.500 m /15.000 m / Hora x 60 min = 6 min
Tiempo de descargue = 1.20 min (promedio)
Tiempo de parqueo = 0.40 min
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Tiempo Total de cada ciclo : 18.51 min.
# de Camiones / Cargador = 18.51 min / 6.41 min + 1 = 4 camiones /
cargador
# de camiones para carbón = 4 camiones /cargador x 1.23 cargadores
= 5 camiones
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UNIDAD 04
1. MAQUINAS DISPONIBLES PARA CARGUE EN MINERIA
Las maquinas cargadoras y excavadoras empleadas en la industria minera se
clasifican en tres categorías con base en la economía de energía.
Excavación y cargue
Continuo
Giratoria
Cargue y transporte
Tipo de Maquina
Kw. / Tonelada
Excavación con rueda Bueno
de cangilones
Grúas
Promedio
Palas
Retroexcavadoras
Cargadores
Traíllas
Regular
Los tipos de maquinas dependen de factores tales como:
• Condiciones de Excavación
• Producción requerida
• Movilidad
• Dimensiones Físicas del sitio de trabajo
• Clima
• Costo de capital
vs Costo de operación ( Proyectos a largo plazo vs
Proyectos a corto plazo ).
Las palas para minería son a menudo escogidas en base a :
Capacidad de operación en las diferentes condiciones de excavación .
Alta capacidad productiva ( Por ejemplo más de 2000 tph ).
Movilidad ( 2.1/2 a 3 Km. / h. ).
Buena adaptación para cargar unidades de transporte de diferente tamaño.
Buena estabilidad
Adaptación a todos los climas
Relativamente alto costo de capital , pero bajo costo de operación lo cual es
significante en proyectos a largo plazo.
Larga vida útil y alta disponibilidad ( por ejemplo 15 – 20 años con 75- 85
% de disponibilidad ).
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2. COMPONENTES DE LA PALA
% de Hinchamiento , factor de Hinchamiento , % de vacíos.
FORMULAS:
% de Hinchamiento = (Peso en el banco – Peso suelto / Peso Suelto) * 100
Factor de Hinchamiento de un material = 100 / ( 100 + % de Hinchamiento)
% de Vacíos de un material = 100 – Factor de Hinchamiento.
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Peso Suelto = Peso en el Banco * Factor de Hinchamiento
Peso en el banco = Peso suelto / Factor de Hinchamiento
TABLA DE CONVERSIÓN
%
F. H
% de
Hinchamiento
vacíos
5
0.952
4.8
10
0.909
9.1
15
0.870
13.0
20
0.833
16.7
25
0.800
20.0
30
0.769
23.1
35
0.741
25.9
40
0.714
28.6
45
0.690
31.0
50
0.667
33.3
55
0.645
35.5
60
0.625
37.5
65
0.606
39.4
70
0.588
41.2
75
0.571
42.9
%.
Hinchamiento
80
85
90
95
100
5.3
11.1
17.6
25.0
33.3
42.9
53.8
66.7
81.8
100
F.H
0.556
0.541
0.526
0.513
0.500
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.60
0.55
0.50
% de vacíos
44.4
45.9
47.4
48.7
50.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
50.0
2. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE LA PALA
Una vez que un determinado tamaño de pala ha sido escogido , la capacidad
de producción sobre una base anual puede ser calculada usando los siguientes
factores :
A. Factor de Hinchamiento
Es la relación entre el peso del material en el banco y el peso del material suelto.
F.H = Peso por yd
3
de material suelto / peso por yd3 de material en el banco.
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B. Factor de llenado
Es la facilidad con que el material entra a la cuchara de la pala y la llena .
Estos factores se tienen en base al material excavado.
Excavación fácil (factor de llenado de 0.95- 1.0 ).
Se aplica a todos los materiales sueltos de forma granular tales como
arena, grava , piedra triturada .
La cuchara de la pala es completamente llenada. Excavación media (
Factor de llenado 0.90 – 0.95 ).
Se aplica a materiales tales como tierra, mezcla de arcilla y grava , carbón.
Se puede obtener lleno completo de la pala cuando hay materiales que
tienen tendencia a fluir cuando son triturados por los dientes de la cuchara..
Excavación dura ( factor de llenado de 0.8 – 0.9 )
Materiales que requieren voladura pero que dan buena fragmentación .
Las partículas de tamaño medio dan considerable porcentaje de vacíos.
Son materiales tales como caliza , yeso, pizarra grava cementada.
La cuchara no estará completamente llena debido a la poca tendencia del
material a fluir. Excavación muy dura ( factor de llenado de 0.7 –a 0.8 )
Material que requiere fuerte voladura y de fragmentación irregular .
Una regular cantidad de rocas que resisten la penetración de la pala.
Materiales tales como taconita, pizarra laminada , granito , conglomerado.
La cuchara no se llena debido a que grandes pedazos de roca bloquean la
entrada e impiden recoger piezas mas pequeñas.
La clasificación de material por peso , no es necesario para estimar la
producción , pero ayuda a entender mejor indicaciones de los fabricantes de
palas:
Ligero ........................ 2000
lbs por yd3 de material suelto
Medio .........................2500
lbs por yd3 de material suelto
Pesado ........................3000
lbs por yd3 de material suelto
Muy pesado ................3500
lbs por yd3 de material suelto
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C. Ciclo de Trabajo :
Es el tiempo en segundos requerido para girar 900 para un tamaño dado de pala .
El ciclo de trabajo varía con las condiciones de excavación como puede verse en
la siguiente tabla
TIEMPO EN SEGUNDOS PARA UN CICLO DE TRABAJO GIRO DE 900
Capacidad de la
cuchara ( lb/ yd 3 )
Fácil
Media
Dura
Muy dura
3.5
4
5
6
7
8
9
10
15
18
19
20
21
21
22
23
17
18
19
20
21
21
22
23
21
22
23
24
25
25
26
27
26
27
28
29
30
30
31
32
Por cada
trabajo.
90 de giro se obtendrá aproximadamente 1 segundo para ciclo de
D. Eficiencia de Utilización
El tiempo total de producción cuando la maquina es mecánicamente disponible y
utilizada es del 100% . Retardos tales como cambio de turno, almuerzo,
lubricación y ajustes menores, reducen este valor. Los siguientes valores pueden
ser usados como guía:
Excelente .......................................92 %
Buena ......................................... 83 %
Regular :........................................ 75 %
Pobre .............................................67 %
( 55 minutos – hora )
( 50 minutos – hora )
( 45 minutos – hora )
( 40 minutos – hora )
La utilización del 83 % es usada como estimativa cuando se tienen unidades de
transporte amplias y son cargadas por el método de doble cargue.
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3. CALCULO DE PRODUCCIÓN HORARIA
T.P.H. = C.C x F.LL x U x F.H x F.C x 3600 / C.T
C.C = Capacidad de la cuchara
F.LL = Factor de llenado
U
= % de utilización
F.H = Factor de Hinchamiento
F.C = Factor de conversión = ton / yd 3
C.T = Ciclo de trabajo ( seg )
Ejemplo :
Una pala de 10 yd3 de capacidad operando con material de 2.7 ton / yd3 . La
pala trabaja utilizando el método de doble cargue .
La excavación es muy dura ( conglomerado )
C.C = 10
F.LL = 0.75
U= 0.83
F.H = 0.60
F.C = 2.7 Ton / yd3
C.T = 32 Seg
T.P.H = 10 x 0.75 x 0.83 x 0.60 x 2.7 x 3600 / 32 = 1135
EJERCICIO DE APLICACIÓN:
Amigo estudiante :
Con la información vista en las unidades 01 y 02 usted puede
realizar ejercicios aplicables a esta unidad . Puede retomar
información reciente de la empresa
Puede tener en cuenta :
Equipos
Rendimientos
Producción
Ciclos
Tablas
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UNIDAD 05
CONSIDERACIONES SOBRE LA SELECCIÓN DE UN METODO Y
EQUIPOS ESPECIFICOS
Antes de decidirse por un método y un equipo especifico, es necesario definir
ciertos aspectos concernientes a la geología , ambiente y características del
yacimiento, y requisitos de producción, entre los cuales están :
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Tamaño y forma del yacimiento
Distribución de los mantos de carbón
Naturaleza y características del estéril a remover
Carácter e importancia de las estructuras geológicas
Factores ambientales que pueden afectar el desempeño del equipo
Vida útil del yacimiento y volumen de producción anual esperada
Cálculos sobre la capacidad de transporte y distancia de acarreo
Uso y asignación futura del equipo ( carbón / estéril )
Proximidad de las áreas para deposito de estéril y / o almacenamiento
Necesidades de restauración.
De todos estos aspectos , centraremos nuestra atención en los siguientes , ya que
usted estará directamente relacionado con ellos.
Naturaleza y características del material a remover
Volúmenes de producción requerida
Distancia de acarreo
Dependiendo de la distancia y del tipo y tamaño de la producción , escogeremos
un método apropiado de manejo.
Para ver el desempeño de varios equipos en condiciones variables de distancia ,
tipo de material , producción diaria, pendiente, condiciones del terreno,
transcribimos la tabla 2 del Mining Enginering Handbook de 1973.
Como un resumen presentamos algunas de las características para diferentes
equipos dependiendo de las condiciones de la operación.
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Palas eléctricas
1. Pueden alcanzar una gran producción
2. Pueden manejar todo tipo de material, incluyendo bloques de gran
tamaño
3. Requieren equipo de soporte para el manejo de estéril, excepto en
algunos sistemas de descapote
4. Están limitadas a condiciones de operación favorables
5. Tienen una movilidad limitada
Traíllas
1. Tienen una excelente movilidad
2. Están limitadas al manejo de material suave y
fácilmente rompible para obtener una buena producción
, a pesar de que pueden manejar material triturado
hasta 24 pulgadas
3. Ordinariamente requieren de otra maquina que les
ayude durante la operación de cargue.
Tractores
1. Por razones económicas están limitados al empuje de material por
distancias no mayores de 100 metros , dependiendo de las condiciones de
trabajo.
2. Cuando son sobre llantas, requieren de sitios de trabajo en buenas
condiciones para minimizar los costos de éstas.
Camiones
1.
2.
3.
4.
5.
Requieren buenas vías para minimizar los costos de llantas
Pueden trabajar en pendientes moderadas 8%
Son económicos hasta un radio de operación de 5 km
Son muy flexibles
Pueden manejar materiales a granel y /o en bloques
Bandas Transportadoras
1. Son transportadores de alta capacidad y bajo costo para grandes distancias
de acarreo.
2. Son difíciles y costosas de mover
3. Tienen una alta inversión inicial de capital
4. Pueden trabajar en pendientes hasta del 40%
5. Requieren material bien gradado y pequeño para mantener una buena vida
útil
6. Tienen costos de mantenimiento altos
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EJERCICIO DE APLICACIÓN
Refiérase a la tabla 2 . Llamaremos cada fila por una letra y un número así :
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
= Material
= Distancia de acarreo en (m )
= Condiciones del terreno
= Pendiente máxima
= Flexibilidad en condiciones diferentes
= Índice diario de producción
=Tonelaje total
Cada uno de estos literales tendrá un subíndice que corresponde al
renglón en orden descendente de la figura así :
#
del
A3= Material de tamaño máximo 24”
D3 = Una pendiente adversa del 10 %
E1= Buena Flexibilidad en condiciones diferentes
SU TRABAJO CONSISISTIRÁ EN SELECCIONAR UN METODO PARA LAS
SIGUIENTES CONDICIONES.
a. A1_, B5 , C2 , D3 , E1 , F 1 , G2
b. A3 , B6 , C1 , D3 , E2 , F1 , G2
c. A4 , B2 , C1 , D2, E3 , F2, G3
d. A2 , B1
, C2 ,
D1, E1
,
F3 , G3
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UNIDAD: 06
MAQUINARIA MINERA PARA EXPLOTACIONES A CIELO ABIERTO
_
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_________________________________________________________________
a.
b.
c.
d.
e.
Maquinaria para perforación ( taladros )
Maquinaria para excavación ( tractores , moto traíllas )
Maquinaria para cargue ( palas y cargadores)
Maquinaria para acarreo ( camiones )
Maquinaria auxiliar ( camiones para riego,motoniveladoras,camabajas)
MAQUINARIA PARA PERFORACIÓN
Existen ciertos factores que afectan directamente la penetración en la roca y la
eyección de detritos , durante el proceso de perforación . Estos factores pueden
reunirse en seis grupos.
Clase de taladro
Longitud de vástago
Clase de broca
Circulación de fluido
Dimensiones del barreno
Clase de roca
Los primeros cuatro factores se refieren al diseño mismo del taladro, los cuales se
seleccionan de acuerdo a la clase de roca y condiciones ambientales tales como
nivel freático y humedad . El factor número 5 (dimensiones del barreno ) se
determina de acuerdo a los requerimientos.
La clase de roca es el factor mas importante y con éste se incluyen las
propiedades de ésta:
Resistencia a la penetración
Porosidad
Contenido de humedad
Condiciones geológicas
Petrología
Estructura y estado de esfuerzos
Presión
MAQUINARIA PARA EXCAVACION
Los factores que afectan la producción de estas maquinas son:
1. Ciclo de cargue : Es definido como el tiempo requerido por el equipo para
hacer la excavación , giro, vaciado del cucharón y retorno al banco
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El ciclo de cargue es afectado por la resistencia del material del cucharón , el
ángulo de giro entre el banco y el camión para su cargue. o
2. Factor de llenado del cucharón : Este factor es la relación entre el volumen
del material cargado sobre la capacidad del cucharón y varia de acuerdo con la
facilidad con que el material fluya dentro del cucharón.
Este factor varia desde 1.0 para materiales fáciles de cargar, como la arena ,
hasta 0.7 para los materiales duros o mal fragmentados.
MAQUINARIA PARA TRANSPORTE
Principales factores:
1. Material: Generalmente los requerimientos en las operaciones
mineras están dados en m3 de material en banco y el peso de
material “ in situ “ lo determina su gravedad especifica. Cuando el
material es volado o sacado de su posición original se produce un
esponjamiento o hinchamiento que se da en términos de porcentaje.
Peso de material suelto = Factor de Hinchamiento x Peso de material en
Banco
2. Resistencia por Pendiente : Generalmente se considera del 1% del
peso del vehículo por cada % de pendiente.
3. Resistencia al rodamiento: Es la resistencia causada por la
penetración de las llantas en el terreno , la flexión de las llantas y las
fricciones internas . Generalmente se expresa en Kgs por tonelada o
porcentaje del peso del vehículo.
4. Capacidad de ascenso : Es la capacidad del vehículo para ascender
teniendo cierta resistencia ( a la pendiente y al rodamiento)
5. Tiempo del ciclo de acarreo: Para un ciclo completo se incluyen los
tiempos de cargue , transporte ,descargue, retorno y tiempo de
colocación. ( El costo por llantas equivale a un 30% del costo total de
la operación).
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UNIDAD : 07
ADMINISTRACIÓN DE EQUIPOS
En cualquier operación minera , uno de los factores que influyen directamente en
los costos es la utilización y programación de los equipos.
Un programa eficiente es el que mantiene todos los equipos operando
continuamente lo cual no se consigue debido a problemas mecánicos o de
operación .
Lo que se busca con la programación de los equipos es mantenerlos en operación
todo el tiempo para obtener la producción planeada.
Cuando se emplea un numero mínimo de equipos en la operación , todos trabajan
en cada turno, esto tiene inconvenientes ya que al quedar un equipo fuera de
servicio , el operador quedara cesante mientras este es reparado. En este caso se
aumenta el costo de producción por pago al operador cesante y por bajo
rendimiento en los equipos restantes.
Cuando se usa un numero máximo de equipos en la operación para cumplir con la
producción planeada tiene como desventaja la perdida de eficiencia de los
trabajadores , ya que bajan el ritmo de trabajo , aumento en el costo del ciclo y
costo extra por excesivo equipo.
Calcular los equipos necesarios en la operación minera tiene las siguientes
ventajas:
Mantiene al trabajador produciendo
Mejora la eficiencia
Reduce el costo de adquisición de equipos
DISPONIBILIDAD
Es un factor importante en la programación de los equipos , ya que cuando se
programa un equipo con una disponibilidad determinada , quiere decir que de su
100% estará produciendo el factor programado y el restante se utilizara para
mantenimiento .
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Cuando un equipo es nuevo su factor de disponibilidad es alto y se utilizara en las
áreas de mayor prioridad .
DISPONIBILIDAD MECANICA
Es el tiempo que una maquina puede ser operada sin perdidas de horas, sin
reparaciones mecánicas
DM = (Ht / Ht +Hr)*100
DM = Disponibilidad Mecanica
Ht = Horas trabajadas
Hr. = Horas de reparación
DISPONIBILIDAD FÍSICA
Se utiliza para evaluar el rendimiento del equipo y puede ser un indicador de
eficiencia de la programación de equipos .
Mide en % el tiempo operacional del equipo en otros términos de la disponibilidad
del operador :
D.F = ( % ) = ( Ht+Hc / Hp ) * 100
Hc = Horas cesantes , es el tiempo en que la maquina esta en Buena condición
pero no es usada por el operador en las horas de trabajo.
Hp = horas programadas para realizar la operación incluye las horas trabajadas +
horas cesantes +horas de reparación y mantenimiento.
Cuando la D.F es considerablemente mayor que la D.M , el equipo no se esta
usando en toda su capacidad y se debe revisar la operación.
USO DE LA DISPONIBILIDAD
( % ) Nos determina cuando en una operación se hace uso del equipo disponible y
es importante para la administración de equipos.
Cuando el % de uso disponible es bajo , indica que tiene muchos equipos o poco
personal . El bajo % de uso de disponibilidad indica problemas en la operación del
equipo.
U.D = ( Ht / Ht+Hc * 100%
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UTILIZACION EFECTIVA
(% ) : Es el porcentaje de horas trabajadas de las horas que se le han programado
al equipo.
U.E = ( Ht / Hp ) * 100 %
U.E = D.F * D.F
Los factores de disponibilidad pueden variar en cada operación y conocerlos
nos ayudan a evaluar la operación minera.
La mejor manera de aprovechar la disponibilidad de los equipos necesarios
para realizar la operación a partir de la producción programada para el dia.
TABLA : RESUMEN DE DISPONIBILIDAD DE EQUIPOS
DISPONIBILIDAD
MECANICA
Definición
O propósito
W = horas
trabajadas
R= horas en
reparación
S= horas
cesantes
T= horas
totales
EJEMPLO
W=300
R= 100
S= 200
T= 600
Tiempo perdido
por
Razones
mecánicas
DISPONIBILIDAD
USO DE
UTILIZACIÓN
FISICA
DISPONIBILIDAD EFECTIVA
Disponibilidad
operacional,
incluye tiempo
perdido
Uso efectivo de
un equipo
Porcentaje
de horas
trabajadas
a horas
totales
D.M = W / (W + R D.F = (W + S) / T U.D = W /( W U.E
=
)* 100
* 100
+S)* 100
()D.F*U.D ) *
100
D.M = (300 /400)
*100
D.F = (300 + 200
) / 600
D.M = 75%
D.F = 60 %
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U.D =( 300 /500 U.E = (300 *
) * 100
100 ) / 600
U.D = 60 %
U.E = 50 %
41