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Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería en Minas

- CARGUÍO Y TRANSPORTE TECNOLOGÍA EN MANEJO DE MATERIALES

Flavia Scarlett Leiva López

Santiago – 3er ciclo 2017 PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS - INGENIERÍA CIVIL EN MINAS

Resumen • Temario: – – – – – – – – –

Introducción Conceptos Generales Ejercicio relacionado a Conceptos Clasificación y Tipos de Equipos Ejercicios Diseño de Minas Cielo Abierto Riesgos Asociados al Carguío y Transporte Carguío y Transporte Minería Subterránea Ejercicio: Dimensionamiento de Flota

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

EJERCICIO 1 DIMENSIONAMIENTO FLOTA RAJO CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 • Considere los siguientes requerimientos de producción: – Mineral: 19.000.000 ton/año – Estéril: 25.000.000 ton/año – TOTAL: 44.000.000 ton/año

• Se requiere evaluar la flota de palas hidráulicas de 21 yd3 y cargadores frontales de 15 yd3 para el manejo de mineral y estéril en la mina. Considerando valores típicos de densidad, esponjamiento, factores operacionales (eficiencias), determine el rendimiento efectivo de estos dos equipos y los tamaños respectivos de flotas. Decida, en base a su criterio, el tamaño de la flota de equipos de carguío y su distribución. CARGUÍO Y TRANSPORTE

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FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 • El mineral tiene una densidad de 2,70 t/m3 mientras que el estéril tiene una densidad de 2,40 t/m3. Además, el esponjamiento equivale al 40%. • Considere los siguientes datos para los equipos:

CARGUÍO Y TRANSPORTE

Pala Hidráulica

Cargador Frontal

F. Llenado

90%

80%

UE

85%

70%

EO

83%

83%

DF

75%

70%

T ciclo Mineral

35 seg

48 seg

T ciclo Estéril

30 seg

40 seg

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 • Realice el dimensionamiento de camiones de 150 y 170 toneladas para realizar el transporte considerando los siguientes tramos: – Distancia 1: 2100 m @10% – Distancia 2: 1000 m @0% – Distancia 3: 800 m @-10%

CARGUÍO Y TRANSPORTE

Camión 150 t

Camión 170 t

F. Llenado

95%

95%

UE

73%

73%

EO

83%

83%

DF

85%

85%

Mineral

Estéril

Distancia 1

18

16

Distancia 2

22

20

Distancia 3

18

16

Mineral

Estéril

Distancia 3

24

22

Distancia 2

30

28

Distancia1

24

22

Vel. media cargado (km/hr)

Vel. media vacío (km/hr)

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FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 • Requerimientos de producción: Producción Anual

Producción Diaria (365 días/año) Producción Horaria (24 hrs/día)

CARGUÍO Y TRANSPORTE

Mineral

19.000.000 ton/año

Estéril

25.000.000 ton/año

TOTAL

44.000.000 ton/año

Mineral

52.055 ton/día

Estéril

68.493 ton/día

TOTAL

120.548 ton/día

Mineral

2.169 ton/hr

Estéril

2.854 ton/hr

TOTAL

5.023 ton/hr

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FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 • Considerando el uso de palas hidráulicas de 21 yd3 y cargadores frontales de 15 yd3, se calcula el rendimiento efectivo: Mineral

Estéril

Pala Hidráulica (21 yd3)

Cargador Frontal (15 yd3)

Pala Hidráulica (21 yd3)

Cargador Frontal (15 yd3)

21

15

21

15

m3/yd3

0,7646

0,7646

0,7646

0,7646

Balde (m3)

16,06

11,47

16,06

11,47

Densidad (ton/m3)

2,70

2,70

2,40

2,40

Esponjamiento

0,40

0,40

0,40

0,40

Balde (ton)

30,97

22,12

27,53

19,66

Balde (yd3)

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 • Considerando el uso de palas hidráulicas de 21 yd3 y cargadores frontales de 15 yd3, se calcula el rendimiento efectivo: Mineral

Estéril

Pala Hidráulica (21 yd3)

Cargador Frontal (15 yd3)

Pala Hidráulica (21 yd3)

Cargador Frontal (15 yd3)

F. Llenado

0,90

0,80

0,90

0,80

UE

0,85

0,70

0,85

0,70

EO

0,83

0,83

0,83

0,83

DF

0,75

0,70

0,75

0,70

35

48

30

40

3600

3600

3600

3600

1.516,79

539,74

1.572,96

575,73

T ciclo (seg) seg/hr

Rend. Ef. (ton/hr) CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 • Considerando el uso de palas hidráulicas de 21 yd3 y cargadores frontales de 15 yd3, se calcula el rendimiento efectivo: Mineral

Rend. Ef. (ton/hr) Rend. Flota (ton/hr) Pala/Cargador

CARGUÍO Y TRANSPORTE

Estéril

Pala Hidráulica (21 yd3)

Cargador Frontal (15 yd3)

Pala Hidráulica (21 yd3)

Cargador Frontal (15 yd3)

1.516,79

539,74

1.572,96

575,73

2.056,53

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

2.148,69

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Con el rendimiento efectivo se aprecia que los rendimientos de producción de mineral pueden verse satisfechos con una pala hidráulica y con un cargador frontal (la diferencia podría considerarse despreciable, pues un incremento de 5% en el factor de llenado permite satisfacer la producción). – En cuanto al estéril, se ve que con una pala y dos cargadores permitirían cumplir con creces con la producción diaria requerida (en caso que el desempeño en mineral de los equipos no satisfaga la producción, se pueden apoyar con la capacidad en exceso de los equipos de carguío para estéril. CARGUÍO Y TRANSPORTE

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Dimensionamiento de Flota 1 • Para el transporte se consideran camiones de 150 y 170 toneladas. • En la primera columna se hace la combinación camión con pala, y en la segunda columna, el análisis del camión con el cargador frontal.

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Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 150 toneladas: Mineral

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

Tolva (ton)

150

150

150

150

F. Llenado

0,95

0,95

0,90

0,90

UE

0,73

0,73

0,73

0,73

EO

0,83

0,83

0,83

0,83

DF

0,85

0,85

0,85

0,85

Pasadas

4.84

6.78

5.45

7.63

5

7

6

8

Pasadas reales

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 150 toneladas: Mineral

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

Pasadas reales

5

7

6

8

T carguío (seg)

175

336

180

320

Distancia 1: 2100m@10%

18

18

16

16

Distancia 2: 1000m@0%

22

22

20

20

Distancia 3: 800m@-10%

18

18

16

16

743,6

743,6

832,5

832,5

Velocidad media cargado (km/hr)

T transporte ida (seg)

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 150 toneladas: Mineral T descarga (seg)

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

180

180

180

180

Velocidad media descargado (km/hr) Distancia 3: 800m@-10%

24

24

22

22

Distancia 2: 1000m@0%

30

30

28

28

Distancia 1: 2100m@10%

24

24

22

22

T transporte vuelta (seg)

555,0

555,0

603,1

603,1

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 150 toneladas: Mineral

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

175

336

180

320

T transporte ida (seg)

743,6

743,6

832,5

832,5

T transporte vuelta (seg)

555,0

555,0

603,1

603,1

1.653,6

1.814,6

1.795,6

1.935,6

seg/hr

3600

3600

3600

3600

T ciclo (hr)

0,46

0,50

0,50

0,54

159,77

145,60

139,39

129,31

T carguío (seg)

T ciclo (seg)

Rend. Ef. (ton/hr)

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 150 toneladas: Mineral Rend. Ef. (ton/hr)

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

159,77

145,60

139,39

129,31

– De los rendimientos obtenidos y del requerimiento de producción, se concluye que sería necesario tener de 14 a 16 camiones para mineral, y 21 a 23 camiones para estéril.

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 170 toneladas: Mineral

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

Tolva (ton)

170

170

170

170

F. Llenado

0,95

0,95

0,90

0,90

UE

0,73

0,73

0,73

0,73

EO

0,83

0,83

0,83

0,83

DF

0,85

0,85

0,85

0,85

Pasadas

5,49

7,69

6,18

8,65

6

8

7

9

Pasadas reales

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 170 toneladas: Mineral

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

Pasadas reales

6

8

7

9

T carguío (seg)

210

384

210

360

Distancia 1: 2100m@10%

18

18

16

16

Distancia 2: 1000m@0%

22

22

20

20

Distancia 3: 800m@-10%

18

18

16

16

743,6

743,6

832,5

832,5

Velocidad media cargado (km/hr)

T transporte ida (seg)

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 170 toneladas: Mineral T descarga (seg)

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

180

180

180

180

Velocidad media descargado (km/hr) Distancia 3: 800m@-10%

24

24

22

22

Distancia 2: 1000m@0%

30

30

28

28

Distancia 1: 2100m@10%

24

24

22

22

T transporte vuelta (seg)

555,0

555,0

603,1

603,1

CARGUÍO Y TRANSPORTE

PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS, ING. CIVIL EN MINAS

FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 170 toneladas: Mineral

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

210

384

210

360

T transporte ida (seg)

743,6

743,6

832,5

832,5

T transporte vuelta (seg)

555,0

555,0

603,1

603,1

1.688,6

1.862,6

1.825,6

1.975,6

seg/hr

3600

3600

3600

3600

T ciclo (hr)

0,47

0,52

0,51

0,55

177,32

160,76

155,38

143,59

T carguío (seg)

T ciclo (seg)

Rend. Ef. (ton/hr)

CARGUÍO Y TRANSPORTE

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FLAVIA LEIVA LÓPEZ

Dimensionamiento de Flota 1 – Camiones de 170 toneladas: Mineral Rend. Ef. (ton/hr)

Estéril

Camión

Camión

Camión

Camión

177,32

160,76

155,38

143,59

– En este caso, se ve que son necesarios 13 ó 14 camiones para mineral, y 19 ó 20 camiones para estéril, para tiempos de ciclo que no varían.

CARGUÍO Y TRANSPORTE

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Dimensionamiento de Flota 1 • Recomendación: – Dados los valores obtenidos en relación a la cantidad de baldadas (o paladas), parece que la mejor decisión pasa por un cambio en los equipos de carguío, con lo que se puede tener un menor número de palas (y paladas), de manera de satisfacer globalmente los requerimientos de producción.

CARGUÍO Y TRANSPORTE

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Ejercicio planteado

EJERCICIO 2 DIMENSIONAMIENTO FLOTA SUBTERRÁNEA CARGUÍO Y TRANSPORTE

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Dimensionamiento de Flota 2 • Considere una mina con los siguientes requerimientos de producción: – Mineral: 3.000.000 ton/año – Estéril: 400.000 ton/año – TOTAL: 3.400.000 ton/año

• Se requiere evaluar la flota de LHD de 1,5 yd3 y de 3 yd3 para el manejo del mineral y de las marinas (estéril) de los desarrollos. Considerando valores típicos de densidad, esponjamiento, factores operacionales (eficiencias), determine el rendimiento efectivo de estos dos equipos y los tamaños respectivos de flotas. Decida, en base a su criterio, qué tipo de cargador utilizaría ( de 1,5 o de 3 yd3). • Realice el dimensionamiento de camiones convencionales de 15 y 20 toneladas para realizar el transporte considerando que éste se realizará en galerías a nivel (sin pendiente) y para una distancia de 5 kms (de ida). • Indique, si lo considera necesario, qué alternativas de equipos propondría para cumplir con el mismo requerimiento productivo. CARGUÍO Y TRANSPORTE

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Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería en Minas

- CARGUÍO Y TRANSPORTE TECNOLOGÍA EN MANEJO DE MATERIALES

Flavia Scarlett Leiva López

Santiago – 3er ciclo 2017 PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS - INGENIERÍA CIVIL EN MINAS