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CURSO MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN SUPERFICIAL “MATCH FACTOR”

Achahui Huaracha, Aldair Hugo Alumno (s):

Especialidad Profesor Fecha de entrega

:

Operaciones Mineras

: Carlos Yungo Suero 2 0 1 Hora : 11:59 pm 0 5 7 :

Nota

1. INTRODUCCIÓN En la actividad minera a cielo abierto, la relación existente entre los equipos de carguío y los de acarreo no resulta ser solo un factor basado en los tiempos de ciclo, sino que intervienen muchos otros aspectos que van a determinar qué clase de equipos utilizar al momento en que se realiza el movimiento de tierra. Esto sucede debido a los elevados costos de operación, es por ello que cada mínimo error e inadecuada combinación de factores, podrá resultar costosa. 2. MARCO TEÓRICO 2.1 Match Factor El Factor de Acoplamiento o Match Factor (MF) es la relación existente entre la capacidad de producción de un equipo de transporte de movimiento de tierras con respecto a la capacidad de carga dispuesta para dicho equipo de transporte. (Maquinario, 2017) Cabe resaltar la importancia que existe en cuanto a la simpatía que deben tener los equipos de carguío con los de transporte o acarreo. 2.2 Desarrollo En minería superficial tenemos dos tipos de equipos de carguío:  

Unidades discretas de Carguío: Palas, cargadores frontales, retroexcavadoras. Realizan una operación continua de extracción de material. Máquinas de Flujo Continuo: Dragas. Permiten remover la sobre-carga en minas de carbón

Fig. 1. Carguío mediante Pala Eléctrica

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Fig. 2. Draga en mina superficial En minería a cielo abierto, uno de los equipos de carguío más utilizado es la Pala, ya que son de bajo costo por unidad de producción (costo unitario), pueden manejar grandes volúmenes de material, son flexibles debido a que cada modelo puede combinarse con varios modelos de camiones. Asimismo, requieren de grandes volúmenes de material volado porque tienen poca movilidad para trabajar en varios frentes al mismo tiempo. En relación a la selección de equipos de transporte en minería a cielo abierto, el uso de camiones es más frecuente, ya que pueden desplazarse libremente por cualquier camino. Los camiones mineros están especialmente diseñados para su utilización en minería y pueden acarrear sobre 350 toneladas de material en cada ciclo, lo que genera un bajo costo de operación. Otra consideración importante es bajo costo de capital, versatilidad en el incremento o decremento de la flota, autonomía y mejor match factor con los equipos de carguío. (Eyzaguirre, 2017) 2.3 Conceptos importantes Tiempo de ciclo del camión: El tiempo de ciclo de un camión corresponde al tiempo promedio que demora el camión en recorrer un circuito de transporte. Ciclo de transporte: tiempo de carga + tiempo de maniobra + tiempo de viaje + tiempo de maniobra + tiempo de descarga

Fig. 3. Esquema de un ciclo de transporte El tiempo de ciclo de un camión depende, entre otras cosas, de las esperas requeridas en los puntos de carga y descarga, de interferencias con vehículos más lentos durante el recorrido (los cuales no pueden ser sobrepasados) y de la velocidad que los distintos conductores proceden bajo variadas condiciones. Pendiente de la ruta de transporte: Es la diferencia en elevación del eje central de la ruta expresado como porcentaje de la distancia horizontal a lo largo del mismo eje. Por ejemplo una pendiente de 10% representa una elevación vertical de 10 metros en 100 metros horizontales. Resistencia a la rodadura: La resistencia a la rodadura es el resultado de la fuerza friccional que ocurre entre los neumáticos del camión y la superficie de la ruta de transporte. Esta fuerza friccional es tangente a los neumáticos del camión, es decir paralelo a la superficie de tierra, y actúa en la dirección opuesta al movimiento del camión. Cuanto mayor es el peso del camión, mayor es la resistencia a la rodadura. 2

Fig. 4. Determinación del coeficiente de rodadura según la pendiente Compatibilidad de equipos: El factor de compatibilidad (Match factor) representa el número ideal de camiones asignado a una pala. Este equivale al tiempo de ciclo total dividido por el tiempo de carga promedio. El tiempo de ciclo para cada viaje se ve afectado por los tiempos de espera en los puntos de carga y descarga, y además por interferencias con vehículos más lentos que no pueden ser sobrepasados durante el recorrido y de la velocidad a la que los distintos conductores proceden bajo variadas condiciones. Los tiempos de carguío son a menudo sumamente variables debido a las condiciones de fragmentación, metodología de carguío, necesidad de reposicionamiento de la pala, etc. Los puntos de descarga, generalmente la chancadora, suele ser uno de los puntos de mayor tiempo de espera para el camión. Por tal razón, los tiempos del ciclo de transporte presentan una cierta dispersión, situación que no se puede representar utilizando una metodología que solo considere los tiempos de transporte y de carguío. (Cruzat, 2017) Índices Operacionales:

TIEMPO CRONOLOGICO

OPERACION

TIEMPO EFECTIVO

A

RESERVAAA

MANTENCION

DEMORASSsS

OPERADORES

SISTEMA

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MANTENEDORES

Esquema 1. Estados de operación en los equipos    

Tiempo Efectivo: Es el tiempo en el cual el equipo se encuentra realizando funciones propias de su operación asignada. Demoras: Es el tiempo en el cual el equipo está apto pues cuenta con operador y labor asignada, pero no puede cumplir sus funciones por distintas razones de operación. Reserva: Es el tiempo en el cual el equipo se encuentra apto para operar o realizar su función, pero no puede efectuarla principalmente por falta de operador o por no tener postura. Mantención: Es el tiempo en que el equipo no se encuentra apto para realizar sus funciones en condiciones seguras por presentar fallas en sus sistemas de manera que requiere efectuar mantención y reparación.

Estos estados se asocian con los siguientes índices de operación. Disponibilidad: Índice que refleja el tiempo requerido para mantener el equipo en las condiciones Técnicas y operativas originales. Corresponde al porcentaje de tiempo en que el equipo se encuentra en condiciones de operar y a disposición de la operación, respecto del total de tiempo controlado. Mide el requerimiento de mantención y/o reparación de un equipo, lo que es función del trato operacional, de la calidad del equipo y de la eficiencia de servicio técnico de mantención. Factor Operacional: Representa la relación porcentual existente entre el tiempo en que el equipo se encuentra realizando sus funciones propias, para lo cual fue dispuesto o asignado y el tiempo operacional, que incluye este mismo tiempo más las demoras operacionales. Mide la eficiencia interna de la operación. Utilización: Índice que refleja los objetivos relacionados con el uso del equipo, y representa la cantidad de tiempo de uso de un equipo respecto al total del tiempo en que hubiere sido posible operarlo. Mide la eficiencia del sistema. Utilización Efectiva: Representa la relación porcentual entre el tiempo efectivo y el tiempo total de control del equipo. Este índice permite estimar las horas efectivas proyectadas de los equipos para fines de evaluación de planes de producción y de presupuestos. Mide la utilización real del equipo. 2.4 Consideraciones para el acoplamiento de equipos      

Modelos de equipos Tamaño de componentes Compatibilidad entre unidades Material a transportar Recorrido a realizar Duración de ciclos 4

2.5 Fórmulas para el Factor de Acoplamiento El Factor de Acoplamiento o Match Factor (MF) puede expresarse de la siguiente manera: (1) Producciónequipo de transporte N × Pcamión MF= = Producción equipo de carguío C × P cargadora Donde: N C Pcamión Pcargadora

= = = =

Número de camiones Número de equipos de carguío Producción de un camión Producción de una cargadora

Esta expresión, tal y como la hemos expuesto, es válida para camiones y cargadoras del mismo tipo. Por otro lado, el número de camiones N necesario en un equipo de movimiento de tierras deberá ser tal que el conjunto de sus producciones sea igual a la producción de la cargadora, es decir: (2) Pcargadora =N × P camión Si de la segunda expresión despejamos N, el número de camiones necesario en un equipo de movimiento de tierras, sería: (3) P N= cargadora Pcamión También podemos deducir que: (4) N × P camión =1 Pcargadora Por lo que, igualando la primera y cuarta expresión, obtenemos que el número de camiones necesario de un ciclo de transporte es aquel que proporciona un Factor de Acoplamiento igual a 1: (5) N × Pcamión MF= =1 Pcargadora Por lo tanto se cumple que; MF = 1

Pcargadora = N * Pcamión 5

MF < 1

Pcargadora > N * Pcamión

MF > 1

Pcargadora < N * Pcamión

Es decir, el número de camiones es insuficiente. Se dice que “falta camión”, por lo que la cargadora deberá adecuarse al ritmo de llegada de los camiones, esperando sin poder cargar hasta la llegada de un nuevo camión a la zona de carga, no pudiendo aprovecharse toda su capacidad de carga. Es decir, el número de camiones excede del necesario. Se dice que “sobra camión”, por lo que estos deberán adecuarse al ritmo de carga, esperando turno para ser cargados, no pudiendo aprovecharse toda su capacidad de transporte.

Entonces, teniendo en cuenta un determinado periodo de tiempo “t” (6) t Pcamión =c × n=c × T c +T t (7) Pcargadora =c × Donde: c

t Tc

= Capacidad de carga del camión (Payload)

n

= Número de ciclos de transporte (carga + trayecto de ida + descarga + trayecto de retorno) en un periodo de tiempo ‘t’

t

= Periodo de tiempo para el que se calcula la producción

Tc

= Tiempo de Carga, que incluye el tiempo de preparación y posicionamiento de la cargadora, maniobras del camión en la zona de carga, además del tiempo que tarda la cargadora en cargar el camión

Tt

= Tiempo de Transporte, que incluye el tiempo empleado en completar la ruta de acarreo con el camión cargado, el tiempo de descarga, incluidas las maniobras y el tiempo empleado en el regreso nuevamente a la zona de carga.

Sustituyendo las expresiones (6) y (7) en la expresión (5), se obtiene que el Factor de Acoplamiento puede expresarse, para el caso de una única cargadora (C=1), de la siguiente forma: (8) N×Tc MF= T c +T t Y considerando el Factor de Acoplamiento óptimo (MF=1) el número de camiones necesario en un equipo de movimiento de tierras se podría expresar de la siguiente manera: (9) 6

T c +T t Tc (Maquinario, 2015) N=

3. CONCLUSIONES   

La importancia del Match Factor en la actividad minera recae en que cualquier mínimo error puede generar altos costos, desaprovechando la capacidad de cada equipo. En un Factor de Acoplamiento donde MF1. Esto se debe a que los costos de transporte unitario, son menores que los de carguío. La opción más adecuada para determinar un número total de equipos de acarreo y de carguío es con un MF=1; de esta forma aprovecharemos de la mejor manera la capacidad de los equipos.

4. BIBLIOGRAFÍA Cruzat, A. (20 de Mayo de 2017). Scribd. Obtenido de Scribd: https://es.scribd.com/document/102902537/Match-Factor Eyzaguirre, E. (20 de Mayo de 2017). Academia.edu. Obtenido de Academia.edu: http://www.academia.edu/8298934/Carguio_y_Transporte_Mineria Maquinario. (18 de Enero de 2015). Recuperado el 20 de Mayo de 2017, de Maquinario: http://www.maquinario.net/post.php?id=8 Maquinario. (20 de Mayo de 2017). Obtenido de Maquinario: http://www.maquinario.net/post.php?id=8

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