74049543 equipo de acarreo en mineria superficial

El acarreo y carguío es parte del proceso de retirar el material volado del

frente de trabajo hacia un equipo de transporte, para poderlo transportar

adecuadamente a su lugar de destino (planta, botadero, stock).

Alternativamente, estos equipos de carguío pueden depositar directamente el

material removido en un punto definido. En minería superficial como en

minería subterránea se realiza este proceso.

Dentro del proceso productivo de una mina es el de mayor costo

conjuntamente con el transporte de material, debido a que es el proceso con

mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de mecanización,

menor rendimiento productivo por equipo y se constituye como un proceso de

operación prácticamente continuo y lento.

Distintas combinaciones de equipos y secuencias de operación pueden

satisfacer el requerimiento de producción. Las combinaciones de equipos y

secuencias de operación están ligadas directamente con la capacidad del

equipo y el tiempo requerido para completar un ciclo de operación, teniendo

en cuenta factores como eficiencia, disponibilidad, costos, etc.

Conocer en forma detallada los equipos que se utilizan o participan

en el acarreo de material en minería superficial.

Determinar el dimensionamiento de una flota de equipos a través de

sus índices de operación y especificaciones técnicas básicas.

Determinar el costo de operación a través de un análisis de costos

eligiendo la mejor alternativa.

Relacionar el presente trabajo directamente con los conocimientos

recibidos en clase, reforzando información sobre la variedad de estos

equipos que se pueden utilizar en el acarreo en minería superficial.

Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el

carguío y transporte de material, debido a que es el proceso con

mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de

mecanización, menor rendimiento productivo por equipo y constituye

un proceso de operación prácticamente continuo y lento.

El objetivo del proceso es “Retirar el material volado de la frente y

transportarlo adecuadamente a su lugar de destino”, lo cual se puede

resumir en la siguiente secuencia:

Secuencia:

Preparación de la zona de trabajo.

Posicionamiento de equipos,

Retirar el material tronado desde la frente de trabajo (Carguío),

Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el

traslado,

Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio,

botaderos, etc.).

Descarga del material.

Retorno del equipo de transporte al punto de carguío (si es que se

requiere su retorno).

El proceso productivo de Acarreo - Carguío y transporte se puede

esquematizar de la siguiente forma:

¿Cuándo se lleva a cabo?

Una vez que el material ha sido volado y que se ha revisado el área

verificando que la operación será segura (tiros quedados, colpas muy

grandes, derrumbes, etc.), se procede a preparar la zona de carguío (sello),

para lo cual se requerirá (si es necesario) de equipos de apoyo como

bulldozers, wheeldozers, cargadores de servicio, camiones de riego, que

dejen expedito el sector para la operación de los equipos de carguío y

transporte. Cumplido con esto se posiciona el equipo de acarreo con su

correspondiente flota de equipos de transporte para iniciar la operación.

En minas de rajo abierto la preparación del sello no constituye una operación

unitaria para el ciclo de carguío y transporte, ya que por lo general es más de

una la zona a cargar y mientras los equipos de carguío y transporte operan

en un sector, los equipos de apoyo están preparando otro.

¿Qué se hace?

Fundamentalmente lo que se hace es extraer el material quebrado

(volado) desde la frente de operación por el equipo de carguío, para

luego ser depositado en el equipo de transporte, lo cual se logra

posicionando el equipo (cargador frontal o pala) frente al material

cargado, en un área donde tanto el equipo de carguío como los equipos

de transportes puedan operar sin problemas. El equipo de carguío

penetra el material tronado con su balde, llenándolo y desplazándolo

hacia el punto de descarga, donde el balde es vaciado sobre la tolva del

equipo de transporte (o recipiente). Esto se repite hasta que el equipo de

transporte alcance su llenado operacional y sea reemplazado por otro

equipo de transporte para continuar cíclicamente hasta agotar el material

de la frente de trabajo.

¿Con qué se hace?

La operación de realiza con equipos adecuados, según la descripción del

proceso, es decir dependiendo de la continuidad del proceso y los

equipos involucrados. Para el carguío se cuenta con variados equipos

como Cargadores frontales, Palas hidráulicas de excavación frontal o

retro excavadoras, Palas cable, Dragalinas, Rotopalas, etc.,

La flota seleccionada tendrá relación directa con las características de la

mina, tanto físicas, geométricas y operacionales (rendimientos exigidos).

(Ver texto Maquinarias y Equipos Mineros para la Explotación de un Rajo

Abierto).

Esquema Particular Proveedores - Entradas - Carguío y Transporte -

Salidas - Clientes.

PROVEEDORES ENTRADAS SALIDAS CLIENTES

Perforación (Malla

y operación)

Granulometría Mineral Chancado

Tronadura Granulometría y

geometría del

material tronado

CARGUÍO Y

TRANSPORTE

Estéril

Material de

baja ley

Botaderos

Acopios

Geometría y

Geomecánica

Características

del material

Rendimiento

s

Equipos Carguío y

Transporte

Características de

material

Abasividad,

costos

Información Perforación

Planificación Organización en

la operación

Información Tronadura

Algunas relaciones específicas entre proveedores y

clientes para el proceso productivo de Acarreo.

Perforación:

La perforación de una malla determinada influirá fuertemente en el buen

desarrollo del proceso de acarreo y transporte, ya que la granulometría

esperada del material dependerá del diseño de la malla (relacionado a la

vez con las propiedades físicas de la roca a perforar). Una buena malla

de perforación, así como una buena perforación (tiros bien perforados

según las especificaciones técnicas) garantizará primeramente la buena

operación del equipo de carguío, y garantizará una mejor operación del

transporte (menor daño por impactos de colpas en la tolva, mejores

factores de llenado, mejor descarga de materiales, etc.).



Voladura:

Similar importancia tiene el buen resultado de la voladura, ya que la

granulometría también dependerá de los factores de carga aplicados (u

obtenidos) en los distintos sectores a tronar

la proyección del material (ola de material tronado), se incrementa con el

factor de carga. Para cada tipo de equipo de carguío existe una

proyección de material adecuada (para los cargadores la ola deberá ser

de poca altura y de mayor extensión, para palas cable lo ideal es una ola

alta y de poca extensión). El rendimiento de los equipos de carguío

mejorará según la geometría de la ola de material a cargar, lo cual

significará menores actividades de preparación de la zona de carguío y

con ello iniciar la operación en un menor tiempo.



Características del material:

La geología del yacimiento influirá en lo que es selectividad del material

en el carguío, es muy diferente operar en un yacimiento con vetas de alta

ley o con mayores exigencias de selectividad, que operar en un

yacimiento masivo. La dureza y abrasividad del material influirá en los

costos por el desgaste de los aceros de los equipos. La densidad del

material también hará variar los costos y la capacidad de los equipos.

DIMENSIONAMIENTO DE UNA FLOTA DE EQUIPOS PARA

LA EXPLOTACIÓN DE UNA MINA A CIELO ABIERTO

Una de las etapas más relevantes en un proyecto es la adecuada selección

de los equipos industriales involucrados en el proceso productivo, ya que los

costos estimados para el proyecto pueden diferir en gran medida con

respecto a los reales en función de la selección de la maquinaria a utilizar. Es

así que en la explotación de un yacimiento el dimensionamiento de los

equipos resultará del análisis de gran cantidad de información, tanto

tecnológica como práctica, las cuales permitirán determinar las mejores

alternativas para la extracción y el manejo de los recursos involucrados.

La información tecnológica proviene de las distintas fábricas y distribuidores

de equipos y maquinarias mineras disponibles en el mercado, y la

información práctica la obtendremos de la experiencia en faenas mineras

similares o no a nuestro proyecto, estadísticas y también de los estudios que

se realicen respecto al comportamiento de las variables involucradas en el

proceso de selección de la flota.



Dentro de las operaciones unitarias el carguío y transporte es la que abarca

mayor cantidad de análisis, ya que se encuentran directamente ligadas entre

sí, por lo tanto el dimensionamiento de la flota considera las dos operaciones

unitarias como un conjunto, debiendo recurrir al análisis de distintas

combinaciones de equipos compatibles entre sí y con la operación.

Dependiendo de las características de la explotación, muchas alternativas de

equipos quedarán fuera del análisis, lo cual representa el primer paso de

nuestro dimensionamiento (definir límites técnicos y/ o económicos a los

equipos a evaluar). Muchas veces sólo es posible descartar una alternativa

después de haber evaluado económicamente la flota de carguío y transporte,

lo cual introduce una dificultad adicional al requerir una evaluación más

acabada de una flota que finalmente sería descartada.



El rendimiento requerido por la explotación es el primer dato que permitirá

diseñar la operación unitaria y definir el rendimiento de los equipos para

cumplir con el plan del período. Junto con ello necesitamos las

características básicas de la explotación (dimensiones de diseño, perfiles

de transporte, pendientes, áreas disponibles, resistencia a la rodadura,

limitantes de estabilidad por pesos máximos, otras limitantes, etc.).

CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO

Los equipos se clasifican según la función que pueden satisfacer. Es así

como se distingue entre equipos de carguío, y equipos mixtos.

Los primeros realizan principalmente la labor de carga del material

desde la frente de trabajo hacia un equipo de transporte que llevará el

material a un determinado destino (planta, botadero, stock).

Alternativamente, estos equipos de carguío pueden depositar

directamente el material removido en un punto definido. Este es el caso

de las dragadoras en minería de carbón, donde el equipo remueve la

sobrecarga y la utiliza para construir la superficie sobre la cual se

emplazará en un futuro cercano. Los equipos de carguío pueden

separarse a su vez en unidades discretas de carguío, como es el caso

de palas y cargadores, o bien, como equipos de carguío de flujo

continuo, como es el caso de excavadores de balde que realizan una

operación continua de extracción de material.


Sin acarreo Acarreo

mínimo

Unidad

Discreta

• Pala eléctrica

• Retroexcavadora

• Pala hidráulica

• Pala neumática

• Cargador

frontal

• LHD

Flujo

Continuo

• Excavador de

baldes

• Dragadora


EQUIPOS DE CARGUÍO SIN ACARREO

PALAS ELECTRICAS O DE CABLES

Se utilizan principalmente en mediana y gran minería a cielo abierto.

Tienen un bajo costo por unidad de producción y pueden manejar grandes

volúmenes. Cada modelo puede combinarse con varios modelos de

camiones, lo que les otorga cierta flexibilidad. Son equipos caros y críticos

en la producción que requieren de mantenimiento preventivo para evitar

interrupciones en la producción. Tienen poca movilidad para trabajar en

varias frentes al mismo tiempo. Para una misma producción, la energía

eléctrica que consumen estos equipos resulta más económica que el

consumo de combustible de una pala hidráulica. Sin embargo, el costo de

inversión requerido es considerablemente mayor en el caso de una pala

eléctrica.



PALAS DE CABLE P&H



PALAS DE CABLE BUCYRUS



RETROEXCAVADORAS

Se utilizan principalmente en canteras y en algunos casos en pequeña y

mediana minería no metálica. Permiten el manejo de producciones

pequeñas. Pueden estar montadas sobre neumáticos u orugas. Las

capacidades de los baldes alcanzan 4 yd3, con motores de hasta 400 HP.

A continuación (Tabla 3 y Tabla 4) se muestran detalles técnicos de palas

Liebherr y Caterpillar.


RETROEXCAVADORAS

RETROEXCAVADORAS

LIEHBERR


RETROEXCAVADORAS

RETROEXCAVADORAS

CATERPILLAR



PALAS HIDRÁULICAS

Estas palas presentan una mejor movilidad que las palas de cable,

aunque no están diseñadas para cambiar de posición de manera

frecuente. Con una menor inversión y un costo operacional levemente

más alto que en el caso de las palas eléctricas, las palas hidráulicas

poseen un rango de capacidades de balde menores (hasta 30 yd3). La

cuchara de la pala puede estar instalada de manera frontal o inversa

(como una retroexcavadora).


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS DEMANG


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS KOMATSU

Modelo Potencia Capacidad Peso Operacional

PC3000 1260 HP @ 1800 rpm 15 m3 252 ton

PC4000 1875 HP @ 1800 rpm 22 m3 391 ton

PC5500 2520 HP @ 1800 rpm 29 m3 534 ton

PC8000 4020 HP @ 1800 rpm 42 m3 722 ton

Palas Frontal Diesel


PC3000 900 KW 15 m3 252 ton

PC4000 1350 KW 22 m3 391 ton

PC5500 1800 KW 28 m3 534 ton

PC8000 2900 KW 42 m3 722 ton

Palas Frontal Eléctrica


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS KOMATSU

Palas Frontal

Back Hoe

Electrica


PC3000 1260 HP @ 1800 rpm 15 m3 256 ton

PC4000 1875 HP @ 1800 rpm 22 m3 398 ton

PC5500 2520 HP @ 1800 rpm 28 m3 540 ton

PC8000 4020 HP @ 1800 rpm 38 m3 728 ton

Palas Frontal

Back Hoe Diesel


PC3000 900 KW 15 m3 256 ton

PC4000 1350 KW 22 m3 398 ton

PC5500 1800 KW 28 m3 540 ton

PC8000 2900 KW 38 m3 728 ton


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS KOMATSU

PC3000


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS KOMATSU

PC4000


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS KOMATSU

PC5500


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS KOMATSU

PC8000


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS BUCYRUS

Peso de operación 287 toneladas métricas/290 toneladas métricas

Potencia del motor 1.008kW / 1.044kW

Tamaño del balde 16,5 m3 (SAE 2:1)

Retroexcavadora 17,0 m3 (SAE 1:1)

RH120E

Peso de operación 397 toneladas métricas

Potencia del motor 1.516kW / 1.492kW



RH170B


Potencia del motor 1.880 kW

Tamaño del balde 26 m3 (SAE 2:1)


RH200


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS BUCYRUS





RH340B


Potencia del motor 522kW / 477kW

Tamaño del balde 7.0m3 (SAE 2:1)

Retroexcavadora 7.0 m3 (SAE 1:1)

RH40E



Carga útil del balde 90 toneladas métricas

Rango de la pala 37,0-50,0 m3 (SAE 2:1)

RH400


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS BUCYRUS


Potencia del motor 858 kW


Retroexcavadora 10.0 m3 (SAE 1:1)

RH90C


PALAS HIDRAHULICAS

PALAS CATERPILLAR

Modelo Potencia Peso Operacional

336E L 291 HP 36 570 kg - 80,617 lb

345D L 380 HP 45 375 kg - 100,040 lb

349E 396 HP 47 800 kg - 105,400 lb

365C L 404 HP 65.960 kg - 145.430 lb

374D L 476 HP 71 132 kg - 156,819 lb

385C L 513 HP 84.980 kg - 187.360 lb

390D L 523 HP 86 190 kg - 190,016 lb



PALAS NEUMÁTICAS

Las palas autocargadoras son pequeños equipos montados sobre llantas

metálicas o neumáticos que permiten el carguío de material en vagones

de tren que se ubican inmediatamente tras la pala. La pala recoge el

material de la frente de trabajo y lo vuelca hacia atrás del mismo, tras

pasarlo por sobre el equipo. Estos equipos suelen ser alimentados por

energía neumática y han ido cayendo en la obsolescencia. El sistema de

transporte que naturalmente está asociado a este equipo de carguío es el

tren.


EQUIPOS DE CARGUÍO CON ACARREO


EQUIPOS DE CARGUÍO CON ACARREO

CARGADOR FRONTAL

Los cargadores frontales ofrecen una alternativa al uso de palas eléctricas

o hidráulicas. Presentan grandes ventajas, tales como su movilidad y la

posibilidad de manejar grandes volúmenes de material (los más grandes

superan las 40 yd3). Estos equipos deben maniobrar para descargar en el

camión y para acceder a la frente de trabajo, a diferencia de las palas con

base fija, que rotan en torno a la misma. Los cargadores permiten mayor

flexibilidad en la producción pues pueden desplazarse con relativa

facilidad y rapidez de una frente de trabajo a otra. Óptimamente, sin

embargo, el acarreo debe ser mínimo. Se utilizan en mediana y gran

minería, tanto para minerales industriales como metálicos.


CARGADOR FRONTAL

CARGADORES FRONTALES

CATERPILLAR


CARGADOR FRONTAL

CARGADORES FRONTALES

KOMATSU


CARGADOR FRONTAL

CARGADORES FRONTALES LIEBHERR

Modelo Potencia Capacidad Peso

Operacional

WA900-3 856 HP @ 2050

rpm 11.5 m3 a 13 m3 107.2 ton

WA12000-3 1560 HP @ 1900

rpm 18 m3 a 35 m3 205.0 ton


EQUIPOS DE CARGUÍO DE FLUJO CONTINUO

EXCAVADOR DE BALDES

Estos equipos se utilizan principalmente en minería de material blando o

remoción de sobrecarga no consolidada. El principal tipo de equipos es el

bucket Wheel excavator (excavador con rueda de baldes) que consiste

básicamente en una serie de baldes dispuestos en la periferia de una

rueda que gira removiendo de manera continua el material. En Prú no se

utilizan, puesto que la minería metálica trabaja principalmente en roca. Su

utilización puede verse en minería del carbón, de arenas bituminosas o en

la construcción y remoción de pilas de lixiviación.



EXCAVADOR DE BALDES



DRAGADORAS

Las dragadoras permiten remover la sobrecarga en minas de carbón y

luego ir extrayendo los mantos de carbón de manera selectiva (pueden

trabajar en capas de espesor mínimo igual a 3 metros con baja dilución).


DRAGADORAS

DRAGADORAS P&H


DRAGADORAS

DRAGADORAS BUCYRUS

Bucket Capabilities 76-116 m3 (100-152 yd3)

Boom Lengths 109.7-132.5 m (360-435 ft)

Rated Suspended Load 226,800-344,736 kg (500,000-760,000 lb)

Approx. Working Weight 5,840,000-7,360,000 kg (12,875,000-16,226,000 lb)

8750

Bucket Capabilities 45-84m3 (60-110 yd3)

Boom Lengths 99-117.3 m (325-385 ft)



Bucket Capabilities 24-34 m3 (31-44 yd3)

Boom Lengths 75-101 m (246-331 ft)



8200

W2000


DRAGADORAS

DRAGADORAS BUCYRUS


EQUIPOS MIXTOS O COMBINADOS

Algunos de los equipos de carguío y transporte vistos anteriormente

pueden clasificarse como equipos mixtos. Este es el caso de los LHD y

las dragadoras, equipos principalmente de carguío, pero que pueden

adicionalmente desarrollar una función limitada de transporte.

Moviles Fijas

Unidades

Discretas

• Scraper

• Dozer

• LHD

• Dragadora



SCRAPER El scraper se utiliza generalmente para la remisión de sobrecarga previa a la

explotación misma. Carga el material “rascando” la superficie donde está

depositado. El material se acumula en una tolva cuya capacidad oscila para

aplicaciones mineras entre los 15 y 35 m3.


SCRAPERS

SCRAPERS CATERPILLAR



DOZER (WHEELDOZER Y BULLDOZER)

Estos dos tipos de equipo poseen una función principalmente de apoyo a

los equipos principales. Los wheeldozers están montados sobre

neumáticos, mientras que los bulldozers lo están sobre orugas.

El wheeldozer se utiliza principalmente para la mantención de caminos,

preparación de terrenos y mantención de botaderos.

Los bulldozers pueden trabajar bajo condiciones muy difíciles, tales como

altas pendientes, y se utilizan a menudo para abrir los accesos, hacer los

trabajos iníciales para profundizar el rajo, es decir, iniciar un nuevo banco,

así como mantener los caminos. El transporte de material se realiza por

empuje en estos equipos.



DOZER (WHEELDOZER Y BULLDOZER)

Wheeldozers bulldozers


WHEELDOZER

WHEELDOZER CATERPILLAR


BULLDOZER

BULLDOZER CATERPILLAR

La elección óptima de equipo de acarreo en minería superficial es una tarea

compleja donde intervienen muchas variables técnicas, geométricas

y económicas en un ambiente donde existen muchas marcas, modelos y

tamaños que compiten por el usuario. Para efectuar la selección no se tiene

una herramienta apropiada que le permita evaluarlos y decidir por el mejor.

Se recomienda hacer una simulación la cual contribuye a efectuar una

selección mas adecuada. En este estudio se desarrolla los modelos

determinístico y probabilístico de simulación aplicados a equipos de minado

con datos de dos operaciones superficiales. En el caso determinístico se

simula la producción proyectada de un año de una cantera y en base a

costo unitario mínimo se elige la flota de equipos tanto en perforación como

en acarreo. En la simulación probabilística se usa el lenguaje GPSS para

simular modelos de excavación y acarreo para varias combinaciones de

cargadores y transportadores eligiendo el mas apropiado para las

características dela operación en base a costo unitario mínimo y máxima

producción unitaria.

GRACIAS

74049543 equipo de acarreo en mineria superficial

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