dimensionamiento de flota 2

Tarea N°2

“Dimensionamiento de una Flota de Equipos”

Fecha Entrega: 8 de junio de 2009.

Profesores: Alejandro Vasquez.

Benjamín Galdames.

Profesores Auxiliar: Rolf Fiebig.

Juan Maldonado.

Profesor Ayudante: Guillermo Marambio.

Integrantes: Pedro Elissetche C.

Winston Rocher A.

IntroducciónUna de las etapas más importantes 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 la flota de 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 mediantes benchmarks y estudios de comparación con otras faenas, en base a

estadísticas y también de los estudios que se realicen respecto al comportamiento de las

variables involucradas en el proceso de selección de la flota.

Información Básica

Para el proceso de dimensionamiento de equipos debemos definir los siguientes puntos:

Envergadura de nuestro proyecto (vida de la mina, reservas, etc.).

Programa de producción (movimiento de materiales).

Parámetros de diseño (malla de perforación, perfiles de transporte, restricciones en

dimensiones generales de operación, altura de bancos, pendientes, etc.).

Tecnología disponible (equipos y maquinarias).

Factores operacionales (días de trabajo, sistemas de turnos, índices operacionales,

etc.).

Factores de relación Mina-Equipos (resistencia a la rodadura, abrasividad del

material, etc.).

Rendimientos y costos estimados.

Se observará información disponible de experiencia de otras faenas mineras (en

este caso Minera Escondida, además se considerarán los siguientes datos impuestos para

este caso:

Movimiento de 250 ktpd.

REM = 2 (constante en el tiempo).

El manejo de mineral se realizará desde la mina hacia un chancador en la salida de

la mina, luego funcionará un sistema de correas para alimentar a la planta.

Distancia desde la salida de la mina al botadero es de 1 km.

Distancia media entre bancos es de 650 mt.

Vida útil de la mina = 15 años

Los supuestos que se deban dar, serán en base a datos duros usados en la mina

Escondida (y Escondida Norte) cercana a Antofagasta (3000 msnm).

Dimensionamiento

Perforación:

Se define a partir datos de la mina Escondida Norte :

1.- Diámetro de perforación: 13 ¾”

2.- Burden: 6 m

3.- Espaciamiento entre tiros: 12 m

4.- Disposición espacial relativa de los tiros:

5.- Ángulo de inclinación de los tiros. Tiros Verticales.

6.- Largo de perforación (altura de banco + pasadura): 15 + 1,7 = 16,7 m

7.- Densidad promedio de roca: 2,43 t/m3.

8.- Velocidad de Perforación : 40 m/h.

Se define además la Disponibilidad física (DF), el Factor operacional (FO) y el índice de

utilización (UT) utilizados para cada equipo:

UT (%) DF (%) FO (%)CAMIONES 0,73 0,86 0,9PALAS 0,82 0,87 0,85CARGADOR Frontal 0,75 0,88 0,8PERFORACION 0,53 0,74 0,8

Tabla 1: Índice de Utilización , Disponibilidad Física y Factor Operacional de Equipos.

Además se estima datos a partir de información de faenas mineras encontradas

en Chile (como Escondida y Escondida Norte), de este modo se estiman valores tales como

Altura de Banco, Profundidad Pit (considerando que es una mina de corta duración, solo 15

años), etc.

Datos impuestos y dados:

Altura Banco 15REM 2Distancia Mina-Botadero 1000Chancador en salida mina 0Profundidad Pit m 300Bancos 20Distancia entre bancos m 650

Distancia desde inicio mina 13000hasta banco más profundoDistancia desde incio mina 6500hasta banco intermedio

Tabla 2: Consideraciones en base a Distancias

Dadas y Estimadas.

En base a los datos entregados al pricipio (Burden , Espaciamiento ,etc) se calcula

los equipos necesarios para realizar la perforación y tronadura, para mantener el ritmo de

movimiento de mineral de 250 kton/d.

PERFORACIÓNTonelaje por tiro Tt (t) 2.624,40Tonelaje por metro barrenado Tmb (t/mb) 157,1Metros barrenados requeridos por día MBD (mb/d) 1590,8Rendimiento equipo perforación R (mb/d) 361Número de equipos necesarios (teórico) N 4,40Número de equipos necesarios N' 5,00

Tabla 3: Datos y Ritmos de perforación.

Carguío y Transporte:

Se entrega una tabla con las características básicas de las palas eléctricas y los

cargadores frontales:

CARGUÍO PALA ELECTRICA CARGUÍO CARGADOR FRONTALVbalde (yd3) 73 60 Vbalde (yd3) 30Vbalde (m3) 55,81 45,87 Vbalde (m3) 22,94Fllenado (%) 0,8 0,8 Fllenado (%) 0,8Esponjamiento (%) 0,3 0,3 Esponjamiento (%) 0,3Tiempo de Ciclo (seg) 80 80 Tiempo de Ciclo (seg) 40

Tabla 4: Características Pala Eléctrica y Cargador Frontal.

Además se entrega los tiempos de ciclo de camiones comúnmente usados en minería

metálica como son CAT y KOMATSU:

TRANSPORTE CAT 797a Velocidad Camiones

Capacidad camión (ton) 340 PendienteHorizonta

l

T viaje camion fase fondo a Chancado (seg)585

0 Veloc lleno (m/s) 2,8 6,7

T viaje camion fase mitad mina a Chancado (seg)292

5 Veloc vacío (m/s) 11 11

T viaje camion fase fondo a Botadero (seg)609

0 Veloc lleno (km/h) 10 24

T viaje camion fase mitad mina a Botadero (seg)316

5 Veloc vacío (km/h) 40 40T aculatamiento y maniobra (carguío y descarga) (seg) 60

TRANSPORTE KOMATSU 930 Capacidad camión (ton) 280

T viaje camion fase fondo a Chancado (seg)585

0

T viaje camion fase mitad mina a Chancado (seg)292

5

T viaje camion fase fondo a Botadero (seg)609

0

T viaje camion fase mitad mina a Botadero (seg)316

5 T aculatamiento y maniobra (carguío y descarga) (seg) 60

Tabla 5: Velocidades y tiempos de ciclo camiones.

Para hacer el carguío, se dispone de dos alternativas: Mediante palas de 60 y 73 yd3

(para mineral y estéril consecutivamente). O mediante cargadores frontales de 30 yd3 (para

estéril y mineral). Se sobredimensiona de modo de asegurar la producción.

CARGUÍO PALA ELECTRICA 73Tonelaje por palada Cp (t/palada) 83,5Rendimiento equipo carguío R (t/d) 54.658,82Número equipos de carguío (teórico) N 3,05Número equipos de carguío N' 4,00

CARGUÍO PALA ELECTRICA 60

Tonelaje por palada Cp (t/palada) 68,6Rendimiento equipo carguío R (t/d) 44.925,06Número equipos de carguío (teórico) N 1,85Número equipos de carguío N' 2,00

Tabla 6: Palas necesarias por tamaño, 60 (mineral) y 73 (estéril).

Como se dijo anteriormente, la otra alternativa son los cargadores frontales:

CARGUÍO CARGADOR FRONTAL 30

Tonelaje por palada Cp (t/palada) 34,3

Rendimiento equipo carguío R (t/d) 22.352

Número equipos de carguío (teórico) N 11,18

Número equipos de carguío N' 12,00Tabla 7: Equipos necesarios de cargadores frontales para asegurar producción.

Para hacer el dimensionamiento de flota de Camiones, se debe considerar distancias de

viaje, y por lo tanto tiempos de ciclo, debido a esto para tener las palas saturadas, y hacer

una estimación de flota de asumirá que la mina en cuestión está siendo explotada en 2

fases. Una en el fondo del pit, es decir a 300 metros de profundidad, y la otra fase, a 150

metros de profundidad. Se asume que estas dos fases tienen la relación E/M constante igual

a 2. Además de que las dos explotan al mismo ritmo (125.000 ton c/u).

TRANSPORTECAT 797a

Komatsu 930

Número de camiones para saturar 1 pala (73 yd3) fase 2 N camiones 10 12Número de camiones para saturar 1 pala (60 yd3) fase 2 N camiones 8 10Número de camiones totales fase 2 N' camiones 56 68Número de camiones para saturar 1 pala (73 yd3) fase 1 N camiones 6 7Número de camiones para saturar 1 pala (60 yd3) fase 1 N camiones 5 5Número de camiones totales fase 1 N' camiones 34 38Número Total de Camiones Fase 1 y 2 para palas N' camiones 90 106Número de camiones para saturar 1 cargador (30 yd3) fase 2 N camiones 10 11Número de camiones para saturar 1 cargador (30 yd3) fase 1 N camiones 6 6Número de camiones totales Fase 1 y 2 para cargadores N' camiones 120 132Tabla 8: Número de camiones necesarios en caso de utilizar palas (de 60 y 73 yd3) o cargadores frontales (30 yd3).

Haciendo un cálculo sencillo no es difícil determinar que es más conveniente tener

Palas (de 73 y 60 yd3) que cargadores frontales. Aunque estos últimos pueden ser utilizados

para casos particulares en que las dimensiones de una pala sean excesivas. Omitiendo esto,

considerando la compra de camiones CAT (797a) se aprecia que el ahorro es de 30

camiones por el solo uso de palas en vez de cargadores. De este modo, se puede hacer el

cálculo del ahorro:

Precio Pala (73 yd3) = 10 MUS$.


Precio Cargador Frontal = 4 MUS$.

Camiones CAT = 3 MUS$.

Ahorro = (120-90)*3 + 12*4 – (10*4+8*2) = 82 MUS$ .*

*Estos valores son aproximados.

Inversiones

Perforación:

5 equipos necesarios de perforación :

Inversion perforación : 2 MUS$ * 5 = 10 MUS$

Carguío:



4 Palas de 73 yd3: 22 MUS$ * 4 = 88 MUS$.

2 Palas de 60 yd3: 15 MUS$ * 2 = 30 MUS$.

Total inversión Palas = 118 MUS$.

Transporte:

90 camiones CAT (797a)

Precio: 6 MUS$

Total inversión Transporte = 6 MUS$ * 90 = 540 MUS$.

La inversión de transporte debe hacerse en el año 0, 6 y 12 .

Servicios Mina:

Bulldozers: 2 de servicio

Precio: 1,5 MUS$

Motoniveladoras: 2

Precio: 1,5 MUS$.

Cargadores Frontales de servicio: 3

Precio: 1 MUS$

Camiones Regadores: 2

Precio: 1,5 MUS$.

Compactadores: 2

Precio: 1,5 MUS$.

Wheeldozer: 2

Precio: 2 MUS$.

Total Inversión Servicios Mina: 19 MUS$.

Total Inversión: 677 MUS$.

Sensibilidad

Haciendo en cambio de REM entre 1,5 a 2,5. Cambia la disposición de las palas

(cargadores) en la mina y por lo tanto puede cambiar la flota de camiones necesaria. Así

mismo la inversión cambia radicalmente.

Primero se mostrarán los cambios de flota para el caso en que la REM sea 1,5. Se variará de

modo de apreciar la variación.

CARGUÍO PALA ELECTRICA 73Tonelaje por palada Cp (t/palada) 83,5Rendimiento equipo carguío R (t/d) 54.658,82Número equipos de carguío (teórico) N 2,74Número equipos de carguío N' 3,00



Tabla 9: Palas necesarias para una REM igual a 1,5.

Se aprecia que al haber una REM menor cambia la cantidad de palas necesarias (73 y 60),

esto debido a que ahora en proporción hay mayor presencia de mineral, por lo tanto es

lógico pensar que aumente la cantidad de palas de 60 yd3 necesarias, dado que estas palas

son utlizadas para la extracción de mineral. Y habiendo aumentado ese número de palas, es

lógico pensar que tiene que haber menos palas sacando lastre, como ocurre.

En cuanto a la flota de camiones, se aprecia lo siguiente

TRANSPORTE CAT 797a Komatsu 930Número de camiones para saturar 1 pala (73 yd3) fase 2 N camiones 10 12Número de camiones para saturar 1 pala (60 yd3) fase 2 N camiones 8 10Número de camiones totales fase 2 N' camiones 54 66Número de camiones para saturar 1 pala (73 yd3) fase 1 N camiones 6 7Número de camiones para saturar 1 pala (60 yd3) fase 1 N camiones 5 5Número de camiones totales fase 1 N' camiones 33 36Número Total de Camiones Fase 1 y 2 para palas N' camiones 87 102Número de camiones para saturar 1 cargador (30 yd3) fase 2 N camiones 10 11Número de camiones para saturar 1 cargador (30 yd3) fase 1 N camiones 6 6Número de camiones totales Fase 1 y 2 para cargadores N' camiones 120 132

Tabla 10: Flota de Camiones para REM 1,5

Claramente varía la flota de camiones, al ser menor la REM, se necesita más

camiones que vayan a Chancador (ya que hay más mineral), y menos camiones que vayan a

botadero. Por lo tanto, estando el chancador bastante más cerca que el botadero, los tiempos

de ciclo de los camiones disminuyen, por lo tanto la flota de camiones también es menor.

Las flotas de otros equipos , se mantienen constantes, exceptuando las de carguío

(que pueden variar como en este caso, además de las de transporte de mineral), sin

embargo, las flotas de equipos de perforación continúan igual.

Ahora se verá el caso inverso al anterior, en que aumente la REM a 2,5. Claramente

debiesen tenerse consecuencias inversas a lo anterior, como se ve a continuación en el caso

de las palas:

CARGUÍO PALA ELECTRICA 73Tonelaje por palada Cp (t/palada) 83,5Rendimiento equipo carguío R (t/d) 54.658,82

Número equipos de carguío (teórico) N 3,27Número equipos de carguío N' 4,00



Tabla 10: Palas necesarias para REM 2,5

Este caso no presenta grandes diferencias que el caso en que REM era igual a 2

(para las palas). Esto debido a que proporcionalmente es menos el cambio que para el caso

anterior. Así tampoco hay un cambio significativo para la flota de camiones:

TRANSPORTE CAT 797a Komatsu 930Número de camiones para saturar 1 pala (73 yd3) fase 2 N camiones 10 12Número de camiones para saturar 1 pala (60 yd3) fase 2 N camiones 8 10Número de camiones totales fase 2 N' camiones 56 68Número de camiones para saturar 1 pala (73 yd3) fase 1 N camiones 6 7Número de camiones para saturar 1 pala (60 yd3) fase 1 N camiones 5 5Número de camiones totales fase 1 N' camiones 34 38Número Total de Camiones Fase 1 y 2 para palas N' camiones 90 106Número de camiones para saturar 1 cargador (30 yd3) fase 2 N camiones 10 11Número de camiones para saturar 1 cargador (30 yd3) fase 1 N camiones 6 6Número de camiones totales Fase 1 y 2 para cargadores N' camiones 120 132

Tabla 11: Camiones necesarios por fase para REM 2,5

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