DIMENSIONAMIENTO DE

FLOTAS DE CARGUÍO Y

TRANSPORTE

CENTRO DE FORMACIÓN TECNICA MINERAUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA – FIGMM-UNI

Prof.: Ing. ANTONIO ZEGARRA C.

FACTORES QUE AFECTAN PRODUCTIVIDAD

Y COSTO EN EL CARGUÍO Y TRANSPORTE

Los sistemas de carguío y transporte son ampliamente usados hoy en día en las

operaciones mineras por su alta flexibilidad para la extracción del material. Los sistemas

de transporte y carguío tienen menos restricciones, pero esto no significa que sean

económicos. La eficiencia y el costo efectivo de estos sistemas son sensibles a varios

factores:

1. Capacidad del Balde

¿Por qué es importante el tamaño del balde de la pala? La selección del balde de la

pala influirá directamente en la productividad de este equipo y en la eficiencia del

transporte del sistema en total.

Para una buena relación entre el número de pases de baldes y tamaño de camiones es

necesario utilizar algunas técnicas de simulación para determinar la filosofía de carguío

y el tamaño del balde.

En alta producción y bajos costos de carguío se tiene la siguiente filosofía: "Siempre

llenar los camiones"

2. Relación Pala /Camión

Los planificadores mineros definen sistemas de carguío y transporte con un número de

flota de camiones adecuado, lo que se conoce como "Match pala/camión". Esta correcta

combinación se debe determinar con un enfoque económico, analizando los costos

promedio ponderados y también los costos marginales.

Si se tienen tres alternativas de flotas de camiones: de 220, 190 y 140 ton para una pala

de cable 22.9 m3 (29.9 yd3). Para la alternativa de camiones de 220 ton la decisión

económica es tener una flota de 4 camiones. En el caso de una flota de camiones de 190

ton la decisión ideal es tener 5 camiones, y para la flota de camiones de 140 ton se debe

tener 7 camiones. Esto último ilustra las economías de escala que se obtienen en

sistemas con equipos mas grandes, donde la inversión por cada unidad de transporte es

mayor, pero el número de unidades de transporte disminuye, reduciéndose los costos de

operación, para finalmente obtener un costo total menor, y con un número menor de

equipos.

La metodología de carguío estará directamente relacionada con el diseño del área de

carguío. Si el diseño permite el suficiente espacio para que la pala opere cargando en

ambos lados se reducen los tiempos de espera de los camiones y, por ende, la

productividad de la flota se incrementa.

La productividad del carguío por ambos lados crece en mayor proporción que la

metodología de carguío por un lado.

3. Pendiente de las rutas de Transporte

En el diseño de las grandes operaciones mineras uno de los factores importantes es el

diseño de las rampas. El planificador debe conocer la tasa máxima de producción de

los camiones en las rutas diseñadas. Por lo general, el 50% del total de tiempo de viaje

en las rutas empleadas por los camiones es producto de los viajes en las rampas

principales.

la productividad del camión se reduce en promedio en 0.5% por cada aumento en 1%

de la pendiente de la rampa principal. No debe ser mayor del 10%.

4. Resistencia a la Rodadura

La resistencia a la rodadura es la fuerza de fricción que ocurre entre los neumáticos del

camión y la superficie de la ruta. Esta fuerza de fricción es directamente tangente a los

neumáticos del camión. La resistencia a la rodadura se expresa en un porcentaje de la

componente del peso del camión que es normal (perpendicular) a la ruta. Se debe

hacer un buen mantenimiento de las vías de tránsito de los camiones.

Solución:

Mineral 19’000,000 ton/año

Estéril 25’000,000 ton/año

TOTAL = 44’000,000 ton/año

Un año = 365 días ------------- 1 día = 24 horas

Mineral = 19’000,000 ton/año = 52,055 ton/día = 2,169 ton/hr de mineral

365 días/año 24 hrs/día

Estéril = 25’000,000 ton/año = 68,493 ton/día = 2,854 ton/hr de material estéril

365 días/año 24 hrs/día

TOTAL = 120,548 ton/día = 5,023 ton/hr

Primero consideremos una pala de 21 yd3 y un cargador de 15 yd3 y luego calculamos con

27 y 30 yd3 veremos cual es la mas adecuada.

Cubicado el yacimiento de un mineral con alto contenido de Cu, se proyecta una producción

de 19’000,000 de ton/año de mineral y desbroce de 25’000,000 de ton/año de material

estéril. Se requiere determinar el equipo de carguío y transporte de acuerdo al

proyecto.

La densidad del mineral: 2.70 ton/m3, y la del material estéril : 2.40 ton/m3

MINERAL

Pala Hidráulica Cargador Frontal

Balde (yd3) 21 15

m3/yd3 0,7646 x 21 0,7646 x 15

Balde (m3) 16,06 11,47

Densidad (ton/m3) 2,70 2,70

Esponjamiento 40% (1/1 + 0.40 = 0.7143) 40% = 0.7143

16.06 x 0.7143 x 2.7 11.47 x 0.7143 x 2.7

Balde (ton) 30,97 22,12

F. Llenado 0,90 0,85

UT 0,85 0,85

FO 0,83 0,83

DF 0,75 0,70

14.74 ton/ciclo 9.28 ton/ciclo

T ciclo (seg) 35 50

seg/hr 3600/35=102.86 ciclos 3600/50=72ciclos

102.86 ciclos x 14.74 ton/ciclo 72 ciclos x 9.28 ton/ciclo

Rend Ef. (ton/hr) 1,516.16 668.16

Con el rendimiento efectivo, se puede ver que los requerimientos de producción de mineral pueden verse satisfechos

con una pala hidráulica de 21 yd3 y un cargador frontal de 15 yd3 : 1516.16 + 668.16= 2,184.32 ton/hr y tenemos

que el requerimiento de mineral es de 2,169 ton/hr

ESTERIL

Pala Hidráulica Cargador Frontal

Balde (yd3) 21 15

m3/yd3 0,7646 x 21 0,7646 x 15

Balde (m3) 16,06 11,47

Densidad (ton/m3) 2,40 2,40

Esponjamiento 40% (1/ 1 + 0.4= 0.7143) 0,40

0.7143 x 2.4 x 16.06 0.7143 x 2.4 x 11.47

Balde (ton) 27,53 19,66

F. Llenado 0,90 0,80

UT 0,85 0,85

FO 0,83 0,83

DF 0,75 0,70

13.11 ton/ciclo 7.77ton/ciclo

T ciclo (seg) 30 40

seg/hr 3600/30 =120 ciclos/Hr 3600/40 = 90 ciclos/Hr

120 ciclos/Hr x 13.11 ton/ciclo 90 ciclos/Hr x 7.77ton/ciclo

Rend Ef. (ton/hr) 1,573.22 669.31,573.22 + 669.3 = 2,242.5 faltaría cubrir 611.5 ton/hr.

En cuanto al estéril, se ve que una pala y dos cargadores : 1573.22+ 2x669.3= 2,972ton/hr. Son

suficiente para cubrir el carguío requerido de 2,854 ton/hr

CONSIDEREMOS CON UN CARGADOR DE 27 yd3

Balde (yd3)

m3/yd3

Balde (m3)

Densidad (ton/m3)

Esponjamiento

Balde (ton)

F. Llenado

UT

FO

DF

T ciclo (seg)

seg/hr

Rend Ef. (ton/hr)

Cargador Frontal

27

0,7646 x 27

20.64

2,40

0,40

0.7143 x 2.4 x 20.64

35.38

0,80

0,85

0,83

0,70

13.98

40

3600/40 = 90 ciclos/Hr

90 ciclos/Hr x 13.98

1,258.2

Considerando una pala de 21 yd3 y un cargador de 27 yd3 = 2,831.4 ton/hr, Cumpliría con el

estimado.

Un nuevo cálculo con un cargador de 27 yd3 para la limpieza de material estéril

Para el material estéril

1,258.2 + 1,573.22= 2,831.4ton/hr

luego: 2,854 – 2,831.4 = 22.6 ton

2,854 ton/hr de material

estéril proyectado extraer

Determinaremos el # de camiones para la pala y el

cargador: Para el transporte consideramos camiones de

150 y 195 toneladas:

MINERAL

Camión(pala) Camión(cargad)

Tolva (ton) 150 150

F. Llenado 0,95 0,95

UT 0,73 0,73

FO 0,83 0,83

DF 0,85 0,85

capacidad de tolva = 73.39 ton 73.39 ton

Pasadas 4.98 7.9

Pasadas Real 5 8

T carguío (seg) +175seg 400seg

Velocidad media (km/hr)

Distancia 1: 2100 m @10% 18 18

Distancia 2: 1000 m @0% 22 22

Distancia 3: 800 m @-10% 18 18

T transporte ida (seg) +743,6 743,6

T descarga (seg) estándar de fabrica +180 180

Distancia 1: 800 m @10% 24 24

Distancia 2: 1000 m @0% 30 30

Distancia 3: 2100 m @10% 24 24

T transporte vuelta (seg) +555,0 555,0

T ciclo (seg) 1,653.6 1,878.6

seg/hr 3600 3600

T ciclo (hr) 2.18 1.92

Rend Ef. (ton/hr) 160 141

Camión 150 ton:

Hallamos # de pasadas:Con la pala de 21 yd3

Tolva= 73.39 ton/14.74 ton/pasada =

= 4.98 pasadas = 5 pasadas

Con el cargador de 15yd3

Tolva = 73.39 ton/9.28 ton/pasada =

7.9 pasadas =8 pasadas

Tiempo de carguío :

Con la pala = 35 seg/pasad x 5 pasad =

= 175seg

Con el carg. =50seg/pas x 8pas =

= 400 seg

Tiempo de todo el ciclo del camión:

Con la Pala

T ciclo (hr) = 3600 seg/hr =

1,653.6 seg/ciclo

= 2.18 ciclos/hr

Luego el Rend. Ef.

73.39 ton/ciclo x 2.18 ciclo/hr =

160 ton/hr

Con el cargador:

T ciclo (hr) = 3,600 seg/hr =

1,878.6 seg/ciclo

=1.92ciclos/hr

Luego: el Rend. Ef.

73.39 ton/ciclo x 1.92 ciclo/hr=

141 ton/hr

Hallamos los tiempos de recorrido de los camiones:

Distancias: 1 …… 2100 m + 10% 18 km/hr

(IDA) 2 …… 1000 m 0% 22 km/hr

3 …… 800 m - 10% 18 km/hr

10%

V =18 km/hr

D= 2100 m

D = 1000 m

0%

V =22 km/hr

D = 800 m

-10%

-V = 18 km/hr

IDA:

T1 = D = 2,100 m x 1 km x 3600 seg = 420 seg

V 18 km 1000 m 1 hr

T2 = 1000 m x 1km x 3600 seg = 163.6 seg

22 km 1000m 1hr

T3 = 800 m x 1 km x 3600 seg = 160 seg

18 km 1000m 1 hr

de ida cargado Ttotal = 743.6 seg

VUELTA: 1 ……. 800 m + 10% 24 km/hr

2 ……1000 m 0% 30 km/hr

3 ……2,100 m - 10% 24 km/hr

D = 800 m

+ 10%

V = 24 km/hr

D = 1000 m

0%

V = 30 km/hrD = 2100 m

-10%

-V = 24 km/hr

T1 = 800 m x 1 km x 3,600 seg = 120 seg

24 km 1000 m 1 hr

T2 = 1,000 m x 1 km x 3600 seg = 120 seg

30 km/hr 1000 m 1 hr

T3 = 2,100 m x 1 km x 3600 seg = 315 seg

24 km 1000 m 1 hr

de vuelta vacío = Ttotal = 555 seg

Vuelta:

Calculando el # de camiones:

En mineral:

Con la pala: 1,516.16 ton/hr = 9.47 camiones

160 ton/hr/camión

Con el carg: 668.16 ton/hr = 4.74 camiones

141 ton/hr/camión

TOTAL CAMIONES EN MINERAL = 14.21 = 15 camiones

FLOTA DE CAMIONES PARA EL MATERIAL ESTÉRIL:

Considerando una pala de 21 yd3 y un cargador de 27 yd3

Material estéril

Camión(pala) Camión(cargad)

Tolva (ton) 150 150

F. Llenado 0,95 0,95

UT 0,73 0,73

FO 0,83 0,83

DF 0,85 0,85

capacidad de tolva = 73.39 ton 73.39 ton

Pasadas 5.58 5.25

Pasadas Real 6 6

T carguío (seg) +180seg 240 seg

Velocidad media (km/hr)

Distancia 1: 2100 m @10% 18 18

Distancia 2: 1000 m @0% 22 22

Distancia 3: 800 m @-10% 18 18

T transporte ida (seg) +743,6 743,6

T descarga (seg) estándar de fabrica +180 180

Distancia 1: 800 m @10% 24 24

Distancia 2: 1000 m @0% 30 30

Distancia 3: 2100 m @10% 24 24

T transporte vuelta (seg) +555,0 555,0

T ciclo (seg) 1,658.6 1,718.6

seg/hr 3600 3600

T ciclo (hr) 2.17 2.1

Rend Ef. (ton/hr) 159.26 154.11

Camión 150 ton:

Hallamos # de pasadas:Con la pala de 21 yd3

Tolva= 73.39 ton/13.11 ton/pasada =

=5.58 pasadas = 6 pasadas

Con el cargador de 27yd3

Tolva = 73.39 ton/13.98 ton/pasada =

5.25pasadas = 6 pasadas

Tiempo de carguío :

Con la pala = 30 seg/pasad x 6 pasad =

= 180seg

Con el carg. =40seg/pas x 6 pas =

= 240 seg

Tiempo de todo el ciclo del camión:

Con la Pala

T ciclo (hr) = 3600 seg/hr =

1,658.6 seg/ciclo

= 2.17 ciclos/hr

Luego el Rend. Ef.

73.39 ton/ciclo x 2.17 ciclo/hr =

159.26 ton/hr

Con el cargador:

T ciclo (hr) = 3,600 seg/hr =

1,718.6 seg/ciclo

= 2.1 ciclos/hr

Luego: el Rend. Ef.

73.39 ton/ciclo x 2.1 ciclo/hr=

154.11 ton/hr

Calculando el # de camiones en material estéril:

Con la pala de 21 yd3 : 1,573.22 ton/hr = 9.88 camiones

159.26ton/hr/camión

Con el carg. De 27 yd3 : 1258.2ton/hr = 8.16 camiones

154.11 ton/hr/camión

TOTAL CAMIONES EN MINERAL = 18.04= 18 camiones

RESUMIENDO TENEMOS QUE SE REQUERIRÍA :

Palas Cargadores Camiones

Mineral 1 de 21 yd3 1 de 15 yd3 15

Estéril 1 de 21 yd3 1 de 27yd3 18

total : 2 2 33