Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Civil de Minas Diseño de Minas a Cielo Abierto MI58A

Tarea 2: Dimensionamiento Flota equipo en Rajo

Nombres: Profesores: Auxiliares: Fecha entrega:

Diego Cortés Cuadra Milivoj Smoljanovic Muñoz Benjamín Galdames Alejandro Vásquez Juan Maldonado Rolf Fiebig 8 de Junio de 2009

Enunciado Tarea

Para una mina situada en la zona norte de Chile, a 3000 m.s.n.m, se requiere dimensionar la flota de equipos de mina (completa). Algunas consideraciones que se deben tener en cuenta:

• 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 mts • Vida util de la mina = 15 años

Se pide:

1. Completar la información básica necesaria para dimensionar la flota. Para esto, darse supuestos coherentes con la industria actual (argumentar en base a casos de estudio por ejemplo)

2. Dimensionar la flota de equipos completa, a esto adjuntar precio de compra (inversión). Cuidado con el tema de renovación de equipos.

3. Como cambia la distribución o cantidad de equipos si es que la REM varía entre 1,5 y 2,5? Como varía la inversión? Realizar análisis de sensibilidad en base a otras variables que ud. considere importante.

Introducción En este trabajo se busca dimensionar la flota necesaria de equipos dada una serie de inputs. Los inputs de la mina con la que se trabajará son:

• 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 mts • Vida util de la mina = 15 años

En base a esta información y a supuestos razonables, es que se realizará un dimensionamiento de la flota de carguío, perforación y transporte.

Parámetros y supuestos

Dado a que la mina en cuestión es una mina producción alta, es que se ha decidido que los mejores equipos para utilizar son camiones de 400 ton y palas de 73 yd3.

A continuación se muestra una tabla con los movimientos de la mina:

Tabla N°1: Movimientos de la mina.

TPA (ton) 91.250.000Dias Trabajados por año 365TPD (ton) 250.000E/M 2MINERAL/D (ton) 83.333ESTERIL/D (ton) 166.667

MINA

Tabla N°2: Perforación y tronadura

BURDEN (m) 9,06ESPACIAMIENTO (m) 10,5ALTURA BANCO (m) 15PASADURA (m) 2DENSIDAD ROCA (t/m3) 2,7Vpteo (m/h) 40f(roca) 1

PERFORACIÓN Y TRONADURA

Por cada item de equipo se han hecho los siguientes supuestos:

Tabla N°3: Pala eléctrica:

Vbalde (yd3) 73Vbalde (m3) 55,81Fllenado (%) 0,9Esponjamiento (%) 0,1Tiempo de Ciclo (seg) 80

CARGUÍO PALA ELECTRICA

Tabla N°4: Rendimientos equipos de perforación

Tonelaje por tiro Tt (t) 3.852,77Tonelaje por metro barrenado Tmb (t/mb) 226,6Rendimiento equipo perforación R (mb/d) 301

PERFORACIÓN

Tabla N°5: Factores de disponibilidad física, Utilización y factor operacional.

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 N°6: Especificaciones de velocidad para los camiones.

Pendiente HorizontalVcargado (km/h) 10 24Vvacío (km/h) 25 40

CAMIONES

Dimensionamiento de Flota:

Tabla Nº7: Flota de carguío:

Tonelaje por Palada (ton/palada) Cp 123,29 Rendimiento Equipo de Carguío (ton/día) R 80.746 Número de Equipos de Carguío para Estéril N=TPD/R 2,06 Número de Equipos de Carguío para Mineral N=TPD/R 1,03 Número de Equipos de Carguío N=TPD/R 3* *Aproximando al entero inferior para trabajar con factor de carga mayor que 1.

Perforadoras:

Tabla Nº8: Mineral

Tonelaje por Tiro (ton) Tt=B*E*H*dens 3.853 Tonelaje por Metro Barrenado (ton/mb) Tmb=Tt/(H+P) 226,63 Metros Barrenados Requeridos por día (mb/día) MBD=TPD / Tmb 367,70 Rendimiento Equipo de Perforación (mb / día) R = VPteo*DF*UT*FO*24*f(roca) 301,21 Número de Equipos Necesarios N=MBD/R 1,22 (2)

Tabla Nº9: Estéril

Tonelaje por Tiro (ton) Tt=B*E*H*dens 3.853 Tonelaje por Metro Barrenado (ton/mb) Tmb=Tt/(H+P) 226,63 Metros Barrenados Requeridos por día (mb/día) MBD=TPD / Tmb 735,40 Rendimiento Equipo de Perforación (mb / día) R = VPteo*DF*UT*FO*24*f(roca) 301,21 Número de Equipos Necesarios N=MBD/R 2,44 (3)

Tabla Nº10: Cálculo distancia de transporte:

Para los cálculos, se usó una aproximación cónica, considerando que la altura del rajo es H-h y que r=100 m es el radio aproximado del rajo para que éste sea operativo.

A partir del radio 833 m, correspondiente al superior, en conjunto con el ritmo de produción se calculó la flota por año:

TPA

91.2

50.0

0091

.250

.000

91.2

50.0

0091

.250

.000

91.2

50.0

0091

.250

.000

91.2

50.0

0091

.250

.000

91.2

50.0

0091

.250

.000

91.2

50.0

0091

.250

.000

91.2

50.0

0091

.250

.000

91.2

50.0

00Añ

oMin

a [a

ños]

12

34

56

78

910

1112

1314

15To

nela

je T

otal

Mov

ido

En A

ñoM

ina

[ton

]91

.250

.000

182.

500.

000

273.

750.

000

365.

000.

000

456.

250.

000

547.

500.

000

638.

750.

000

730.

000.

000

821.

250.

000

912.

500.

000

1.00

3.75

0.00

01.

095.

000.

000

1.18

6.25

0.00

01.

277.

500.

000

1.36

8.75

0.00

0De

nsid

ad R

oca

[ton

/m3]

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

Volu

men

Ext

raid

o[m

3]33

.796

.296

67.5

92.5

9310

1.38

8.88

913

5.18

5.18

516

8.98

1.48

120

2.77

7.77

823

6.57

4.07

427

0.37

0.37

030

4.16

6.66

733

7.96

2.96

337

1.75

9.25

940

5.55

5.55

643

9.35

1.85

247

3.14

8.14

850

6.94

4.44

4R[

mts

]83

383

383

383

383

383

383

383

383

383

383

383

383

383

383

3h(

prof

undi

dadM

ina)

[Mts

]15

,86

32,5

050

,01

68,5

288

,18

109,

2013

1,84

156,

4518

3,51

213,

7624

8,35

289,

2534

0,53

413,

2661

5,03

g[m

ts]

24,6

850

,56

77,8

010

6,59

137,

1916

9,89

205,

1124

3,39

285,

4933

2,56

386,

3645

0,00

529,

7864

2,92

956,

81r[

mts

]81

4,05

794,

2377

3,36

751,

3072

7,87

702,

8167

5,84

646,

5161

4,26

578,

2153

6,99

488,

2442

7,13

340,

4510

0,00

Prof

undi

dad

Pit F

inal

[mts

]15

,932

,550

,068

,588

,210

9,2

131,

815

6,4

183,

521

3,8

248,

328

9,3

340,

541

3,3

615,

0Al

tura

Ban

co [m

ts]

1515

1515

1515

1515

1515

1515

1515

15nº

de

Banc

os2

34

56

89

1113

1517

2023

2842

Dist

anci

a M

edia

ent

re b

anco

s [km

]0,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

650,

65Di

stan

cia

Tran

spor

te fo

ndo

min

a [K

m]

12

33

45

67

810

1113

1518

27N

umer

o de

cam

ione

s por

pal

a es

teril

1,00

1,00

1,00

1,00

2,00

2,00

2,00

2,00

3,00

3,00

3,00

4,00

4,00

5,00

6,00

Num

ero

de c

amio

nes p

or p

ala

min

eral

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

2,00

2,00

2,00

2,00

3,00

3,00

Tabl

a N

º11:

Cál

culo

de

flota

de

cam

ione

s

En cuanto a la inversión el resultado, considerando una vida útil para los camiones de 7 años, para las palas de 20 años y para la perforadora de 15 años es:

Inve

rsio

n (A

ÑO

)1

23

45

67

89

1011

1213

1415

Num

ero

pala

s4

00

00

00

00

00

00

00

Valo

r uni

tario

BU

CYRU

S 49

5HH(

U$)

27.6

400

00

00

00

00

00

00

0To

tal (

U$)

110.

560

00

00

00

00

00

00

00

Num

ero

perf

orad

oras

40

00

00

00

00

00

00

0Va

lor u

nita

rio B

UCY

RUS(

U$)

5.79

0.00

00

00

00

00

00

00

00

0To

tal (

U$)

23.1

60.0

000

00

00

00

00

00

00

0N

umer

o ca

mio

nes a

com

prar

10

10

20

20

32

33

35

4Co

nsid

eran

do re

cam

bio

(7 A

)1

01

02

03

04

25

36

58

Valo

r uni

tario

Kom

atsu

930

E(U

$)5.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

Tota

l (U

$)5.

080.

000

05.

080.

000

010

.160

.000

015

.240

.000

020

.320

.000

10.1

60.0

0025

.400

.000

15.2

40.0

0030

.480

.000

25.4

00.0

0040

.640

.000

Tota

l (U

$)28

.350

.560

05.

080.

000

010

.160

.000

015

.240

.000

020

.320

.000

10.1

60.0

0025

.400

.000

15.2

40.0

0030

.480

.000

25.4

00.0

0040

.640

.000

Tabl

a N

º12:

Cál

culo

inve

rsió

n

Al variar la razón estéril-mineral, se obtienen los siguientes datos:

Para E/M=1,5, se obtiene la siguiente flota

Tabla Nº13: Equipos de perforación y carguío para E/M=1,5.

Equipo N° Perforación Mineral 2,00 Perforación Estéril 3,00 Carguío 4,00 *

En transporte se obtiene:

Tabla Nº14: Equipos de transporte para E/M=1,5.

AñoCamiones

esterilCamiones mineral Total

1 1 0 12 1 0 13 1 0 14 1 0 15 1 0 16 2 0 27 2 0 28 2 0 29 2 0 2

10 3 2 511 3 2 512 3 2 513 4 3 714 4 3 715 6 4 10

Para la razón E/M=2,5 se obtiene:

Tabla Nº15: Equipos de perforación y carguío para E/M=2,5.

Equipo N° Perforación Mineral 2,00 Perforación Estéril 3,00 Carguío 4,00 En este caso, la perforación de mineral se ha aproximado hacia abajo.

Finalmente los equipos de transporte quedan:

Tabla Nº14: Equipos de transporte para E/M=1,5.

Año Camiones

estéril Camiones mineral Total

1 1 0 1 2 1 0 1 3 1 0 1 4 1 0 1 5 2 0 2 6 2 0 2 7 2 0 2 8 3 0 3 9 3 0 3 10 3 2 5 11 3 2 5 12 4 2 6 13 4 2 6 14 5 2 7 15 7 3 10

Análisis de sensibilidad

Al comparar las flotas de camiones para los casos de baja razón estéril mineral y alta razón estéril mineral, se puede ver que los camiones para estéril a lo largo de los años o se mantiene o aumenta para el caso de alta razón E/M. En tanto los camiones para remover mineral o se mantienen o disminuyen, lo cual es lo esperable. La inversión total no presenta mayores variaciones.

Finalmente la marca y valores de los equipos a utilizar son:

Camiones Komatsu 930E (320 ton)

Figura 1: Medidas Komatsu 930E

Figura Nº2: Camión Komatsu 930E, vista posterior y frontal.

Palas: Bucyrus 495 HR (73 yd3)

Figura Nº3: Pala Bucyrus 495HR

Figura Nº4: Vista lateral pala Bucyrus

Perforadoras Bucyrus: Series 49

Figura Nº5: Perforadora Bucyrus 49 Series.

Conclusiones

En el presente trabajo se ha logrado dimensionar los principales equipos de una faena minera hipotética, con alto movimiento de mina. Luego, los resultados son muy asemejables a faenas mineras en la vida real. Mencionar, que se consideró que el mineral se saca a partir de los 200 metros de profundidad (aproximadamente un tercio de la altura).

Se pudo verificar que al variar la razón estéril mineral, el número de camiones para estéril y mineral, presentaban variaciones por separado, dado a que al cambiar esta razón, indica que se saca más estéril que mineral si aumenta y viceversa. En el primer caso es esperable un aumento en los camiones para estéril y una disminución para los camiones para mineral. No se puede asegurar lo que acontece con el total, ya que no tiene una tendencia clara.

En cuanto a las perforadoras, grosso modo no presentaron variaciones en la flota, pero en los números sí. Sin embargo estas variaciones no fueron suficientes para que variara el resultado.

Es posible variar otras variables como el ángulo de talud, alto de banco, etc. Es importante mencionar que estos cambios en las faenas se presentas por lo general, cuando se realizan cambios al plan del mediano plazo (especialmente cuando hacen banco doble). Para efectos de esta tarea el ángulo de talud podría interpretarse como un aumento-disminución de E/M. En el caso del Banco doble, también pasaría lo mismo. Sin embargo si existiera otro cuerpo mineralizado vecino al rajo, no es tan directo que aumente la razón E/M, luego para cambiar estas otras variables se requiere más información.

Referencias

-Catalogo Bucyrus

-Catálogo Komatsu

- Clases Profesor Benjamín Galdames (Costos EXACTOS)

ANEXOS:

Tiempos para calcular flota de transporte:

Min

eral

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

]Td

esc(

Tiem

po d

esca

rga)

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

Tvv(

tiem

po v

iaje

vac

io)

0,05

0,10

0,15

0,21

0,26

0,33

0,38

0,46

0,54

0,62

0,69

0,80

0,90

1,05

1,44

Dvp(

dist

anci

a va

cio

pend

ient

e)[k

m]

12

33

45

67

810

1113

1518

27Vv

p(ve

loci

dad

vaci

o pe

ndie

nte)

[km

/hr]

2525

2525

2525

2525

2525

2525

2525

25Dv

h(di

stan

cia

vaci

o ho

rizon

tal)[

Km]

01

23

45

67

89

1011

1213

14Vv

h(ve

loci

dad

vaci

o ho

rizon

tal)[

Km/h

r]40

4040

4040

4040

4040

4040

4040

4040

Tman

C(tie

mpo

man

iobr

a Ca

rga)

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

TCca

rgui

o(tie

mpo

cic

lo c

argu

ío)

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

Tvc(

tiem

po v

iaje

car

gado

)0,

130,

240,

340,

450,

560,

730,

841,

011,

181,

351,

521,

762,

002,

363,

31Dc

p(di

stan

cia

carg

ado

pend

ient

e)[k

m]

12

33

45

67

810

1113

1518

27Vc

p(ve

loci

dad

carg

ado

pend

ient

e)[k

m/h

r]10

1010

1010

1010

1010

1010

1010

1010

Dch(

dist

anci

a ca

rgad

o ho

rizon

tal)[

km]

01

23

45

67

89

1011

1213

14Vc

h(ve

loci

dad

carg

ado

horiz

onta

l)[km

/hr]

2424

2424

2424

2424

2424

2424

2424

24Tm

anD(

tiem

po m

anio

bra

Desc

arga

)0,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

01To

tal

0,22

0,38

0,53

0,69

0,85

1,10

1,26

1,51

1,75

2,00

2,25

2,59

2,93

3,45

4,79

Rend

imie

nto

(ton

/h)

2641

4,58

1537

2,51

1084

0,76

8372

,56

6819

,84

5276

,51

4614

,41

3852

,07

3305

,90

2895

,38

2575

,55

2237

,89

1978

,50

1679

,52

1209

,72

Num

ero

de c

amio

nes

0,13

0,23

0,32

0,41

0,51

0,66

0,75

0,90

1,05

1,20

1,35

1,55

1,75

2,07

2,87

Este

ril[h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

[hrs

][h

rs]

Tdes

c(Ti

empo

des

carg

a)0,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

000,

00Tv

v(tie

mpo

via

je v

acio

)0,

080,

130,

180,

230,

280,

360,

410,

490,

560,

640,

720,

820,

921,

081,

47Dv

p(di

stan

cia

vaci

o pe

ndie

nte)

[km

]1

23

34

56

78

1011

1315

1827

Vvp(

velo

cida

d va

cio

pend

ient

e)[k

m/h

r]25

2525

2525

2525

2525

2525

2525

2525

Dvh(

dist

anci

a va

cio

horiz

onta

l)[Km

]1

23

45

67

89

1011

1213

1415

Vvh(

velo

cida

d va

cio

horiz

onta

l)[Km

/hr]

4040

4040

4040

4040

4040

4040

4040

40Tm

anC(

tiem

po m

anio

bra

Carg

a)0,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

010,

01TC

carg

uio(

tiem

po c

iclo

car

guío

)0,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

020,

02Tv

c(tie

mpo

via

je c

arga

do)

0,17

0,28

0,39

0,49

0,60

0,77

0,88

1,05

1,22

1,39

1,56

1,80

2,04

2,40

3,36

Dcp(

dist

anci

a ca

rgad

o pe

ndie

nte)

[km

]1

23

34

56

78

1011

1315

1827

Vcp(

velo

cida

d ca

rgad

o pe

ndie

nte)

[km

/hr]

1010

1010

1010

1010

1010

1010

1010

10Dc

h(di

stan

cia

carg

ado

horiz

onta

l)[km

]1

23

45

67

89

1011

1213

1415

Vch(

velo

cida

d ca

rgad

o ho

rizon

tal)[

km/h

r]24

2424

2424

2424

2424

2424

2424

2424

Tman

D(tie

mpo

man

iobr

a De

scar

ga)

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

Tota

l0,

290,

440,

600,

760,

921,

171,

321,

571,

822,

072,

322,

663,

003,

524,

86Re

ndim

ient

o (t

on/h

)20

260,

9213

063,

4696

39,2

476

37,3

263

23,9

449

74,6

943

81,9

136

88,6

931

84,8

428

02,0

925

01,4

721

81,7

519

34,4

916

47,7

111

93,1

3N

umer

o de

cam

ione

s0,

340,

530,

720,

911,

101,

401,

581,

882,

182,

482,

783,

183,

594,

215,

82

Inversión Con E/M=1,5.

Inve

rsio

n (A

ÑO

)1

23

45

67

89

1011

1213

1415

Num

ero

pala

s4

00

00

00

00

00

00

00

Valo

r uni

tario

BU

CYRU

S 49

5HH(

U$)

27.6

400

00

00

00

00

00

00

0To

tal (

U$)

110.

560

00

00

00

00

00

00

00

Num

ero

perf

orad

oras

40

00

00

00

00

00

00

0Va

lor u

nita

rio B

UCY

RUS(

U$)

5.79

0.00

00

00

00

00

00

00

00

0To

tal (

U$)

23.1

60.0

000

00

00

00

00

00

00

0N

umer

o ca

mio

nes a

com

prar

10

10

11

11

14

14

34

6Co

nsid

eran

do re

cam

bio

(7 A

)1

01

01

12

12

42

55

58

Valo

r uni

tario

Kom

atsu

930

E(U

$)5.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

Tota

l (U

$)5.

080.

000

05.

080.

000

05.

080.

000

5.08

0.00

010

.160

.000

5.08

0.00

010

.160

.000

20.3

20.0

0010

.160

.000

25.4

00.0

0025

.400

.000

25.4

00.0

0040

.640

.000

Tota

l (U

$)28

.350

.560

05.

080.

000

05.

080.

000

5.08

0.00

010

.160

.000

5.08

0.00

010

.160

.000

20.3

20.0

0010

.160

.000

25.4

00.0

0025

.400

.000

25.4

00.0

0040

.640

.000

Inversión con E/M=2,5.

Inve

rsio

n (A

ÑO

)1

23

45

67

89

1011

1213

1415

Num

ero

pala

s4

00

00

00

00

00

00

00

Valo

r uni

tario

BU

CYRU

S 49

5HH(

U$)

27.6

400

00

00

00

00

00

00

0To

tal (

U$)

110.

560

00

00

00

00

00

00

00

Num

ero

perf

orad

oras

40

00

00

00

00

00

00

0Va

lor u

nita

rio B

UCY

RUS(

U$)

5.79

0.00

00

00

00

00

00

00

00

0To

tal (

U$)

23.1

60.0

000

00

00

00

00

00

00

0N

umer

o ca

mio

nes a

com

prar

10

10

20

21

23

24

25

5Co

nsid

eran

do re

cam

bio

(7 A

)1

01

02

03

13

34

45

68

Valo

r uni

tario

Kom

atsu

930

E(U

$)5.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

5.08

0.00

05.

080.

000

Tota

l (U

$)5.

080.

000

05.

080.

000

010

.160

.000

015

.240

.000

5.08

0.00

015

.240

.000

15.2

40.0

0020

.320

.000

20.3

20.0

0025

.400

.000

30.4

80.0

0040

.640

.000

Tota

l (U

$)28

.350

.560

05.

080.

000

010

.160

.000

015

.240

.000

5.08

0.00

015

.240

.000

15.2

40.0

0020

.320

.000

20.3

20.0

0025

.400

.000

30.4

80.0

0040

.640

.000