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REQUERIMEINTOS DE EQUIPOS
Selección de equipos mineros
La selección de equipos mineros es uno de los factores de mayor importancia en el diseño y producción de minas. Las decisiones de equipos son multipersonas y está basado en criterios cualitativos y cuantitativos.
Elegir tipo de equipo
Tamaño del equipo
Número de unidades para alcanzar un cierto objetivo
Proceso de selección de maquinaria
Requerimientos técnicos Uso del equipo o aplicación Condiciones ambientales infraestructura
Requerimientos del proceso Producción requerida mantencion
Requerimientos económicos Inversión (US$) Reembolso Costos de operación (US$/hr) Precio o rendimiento Principios de inversión en la compania
Requerimientos sociales Capacitación Practicas sindicales
Requerimientos ambientales Requerimientos locales y estándares para maquinaria Plan estratégico Proyecto nuevo/ reemplazo /complementar la flota existente Como un equipo afecta al proceso global
I. CALCULO DE LOS EQUIPOS REQUERIDOS EN UN PROYECTO
Para llevar a cabo el estudio de viabilidad de un proyecto minero es necesario calcular las utilidades que se obtendrán de este así como el gasto que se originara su desarrollo
El equipo requerido está relacionado con estos dos factores: ingresos y egresos. Los ingresos de un proyecto minero dependerán principalmente de la magnitud y riqueza del depósito, pero la maquinaria adecuada y que proporcione óptimo incluye directamente en que estos sean mayores o menores
I.1. Equipo requerido para el carguío
Se consideran los factores como:
Producción necesaria
Excavabilidad del material a manipular
Concordancia en cuanto a los rendimientos, de los equipos
Coste comparativo de los equipos
El ritmo de producción de la mina
La extensión de la obra
El tamaño del depósito
El costo del tiempo perdido debido a reparación y mantenimiento
aumenta con el tamaño de las palas.
El costo del tiempo perdido debido a esperas por voladuras, falta de
energía eléctrica, paradas por polvo ( falta de riego), limpieza del área
de trabajo, accidentes, esperas al comenzar y finalizar el turno,
accidente, esperas al comenzar y finalizar el turno, lluvia, cambios de
banco, etc,
El costo de voladuras (perforación y dinamitado) para una pala grande
puede ser menor que para una pala más pequeña
La depresión de una pala grande puede ser mayor que la de una
pequeña
Si la operación va ser continua o intermitente, ya que el costo horario
de producción aumenta para las palas grandes y por ello el costo del
tiempo que la pala esta parada.
Deberá obtenerse un número de camiones que puedan circular sin
problemas de tráfico
Se entiende por “combinación óptima” el tener un número o distribución
adecuada de camiones para cada pala, o sea, que no tenga que perder tiempo
esperando camiones ni los camiones perder tiempo esperando a ser cargados.
Las palas no deberán trabar muy juntas y los camiones no deberán sufrir
embotellamientos.
I.2. Determinar el factor de utilización de las palas cargadoras
Rendimiento
R=Vc x 3600Fe F é CtTc
Donde
R=rendimiento de la pala cargadora m3/h
Vc= capacidad de la cuchara en m3
Fe= factor de eficiencia de la máquina, entre 70 y 80%
Fé= factor de eficiencia de la cuchara, que depende de la clase de terreno:
terreno suave …………….90-100% terreno regular……………80-90% terreno duro…………………50-80%
Tc= tiempo de duración del ciclo en segundos. Comprende la excavación el giro hasta la descarga, la descarga y el giro hasta el origen, con rotación de 90° es
terreno suave ………15-20 seg terreno regular………20-25 seg
terreno duro………….25-30 seg
Ct= ciclo total
Calculo de productividad de equipos de carguío
Capacidad promedio de balde
CPB= CCB x Fc
Productividad nominal
PN=CPB x60Tc
Productividad real
PR= PN x Fe
Donde:
CCB= capacidad colmada del balde m3
Fc= factor de carga
CPB= capacidad promedio de balde
Tc= tiempo de ciclo
Fe= factor de eficiencia
Algunos factores de carga
material rango de factor de carga(en porcentaje de colmada de balde)%
tierra húmeda o arcillas arenosas 100
arena y gravas 95-110
arcilla dura 80-90
roca – buena fragmentación 60-75
roca mala fragmentación 40-50
Estimación del tiempo de ciclo. El tiempo de ciclo de una excavadora tiene
cuatro parámetros siguientes:
1. Carga de balde
2. Giro cargado
3. Descarga de balde
4. Giro descargado
Ejemplo. Seleccione el tamaño de balde para un flota de palas en una
operación minera de hierro, dados los siguientes antecedentes acerca de la
operación. Se trabaja en toneladas cortas (1 ton = 2000 lb)
(1) Número de equipos: 3
(2) Capacidad diaria requerida por equipo: 32700 ton/día
(3) Tiempo diario estimado de operación: 17.02 hr
(4) Excavabilidad del material: muy difícil
(5) Tiempo estimado de ciclo: 37 seg
(6) Densidad in situ del material: 6000 lb/yd3
(7) Factor de esponjamiento: 0.60
(8) Factor de llenado de balde: 0.80
Solución
ciclos requeridos por día
CR=TDO x3600Tc
CR=17.02 x 360037
CR=1656 ciclos /dia toneladas por ciclo
TONELAS c= capacidadiaria requeria por equipoCR
TONELADAS c=327001656
TONELASDAS c=19.8Ton=39600lb tamaño del balde
TB=TONELADAS cDm∗Fes∗Fb
TB= 39600 lb6000 lb / yd3∗0.6∗0.8
TB=13.8 yd 3=14 yd3I.3. equipo requerido para acarreo
Cálculo de productividad
productividad depende de capacidad de la tolva
definida por la construcción depende de las características del material a
transportar- densidad- tamaño de la fragmentación- esponjamiento
número de viajes por hora peso del vehículo potencia del motor distancia de transporte condiciones de la carretera (pendiente, calidad del
terreno) productividad
teórica
Corresponde al peso o volumen por hora producido por una unidad en operación si no ocurren retrasos o pausas en la producción.
Indica el potencial máximo productivo de un equipo, lo que muy raramente ocurre en la práctica.
Productividad
P=60(MINh ) xCNE
Tc
Donde
P= productividad en ton/h
CNE= capacidad nominal del equipo en ton
Tc = tiempo de ciclo de transporte
Tasa de remoción de volumen in situ
TB=60(MINh ) xCNETc x Fe x De
Donde
TB= tasa de remoción de volumen en situ en m3/hr
Fe= factor de esponjamiento
De= densidad del material esponjado en ton/m3
promedio
Corresponde al peso o volumen por hora producido por una unidad en
operación, considerando retrasos fijos y variables. Esta tasa de producción
debe aplicarse al periodo de tiempo deseado (día, turno) para estimar la
producción total.
Productividad ton/h
P=60(MINh ) x (DPT−RF ) x ET xCNE
DPT x TCTDonde DPT= Duración del periodo de tiempo en hrRF= retrasos fijos en hrET= eficiencia de trabajo (retrasos variables)TCT= tiempo de ciclo de transporte en min
Tasa de remoción de volumen in situ m3/h
P=60(MINh ) x (DPT−RF ) x ET xCNE
DPT xTCT x Fe x DiDonde Di= densidad del material in situ en ton/ m3
máximo por hora
Corresponde al peso o volumen por hora producido por una unidad en
operación, considerando sólo retrasos variables. Esta tasa de producción debe
aplicarse para determinar el número de unidades de transporte asignadas a
una pala, para lograr cierta producción requerida.
Productividad ton/hr
P=60(MINh ) x EF xCNE
TCT
Tasa de remoción de volumen in situ m3/hr
TB=60(MINh ) xCNETCT x Fe x Di
NOTA El tiempo de ciclo de transporte es sin duda el factor más importante en todos estos cálculos. A continuación se presenta una metodología para estimarlo.
1. tiempo de carga
El tiempo de carga depende del número de paladas necesarias para llenar la capacidad del camión (o unidad de transporte). Se puede calcular según la siguiente fórmula:
Numero de pasadas
TB= CNCCNP x FB x Fe x Di
Donde CNC= capacidad nominal del camión en tonCNP=capacidad nominal de la pala en m3FB= factor del llenado del balde
Tiempo de carga
TB=NP xTCEDonde TCE= tiempo de ciclo excavado
2. Tiempo de giro, posicionamiento y descarga
Este tiempo depende de las condiciones de trabajo y del tipo de descarga del equipo. Como referencia, se entregan los valores de la siguiente tabla.
Tiempo según tipo de descarga (min)Condiciones de operación
Inferior Trasera Lateral
Favorable 0.3 1.0 0.7Promedio 0.6 1.3 1.0Desfavorable 1.5 1.5-2.0 1.5
3. Tiempo de posicionamiento en punto de carguío
Al igual que en el caso anterior, estos tiempos dependen del tipo de equipo de transporte y de las condiciones de trabajo. Se entrega la siguiente tabla con valores referenciales.
Tiempo según tipo de descarga (min)Condiciones de operación
Inferior Trasera Lateral
Favorable 0.15 0.15 0.15Promedio 0.50 0.30 0.50Desfavorable 1.00 0.50 1.00
4. Tiempo de transporte El tiempo de transporte está determinado por el peso del equipo y las condiciones de la vía. Si no hay restricciones por razones de seguridad o por condiciones laborales, la velocidad de transporte dependerá de la calidad y pendiente del camino y del peso del equipo de transporte y su carga.
Los factores a considerar son: Pendiente Condiciones de la vía Resistencia total = resistencia por pendiente + resistencia a rodar Peso del equipo Peso de la carga Curva de rendimiento del equipo para las distintas marchas del motor.
5. Tiempo de regreso
El tiempo de regreso de la unidad de transporte a menudo está determinado por condiciones de trabajo o precauciones de seguridad, en lugar del rendimiento del equipo mismo. En caso de que no haya pendientes o riesgos
de operación, los siguientes factores se deben aplicar a las velocidades máximas del equipo vacío.Condiciones Menos de 150 m Sobre 150mFavorable 0.65 0.85Promedio 0.60 0.80Desfavorable 0.55 0.75
I.4. Adquisición de los equipos de acarreo
I.4.1. Camiones de 50 tn
Problema Capacidad de la pala = 21.7 tons.
Tiempo de ciclo de pala = 30 segundos
Tiempo de ida y vuelta del camión = 20min
Tiempo de descarga del camión = 0.42 min
Producción total necesaria = 124000 tons / dia
Producción de 5166.67 ton/hr
Capacidad real del camión con un 90%
Utilización real de los camiones 75%
Costo por hora para un camión y su chofer = $7.52
Solución
Numero de cucharas para llenar el camión
50 / 21.7 = 2.30 = 3
Tiempo requerido para cargar un camión30 x 3 = 90 s= 1.5 min/camión
Tiempo de ciclo completo de camiones 20+0.42+1.5 =21.92 min
Ciclo por camion / hora 60/21.92= 2.74
Tonelaje real transportado por el camión 50 x 0.90= 45 tons
Productividad por camión45 x 2.74= 123 ton/hr
Camiones necesarios 5166.67/123 =42.01 camiones
Camiones requeridos 42.01/ 0.75= 60 camiones
Costo total por hora para los camiones 60 x 7.52 = $451.20
Costo del camión mientras carga 1.5 x 7.52/60 = $0.19
Costo de camión por tonelada de tierra cargada 0.19 / 45 = $0.004
costo de acarreo por tonelada 451.20/ 5166.67 =$0.087
I.4.2. Camiones de 85 tn Utilización real de los camiones 65% Costo por hora para un camión con su chofer = $15.62
Numero d cucharas para llenar el camión85/21.7 =3.92 = 4
Tiempo requerido para cargar un camion30 x 4 = 120 seg = 2min
Tiempo de ciclo completo de camiones20+0.42+2 = 22.42 min
Ciclos por camion / hr60/ 22.42 = 2.68
Tonelaje real transportado por camión85 x 0.90 = 76.5 ton
Producción por camión/ hr76.5 x 2.68 = 205.02 ton/ hr
Camiones necesarios operando5166.67/205.02 = 25.20 camiones
Camiones requeridos25.20/65 =39 camiones
Costo total por hora para los camiones 39 x 15.62 = $609.18
Costo de camión mientras carga 2 x 15.62/60 =$ 0.52
Costo de camión por tonelada de tierra cargada
0.52/76.5 = $0.007 Costo de acarreo por toneladas
609.18/5166.67 = $0.118
I.4.3. Camiones de 120 tn Costo por hora de un camión con su chofer = $22.01
Numero d cucharas para llenar el camión120/21.7 =5.53 = 6
Tiempo requerido para cargar un camión30 x 6 = 180 seg = 3min
Tiempo de ciclo completo de camiones20+0.42+3 = 23.42 min
Ciclos por camión / hr60/ 23.42 = 2.56
Tonelaje real transportado por camión120 x 0.90 = 108 ton
Producción por camión/ hr108 x 2.56 = 276.48 ton/ hr
Camiones necesarios operando5166.67/276.48 = 18.69 camiones
Camiones requeridos18.69/65 =29 camiones
Costo total por hora para los camiones 29 x 22.01 = $638.29
Costo de camión mientras carga 3x 22.01/60 =$ 1.10
Costo de camión por tonelada de tierra cargada1.10/108 = $0.010
Costo de acarreo por toneladas 638.29/5166.67 = $0.124
I.5. Hacer un cuadro de análisis para diferentes capacidades de camión y la interpretación correcta al cuadro
Tamaño
Del
camión
tons
Numero
Total de
camiones
Producción
total / hr
Tons
Tiempo
de
carga /
pala.
Min
Costo de
camión /hr
Costo del
camión al
cargar
Costo
de
acarreo
por ton.
Por
camión
Total Por
camió
n
Por
ton.
50 60 5166.67 1.5 $7.52 451.20 $0.19 $0.004 $ 0.087
85 39 5166.67 2.0 15.62 609.18 0.52 0.007 0.118
120 29 5166.67 3.0 22.01 638.29 1.10 0.010 0.124
Los camiones de 50 y 85 toneladas de capacidad proporcionan los costos de
acarreo más económicos, pero son muchos camiones requeridos que
seguramente causaran problemas de tráfico. Además se requeriría y servicio.
Los camiones de 120 toneladas de capacidad ocasionan un costo de acarreo
mayor que los anteriores, pero el menor número requerido justifica se
selección. Se considera que esta cantidad de camiones puede circular sin
retrasos en sus ciclos pues no se aglomeran demasiado.
Una pala estará ocupa todo el tiempo con el número de camiones que resulte de dividir el tiempo d ciclo completo de los camiones (23.42 min.) entre el tiempo de cargado (3 min). Es decir el máximo número de camiones que podrá atender una pala son 7.81, que al 80% de su disponibilidad se reducen a 6. En vista de que se necesitaran 29 camiones para 5 palas, cada una podrá a tender 6 camiones sin que estos tengan que esperar para ser cargados.
Con base en estas conclusiones es conveniente adquirir 29 camiones Wabco de 120 toneladas de capacidad
II. CALCULO DE EQUIPOS REQUERIDOS PARA LA PERFORACIÓN1.1. calculo del rendimiento del equipo
El cálculo del rendimiento del equipo está basado en datos reales obtenidos experimentalmente. Tomando encuentra el volumen a remover por medio de la barrenacion y explosivos.
El rendimiento de la plantilla de barrenacion será
RB= volumenenm3mt linealde perforacion
Rendimiento por hora
RH= RBRM
Donde
RM =rendimiento de la maquina
1.2. Amortizaci5ón
La amortización depende básicamente de dos factores: de la pérdida de valor y deterioro producido por el uso y de la pérdida debida al paso del tiempo. El coste horario de amortización, si se considera que es lineal, se calcula de la siguiente forma:
Ca= preciodeadquisicion−valor residualhoras de vida
1.3. Intereses, seguros e impuestos
1.4. Disponibilidad de las perforadoras
DP= 100%-el % de los días de servicios y mantenimiento
1.5. Utilización U= DP x DFGDonde DFG= disponibilidad física de los equipos en %
1.6. Productividad
P= A x H x Dm
Donde
P= productividad toneladas/barreno
A= área de influencia/barreno (m2)
H= altura de banco (m)
Dm= densidad promedio del material (ton/m3)
1.7. Necesidad de producción
Máximo tonelaje a minar por año (NP)
Ejemplo Servicios programados semanales 11 días Reparaciones menores 20
días
Reparaciones mayores 40
días
Total 71
días
La disponibilidad física usada es de 87%
Área de influencia/barreno = 80 m2
Altura de banco = 15 m
Densidad promedio del material =2.54 ton/m3
Solución
365……… 100%
71-------------x%
X%=71 X100365
=19.5%
Disponibilidad de las perforadoras
100-19.5=80.5%
Utilización es
U= DP x DFGU= 80.5 x 0.87=70%
Producción
P=A x H x Dm
P= 80 x 15 x 2.54= 3048 ton
III. MAQUINARIA AUXILIARIII.1. Tractores
Los tractores son equipos diseñados para acciones de excavación y empuje. Existen dos tipos sobre ruedas y sobre orugas
Capacidad de la hoja de empuje
La hoja empujadora transporta el material y para ell es necesario un esfuerzo que crece a medida que aumenta el tamaño de la hoja empleada, por ello debe limitarse en tamaño de la hoja. Si se asimila a una cuña su capacidad será
C=12H∗HTgα
∗L
Donde
H= altura de la hoja
L= longitud de la hoja
α= Angulo de talud de reposo
Cuando el material aplicado no se aparece a una cuña
C= K*H2*L
K= Coeficiente que depende del tipo de hoja y del tipo de material
Producción de los tractores
Se calcula mediante la formulas
Tb= PePb+Pe , Te=
PbPb+Pe , X=Pb∗Pe
Pb+Pe
Donde
Pb= producción horaria como empujador
Pe= producción horaria como escarificador
Tb= tiempo dedicado al empuje en cada hora
Te= tiempo dedicado al escarificado en cada hora
X= producción combinada
III.2. Cargador
Es una maquina equipada con cuchara frontal y un sistema de brazos accionados por cilindros hidráulicos, cuya función principal es cargar materiales sueltos como transportarlas a mínimas distancias
Producción
P=C *ʄLL*N*ʄh =Cutil*N* ʄh
Donde
C= volumen de la cuchara
ʄLL = factor de llenado
N= número de ciclos por hora
ʄh = factor de eficiencia
Capacidad útil
Cutil= C* ʄLL
III.3. Motoniveladora
Su función principal es la nivelación del terreno, moviendo pequeñas cantidades de tierra a poca distancia. La niveladora corta y levanta la tierra para reemplazarla en la misma zona o cerca, nivelándola y dándole un perfil diferente
Producción
En extendido
P=l*ᵨ*d*N* ʄh
Donde
l= ancho de extendido
ᵨ = espesor de extendido
d= distancia de extendido
N= número de ciclos por hora
ʄh = factor de eficiencia horaria
Prenivelacion y refino
P=l*d*N* ʄh
IV. BIBLIOGRAFÍA
http://www.monografias.com/trabajos96/maquinaria-minera-ii/maquinaria-minera-ii3.shtmlhttp://grupos.unican.es/gidai/web/asignaturas/CI/MMT.pdf