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