Camiones

MI57G- Manejo de minerales y ventilación

Profesor: Raúl Castro

Contenidos

Introducción sistemas de transporte en minería subterránea

Camiones Calculo de rendimientos de camiones Calculo de flota de camiones Costos

Sistemas de transporte

Transporte discontinuo Camiones Trenes Skips

Transporte continuo Transporte por medio de correas Transporte por medio de fluidos

Camiones

Existen diversos tipos de camiones: Minería subterránea

Camiones minerosCamiones de carretera

Minería a rajo abiertoCamiones de gran capacidadCamiones carreteros

Camiones

Carreteros o convencionales Mineros o dumpers

Camiones carreteros

•Los camiones carreteros se utilizan para el transporte de materiales en minería y construcción

•Se distinguen por su capacidad de transporte y se denominan en el mercado acorde a su largo y ancho de tolva. Por ejemplo, camiones 6 x4 tienen tolvas de 6 metros de longitud y 4 metros de ancho.

•El precio de adquisición es bajo comparado con sus pares mineros.

•Son equipos operados por Diesel y no cuentan con articulación central.

•La vida util de estos equipos es baja ya que no estan hechos para operar en las condiciones mas severas que impone la minería. Tipicamante 2-3 años de vida util real.

•Precio de adquisición entre US$ 60.000 – 140.000

Equipos carreteros- Ejemplos

Scania P380

Mercedes Benz 4144K

Volvo FM12

Camiones Mineros (Dumpers)

•Los camiones mineros se utilizan para el transporte de materiales en minería subterránea. Son equipos especialmente diseñados para labores de transporte en minería subterránea.

•Se distinguen por su capacidad de transporte y por su bajas dimensiones.

•Son equipos Diesel o eléctricos

•Cuentan con articulación central.

•El precio de adquisición es mayor que los camiones de carretera

•Precio de adquisición entre 570-280 KUS$

•Vida útil típica es 5 años

Especificaciones

Radios de curvatura

A5

A1

Ancho

A3A4

Alto

D D

Largo

Alto

Curvas de desempeño de camiones

•Las curvas de desempeño nos indican dada la condición del camino la velocidad máxima que puede alcanzar el camión tanto en subida-bajada-plano desde el punto de vista del equipo.

•En un camino en subida y horizontal el motor debe vencer las fuerzas de roce originadas en los neumáticos

•En un camino en bajada el camión tiene un cierto freno que ejercer para mantenerse a una velocidad prudente

•Para el diseño se deben considerar velocidades de seguridad máximas para asegurar frenado en una distancia de seguridad.

•Con la velocidad en cada tramo es posible determinar la marcha del equipo, velocidad y con ello el tiempo de viaje total del tramo y ciclo de transporte.

•Las curvas de desempeño los entrega el fabricante del equipo

Diseño de CaminosCBR: índice de resistencia del suelo

Se divide el peso por eje por el numero de neumáticos

Ejemplo peso 40,000 lb

Curvas de desempeño- resistencia a la rodadura

)006,002,0()( npenetracióequipo CPTonsRR

pCFR 6,02(%)

FRP

FRPP

FRPP

hor

bajadaeffbajada

subidaeffsubida

,

,Pendientes (%)

Resistencia a la rodadura

Cp= centímetros de penetración del neumático (depende del terreno).

Resistencia a la rodadura y adhesión

Adhesión: evita que los neumáticos resbalen en el camino

Resistencia a la rodadura: fuerza que tiene que sobrepasar el camión

Gráficos de desempeño camiones - subida

10%= 8%(pendiente) + 2% (resistencia a la rodadura)

1. Leer en x izquierda el peso total

2. Dada la pendiente equivalente encontrar la marcha y velocidad (eje x en la derecha)

Retardos

10%-2% vacio

Para evitar el gasto de frenos los equipos vienen equipados con un retardador en el motor.

Las curvas de retardo/freno nos indican las velocidades máximas que el equipo puede alcanzar.

Curvas de desempeño: tracción

pendiente: pendiente + FR

Peso total Tara

Peso

Curvas de desempeño: freno

Pendiente efectiva: pendiente - FR

Velocidades en retorno

Condición de operación Distancia hasta 150 m

%

Distancia sobre 150 m

%

Favorable 0,65 0,85

Media 0,6 0,8

Desfavorable 0,55 0,75

•Generalmente no hay mayor restricción cuando el equipo viene vacío

•Entonces estas velocidades se fijan para satisfacer seguridad.

•Para diseño se puede usar la siguiente tabla que indica que % de la velocidad máxima se puede usar dada las condiciones de operación y distancia de transporte

Velocidades máximas por razones de seguridad

Referencia: Walter, W., Kaufman, Ault. Design of Mine Haulage Roads- A manual

•Para cada peso de camión se determina la velocidad máxima permitida en una pendiente.

•Existe una distancia máxima que los frenos de servicio pueden operar sin fallar por sobrecalentamiento

Tiempos carga-descarga-maniobras

Condición Vaciado en el fondo

Vaciado trasero

Vaciado por el lado

Favorable 0,3 1,0 0,7

Media 0,6 1,3 1,0

desfavorable 1,5 1,5 – 2,0 1,5

Descarga incluyendo maniobras (minutos)

Condición Vaciado en el fondo

Vaciado trasero

Vaciado por el lado

Favorable 0,15 0,15 0,15

Media 0,5 0,3 0,5

desfavorable 1,0 0,5 1,0

Tiempo maniobras previo al carguío (minutos)

Calculo rendimiento flota camiones-LHD

1. Determinar tiempo carga camiones (Tc)2. Factor de carga por numero de paladas (Fll)3. Tiempos de transporte por camión:

1. Tiempo carga Tc2. Tiempo viaje cargado Tvc3. Tiempo descarga Td4. Tiempo viaje vacio Tv5. Tiempo maniobras Tm

Factores Operacionales

Tiempo transporte:1. Considerar viaje : velocidades máximas y permisibles del equipo, y distancias

de aceleración-desaceleración.

Ejemplo ciclo transporte camiones carretera

carga planta

portal

portal

Interior mina 2,4 kmVelocidad inicial= 0-9 = 4,5 km/hr (150 m)Regimen = 9 km/hr (resto)Tiempo tramo = 17,2 min

Superficie = 1,12 km (grava compactada)

Velocidad inicial 9 (km/hora)

Vel. Max. = 18 km/hr

Tramo 0-150 = 12 km/hr

150-final=18 km/hrTotal tiempo tramo = 4,4 min

Tiempo total ciclo = 47,5 min/ciclo

Td= 2 min

Tiempo maniobras = 1minTc= 13,1 min

Tiempo maniobras =1 min

Superficie = 1,12 km (grava compactada)Velocidad inicial 0 (km/hora)Vel. Max. = 20 km/hrTramo 0-150 = 10 km/hr150-final=20 km/hrTotal tiempo tramo = 3,8 min

Interior mina 2,4 kmRegimen = 20 km/hrTiempo tramo = 8,8 min

Rampa sube 12% Camino sube 12%

Baja 12% por camino Baja 12% por rampa

Rendimiento camiones y equipos LHD-cargadores frontales

DFFORRT

TR

TTTTTT

FCcT

C

CNPF

C

CcenteroNP

FCC

eff

cicloeff

mcvdvc

llciclo

C

LHDll

LHD

llbLHD

)1( Capacidad LHD

Numero paladas

Factor llenado

Tonelaje x ciclo

Tiempo viaje

Rendimiento efectivo

Rendimiento sistema transporte

Calculo de costos transporte camionesCosto Operación Equipo de Carguío US$/hrCombustibleLubricantesNeumaticosSubtotal Costo Operación

Mantencion/ Reparación

Valor Equipo CIFVida utilValor InversionIntereses Costos de Adquisicion

ResumenSubtotal Costo operaciónCosto MantenciónTotal Costo Operación EquipoRendimiento Equipo TransporteTotal Costo Operación Equipo

OperadoresCosto Por OperadorProducciónMano de Obra

Los costos de transporte se calculan en US$/hr.

El costo en US$/ton puede subir a medida que aumenta la distancia y disminuye el rendimiento del sistema.

Entonces el costo en US$/ton no es fijo y puede cambiar para un diseño por año a medida que se profundiza la operación.

Carpetas de rodado

MI57G Manejo de materiales y ventilación de minas

Profesor: Raúl Castro

Contenidos

Rol de las carpetas de rodado Tipos de carpeta Comparación de tipos de carpetas Mantención de carpetas

Carpetas de rodado

Las carpetas de rodado son fundamentales en la operación de equipos en minería subterránea y rajo abierto Deterioro de neumáticos Confort del operador Choques de los equipos con las murallas Seguridad en el traslado de equipos (hoyos en el piso)

Todas ellas afectan el rendimiento y costos de operación de equipos de carguío

Tipos de carpetas en minería

Subterránea: Concreto (Northparkes) Concreto y rieles (Cassiar Mine) Ladrillos (Gaths, King y Shabanie) Grava

Superficie: Concreto asfaltado Grava compactada y roca triturada Suelo estabilizado

Subterránea- Concreto

Se ha usado concreto reforzado (80- 50 MPa) sin rieles

Tiempo de curado: 28 días Han existido problemas de

deformación de carpetas por: Infiltración de agua Pozas de agua Practicas de reducir el

sobretamaño golpeándolo sobre la carpeta

Subterránea- Concreto & rieles

•Los rieles se apernan al piso

•Se rellenan con concreto de no mas de 35 MPa

•El grosor no mayor a 500 mm

•Se ha encontrado que el LHD funciona bien y esta estructura ha probado durar hasta 9 años.

•Costo (US$ 125/m2)

•Tiempo de construcción

•Reparación requiere taladrar el piso

•Tipo de carpeta fuera de uso

Subterránea- Concreto y rieles

Soluciones actuales son:

•Usar grava compactada y una capa de cemento (35MPa).

•Rieles en los puntos de extracción

Subterránea-Carpetas en pisos de menor resistencia

1. Se usan neumáticos unidos por medio de cadenas

2. Se rellenan con grava

3. Fáciles de acomodar (remover neumáticos) si se producen estallidos de roca en el piso (daño).

4. Este sistema se usa en pisos de baja resistencia (minas de carbón)

Subterránea- Ladrillos

King Mine, Zimbabwe

•Los ladrillos tiene un grosor de 100 mm

Ventajas

•Los ladrillos se preparan en la superficie

•Son fáciles de instalar

•Se ocupan inmediatamente sin esperar curado

•Buena tracción para LHDs

•Re-usables

Desventajas

•Requiere mucha mano de obra para transportar e instalar

Tipo Carpeta Ventajas Desventajas

Concreto • Un buen finalizado de la superficie• Puede ser reforzado con mallas y protegido

de LHDs por medio de rieles

• Requiere de un mínimo de 7 días de curado , periodo en el cual no pueden operar equipos.

• Reparación requiere de cambio del concreto y por lo tanto requiere de tiempo de curado

• El piso debe ser excavado hasta roca sólida o el material compactado previo a la instalación.

LHD Ladrillos •Listo para instalar, no se requiere excavar hasta la roca •Fácil de reparar en caso de daño•El concreto garantiza tener la suficiente resistencia para soportar el desgaste por el traslado de LHDs

•Gran cantidad de mano de obra para instalar los ladrillos•El costo es alto.•No se puede usar en puntos de extracción sin concreto o plancha de acero.

Ladrillos tipo Gu otros tipos.

Similar a los ladrillos comunes pero mas fácil de hacer y mas baratos

Igual que el caso anterior pero requiere aun mas mano de obra.

Concreto reforzado con rieles

•Similar al caso de la carpeta de concreto•Los rieles tienen que ser instalados antes y esto aumenta los costos. •Los rieles mejora la resistencia al desgaste •Se recomienda para zonas de carguío (puntos de extracción) sino se producen hoyos en el piso

Si ocurren deformaciones se debe prevenir la operación de los equipos sino puede ocurrir daño a los neumáticos

Concreto compactado Si la logística lo permite esta puede ser un buen material para carpetas y para reparar carpetas de concreto

En minería subterránea ha probado ser difícil de instalar y lograr la resistencia requerida

Plancha de acero en la zona de carguío

Posible buena resistencia al proceso de carguío de LHDs No ha sido probado

Grava Facil de instalar, bajo costo de instalación Resistencia a la rodadura es altaAltos costos de mantenciónAltos costos de operaciónMaterial tiene que ser apropiado

Comparación carpetas- subterránea

Carpetas en superficie – concreto asfaltico

Compuesto por: asfalto + ripios

Buena adhesión Reduce los problemas de polvo Superficie es suave- mejora velocidad 4 pulgadas como mínimo por peso de equipos

Se usa una sub-base y base (roca chancada) Tiene un alto costo (4” = US$ 46 a 57 / m2)

Carpetas en superficie – grava compactada y roca chancada

Cuando se mantiene adecuadamente se obtienen un alto coeficiente de adhesion con baja resistencia a la rodadura

Bajo costo

Construcción rapida

Alternativa cuando la ruta tendrá un uso limitado

Sub-base, base y superficie se pueden contruir de material chancada

Distribución grava en superficie

Superficie de gravilla: 6 pulgadas

Se requiere mantener las vías

Los costos dependeran de la disponibilidad de material: canteras-tronadura de frentes, etc.

Carpetas en superficie – grava compactada y roca chancada

Suelo estabilizado

Son suelos que se estabilizan por medio de aditivos que aumentan la estabilidad mecánica del mismo:Cloruro de calcioLignosulfatosLimo hidratado

Ancho de caminos en minería a rajo abierto

Ancho = ancho equipo + ½ ancho equipo

berma

Desagüe bajo base

Corte y relleno

Relleno

Corte

Mantención de carpetas

La mantención de carpetas es esencial debido a que:

1. Mejora en la seguridad

2. Los costos de LHD se reducen (tanto como 50%) y las productividades aumentan debido a :-

Reducción del desgaste de neumáticos,

Reducción en el desgaste de la articulación central del LHD,

Aumento en el tiempo de viaje de equipos,

Reducción en el numero de impacto laterales de las maquinas lo que afecta tanto a la maquina como a los pilares en las galerías.

3. Mejor ambiente de trabajo y por lo tanto en las eficiencias del sistema.

Referencias

Kaufman, W. Ault, J. Design of Mine Haulage Roads- A Manual. Information circular 8758. Bureau of Mines USA.

Laubscher, 2000. Block Caving Manual: Design Topic, Roadways. Preparado para el International Caving Study I, JKMRC, Universidad de Queensland.