Manual de Cargue y Transporte 1

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1 PROGRAMA DE ASIGNATURA 1.0 ANTECEDENTES GENERALES 1.1 Nombre de la Asignatura CARGUIO Y TRANSPORTE 1.2 Código 04081 1.3 Carrera INGENIERIA CIVIL DE MINAS INGENIERIA CIVIL INDUSTRIAL 1.4 Profesor que la dicta ALEJANDRO CRUZAT GALLARDO 1.5 Ubicación OCTAVO SEMESTRE 1.6 Requisito de Asistencia 100% 1.7 Restricciones para aprobación Nota mínima de aprobación: 4.0 1.8 Área de formación Básica General Ciencias Ingeniería Especialidad X X X 1.9 Características de las horas (números) Teóricas Ejercicios Laboratorio 2 2 1.10 Asignaturas a las que sirve como prerrequisito MINERIA CIELO ABIERTO (IC MINAS) 1.11 Asignaturas de prerrequisito 05054 (IC MINAS); 05073 (IC INDUSTRIAL) 1.12 N° de Créditos 4 1.13 N° Horas Dedicación del Alumno/Semana 2 2 0 2.0 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE 2.1 Objetivos asociados al Perfil de Egreso (marcar con una X el nivel elegido) Contribución de la asignatura al desarrollo de las capacidades genéricas para: A A A v v v a a a n n n z z z a a a d d d o o o I I I n n n t t t e e e r r r m m m e e e d d d i i i o o o B B B á á á s s s i i i c c c o o o Aprender en forma autónoma X Comunicarse en español y simbólica en el ámbito de su especialidad. X Comunicarse en Inglés, a nivel ALTE 2 X Trabajar en equipo X Contribución de la asignatura a las capacidades especificas de la especialidad para: Avanzado Intermedio Básico Aplicar Ciencias Básicas y Ciencias de la Ingeniería en el ámbito de la ingeniería. X Utilizar software y tecnologías de la información y de comunicación, como herramientas para la Ingeniería y la gestión. X Analizar y solucionar problemas, con enfoque sistémico. X Diseñar y conducir experimentos de orientación profesional X Formular, evaluar y administrar proyectos X Aplicar los conocimientos de matemáticas, ciencia e ingeniería para la resolución de problemas. X Aplicar teorías y modelos a problemas reales de ingeniería. X Concebir, analizar, diseñar y calcular obras de edificación e infraestructura, tales como puentes, edificios, obras viales, obras hidráulicas y sanitarias. X Gestionar y ejecutar la construcción de proyectos de ingeniería X Evaluar técnica y económicamente los proyectos. X Capacidad para aplicar metodologías medio ambientales y de gestión de calidad en el desarrollo de su actividad profesional. X Habilidad para liderar y dirigir grupos humanos y administrar los recursos materiales y financieros que intervienen en los procesos constructivos. X Utilizar la tecnología de la información y software como herramientas para la ingeniería civil. X Evaluar Riesgos en las obras de ingeniería civil. X Contribución de la asignatura al desarrollo de actitudes y valores para lograr: Avanzado Intermedio Básico Responsabilidad profesional y social X Predisposición al emprendimiento X Predisposición hacia la innovación X
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PROGRAMA DE ASIGNATURA1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 ANTECEDENTES GENERALES Nombre de la CARGUIO Y TRANSPORTE Asignatura Cdigo 04081 Carrera INGENIERIA CIVIL DE MINAS INGENIERIA CIVIL INDUSTRIAL Profesor que la dicta ALEJANDRO CRUZAT GALLARDO Ubicacin OCTAVO SEMESTRE Requisito de Asistencia 100% Restricciones para Nota mnima de aprobacin: 4.0 aprobacin Bsica General Ciencias Ingeniera Especialidad rea de formacin X X X Tericas Ejercicios Laboratorio Caractersticas de las horas (nmeros) 2 2 Asignaturas a las que sirve como MINERIA CIELO ABIERTO (IC MINAS) prerrequisito Asignaturas de 05054 (IC MINAS); 05073 (IC INDUSTRIAL) prerrequisito N de Crditos N Horas Dedicacin del Alumno/Semana 4 2 2 0

2.0 2.1

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Objetivos asociados al Perfil de Egreso (marcar con una X el nivel elegido) A v anz ado A v anz ado Contribucin de la asignatura al desarrollo de las capacidades genricas para: A v anz ado Aprender en forma autnoma X Comunicarse en espaol y simblica en el mbito de su especialidad. X Comunicarse en Ingls, a nivel ALTE 2 Trabajar en equipo X Contribucin de la asignatura a las capacidades especificas de la especialidad Avanzado para: Aplicar Ciencias Bsicas y Ciencias de la Ingeniera en el mbito de la ingeniera. X Utilizar software y tecnologas de la informacin y de comunicacin, como X herramientas para la Ingeniera y la gestin. Analizar y solucionar problemas, con enfoque sistmico. X Disear y conducir experimentos de orientacin profesional X Formular, evaluar y administrar proyectos X Aplicar los conocimientos de matemticas, ciencia e ingeniera para la resolucin X de problemas. Aplicar teoras y modelos a problemas reales de ingeniera. X Concebir, analizar, disear y calcular obras de edificacin e infraestructura, tales X como puentes, edificios, obras viales, obras hidrulicas y sanitarias. Gestionar y ejecutar la construccin de proyectos de ingeniera X Evaluar tcnica y econmicamente los proyectos. X Capacidad para aplicar metodologas medio ambientales y de gestin de calidad en X el desarrollo de su actividad profesional. Habilidad para liderar y dirigir grupos humanos y administrar los recursos X materiales y financieros que intervienen en los procesos constructivos. Utilizar la tecnologa de la informacin y software como herramientas para la X ingeniera civil. Evaluar Riesgos en las obras de ingeniera civil. X Contribucin de la asignatura al desarrollo de actitudes y valores para lograr: Avanzado Responsabilidad profesional y social X Predisposicin al emprendimiento X Predisposicin hacia la innovacin X

IIInttterrmediio n e rm ed io n e m ed o

Bsiico Bs ico B s c o

X

Intermedio

Bsico

Intermedio

Bsico

1

2.3

Objetivos de la asignatura Es un curso profesional de carcter terico prctico, cuya finalidad es entregar a los estudiantes herramientas utilizadas en la industria en general para la optimizacin de los procesos que involucran el carguo y transporte de todo tipo de materiales; aprendiendo a identificar los tiempos en las etapas de trabajo en la industria y el manejo de esa informacin para su anlisis de sistemas posterior. Se enfatiza, durante todo el desarrollo del curso, la comprensin espacial de volmenes relacionados con el manejo y disposicin de materiales.

3.0

PROGRAMA DE ACTIVIDADES DE ENSEANZA APRENDIZAJE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Introduccin al movimiento de materiales en la industria Movimiento de Materiales. Principios bsicos Indices Operacionales en la industria Camiones Equipos de carguo Seleccin de equipos de carga y transporte Diseo de flotas de carga y transporte Economa del carguo y transporte de materiales

Unidad 1: INTRODUCCION AL MOVIMIENTO DE MATERIALES EN LA INDUSTRIA Objetivos de la Unidad Destacar la importancia del carguo y transporte en la industria y la humanidad. Entender la diferencia entre los diferentes tipos de formas de movilizar materiales. Importancia del clculo en el volumen de los materiales que se transportan. Contenidos 1. La realidad y la geometra descriptiva 2. Terminologa del curso 3. Formulismo bsico Actividades 1. Ejercicios clculo de volmenes 2. Entrega de base de datos de sondajes y topografa base para desarrollar el laboratorio Total de Horas Docencia Directas (HDD) : Total de Horas Dedicacin del Alumno (incluye las HDD) : Unidad 2: MOVIMIENTO DE MATERIALES. PRINCIPIOS BASICOS Objetivos de la Unidad Conocer y entender los principios bsicos que gobiernan el movimiento de materiales en la industria.. Contenidos 1. Materiales y su clasificacin 2. Densidad, expansin y compresibilidad. Expansin y factor de conversin volumtrica 3. Potencia necesaria de los equipos de trabajo 4. El tiempo de ciclo, la produccin y la productividad Actividades 1. Ejercicios de aplicacin de conceptos Unidad 2. Total de Horas Docencia Directas (HDD) : Total de Horas Dedicacin del Alumno (incluye las HDD) : Unidad 3: INDICES OPERACIONALES EN LA INDUSTRIA Objetivos de la Unidad Entender el concepto de ndice operacional en la industria como la principal herramienta de gestin del ingeniero civil. Contenidos 1. La informacin en la industria. 2. Indices Operacionales Actividades 1. Ejercicios de aplicacin de conceptos Unidad 3. Total de Horas Docencia Directas (HDD) : Total de Horas Dedicacin del Alumno (incluye las HDD) : Horas Profesor 2 4 2 8 24 Horas Alumno 4 8 4 Horas Profesor 2 2 2 2 2 10 30 Horas Alumno 4 4 4 4 4 Horas Profesor 2 2 2 Horas Alumno 4 4 4

4 10 30

8

2

Unidad 4: CAMIONES Objetivos de la Unidad Aprender las principales variables que afectan el diseo, desempeo y economa de los equipos de transporte sobre neumticos. Horas Horas Contenidos Profesor Alumno 1. Evolucin de los medios de transporte mecnicos 2 4 2. Ventajas, desventajas, inconvenientes 2 4 3. Componentes, diseo y construccin 2 4 Actividades 1. Ejercicios de aplicacin de conceptos Unidad 4. 2 4 Total de Horas Docencia Directas (HDD) : 8 Total de Horas Dedicacin del Alumno (incluye las HDD) : 24 Unidad 5: EQUIPOS DE CARGUIO Objetivos de la Unidad Aprender las principales variables que afectan el diseo, desempeo y economa de los equipos de carguo. Contenidos 1. Evolucin de los equipos de carguo 2. Operacin de carguo 3. Componentes, diseo y construccin Actividades 1. Ejercicios de aplicacin de conceptos Unidad 5. Total de Horas Docencia Directas (HDD) : Total de Horas Dedicacin del Alumno (incluye las HDD) : Unidad 6: SELECCIN DE EQUPOS DE CARGA Y TRANSPORTE Objetivos de la Unidad Conocer los principales criterios que se deben aplicar para una correcta seleccin de equipos de carga y transporte Contenidos 1. Criterios especficos de seleccin, rendimiento, diseo y servicio 2. Criterios de seleccin econmicos Actividades 1. Ejercicios de aplicacin de conceptos Unidad 6. Total de Horas Docencia Directas (HDD) : Total de Horas Dedicacin del Alumno (incluye las HDD) : Unidad 7: DISEO DE FLOTAS DE CARGA Y TRANSPORTE Objetivos de la Unidad Conocer y entender la mecnica y formulismo necesarios para determinar el nmero de equipos de carguo necesarios en una operacin de carga y transporte y las unidades de transporte asociados a los mismos, en un marco econmico y de seguridad para personas y equipos. Horas Horas Contenidos Profesor Alumno 1. Variables de entrada 2 4 2. Match Factor. Clculo probabilstico. 2 4 Actividades 1. Ejercicios de aplicacin de conceptos Unidad 7. 2 4 Total de Horas Docencia Directas (HDD) : 6 Total de Horas Dedicacin del Alumno (incluye las HDD) : 18 Horas Profesor 2 2 2 8 24 Horas Alumno 4 4 4 Horas Profesor 2 2 2 2 8 24 Horas Alumno 4 4 4 4

3

Unidad 8: ECONOMIA DEL CARGUIO Y TRANSPORTE DE MATERIALES Objetivos de la Unidad Conocer y entender las variables de un sistema de carga y transporte para una correcta aplicacin de conceptos econmicos y su correspondiente valorizacin en el negocio del transporte. Horas Horas Contenidos Profesor Alumno Bases econmicas 2 4 Principales variables econmicas y anlisis asociadas a flotas de carga y transporte 2 4 Anlisis econmico de un sistema de carga y transporte 2 4 Actividades Ejercicios de aplicacin de conceptos Unidad 8. 2 4 Total de Horas Docencia Directas (HDD) : 8 Total de Horas Dedicacin del Alumno (incluye las HDD) : 24

4.0 4.1

METODOLOGA DIDCTICA DE LA ASIGNATURA. Metodologas (marcar con una X la metodologa elegida) Descripcin: Transmitir conocimientos y activar procesos cognitivos en el Mtodo Expositivo/Leccin Magistral estudiante. Descripcin: Adquisicin de aprendizajes mediante el anlisis de casos reales o Estudio de Casos simulados. Resolucin de Ejercicios y Problemas Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) Aprendizaje orientado a Proyectos Aprendizaje Cooperativo Descripcin: Ejercitar, ensayar y poner en prctica los conocimientos previos. Descripcin: Desarrollar aprendizajes activos a travs de la resolucin de problemas. Descripcin: Realizacin de un proyecto para la resolucin de un problema, aplicando habilidades y conocimientos adquiridos. Descripcin: Desarrollar aprendizajes activos y significativos de forma cooperativa.

X X

X X X

5.0 5.1 5.1.1

Evaluacin y Criterios de Aprobacin Criterios de Evaluacin y Calificacin (indicar porcentaje asignado a cada evaluacin) Evaluacin de trabajo terico (Pruebas Parciales, trabajos, etc.) La asignatura se evala a travs de tres pruebas parciales a lo largo del semestre: Primera Prueba Parcial: P1 Segunda Prueba Parcial: P2 Tercera Prueba Parcial: P3 PPP = Promedio de Pruebas Parciales = P1*0,25 +P2*0,35 +P3*0,4 Si el PPP es igual o mayor a 4,0 el alumno aprueba la asignatura y el valor corresponde a la Nota Final de la Asignatura (NFA). El alumno tiene derecho a rendir examen (EX) si el PPP es inferior a 4,0

5.1.2

Evaluacin de trabajo experimental de Laboratorios No se considera trabajo de laboratorio

5.1.3

Examen Final El alumno tiene derecho a rendir examen (EX) si el PPP es inferior a 4,0

5.1.4

Otros

5.1.5

Nota Final Si el alumno rindi el examen (EX), la Nota Final de la Asignatura (NFA) corresponde a: NFA = PPP*0,6 + EX*0,4 Si en esta ponderacin, la NFA es igual o superior a 4,0 el alumno aprueba la asignatura, en caso contrario el alumno reprueba la asignatura.

4

6.0

Recursos Asociados (marcar con una X los recursos seleccionados) Sala de clases (indicar si dicha sala requiere de alguna caracterstica determinada) Sala de Laboratorio (indicar si dicha sala requiere de alguna caracterstica determinada) Ejemplares de cada texto de bibliografa gua por curso Disponibilidad de equipos, materiales y personal de apoyo para cada una de las experiencias de laboratorio Programas Computacionales por sitio o en red o equipos computacionales (ejemplo: Pocket PC) Acceso a la biblioteca Central de la Universidad Programa detallado de la asignatura por alumno Material de apoyo (Guas, presentaciones y otros materiales preparados por el profesor) disponible en plataforma elearning o Intranet Notebook y proyector de sala Conexin para computadores personales en la sala (Red cableada o WiFi) X X X X X X

7.0 7.1

Fuentes de Informacin Bibliografa Principal Manual de Arranque, Carga y Transporte en Minera a Cielo Abierto. Manuales CATERPILLAR

7.2

Bibliografas Complementarias Artculos en Internet

7.3

Otras fuentes Apuntes del profesor.

5

DPTO. INGENIERA DE MINAS FACULTAD DE INGENIERA UNIVERSIDAD DE LA SERENA

Curso: CARGUIO Y TRANSPORTE Captulo 1

INTRODUCCINLA REALIDAD Y LA GEOMETRA DESCRIPTIVA

Alejandro Cruzat G. Ingeniero Civil de Minas Profesor Asignatura Carguo y Transporte Departamento Ingeniera de Minas Universidad de La Serena

AGOSTO 2008

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

Observacin: El texto contiene una gran variedad de fotografas relativas al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes fuentes: Revistas de Minera (nacionales e internacionales), empresas en Internet y colaboraciones de estudiantes de Ingeniera de Minas de la Universidad de La Serena. Se deja constancia que su utilizacin en este trabajo slo persigue fines didcticos.

Universidad de La Serena

Departamento de Minas

Pg. 2

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

Introduccin El trmino Carguo y Transporte Movimiento de Materiales, comprende la utilizacin de medios mecnicos y manuales para el traslado de materiales y/o desechos a un rea de trabajo, acopio, introduccin o retiro de los mismos. Terminologa recurrente en el curso: Desmonte o corte. Terrapln o relleno.

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Pg. 3

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

-

Caminos en laderas de cerro Angulo de Talud

-

Zanjas Corte Talud de seguridad

- Zanja para riego

- Zanja para agua potable

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Pg. 4

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

-

Caminos en corte y relleno

- Estanques o represas

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Pg. 5

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

-

Corte en ladera Explanada Relleno Estabilidad de talud

CORTE TERRAPLEN RELLENO TALUD

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Pg. 6

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

Antes del corte:

Despus del corte:

Terreno original

Terreno original Corte Terrapln

Talud corte Cota de corte

Talud terrapln

Volmenes - Formulismo bsico: rea Cubo Prisma Tringulo Cono Pirmide Cilindro

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Pg. 7

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

Equipos y/o maquinaria utilizada en el movimiento de materiales.

Fig. 1: Pala cargadora de ruedas

Fig. 3: Retroexcavadora Fig. 2: Bulldozer

Fig. 4: Pala cargadora sobre orugas

Fig. 5: Compactadora

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Pg. 8

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

Fig. 6: Mototrailla

Fig. 7: Motoniveladora

Definiciones de maquinaria segn normas DIN y UNE.

Buldzer, tractor empujador frontal: Mquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas diseada para ejercer una fuerza de empuje o traccin.

Pala cargadora o Cargador Frontal: Mquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas, equipada con una cuchara frontal, su estructura soporte y un sistema de brazos articulados, capaz de cargar y excavar, mediante su desplazamiento y el movimiento de los brazos, y de elevar, transportar y descargar materiales.

Retrocargadora, (retropala, mixta): Mquina autopropulsada sobre ruedas con un bastidor especialmente diseado que monta a la vez un equipo de carga frontal y otro de excavacin trasero de forma que puedan ser utilizados alternativamente.

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Pg. 9

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

Minicargadoras (compactas): Mquina autopropulsada sobre ruedas, equipada con una cuchara frontal, con estructura soporte en chasis rgido, y un sistema de direccin mediante palancas o pedales que permite frenas o controlar las dos ruedas de cada lado.

Miniexcavadoras (minis): Mquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas, metlicas o de goma, con una superestructura capaz de rotar 360 que excava o carga, eleva, gira y descarga materiales por la accin de una cuchara montada en un conjunto de pluma y balancn, sin que la estructura portante se desplace y con un peso no superior a 6.000 kg.

Excavadoras: Mquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una superestructura capaza de girar 360 que excava o carga, eleva, gira y descarga materiales por la accin de una cuchara fijada a un conjunto de pluma y balancn o brazo, sin que el chasis o la estructura portante se desplace.

Mototrallas: Mquina autopropulsada sobre ruedas que dispone de una caja abierta con borde cortante entre los ejes delantero y trasero, que arranca, carga, transporta y extiende materiales, utilizando el movimiento de avance de la misma.

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Pg. 10

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 1 - Introduccin

Motoniveladoras: Mquina autopropulsada sobre ruedas, con una hoja ajustable situada entre los ejes delantero y trasero que corta, mueve y extiende materiales con fines generalmente de nivelacin.

Unidades de acarreo (dmperes, camiones de obra): Mquina autopropulsada sobre ruedas, con caja abierta, que transporta materiales y los descarga. La carga la efecta por medios externos.

Compactadores: Mquina autopropulsada o remolcada sobre ruedas, rulo o masa diseada para aumentar la densidad de los materiales por: peso esttico, impacto, vibracin o amasado (presin dinmica) o combinacin de alguno de ellos.

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Pg. 11

DPTO. INGENIERA DE MINAS FACULTAD DE INGENIERA UNIVERSIDAD DE LA SERENA

Curso: CARGUIO Y TRANSPORTE Captulo 2 MOVIMIENTO DE MATERIALES - PRINCIPIOS BASICOS

Todo se transporta o debe trasladarse en algn momentoAlejandro Cruzat G. Ingeniero Civil de Minas Profesor Asignatura Carguo y Transporte Departamento Ingeniera de Minas Universidad de La Serena

AGOSTO 2009

Alejandro Cruzat G.

Curso Carguo y Transporte

Captulo 2 - Movimiento de Materiales

Observacin: El texto contiene una gran variedad de fotografas relativas al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes fuentes: Revistas de Minera (nacionales e internacionales), empresas en Internet y colaboraciones de estudiantes de Ingeniera de Minas de la Universidad de La Serena. Se deja constancia que su utilizacin en este trabajo slo persigue fines didcticos.

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Pg. 2

Alejandro Cruzat G.

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Captulo 2 - Movimiento de Materiales

MOVIMIENTO DE MATERIALES EN EL MUNDO

En gran medida, el progreso y desarrollo de la humanidad, ha dependido de variados trabajos y/u obras en que el movimiento y traslado de enormes masas materiales rocosas han permitido el asentamiento de las caractersticas de nuestra civilizacin. Entre estos trabajos estn: las Pirmides, el Canal de Panam y el de Suez, la Mina Chuquicamata, Masada, Las Tres Gargantas, El Tranque La Paloma, etc.

La historia de la humanidad est llena de este tipo de trabajos que, a la distancia parecen simples, pero un anlisis de los mismos nos muestra su fascinante complejidad, en particular, la visin de los hombres que fueron capaces de desarrollar una metodologa de trabajo, anlisis y clculo con herramientas elementales; en aquellos otros hombres que confiaron en esos tcnicos y los proveyeron de los medios para realizar esas obras y finalmente en los millares de trabajadores annimos que movieron y trasladaron montaas sobre sus hombros.

Por gigantescas que nos parezcan ahora las actuales obras de ingeniera, en que se mueven millones de metros cbicos de tierra y rocas, sern pequeas en relacin con las que se lleven a cabo en el futuro. Dispondremos de mquinas ms poderosas y mtodos ms eficientes para transformar la superficie de la tierra segn los planes y necesidades del hombre.

Es imposible atribuir a un solo factor el grado de xito obtenido, pero es indiscutible que el conocimiento y aplicacin de ciertas normas bsicas son de importancia capital para el desarrollo de este tipo de trabajos, normas y leyes que son tan bsicas en el pasado como hoy da y lo sern por siempre.

Todo se transporta o debe trasladarse en algn momento

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Pg. 3

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Captulo 2 - Movimiento de Materiales

MATERIALES

Los conocimientos que se requieren para la ejecucin econmica y eficiente de obras de MOVIMIENTO DE TIERRA constituyen una ciencia. Su finalidad es alterar, en provecho del hombre, las caractersticas topogrficas de un lugar.

Toda obra de excavacin presenta dificultades y problemas, al remover la TIERRA cambian ciertas caractersticas de las MATERIAS que la constituyen

Estos cambios dependen de las PROPIEDADES de los COMPONENTES.

Lo primordial para estos trabajos no es conocer la naturaleza del material, sino sus propiedades fsicas.

Lo que desea saber es lo siguiente:

El grado de facilidad al excavar y cargar un material determinado, in situ. El grado de facilidad al excavar y cargar un material determinado, suelto. El grado de facilidad al manipular y cargar un material determinado. El grado de facilidad al transportar y descargar un material determinado.

Esta propiedad se denomina Facilidad de Carga.

Todo lo que puede indicarse es que se trata de una caracterstica general. Si un material se excava y carga sin ninguna dificultad, se dice que posee en alto grado dicha propiedad. Ciertos tipos de suelos arcillosos se cargan con gran facilidad. Se empujan con un tractor o se cargan con un cargador tal como se encuentran en estado natural. Suelos arcillosos hmedos se cargan con gran dificultad. Existen, en cambio, materias como las rocas que requieren primero fragmentarse con explosivos. La eleccin de un equipo para un trabajo de carga y transporte depende entonces principalmente del grado de dificultad que presenta la excavacin y carga de un MATERIAL determinado.

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Pg. 4

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Captulo 2 - Movimiento de Materiales

LA SUPERFICIE DE LA TIERRA est formada por numerosos elementos, compuestos y mezclas, pero desde el punto de vista de su extraccin, carga y transporte, slo se clasifican del siguiente modo:

ROCAS TIERRAS MEZCLAS DE TIERRA Y ROCA

ROCAS: En esta clasificacin se incluyen materiales duros y firmes como las rocas comunes, hormign, bolones y materiales similares que pueden requerir el uso de explosivos para extraerlos. Todos los otros materiales los podemos considerar como tierra.

TIERRAS Y OTRAS MATERIAS DEL SUELO: Para fines de clasificacin, se subdividen de acuerdo con el tamao de sus partculas y el contenido de humedad. La grava, por ejemplo, tiene partculas grandes, mientras las de la arcilla son muy pequeas. La arena, por su parte, ocupa un lugar intermedio entre ambas.

La propiedad de retener la humedad es un factor importante pues el contenido de ella afecta el peso y el rendimiento en las operaciones de excavacin y carga.

MEZCLAS DE ROCA Y TIERRA: Las mezclas de roca y tierra constituyen el material con que se trabaja comnmente. Este tipo de material se encuentra en la mayor parte del mundo y es una combinacin de varios tipos de roca y tierras. El nombre que se d a estas mezclas identifica su composicin aproximada. La marga arenosa, por ejemplo, consiste principalmente en una mezcla de marga con algo de arena.

TODOS LOS MATERIALES en su estado natural tienen cierto grado de HUMEDAD, de acuerdo con las condiciones del tiempo y de drenaje, como tambin debido a sus caractersticas para absorberla y retenerla. Hasta cierto punto, estos factores pueden ser regulados y modificados por el ingeniero. Si bien ste no es capaz de hacer llover, puede humedecer con un camin de riego el material que va a mover. Si las condiciones de drenaje natural no son satisfactorias, puede abrir zanjas con este propsito. La retencin de humedad afecta el peso y el rendimiento en las operaciones de excavacin y carga.

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Captulo 2 - Movimiento de Materiales

Son tres las caractersticas que un ingeniero debe conocer con respecto al material que debe excavar y mover: DENSIDAD, EXPANSION Y COMPRESIBILIDAD.

Densidad LA DENSIDAD del material que va a moverse corresponde al peso por metro cbico del material que hay que transportar. Conocido este valor es posible evaluar el rendimiento de un equipo determinado.

:

Densidad de un material = Peso / Metro Cbico

V g., la capacidad de transporte de un camin colmado es de 28.600 Kg. (63.000 lb.) por carga, valor que por si slo no dice nada acerca del espacio volumtrico que realmente puede transportar el vehculo. El fabricante del camin entonces debe indicar que para ese peso se debe considerar una determinada densidad del material o metros cbicos mximos. Si se trata, por ejemplo, de escoria, una materia liviana, se alcanzar la capacidad de volumen del camin mucho antes que su lmite de peso. Por el contrario, si el material es grava hmeda, un material muy pesado, se sobrepasar la capacidad de peso antes que el lmite relativo al volumen. La densidad del material afecta tambin la forma de trabajo de los diferentes equipos que trabajan en el movimiento de materiales, as: la manera de cargar de un cargador, el trabajo del arrastre de un tractor o la operacin de mantencin de caminos de una motoniveladora son afectados por la densidad de los materiales intervenidos.

Siempre que se muevan materiales, su densidad ser uno de los factores primordiales en la ejecucin del trabajo.

La densidad afecta incluso la eficiencia en los VIRAJES, MANIOBRAS y ACARREO de las mquinas, notndose finalmente en los RENDIMIENTOS de las mismas y en la PRODUCTIVIDAD. En general, mientras mayor sea la densidad de un material, mayor ser la potencia requerida para moverlo.

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Captulo 2 - Movimiento de Materiales

EXPANSION Y FACTOR DE CONVERSIN VOLUMETRICA

EXPANSION: es el aumento de volumen que se produce en un material al excavarlo. Se expresa mediante un determinado porcentaje de aumento de volumen. Por ejemplo, la expansin de la arcilla seca es de 40 %, o sea que un metro cbico de arcilla en el banco (en su estado natural in situ) ocupar un espacio de 1,40 m3 una vez que el material se halla suelto. Cuando se excava un material, normalmente se fractura en partculas menores que no pueden volver a ajustarse entre si, tanto como en su estado natural. Esto da lugar a la existencia de huecos en el material, provocando un aumento de su volumen llamado ESPONJAMIENTO.

In situ

suelto 1,4 m3

1 m3

1m

1 m3

1m

1m

1m

Key words: Densidad Peso Metros Cbicos Material en el Banco in situ Material Suelto Esponjado

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Pg. 7

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Captulo 2 - Movimiento de Materiales

FACTOR DE CONVERSION VOLUMTRICA: los movimientos de tierra y roca se calculan usualmente en metros cbicos en el banco (en su estado natural (in situ) o en el banco), sin embargo se requiere contar con un mtodo para determinar la relacin existente entre la densidad de un material suelto y en el banco. Dicha operacin se efecta mediante el FACTOR DE CONVERSION VOLUMETRICA, FCV, el cual expresa el porcentaje de la densidad de un material suelto, con respecto a la densidad que tendra en el banco. Un ingeniero puede determinar entonces los m3 en el banco si sabe la cantidad de m3 sueltos, con slo multiplicar stos por el factor de conversin: m3 sueltos x factor de conversin volumtrica = m3 en banco

El factor de conversin volumtrica y la expansin se determinan en la forma siguiente:

Factor de Conversin

=

Kg. por m3 de material suelto Kg. por m3 de material en banco

Porcentaje de Expansin

=

1 Factor de Conversin

- 1

x 100

La tabla de la pgina siguiente es una lista parcial de las cifras aproximadas de densidad, expansin y factor de conversin volumtrica de los materiales ms comunes.

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Curso Carguo y Transporte

Captulo 2 - Movimiento de Materiales

CARACTERISTICAS APROXIMADAS DE ALGUNOS MATERIALES Factor Volumtrico de conversin 0,72 0,72 0,72 kg por m3 de material suelto 1260 915 1000

Material Arcilla en el banco Arcilla y grava secas Arcilla y grava mojadas Carbn en la veta antracita bituminoso Tierra comn y marga Secas Mojadas Grava de 6 a 51 mm seca mojada Yeso Mineral de hierro magnetita pirita hematita Piedra caliza Arena seca, suelta hmeda, compacta Arenisca dinamitada Ceniza Roca fragmentada

kg por m3 en banco 1750 1270 1380

Porcentaje de expansin 40 40 40

1600 1280

35 35

0,74 0,74

1190 950

1550 2000

25 25

0,80 0,80

1250 1600

1680 2250 2800

12 12 74

0,89 0,89 0,57

1680 2000 1600

3280 3040 2900 2600

33 33 33 67

0,75 0,75 0,75 0,60

2780 2580 2465 1550

1600 2070 2520

12 12 54 45

0,89 0,89 0,65 0,69 0,61

1440 1860 1500 575 1750

2620

65

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Captulo 2 - Movimiento de Materiales

Observacin: La densidad y el factor de conversin volumtrica de un material varan, entre otros, segn los siguientes factores: tamao de sus partculas componentes, contenido de humedad, grado de compacidad, etc.

Para saber exactamente las caractersticas de un material, sera necesario determinarlas prcticamente, con pruebas o test de terreno o en el laboratorio.

COMPRESIBILIDAD Ha observado usted a un jardinero rellenando un hueco en la tierra? Por qu interrumpe su labor, de vez en cuando, y apisona el material? Porque sabe que la tierra que sac no cave en el hueco excavado por eso la apisona hasta dejarla al ras con el terreno original. En los trabajos de movimiento de tierra, la operacin de compresin es necesaria por la misma razn. La tierra suelta puede comprimirse valindose de varios medios mecnicos. Es comn el uso de rodillos, pisones, pulverizadores y agua. Lo usual, en este tipo de trabajo, es que la tierra se apisone a mayor densidad de la que generalmente tiene en su estado natural. La Ilustracin en esta pgina representa las tres fases tpicas de ese trabajo.

m3 en banco

m3 sueltos (30 % de expansin)

m3 compactados (25 % de reduccin)

1 m3 - 1000 kg

1,3 m3 - 1000 kg

0,75 m3 - 1000 kg

Debe aclararse que la disminucin de volumen referente al material compactado - en el ejemplo anterior - es en relacin con la densidad que tena en el terreno (banco), y no respecto a la densidad cuando estaba suelto. Key words: FCV, Compresibilidad.

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POTENCIA NECESARIA EN LAS MAQUINARIAS POTENCIA es energa en accin, o la capacidad de ejecutar trabajar a una velocidad determinada. SE REQUIERE POTENCIA para empujar o llevar una carga.

POTENCIA NECESARIA se relaciona directamente con el trabajo que se va a efectuar: cargar bolones, empujar material con una tractor, etc. POTENCIA DISPONIBLE es la suministrada por la mquina para ejecutar cierta cantidad de trabajo. POTENCIA UTILIZABLE es la potencia disponible, considerando las restricciones impuestas por las condiciones del trabajo.

Es frecuente escuchar: Una mquina puede hacer el trabajo, o no hacerlo, independiente de su potencia! Ese raciocinio no permite decidir si es conveniente usar una mquina en un trabajo determinado, ni estimar los costos asociados al mismo. El estudio de las diferentes clases de potencia y los factores que afectan a cada una de ellas, nos da a conocer las razones de que una mquina pueda hacer un trabajo o no lo pueda hacer. Tambin determina la VELOCIDAD en que puede viajar una mquina en ciertas condiciones de trabajo, y permite calcular las velocidades de viaje en proyectos en que no es factible obtener datos mediante comprobaciones en el terreno.

Factores que determinan la POTENCIA NECESARIA:

1.

RESISTENCIA AL RODADO: es la fuerza que opone el terreno al giro de las ruedas. El vehculo no se mover mientras no se venza esta fuerza. Esta resistencia se mide en kilogramos y la fuerza necesaria para vencerla se expresa en kilogramos de traccin.

2.

RESISTENCIA EN LAS PENDIENTES: Debida a la fuerza de gravedad que acta sobre el vehculo, la inclinacin del terreno ofrece resistencia al MOVIMIENTO DE LA MAQUINA EN EL ASCENSO. Esta resistencia se mide tambin en kilogramos. Al descender una pendiente, la fuerza de gravedad es favorable, y se denomina AYUDA EN PENDIENTES.

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RESISTENCIA AL RODADO (RR)

Muchos factores determinan la resistencia al rodado. Los ms importantes son los siguientes:

friccin interna

flexin de los neumticos

penetracin en el suelo

peso sobre las ruedas

Ejercen tambin considerable efecto la presin y diseo de los neumticos. Sin embargo, en una mquina bien cuidada estos factores tienen poca influencia y sus efectos pueden considerarse como una constante, junto con la friccin interna y la flexin de los neumticos. Mediante pruebas y ensayos, se ha formulado una regla emprica para calcular el efecto de estas constantes (friccin interna, flexin de los neumticos, etc. ). Este efecto, expresado en kilogramos de fuerza de traccin, constituye aproximadamente el 2% del peso bruto del vehculo. Esto significa que se requieren 20 kg de empuje o tiro para mover cada tonelada de peso sobre las ruedas. Este valor es el "factor" de resistencia al rodado en un vehculo con ruedas que marcha por un camino duro, parejo y a nivel, tal como una carretera de hormign. Para clculos ms complejos, la RR de los vehculos con ruedas se expresa como: Resistencia al rodado (RR) = Peso sobre las ruedas (toneladas mtricas) x Factor RR (kg por tonelada)

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Pero, qu pasa si es una carretera fangosa o de tierra blanda y con surcos? No es lgico que se requieran ms de 20 kg/ton? Los factores ms importantes que deben considerarse entonces son la naturaleza y condiciones de la superficie sobre la cual se mueven las ruedas. Dado que las condiciones del terreno pueden variar infinitamente, existe un numero infinito de posibles factores de resistencia. No obstante, en la prctica slo se consideran cinco factores principales para calcular trabajos. Se pueden determinar factores intermedios mediante interpolacin y cierta experiencia. Para efecto de clculo, se desarroll la siguiente tabla con factores de RR para diferentes condiciones.

FACTORES TIPICOS DE RESISTENCIA AL RODADO Tipo de Camino Duro y parejo (pavimento de hormign o bituminoso que no cede bajo el peso). Sist. Mtrico Sist. Ingles

20

kg/ton

40 lb/ton

Firme (grava) algo ondulado que cede un poco bajo la carga.

32,5 kg/ton

65 lb/ton

Nieve compacta. Nieve suelta. De arcilla dura con surcos, que cede bastante bajo el peso. Se repara muy poco, y no se riega. La penetracin aproximada de los neumticos es de 2 a 3 cm (1 pulg - o ms). De tierra sin estabilizar, surcado y que cede mucho bajo el peso; los neumticos se hunden de 10 a 15 cm (4" a 6"). Tierra blanda, fangosa y con surcos, o arena

25 Kg/ton 45 Kg/ton

50 lb/ton 90 lb/ton

50 kg/ton

100 lb/ton

75

kg/ton

150 lb/ton

100 a 200 kq/ton

200 a 400 lb/ton

Con la informacin obtenida en la tabla anterior podemos determinar qu fuerza de traccin se necesita para que el automvil marche por un camino de tierra blanda y con baches.

La RR de un mvil de ruedas varia segn la condicin del suelo. Los tractores de orugas no.

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RESISTENCIA EN LAS PENDIENTES (RP) Es la fuerza de gravedad que debe vencer un mvil cuando marcha cuesta arriba. Acta sobre el peso total de cualquier vehculo, ya sea de ruedas o de orugas. En los trabajos de movimiento de tierra, las PENDIENTES (m) se miden generalmente en porcentajes de inclinacin o sea la relacin entre la diferencia de nivel de dos puntos dados y la distancia horizontal que los separa.

Por ejemplo, un desnivel de 5 metros en una distancia horizontal de 100 metros, constituira una pendiente del 5%. m = dv dh

M = 5% 100 m (dist. horizontal)

5 m (dist vertical)

Cuando la inclinacin es cuesta arriba, en relacin con la marcha del vehculo, s denomina adversa y se requiere mayor potencia. En este caso la RP es un factor negativo. Cuando es cuesta abajo, constituye un elemento favorable de varios kilogramos adicionales en la propulsin del vehculo. Este factor positivo se denomina usualmente factor de ayuda (AP) en las pendientes. Sin embargo, ya se trate de una cuesta ascendente o descendente, o de un terreno a nivel, siempre se halla presente la resistencia al rodado, debe calcularse tambin y agregarse al resultado final. Cuando se marcha cuesta arriba, un vehculo debe vencer la RR, ms la RP. Cuando se marcha en terreno plano, un vehculo slo debe vencer la RR. Al marchar cuesta abajo, un vehculo debe vencer la RR menos el factor de ayuda en las pendientes (AP). Cuesta arriba -------------------Terreno plano ------------------Cuesta abajo -------------------Resistencia Total = RR + RP Resistencia Total = RR Resistencia Total = RR - AP

Tanto la resistencia como la ayuda en las pendientes se calculan en la misma forma. Una regla emprica, basada en la experiencia, determina que por cada 1% de desnivel, se produce una fuerza adversa o favorable de 10 kilogramos por tonelada de peso del vehculo. Esto es adicional a la resistencia al rodado, y puede expresarse en la siguiente frmula: RP (o bien AP) = (Peso Total + Peso de Carga) x (10 kg por ton)x (% de Inclinacin)

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Conversin de pendientes, taludes e inclinaciones

Viaje cuesta arriba, la pendiente s denomina adversa y se requiere mayor potencia. ...la RP es un factor negativo. Viaje cuesta abajo, factor favorable de varios kilogramos adicionales en la propulsin del vehculo. Este factor positivo se denomina factor de ayuda (AP) en las pendientes. Obs.: siempre se halla presente la resistencia al rodado, debe calcularse tambin y agregarse al resultado final.

Cuesta arriba, un vehculo debe vencer la RR, ms la RP. En terreno plano, un vehculo slo debe vencer la RR. Cuesta abajo, un vehculo debe vencer la RR menos el factor de ayuda en las pendientes (AP).

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QU FACTORES DETERMINAN LA POTENCIA DISPONIBLE? 1. LA POTENCIA es el factor primordial que determina la capacidad de trabajo de una mquina de remocin de tierra. Como quiera que la potencia es una relacin de trabajo y tiempo, no slo se debe tomar en cuenta la fuerza de una mquina, sino tambin la velocidad con que se mueve y efecta una operacin determinada. 2. COMO LAS CONDICIONES varan hasta en el curso de una misma aplicacin, es necesario alterar frecuentemente la relacin de trabajo y tiempo. La caja de engranajes de cambios (manual o computarizada), suministra diversas combinaciones de velocidad y traccin. Estas combinaciones o relaciones abarcan desde la de mnima velocidad y mxima traccin, hasta la de mxima velocidad y mnima traccin. Los datos correspondientes a cada mquina, tanto de carriles como de ruedas, se muestran en las hojas de especificaciones del fabricante. Por ejemplo:

TRACTOR DE ORUGAS Fuerza en la Barra de Tiro, en Kg. Velocidad 1ra. Km / h 2,4 Nominal 20.000 Mxima 23.700

TRACTORES DE RUEDAS Fuerza en las Ruedas, en Kg. Velocidad 5 ta. Km / h 36,4 Nominal 1.980 Mxima 2.520

Cul es la diferencia entre "fuerza en la barra de tiro" y "fuerza en las ruedas propulsadas? La diferencia es slo convencional, pues ambos valores se miden en kilogramos de traccin. En los tractores de carriles, la fuerza se mide en la barra de tiro lo cual es fcil de determinar. En tractores de ruedas, se mide en las ruedas propulsadas, o sea, la fuerza neta que ejercen los neumticos en el suelo a fin de impulsar el vehculo hacia delante, y es ms difcil evaluarla. En qu se diferencian la fuerza nominal y la fuerza mxima? La "fuerza nominal" es la traccin que ejerce el tractor cuando el motor desarrolla su potencia plena nominal (que se mide en HP), a la velocidad (RPM) especificada. La velocidad de viaje del tractor (que se muestra en la hoja de especificaciones) depende de dicha traccin nominal en kilogramos. La traccin mxima es el resultado del aumento del par motor bajo la carga, pero se obtiene a expensas de la disminucin de la velocidad de marcha.

A que velocidad puede transportar una maquina su carga?

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POTENCIA UTILIZABLE Factores que reducen la potencia disponible: 1. TRACCIN EFECTIVA O AGARRE: Es la capacidad que tienen las ruedas u orugas de aferrarse a la superficie del suelo. Constituye siempre un factor que limita la potencia.

Cuando los carriles o ruedas giran en falso, significa que las condiciones de agarre son malas. En este caso, se debe: a. AUMENTAR EL PESO b. MEJORAR LAS CONDICIONES DEL SUELO Uno de los factores ms importantes que determinan la fuerza de traccin es el peso de la mquina mismo. Ningn tractor es capaz de ejercer una fuerza de traccin superior a su peso. En general, lo que determina la fuerza de traccin es el peso sobre las ruedas propulsadas. Por ejemplo, si en un automvil corriente las ruedas propulsadas soportan el 40 % del peso, slo puede ejercer una fuerza de traccin mxima equivalente al 40 % de su peso. Pero! Las condiciones del suelo disminuyen en diversos grados dicho valor.

2.

ALTITUD: Al aumentar, disminuye la presin atmosfrica y baja la potencia de todo motor de aspiracin natural. Como es natural, se reduce la fuerza de traccin del vehculo.

Los efectos de la ALTITUD Al aumentar la altitud de los trabajos de movimiento de tierra, disminuye la presin atmosfrica y baja la potencia de un motor. Esto constituye una reduccin proporcional en cada una de las velocidades de movimiento del mvil. Caso de MOTORES DE ASPIRACION NATURAL Cuando se trata de motores sin turbo alimentacin, y no hay disponible informacin especfica, se considera una prdida del 1% cada 100 m a partir de los 1000 m de altitud.

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Los kilogramos de traccin requeridos no varan con la altitud. Lo que disminuye, a medida que aumenta la altitud, es la fuerza de traccin disponible.

MOTORES TURBOALIMENTADOS Los motores turboalimentados mantienen toda su potencia a mayor altitud que los motores de aspiracin natural. Key words: Potencia, RR, RP

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TIEMPO O DURACION DEL CICLO

CUANTO TIEMPO se requiere para hacer un trabajo? CUANTOS MINUTOS invierte una mquina en hacer un VIAJE de IDA y VUELTA?

EL TIEMPO necesario, para el viaje de ida y vuelta, de una mquina de transporte de carga se denomina TIEMPO DE CICLO.

En cualquier trabajo de remocin de tierra, las mquinas se adaptan a un ciclo de trabajo determinado. En este ciclo estn incluidas las operaciones de carga, acarreo, descarga y retorno al lugar original, con algunas variaciones en ciertos casos. El tiempo de ciclo es el que invierte una mquina para llevar a cabo todas estas operaciones. Las operaciones de carga, acarreo, descarga y retorno corresponde al ciclo de camin.

VIAJE CARGADO

MANIOBRAS DESCARGA

ESPERAS

CARGA

DESCARGA

MANIOBRAS CARGUIO Cul es el tiempo de ciclo de un cargador?

VIAJE VACIO

Una vez que se planea una obra de remocin de tierra, y se inicia el trabajo, es relativamente simple determinar el tiempo de ciclo para cualquiera de las unidades con slo medir varias veces el tiempo invertido por la mquina en un ciclo completo y luego obtener el trmino medio.

Qu mtodo puede usarse si no se ha comenzado el trabajo? Es posible tambin que sus clculos demuestren la necesidad de obtener ms mquinas para ejecutar el trabajo. Conociendo la capacidad de una mquina, los requerimientos de potencia y las limitaciones que hay en una obra, el ingeniero puede determinar, con bastante exactitud, el tiempo de ciclo de la mquina. Con esta informacin le ser posible calcular el rendimiento.

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La razn ms importante para calcular el tiempo de ciclo es: reducirlo!, La reduccin del tiempo se obtiene por medio de mejor planeamiento u organizacin del trabajo. No se debe olvidar que el "Tiempo es Oro", pues las horas que se economizan en un trabajo de remocin de tierra aumentan las ganancias netas. EL TIEMPO DE CICLO consiste de dos partes que se denominan TIEMPO FIJO TIEMPO VARIABLE

Tiempo Fijo es el que invierte una mquina, durante el ciclo, en todo aquello que no sea acarreo y retorno. Incluye el tiempo para cargar, descargar y maniobrar en el curso del trabajo. Todos estos tiempos son ms o menos constantes, sea cual sea la distancia a que se lleve o acarree el material. El tiempo fijo se puede comprobar con papel, lpiz y un cronmetro, registrando el tiempo de los diversos eventos

Tiempo Variable es el que se necesita para el acarreo o, en otras palabras, el tiempo invertido en el camino acarreando el material y regresando vaco, y vara con la distancia hasta la zona de vaciado y la velocidad de los camiones.

El tiempo total de un ciclo determina el nmero de viajes por hora, y es evidente que el ingeniero desea obtener el mayor nmero posible de viajes por hora. Esto significa que debe reducir y mantener al mnimo el tiempo del ciclo. Existen ciertas normas para conseguir la disminucin del tiempo en los ciclos. Estas normas son de sentido comn. Consultas

COMO REDUCIR EL TIEMPO FIJO?

COMO REDUCIR EL TIEMPO VARIABLE?

Key words: Tiempo de ciclo, tiempo fijo, tiempo variable

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PRODUCCION El nmero de VIAJES por HORA y de METROS CUBICOS por VIAJE determinan la produccin de un equipo de remocin de tierra.

OBJETIVO DE LA PRODUCCIN: mover grandes cantidades de material al COSTO MAS BAJO POSIBLE.

Dado que LOS HOMBRES Y LAS MAQUINAS no trabajan 60 minutos en cada hora, se debe aplicarse un COEFICIENTE DE EFICIENCIA en los clculos de produccin.

Una vez que se establezca la duracin del ciclo, calculando el tiempo fijo y el tiempo variable, se puede determinar el nmero de viajes por hora:

Ciclos por hora =

60 minutos Tiempo de ciclo en minutos

Conociendo el nmero de ciclos por hora, se puede calcular la produccin por hora.

Produccin por hora = (Metros cbicos (en banco) / ciclo) x Nmero de ciclos / hora (m3 en banco)

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Sin embargo, la realidad en las empresas (no tan slo las de movimiento de materiales) es otra, esto por la sencilla razn de que nadie trabaja 6O minutos en cada hora. Existen varios factores que afectan el tiempo de trabajo de una mquina (y los hombres). Por lo tanto, se debe reconocer que las frmulas de clculo anteriores logran cifras que expresan resultados de carcter terico. Al estimar la produccin, el factor de eficiencia en el trabajo es uno de los elementos ms complicados, pues depende de factores humanos -- de parte de la administracin y de los operadores -- tales como la experiencia, la dedicacin y la habilidad. Hay tambin otras causas, entre las cuales se puede mencionar el tiempo atmosfrico, las fallas de las mquinas, el grado de disponibilidad de repuestos y la atencin tcnica. Existen algunas "Reglas Empricas" para calcular la eficiencia del trabajo cuando las condiciones son normales. Los tractores de orugas, por ejemplo, generalmente trabajan 50 minutos de cada hora, y las mquinas de neumticos nicamente 45 minutos de cada hora. Se puede determinar entonces la produccin utilizando un Factor de Eficiencia.

Horas Efectivas de Trabajo

Factor de Eficiencia

50 min. / hora 45 min. /hora 40 min. / hora

0,83 0,75 0,67

De tal forma, se puede encontrar un resultado ms preciso con la siguiente expresin: Produccin Estimada (m3/hr) = Produccin (m3/ hr de 60 min) x Factor de Eficiencia.

Administracin Tiempo atmosfrico Ambiente Poltica Fallas en mquina Disponibilidad de repuestos Servicio tcnico Sismologa

depende de factores humanos y de los operadores experiencia, la dedicacin y la habilidad. Lluvias, nieve, sequas, Regulaciones, verdes Estabilidad Calidad, mal uso, capacitacin Seriedad empresas Profesionalismo, calidad

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Captulo 2 - Movimiento de Materiales

"Reglas Empricas" para calcular la eficiencia del trabajo en condiciones normales. Tractores de orugas generalmente trabajan 50 minutos/hora. Mquinas de neumticos trabajan 45 minutos/hora. Produccin utilizando un Factor de Eficiencia.

Horas Efectivas de Trabajo

Factor de Eficiencia

50 min. / hora 45 min. /hora 40 min. / hora

0,83 0,75 0,67

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DPTO. INGENIERA DE MINAS FACULTAD DE INGENIERA UNIVERSIDAD DE LA SERENA

Curso: CARGUIO Y TRANSPORTE Captulo 3 INDICES OPERACIONALES EN LA INDUSTRIA

Alejandro Cruzat G. Ingeniero Civil de Minas Profesor Asignatura Carguo y Transporte Departamento Ingeniera de Minas Universidad de La Serena

AGOSTO 2009

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Captulo 3 - IOPS

Observacin: El texto contiene una gran variedad de fotografas y/o imgenes relativas al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes fuentes: Revistas de Minera (nacionales e internacionales), empresas en Internet y colaboraciones de estudiantes de Ingeniera de Minas de la Universidad de La Serena. Se deja constancia que su utilizacin en este trabajo slo persigue fines didcticos.

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Captulo 3 - IOPS

3. LA INFORMACIN EN UNA EMPRESA DE MOVIMIENTO DE MATERIALES.

3.1 INTRODUCCIN

La etapa ms relevantes en un proyecto de carguo y transporte es la adecuada seleccin de los equipos involucrados en el proceso productivo, tales como palas, cargadores, camiones, tractores, etc. De tal forma, el dimensionamiento de los equipos puede significar un gran tiempo (aos incluso) de anlisis de informacin, tanto tecnolgica como prctica, en la cual participan expertos en todo tipo de disciplinas: mineros, mecnicos, elctricos, electrnicos, etc., permitiendo as determinar las mejores alternativas, cautelando el inters econmico en la etapa ms delicada de un proyecto de movimiento de materiales, como es a los inicios del mismo.

La informacin tecnolgica de equipos y maquinarias mineras disponibles en el mercado proviene de: Fbricas. Distribuidores. Propias experiencias. Internet.

La informacin prctica la obtendremos de:

-

Experiencia de la industria en general. Estadsticas propias o de otras faenas similares. Otros estudios de seleccin de flotas.

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Captulo 3 - IOPS

3.2 QU INFORMACIN BSICA SE DEBE CONOCER EN LA SELECCIN DE EQUIPOS DE MOVIMIENTOS DE MATERIALES? Envergadura del trabajo (aos de vida, etc.). Programa de produccin (movimiento de materiales). Parmetros de diseo (perfiles de transporte, altura de bancos de extraccin, pendiente de los caminos, etc.). Tecnologa disponible (equipos y maquinarias). Factores operacionales (das de trabajo, das feriados, sistemas de turnos, etc.). Rendimiento de equipos y costos estimados.

Cmo manejar toda esta informacin?

Cul es el valor de la informacin?

La informacin es siempre un mensaje acerca del estado de un objeto. El lenguaje que utiliza la informacin para dar cuenta del objeto son los datos. Los datos no tienen sentido por si mismos, sino en funcin de una estructura (cualitativa o cuantitativa) que los procesa.

EL DATO ORGANIZADO ES INFORMACIN.

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EMPRESA DE MOV. DE MATERIALESFuncionamiento Permanencia Desarrollo

INFORMACIN

FLUJO DE LA INFORMACIN EN LA EMPRESADIRECTORIO EMPRESA GERENCIA GENERAL GERENCIA DE OPERACIONES

SUPERINTENDENCIAS

DEPARTAMENTOS SECCIONES

OPERADORES

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Informacin CICLO DE LA INFORMACIN Accin Decisin

3.3 IMPORTANCIA DE LA INFORMACIN.

Generacin masiva de datos

SISTEMA carguo y transporte

En todo instante De toda naturaleza

Toda combinacin de personas, mquinas y procedimientos de trabajo genera informacin que es necesario procesarla y comunicarla a los diversos usuarios, dentro y fuera de la organizacin.

Def.: Informacin:

Aquello que es comunicado para producir conocimiento.

Def.: Comunicacin: Proceso mediante el cual un receptor obtiene o recibe un mensaje. Proceso mediante el cual un elemento (Sistema o Subsistema) recibe u obtiene un mensaje emanado de otro elemento (Sist. o Subsistema).

Def.: Mensaje:

Representacin simblica de la informacin en un medio capaz de transmitirla.

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Modelo bsico en la comunicacin de la informacin

FUENTE EMISION DE INFORMACION RUIDO

DESTINO RECEPCION DE INFORMACION

Toda la informacin generada dentro de una empresa debera (puede) ser:

DETECTADA

CONTROLADA

PROCESADA

CICLO DE VIDA DE LA INFORMACION

ORIGEN (Generacin)

DETECCION (Registro)

TRANSFORMACION (Proceso)

COMUNICACIN

USO (Destino)

DECESO

Cundo muere realmente la informacin? Bibliografa recomendada: Orwell 1984. Pelcula recomendada: Matrix

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Descubrir el conocimiento en una base de datos

Interpretacin y Anlisis

Procesamiento

CONOCIMIENTO

Transformacin Limpieza

Interpretacin y Evaluacin

Datos transformados Seleccin Datos preprocesados

Datos objetivo

Base de datos

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3.4 LA INFORMACIN EN LA INDUSTRIA.

Dato 1 Dato 2 . . . Dato n

INFORMACION

INDICADORES O INDICES

La construccin y clculo de Indicadores ndices tiene por objetivo determinar relaciones entre dos hechos (actividades) significativas ocurridas en la industria en general, en un periodo de tiempo fijo y preestablecido.

Los indicadores permiten Descubrir situaciones anmalas en cualquier tipo de organizacin Compararse o comparar actividades entre pares Validar proyectos de ingeniera Principal herramienta del INGENIERO CIVIL

Indicadores comunes: PRODUCCION, PRODUCTIVIDAD, EFICIENCIA, EFICACIA,

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La industria extractiva ha clasificado la informacin proveniente de sus operaciones en cuatro grandes grupos de ndices:

a)

ndices Mecnicos: Buscan el "mximo aprovechamiento de las instalaciones y/o equipos de produccin". P. e.: Disponibilidad Fsica, Utilizacin, etc.

b)

ndices de Insumos: Indican las cantidades de elementos consumidos para lograr una unidad de producto comercial. P. e.: Kg mat. prima / tonelada, ton - Km / lt petrleo.

c)

ndices Mineros: Relacionan la materia prima mineral y sus leyes al fluir por las distintas etapas del proceso de extraccin y beneficio. P. e.: la razn estril / mineral.

d)

ndices de Resultados: Indican resultados para un perodo reportado. P. e.: ton Cu fino / mes, unidades producidas / ao.

Utilidad de los ndices? Medir Controlar Registrar

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3.5 CONSIDERACIONES SOBRE LOS NDICES MECNICOS. Objetivo general: OPTIMIZAR: Seleccin Uso, funcionamiento y operacin. Mantencin electromecnica. Reemplazo oportuno y adecuado.

Equipos e Instalaciones

La optimizacin debe entenderse como:

Mxima disponibilidad operativa Mximo rendimiento

Mnimo costo de: inversin, operacin y mantencin.

Importancia de la exactitud de la informacin:

-

Apoya la mejor adquisicin de equipos nuevos Eficiente Operacin de los equipos Adecuada Mantencin (Preventiva y Correctiva) Oportuna declaracin de obsolescencia

EQUIPO

FLOTA

IOPS PROCESAMIENTO DE DATOS DF U REND.

GENERAN INFORMACIN

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Existen problemas en la generacin de la informacin base en la industria?

-

Operadores Carcter Polticas de importacin Convenios comerciales $

Consultas: Desde su perspectiva, Cmo es el desarrollo de la informacin en una empresa por Ud. conocida?

-

Percibe en su entorno la utilidad de la informacin que Ud. genera a diario?

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Captulo 3 - IOPS

3.6 EL TIEMPO EN UNA FAENA.

En una industria en general y/o una faena extractiva en particular se consideran los siguientes tiempos: Tiempo Cronolgico o Calendario (TCR): Son las horas correspondientes al tiempo calendario natural (das, meses, aos, etc.), programado o real. Este a su ves se puede dividir en: Tiempo Hbil. Tiempo Inhbil.

Tiempo Hbil u Horas Hbiles (HH): Son las horas en que la faena est en actividad productiva elementos de produccin y/o infraestructura. Un equipo o instalacin puede estar en: Operacin. Reserva. Mantencin. y/o en tareas de mantencin de sus

Tiempo Inhbil u Horas Inhbiles (HIN): Son las horas en que la faena suspende sus actividades productivas y/o mantencin de sus elementos y/o infraestructura por: - Paralizaciones programadas: domingos, festivos, vacaciones colectivas, colaciones etc. - Imprevistos: paralizaciones originadas y obligadas por: Causas naturales como lluvias, temblores, nieve, etc., Otras ajenas a control: falta de energa elctrica (comprada), atrasos en la llegada del transporte de personal, ausentismo colectivo por epidemias.

Obs.: Si un equipo es operado, reparado o sometido a mantencin en tiempo inhbil, esas hrs. se consideran como hbiles y se clasifican de acuerdo a su condicin.

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El tiempo hbil, se subdivide en: a) Tiempo de Operacin u Horas de Operacin (HOP): Son las horas en que la unidad o instalacin se encuentra entregada a su(s) operador(es), en condiciones electromecnicas de cumplir su objetivo o funcin de diseo y con una tarea o cometido asignado. Este tiempo se divide en: Tiempo Efectivo. Tiempo de Prdida Operacional.

a.1) Tiempo Efectivo u Horas Efectivas (HEF): Son las horas en que la unidad de equipo o instalacin est funcionando y cumpliendo su objetivo de diseo.

a.2) Tiempo de Prdida Operacional u Horas de Prdidas (HPE): Son las horas en que la unidad de equipo o instalacin, estando en condiciones electromecnicas de cumplir su objetivo de diseo, a cargo de su(s) operador(es) y con tarea o cometido asignado, no puede realizarla por motivos ajenos a su funcionamiento intrnseco, como son: traslados, esperas de equipo complementario y en general por razones originadas en la coordinacin de las operaciones.

b) Tiempo de Reserva u Horas de Reserva (HRE): Son las horas hbiles en que la unidad de equipo o instalacin, estando en condiciones electromecnicas de cumplir su funcin u objetivo de diseo, no lo realiza por motivos originados en una o ms de las siguientes razones: - Falta de operador (si es en la hora de colacin se toma como tiempo inhbil, si el equipo sigue funcionando y hay cambio de operador se considera tiempo de operacin). - Falta de capacidad (prevista) de equipo complementario o accesorio. - No requerirlo el programa o plan de trabajo. - No permitirlo (previsto) el rea donde debera cumplir su funcin.

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c) Tiempo de Mantenimiento u Horas de Mantencin (HMT): Son las horas hbiles comprendidas desde el momento que la unidad de equipo o instalacin no es operable en su funcin objetiva o de diseo por defecto o falla en sus sistemas electro-mecnicos o por haber sido entregada a reparacin y/o mantencin, hasta que ha terminado dicha mantencin y/o reparacin y el equipo est en su rea de trabajo o estacionamiento en condiciones fsicas de operacin normal. Este tiempo se divide en: Hrs. de Reparacin Hrs. de Mantencin Programada

En el tiempo de mantencin se consideran: Esperas de personal y/o equipos de apoyo y/o repuestos. Traslados hacia y desde talleres o estacin de mantencin o reparacin. Tiempo real de mantencin y/o reparacin. Movimientos y/o esperas de estos en lugares de reparacin y/o mantencin.

Resumen: TIEMPO CRONOLGICO (TCR) TIEMPO HBIL (HH) horas operacionales (HOP) HORAS OPERACIONALES EFECTIVAS (HEF) HORAS DE PRDIDAS OPERACIONALES (HPO) HORAS DE HORAS DE RESERVA MANTENCIN (HRE) (HMT) TIEMPO INHBIL (HI)

Igualdades:

TCR = HH + HIN HH = HOP + HRE + HMT HOP = HEF + HPO

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3.7 NDICES OPERACIONALES, (IOPS). Estos ndices permiten llevar un control en el transcurso de la vida de cualquier equipo. En el anlisis de estos ndices, siempre se deben considerar como un conjunto y no por separado, esto permitir una mayor objetividad en las conclusiones de una situacin en particular. Por otra parte, los resultados de su aplicacin son valederos si y solo si la informacin de entrada o base es fidedigna. Los IOPS ms utilizados son:

a) Disponibilidad Fsica, DF: Es la fraccin del total de horas hbiles, expresada en porcentaje (%), en la cual el equipo est en condiciones fsicas de cumplir su objetivo de diseo.

DF = (HOP + HRE) x 100 % HH

La DF de un equipo es: - Directamente proporcional a la calidad del equipo y a la eficiencia de su mantencin y/o reparacin y manejo. - Inversamente proporcional a su antigedad y a las condiciones adversas existentes en su calidad, operacin y/o manejo.

Consultas: - Conoce los ndices operacionales de alguna empresa conocida? Cules son? Cmo se calculan?

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b) Utilizacin, UT: Es la fraccin del tiempo, expresada en porcentaje (%), en la cual el equipo es operado por cada hora en que este est en condiciones de cumplir su objetivo de diseo o fsicamente disponible (DF).

UT = (HOP x 100) / (HOP + HRE) %

La UT de un equipo es: - Directamente proporcional a la demanda o necesidad de la operacin de utilizar el equipo. - Inversamente proporcional a su disponibilidad fsica y a su rendimiento.

c) Aprovechamiento, A: Es la fraccin del total de horas hbiles, expresada en porcentaje (%), en que el equipo fsicamente disponible es operado en su funcin de diseo incluyendo sus prdidas operacionales.

A = HOP x 100 / HH % = DF x UT / 100 %

El Aprovechamiento de un equipo es: - Directamente proporcional a la demanda o necesidad de la operacin de utilizar el equipo, dentro del lmite impuesto por la disponibilidad fsica del mismo. - Inversamente proporcional al rendimiento del equipo.

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d) Factor Operacional, FO: Es la fraccin de tiempo, expresada en porcentaje (%), en que el equipo realiza efectivamente su funcin de diseo por cada hora en que es operado.

FO = HEF x 100 / HOP %

El FO es inversamente proporcional al tiempo de prdida operacional.

e) ndice de Mantenimiento, IM: Es el tiempo en horas que el equipo es operado por cada hora invertida en su mantencin y/o reparacin.

IM = HOP / HMT = (HEF + HPO) / HMT

El IM de un equipo es: - Proporcional a la calidad del equipo controlado y a la eficiencia de su mantencin y/o reparacin. - Inversamente proporcional a su antigedad y a las condiciones adversas en su operacin o manejo.

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f) Rendimiento, Rend: Es el promedio de unidades de produccin (m, ton, etc.), realizadas por el equipo por cada unidad de tiempo de operacin.

Rend = UNIDADES DE PRODUCCIN PROMEDIO UNIDAD DE TIEMPO DE OPERACIN

El Rendimiento de un equipo es: - Directamente proporcional a la velocidad de produccin del equipo. - Inversamente proporcional al tiempo de prdida operacional.

g) Rendimiento Efectivo, Rend Ef: Es el promedio de unidades de produccin realizadas por el equipo en cada unidad de tiempo efectivo de operacin.

Rend Ef

=

UNIDADES DE PRODUCCIN PROMEDIO UNIDAD DE TIEMPO EFECTIVO DE OPERACIN

Tericamente este valor debera ser el de diseo (o catlogo) para el equipo, pero es alterado por las caractersticas fsicas de donde se aplica su funcin, el medio ambiente, condiciones fsicas del equipo y por las tcnicas de su utilizacin.

Actividad - Aplique, subjetivamente, los ndices a sus actividades diarias personales, o a parte de ellas, V. g.: actividades universitarias.

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Curso: CARGUIO Y TRANSPORTE Captulo 4 EQUIPOS DE TRANSPORTE CAMIONES EN MINERIA Y OBRAS VIALES

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AGOSTO 2009

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Captulo 4 - Equipos de Transporte

Observacin: El texto contiene una gran variedad de fotografas y/o imgenes relativas al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes fuentes: Revistas de Minera (nacionales e internacionales), empresas en Internet y colaboraciones de estudiantes de Ingeniera de Minas de la Universidad de La Serena. Se deja constancia que su utilizacin en este trabajo slo persigue fines didcticos.

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CICLO DEL TRANSPORTE UNIVERSAL

VIAJE CARGADO

MANIOBRAS DESCARGA

ESPERAS

CARGA

DESCARGA

MANIOBRAS CARGUIO

RETORNO VACIO

-

Camiones de carga Aviones Barcos Locomocin colectiva Espaciales Personas Etc.

SIEMPRE?

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CAMIONES

Introduccin 1930`s : camiones de hasta 15 T.M. Escasez de recursos mundial (industrializacin, guerras, etc,), incentiva la produccin de minerales, obligando a la industria pesada a aumentar el tamao de las mquinas y equipos para la minera y obras viales. Consecuencia: > rendimiento de equipos mineros y viales, camiones. en particular, los

Por otra parte, sobreviene la disminucin de recursos mundiales.

Provocando un desarrollo tecnolgico que se traduce en:

Reemplazo y/o eliminacin de la transmisin mecnica. Gigantismo de los equipos (Economa de Escala). Mayor tamao y duracin de los neumticos. Menor peso de los motores y componentes. Mayor eficiencia de los motores Diesel en el consumo de combustible. Invencin del freno dinmico (Aos 60s).

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Capacidad de transporte de los camiones en el tiempo:

Ton transportadas 400

Modelos Experimentales

300

200

100 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2008 Ao

Relacin camin v/s otros medios de transporte:TPH 1200 1000 800 600 400 200

Rail Belt. Conv.

Road1 2 3 4

Ropeway5 6 7 Distancia (Millas)

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6.1 Ventajas y desventajas. Ventajas: Flexibilidad en cuanto a distancias, 100 y 3000 m. Adapta a todo tipo de materiales a transportar. Facilidad para variar el ritmo de produccin. Infraestructura sencilla y poco costosa. Posibilidad de contratacin de la flota e incluso de la operacin. Gran variedad de modelos para toda condicin de operacin. Fcil de supervisar y controlar. Menor inversin inicial que en otros sistemas de transporte.

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Inconvenientes: Costos de operacin elevados. Complicada supervisin y optimizacin para muchas unidades operando. Menor Rendimientos en largas distancia de transporte y/o el desnivel a superar. Gran cantidad de mano de obra especializada en operacin y mantenimiento.

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Desarrollo de las capacidades de transporte:

AO 1933 1945 1950 1955 1960 1963 1965 1967 1970 1975 1977

CAPACIDAD (tons) 10 15 25 35 45 65 85 100 150 200 350

6.2 Tipos de unidades Clasificacin segn su diseo y modo operativo: Camiones. Camiones de descarga lateral. Camiones de descarga por el fondo. Unidades especiales.

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6.2 Tipos de Camiones.

6.2.1 Camiones convencionales. - Ms usado en el movimiento de tierras y transporte en general. Sistemas principales: Tolva, Chasis, Cabina, Motor Diesel, Sist. Hidrulicos, Sist. Traccin.

Camiones mineros de dos y tres ejes Caractersticas Relacin carga til / peso neto: 1,45 t/t Potencia media en HP / t de capacidad: 10,5. Capacidad: 10 t hasta 370 t Dos ejes: eje delantero soporta 47% del peso neto del camin 32% del peso total cargado, eje el trasero: 53% y el 68% de los pesos respectivamente.

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6.2.2 Camiones con tractor remolque

- Baja relacin potencia/peso. - Baja inversin inicial. - Menor consumo de combustible. - Son ms adecuados que los camiones convencionales para transportar a largas distancias.

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6.2.3 Camiones articulados Dcada de los 70.

Se caracterizan por: - Movimientos de tierras y minas de materiales blandos. - Traccin en todas las ruedas. Construccin de unidades de dos y de tres ejes. - Todas las ruedas contactan sobre el terreno, - Altura de carga menor que en los camiones convencionales. - Giro de un camin articulado.

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6.2.4 Camiones de descarga lateral

6.2.5 Camiones de descarga por el fondo Caractersticas: Tractor de tiro. Chasis con dos o tres ejes. Relacin carga til a peso neto de aproximadamente 1,7. Potencia media en caballos por tonelada del orden de 8. Altura media de carga entre 3 y 5 m. Capacidades de transporte entre 70 y 180 t.

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6.2.6 Unidades especiales.

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6.3 Caractersticas generales y de diseo 6.3.1 Motores y transmisiones Motor diesel, generalmente, turboalimentados y con postenfriador. Transmisiones: Capacidad del camin (t) < 100 100 - 180 > 180 6.3.2 Transmisin mecnica Caractersticas principales: Transmisin automtica De tres a seis marchas hacia adelante y una hacia atrs. Duran 5.000 a 8.000 h. Tipo de transmisin Mecnico Mecnico o elctrico Elctrico

6.3.3 Transmisin elctrica General Electric Co. (1963)

Camin con transmisin elctrica.

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Componentes principales: - Un generador de corriente continua de hasta 1.000 HP. (12.000 20.000 hrs) - Alternador rectificador, Sistema de control de estado slido. - Sistema de refrigeracin para disipar el calor - Motores de corriente continua en cada rueda.

Ventajas Frenado dinmico. Simplificacin de la operacin. Mayor fiabilidad.

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6.3.4 Chasis El chasis es la espina dorsal del camin. Soporta esfuerzos de torsin, flexin e impactos de los numerosos ciclos de carga, acarreo y descarga.

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6.3.5 Tolva Construidas en base a vigas y planchas de acero ms planchas de desgaste

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6.3.6 Suspensin a) Resortes de acero b) Suspensin de goma c) Cilindros hidroneumticos

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6.3.7 Frenos

Tienen una nica funcin: detener el camin totalmente al ser accionados.Los sistemas de frenado, se componen de: Frenos de servicio. Frenos de emergencia. Frenos de estacionamiento. Retardador. Dinmico

6.3.8 Direccin y sistemas hidrulicos 6.3.9 Ruedas 6.3.10 Cabina 6.4 Aplicaciones Factores operacionales ms frecuentes en minera y obras pblicas. FACTOR OPERACIONAL OBRAS PUBLICAS MINERIA METALICA Mineral de hierro, conre, uranio, etc. 6 10% 2% MINERIA SEDIMENTARIA Carbn, fosfatos, etc. 3 5% exterior mina 3 4% interior mina 2% exterior 5 8 km

CANTERAS Calizas, granitos, arenas, gravas 6 10% de rajo a planta 2%

Material

Rocas y suelos

Pendiente Resistencia a la rodadura Distancia de transporte

0 +- 5% 3 10%

1.5 8 km

0.3 1.8 km

1.5 3.6 km

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6.5 Prctica operativa. Las operaciones bsicas que se realizan con los camiones son: Recepcin de la carga sobre la tolva. Transporte al punto de vertido. Descarga del material. Retorno al punto de carga.

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6.6 Consideraciones de seleccin 6.6.1 Definicin de las caractersticas bsicas

A. Produccin requerida y datos laborables de organizacin:

B. Caractersticas del material a transportar

C. Condiciones ambientales

D. Pistas de transporte

E. Carga

F. Descarga

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6.7 Seleccin del modelo 6.7.1 Tipo de unidad 6.7.2 Capacidad de la tolva Para tener en cuenta los diferentes tipos de material a transportar los fabricantes ofrecen generalmente tres tipos de tolvas: Tipo de material Carbn Recubrimiento, caliza Minerales metlicos 6.7.3 Capacidad de carga del camin Densidad 0,9 t/m3 1,6 -1,8 t/m3 2,2 t/m3 Tipo de tolva Tolva de gran volumen Tolva stndar Tolva de roca

Relaciones entre capacidades y pesos netos para diferentes tipos de camiones.

6.7.4 Potencia La potencia de accionamiento es funcin de la capacidad de carga y del tipo de unidad de transporte. Camiones convencionales: 10,5 HP/t. Camiones con tractor remolque y camiones con descarga por el fondo: 8 HP/t.

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6.7.5 Tipo de transmisin 6.7.6 Chasis 6.7.7 Peso y potencia Se analizarn: Tara. Carga. Relacin Tara/Carga. Potencia del motor. Relacin Potencia/Peso total. Tipo de motor y fabricante.

6.7.8 Frenos 6.7.9 Cabina 6.7.10 Neumticos El tipo y fabricante. La carga mxima. La cobertura sobre carga mxima. Las dimensiones. Exigencia de pistas con una mayor calidad de construccin. Costes de operacin altos. Problemas de fabricacin, transporte Y manipulacin de grandes neumticos.

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La situacin actual y desarrollos futuros:Alimentacin por trole. Asignacin dinmica de camiones. Aplicacin de programas de computacin. Aplicacin de la microelectrnica.

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Curso: CARGUIO Y TRANSPORTE Captulo 5 EQUIPOS DE CARGUO

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OCTUBRE 2006

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Captulo 5 - Equipos de Carguo

Observacin: El texto contiene una gran variedad de fotografas y/o imgenes relativas al tema principal y que fueron obtenidas de diferentes fuentes: Revistas de Minera (nacionales e internacionales), empresas en Internet y colaboraciones de estudiantes de Ingeniera de Minas de la Universidad de La Serena. Se deja constancia que su utilizacin en este trabajo slo persigue fines didcticos.

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5.1 CARGADORES FRONTALES

5.1.1 INTRODUCCION El primer cargador apareci en Estados Unidos en 1939 y consista en un tractor de ruedas con un balde en la parte delantera accionado por cables. En la dcada de los aos cuarenta se introdujeron numerosas modificaciones: ubicacin del motor en posicin trasera para mejorar la traccin y estabilidad, brazos soportes del balde a ambos lados del equipo, accionamiento hidrulico del balde y traccin a las cuatro ruedas. Posteriormente, en los aos cincuenta se introdujo la servotransmisin y en la dcada de los sesenta el diseo articulado. Estos equipos, por su gran movilidad, maniobrabilidad y versatilidad, han tenido una gran popularidad, tanto en obras pblicas como en minera a cielo abierto, alcanzando la mxima penetracin en la dcada de los setenta con la aparicin de mquinas de 125 t, capaces de cargar camiones de hasta 154 t. En los aos 80 se produjo una paralizacin en el crecimiento de los cargadores, existiendo solo nueve modelos con balde superior a 10 m3.

Esta falta de crecimiento se debi a dos causas: Falta de crecimiento en la capacidad de los camiones de acarreo de materiales que en esa dcada slo pasaron de 154 a 200 t. Fuerte penetracin en el mercado de las excavadoras hidrulicas, tanto en los movimientos de tierra como en la minera a cielo abierto.

-

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5.1.2 VERSATILIDAD OPERACIONAL Y TIPOS DE UNIDADES Los cargadores estn capacitados para efectuar las siguientes operaciones:

- Carga de camiones tolva, vagones de tren o tolvas fijas.

- Carga y transporte, reemplazando en distancias cortas el empleo de camiones tolva. * Desde el frente de trabajo hasta el punto de vaciado, Vg. chancador primario. * Desde un stock de material hasta la planta de tratamiento.

- Como mquina auxiliar: puede trabajar en limpieza de frentes o lugares de trabajo, preparacin de rampas, apertura de pistas de transporte en laderas de cerros, etc.

- Como mquina de empuje, sustituyendo a los tractores sobre orugas.

Existen dos tipos de cargadores frontales, que se diferencian en el tren de rodaje: - Mquina sobre ruedas - Mquina sobre orugas.

Cargadores de orugas y ruedas.

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De acuerdo con la capacidad del balde, se establecen tres categoras de cargadores CAPACIDAD (yd3) CAPACIDAD (m3) 5

CATEGORIA Pequeos Medianos Grandes

Los cargadores han seguido en su evolucin al tamao de los camiones. Mientras que las mquinas de la Categora II se emplean fundamentalmente como unidades de carga asociadas al arranque de materiales mediante tractores y con camiones, comprendidos entre las 35 y 50 t, - que es la gama ms utilizada en los movimientos de tierra de obras pblicas - los equipos de la categora III, que pueden llegar a tener baldes de hasta 25 m3, se utilizan slo en los grandes proyectos y, fundamentalmente, en la minera a cielo abierto, ya que pueden cargar camiones con capacidades superiores a 85 t.

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5.1.3 CARACTERISTICAS GENERALES Y DE DISEO Las principales caractersticas de los cargadores son: Gran movilidad, alcanza hasta los 45 km / h permitiendo el transporte a cortas distancias.

- Altura de descarga, comprendida entre 3 y 7 m o ms. - Diseo compacto, relacin media Peso en Servicio / Tamao del balde de 7,5 t/m3.

CAPACIDAD NOMINAL DEL BALDE (m3)

RELACION: CAPACIDAD DE LOS BALDES Y PESO EN SERVICIO DEL CARGADOR.

-

Relacin favorable de Potencia instalada / Capacidad del Balde, alcanzndose un valor medio de 62 HP / m3.

CAPACIDAD NOMINAL DEL BALDE (m3)

RELACION: CAPACIDAD DEL BALDE Y POTENCIA DEL CARGADOR.

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-

Capacidad para remontar y trabajar en pendientes y excelente maniobrabilidad y radio de giro pequeo gracias a la articulacin central.

- Gran anchura del balde que le permite manejar grandes piedras o piezas.

- Puede obtener mezclas en las frentes de carguo debido a la gran maniobrabilidad.

-

Facilidad para mantener un piso de carga ms limpio, no precisndose mquinas auxiliares para estos menesteres, como en el caso de excavadoras de cables o hidrulicas.

- Adaptabilidad a diferentes mtodos de carguo y transporte.

- Menor inversin de capital que en otros sistemas de carga.

- Menor peligro de envejecimiento debido a su menor vida til (10.000 a 15.000 hrs.).

- Facilidad de reventa, alta posibilidad de arriendo y contratacin.

- Mantenimiento sencillo por el sistema de intercambio de conjuntos.

- Menor necesidad de prctica y experiencia del personal que con otras unidades de carga.

CAPACIDAD NOMINAL DEL BALDE (m3)

RELACION: CAPACIDAD DEL BALDE Y FUERZA DE ARRANQUE DEL CARGADOR

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Sin embargo los cargadores de ruedas presentan los siguientes inconvenientes:

- Requieren que el material, en general, a cargar sea previamente tronado.

- Para igual capacidad del balde, tienen una menor productividad que las palas de cables.

- Necesitan amplio espacio para maniobrar, ya que necesitan desplazarse durante la operacin de carga.

-

La productividad se reduce con la aparicin de problemas de traccin, en suelos embarrados y blandos.

-

Cuando el piso donde se est cargando es disparejo o presenta patas, se eleva el costo de los neumticos.

- La menor vida de estos equipos se traduce en un mayor costo de propiedad.

- Necesitan bancos de menor altura para operar con seguridad.

- Menor DF que las cargadores de cables.

- Condiciones de trabajo para el operador ms duras que en otras mquinas de carga.

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5.1.4 DISEO Y CONSTRUCCIN En lo relativo al diseo y construccin de los cargadores de ruedas, las partes ms importantes son: - El chasis. Salvo en los equipos muy pequeos, el chasis est formado por dos semichasis unidos por una articulacin doble con eje vertical:

Chasis de un cargador de ruedas articulado.

En el semichasis delantero, con una forma ms o menos triangular, va anclado todo el equipo de trabajo. El semichasis trasero tiene forma de caja y debe soportar adems del eje y su diferencial (al igual que el delantero), el peso del motor y de la transmisin y, generalmente, la cabina y mandos del operador. Estn construidos de acero de alta resistencia, especialmente diseados par soportar esfuerzos de carcter continuado, tanto de torsin como de flexin. Van unidos mediante dos pasadores de acero endurecido que se insertan en cojinetes de rodillos. La distribucin de masas evita la necesidad de un contrapeso y mantiene bajo el centro de gravedad.

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