Universidad de Santiago de ChileFacultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería en Minas Proyecto a Cielo Abierto Informe de Metodología de Cálculo de Equipos de Producción y de Apoyo PREPARADO POR: Rigoberto Casanova Armijo Miguel Contreras Madariaga Felipe Medina Mella Carlos Nilo Vásquez Omar Sepúlveda Gutiérrez REVISADO POR: Sebastián Vera Muñoz FECHA: Miércoles 25 de Septiembre de 2014 Resumen Ejecutivo Una de las etapas más relevantes en un proyecto es la adecuada selección de los equipos industriales involucrados en el proceso productivo, ya que los costos estimados para el proyecto pueden diferir en gran medida con respecto a los reales en función de la selección de la maquinaria a utilizar. Es así que en la explotación de un yacimiento el dimensionamiento de los equipos resultará del análisis de gran cantidad de información, tanto tecnológica como práctica, las cuales permitirán determinar las mejores alternativas para la extracción y el manejo de los recursos involucrados. Para el proceso de dimensionamiento de equipos debemos definir los siguientes puntos: Envergadura de nuestro proyecto (vida de la mina, reservas, etc.). Programa de producción (movimiento de materiales). Parámetros de diseño (malla de perforación, perfiles de transporte, restricciones en dimensiones generales de operación, altura de bancos, pendientes, etc.). Tecnología disponible (equipos y maquinarias). Factores operacionales (días de trabajo, sistemas de turnos, índices operacionales, etc.). Factores de relación Mina-Equipos (resistencia a la rodadura, abrasividad del material, etc.) Rendimientos y costos estimados. En función de estos puntos se definen las mejores alternativas, las cuales serán evaluadas según criterios de selección que permitirá definir la mejor flota para la faena. La metodología que utilizó la División Andina para dimensionar la flota de carguío y transporte de sus minas a cielo abierto está basada en un método determinístico y está construida en módulos. División Andina utiliza el simulador Komatsu para determinar los ciclos de transporte, a partir de los cuales se determina la flota de carguío y transporte. Existen metodologías bien definidas para el dimensionamiento de flota de carguío y transporte en Divisan Andina CODELCO Chile. Corto Plazo Largo Plazo La diferencia entre estas metodología es que la metodología de corto plazo se basa en la fórmula de Match Factor (Factor de Compatibilidad), mientras que la metodología de largo plazo no utiliza la fórmula del Match Factor, sino que solo se consideran las horas requeridas versus las horas disponibles. Índice 1 Objetivo ................................................................................................................................. 1 2 Alcance .................................................................................................................................. 1 3 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 2 4 DIMENSIONAMIENTO DE UNA FLOTA DE EQUIPOS PARA LA EXPLOTACIÓN DE UNA MINA A CIELO ABIERTO ........................................................................................................................... 3 4.1 EQUIPOS DE PRODUCCIÓN: .......................................................................................... 5 4.2 EQUIPOS DE APOYO: ................................................................................................... 10 5 EJEMPLO PRÁCTICO FLOTA DE EQUIPOS PARA LA EXPLOTACIÓN DE UNA MINA A CIELO ABIERTO....................................................................................................................................... 15 6 5.1 Camión Minero............................................................................................................ 15 5.2 PALA MINA DON LUIS. ................................................................................................. 20 5.3 Perforadora (Caso Maricunga). ................................................................................... 21 5.4 BULLDOZER (Maricunga): ............................................................................................ 22 5.5 OTROS EQUIPOS AUXILIARES: ..................................................................................... 22 ANEXOS ............................................................................................................................... 23 6.1 ÍNDICES DE OPERACIÓN. (ASARCO) ............................................................................ 23 6.2 ÍNDICES OPERACIONALES ............................................................................................ 26 7 conclusiones ........................................................................................................................ 28 8 Referencias Bibliográficas ................................................................................................... 28 .......................................Equipos Mineros............................................................................................................ 11 Ilustración 7..............................Camión Minero.........................................................................1-4: Rendimiento horario de equipo de carguío ................. 15 Ilustración 12.... 22 ......................................Motoniveladora................Carguío y Transporte........................ ............. 5 Ilustración 4...................................3-1: Input Maricunga........................................................................................ ........................Camión Aljibe ............................5-1: Otros equipos auxiliares....Pala Minera.......ASARCO......... .....................................................Bulldozer........... 13 Ilustración 10.................. 25 Índice de Tablas Tabla 6.......................................................Compactadores .........................................................Selección de Equipos................................................................................ 21 Tabla 6.................................................Wheeldozer ............................................................ 17 Tabla 6................................. ....................................-........... 8 Ilustración 5........................1-2: Plan Minero correspondiente al mes de abril de 2004 .................................................... ............................................................... 16 Tabla 6.............................................. 15 Tabla 6. 14 Ilustración 11................... 13 Ilustración 9.....1-1: Ejemplo de la Estructura de un Perfil de Transporte .................. 10 Ilustración 6.............................. ............... 3 Ilustración 3...................... 2 Ilustración 2........................................................................... ............................... 18 Tabla 6.............................. 12 Ilustración 8......................................Cargador Frontal ............................................Fase 1 Mina Don Luis ..........................................................................................................Índice de Ilustraciones Ilustración 1.............................1-3: Índices de Eficiencia del Equipo de Carguío ..................................Perforadora. 20 Ilustración 13................. Maricunga u otros métodos empíricos que están sujetos a cambios ya que cada mina a rajo abierto tiene sus mediciones y propiedades particulares. se mostró ejemplos aplicados tanto a Andina. 1 .1 OBJETIVO Averiguar y analizar las metodologías de cálculo de equipos tanto para los equipos de producción como para los equipos de apoyo. 2 ALCANCE Se realizó un estudio de los equipos de producción y apoyo que existen en una minería a cielo abierto para determinar una metodología. Luego. entonces. Ilustración 1. Para ello se debe tener en consideración el plan minero. el tipo de minería por desarrollar. Esta dificultad puede controlarse en gran medida si la tarea es realizada por un grupo de técnicos y se dispone de datos históricos con los cuales validar el modelo.Selección de Equipos. La selección de equipos se realiza. en torno a tres grupos básicos de información: las condiciones del entorno. 2 . a los que se les asigna un "peso" relativo en función de su importancia. Una vez determinado el contexto general del proyecto y los materiales por manipular. entre los cuales se destaca el de análisis de decisiones por objetivos ponderados. Es por lo anterior que es de suma importancia conocer el ambiente en donde se determina determinada faena de trabajo y conocer todas las características que la rodean. Este sencillo método es subjetivo. se calcula la utilidad relativa o puntuación total que adquiere cada equipo. es posible definir los equipos que pueden utilizarse para seleccionar la mejor alternativa. ya que en principio una sola persona determina los pesos relativos de cada criterio. ya sea a rajo abierto o subterráneo. que consiste en una evaluación técnica y económica completa. las características del yacimiento y la geometría de la explotación y sus requerimientos específicos. Existen variados métodos de selección. Dicho método consiste en fijar los objetivos o criterios específicos del proyecto. Para cada una de las alternativas de máquinas consideradas en el desarrollo de las labores se estiman las calificaciones parciales o probabilidades de obtención de cada objetivo planteado.. Luego. tanto si son cuantificables o subjetivos.3 INTRODUCCIÓN Hoy en día selección del cálculo de equipos se realiza una vez que se ha definido el proyecto minero por explotar. Factores de relación Mina-Equipos (resistencia a la rodadura. índices operacionales. altura de bancos. Es así que en la explotación de un yacimiento el dimensionamiento de los equipos resultará del análisis de gran cantidad de información.- La información tecnológica proviene de las distintas fábricas y distribuidores de equipos mineros disponibles en el mercado. Programa de producción (movimiento de materiales).).. En función de estos puntos se definen las mejores alternativas.). tanto tecnológica como práctica. la información práctica se obtiene de la experiencia en faenas mineras similares o de estadísticas (no aplicable en nuestro proyecto) como también de los estudios que se realicen respecto al comportamiento de las variables involucradas en el proceso de selección de la flota. ya que los costos estimados para el proyecto pueden diferir en gran medida con respecto a los reales en función de la selección de la maquinaria a utilizar. reservas. las cuales permitirán determinar las mejores alternativas para la extracción y el manejo de los recursos involucrados.). Parámetros de diseño (malla de perforación. etc.) Rendimientos y costos estimados. perfiles de transporte.4 DIMENSIONAMIENTO DE UNA FLOTA DE EQUIPOS PARA LA EXPLOTACIÓN DE UNA MINA A CIELO ABIERTO Una de las etapas más relevantes en un proyecto es la adecuada selección de los equipos industriales involucrados en el proceso productivo. las cuales serán evaluadas según criterios de selección que permitirá definir la mejor flota para la faena. sistemas de turnos. restricciones en dimensiones generales de operación. etc. pendientes.Equipos Mineros. etc. Factores operacionales (días de trabajo. Para el proceso de dimensionamiento de equipos debemos definir los siguientes puntos: Envergadura de nuestro proyecto (vida de la mina. 3 . Tecnología disponible (equipos y maquinarias). etc. abrasividad del material. Ilustración 2. 4 . 4. En el caso de los pozos tendremos que diseñar la malla de perforación. Definido el diámetro deberá determinarse (bajo criterios teóricos y/o empíricos) el burden y espaciamiento. 2. Definido lo anterior más la longitud de los tiros. 6. sectores conflictivos. Largo de perforación (altura de banco + pasadura). la cual podrá estar definida como un global sin discriminar sectores específicos de la explotación. Diámetro de perforación Burden.4. Disposición espacial relativa de los tiros. pre corte. siendo: Tt B E H P Δ Tmb = Tonelaje a remover por cada tiro (toneladas) = Burden (metros) = Espaciamiento (metros) = Altura de Banco (metros) = Pasadura (metros) = Densidad de la Roca (toneladas/m3) = Tonelaje a remover por metro barrenado (toneladas) 5 .1 EQUIPOS DE PRODUCCIÓN: Definida la vida útil de la explotación y los movimientos de materiales a realizar durante ese tiempo. Además se debe determinar la disposición espacial de los tiros. tenemos determinado el ritmo de explotación de la mina y con ello el rendimiento exigido por nuestra faena. 3. se podrá determinar el tonelaje a mover involucrado en la operación de perforación. o también podrá definirse una malla particular para cada caso existente (mineral. Cualquiera sea la situación necesitamos definir: 1. Ángulo de inclinación de los tiros. Recordemos que sobre la base del tipo de roca a perforar determinaremos la clase de perforación más adecuada. por lo tanto tenemos nuestro punto de partida para la definición de las actividades a realizar para cumplir con dicho rendimiento.1 PERFORADORAS Ilustración 3.1.Perforadora.. etc. 5. 4.). bancos dobles. estéril. Espaciamiento entre tiros. con lo cual quedará definida nuestra malla de perforación. Factor de Roca (%). HTp = Horas trabajadas por turno en perforación (horas). FR = TDp = Turnos a trabajar por día en perforación (turnos/día). determinada por catálogo. que castiga la velocidad de perforación en función de la dificultad operacional que impone la roca. para cumplir con el ritmo de explotación de la mina (metros barrenados): ( ) Área sometida a la perforación por período (metros cuadrados): ( ) Para calcular el rendimiento de un equipo de perforación tendremos que determinar: DFp = Disponibilidad física del equipo de perforación (%). para cumplir con el programa de explotación de perforaciones): ( ) Metros barrenados requeridos por período. VP Velocidad de perforación instantánea del equipo (mb/hora). = 6 . FOp = Factor operacional del equipo de perforación (%).Tap T = Tonelaje a remover por área sometida a Perforación (toneladas) = Tonelaje total por período (toneladas) Tenemos que: Con lo cual podremos obtener índices como: ( )( ) ( )( ) Con lo cual podremos tener una aproximación de: Número de tiros necesarios por período. UTp = Utilización del equipo de perforación (%). 7 . remolcadores.).Con estos datos se procede al cálculo del rendimiento del equipo de la siguiente manera: Velocidad real de Perforación: Rendimiento por Turno: Rendimiento por Día: Definiendo los días a trabajar por período en perforación como DPp. Dependiendo del equipo a utilizar tendrá que realizarse el dimensionamiento de equipos auxiliares de perforación necesarios (compresores. se tiene que el número de equipos requeridos para cumplir con la producción es: ( ) Resultado con el cual se realizará un análisis criterioso que permita definir un número entero de equipos para la operación (lo que incluye a los equipos de reserva). etc. grupos electrógenos. pendientes. áreas disponibles. por lo tanto el dimensionamiento de la flota considera las dos operaciones unitarias como un conjunto. Vb = Volumen del balde del equipo de carguío (metros cúbicos).2 CAMIONES Y PALAS Dentro de las operaciones unitarias el carguío y transporte es la que abarca mayor cantidad de análisis. Antes de ser evaluada la flota de equipos para el carguío y transporte deberá cumplirse inicialmente con lo siguiente: Compatibilidad física entre los equipos de carguío y transporte con la explotación. Muchas veces sólo es posible descartar una alternativa después de haber evaluado económicamente la flota de carguío y transporte. 8 . dimensiones operacionales. Junto con ello necesitamos las características básicas de la explotación (dimensiones de diseño. El rendimiento requerido por la explotación es el primer dato que permitirá diseñar la operación unitaria y definir el rendimiento de los equipos para cumplir con el plan del período.. altura de descarga del carguío v/s altura de carga del transporte etc.Carguío y Transporte. limitantes de estabilidad por pesos máximos. Ilustración 4.).). ya que se encuentran directamente ligadas entre sí.4. lo cual introduce una dificultad adicional al requerir una evaluación más acabada de una flota que finalmente sería descartada.1. resistencia a la rodadura. podemos continuar definiendo para el carguío: T = Tonelaje total a mover por período (toneladas). debiendo recurrir al análisis de distintas combinaciones de equipos compatibles entre sí y con la operación. lo cual representa el primer paso de nuestro dimensionamiento (definir límites técnicos y/o económicos a los equipos a evaluar). etc. es decir que la flota de equipos sea capaz de operar en la faena en condiciones normales de operación y seguridad (en función de la altura de bancos.- Verificadas estas condiciones (especificaciones técnicas básicas). muchas alternativas de equipos quedarán fuera del análisis. selectividad. Dependiendo de las características de la explotación. perfiles de transporte. FLc = Factor de llenado del equipo de carguío (%). otras limitantes. = = = = = La capacidad del equipo de carguío resulta de: ( )( ) El rendimiento horario de un equipo de carguío resulta de: ( )( ) El rendimiento diario de un equipo de carguío resulta de: ( ) El rendimiento por período de un equipo de carguío resulta de: ( ) El número de equipos requeridos para cumplir con la producción del período resulta de: ( 9 ) . Rendimiento diario del equipo de carguío (toneladas/día). Factor del material que castiga el tiempo del ciclo de carguío por causa de alguna propiedad del material que haga más difícil su manipulación (%). Capacidad del equipo de carguío (toneladas por palada). DFc = Disponibilidad física del equipo de carguío (%). FOc = Factor operacional del equipo de carguío (%). TCc = Tiempo de ciclo del carguío (horas). TDc = Turnos trabajados por día para el carguío (turnos/día). DPc δ Cc RDc RHc Días por período para el carguío (días). Densidad del material (toneladas/metro cúbico).€ = FM = Esponjamiento del material (%). HTc = Horas trabajadas por turno del carguío (horas). Rendimiento diario del equipo de carguío (toneladas/día). UTc = Factor de utilización del equipo de carguío (%). turnos y días por período en que opera el transporte. 4. los equipos productivos requieren de ciertas condiciones de operación para cumplir con las exigencias de producción.2 EQUIPOS DE APOYO: Como sabemos. basado en la experiencia y estadísticas observadas en las distintas faenas mineras explotadas por rajo abierto. Se tendrá que maximizar la utilización de la capacidad del transporte en función de la capacidad del carguío o vise versa (garantizar que el número de paladas para llenar el equipo de transporte sea lo más próximo a un número entero. los que idealmente serán dimensionados en función de las actividades que tendrán que realizar. Para el caso del transporte debemos considerar lo siguiente: El número de horas. 4. los llamados equipos auxiliares. en función de los rendimientos operacionales para los cuales han sido diseñados y seleccionados.1 BULLDOZER: Ilustración 5. Estas condiciones de operación no siempre se cumplen.2. por lo que se requiere contar con la asistencia de otros equipos de apoyo para que estas condiciones se materialicen. 10 . de servicio o de apoyo minero.Bulldozer. Es por ello que en cada faena o proyecto de explotación minero a rajo abierto. se incluye como parte del dimensionamiento de la flota de equipos.. Dentro de los tópicos del curso se incluye el dimensionamiento de equipos de apoyo en forma práctica. es decir que el número de paladas para llenar al equipo de transporte sea tal que no perjudique el rendimiento global de la flota.Resultado al cual se tendrá que someter a un análisis criterioso que permita definir un número entero de equipos para la operación de carguío. Se tendrá que optimizar el tiempo de llenado del transporte en función del tiempo de carguío. son los mismos que en el caso del carguío (no puede operar uno sin el otro). de modo de maximizar el factor de llenado o aprovechamiento de la capacidad del transporte). Nº de Botaderos.. tiene estrecha relación con el número de palas (o equivalente pala). accesos. por lo que deben aplicarse al resultado): ∑ 4. Se recomienda que un wheeldozer visite a una pala cada media hora. botaderos en operación. Accesos. tiene relación con el número de palas (o equivalente palas) en operación y la distancia que hay entre ellas. etc.. Características específicas) Metodología usada por Maricunga: ( ) ( ) ( ) Otra metodología general de una mina a rajo abierto de la segunda región que está sujeta a modificaciones cada año (no dispone de utilización ni disponibilidad.Wheeldozer El número de wheeldozers en una faena.2 WHEELDOZER: Ilustración 6.2. nieve. accesos por abrir. caminos) 11 . es así que: Nº Wheeldozers = f (NºPalas y distancia entre ellas. botaderos. es así que: Nº Bulldozers = f (Nº Palas. presencia de nieve. Botaderos. etc.El número de bulldozers en una faena. Los trabajos más habituales de una motoniveladora son los siguientes: • • • • • Extendido de una hilera de material descargado por los camiones y posterior nivelación. donde los principales inputs de entrada son: 1.. característica que está dada por los diferentes movimientos de la hoja. ya sea nivelación y/o refino. se considera como una máquina de terminación superficial.2. sino para realizar acabados. ya que no es capaz de aplicar la potencia de movimiento ni la de corte del bulll o wheel. Excavación. Refino de explanadas Perfilado de taludes.4. Finalmente. pero su diferencia radica en que la motoniveladora es más frágil. Generar peraltes positivos en curvas de caminos en rutas al interior mina. N° de caminos.3 MOTONIVELADORA: Ilustración 7. 2.Motoniveladora. 12 . En el mercado se pueden encontrar diferentes Modelos de motoniveladoras. La motoniveladora es una máquina muy versátil. Calidad y cantidad del terreno a trabajar. Su función principal es nivelar el terreno o dar la pendiente necesaria al material en que se trabaja. así como también por la serie de accesorios que puede tener. Éstas no son máquinas para la producción. Éstas pueden imitar todo los tipos de tractores con dozer. una fórmula empírica que se podría utilizar para determinar la flota de motoniveladoras es la siguiente: N° de Motoniveladoras = Camiones Totales (Transporte) X 0.09 Donde dicha fórmula puede estar sujeta a cambios dependiendo de las condiciones de la faena. Para el cálculo de motoniveladoras depende de varios factoes. perfilado y conservación de las cunetas en caminos. ancho y largo de los caminos. Además poseen pistones para largo alcance. velocidades de los equipos que transitan etc. Calidad y Nº de Caminos) 4. Calidad.5 CAMION REGADOR: Ilustración 9. dependerá de la cantidad de trabajo que haya que realizar para mantener una faena en condiciones deseadas.2. La cantidad de camiones aljibes deben estar de acuerdo con las necesidades de la mina. 2. los cuales poseen sistemas de dispersión en su parte posterior. Para el caso de la minería se utilizan generalmente en: • Humectar caminos de manera de evitar la suspensión de material particulado provocado por el tránsito de camiones de extracción u otros equipos en la mina.. • Por otra parte. Es por esto que a modo general se pueden establecer los siguientes inputs de entrada para el cálculo de una flota de camiones aljibes: 1. son camiones que poseen un estanque diseñado para transportar fluidos. de manera de ir humectando de forma equitativa.Camión Aljibe Los camiones aljibes.4. 13 .2. regadores o aguateros.. estando en función de las curvas de evaporación. se pueden utilizar como medio para la extinción de incendios de equipos al interior mina o para enfriar neumáticos.4 CARGADOR FRONTAL: Ilustración 8.Cargador Frontal El número de cargadores frontales de servicio (no de producción). Número de caminos. Estos son usados como equipos de apoyo. por lo general se tiene: Nº Cargadores Frontales = f (Mantención y tareas generales. 4. en función del ancho de caminos.2. etc.. deberá satisfacer las necesidades para la mantención de los caminos. Por lo general se puede expresar como: Nº de Compactadores = F (Calidad y Nº de Caminos a Compactar) Podemos resumir que la cantidad de equipos de servicio dependerá de las características de operación de la faena y sus necesidades.6 COMPACTADORES: Ilustración 10.Compactadores El número de compactadores de camino.07 Donde dicha ecuación señalada anteriormente puede estar sujeta a cambios dependiendo de las condiciones de la faena. Una de las formas empíricas para el cálculo de la flota de camiones aljibes corresponde a la siguiente ecuación: N° de Camiones Aljibes = Camiones Totales (Transporte) X 0. Características específicas de los suelos. índices de compactación deseados. 4..3. Características de los equipos que transitan. 14 . es decir por la calidad y cantidad de los caminos relacionados con la faena. Final Ruta Vel. Máxima Vel. Final Descripción Vel. Final Ruta Vel.1. Existen metodologías bien definidas para el dimensionamiento de flota de carguío y transporte en Divisan Andina CODELCO Chile.Corto Plazo Esta metodología se basa en la fórmula de Match Factor (Factor de Compatibilidad). a partir de los cuales se determina la flota de carguío y transporte. Final Ruta . 5. Ilustración 11.. Corto Plazo Largo Plazo 5. Máxima Vel. Vertical Vel.Camión Minero. División Andina utiliza el simulador Komatsu para determinar los ciclos de transporte. Máxima Vel.1 Metodología División Andina (Año 2002) La metodología que utilizó la División Andina para dimensionar la flota de carguío y transporte de sus minas a cielo abierto está basada en un método determinístico y está construida en módulos. Las líneas siguientes corresponden a la ruta que debe seguir el camión hasta el destino correspondiente.1-1: Ejemplo de la Estructura de un Perfil de Transporte Pendiente 0 9 0 9 0 9 Rodadura 2 2 2 2 2 2 Distancia 137 1974 1254 254 1254 125 Vel.1. La siguiente tabla muestra el formato de un perfil de transporte cualquiera.5 EJEMPLO PRÁCTICO FLOTA DE EQUIPOS PARA LA EXPLOTACIÓN DE UNA MINA A CIELO ABIERTO 5. Máxima Vel. los cuales se construyen de la siguiente manera: La primera línea corresponde a la distancia media horizontal en el banco.1 Metodología para Dimensionamiento de flota . Final Dist. Final Dist. Máxima Vel. mientras que la segunda línea corresponde a la distancia vertical en el banco. Tabla 5.1. Final Ruta Vel. y trabaja de la siguiente manera: Se construyen los perfiles de transporte que son obtenidos en formato xyz o de texto desde el software MineSight.1 CAMIÓN MINERO. Horizontal Vel. Máxima 15 Vel. Máxima Vel. distancia vertical y la ruta hacia el destino correspondiente. calculamos los camiones que se necesitan para transportar las 59.2 Movimiento de material correspondiente al Plan Minero correspondiente al mes de abril de 2004 .6 12.Fase 1 Mina Don Luis Tabla 5.2 minutos y 2.1-2: Plan Minero correspondiente al mes de abril de 2004 . 5.75) = 6.25 6.84 / (1.02 Calculamos una flota ponderada para el banco 3804.84 23.2 + 2.75 minutos para la operación de carguío. los cuales son almacenados en el archivo “ciclos1.1. Para el año 2004 se considera un tiempo de maniobras de 1. de la siguiente manera.77 3.7 12. el paso siguiente es ingresarlos al simulador Komatsu.968 318.xls”.77 3.84 23.75) = 3. tenemos N = 23. Flota ponderada = ((N° de camiones mineral x tonelaje minera) + (N° camiones esteril x tonelaje estéril)) / Tonelaje total 16 .226 307.1.834 Kton de estéril del banco 3804 Aplicando Match Factor. Aplicando Match Factor. Una vez conocidos los tiempos de ciclo para cada perfil de transporte se procede a trabajar con una planilla Excel que incorporará la fórmula de Match Factor para el cálculo de la flota de carguío y transporte de las minas a cielo abierto.Fase 1 Mina Don Luis Banco 3804 3804 3804 Mineral Kton 0 258.060 12. Una vez construidos los perfiles de transportes comprometidos en el plan minero en cuestión.El perfil de transporte está compuesto por la distancia horizontal.2 + 2.149 4. N = Número de camiones que componen la flota Tiempo de ciclo de transporte = (tiempo de maniobra en el carguío + tiempo de carguío + Tiempo de transporte + tiempo de maniobra en la descarga + tiempo de descarga) A continuación se muestra un ejemplo práctico de la metodología de dimensionamiento de flota de carguío y transporte utilizada por División Andina.02 4 9.500 1.226 Kton de mineral del banco 3804.25 6.7 25.866 9.02 6 49.77 6.77/(1.132 12.15 0 117. obteniendo de esta manera los tiempos de ciclo para cada perfil de transporte.7 12.017 Estéril Botadero Tonelaje Días Disp Ciclos N° Camiones Flota Kton Kton Total Mineral Esteril Mineral Esteril Ponderada 117.615 318.3 23.25 Ahora.6 12. tenemos N = 12.02 3 Veamos los camiones que se necesitan para transportar las 258. 822 0.921 13. periodo al cual corresponde el plan minero analizado.85 Febrero 29 0.49 13.Mineral + Ton.77 0.85 0.352 13.352 12.352 13.85 0.85 Agosto 20 0.85 Junio 20 0.85 Marzo 31 0.352 12.352 13.168 Morrena 18.795 0.823 Hrs/Efec 12.77 0.77 0.85 Septiembre 27 0.352 13.352 13.352 13.713 0.921 139.85 Noviembre 30 0.72 Esto es.85 0.548 0.85 0.85 Julio 20 0.31 12.77 0.834)) / 318.Morrena)) + ((Ton.7 días Ahora se deben considerar los índices de eficiencia del equipo Tabla 5.226) + (6.Para el banco 30804.77 0.02 x 59. Por lo tanto.85 Mayo 26 0.77 0.352 13.352 13.85 0.72) En el banco 3804 se utilizaran 4 camiones durante 9 días Análogamente se repite el procedimiento para los demás bancos 17 .77 0.85 Octubre 29 0.85 0.77 0.Botadero)) Ocupación = 12.77 0.941 Ocupación = ((Ton.198 8.77 0.85 Abril 29 0.823 0.85 0.017 12.72) 22 días.85 0.85 0.587 8. de los 30 días de abril se considerara que se trabajaran (30 x 0. Factor = 12. los 6 camiones se utilizaran no durante 12.Morrena) / (Rend.715 Botadero 21.352 13.Estéril) / (Rend.77 0.85 0. considerando que en un día normal se trabajaran 18 horas.060 = 3.567 0.1-3: Índices de Eficiencia del Equipo de Carguío MESES DIAS DISP UTIL Enero 30 0.844 Hrs/Efec 13.765 0.7 días sino que durante 9 días (12.85 0.548 0.85 Diciembre 30 0.85 Total 321 FO 0.907 11. Se calcula un factor de conversión.907 / 18 = 0.352 DIAS 31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 366 UTIL 0.31 8.352 13.85 0. tenemos Flota ponderada = ((3.Roca)) + ((Ton.Mzdo + Ton.352 13.85 0.25 x 258.7 x 0.717 Para el mes de abril de 2004.77 camiones = 4 camiones ¿Durante cuantos días se necesitarán 4 camiones para trabajar en el banco 3804? Rendimiento Kton/día Roca 25. tenemos 12.907 horas efectivas al día.Botadero) / (Rend.85 0.77 0.85 0.352 13. Para calcular las horas de transporte requeridas se considera un rendimiento según el tipo de roca. sino que solo se consideran las horas requeridas versus las horas disponibles.682 9.168 18.7 Otra Fase 2. se utiliza el simulador Komatsu para obtener los ciclos de transporte a partir de los perfiles de transporte.941 Nieve 9. no utiliza la fórmula del Match Factor.11 18.1. El procedimiento para dimensionar la flota de carguío y transporte para las minas a cielo abierto considerando un horizonte de planificación de largo plazo.75 0.94) = 345 horas 5.1-4: Rendimiento horario de equipo de carguío Rendimiento Horario Cargador L . Tabla 5.682 Ahora con las horas efectivas y el rendimiento horario se calcula el rendimiento diario del equipo.75 Rendimiento Horario Cargador L . Al igual que en el corto plazo.7 Nieve 0.95 1.1400 Abril 2004 Fase Roca Morrena Botadero Fase I Don Luis 25.715 21.3 Metodología para dimensionamiento de flota .1400 Fase Roca Morrena Botadero Fase I Don Luis 1.45 1.77 (camiones ponderados) / 4 (camiones redondeados) Horas requeridas = 258226 / ((60/12.715 21. Calculo de Horas de Transporte Requeridas ( ( ) ( ) ) Aplicando esta fórmula tenemos que para transportar las 258.941 Otra Fase 27.Largo Plazo. 18 .45 1.226 Kton de mineral del banco correspondiente al plan minero de abril de 2004 tenemos: Factor de eficiencia = 3.1.84 x 170 x 0.1 1. 1.043 = 778.6 ton/hef Ahora calculamos la flota de camiones para el año 2009 Flota de camiones = (115640000/330)/ (2*12*0.98/100) = 661. 19 .Op (ton/hop) = 778.6) = 27 Para el año 2009 se necesitan 27 camiones de 300 toneladas.1.6*(84.4 Determinación Flota de Camiones División Andina .98% Carga Útil = 299 toneladas Ciclo de transporte = 23.6 ton/hef Luego calculamos el Rendimiento Operacional Rend.CODELCO para el año 2009 Inputs Tonelaje = 115640 Kton Turnos Día = 2 Turno Nominal = 12 hrs Días/año = 330 Disponibilidad = 87.88% Utilización Máxima = 94% Factor Operacional = 84.efectivo (ton/hef) = (60*299)/ 23.( ( ) ( ) ) ( ) ( ) Flota de camiones = (tonelaje / días/año)) / (Turnos día x turno nominal x disponibilidad x utilización x rend Op) Turnos Día = 2 (2 turnos por día) Turno nominal = 12 horas 5.043 minutos Se calcula el Rendimiento efectivo Rend.8788*0.94*661. 08 (horas).226 Kton de mineral del banco 3804 Vb = 35 m3 (Pala P&H 4100) FLc = 95 % € = 30% FM = 1 TCc = 0. TDc = 1 (turnos/día).5. DFc = 95 (%).95 x 0. δ = 2. DPc = 25 (días). FOc = 90 (%). Se tienen los siguientes inputs: T = 258.2 PALA MINA DON LUIS.Pala Minera.07 = 1 Pala P&H 4100 20 .90 x 1) / 0. UTc = 90 (%).8 x 0.08 = 960 (ton/hra) El rendimiento diario de un equipo de carguío resulta de: RDc = 960 x 10 x 1 = 9600 (ton/día) El rendimiento por período de un equipo de carguío resulta de: RPc = 9600 x 25 = 240000 (ton/período=mes) El número de equipos requeridos para cumplir con la producción del período resulta de: Nº Equipos Carguío = 258226 / 240000 = 1.90 x 0. Ilustración 12.7 ton/m3 La capacidad del equipo de carguío resulta de: Cc = 35 x 0.95 x δ / (100 + e) = 89.. HTc = 10 (horas).8 (ton/palada) El rendimiento horario de un equipo de carguío resulta de: RHc = (89. requiero de fórmulas empíricas.36 0 -100 15 Cabe destacar que dado la velocidad de rotación y diámetro del barreno se puede estimar la frecuencia.3 PERFORADORA (CASO MARICUNGA).5 metros de espaciamiento. 21 . MODELO Diámetro Barreno (mm) Velocidad de rotación (m/s) RPM Longitud Máxima Barrenado (m) DM25SP 100 0.8 . Para diseñar la malla de perforación.3-1: Input Maricunga.7 metros de Burden. Tabla 5. A continuación se realizan los siguientes cálculos: ( ) ( ) ( (t) ) Se puede estimar la velocidad máxima de perforación mediante la siguiente ecuación: Agregando los indices operacionales: .UT = 0.85 Finalmente el número de perforadoras necesarias para cumplir con la producción es 4.5.75 . Las ecuaciones a utilizar son: Resolviendo las ecuaciones se obtiene que la malla de disparo es de 3. en efecto. para este modelo es 69 RPM. 1 metro de pasadura y 4.DF = 0.FO = 0. 5 OTROS EQUIPOS AUXILIARES: Según el método mencionado anteriormente y suponiendo que tenemos 4 palas y 30 camiones.5.070 Suma de las palas con cable eléctrico X 0. Aux. EQUIPOS FORMULA Motoniveladoras Wheeldozer Aguadores Manipuladores Suma de camiones totales X 0. tenemos el siguiente cuadro: Tabla 5.4 BULLDOZER (MARICUNGA): Metodología usada por Maricunga: ( ) ( ) ( ) Datos: N° Botaderos= 1 de terraza N° Perforadoras= 4 N° Palas= 2 Reemplazando en formula: ( ) ( ( )) ( ) 5. en una gran minería.090 Suma de todas las palas X 1.5-1: Otros equipos auxiliares.290 Suma de camiones totales X 0. 3 5 2 2 .410 22 N° Eq. y se divide en dos tiempos que corresponden a: I Tiempo Hábil..1.6 ANEXOS 6.1.4. solo abordaremos los índices mecánicos.1 Índices Mecánicos: Los que informan sobre la disponibilidad física de equipos e instalaciones y sus rendimientos o producciones por unidad de tiempo.2 Índices de Insumos: Los que señalan magnitudes de los elementos consumidos para lograr una unidad de producto comercial o el rendimiento del insumo expresado en unidades de producto por unidad de elemento consumido (ejemplo Kg.Reemplazo oportuno y adecuado. .Mantención electromecánica. A continuación definiremos los parámetros a utilizar en la obtención de los índices.1 ÍNDICES DE OPERACIÓN.Uso. 6. ton-Km/lt combustible).1. 23 . estos índices operacionales mineros se pueden clasificar en cuatro grandes grupos: 6. 6. II Tiempo Inhábil. meses.1. La optimización debe entenderse como máxima disponibilidad operativa y rendimiento al mínimo costo de inversión. 6.explosivo/tonelada. estos parámetros dicen relación con la distribución temporal de la máquina en cada tarea en un período dado. años. a objeto de lograr la optimización de los siguientes aspectos relacionados con equipos e instalaciones: . 6. etc.1. funcionamiento y operación. (ASARCO) De modo genérico y en función de su representatividad y contenido.3 Índices Mineros: Los que muestran las relaciones y/o proporciones que toma la materia prima mineral y sus leyes al fluir por las distintas etapas del proceso de extracción y beneficio (ejemplo razón estéril/mineral).4 Índices de Resultados: Los que indican logros planeados y reales para el período reportado (por ejemplo ton Cu fino/mes). .1 Tiempo Cronológico o Calendario (TCR): Son las horas correspondientes al tiempo calendario natural como días. Limitándonos a nuestro tema. los cuales provienen de la información obtenida por un sistema desarrollado y aplicado. operación y mantención. estando en condiciones electromecánicas de cumplir su objetivo de diseño. ausentismo colectivo por epidemias.5 Tiempo Efectivo u Horas Efectivas (HEF): Son las horas en que la unidad de equipo o instalación está funcionando y cumpliendo su objetivo de diseño. temblores.4.Reserva.1. esperas de equipo complementario y en general por razones originadas en la coordinación de las operaciones. a cargo de su(s) operador(es) y con una tarea asignada.1.Son las horas en que la faena suspende sus actividades productivas y/o mantención de sus elementos y/o infraestructura por razones como: - Paralizaciones programadas: Domingos.4.2 Tiempo Hábil u Horas Hábiles (HH): Son las horas en que la faena está en actividad productiva y/o en tareas de mantención de sus elementos de producción y/o infraestructura. - Imprevistos: Originadas y obligadas por causas naturales como lluvias. - Cuando en horas o tiempo programado como inhábil un equipo o instalación es operado y/o sometido a mantención y/o reparación. colaciones etc. Este tiempo se divide en: .6 Tiempo de Pérdida Operacional u Horas de Pérdidas (HPE): Son las horas en que la unidad de equipo o instalación.4.1. 6. u otras ajenas al control de la faena como la falta de energía eléctrica. nieve.3 Tiempo Inhábil u Horas Inhábiles (HIN): . en condiciones electromecánicas de cumplir su objetivo o función de diseño y con una tarea o cometido asignado. festivos. el tiempo real es computado como tiempo hábil y clasificado en una de sus tres condiciones. vacaciones colectivas. 6. 24 .1. en estas horas cada instalación o unidad está en: . etc.4 Tiempo de Operación u Horas de Operación (HOP): Son las horas en que la unidad o instalación se encuentra entregada a su(s) operador(es). atrasos en la llegada del transporte de personal.6.. 6.Tiempo de Pérdida Operacional. como son los traslados.Mantención. ..4. 6. .Tiempo Efectivo.4.1. . no puede realizarla por motivos ajenos a su funcionamiento intrínseco.Operación. 25 .1. Ilustración 13. Igualdades: TCR = HH + HIN HH = HOP + HRE + HMT HOP = HEF + HPE Ahora veremos la utilización de estos parámetros temporales en la definición de los índices mecánicos. 6.1.4.7 Tiempo de Reserva u Horas de Reserva (HRE): Son las horas hábiles en que la unidad de equipo o instalación. estando en condiciones electro-mecánicas de cumplir su función u objetivo de diseño. .8 Tiempo de Mantenimiento u Horas de Mantención (HMT): Son las horas hábiles comprendidas desde el momento que la unidad de equipo o instalación no es operable en su función objetiva o de diseño por defecto o falla en sus sistemas electro-mecánicos o por haber sido entregada a reparación y/o mantención. El tiempo de mantención se divide en: - Esperas de personal y/o equipos de apoyo y/o repuestos. Movimientos y/o esperas de estos en lugares de reparación y/o mantención.. si el equipo sigue funcionando y hay cambio de operador se considera tiempo de operación). hasta que ha terminado dicha mantención y/o reparación y el equipo está en su área de trabajo o estacionamiento en condiciones físicas de operación normal. Traslados hacia y desde talleres o estación de mantención o reparación.Falta de capacidad prevista de equipo complementario o accesorio.ASARCO. . . no lo realiza por motivos originados en una o más de las siguientes razones: .6.No requerirlo el programa o plan de trabajo.Falta de operador (si es en la hora de colación se toma como tiempo inhábil.4.No permitirlo el área donde debería cumplir su función. Tiempo real de mantención y/o reparación. Este indicador es directamente proporcional a la calidad del equipo y a la eficiencia de su mantención y/o reparación. expresada en porcentaje. e inversamente proporcional a su antigüedad y a las condiciones adversas existentes en su operación y/o manejo.2.1. en la cual el equipo se encuentra en condiciones físicas de cumplir su objetivo de diseño.2. Es directamente proporcional a la demanda o necesidad de la operación de utilizar el equipo. 26 . dentro del límite impuesto por la disponibilidad física del mismo.2 Índice de Mantenimiento: Es el tiempo en horas que el equipo es operado por cada hora invertida en su mantención y/o reparación. e inversamente proporcional a su antigüedad y a las condiciones adversas en su operación o manejo.3 Índice de Utilización: Es la fracción del tiempo. e inversamente proporcional a su disponibilidad física y a su rendimiento. 6.1.2.2. 6. expresada en porcentaje.1 Disponibilidad Física: Es la fracción del total de horas hábiles. expresada en porcentaje. en que el equipo físicamente disponible es operado en su función de diseño incluyendo sus pérdidas operacionales.1. en la cual el equipo es operado por cada hora en que este está en condiciones de cumplir su objetivo de diseño o físicamente disponible.1. Es directamente proporcional a la demanda o necesidad de la operación de utilizar el equipo. El valor de este índice es proporcional a la calidad del equipo controlado y a la eficiencia de su mantención y/o reparación.6.2 ÍNDICES OPERACIONALES 6. 6.4 Aprovechamiento: Es la fracción del total de horas hábiles. e inversamente proporcional al rendimiento del equipo. condiciones físicas del equipo y por las técnicas de su utilización.2. comprobabilidad.2.6 Rendimiento: Es el promedio de unidades de producción realizadas por el equipo por cada unidad de tiempo de operación.6. y el éxito de ello dependerá directamente de la calidad de la información obtenida para el cálculo de cada uno de ellos.2.7 Rendimiento Efectivo: Es el promedio de unidades de producción realizadas por el equipo en cada unidad de tiempo Efectivo de operación.1.1. 6. ( ) Teóricamente este valor debería ser el de diseño para el equipo.1. en que el equipo realiza efectivamente su función de diseño por cada hora en que es operado.5 Factor Operacional: Es la fracción de tiempo. es la única manera para que la implementación de este sistema de control en una faena tenga buenos resultados. expresada en porcentaje. ( ) Es directamente proporcional a la velocidad de producción del equipo e inversamente proporcional al tiempo de pérdida operacional. 27 . sino que en conjunto deberán analizarse para poder enfocar cualquier tipo de investigación al respecto. es decir solo nos serán de utilidad si es que han sido medidos con claridad. constancia y responsabilidad. pero es alterado por las características físicas de donde se aplica su función. 6. debemos tener en claro que por sí solos cada índice no representa una herramienta útil para dar solución a problemas o detectar causas de problemas. Es inversamente proporcional al tiempo de pérdida operacional. el medio ambiente. Con estos índices podemos llevar un control en el transcurso de la vida de cualquier equipo. com/file/d/0B1WvXuSVyhHqQ2VYYjNTc2tNN3c/edit?pli=1 http://ww2.com/doc/57937457/Dimensionamiento-Flota-ASARCO-01-08 https://docs.cl/bitstream/handle/2250/. además de la infraestructura de la mina como los caminos y cantidad de botaderos junto con otras características como tipo de suelos.uchile.pdf Fuente principal: Fernando Antonio Becerra Peña. es decir.educarchile.com/doc/99531369/Plan-minero-y-calculo-de-equipos www. etc. Análisis técnico de metodologías de dimensionamiento de flota de carguío y transporte para mina cielo abierto división Andina Codelco Chile. tanto de producción como de servicios o auxiliares. la capacidad mina..ucursos. estos se dimensionan después de haber tenido la dimensión y flota exacta de los equipos de producción.pdf?. se debe anexar las características que poseen los equipos de producción. 2004. aspectos financieros.. la cual estará dada por los estudios de reservas geológicas./cf-marambio_gp..cl/UserFiles/P0001/Image/portal/ODAS_TP/Materiales_para_ odas_2012/5%20Mineria/ODA%2027_descarga%20de%20material/Productividad%20t ranporte. clima. 28 . el dimensionar no es una tarea sencilla debido a que se requiere de un plan de producción previo para tener conocimiento de cuanto material se moverá durante la fase operativa de la mina. Universidad de Santiago de Chile. y será diferente para cada yacimiento a rajo abierto. etc.scribd. Por lo que para calcular las flotas y dimensiones de los equipos siempre debe estar de la mano con el diseño del rajo para que exista concordancia con los tamaños de los accesos y los bancos donde estarán situados. ya que en diferentes diseños de la minas se tendrán rendimientos distintos e índices operacionales particulares en cada rajo.7 CONCLUSIONES En el trabajo realizado se destaca que el dimensionamiento de equipos. Sumado a lo anterior.tesis.. Con respecto a los equipos auxiliares.3 https://www. 8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Páginas web: http://es. restricciones de emisión de polución.google.scribd.pdf http://es.cl/usuario/88e17214fbd3bc896935dca577cbaec1/mi_blog/r/Ap unte_Mineria_Rajo_Abierto..
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Report "G8_metodologías de Cálculo de Equipos de Producción y de Apoyo"