Laboratorio de Gestin y Automatizacin en el Manejo de Materiales

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERADEPARTAMENTO DE INGENIERA EN MINAS

Diseo de BotaderoLaboratorio de Gestin y Automatizacin en el Manejo de Materiales

Profesor:Fernando Machuca

Ayudante:Diego Quintana

Alumna:Paula Daz Cerda

Fecha:21 de Enero de 2014

Resumen Ejecutivo

En el presente informe se realiz el diseo de un botadero de lastre, para un rea de 5000x5000 (m), de una sola entrada y cota de 2000 metros sobre el nivel del mar, el cual presenta estructura de tipo torta, con un solo acceso. La extensin ocupada para el clculo fue de 2000 metros de radio para la discretizacion en bloques de los semi-anillos, los cuales presentan medidas de 200x100 (m) con una altura de 15 metros. Los requerimientos de la mina en cuanto a la descarga de material consisten en 362 das de trabajo al ao, descarga diaria de 600.000 toneladas, movimiento de material al ao de 217.200.000 toneladas, rampa con pendiente de 10%.Por otra parte, con la ayuda del complemento de Microsoft Excel, Oracle Crystal Ball, es que se filtraron las planillas de clculos otorgadas para disear en base a las capacidades de los camiones el botadero de lastre y se analizaron estadstica y probabilsticamente los datos para trabajar con las medidas representativas en cada caso. Para lograr esto, se trabaj con las variables velocidad y consumo de combustible, filtrando de acuerdo a las pendientes y el tipo de carga de los camiones.Se discretizan los semi-anillos del botadero de acuerdo a las medidas de cada bloque, 200x100 (m), calculando que la cantidad de bloques a necesitar para suplir el requerimiento de la mina es de 268 bloques. Tomando en cuenta un aumento de 200 (m) de radio segn las medidas de los bloques, hasta llegar a un radio mximo de 2000 metros es que se logra un mximo de 314 bloques, logrando con xito cubrir la produccin anual necesitada.Por ltimo, se concluye que las variables utilizadas para el clculo y diseo de botadero no son las suficientes para obtener el ptimo diseo deseado, recomendndose un anlisis ms exhaustivo para futuras investigaciones. Por otra parte, el hecho de solo descargar a un solo nivel mejora los rendimientos de combustibles por el simple hecho de no poseer tantas rampas, momento en el cual se consume la mayor cantidad de combustible, como tambin facilitando la secuencia de llenado de los bloques, siguiendo una metodologa sistemtica y simple.

ndice

ndice3Introduccin4Objetivos5Objetivos Generales5Objetivos Especficos5Alcances y limitaciones6Metodologa del trabajo7Desarrollo9Clculos10Mtodo de secuencia de llenado12Resultados13Conclusiones y Recomendaciones15Anexos16

Introduccin

Para lograr finalmente la obtencin de mineral de inters econmico, es necesario extraer una gran cantidad de estril, el cual, a diferencia del mineral que es llevado a lugares donde continuar su procesamiento, requiere ser desechado de manera apropiada para asegurar condiciones aceptables de seguridad y de medio ambiente.El traslado de este material significa el acarreo y disposicin de importantes cantidades de material los cuales sern llevados a botaderos que se acondicionarn para las caractersticas demandadas por la cantidad de material, tipo de material que ir al botadero y equipo a utilizar.Estos botaderos deben ser dispuestos en lugares especficos y adecuados, un buen lugar para un botadero constituir el sector que cumpla de mejor manera todas las exigencias para su habilitacin, tanto tcnicas como econmicas. Es importante la distancia entre los puntos de carga de camiones en la mina y descarga en los botaderos, ya que esta debe ser la mnima posible, ya que la mayor distancia afectar de manera significativa el rendimiento de equipos de carga, lo que se traducir en un mayor gasto.Otro aspecto a tener en consideracin es la geologa del lugar, ya que debe ser apta para soportar las toneladas de estril que se depositarn en ella, sin que se ocasionen siniestros geomecnicos. A su vez, el lugar de eleccin no debe presentar existencia de recursos utilizables que tengan importancia econmica.El botadero debe cumplir con todas las especificaciones de diseos aprobadas por la autoridad, y se debe tener un control de calidad continuo durante la construccin, ya que esto evitar en gran parte posibles fallas.En el presente informe se realiza el diseo de un botadero para el laboratorio de Gestin y Automatizacin en el Manejo de Materiales, para caractersticas especficas entregadas. En el diseo se sealan el nmero de niveles que debe existir y la secuencia de llenado, trabajo realizado en la plataforma AutoCad.Objetivos

Objetivos Generales

Simular el diseo de un botadero, para las condiciones dadas, con el fin de establecer recomendaciones para optimizar el proceso de diseo de botaderos.

Objetivos Especficos

Analizar las variables que afectan el proceso de diseo de botaderos.

Determinar la secuencia de llenado de botadero, ejemplificndola con la herramienta AutoCad.

Usar de forma correcta la plataforma Excel de Oracle Crystal Ball.

Alcances y limitaciones

La extensin del formato Excel utilizada para el trabajo Oracle Crystall Ball funciona de forma efectiva con menos de 5000 datos.Para la base de datos entregada se debieron aplicar filtros, de acuerdo a la velocidad, pendiente y tipo de camin, con el fin de tener una mejor representacin de la realidad y para reducir los 37487 datos entregado.Se identificaron datos errneos, los cuales no reflejaban la realidad, por lo que fueron detectados y eliminados.

Metodologa del trabajo

Primero se procedi a realizar filtros a la base de datos entregada, con el fin de representar de mejor manera la realidad y disminuir los datos.Los filtros se resumen en el siguiente diagrama: Planilla Camiones Cargados Horizontal:

Planilla Camiones Cargados Pendiente Positiva

Planilla Camiones Vacos Horizontal

Planilla Camiones Vacos Pendiente NegativaUna vez aplicados los filtros se procede a analizar de forma estadstica cada una de las cuatro planillas mediante el uso de Oracle Crystal Ball, donde se realizan 5000 iteraciones con un nivel de confianza de 98%, con el fin de estimar las medias de las velocidades y el consumo de combustibles. En las indicaciones del trabajo se hace entrega de los datos necesarios para realizar el clculo y diseo del botadero, que se presentan a continuacin:Produccin diaria600000toneladas

Das362das/ao

Ancho Bloque200metros

Altura Banco15metros

Ancho Bloque100metros

Densidad Material2,7m3/ton

Tabla N1: Datos clculo de botadero.

Con estos datos se pueden dimensionar las partes del botadero y determinar la cantidad de anillos y niveles a construir.La superficie del botadero es de 5000x5000 m, consiste en un botadero de torta, ya que as los camiones recorren la misma distancia para descargar un nivel adyacente al anterior, este botadero de torta se divide en un semicrculo de radio 2000m que a su vez se divide en semianillos.

Desarrollo

La discretizacin de bloques se realiza con medidas de 200x1100 m2, por lo que se procede a estimar la cantidad de bloques a construir. La siguiente tabla muestra el clculo efectuado:N anilloRadio (m)rea semi-crculo (m2)Diferencia reas (m2)N de bloques por anilloTotal Bloques AcumuladosTonelaje Acumulado

12006283262832332430000

24002513271884969129720000

3600565487314159162822680000

48001005310439823225040500000

510001570796565487287863180000

6120022619476911503511391530000

71400307876181681441154124740000

81600402123994247847201162810000

918005089380106814253254205740000

1020006283185119380560314254340000

Tabla N2: Cantidad de Bloques a Construir.

Del anlisis estadstico realizado a travs de Crystal Ball se desprenden datos representativos de velocidad en pendiente y horizontal, de consumo de combustible por hora de los camiones.Los resultados se adjuntan en la siguiente tabla:Planilla /ParmetroVelocidad Media (km/hr.)Consumo Combustible (L/hr.)

Camiones Cargados Horizontal29,20350,30

Camiones Cargados Pendiente Positiva12,84453,57

Camiones Vacos Horizontal37,29109,00

Camiones Vacos Pendiente Negativa38,2143,60

Tabla N3: Resultados Anlisis Estadstico.

Clculos

Los datos resumidos para el diseo de botadero se expresan en la tabla continua:Clculos

Tonelaje Bloque810.000 toneladas

rea Bloque20.000 m2

Altura Bloque15 metros

Pendiente %10

Largo Rampa151

Tiempo rampa seg42

Dist. Equivalente horizontal339

Tonelaje diario600.000 toneladas

Das de trabajo362

Estanque de combustible4.800

Tonelaje para 362 das217.200.000 toneladas

N Bloques268

Tabla N4: Datos Totales para el Diseo de Botaderos.

Ejemplos de clculo:La cantidad de bloques se calcula de acuerdo a la capacidad de cada bloque con el tonelaje requerido para los 362 das de trabajo:

El tiempo que se demora el camin en recorrer la rampa, o bien, en subir al botadero relaciona la distancia inclinada y la velocidad del camin cuando este est cargado. Entonces:

Imagen N1: Clculo de Distancia Inclinada y Distancia Horizontal Equivalente.La distancia a recorrer es de 0,151 (km) y la velocidad del camin cargado con lastre, por una pendiente positiva es de 12,84 (km/h).Entonces, el tiempo en recorrer la rampa es:

Luego la distancia equivalente horizontal se obtiene con respecto a la velocidad con el camin cargado en horizontal y la distancia inclinada. Equivale a recorrer una cierta distancia en horizontal, a una cierta velocidad, con respecto a la distancia inclinada a velocidad del camin cargado en pendiente. Entonces:

El tonelaje por bloque se estima de acuerdo a las dimensiones del bloque y a la densidad considerada para el depsito, por lo cual:

Se observa que la cantidad de bloques a llenar es menor a la cantidad de bloques total en el anillo numero 10 calculado, lo que implica que solo se necesitara un nivel de botadero para satisfacer las necesidades de la mina.

Mtodo de secuencia de llenado

Para la secuencia de llenado: Primero se llenan los semi-anillos ms pequeos, partiendo por el anillo de radio 200 metros, llenando los bloques de izquierda a derecha.

Una vez completado el primer semi-crculo, se procede a llenar el segundo, el cual posee un radio de 400 metros

Se sigue la misma secuencia explicada, llenando de izquierda a derecha hasta lograr completar la cantidad de bloques presentes en el anillo.

De este modo, se llenan los semi anillos de distintos radios hasta lograr completar el nmero de anillo 10.

Resultados

En las siguientes imgenes, realizadas con plataforma AutoCad, se muestra la secuencia de llenado de los bloques por anillo, modeladas segn las dimensiones de cada bloque y anillo.Como se mencion, la secuencia de llenado inicia con el anillo de menor radio al de mayor, partiendo de los bloques de izquierda a derecha. En la figura se muestra el llenado del anillo 1 (200 metros), de color morado.

Imagen N2: Primera Secuencia de Llenado.

A continuacin, se procede con el llenado del segundo anillo, de radio 400 metros, el cual se representa en la figura de color rosa claro.

Imagen N3: Segunda Secuencia de Llenado.

As se sigue con la secuencia de llenado ya descrita, la imagen a continuacin ejemplifica el ciclo.

Imagen N4: Secuencia de llenado Botadero.

Conclusiones y Recomendaciones

Los objetivos fueron cumplidos a cabalidad, logrando ocupar todas las herramientas de trabajo disponibles para la simulacin del botadero, diseando un botadero de lastre optimo segn los parmetros entregados como requisitos.Para lograr una mejor y ms fcil realizacin de los niveles del botadero, es que se decidi por solo un nivel gracias al rea disponible de trabajo.Al realizar el diseo de botadero solo con un nivel, se minimiza el consumo de combustible de los camiones, debido a que solo existe una rampa de acceso, sin consumir ni gastar de forma excesiva los camiones en terreno. Por otra parte, el disear solo un nivel de botadero podra conllevar a abarcar mucha rea de trabajo, pudiendo inhabilitar a otras labores aledaas donde el espacio de trabajo sea comn. No es conveniente subestimar el consumo de combustible solo por el hecho de considerar un nivel de botadero, ya que es un recurso cuyo precio aumenta cada da ms, aunque la variable utilizada para el clculo haya sido la velocidad de los camiones de acuerdo a las distintas situaciones en las cuales se ven involucrados (subidas, bajadas, con carga o sin carga).Cabe destacar que para el diseo ptimo de botadero, es relevante considerar una mayor cantidad de variables que afectan de forma directa el rendimiento de los equipos para rellenar el botadero.

Anexos

Anlisis Crystal Ball a velocidad de camin vacio en pendiente horizontal (entre -4% y 4%) con velocidad entre 22 y 45 (km/h)

Anlisis Crystal Ball para consumo combustible a camin vaco en pendiente horizontal (entre -4% y 4%) con velocidad entre 22 y 45 (km/h)

Anlisis Crystal Ball para velocidad camin vacio en pendiente menor a -4%, con velocidad entre 32,5 y 42,5 (km/h)

Anlisis Crystal Ball para consumo combustible camin vacio en pendiente menor a -4%, con velocidad entre 32,5 y 42,5 (km/h)

Anlisis Crystal Ball para velocidad de camin cargado con lastre en pendiente horizontal (entre -4% y 4%), con velocidad entre 22 y 45 (km/h)

Anlisis Crystal Ball para consumo de combustible de camiones cargados con lastre en pendiente horizontal (entre -4% y 4%), con velocidad entre 22 y 45 (km/h)

Anlisis Crystal Ball para velocidad de camin cargado con lastre en pendiente mayor a 4%, con velocidad entre 10 y 15 (km/h)

Anlisis Crystal Ball para consumo de combustible de camiones cargados con lastre en pendiente mayor a 4%, con velocidad entre 10 y 15 (km/h).

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