DIMENSIONAMIENTO DE
FLOTAS DE CARGUÍO Y
TRANSPORTE
CENTRO DE FORMACIÓN TECNICA MINERAUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA – FIGMM-UNI
Prof.: Ing. ANTONIO ZEGARRA C.
FACTORES QUE AFECTAN PRODUCTIVIDAD
Y COSTO EN EL CARGUÍO Y TRANSPORTE
Los sistemas de carguío y transporte son ampliamente usados hoy en día en las
operaciones mineras por su alta flexibilidad para la extracción del material. Los sistemas
de transporte y carguío tienen menos restricciones, pero esto no significa que sean
económicos. La eficiencia y el costo efectivo de estos sistemas son sensibles a varios
factores:
1. Capacidad del Balde
¿Por qué es importante el tamaño del balde de la pala? La selección del balde de la
pala influirá directamente en la productividad de este equipo y en la eficiencia del
transporte del sistema en total.
Para una buena relación entre el número de pases de baldes y tamaño de camiones es
necesario utilizar algunas técnicas de simulación para determinar la filosofía de carguío
y el tamaño del balde.
En alta producción y bajos costos de carguío se tiene la siguiente filosofía: "Siempre
llenar los camiones"
2. Relación Pala /Camión
Los planificadores mineros definen sistemas de carguío y transporte con un número de
flota de camiones adecuado, lo que se conoce como "Match pala/camión". Esta correcta
combinación se debe determinar con un enfoque económico, analizando los costos
promedio ponderados y también los costos marginales.
Si se tienen tres alternativas de flotas de camiones: de 220, 190 y 140 ton para una pala
de cable 22.9 m3 (29.9 yd3). Para la alternativa de camiones de 220 ton la decisión
económica es tener una flota de 4 camiones. En el caso de una flota de camiones de 190
ton la decisión ideal es tener 5 camiones, y para la flota de camiones de 140 ton se debe
tener 7 camiones. Esto último ilustra las economías de escala que se obtienen en
sistemas con equipos mas grandes, donde la inversión por cada unidad de transporte es
mayor, pero el número de unidades de transporte disminuye, reduciéndose los costos de
operación, para finalmente obtener un costo total menor, y con un número menor de
equipos.
La metodología de carguío estará directamente relacionada con el diseño del área de
carguío. Si el diseño permite el suficiente espacio para que la pala opere cargando en
ambos lados se reducen los tiempos de espera de los camiones y, por ende, la
productividad de la flota se incrementa.
La productividad del carguío por ambos lados crece en mayor proporción que la
metodología de carguío por un lado.
3. Pendiente de las rutas de Transporte
En el diseño de las grandes operaciones mineras uno de los factores importantes es el
diseño de las rampas. El planificador debe conocer la tasa máxima de producción de
los camiones en las rutas diseñadas. Por lo general, el 50% del total de tiempo de viaje
en las rutas empleadas por los camiones es producto de los viajes en las rampas
principales.
la productividad del camión se reduce en promedio en 0.5% por cada aumento en 1%
de la pendiente de la rampa principal. No debe ser mayor del 10%.
4. Resistencia a la Rodadura
La resistencia a la rodadura es la fuerza de fricción que ocurre entre los neumáticos del
camión y la superficie de la ruta. Esta fuerza de fricción es directamente tangente a los
neumáticos del camión. La resistencia a la rodadura se expresa en un porcentaje de la
componente del peso del camión que es normal (perpendicular) a la ruta. Se debe
hacer un buen mantenimiento de las vías de tránsito de los camiones.
Solución:
Mineral 19’000,000 ton/año
Estéril 25’000,000 ton/año
TOTAL = 44’000,000 ton/año
Un año = 365 días ------------- 1 día = 24 horas
Mineral = 19’000,000 ton/año = 52,055 ton/día = 2,169 ton/hr de mineral
365 días/año 24 hrs/día
Estéril = 25’000,000 ton/año = 68,493 ton/día = 2,854 ton/hr de material estéril
365 días/año 24 hrs/día
TOTAL = 120,548 ton/día = 5,023 ton/hr
Primero consideremos una pala de 21 yd3 y un cargador de 15 yd3 y luego calculamos con
27 y 30 yd3 veremos cual es la mas adecuada.
Cubicado el yacimiento de un mineral con alto contenido de Cu, se proyecta una producción
de 19’000,000 de ton/año de mineral y desbroce de 25’000,000 de ton/año de material
estéril. Se requiere determinar el equipo de carguío y transporte de acuerdo al
proyecto.
La densidad del mineral: 2.70 ton/m3, y la del material estéril : 2.40 ton/m3
MINERAL
Pala Hidráulica Cargador Frontal
Balde (yd3) 21 15
m3/yd3 0,7646 x 21 0,7646 x 15
Balde (m3) 16,06 11,47
Densidad (ton/m3) 2,70 2,70
Esponjamiento 40% (1/1 + 0.40 = 0.7143) 40% = 0.7143
16.06 x 0.7143 x 2.7 11.47 x 0.7143 x 2.7
Balde (ton) 30,97 22,12
F. Llenado 0,90 0,85
UT 0,85 0,85
FO 0,83 0,83
DF 0,75 0,70
14.74 ton/ciclo 9.28 ton/ciclo
T ciclo (seg) 35 50
seg/hr 3600/35=102.86 ciclos 3600/50=72ciclos
102.86 ciclos x 14.74 ton/ciclo 72 ciclos x 9.28 ton/ciclo
Rend Ef. (ton/hr) 1,516.16 668.16
Con el rendimiento efectivo, se puede ver que los requerimientos de producción de mineral pueden verse satisfechos
con una pala hidráulica de 21 yd3 y un cargador frontal de 15 yd3 : 1516.16 + 668.16= 2,184.32 ton/hr y tenemos
que el requerimiento de mineral es de 2,169 ton/hr
ESTERIL
Pala Hidráulica Cargador Frontal
Balde (yd3) 21 15
m3/yd3 0,7646 x 21 0,7646 x 15
Balde (m3) 16,06 11,47
Densidad (ton/m3) 2,40 2,40
Esponjamiento 40% (1/ 1 + 0.4= 0.7143) 0,40
0.7143 x 2.4 x 16.06 0.7143 x 2.4 x 11.47
Balde (ton) 27,53 19,66
F. Llenado 0,90 0,80
UT 0,85 0,85
FO 0,83 0,83
DF 0,75 0,70
13.11 ton/ciclo 7.77ton/ciclo
T ciclo (seg) 30 40
seg/hr 3600/30 =120 ciclos/Hr 3600/40 = 90 ciclos/Hr
120 ciclos/Hr x 13.11 ton/ciclo 90 ciclos/Hr x 7.77ton/ciclo
Rend Ef. (ton/hr) 1,573.22 669.31,573.22 + 669.3 = 2,242.5 faltaría cubrir 611.5 ton/hr.
En cuanto al estéril, se ve que una pala y dos cargadores : 1573.22+ 2x669.3= 2,972ton/hr. Son
suficiente para cubrir el carguío requerido de 2,854 ton/hr
CONSIDEREMOS CON UN CARGADOR DE 27 yd3
Balde (yd3)
m3/yd3
Balde (m3)
Densidad (ton/m3)
Esponjamiento
Balde (ton)
F. Llenado
UT
FO
DF
T ciclo (seg)
seg/hr
Rend Ef. (ton/hr)
Cargador Frontal
27
0,7646 x 27
20.64
2,40
0,40
0.7143 x 2.4 x 20.64
35.38
0,80
0,85
0,83
0,70
13.98
40
3600/40 = 90 ciclos/Hr
90 ciclos/Hr x 13.98
1,258.2
Considerando una pala de 21 yd3 y un cargador de 27 yd3 = 2,831.4 ton/hr, Cumpliría con el
estimado.
Un nuevo cálculo con un cargador de 27 yd3 para la limpieza de material estéril
Para el material estéril
1,258.2 + 1,573.22= 2,831.4ton/hr
luego: 2,854 – 2,831.4 = 22.6 ton
2,854 ton/hr de material
estéril proyectado extraer
Determinaremos el # de camiones para la pala y el
cargador: Para el transporte consideramos camiones de
150 y 195 toneladas:
MINERAL
Camión(pala) Camión(cargad)
Tolva (ton) 150 150
F. Llenado 0,95 0,95
UT 0,73 0,73
FO 0,83 0,83
DF 0,85 0,85
capacidad de tolva = 73.39 ton 73.39 ton
Pasadas 4.98 7.9
Pasadas Real 5 8
T carguío (seg) +175seg 400seg
Velocidad media (km/hr)
Distancia 1: 2100 m @10% 18 18
Distancia 2: 1000 m @0% 22 22
Distancia 3: 800 m @-10% 18 18
T transporte ida (seg) +743,6 743,6
T descarga (seg) estándar de fabrica +180 180
Distancia 1: 800 m @10% 24 24
Distancia 2: 1000 m @0% 30 30
Distancia 3: 2100 m @10% 24 24
T transporte vuelta (seg) +555,0 555,0
T ciclo (seg) 1,653.6 1,878.6
seg/hr 3600 3600
T ciclo (hr) 2.18 1.92
Rend Ef. (ton/hr) 160 141
Camión 150 ton:
Hallamos # de pasadas:Con la pala de 21 yd3
Tolva= 73.39 ton/14.74 ton/pasada =
= 4.98 pasadas = 5 pasadas
Con el cargador de 15yd3
Tolva = 73.39 ton/9.28 ton/pasada =
7.9 pasadas =8 pasadas
Tiempo de carguío :
Con la pala = 35 seg/pasad x 5 pasad =
= 175seg
Con el carg. =50seg/pas x 8pas =
= 400 seg
Tiempo de todo el ciclo del camión:
Con la Pala
T ciclo (hr) = 3600 seg/hr =
1,653.6 seg/ciclo
= 2.18 ciclos/hr
Luego el Rend. Ef.
73.39 ton/ciclo x 2.18 ciclo/hr =
160 ton/hr
Con el cargador:
T ciclo (hr) = 3,600 seg/hr =
1,878.6 seg/ciclo
=1.92ciclos/hr
Luego: el Rend. Ef.
73.39 ton/ciclo x 1.92 ciclo/hr=
141 ton/hr
Hallamos los tiempos de recorrido de los camiones:
Distancias: 1 …… 2100 m + 10% 18 km/hr
(IDA) 2 …… 1000 m 0% 22 km/hr
3 …… 800 m - 10% 18 km/hr
10%
V =18 km/hr
D= 2100 m
D = 1000 m
0%
V =22 km/hr
D = 800 m
-10%
-V = 18 km/hr
IDA:
T1 = D = 2,100 m x 1 km x 3600 seg = 420 seg
V 18 km 1000 m 1 hr
T2 = 1000 m x 1km x 3600 seg = 163.6 seg
22 km 1000m 1hr
T3 = 800 m x 1 km x 3600 seg = 160 seg
18 km 1000m 1 hr
de ida cargado Ttotal = 743.6 seg
VUELTA: 1 ……. 800 m + 10% 24 km/hr
2 ……1000 m 0% 30 km/hr
3 ……2,100 m - 10% 24 km/hr
D = 800 m
+ 10%
V = 24 km/hr
D = 1000 m
0%
V = 30 km/hrD = 2100 m
-10%
-V = 24 km/hr
T1 = 800 m x 1 km x 3,600 seg = 120 seg
24 km 1000 m 1 hr
T2 = 1,000 m x 1 km x 3600 seg = 120 seg
30 km/hr 1000 m 1 hr
T3 = 2,100 m x 1 km x 3600 seg = 315 seg
24 km 1000 m 1 hr
de vuelta vacío = Ttotal = 555 seg
Vuelta:
Calculando el # de camiones:
En mineral:
Con la pala: 1,516.16 ton/hr = 9.47 camiones
160 ton/hr/camión
Con el carg: 668.16 ton/hr = 4.74 camiones
141 ton/hr/camión
TOTAL CAMIONES EN MINERAL = 14.21 = 15 camiones
FLOTA DE CAMIONES PARA EL MATERIAL ESTÉRIL:
Considerando una pala de 21 yd3 y un cargador de 27 yd3
Material estéril
Camión(pala) Camión(cargad)
Tolva (ton) 150 150
F. Llenado 0,95 0,95
UT 0,73 0,73
FO 0,83 0,83
DF 0,85 0,85
capacidad de tolva = 73.39 ton 73.39 ton
Pasadas 5.58 5.25
Pasadas Real 6 6
T carguío (seg) +180seg 240 seg
Velocidad media (km/hr)
Distancia 1: 2100 m @10% 18 18
Distancia 2: 1000 m @0% 22 22
Distancia 3: 800 m @-10% 18 18
T transporte ida (seg) +743,6 743,6
T descarga (seg) estándar de fabrica +180 180
Distancia 1: 800 m @10% 24 24
Distancia 2: 1000 m @0% 30 30
Distancia 3: 2100 m @10% 24 24
T transporte vuelta (seg) +555,0 555,0
T ciclo (seg) 1,658.6 1,718.6
seg/hr 3600 3600
T ciclo (hr) 2.17 2.1
Rend Ef. (ton/hr) 159.26 154.11
Camión 150 ton:
Hallamos # de pasadas:Con la pala de 21 yd3
Tolva= 73.39 ton/13.11 ton/pasada =
=5.58 pasadas = 6 pasadas
Con el cargador de 27yd3
Tolva = 73.39 ton/13.98 ton/pasada =
5.25pasadas = 6 pasadas
Tiempo de carguío :
Con la pala = 30 seg/pasad x 6 pasad =
= 180seg
Con el carg. =40seg/pas x 6 pas =
= 240 seg
Tiempo de todo el ciclo del camión:
Con la Pala
T ciclo (hr) = 3600 seg/hr =
1,658.6 seg/ciclo
= 2.17 ciclos/hr
Luego el Rend. Ef.
73.39 ton/ciclo x 2.17 ciclo/hr =
159.26 ton/hr
Con el cargador:
T ciclo (hr) = 3,600 seg/hr =
1,718.6 seg/ciclo
= 2.1 ciclos/hr
Luego: el Rend. Ef.
73.39 ton/ciclo x 2.1 ciclo/hr=
154.11 ton/hr
Calculando el # de camiones en material estéril:
Con la pala de 21 yd3 : 1,573.22 ton/hr = 9.88 camiones
159.26ton/hr/camión
Con el carg. De 27 yd3 : 1258.2ton/hr = 8.16 camiones
154.11 ton/hr/camión
TOTAL CAMIONES EN MINERAL = 18.04= 18 camiones
RESUMIENDO TENEMOS QUE SE REQUERIRÍA :
Palas Cargadores Camiones
Mineral 1 de 21 yd3 1 de 15 yd3 15
Estéril 1 de 21 yd3 1 de 27yd3 18
total : 2 2 33