CARGUÍO Y TRANSPORTE Profesor: Juan Araya S Profesión: Ingeniero en Minas.

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1 CARGUÍO Y TRANSPORTE Profesor: Juan Araya S Profesión: Ingeniero en Minas

2 Introducción Las etapas de carguío y transporte suponen la ejecución conjunta de cargar con equipos de gran tamaño el material en el sistema de transporte de la faena y transportarlo hacia su lugar de destino correspondiente. Dependiendo si es mineral (alta ley o baja ley) y estéril, la siguientes etapas pueden ser: Chancador. Botaderos. Stock of mine. Rum of mine (ROM). OBL o Mixtos

3 Introducción Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el carguío y transporte de material, debido a que es el proceso con mayor cantidad de equipos involucrados (flota) debido a su: Alto grado de mecanización. Menor rendimiento productivo por equipo. Constituye un proceso de operación prácticamente continuo. En promedio los costos de estas operaciones representan entre 45% y 65% del costo de la mina, por lo que es de gran importancia garantizar un ambiente de operación apto para lograr los mejores rendimientos de los equipos involucrados. En la explotación de un yacimiento, y desde el punto de vista de eficiencia y optimización de rendimiento y recursos, el dimensionamiento de los equipos de carguío y transporte resulta muy importante; no sólo en número y tipo de equipos componentes de la flota, también en características y compatibilidad entre ellos.

4 Introducción ¿Porque es importante pensar en los costos operativo?

5 Introducción La flota de equipos para el carguío y transporte, deberá cumplir con lo siguiente: Compatibilidad física entre los equipos de carguío y transporte con la explotación, 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, dimensiones operacionales, selectividad, etc.). Compatibilidad física entre el equipo de carguío y el de transporte, es decir que el equipo de carguío sea capaz de operar en conjunto con el equipo de transporte (altura de descarga del carguío v/ s altura de carga del transporte, match pala/camión, etc.).

6 Objetivo de la operación El objetivo de estas operaciones es retirar el material tronado del frente de trabajo y transportarlo adecuadamente a su lugar de destino, lo cual se puede esquematizar de la siguiente forma: Preparación de la zona de trabajo. Posicionamiento de equipos. Retirar el material tronado desde el frente de trabajo (Carguío). Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el traslado. Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio, botaderos, etc.). Descarga del material. Retorno del equipo de transporte al punto de carguío (si es que se requiere su retorno).

7 Plan minero El plan minero define cuando y como se extraerá los recursos en cada uno de los periodos del negocio minero. Se cuantifican los recursos de materiales a utilizar.

8 Selección de Equipos

9 Otra forma clasificar los equipos de carguío considera si éstos se desplazan o no, los cuales son los siguientes: Descripción de Equipos de Carguío sin acarreo. Descripción de Equipos de Carguío con acarreo mínimo. Descripción de Equipos de Carguío de flujo continuo. Equipos de Carguío Descripción de Equipos de Carguío sin acarreo Palas MinerasRetroexcavadora Excavadoras Hidráulicas Pequeñas Palas Neumática

10  INSPECCIÓN DE EQUIPO  PLANIFICACION DE TRABAJO  Ciclo de excavacion ( LEVANTE Y EMPUJE)  DESCARGA  Ubicación de la Pala teniendo en cuenta consideraciones técnicas por tipo de Pala y Frente  Área de adecuada de cuadrado de camiones  Tipo de Material ha Excavar  Dureza de Material  Angulo de Excavación  45º Material suelto  90º Material Irregular  Llenado al 100% del Cucharón  Control adecuado del Piso  Consideraciones por tipo de Tolva  Bajar el cucharón cerca de la tolva (50 cm. Aprox.)  PRESENTACIO N DE CUCHARON  Equipo Operativo  Velocidad de Giro  Inicio: Lenta  Neutro  Contragiro, se da para disminuir la velocidad antes de llegar al camión  En el caso Boloneria; Lento  Pala 2800XPC : 2/3 del eje Desplazante  Pala 4100C – 4100XPC: 2/3 del eje Deplazante  GIRO  Cuadrado adecuado del Camión  Un buen Centrado, y Control de Peso en la Carga  Condiciones de acuerdo al turno  Condiciones del frente  Tipo de Material, boloneria,  Altura del frente  Poligono actual  Condición del piso  Piso Horizontal  Disponibilidad de Equipo Auxiliar  Chequeo del Alta Presición GPS  Realizar el Check List,  La Revision del equip  actualmente esta estandarizado.  100% de llenado de cucharón  Tipo de material  Inclinación del Equipo  Horizontal  Rampa

11 Se utilizan principalmente en mediana y gran minería a cielo abierto. Tienen un bajo costo por unidad de producción y pueden manejar grandes volúmenes. Cada modelo puede combinarse con varios modelos de camiones, lo que les otorga cierta flexibilidad. Son equipos caros y críticos en la producción que requieren de mantenimiento preventivo para evitar interrupciones en la producción. Tienen poca movilidad para trabajar en varias frentes al mismo tiempo. Para una misma producción. La energía eléctrica que consumen estos equipos resulta más económica que el consumo de combustible de una pala hidráulica. El costo de inversión requerido es considerablemente mayor en el caso de una pala eléctrica. Algunos modelos de palas P&H y los pesos máximos que pueden manejar. Palas (eléctricas y de cables)

12 Bastidor lateral de oruga Corona de giro Cadena de oruga Zona de colectores Mecanismo de empuje Puerta del balde balde Brazo del balde Aza e igualador de cables de izaje Cables de Izaje Poleas de punta De pluma Igualador de punta de pluma Cables de suspensión de la pluma Cabina del operador Miembro compresor del pórtico Miembro tensor del pórtico Caja de maquinas Tornamesa o plataforma de maquinaria Mecanismo De propulsión bamper Hueso de perro INICIO

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14 BALDE CON AROBALDE SIN AROBALDE OPTIMA DE P&H CON ARO DE POLEA “D”

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16 PLANIFICACION DE TRABAJO Ubicación de la pala teniendo en cuenta consideraciones técnicas por tipo de Pala y Frente Área de cuadrado de camiones adecuado  Condiciones de acuerdo al turno  Condiciones del frente  Tipo de Material, boloneria.  Frente de Regular, Duro  Poligono actual  Condición del piso  Piso Horizontal  Disponibilidad de Equipo Auxiliar  Chequeo del Alta Precisión Ubicación de la pala en el frente

17 PLANIFICACION DE TRABAJO Ubicación de la pala teniendo en cuenta consideraciones técnicas por tipo de Pala y Frente Área de cuadrado de camiones adecuado  Condiciones de acuerdo al turno  Condiciones del frente  Tipo de Material, boloneria.  Frente de Regular, Duro  Poligono actual  Condición del piso  Piso Horizontal  Disponibilidad de Equipo Auxiliar  Chequeo del Alta Precisión

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19 LLENADO (LEVANTE Y EMPUJE) Tipo de Material ha Excavar Dureza de Material Angulo de Excavación  45º Material suelto  90º Material Irregular  Desquinche más de 90o Llenado al 100% del Cucharón Control adecuado del Piso FASE DE EXCAVACION 90° 45°

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23 Giro

24 Presentación del Cucharon

25 Carguío de Pala 1 pase 2pase 3pase

26 Carguío de la Pala 1pase 2pase 3pase 4pase

27 Distribución de Carga de Camiones 27 Ubicación correcta de la carga Una buena distribución de la carga nos da muchas ventajas en el cuidado del los equipos, rutas y área operativa de la pala.

28 Distribución de Carga de Camiones UBICACIÓN CORRECTA DE LA CARGA UBICACIÓN INCORRECTA DE LA CARGA

29 Pueden excavar a alturas entre los 10 y 20 m. Pueden descargar a alturas entre los 6 y 15 m. Poseen un sistema de traslación sobre una oruga y accionamiento es eléctrico. La excavación se realiza mediante la combinación de dos movimientos: elevación y empuje. Son máquinas pesadas y robustas, adecuadas para trabajar en cualquier tipo de material. Permiten el arranque directo de materiales compactos, aunque en muchos casos acondiciona el material a la carga mediante tronadura. Pueden remontar pendientes reducidas, pero no es aconsejable que operen inclinadas debido a posibles problemas en el sistema de giro de la máquina. Presentan buena estabilidad y suavidad en la operación. Presentan un buen rendimiento, incluso en malas condiciones de piso, ya que operan sin desplazarse sobre él. Ofrecen al operador una muy buena visibilidad durante la operación, además condiciones de alta seguridad. Tiene una larga vida útil, estimada en más de 60.000 horas de operación. Ventajas de las palas de cable

30 Retroexcavadora En canteras, en algunos caso en pequeña mediana minería no metálica manejo de producciones pequeñas Pueden ser montadas sobre neumático u oruga Los baldes alcanzan 4 yd3 y motores de hasta 400 HP

31 Palas Hidráulicas Estas palas presentan una mejor movilidad que las palas de cable, aunque no están diseñadas para cambiar de posición de manera frecuente. Con una menor inversión y un costo operacional levemente más alto que en el caso de las palas eléctricas, las palas hidráulicas poseen un rango de capacidades de balde menores (hasta 30 yd3). La cuchara de la pala puede estar instalada de manera frontal o inversa (como una retroexcavadora).

32 Partes de la pala hidráulica

33 Operación de la pala hidráulica El procedimiento adecuado para cargar una frente de material tronado. Como se observa primero se debe trabajar desde la parte superior de la frente hasta llegar al paso de esta para luego avanzar.

34 Alcance del Brazo

35 Estos equipos también pueden trabajar como una retroexcavadora. El balde, con un diseño diferente, se monta en el brazo. Se produce un leve cambio en las capacidades de carga. Operación de pala hidráulica como retroexcavadora

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37 Diseño compacto y peso relativamente reducido en relación con la capacidad de los baldes. Gran movilidad y flexibilidad en la operación, especialmente en la versión diésel, con velocidades de desplazamiento de 2.4 km/h. Excelente posicionamiento de la maquina gracias al accionamiento independiente de las orugas. Capacidad de remontar pendientes de hasta 80% y posibilidad de realizar operaciones continúa en pendiente de 60%. Velocidad de rotación elevadas de 2.5 a 5 R.P.M por lo que se pueden lograr ciclos de carga pequeños. Fuerza de penetración y excavación elevadas, permitiendo la carga directa de materiales compactos. Exige poco espacio para operar, constituyente el equipo ideal en la excavación en zanjas o espacios estrechos. Presenta menos necesidad de empleo de máquinas auxiliares respecto de una pala de cables. Poseen una vida útil media de 25.000 a 35.000 horas, por lo que resulta muy atractivo en faenas medias y pequeña minería. Ventajas de las palas hidráulica

38 Palas Neumáticas Las palas autocargardoras son pequeños equipos montados sobre llantas metálicas o neumáticos que permiten el carguío de material en vagones de tren que se ubican inmediatamente tras la pala. La pala recoge el material de la frente de trabajo y lo vuelca hacia atrás del mismo, tras pasarlo por sobre el equipo. Estos equipos suelen ser alimentados por energía neumática y han ido cayendo en la obsolescencia. El sistema de transporte que naturalmente está asociado a este equipo de carguío es el tren. Este tipo de equipos incluye cargadores frontales y LHD.

39 Equipos de Carguío Descripción de Equipos de Carguío con acarreo mínimo Cargador Frontal LHD ( Load-haul-dump)

40 Cargador frontal Los cargadores frontales ofrecen una alternativa al uso de palas eléctricas o hidráulicas. Tales como su movilidad y la posibilidad de manejar grandes volúmenes de material (los más grandes superan las 40 yd3). Estos equipos deben maniobrar para descargar en el camión y para acceder a la frente de trabajo, a diferencia de las palas con base fija, que rotan en torno a la misma. Los cargadores permiten mayor flexibilidad en la producción pues pueden desplazarse con relativa facilidad y rapidez de una frente de trabajo a otra. Óptimamente, sin embargo, el acarreo debe ser mínimo. Se utilizan en mediana y gran minería, tanto para minerales industriales como metálicos.

41 Explosión de neumático

42 Dirección

43 Cucharon

44 Cargador frontal

45 Operación del cargador frontal Se debe realizar una correcta distribución de la carga, colocándola hacia el centro de la tolva, con lo cual evitara daños en los cilindros de suspensión y levante de tolva, también disminuirá los derrames en el piso.

46 Operación del cargador frontal Las dimensiones de las frentes operacionales deben permitir la máxima productividad del cargador y espacio suficiente para el estacionamiento o ocultamiento del camión en 45° con respecto al talud y espera de otros camiones. Para la extracción, se debe privilegiar el carguío a balde lleno, y con el menor recorrido posible entre la frente y el camión utilizando la técnica conocida como “v”. Al terminar la operación de carguío de un camión, el operador del cargador debe efectuar un toque de bocina para indicar al chofer del camión de extracción que puede salir del lugar y dirigirse a los sitios de vaciado

47 Operación del cargador frontal Dependiendo del desarrollo de requerido se puede realizar la extracción de sacar en tres modalidades: Frente al montón. Frente paralelo al montón. Frente de corte en lugares apretados. Frente al montón Se observa la modalidad de carguío frente al montón donde el cargador frontal se ubica en forma perpendicular al avance de la expansión.

48 Operación del cargador frontal Frente paralelo al montón Para el caso dela excavación paralelo al montón el camión se debe ubicar a 15 – 20° del talud, para un mejor manejo de los tiempos de carga, obteniendo un ángulo de 90° en el procedimiento de carguío del cargador frontal. Al realizar este tipo de excavación se debe controlar los escurrimientos de material desde la ladera para evitar accidentes.

49 Operación del cargador frontal Frente de corte en lugares apretados En la excavación en lugares reducidos se desarrolla una abertura en la esquina izquierda y el camión se ubica en paralelo al talud, siendo el cargador frontal el que toma un ángulo de 45° con respecto al camión, para posteriormente en la carga tener un ángulo de 90°.

50 Gran movilidad, alcanzando velocidades de 45 km/h lo que permite realizar la labor de carga y transporte en distancia cortas. Capacidad de trabajo de descarga en altura de entre los 3 a 15 m. Capacidad para trabajar en pendientes. Un ancho de balde que permite trabajar en grande bloques de roca. Posibilidad de obtener mezclas de diferentes sectores debido a su gran movilidad. Facilidad para mantener un piso de carga más limpio, no precisándose maquinas auxiliares. Adaptabilidad a diferentes métodos de extracción. Una menor inversión en relación con otros sistemas de carga (palas). Factibilidad de renta. Posibilidad de alquiler y contratación Una mantención sencilla respecto de otros sistema de carguío Menor requerimiento de practica y experiencia del personal que usara los equipos Ventajas del Cargador Frontal

51 Requieren una pila o material tronada más esponjoso respecto de otros sistemas de carguío. Esto implica una consideración importante en la tronadura, especialmente en lo refiere a la secuencia de encendido. Para igual capacidad de balde tienen menor productividad que una pala. Requiere de un amplio espacio para maniobrar, ya que necesitan desplazarse durante el proceso de carga. Tienen menor productividad en suelos embarrados y blandos si no hay un buen nivel de pisos. Existe un aumento considerable del costo de neumáticos. Necesitan alturas de banco reducidas para operar con seguridad. Poseen menor disponibilidad mecánica respecto de las palas. Desventajas del Cargador Frontal

52 Los LHD (load-haul-dump) corresponden a palas de bajo perfil que pueden clasificarse tanto como equipos de carguío con acarreo mínimo o como equipo combinado de carguío y transporte. Empleado para minería subterráneas. Estos equipos poseen una alta eficiencia para distancias de acarreo de no más de 300 m. Tienen la particularidad de poseer un balde (o cuchara, de ahí que también se denominen scoops) de gran tamaño, el cual puede ser elevado para cargar un equipo de transporte, tal como un camión de bajo perfil o un camión convencional. Poseen una gran versatilidad y por ende son equipos de alta productividad a un bajo costo operacional. El balde puede tener desde 1.0 a 13.0 yd3. LHD (Load Haul Dump)

53 Pequeños radios de giro. Pequeño ancho y alto. Gran capacidad de tolva. Buena velocidad de desplazamiento. Descarga en camiones, piques y piso. Existen LHD Diésel, eléctrico. LHD (Load Haul Dump)

54 Los cables eléctricos deben ser reparados y tienen una vida útil de 375 horas (148- 738). La vida del cable depende de: Área de trabajo: Protección del cable, agua, derrames de rocas. Mecanismo del carrete del cable. Cables requieren de mantención: Recauchaje, testeo de corrientes, etc. LHD eléctricos – protección de cables

55 Iluminación. Visibilidad. Estado de carpeta de rodado. Condiciones del área de carguío. Condiciones del área de descarga. Factor humano. Granulometría del mineral a cargar. Perdida de potencia – altura sobre el nivel del mar. Temperatura. Factores que afectan el rendimiento

56 Velocidad: Conocer la velocidad en Km/h de la máquina de ser posible en las diferentes marchas. Fuerza de levantamiento y empuje: Es la fuerza ejercida hacia arriba y hacia adelante por la cuchara, lo que permite levantar objetos grandes y penetrar la cuchara en el material a cargar. Dimensiones de la máquina: Ver el largo, ancho y alto de la máquina con relación a labores mineras. Capacidad de carga: Lo cual deberá satisfacer los requerimientos de la producción programada. Pendiente máxima: Es la gradiente que pueda subir la maquina con carga o sin carga. Siendo con carga de 12% (promedio) y sin carga 25%, variando este último según el modelo. Selección de los equipos

57 Seguridad Se deben escoger los sistemas de purificación de gases, que dejan en el ambiente de trabajo una concentración permisible. Por otra parte, la máquina debe estar diseñada para permitir al operador una buena versatilidad y finalmente la máquina debe estar hecha de un material resistente a los impactos y corrosión. Mantenimiento Se debe elegir marcas de equipos, que los repuestos puedan conseguirse en el mercado nacional y a la vez contar con técnicos capacitados para la reparación y mantenimiento de la máquina. Selección de los equipos

58 Pérdida del control del vehículo en caminos inclinados y rampas; reparación y mantenimiento en posiciones peligrosas. Golpes o aprisionamientos de operarios o de otros vehículos con el equipo, especialmente con la cuchara y cuando se retrocede. Inclinación y vuelco del vehículo. Sacudidas o tirones violentos en las maquinas. Congestión dentro del área de trabajo. Obstáculos aéreos como techo, cañerías. Fallo de mangueras hidráulicas y cilindros elevadores. Gases provenientes de la combustión y partículas en lugares cerrados. Principales causas de lesiones por equipos LHD

59 Comparación diésel y eléctrico

60 Ventajas Bajo costo de producción. Rápido tiempo de cargue. Cómodo de operar. Bajo costo de producción. Gran capacidad de carga. Tiempo corto de ciclo. Dimensiones que le permiten trabajar en lugares estrechos. Potencia en sistema Hidráulico de carga. LHD (Load Haul Dump) Desventajas No aplica para minería cielo abierto. Alto costo de inversión.