CARGUÍO Y TRANSPORTE

Profesor: Juan Araya SProfesión: Ingeniero en Minas

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).

IntroducciónDentro 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.

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.).

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).

Selección de Equipos

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 Mineras Retroexcavadora Excavadoras Hidráulicas

Pequeñas Palas Neumática

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.)

PRESENTACION 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

• 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)

Bastidor lateral de orugaCorona 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

MecanismoDe propulsión

bamper

Hueso de perro

INICIO

BALDE CON ARO BALDE SIN ARO BALDE OPTIMA DE P&HCON ARO DE POLEA “D”

PLANIFICACION DE TRABAJO

Ubicación de la pala teniendo en cuenta consideraciones técnicas por tipo de Pala y FrenteÁrea de cuadrado de camiones adecuado

·Condiciones de acuerdo al turno·Condiciones del frenteTipo de Material, boloneria. Frente de Regular, DuroPoligono actual·Condición del pisoPiso HorizontalDisponibilidad de Equipo Auxiliar·Chequeo del Alta Precisión

• Ubicación de la pala en el frente

PLANIFICACION DE TRABAJO

Ubicación de la pala teniendo en cuenta consideraciones técnicas por tipo de Pala y FrenteÁrea de cuadrado de camiones adecuado

·Condiciones de acuerdo al turno·Condiciones del frenteTipo de Material, boloneria. Frente de Regular, DuroPoligono actual·Condición del pisoPiso HorizontalDisponibilidad de Equipo Auxiliar·Chequeo del Alta Precisión

LLENADO (LEVANTE Y EMPUJE)

Tipo de Material ha ExcavarDureza de Material

Angulo de Excavación·45º Material suelto·90º Material Irregular·Desquinche más de 90oLlenado al 100% del CucharónControl adecuado del Piso

FASE DE EXCAVACION

90°

45°

Giro

Presentación del Cucharon

Carguío de Pala

1 pase

2pase

3pase

Carguío de la Pala

1pase2pase

3pase

4pase

Distribución de Carga de Camiones

25

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.

Distribución de Carga de Camiones

UBICACIÓN CORRECTA DE LA CARGA UBICACIÓN INCORRECTA DE LA CARGA

• 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

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

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).

Partes de la pala hidráulica

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.

Alcance del Brazo

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

Operación de pala hidráulica como retroexcavadora

• 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

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.

Equipos de Carguío

Descripción de Equipos de Carguío con acarreo mínimo

Cargador Frontal LHD ( Load-haul-dump)

Cargador frontalLos 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.

Explosión de neumático

Dirección

Cucharon

Cargador frontal

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.

Operación del cargador frontalLas 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

Operación del cargador frontalDependiendo 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.

Operación del cargador frontalFrente 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.

Operación del cargador frontalFrente 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°.

• 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

• 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

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)

• 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)

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

• 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

• 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

• 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

• 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

CARACTERÍSTICA

LHD DIESEL LHD ELÉCTRICO

Autonomía Mayor capacidad de trabajo. Menor autonomía de trabajo, dado que necesita cables de alimentación.

Infraestructura adicional

Red de abastecimiento de petróleo.

Instalaciones eléctricas especiales.

Requerimientos de ventilación (cfm)

Requiere de aire fresco en la frente.

Operan bajo mínimos requerimientos de aire

Respuesta de torque Menor, implica más maniobras.

Mayor llenada de balde de una sola vez.

Emisión de gases Emisión de gases CO2, CO. No existe emisión de gases.

Ruido y vibraciones Mayor. Menor.

Rodaje Rodaje más duro, mayores derrames por mala mantención de carpetas.

Rodaje más suave, menores derrames, ya que se requiere mantención de carpetas.

Costo de mantención del motor

Mayor. Motor más complejo dado su mayor número de componentes

Menor, motor más simple y menor número de componentes respecto al diesel.

Limpieza de carpeta de rodados

Menor, dado que no existen cables.

Mayor. Por la existencia de cable.

Distancia de acarreo No mayar a 50 m (según sector).

Menor, limitada por el largo del cable.

Sentido de acarreo Sin restricción (calle de producción).

Un solo sentido del balde ( calle de producción).

Inversión inicial 70 % según proyecto 100 %

Costo del proyecto 100 % 80 %

Flexibilidad Flexible y fáciles de mover, no solo para cambiar de nivel el equipo sino para usarlo en otras actividades como limpieza de calles y barro.

Están limitados a las zonas de producción. Se limita el uso de las unidades a otras tareas, lo que es bueno.

Reducción secundaria Se puede realizar reducción secundaria detrás de las máquinas.

Se debe tener cuidado con los cables eléctricos.

Automatización Es posible automatizar estos equipos. No se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad eléctricas.

Es posible automatizar estos equipos. Se puede hacer conexiones con barreas de seguridad eléctricas, y la unidad que permite el apagado del equipo en

Comparación diésel y eléctrico

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.