lhd y cargador frontal.pdf
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cargador frontal y LHDTRANSCRIPT
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Equipos de carguo-
transporte-vaciado
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Contenidos
SISTEMAS DE CARGUIO TRANSPORTE-VACIADO Sistema LHD
Descripcin sistema
Calculo de rendimientos y costos
Diseo de flota de equipos
Automatizacin de equipos LHD
Cargadores frontales
Descripcin
Calculo de rendimientos y costos
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Concepto es cargar-transportar y
descargar
Especialmente diseado para
trabajar en minera subterrnea:
Pequeos radios de giro
Pequeo Ancho y alto
Gran capacidad de tolva (pala)
Buena velocidad de desplazamiento
Cargar camiones, piques y piso
Existen LHD Diesel y elctricos
Balde
Horquilla
Pluma
Cabina Operadormotor
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Estructura
Motor : potencia
Convertidor de torque
Transmisin
Frenos
Direccin
Servicios hidrulicos
Sistema hidrulico general
Cabina del operador
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Factores que afectan el rendimiento
Iluminacin
Visibilidad
Estado de carpeta de rodado
Condiciones del rea de carguo
Condiciones del rea de descarga
Factor humano
Granulometra del mineral a cargar
Perdidas de Potencia
Altura sobre el nivel del mar
Temperatura
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Seleccin de LHD
El tamao del LHD es funcin del layout posible. Estabilidad
Recuperacin
Productividad: no solo esta relacionado con el tamao del equipo, considerar distancia al pique de traspaso
Tipo: elctrico o diesel?. Depende de los requerimientos y experiencia prctica
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Especificaciones de equipos LHD
Tipo de LHD Largo Ancho Radio giro Capacidad carga
mm mm mm kg
Tamrock
Micro-100 4597 1050 3191 1000
EJC 61 5486 1448 3734 2727
TORO 151 6970 1480 4730 3500
EJC 100 D 7341 1702 5004 4540
EJC 130 D 8407 1930 5511 5897
TORO 301 8620 2100 5780 6200
EJC 210 D 9957 2718 6553 9545
TORO 400 9252 2440 6590 9600
TORO 450 10003 2700 6537 12000
TORO 1250 10508 2700 6672 12500
TORO 1400 10508 2700 6887 14000
TORO 650 11410 3000 7180 15000
TORO 2500E 14011 3900 9440 25000
Elphinstone
1500 9195 2482 6400 9000
1700 10640 2720 6680 12000
2800 10697 3048 7390 16200
Wagner
HST-1A 5283 1219 3505 1361
ST-2D 6593 1651 4700 3629
ST - 3.5 8223 1956 5465 6000
ST-1000 8530 2040 5800 10000
ST-6C 9490 2610 6320 9525
ST-7.5Z 9800 2590 12272
ST-8B 10287 2769 7010 13608
ST-15Z 12396 3404 8443 20412
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LHD: elctrico o Diesel?
ITEM LHD Diesel LHD elctrico
Flexibilidad Flexibles y faciles de mover no solo para cambiar el equipo en
un nivel sino para usarlo en
otras actividades como limpieza
de calles y barro
Estn limitados a la zona de produccin
Limita el acceso a las zonas de trabajo
Se limita el uso de las unidades a otras
tareas lo que es bueno
Reduccin secundaria Se puede realizar reduccin secundaria detrs de las
maquinas
Se debe tener cuidado con los cables
elctricos
Ventilacin Requieren de aire fresco en la frente
Operan bajo mnimos requerimientos de
aire
Automatizacin Es posible automatizar estos equipos.
No se pueden hacer conexiones con barreras de
seguridad elctricas
Es posible automatizar estos equipos.Se pueden hacer conexiones con barreras de seguridad elctricas y la
unidad de poder posibilitando el apagado
del equipo en condiciones de
emergencia.
Otros Carga mejorAlta disponibilidad
Menor costo capital
Silencioso
Mas fri
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Consideraciones para elegir el
tamao del LHD
Estabilidad: el tamao de labores se determina por el rea mxima que puede ser expuesta sin soporte durante la etapa de desarrollo
Se deben considerar las dimensiones segn legislacin minera
Se debe considerar la ruta por la cual el equipo ser introducido a la mina
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Recomendaciones practicas
Ancho galera: ancho del equipo + 1.5 (m)
Altura galera: altura del equipo + 1.3 (m)
Largo estocada (visera centro calle): altura tunel + largo de la maquina
Radio de curva (para velocidades adecuadas) : 2.5 * (IR + OR)/2
IR: radio de curva interno (m)
OR: radio de curva externo (m)
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Disposicin general LHD
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Disposicin del LHD en el diseo y ngulo de la
estocada
Ejemplo:
radio de giro de 10 m
Largo requerido:
11 m desde el eje de la
calle
A mayor ngulo el pilar
mayor en mas ancho.
Posible efecto en
recuperacin
PE
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Dimensiones tpicas LHD
-
Dimensiones para distintos tamaos de equipos
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20 25 30
Capacidad del LHD (toneladas)
Min
imo la
rgo d
e e
sto
cada (m
)
0
1
2
3
4
5
6
0 5 10 15 20 25 30
Capacidad del LHD (toneladas)
Ancho d
e la
gale
ra (m
)
0
1
2
3
4
5
6
0 5 10 15 20 25 30
Capacidad del LHD (toneladas)
Alto d
e la
gale
ra (m
)
Largo EstocadaAncho/alto
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LHD elctricos- proteccin de cables
Los cables elctricos deben
ser reparados y tienen una
vida util de 375 horas (148-
738).
La vida del cable depende
de:
Area de trabajo: proteccin del cable, agua, derrames de
rocas.
Mecanismo del carrete del cable
Cables requieren de mantencion: recauchaje,
testeo de corrientes, etc
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Calculo de rendimiento Equipos LHDDatos de entrada:
Capacidad del balde, Cb: depende del equipo
Densidad in situ de la roca, d: (2,7 t/m3 tpicamente)
Esponjamiento e (depende de la fragmentacin)
Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)
Distancia cargado-Distancia vacio, Di, Dv (metros): layout del nivel de produccin
Velocidad cargado,Vc: equipo, carga, seguridad, radio de giro
Velocidad equipo vacio, Vc: equipo
Tiempo de carga, T1 (min): equipo y operador
Tiempo de descarga, T2 (min): layout
Tiempo viaje equipo, T3 (min): layout-velocidad del equipo
Tiempo de maniobras T4, (min): operador- layout
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Rendimiento LHD
4321
60
TTTTNc
Numero de ciclos por hora
Rendimiento horario
)1( e
llbeffectivo
FCNcR
Ciclos/hora
Tonelada/hora
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Rendimiento LHD-camin
Datos de entrada:
Capacidad del balde, Cb
Capacidad del camion, Cc
Densidad in situ de la roca, d: (2,7 t/m3 tpicamente)
Esponjamiento e
Factor de llenado del balde Fll (0,7-0,8)
Distancia cargado-Distancia vacio, Di, Dv (metros)
Velocidad cargado,Vc
Velocidad equipo vacio, Vc
Tiempo de carga, T1 (min)
Tiempo de descarga, T2 (min)
Tiempo viaje equipo, T3 (min)
Tiempo de maniobras T4, (min)
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Rendimiento LHD-camin
C
LHDll
LHD
LHD
camion
llbLHD
C
CNPF
C
CcenteroNP
C
CcN
FCC
)1( e
Numero de ciclos para llenar el camin
Capacidad LHD
Numero de paladas
Factor llenado camin
)( 4321 TTTTNT camioncamionllenado
-
Rendimiento LHD-n camiones
))(1( 4321)1( TTTTnNT camioncamionesnllenado
Se requiere saturar al LHD, por lo tanto:
1)(
)(
4321
TTTTCc
TCn camionLHD
n = numero de camiones para saturar al equipo
T camin = Tiempo de viaje del camin no incluyendo el tiempo de carga
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Costos Sistema LHDCosto mano de obra
Costos operacin
-Consumo combustible
-Consumo de insumos (cuchara, neumticos, lubricantes)
Costos adquisicin
Equipo
Vida til
Costos mantencin y reparacin
Mantenciones menores
Mantenciones mayores
Costo operacin = costo operacin + costo mantencin y reparacin + costo
mano de obra
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Operacin de LHDs
Automatizado: toda la operacin la realiza el software y hardware
Semi-autnomo: el carguo lo realiza el operador (telecomando)
mientras que la ruta se hace de forma autnoma.
Tele-comandado: toda la operacin la realiza el operador desde una
estacin de control
Manual: un operador controla el equipo en todas sus labores.
Hoy en da la mayor parte de las operaciones ocupa operacin
manual.
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Automatizacin de LHDs
Minas que buscan alta productividad o tienen escasez de personal especializado buscan automatizar sus actividades subterrneas.
En Chile se busca productividad y competencia (e.g. Mina El Teniente ,Codelco)
La automatizacin esta basados en tecnologa de punta obtenido en otras reas de la ingeniera (robtica) para aquellas tareas mas bien
repetitivas.
Equipos son operados desde una sala de comando por medio de software y hardware especializado. Un operador puede operar varias
maquinas (hasta 3 se han provado) de manera eficiente.
Esta mas bien en el rea de pruebas las que se han realizado en algunas sectores de minas de la gran minera como lo son El Teniente
(Chile), Olimpic Dump (Australia), LKAB (Suecia)
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Automatizacin de LHDs
Por reduccin secundaria y bolones se ha adoptado por equipos semi-autnomos en las operaciones.
El tiempo de ciclo puede alcanzar un 30% menor
El costo de adquisicin de la automatizacin es de un 40% mayor que una manual
Un operador puede operar hasta tres equipos. Cambio turno 5 minutos
Se requiere mano de obra especializada: en el taller mecnico se necesita un ing. Elctrico.
Costos de servicio y piezas es menor en equipos semi-autnomos
Desgaste de neumticos es menor en equipos semi-autnomos
Costos de cuchara/ consumo de combustible/ consumo de lubricantes y aceites igual que el equipo operado manualmente.
Un operador puede aprender a manejar el equipo en das mientras lo que en operacin manual puede tomar meses.
La zona en que trabaja el equipo se debe aislar por medio de puertas o sensores (sistema de tags)
La maquina se apaga si encuentra un obstculo pero los sistemas actuales no pueden detectar personas o mas all de 20 metros.
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Sistema de navegacin y Sala de control de LHD:
equipos semi-autonomos
Sistema de Conduccin: controla los
movimientos del equipo
Sistema de navegacin: hace un profile
de la galera para crear un cuerpo en tres
dimensiones
El equipo es guiado la primera vez y
aprende la ruta y las velocidades de
carga/descarga.
El equipo de detiene a unos metros de la
pila y del punto de descarga donde el
operador realiza las actividades.
Este sistema requiere de redes y se
estn probando/desarrollando sistemas
de traspaso de informacin inalmbricas.
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UNDERCUT LEVEL
PRODUCTION LEVEL
JAW CRUSHER ROOMSTORAGE BIN
BELT COVEYOR LEVEL
TENIENTE 8 RAILWAY
OP 17 HW
OP 18
OFFICES & FACILITIES
Caso estudio- PIPA NORTE EL Teniente
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Ejemplos de operacin equipos semi autonomos
Pipa Norte El Teniente (Chile) Olimpic Dum BHP Australia
Panel Caving Sub Level Stoping
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Sistema de restriccin a sectores en produccin
Electric Safety Lock
Zone Status Lights
Photocell
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Referencias
Laubscher 2000, Horizontal LHD layouts en Block Caving Manual,
JKMRC, Universidad de Queensland.
LeFeaux, 1997. Apuntes de carguo y transporte. Universidad de
Chile.
Jakola, R., Ward, R., Martin K. Rapid LHD advance using laser
guidance and 3D vision systems for block-cave mining applications.
MassMin2004, p. 665.
ICSII. International Caving Study
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Cargadores
frontales
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Los cargadores frontales son equipos de carguo diseados para cargar material quebrado
Son equipos que operan sobre neumticos y son Diesel por lo que tienen autonoma y buen rendimiento.
Sirven no solo para carguo sino para tareas de apoyo (servicios)
No solo se ocupan en minera subterrnea sino en minera a cielo abierto, canteras, forestal, construccin entre otros.
Para subterrnea estos equipos han sido diseados mas bajos y con articulacin central a fin de obtener menores radios de giro.
Tienen la cabina del operador en el centro, y este opera mirando hacia el frente del equipo
Son de menor costo de adquisicin que el scoop pero tiene un menor rendimiento y requiere de mayores secciones en las labores.
CARGADORES FRONTALES
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Cargadores frontales
Volvo L150E
New Holland W200
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Cargadores frontalesVolvo L120E
Caterpillar 966H
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Dimensiones de cargadores
L
D
Dt Da
A1
A2
A3
45
A6
Capacidad: Colmado 1-5,3 m3
Al ras 0,8-4,4 m3A5 Ancho de cuchara 2,3-3,3 mA3 Despejo de descarga a levante mximo 2,5-3,7 mA6 Alcance a levante mximo 1-1,6 mAlcance con brazos horizontales y cuchara a nivel *-3,3 m
Profundidad de excavacin 0,9-1,4 m
L Largo total 5,9-9,6 mA2 Alto total a levantamiento mximo 4,2-6,5 mR Radio de giro medio 5,2-7,9 mA1 Altura de viaje mxima 3-3,9 mAltura al pasador con levante mximo 3,3-4,74 m -Profundidad mxima de excavacin 0,11-0,06 mDt Distancia centro de la mquina al eje trasero 1,17-1,77 mDa Distancia centro de la mquina al eje delantero 1,17-1,76 mD Distancia entre ejes 2,34-3,53 m
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Cargadores Frontales- especificaciones y
costos de adquisicin
Capacidades [Ton.] Medidas [mt.] Radios de giro [mt.] Motorizacion.
Alturas
Equipo Especificacin Cuchara Carga til Peso bruto Peso Mx. Largo Ancho Maxima
Cabina -
piso Volteo Pasador Interior Exterior Cilindrada [L] Potencia [Hp] RPM USD sin IVA
VOLVO Cargador frontal 3,8 m3 dientes 7,7 17,43 25,13 8,87 2,95 5,94 3,58 4,8 4,34 3,8 7,37 12 384 1700 283.500
L150E brazo estandar. segmentados 6,46 (*)
VOLVO Cargador frontal 2,9 m3 roquera 6,4 14,3 20,7 8,38 2,68 5,7 3,36 4,61 4,11 3,06 6,45 7,1 241 1500 201.700
L120E brazo estandar. diente obtuso 4,93 (*)
N. Holland Cargador frontal 3,2 m3 5,88 10,97 16,85 7,71 3,01 5,26 3,32 4,4 3,9 NE 5,97 8,3 197 2200 155.250
W200 brazo estandar. de dientes rectos 5,44 (*)
Caterpillar Cargador frontal 3,5 m3 diente ? 23,69 9,2 3,3 6,1 3,6 4,8 4,2 NE NE 11,1 283 1700 302.000
966H brazo estandar. largo y segmento 5,95 (*)
JCB Cargador frontal 3,5 m3 dientes ? 20,3 8 2,9 5,3 3,4 4,3 3,8 3,18 6,55 8,3 161 2000 159.500
456 ZX brazo estandar. segmentados 5,95 (*)
John Deere Cargador frontal 3,5 m3 dientes ? 23,35 8,55 3,01 NE 3,5 4,8 4,2 NE NE 12,5 265 2000 254.100
744 J brazo estandar. segmentados 5,95 (*)
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Rendimiento Cargador Frontal
4321
60
TTTTNc
Numero de ciclos por hora
Rendimiento horario
)1( e
llbeffectivo
FCNcR
Ciclos/hora
Tonelada/hora
-
))(1( 4321)1( TTTTnNT camioncamionesnllenado
Se requiere saturar al cargador, por lo tanto:
1)(
)(
4321
arg
TTTTCc
TCn
camionadorc
Este calculo es til tambin cuando se calculan los camiones
destinados a remover marina de los desarrollos
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Costos Sistema Cargador Frontal o LHDCosto mano de obra
Costos operacin
-Consumo combustible
-Consumo de insumos (cuchara, neumticos)
Costos adquisicin
Equipo
Vida til
Costos mantencin y reparacin
Mantenciones menores
Mantenciones mayores
Costo operacin = costo operacin + costo mantencin y reparacin + costo
mano de obra
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Ejemplo de aplicacin: determinacin de flota y
costos de operacin cargador frontal
Se tiene una mina que sera explotada por medio de SLS a un ritmo
de produccin de 2000 tpd.
Determinar el equipo a utilizar y costos de carguo si la distancia
media medida desde el casern al punto de vaciado es de 50
metros. Realice un anlisis para distintas opciones de capacidad de
equipos de 3,8 , 3,5 y 3,9 m3 y concluya sobre la mejor opcin
tecnica-economica.
Hint: suponga que el layout considera superficie plana y utilize el
principio de menor Costo Anual Equivalente CAUE para su eleccin
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Solucin
1. Determinar los tiempos de ciclo
2. Determinar rendimientos
3. Determinar la flota para cada opcin
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1. Determinar tiempos de ciclo, rendimientos y
flota requerida
Estimacin rendimiento cargador frontalEstimacin Rendimiento Cargador 3.8 m3 Estimacin Rendimiento Cargador 3.5 m3 Estimacin Rendimiento Cargador 2.9 m3
T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno T Ciclo Cargador= T Carga + T acarreo + T Descarga + T retorno
T Carga 1,5 min T Carga 1,5 min T Carga 1,5 min
T Descarga 0,5 min T Descarga 0,5 min T Descarga 0,5 min
Tiempo acarreo Tiempo acarreo Tiempo acarreo
velocidad cargado 8 km/hr velocidad cargado 8 km/hr velocidad cargado 8 km/hr
velocidad retorno 12 km/hr velocidad retorno 12 km/hr velocidad retorno 12 km/hr
distancia media 50 m distancia media 50 m distancia media 50 m
tiempo acarreo 0,375 min tiempo acarreo 0,375 min tiempo acarreo 0,375 min
tiempo retorno 0,25 min tiempo retorno 0,25 min tiempo retorno 0,25 min
tiempo viaje 0,625 min tiempo viaje 0,625 min tiempo viaje 0,625 min
tiempo total 2,625 min tiempo total 2,625 min tiempo total 2,625 min
Capacidad 3,80 m3 Capacidad 3,50 m3 Capacidad 2,90 m3
densidad 1,7 T/m3 densidad 1,7 T/m3 densidad 1,7 T/m3
factor de llenado 0,85 factor de llenado 0,85 factor de llenado 0,90
Carga Cargador / ciclo 5,49 Ton/Ciclo Carga Cargador / ciclo 5,06 Ton/Ciclo Carga Cargador / ciclo 4,44 Ton/Ciclo
Rendimiento Efectivo 126 Ton/hr Rendimiento Efectivo 116 Ton/hr Rendimiento Efectivo 101 Ton/hr
Utilizacin 0,9 Utilizacin 0,9 Utilizacin 0,9
Factor operacional 0,8 Factor operacional 0,8 Factor operacional 0,8
Rendimiento Cargador 90 Tons/Hr Rendimiento Cargador 83 Tons/dia Rendimiento Cargador 73 Tons/dia
Numero de equipos 0,92 Numero de equipos 1,001 Numero de equipos 1,14
Numero practico de equipos 1 Numero practico de equipos 2 Numero practico de equipos 2