Carga y Transporte en Mina Tajo Abierto

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 CAPÍTULO 10.3

Extracción mecánica,

Carga y transporte

James D. Humphrey y Joshua D. Wagner

SISTEMAS DE DRAGLINE

Este capítulo analiza las características y aplicaciones de los siguientes sistemas comunes utilizados en las operaciones mineras modernas para extraer, cargar y transportar desechos y minerales:

Las dragalinas (Figuras 10.3-1 y 10.3-2) son sistemas autónomos que cargan y transportan material a un punto de descarga. Son altamente productivos, comparativamente bajos en costos operativos y requisitos de mano de obra, y extremadamente robustos y, por lo tanto, tienen una vida útil muy larga, generalmente de 30 a 40 años. Para fines de comparación, el sistema de dragalinas es un sistema de alto costo de capital y bajo costo operativo que es moderadamente flexible y puede operar a través de una gama moderada de aplicaciones con baja sensibilidad a la variación geológica. Debido a su alta productividad y capacidad de eliminación directa de material, las dragalinas se prefieren para la minería de áreas en áreas de geología tabular plana con altos requisitos de producción. La aplicación más común para las grandes líneas de arrastre es la remoción de sobrecargas en la minería del carbón. Sin embargo, debido a que excavan por debajo de su nivel de trabajo y ejercen una presión sobre el suelo muy baja, son especialmente adecuados para excavar materiales muy húmedos, en ocasiones incluso por debajo del agua.

• Sistemas de dragalinas • Sistemas de excavadoras de rueda de cangilones

• Sistemas de carga y transporte • Otros sistemas: transportador de carbón de descarga inferior, camión minero asistido por carro, raspador de tractor de ruedas y sistema de trituración y transporte en el pozo

Ya sea que una operación minera deba seleccionar un nuevo sistema u optimizar un sistema existente, es importante considerar mucho más que solo el costo o el flujo de caja descontado. Los diferentes sistemas tienen diferentes características operativas y exposiciones al riesgo. Estas características y la capacidad de gestionar el riesgo en lugar de los costes separan con mayor frecuencia la mejor opción del resto. Una evaluación inicial de los requisitos operativos reducirá la elección de sistemas. Sin embargo, inevitablemente la viabilidad del proyecto se reduce a una evaluación del costo de capital y de propiedad por medio de uno de varios métodos de flujo de efectivo descontado. De manera significativa, es probable que dos componentes clave de esa evaluación, los costos operativos y de producción, sean estimaciones, y la sensibilidad del sistema a las variables operativas afecta la precisión de estas estimaciones y, por lo tanto, la viabilidad del proyecto.

Una dragalina grande puede operar en un rango de aproximadamente 50 m (170 pies) por encima de hasta 65 m (210 pies) por debajo de su nivel de trabajo. Esto significa que, con técnicas avanzadas, la dragalina puede manejar profundidades de sobrecarga de aproximadamente 80 m (260 pies).

Aunque la dragalina más grande jamás construida tenía 170 m3 (220 yardas3) cucharón, durante las últimas décadas, las dragalinas más

En las secciones que siguen, se analizan las siguientes variables operativas como características de cada sistema:

grandes construidas han tenido 125 m3 (160 yardas3) cubos. Las líneas de arrastre de este tamaño son capaces de mover 30-35 millones BCM (metros cúbicos de banco) (40-45 millones de BCY [yardas cúbicas de banco]) por año.

• Movilidad: la capacidad del sistema para reubicarse

Las aplicaciones y operaciones de las dragalinas generalmente están

• Flexibilidad: la capacidad del sistema para cambiar de dirección o trabajar patrones irregulares

determinadas por dos factores principales: la ubicación del material de desperdicio en el espacio disponible y los tres controles básicos del cucharón

• Rango operativo: la variedad de métodos de aplicación en los que se puede utilizar el sistema para abordar los requisitos de cambio operativo.

(elevación, arrastre y giro). Los patrones de posiciones de la tina, ubicación de excavación, secuencia de excavación y ubicaciones de descarga se optimizan mejor con un diseño de pozo que considera la ubicación de los escombros y

• Sensibilidad a la variación geológica: el impacto de cambios inesperados en las características del material o variaciones estructurales o estratigráficas inesperadas.

las características e interrelaciones de los controles de la cuchara. En menor medida, las peculiaridades de excavación del cucharón y el espacio del banco requerido para las operaciones también son consideraciones para el diseño

Cada uno de los sistemas analizados es un sistema bien establecido por una

del pozo.

buena razón, y cualquiera puede ser la mejor opción para una aplicación en

En la mayoría de las operaciones básicas de dragalinas, la draga quita el

particular.

material de sobrecarga para descubrir el mineral que es el más reciente en

James D. Humphrey, Profesional del mercado: Minería, Caterpillar, Inc., División de minería global, Decatur, Illinois, EE. UU. Joshua D. Wagner, Consultor de productos de marketing, Caterpillar, Inc., División de minería global, Peoria, Illinois, EE. UU.

903

904

Manual de ingeniería minera para PYME



Figura 10.3-1 Dragalina típica

Punto de auge

Auge

Gavillas

Apoyo

Cuerdas

Izar

Intermedio

Cuerdas

Cuerdas de apoyo Tri-estructura

Vertedero

Patas traseras de tres estructuras

Cuerdas

Cubeta

Cuerdas de seguridad

Auge

Montaje

Aire de la casa

Fairlead

Unidades de filtro

Figura 10.3-3 Pozo de dragalina típico

Maquinaria

casa Cuerdas de arrastre

Cabina del operador

Marco base (tina)

Marco giratorio

Caminando Brazo

Caminando Zapato

Fuente: Humphrey 1990.

Figura 10.3-2 Diseño de dragalina

una serie de pozos adyacentes paralelos. La figura 10.3-3 muestra un pozo de dragalina típico. El material de sobrecarga de la fosa actual se coloca en la fosa adyacente anterior, de la cual el producto ha sido retirado por equipos auxiliares. Los pozos son estrechos y relativamente largos: • Los anchos de los pozos suelen ser de 25 a 60 m (80 a 200 pies). Los anchos para las operaciones de manipulación tienden a ser grandes, para reducir el porcentaje de manipulación. El ancho está influenciado por la maniobrabilidad del equipo de remoción de producto, la profundidad de la sobrecarga, el método de voladura, las características del material, la velocidad de avance de la dragalina y el radio de descarga de la dragalina.

• La longitud de los pozos varía mucho debido a la influencia de la geología, la topografía y los obstáculos artificiales. Por lo general, son de 1.000 a 2.000 m (3.000 a 6.000 pies), aunque algunas operaciones han utilizado pozos tan cortos como 300 m (1.000 pies) o tan largos como 3.000 m (10.000 pies). En pozos más cortos, la secuencia de remoción de producto y voladura se vuelve complicada y se requiere la construcción de rampas frecuentes. En pozos más largos, los sistemas de distribución de energía se vuelven costosos y complejos, y las distancias de propulsión de las dragalinas pueden ser excesivas.

La plataforma sobre la que se asienta una dragalina mientras funciona debe estar libre de puntos duros y rocas que sobresalgan, y debe estar relativamente nivelada, con una pendiente de ≤2% para proporcionar drenaje y evitar daños debido al sobrecalentamiento del motor de giro y la estructura. destaca. Las dragalinas modernas pueden propulsar hacia arriba y hacia abajo una pendiente ≤10% o a través de una pendiente ≤5%. Cuando hacen la transición entre grados, es importante que lo hagan gradualmente, siempre distribuyendo la carga uniformemente a través de la tina (la base circular de la dragalina) y los zapatos. Como regla general, la tasa de cambio de grado debe ser ≤3% por diámetro de la tina. Por ejemplo, para una tina de 20 m de diámetro, la tasa de cambio de pendiente debe ser ≤3% por 20 m, por lo que un cambio de 0% a 9% debe tomar al menos 9/3 # 20 = 60 m. Además, cuando exista la posibilidad de puentear los zapatos, Las dragalinas están diseñadas para trabajar en condiciones de suelo blando y, como tales, están diseñadas con presiones de apoyo en el suelo de la bañera del orden de 1,2 a 1,4 kg / cm.2 (17-20 psi). Durante la propulsión, aproximadamente el 80% del peso de la máquina se transfiere a las zapatas y el peso restante lo lleva el borde de la bañera. Esta relación se puede cambiar llevando el cucharón o colocándolo en el suelo. Reducir la carga del borde de la bañera al colocar la cuchara en el suelo reduce la probabilidad de tirar de un rollo debajo de la bañera durante la propulsión en condiciones de suelo blando. En lugar de quitar material de una cara que avanza continuamente como lo hace una pala, una dragalina quita material de una longitud especificada del pozo, llamado colocar o cuadra. La dragalina se balancea aproximadamente 90 ° y se convierte en una pila en el pozo anterior. Las longitudes establecidas para máquinas más grandes son de aproximadamente 30 m (100 pies), o aproximadamente 16 pasos para la dragalina. Para eliminar la sobrecarga de un juego simple, una dragalina puede usar de dos a cuatro posiciones de bañera antes de retirarse para comenzar un nuevo juego.

Extracción, carga y acarreo mecánicos



905

posición 2. Este enchufar La posición permite que la dragalina se estropee al máximo alcance. Este movimiento se realiza antes de completar la llave para reducir la demora causada por levantar la llave antes de comenzar el giro. A

Para terminar

Rampa

B Ol d Alto Posiciones para Siguiente Colocar

Tina

Posiciones

medida que avanza la excavación, el tapón se retira en ascensores compuestos por una serie de cortes a la misma profundidad

Viejo

Fosa

pared

+ + 1

+ + 3

(aproximadamente la mitad de la altura del cucharón) realizados en un patrón

El carbón tiene

+ +

de barrido. Los barridos normalmente progresan desde el lado de los

Estado

Remoto

escombros hasta la llave para minimizar cualquier elevación requerida antes de balancear el balde hacia el escombros. Luego, la dragalina se mueve hacia

2

+ +

las posiciones 3 y 4 para excavar el elevador inferior de la misma manera.

4

En la Figura 10.3-3, la dragalina se ha alejado del frente para mantenimiento, pero ha completado las tres primeras posiciones del conjunto. La parte superior del conjunto se ha quitado de las posiciones 1 y 2 y el corte de la llave se ha terminado de la posición

Colocar

Largo Laboral

Cara

A

A

Carbón

Nuevo

Highwall Highwall

Para terminar

Cresta

Rampa

Dedo del pie de pared alta

Métodos de funcionamiento de dragalinas

Dedo del pie estropeado

Las dragalinas pueden operar mediante varios métodos operativos, descritos en los siguientes párrafos.

B Vista del plan Viejo

Desde la posición 1

Pico estropeado

Arruinar

Desde la posición 3 Carbón

Comedero de escombros

Highwall

Teclado

3. La línea de arrastre ahora está lista para acercarse a los escombros y terminar el tapón desde la posición 4. Esta descripción, aunque típica, debe considerarse general. Las longitudes establecidas y las posiciones de excavación variarán según las condiciones de operación y las capacidades de la máquina.

Fosa

Ancho

Sección a-A

Cortar de 1 y 2 Cara de trabajo

Cortar de 3 y 4

Sección B – B

(girado 90 ° CCW) Fuente: Humphrey 1990. Figura 10.3-4 Posiciones de excavación en un pozo de dragalina

Comúnmente, una dragalina sigue un patrón de posiciones de excavación para excavar un conjunto (Figura 10.3-4). Las dos primeras posiciones traseras están lo suficientemente retrasadas para asegurar que ningún material esté demasiado cerca del pasamanos para poder alcanzarlo. En pozos poco profundos, estas dos primeras posiciones pueden ser suficientes para alcanzar la profundidad deseada. En pozos más profundos, la excavación puede llegar pronto al punto donde las cuerdas de arrastre atraviesan la cresta de la cara de excavación, en cuyo caso la línea de arrastre debe avanzar para despejar las cuerdas de arrastre. Así, desde las posiciones traseras, la parte superior oelevar del conjunto se elimina. En las dos últimas posiciones, la dragalina se ha movido hacia el borde de la cara de excavación para alcanzar la elevación inferior del conjunto. Las posiciones laterales en un foso también son significativas. Desde las posiciones a lo largo del muro alto (1 y 3 en la parte inferior de la Figura 10.3-4), la dragalina puede fijar la alineación y la pendiente del nuevo muro alto con elcorte de llave. Este corte en forma de zanja se limita a un ancho

Fundición lateral simple

El método estándar de dragalina es el vaciado lateral simple, usado cuando la dragalina tiene el alcance requerido para mover la sobrecarga a su lugar final. Con ángulos de reposo típicos y anchos de foso, la sobrecarga máxima que se puede manejar con este método es un poco menos de la mitad del radio efectivo, que se analiza más adelante en la sección “Selección de dragalinas” de este capítulo. Son comunes las variaciones en la fundición lateral simple.

Banca avanzada El banco avanzado (Figura 10.3-5A) es útil en áreas de terreno irregular o en sobrecargas donde una capa superior de material no solidificado se superpone a la roca competente. El conjunto se divide en un banco superior e inferior. El banco inferior se quita de forma convencional; el banco superior se quita porcortar picar, lo que generalmente significa excavar por encima del nivel de trabajo, pero también puede significar enganchar el cucharón en el radio de descarga. De cualquier manera, el balde se empuja al menos parcialmente hacia abajo en una cara en lugar de hacia arriba o sobre ella. Por lo general, el cucharón se mantiene en una posición de descarga, con los dientes hacia abajo, luego se baja sobre la cara y se arrastra hacia adentro. A veces se usa el corte con picado en lugar de un corte de llave en las operaciones del lado de escombros para limpiar el muro alto. Sin embargo, el corte con picado es duro para el aparejo, las cuerdas y el cucharón, y puede aumentar el tiempo de inactividad y los costos de reparación y disminuir la productividad. La productividad se reduce aún más por el factor de llenado más bajo y un mayor tiempo de arrastre para llenar. El banco avanzado generalmente también requiere un ángulo de oscilación más largo. Aunque la eficiencia varía, normalmente se debe utilizar una reducción del 10% al 20% de la tasa convencional para las estimaciones iniciales. Cuando sea práctico, Si el material en el banco de avance está extremadamente sin soldar, a

inferior de solo un cubo mientras trabaja hacia abajo. Este corte permite un

veces es conveniente construir un buckwallvisible en la Figura 10.3-5A) de

control lateral máximo del cucharón con una tensión lateral mínima sobre la

material seco competente retirado de otra área del conjunto y colocado como

pluma. Además, si toda la trayectoria de excavación no es directamente radial

un muro de contención en la punta de los escombros. A continuación, el

a la dragalina, la producción y la disponibilidad mecánica pueden verse

material no consolidado se coloca y se contiene detrás del muro de apoyo. Se

afectadas. En la parte inferior del elevador en la posición 1, la dragalina

puede usar un muro de apoyo para ayudar a estabilizar cualquier pila de

generalmente se mueve lateralmente para

escombros.

906

Manual de ingeniería minera para PYME

(A)



(B) Para terminar

Rampa

Banco avanzado

Zona de corte

Viejo

Fosa

El carbón tiene

Estado

Remoto

Banco extendido

Carbón

Para terminar

Rampa

Área reelaborada Mesa de trabajo

Viejo

pared

Highwall

Comedero de escombros

Pico estropeado

Arruinar

Carbón

Fosa

Ancho

Buckw todos

Fuente: Humphrey 1990.

Figura 10.3-5 (A) Banquillo avanzado y (B) Banquillo extendido

Banco extendido Para extender las operaciones en sobrecargas más profundas, los métodos alternativos de banqueo extendido y banqueo del lado de los escombros (discutidos en la siguiente subsección) se pueden usar para remover material a una profundidad de aproximadamente el doble de la que se puede lograr con un simple vertido lateral. Sin embargo, estos métodos tienen el precio de una mayor manipulación, ciclos más lentos y una planificación más compleja, aunque el impacto en la manipulación y el tiempo de ciclo se puede reducir mediante el uso de equipos auxiliares. Estos métodos también se pueden utilizar de forma temporal o localizada alrededor de rampas, escombros o derrumbes de paredes altas, en puntos altos de la sobrecarga o dentro de las curvas.

En el banco extendido (Figura 10.3-5B), la dragalina coloca el material más seco y competente del conjunto contra el antiguo muro alto. Se coloca suficiente material para que, después de nivelar con topadoras, forme un banco. La línea de arrastre luego se mueve hacia el banco en una posición más cercana al botín. A medida que avanza la excavación, se retira el banco. Este método también se puede utilizar en operaciones de dos costuras. Una desventaja del banco extendido es que el ángulo de giro es largo, lo que reduce la producción total. Al calcular los requisitos de producción, es importante recordar que el material de manipulación en el banco extendido es material suelto y, por lo tanto, tiene un factor de cuchara diferente. Para aplicaciones a largo plazo, el banco extendido se combina con frecuencia con voladura de fundición y explanación de empuje (Figura 10.3-6A), los cuales son efectivos para mover material en distancias cortas cuesta abajo. Voladura baja el banco

nivel, remanipulación decreciente; también mueve algún material a su lugar final, aumentando la producción. A continuación, las topadoras nivelan el perfil de voladura para formar el banco extendido. La altura y el ancho del banco deben diseñarse para aprovechar al máximo la elevación con dragalina. Sin embargo, aunque el izado alto puede alargar los ciclos, el beneficio de una altura de banco más baja con su manipulación más baja suele ser el factor determinante en el ajuste de la altura del banco. En operaciones de costura múltiple, la altura del banco puede estar predeterminada por la costura superior (Figura 10.3-6B). A menudo surgen dos problemas de posicionamiento en el banco extendido: limpiar la punta de carbón y cortar la llave. Para limpiar la punta de carbón, debido a que el banco extendido cubre la punta de carbón, es claramente ventajoso, especialmente con costuras más gruesas, colocar la dragalina justo fuera del borde del carbón, que es la mejor posición para limpiar la punta de escombros. de la punta de carbón y así minimizar la pérdida de costillas. Sin embargo, hacerlo puede requerir empujar el banco extendido un poco más de lo necesario para cumplir con los requisitos de descarga. Para cortar la llave, un banco inferior sin retroceso evita que la línea de arrastre se coloque directamente sobre la llave. La línea de arrastre no se puede colocar más cerca del nuevo muro alto que el radio de holgura de la parte trasera. Para mantener el muro alto limpio y bien definido, se usa comúnmente una voladura precortada. La dragalina se puede colocar en el banco extendido a una distancia del muro alto equivalente al radio de descarga y luego se puede cortar la llave. Alternativamente, la clave puede ser desarrollada por



Extracción, carga y acarreo mecánicos

907

Explosión

Topadora

1 1

2 + AR

Topadora

2

Corte

AR

Estropear AR = Área de manipulación

Fuente: Humphrey 1990. Figura 10.3-7 Banquillo del lado de los escombros

secuenciación, desarrollo de banco de escombros y distribución de cables. En el lado de los escombros, la línea de arrastre se coloca de modo que la llave se A. Con voladura de yeso y adormecimiento de empuje

pueda cortar con la pluma perpendicular al muro alto. La altura de diseño del banco de escombros, que también determinamines su ancho, se basa en el requisito de alcance para cortar la llave en el paso del lado de escombros, la profundidad de excavación y, si la punta de carbón debe limpiarse, la limitaciones de la altura de descarga de la línea de

1

arrastre y la posición de la bañera. Si la primera pasada no genera suficiente material para lograr la altura necesaria del banco de escombros, el material se

1

puede retirar de la posición del lado de escombros y colocar uno o dos juegos detrás de la dragalina, como un banco extendido.

2

2 + AR Arkansas

B. Con la altura del banco predeterminada por la costura superior Corte

Spoil AR = Área de manipulación

Fuente: Humphrey 1990.

Figura 10.3-6 Combinaciones de bancos extendidos equipo auxiliar, típicamente topadoras pero a veces retroexcavadoras o dragalinas más pequeñas (Ingle y Humphrey 2004). En el último caso, es fundamental considerar de antemano la fragmentación de granallado más fina requerida para el equipo auxiliar.

Es mejor desarrollar el banco de escombros con equipo auxiliar; sin embargo, la cantidad de material a mover puede justificar la ayuda de la draga. Y dado que el banco se desarrolla de antemano (la dragalina está cortando en la dirección de desplazamiento), es mejor desarrollar un grado de acabado solo para el ancho de la carretera de la dragalina a lo largo del borde de escombros, dejando el borde exterior del banco para el equipo auxiliar para terminar el grado. El banco del lado de los escombros requiere movimientos y distribuciones de cables cuidadosamente manejados, particularmente cuando se eleva el nivel del banco desde el lado de los escombros. Con el cable en el banco y la línea de arrastre avanzando hacia el cable, el banco debe levantarse por la mitad. Esto requiere mover el cable de un lado a otro y, a veces, también balancearlo sobre el cable. El balanceo sobre el cable debe hacerse solo con una cubierta protectora y una técnica de operador cuidadosamente controlada. El banco del lado de los escombros permite la operación de múltiples líneas de arrastre en un pozo (Figura 10.3-1). En un pozo bastante corto, esto puede permitir una tasa de producción muy alta. Sin embargo, es difícil programar múltiples dragalinas, principalmente debido a la complejidad de

Banca del lado estropeado

igualar la velocidad de avance de las dragalinas que trabajan en bancos

En banqueo del lado de los escombros (Figuras 10.3-7 y 10.3-1), también llamado

separados. Aunque los requisitos de producción pueden ser proporcionados,

echar para atrás, la sobrecarga se elimina en dos pasadas independientes.

la variabilidad a corto plazo en las tasas de producción provoca

Este método es común en las operaciones de dos costuras y prácticamente se

invariablemente ineficiencias. Muy pocas operaciones ejecutan dragalinas en

requiere en las operaciones de tres costuras.

tándem de esta manera durante un período de tiempo prolongado.

En la primera pasada, desde el lado del muro alto, el material se mueve mediante una colada lateral estándar. Se permite que el desperdicio de ese pase

Producción de dragalinas

suba por el muro alto, y luego el pico se nivela para formar una plataforma para el

La cantidad de material movido por una dragalina está determinada por los siguientes parámetros básicos:

segundo pase. La primera pasada generalmente se completa para un tramo extendido de pozo, después de lo cual la línea de arrastre pasa a través del banco de escombros. En la segunda pasada, el banco de escombros se puede quitar en cualquier dirección, dependiendo de la fosa.

• Capacidad del cucharón: cuánto material se pone en el cucharón. • Tiempo de ciclo: qué tan rápido se cicla el cucharón

908

Manual de ingeniería minera para PYME



la capacidad nominal SAE J67. Fs y FF se puede combinar en un solo factor de cubo, generalmente alrededor de 0,70, lo que significa que un

Cuerdas de elevación

cuchara nominal de 100 m3 normalmente lleva alrededor de 70 BCM. La distribución típica de cargas útiles es de aproximadamente ± 10%. Barra separadora

Tiempo del ciclo

Cuerda de descarga

El ciclo de excavación de una draga se compone de cinco componentes principales: (1) arrastre para llenar, (2) elevación y giro, (3) descarga,

Arco

(4) giro de retorno y descenso, y (5) lugar del cucharón. El tiempo requerido para cada uno varía según una serie de factores, entre los que destacan la profundidad de excavación, la altura del polipasto y el ángulo de giro. Otras variables incluyen las características del material, la velocidad de Cuerdas de arrastre

Muñón

funcionamiento de la dragalina y la competencia del operador. Debido a la diversidad de estos factores, incluso las máquinas del mismo modelo y diseño

Mejilla

tienen diferentes tiempos de ciclo. Los tiempos de ciclo típicos diseñados para Labio

máquinas más grandes están en el rango de 50 a 60 segundos para un giro de 90 ° con una descarga baja. Un ciclo típico está dominado por los

Fuente: Humphrey 1990. Figura 10.3-8 Aparejo del cucharón de dragalina

componentes 2 y 4; se requiere aproximadamente el 70% de un ciclo típico para llevar el balde al escombros y viceversa. El componente 2 del ciclo (elevación y balanceo) son en realidad tres movimientos independientes: balanceo, elevación y arrastre. Cada uno tiene

• Horas de funcionamiento: cuántas horas al año se mantiene excavando la draga.

un requisito de tiempo específico. Para casi cualquier vertedero, uno de estos movimientos lleva más tiempo que los demás. Por lo tanto, dos movimientos se retrasan intencionalmente para que el movimiento dependiente más lento

Capacidad del cucharón

tenga tiempo de coincidir en el punto de descarga. Sin embargo, las

La capacidad del cucharón se midió históricamente de acuerdo con la norma SAE J67 (1998). Este estándar requiere un cálculo de la parte superior y de la cara frontal y luego resta el 10% del volumen calculado para tener en cuenta la pendiente de la cara frontal. También utiliza factores de estimación para ayudar con los cálculos de las curvas complejas de un cubo típico. Sin embargo, la denominada "capacidad nominal" final no representa en modo alguno el comportamiento del material en la cuchara. Más bien, simplemente proporciona un método uniforme para comparar las capacidades del cucharón. Para calcular la producción, la capacidad nominal debe ajustarse para las características de hinchamiento y llenado del material.

velocidades de arrastre son tan rápidas que rara vez son el movimiento

El material de un balde está suelto, por lo que la capacidad nominal de

dependiente. Es conveniente pensar en términos de la curva que sigue el cucharón a velocidades máximas de elevación y giro. Esta curva coincidente de columpio-polipasto representa los puntos en el espacio que aprovechan al máximo el tiempo disponible para ambas funciones. Los ciclos vertidos por debajo de la curva sondependiente del swing; Los ciclos vertidos por encima de la curva son polipasto dependiente. Por ejemplo, si un ciclo en particular es un swing largo con un polipasto corto, entonces está por debajo de la curva y depende del swing. La distancia de elevación y el ángulo de giro se pueden controlar mediante el diseño del patrón de excavación y la fosa, y las velocidades de rendimiento pueden verse afectadas por la técnica de operación. Por lo tanto, resulta obvio que el operador de una draga de

un balde se puede considerar en términos de metros cúbicos sueltos (LCM) o

arrastre debe verter cada balde no en el punto máximo de los escombros,

yardas cúbicas sueltas (LCY). El hinchamiento del material cambia con la

sino cerca de la curva coincidente del columpio y el polipasto. Aunque esto no

manipulación y varía dentro de un balde o pila de material; dentro de una pila

es práctico para todos los ciclos, cuantos más ciclos coincidentes ocurran, más

grande, también varía con el tiempo. Además, puede diferir drásticamente del

eficiente será la operación.

oleaje en un cucharón de pala o en la carrocería de un camión.

La distancia de elevación y el ángulo de giro se minimizan optimizando la altura del banco y las posiciones de excavación de la máquina al tiempo que se

Para tener en cuenta el oleaje y el llenado, se han introducido dos factores: 1. El factor de oleaje Fs se ve afectado más notablemente por la fragmentación y la composición del material, pero también por la cuchara

diseño. 2. El factor de llenado FF, aunque más complicado de determinar, generalmente tiene un mayor impacto en la variabilidad de la producción y debe estudiarse cuidadosamente. El relleno se ve afectado más notablemente por la fragmentación y la técnica del operador, pero también por la configuración y el diseño del aparejo del cucharón (Figura 10.3-8).

Fs y FF dependen de las características del material, el método de excavación, la configuración del aparejo y el diseño del cucharón; ellas hacen no permanecer constante si alguna de estas variables cambia. Por lo tanto, se determinan mejor a partir de datos de campo, de manera óptima comenzando con el recuento de baldes y el volumen del bloque, y luego, para un material, método de operación y configuración de aparejos en particular, calculando el volumen de banco movido por balde. Fs para el material en un balde de dragalina es típicamente alrededor de 1,3 volúmenes sueltos por volumen de banco. FF es típicamente alrededor de 0.90 de

minimiza el número de reubicaciones (que provocan un tiempo de propulsión improductivo). Obviamente, el posicionamiento de la máquina está limitado por el corte de llave, el espacio libre de la cuerda de arrastre, el espacio de la cola y los requisitos de alcance.

La velocidad del cucharón durante estos movimientos independientes depende en gran medida de la técnica operativa. La velocidad del polipasto es una función de la carga en el cable del polipasto, que está directamente relacionada con la posición del cucharón. Debido a que la aceleración del polipasto es extremadamente rápida y representa una pequeña proporción del tiempo de elevación, el tiempo de aceleración no afecta significativamente el tiempo de elevación. Para mantener el cucharón en la posición de transporte, se debe mantener la tensión en el cable de arrastre, lo que aumenta la carga en el cable de elevación. Por lo general, la carga del polipasto es aproximadamente el 120% del peso del cucharón y la carga útil. Cuanto más se acerque el cucharón a la pluma, mayor será la carga del polipasto, que oscila entre el 110% y el 140%. El cambio en la velocidad del polipasto es directamente proporcional al cambio en la carga del polipasto. Por lo tanto, cuanto más se lleva el cucharón, más rápido se eleva. Sin embargo,

Extracción, carga y acarreo mecánicos



909

generalmente debido a un mayor tiempo de propulsión, una menor vida útil del cable de descarga, un mayor mantenimiento del cucharón, etc. Horas del calendario (HC)

Aparte de la obvia minimización de los retrasos en el mantenimiento y la utilización, para una producción máxima es clave utilizar las horas disponibles de forma eficiente. La mayoría de las operaciones de dragalinas pueden

HDS

Horas programadas (HS)

obtener ganancias de producción significativas al reducir los ciclos que no

HDA

Horas disponibles (H)A Utilizado o Horas de funcionamiento (H)U

Apagados programados,

Días festivos, clima, etc.

importantes a una operación ineficaz son la repetición, los ciclos no productivos y la mala planificación. Para abordar estos contribuyentes, lo

Mantenimiento y

HDU

contribuyen directamente a la producción de mineral. Los contribuyentes más

siguiente es importante:

Reparar

• Gestión eficaz de la remanipulación. El uso de auxiliares

Colocación, manipulación de cables,

El equipo y la planificación cuidadosa son las mejores herramientas para

preparación de la almohadilla y limpieza

gestionar la remanipulación. El costo de manipulación debe considerarse en términos de costos incrementales de producción de

Fuente: Humphrey 1990.

mineral, en lugar de la diferencia en el costo por unidad de producción

Figura 10.3-9 Relación entre horas calendario y

para la operación de la dragalina en comparación con el de la operación

horas de funcionamiento

del sistema auxiliar. Además, en ciertas aplicaciones, un ligero aumento en la manipulación (por ejemplo, cambiar el nivel de un banco o

Tabla 10.3-1 Factor de eficiencia operativa

empujar un banco extendido) puede mejorar la producción debido al efecto sobre el ciclo y el tiempo de propulsión.

Utilización Excelente

Bien

Justa

Pobre

Excelente

0,83

0,77

0,70

0,65

Bien

0,78

0,72

0,66

0,61

Justa

0,74

0,68

0,62

0,58

Pobre

0,69

0,64

0,59

0,54

Disponibilidad

• Excavación productiva. Los ciclos no productivos suelen ser difíciles de medir, pero pueden reducir la producción de manera significativa. Probablemente no haya una operación en el trabajo hoy en día que no pueda reducir la cantidad de tiempo que la dragalina realiza el trabajo de preparación y limpieza de la plataforma mediante un mejor uso del equipo auxiliar. Las dragalinas no deben perder el tiempo escorando el balde para nivelar la plataforma o empujando hacia abajo el rollo. Además, la coordinación eficiente del personal de tierra durante la disposición de los cables y la preparación de la plataforma

Por el contrario, el tiempo de giro depende en gran medida de la aceleración.

puede minimizar los tiempos de movimiento.

La aceleración a la velocidad máxima y la desaceleración para detenerse requieren aproximadamente 60 ° de oscilación, que es aproximadamente el 85% del tiempo de

• Planificación y coordinación de operaciones de calidad. los

oscilación para un ángulo de oscilación de 90 °. La aceleración y la desaceleración

No se debe subestimar la cantidad de planificación detallada que se

son relativas a la inercia rotacional, que es una función de la masa multiplicada por

requiere para operar una línea de arrastre de la manera más eficiente,

el cuadrado del radio del centro de masa, por lo que se ve muy afectada por la

en particular para la excavación no rutinaria. Las posiciones específicas

ubicación del cucharón. En columpios más largos, donde el polipasto no es un factor,

de la tina, los niveles de los bancos y la ubicación de los materiales

mantener el cucharón apretado el mayor tiempo posible mejora el tiempo de giro.

necesitan planos diseñados. Es importante involucrar a las cuadrillas de dragalinas en la planificación para asegurar su comprensión y consenso.

De la capacidad del cucharón, el tiempo del ciclo y las horas de

Además, es un error suponer que todos pueden crear fácilmente, a

funcionamiento, la ineficiencia en el tiempo del ciclo es la más difícil de

partir de un dibujo bidimensional, una operación tridimensional (3-D).

diagnosticar y mejorar.

Más bien, es aconsejable utilizar software 3-D o modelos de espacio aislado para trabajar con las operaciones por adelantado, especialmente

Horas de funcionamiento

las operaciones complejas como los cruces de rampas. En operaciones

Aparentemente, el parámetro de rendimiento más fácil de medir es el tiempo. En realidad, hay más formas de categorizar retrasos y definir pérdidas que minas en todo el mundo. La ubicua “hora” es posiblemente el término más engañoso utilizado en la minería. El objetivo básico es reducir el número de horas con las que tenemos que trabajar hasta el número de horas realmente trabajadas. Las definiciones claramente entendidas son críticas para la elaboración de informes y estimaciones de producción. La figura 10.3-9 muestra la relación entre las horas calendario y las horas de funcionamiento. Aunque hay alrededor de 8,760 horas calendario en un año, las dragalinas operan típicamente durante 6,000–

complejas, el uso de “libros de jugadas”, con un diagrama para cada posición de la tina para describir los puntos de excavación y descarga, puede ser extremadamente valioso. Selección de dragalina Un concepto importante a tener en cuenta al dimensionar o seleccionar una dragalina es seleccionar la dragalina para el plan de la mina, no el plan de la mina para la dragalina. Las dragalinas son sistemas de ingeniería, generalmente personalizados para una aplicación; incluso cuando se compran usados, se pueden modificar durante el reensamblaje para adaptarse mejor a una aplicación. Los dos parámetros principales que se utilizan para seleccionar una línea de arrastre son el

7.000 horas al año. Para la estimación inicial, es adecuado combinar los

radio de descarga y la carga permitida. Ocasionalmente, otros parámetros como la

valores de disponibilidad y utilización en un solo factor de eficiencia operativa

presión de apoyo del suelo de la cuba, el espacio libre de giro trasero, la altura de

(Tabla 10.3-1). Los valores típicos de disponibilidad y utilización son cada uno

descarga y la profundidad de excavación también pueden afectar la selección.

de aproximadamente el 85%, lo que proporciona una eficiencia operativa de aproximadamente el 72% de las horas programadas. La disponibilidad y, en

Radio de descarga RD es la distancia horizontal desde el centro de

particular, la utilización pueden verse afectadas significativamente por la

rotación de una máquina hasta el cable de elevación cuando el cucharón

aplicación. La misma dragalina en un paso de pared alta verá una diferencia

está suspendido verticalmente. Parte de este radio es consumido por el

significativa en la eficiencia operativa en un paso del lado de escombros

distancia de separación So (Figura 10.3-10), que es la distancia desde el centro de rotación hasta la cresta del antiguo muro alto. los

donde se corta y se construye la plataforma,