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DISEÑO DE PISTAS DE TRANSPORTE EN MINERIA TADEUSZ GOLOSINSKI, PH.D. Consultor INTERCADE
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INDICE 1. INTRODUCCION...........................................................................................
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2. TERMINOLOGIA Y RECURSOS..................................................................
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3 DESARROLLO DE GUIAS DE DISEÑO....................................................... 3. DISEÑO
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4. ESPECIFICACIONES GENERICAS DE TRAZADO (DISEÑO GEOMETRICO)............................................................................................. 104 5. ESPECIFICACIONES GENERICAS DE DISEÑO ESTRUCTURAL……….... 140 6. ESPECIFICACIONES GENERICAS DE DISEÑO FUNCIONAL……………. 203 7. MANTENIMIENTO DE VIAS........................................................................
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1. INTRODUCCION Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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¿IDIOMA?
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BIBLIOGRAFIA (PARCIAL) SME Manual de Ingeniería de Minas: • Cap Cap. 13.4 13 4 por T. T Atkinson Diseño y Esquemas de Caminos de Transporte. • Cap. 11.2.7.3 Control de polvo en Caminos. Hustrulid & Kuchta. Planificación y diseño de minas de Rajo Abierto. • Cap. 4.9 Construcción de Caminos, p. 338 y siguientes.
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BIBLIOGRAFIA E INFORMACION
Nelson Antonio Chepillo B. B y Jaime Alfonso Chepillo B. B 2001. Mejoramiento de Caminos y Acessos Minera Escondida. USACH. W.W.Kaufman and J.C. Ault. Design of Surface Mine Haulage Roads - A Manual. USBM IC 8758. D.D. Tannant and B. Regensburg. 2001. Guidelines for Mine Haul Road Design.
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BIBLIOGRAFIA E INFORMACION Michigan Mine Health and Safety Training, Michigan MSHA Regional Office. Office Guidelines for Traffic Control at Surface Mines. MSHA, 1999. Haulroad Inspection Handbook. Handbook Number PH99-I-4. Manual de Diseño Geométrico de Carreteras DG- 2001 ((Perú).Ley ) y 25862, Lima 2001. R.J.Thompson and A.T. Visser. 2005. Integrated Asset Management Strategies for Unpaved Mine Haul Roads. Univeristy of Pretoria, South Africa.
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1A. REQUERIMIENTOS BASICOS DE DISEÑO DE VIAS DE TRANSPORTE EN LAS MINAS
Más importante: Objetivos y Logros 1.
Seguridad
2.
Productividad
3.
Costos
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REQUERIMIENTO #1: SEGURIDAD
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MUERTE DE OPERARIOS DE MAQUINARIA EN MINAS DE CIELO ABIERTO (EE.UU.) 50 45 40 35
Camiones de carga O Otros camiones i Cargador frontal Transportador
30 25 20 15 10 5
MSHA HSAC Database
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MUERTES EN LA MINERIA (EE.UU: UN AÑO) Clasificación de accidentes Tropiezos y caídas Carga
(16 muertes de conductores de camiones)
Maquinaria Herramientas de mano Caída de piedras Explosiones Envenenamiento Electrocución
0
10
20
No. de muertes
30
40
Preliminary MSHA Data
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AREAS CIEGAS ALREDEDOR DEL CAMION 240 TON
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CAMIONES: VISIBILIDAD
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DIRECCION DE TRAFICO: PELIGROS Tráfico a mano izquierda Mejor control del camión en el posicionamiento junto a la berma • Menor daño al neumático, menor peligro de salirse fuera del camino. • Todos están acostumbrados a conducir por la mano derecha!!!
Tráfico a mano derecha T Todos d están tá acostumbrados t b d a conducir por la mano derecha!!! Más fácil para las personas, pero más problemático para los camiones.
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VARIOS ASPECTOS DE SEGURIDAD
Ancho de vía. Diseño de curvas. Distancia de visibilidad. Peraltes. Pendientes. “Run-away vehicle provisions” • Carriles de escape / frenado. Otros • Otros.
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REQUERIMIENTO #2
Maximizar M i i la l Productividad P d ti id d De la flota de camiones y palas.
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MINIMIZAR EL TIEMPO DE CICLO Velocidad máxima • Pendientes, resistencia a rodadura, curvas, peraltes …. Otros • Distancia de visibilidad, límites de velocidad, distancia de parada, paradas …..
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¿UN EJEMPLO? Resistencia a rodadura. • La vía muy bien construida: 3% • La vía “normal”: 6% • La vía mala: 10% ¿Cuál sería el tiempo de ciclo para cada una de estas vías?
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REQUERIMIENTO #3
Costos Construcción de la vía. Mantenimiento de la vía.
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CONSIDERACIONES BASICAS Ancho de la vía. Espesor de calzada. Tipo de materiales de construcción disponibles: • ¿Siempre buscar materiales disponibles al sitio de trabajo? Costo de mantenimiento mantenimiento.
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1B. ¿QUE SE DEBE REALIZAR EN CONSTRUCCION DE VIAS DE ACARREO?
1. Seguridad de trabajo de gente y de los equipos. 2. Productividad
máxima
de
sistema
de
acarreo
(minimizar o eliminar demoras y atrasos). 3. Costo de construcción y mantenimiento de vías bajo.
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2. TERMINOLOGIA Y RECURSOS Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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2A. TERMINOLOGIA ¿Qué términos vamos a usar? • Inglés vs. español • Español! ¿Peruano? ¿Mexicano? ¿Español? ¿Chileno? Chil ?
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EJEMPLO: UNA VIA ¿Términos? ¿Qué términos? ¿Pista? O …. • ¿Vía? • ¿Camino? • ¿Carretera? ¿Carril? • ¿Calzada? …….
Vamos a decir: “Una vía de dos carriles”
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FUENTE DE LA TERMINOLOGIA Manual de Diseño Geométrico de Carreteras (Perú) DG 2001 Ley No 25862
«Mejoramiento de caminos y accesos Minera Escondida» Nelson Antonio Chepillo Bajamondes y Jaime Alfonso Chepillo Bajamondes …. caminos
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ALGUNOS TERMINOS #1 CALZADA • Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos Se compone de un cierto número de carriles. vehículos. carriles
CARRIL • Franja longitudinal en que está dividida la calzada, delimitada o no por marcas viales longitudinales, y con ancho suficiente para la circulación de una fila de vehículos.
CORONA • Superficie de la carretera terminada comprendida entre los bordes exteriores de las bermas.
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ALGUNOS TERMINOS #2 DISTANCIA DE CRUCE • Es la longitud de carretera que debe ser vista por el conductor de un vehículo que pretende atravesar dicha carretera (vía preferencial). DISTANCIA DE PARADA • Distancia total recorrida por un vehículo obligado a detenerse tan rápidamente como le sea posible, medida desde su situación en el momento de aparecer el objeto u obstáculo que motiva la detención. Comprende la distancia recorrida durante los tiempos de percepción, reacción y frenado.
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ALGUNOS TERMINOS …. PENDIENTE • Inclinación de una rasante en el sentido de avance. avance PERALTE • Inclinación transversal de la plataforma en los tramos en curva. SECCION TRANSVERSAL • Corte ideal de la carretera por un plano vertical y normal a la proyección horizontal del eje, en un punto cualquiera del mismo.
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2B. COMPONENTES (DE UN DISEÑO INTEGRADO) Hayy un montón de consideraciones …. Trazado • Curvas verticales • Curvas horizontales • Cruces • Rampas • Accesos ….
Sección Transversal • Base • Capas de grava • Calzado, corona • Franjas F j • Bermas
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TRAZADO
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MAS TRAZADO
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TRAZADO: ALGUNAS CONSIDERACIONES
¿Ubicación de la salida: molino? ¿stockpile? ¿Cuántos caminos: stripping $ vs. Flexibilidad? ¿Interno o Externo al pit? ¿Permanente? ¿Espiral o con zig-zags a un lado?
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MAS CONSIDERACIONES … Cuántas vías: • Congestiones vs. stripping & construcción ¿Qué pendiente deberían tener las rampas? ¿Dirección del tráfico? • ¿Izquierda? ¿Derecha?
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SECCION TRANSVERSAL .. .. ... ... .. . ... . . . . . .. . . Safety Berm . ........... .. ... . .. ..... . .... ... ... .... .. ... . . . ... ... ... .... .... 3H:1V . . . . . . . . . . . .. 2H:1V
Not to Scale
Half Running Width=15m
0.5m
2%crowning
Surface Course 1.0m
15m
Base Course
SUB BASE
Sub Grade or Pre-existing Surface
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CONSIDERACIONES
Tipo de terreno Sub base Sub-base Base (capas de grava) Corona Bermas Zanjas
Inclinaciones Anchos, Anchos alturas y/o tamaños Pendientes Tipo de material
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3B. CAMIONES
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¿QUE TIPO DE CAMION? BUENO: gradeabilidad, descarga, maniobrabilidad, flexibilidad. OTROS: carga/masa, hp/masa.
BUENO: carga/masa. OTROS: gradeabilidad, transporte de larga g distancia, descarga g fija. j UNA COMBINACION???? Otros camiones: especializados……
articulados,
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POTENCIA Y EMPUJE – EQUILIBRIO DE FUERZAS
Fuerza de empuje Fuerzas resistentes
Rimpull
Fuerza de agarre Si FA > FR, entonces FR = FE Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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¿CUALES SON LAS RUEDAS QUE SE DEBEN CONSIDERAR?
Solo estas ruedas cuentan para la tracción
Estas no
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2x4 4x4 2x6 4x6 6x6 Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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DATO IMPORTANTE
T
>
Tracción
R Rimpull
Si la tracción es menor que el Rimpull, la rueda patina. • No funciona y se rompe la rueda. ¿Cómo aumentar la tracción? • Superficie del camino – capas de grava de entre 2” y 6”. • Diseño de las “calugas” de la rueda. • Control de agua, lluvia, etc.
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RESISTENCIA A RODADURA ¿Not Important?
Counts
Most Important!
¿Importa la resistencia del viento?
No
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FLEXION DEL NEUMATICO Y PENETRACION EN EL SUELO
La penetración de la rueda es equivalente a subir en pendiente Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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RESISTENCIA A RODADURA Tipo de neumático: • Diseño del neumático. • Cuan inflada esta esta. Tipo de camino: • Resistencia a la penetración. • Suavidad. Carga en cada rueda. Siempre es positivo: • Actúa en contra del rimpull / movimiento.
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MEDIDA DE RESISTENCIA A RODADURA
Peso sobre el neumático x
% RR
Ejemplo:
2% para una buen neumático y un buen camino. 5% para la mayoría de los caminos de las minas. 10% para malos caminos de mina. 15% para suelos poco compactados. “Regla de sentido común” (neumáticos radiales): 1,5% + 2% por cada pulgada de penetración.
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CAMIONES DE DESCARGA TRASERA (CONT). Flexibilidad en la descarga: • Puede descargar donde quiera que se requiera. • No se requiere una dependencia para descargar. Puede transportar material de cualquier tamaño: • No hay restricciones de material al descargar. Bueno para subir pendientes: • Puede subir eficientemente pendientes de 10% a 12%. • Lugares con RR elevados no son un problema para este tipo de camiones.
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CAMIONES DE DESCARGA TRASERA (CONT). No es económico para transportar material por grandes di t distancias i (5 millas). ill ) • De masa relativamente alta para la razón de carga. • Motores grandes/drive trains (10 HP/ton de carga). Para que trabajen eficientemente se requieren: • Buenos caminos caminos. • Mantenimiento experto. Relativamente caro.
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CAMIONES ARTICULADOS Capaces de enfrentarse a pobres condiciones de suelo y altos RR. • Pueden andar en todo terreno (haulroad). Relativamente de tamaños pequeños (50 tons.). • Tarifas base de producción. Tracción en 4 o 6 ruedas. Puede doblar curvas cerradas.
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¿QUE LIMITA EL TAMAÑO DEL CAMION? Disponibilidad de ruedas: • Los nuevos diseños ((“bajo j p perfil”)) hicieron p posible camiones de 320 – 360 t. • Recordar: 2 ejes solamente! Disponibilidad de motores: • Notar que el CAT 797 – tiene conectado 2 motores! Cajas de cambios: • Unidades Diesel - eléctricas. • Seguidas por los CAT de transmisión mecánica. ¿Cuál es la cantidad mundial de Komatsu 930E? … o del CAT 797? Compárenlo con el CAT 777? Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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Hay un tamaño óptimo para cada de camión p trabajo deseado!! ¿Costo capital?
¿Distancias de transporte?
¿Costo de transporte?
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¿CUAL ES EL USO DE LOS CAMIONES GRANDES? Pueden recorrer distancias más grandes • Tener en cuenta correas transportadoras / si hay que recorrer más de 5 millas (8 km). • Mayores producciones / costos de transporte. • A mayor costos, se necesitan camiones más grandes. Excavaciones grandes • Requisitos de selectividad limitados al minar y procesar. Todo lo contrario para los camiones pequeños. Hay que optimizar!!
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ESPECIFICACIONES DE CAMIONES Tipo de camión. Distribución de peso sobre las ruedas / neumáticos individuales. • Define / usa lo más alto. Variabilidad de peso. • Variable aleatoria. • Usa regla CAT CAT.
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27 53
TEORIA Y PRACTICA (10-10-20)
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Toma nota: No son solo camiones que viajan por las vías. ¿Implicaciones? Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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4A. ANCHO DE VIAS Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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ANCHO
Carga? Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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C
W=2(U+FA+FB+Z)+C
Z
FB
U
w
FA
FB
FB
U
FA
Z
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C=Z(U+FA+FB)/2
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ANCHO DE CURVAS HORIZONTALES
CAMION 180 T, KAUFMAN & AULT
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30 59
VELOCIDADES / CAMIONES GRANDES (SOBRE 30 KM/H, KOMATSU)
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60
DISEÑO DE CAMINOS: ANCHO, CORONA Y PENDIENTE TRANSVERSAL
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31 61
ANCHO ESTANDAR @ SCL SYNCRUDE CANADA LTD.
Haul truck capacity (ton)
Truck Width (m)
170
7.10
25
3.5
240
7.60
30
3.9
320
8 45 8.45
32
38 3.8
360
9.15
36.8
4.0
Haul road width Ratio of road to truck (m) width
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PENDIENTE TRANSVERSAL Siempre se necesita Es función de: • Inclinación del Camino. • Condiciones climáticas dominantes.
..
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32 63
2-4% 2 CARRILES CON PERALTE
2 CARRILES CON BOMBEO
VIA DE ADELANTAMIENTO
( La curvatura provoca Un desgaste excesivo En el lado interno de Los neumáticos) SOLUCION DESACONSEJABLE
3 CARRILES
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Peralte (Superelevation)
Peralte
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48 95
¿Puede un solo scraper hacer el trabajo? Bueno…
1
2
Unamos dos scrapers!
El primero entrega peso para el corte/ fuerza de carga Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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96
TANDEM OPERATION
1
2
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49 97
TRAILLAS “ELEVATING” “SELF-LOADING”
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ELEVANDO: SOLO UN MOTOR Se auto-carga; restringido por las condiciones de tracción. Pendiente y resistencia a la rodadura total de 3% a 7%. Maneja arcilla, grava, arena, algo de carbón. Problemas con material de cantos rodados y en forma de bloques. Distancia de viaje de 150 mts. mts a 750 mts. mts Alto costo de posesión y operación.
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50 99
ELEVANDO: MOTOR TANDEM Auto-cargado, menos restricción por tracción. Pendiente y resistencia a la rodadura total >10%. Util en arcilla, arena, carbón y grava. Problemas con material de cantos rodados y en forma de bloques. Distancia de viaje j de 150 mts a 600 mts. Alto costo de posesión y operación.
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100
CAT
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102
APPLICATION ZONES, CONT.
conventional
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3A. CLASIFICACION DE VIAS
Tipo p de vía
Consideraciones
1. Desarrollo / frentes de
1. Vida
trabajo 2. Locales
2. Resistencia a rodadura
3. Colectoras
3. Anchos
4 Primarias 4.
4 Velocidades 4.
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104
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DIFERENCIAS Pendientes máximas, teniendo en cuenta que serán usados principalmente por camiones cargados. Velocidad de diseño, referido a la mayor velocidad que el conductor podrá desarrollar con seguridad en un tramo. La aplicación de Peraltes. Geometría, G t í diseño di ñ de d un alineamiento li i t horizontal h i t l y en alzada.
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EL PUNTO DE QUIEBRE
Costo de construcción de la vía vs vs. Costo de transporte transporte.
¿La vida de la vía? Carretera (obra civil) vs. Vía de acarreo (obra temporal).
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55 109
REFERENCIA A MINA ESCONDIDA
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110
Distancia Visual Debe ser mayor que Distancia de frenado
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56 111
CONCEJO IMPORTANTE DE SEGURIDAD
Distancia Visual Debe ser mayor que Distancia de frenado Se aplica a todo tipo de transportes. Otro ejemplo: Transporte sobre rieles
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57 113
¿ZIG-ZAGS? Hace el tráfico más lento: productividad. Causan mayores y problemas de uso de neumáticos y m-ce. p Presenta problemas de seguridad: • Visibilidad, manejo de maquinaria, etc. Puede ser factible o bien requerido debido a la geología o problemas Geomecánicos. Consideraciones del Diseño: • ¿Planos en Considerar climáticas, etc.
curvas? ¿Pendiente visibilidad. Considera
transversal? condiciones
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¿SIN ZIG-ZAGS?
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4.C ALINEAMIENTO VERTICAL
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Distancia Visual Debe ser mayor que Distancia de frenado
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CONCEJO IMPORTANTE DE SEGURIDAD
Distancia Visual Debe ser mayor que Distancia de frenado Se aplica a todo tipo de transportes. Otro ejemplo: Transporte sobre rieles
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PENDIENTES / RAMPAS
A Angulo l d de iinclinación li ió ‘ó ‘óptimo’ ti ’ • ¿Relación: inclinación vs longitud? Angulos típicos 6% a 10% • ¿ Pero cuál es la inclinación optima?
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60 119
¿QUE ANGULO DE LA RAMPA?
Definir el objetivo. • Costo, productividad, consumo de diesel, etc. Correr modelos de simulación para diferentes ángulos de pendiente y definir el optimo. Considerar: • Uniformidad de pendiente: “saltos” si la pendiente no es uniforme. • Inclinación del fondo de la tolva: ¿derrame de material? • Neumático, motor, etc. Uso & rotura.
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120
PENDIENDE OPTIMO: SIMULACION
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61 121
INCLINACION OPTIMA DE LA RAMPA
.
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VARIACION DE INCLINACIONES DE RAMPAS
.
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62 123
A considerar:
SALTOS EN LA TRANSMISION (CAMIONES MECANICOS) ¿Límite ¿ a 15 saltos (cambios) por ciclo (CAT)? “Hunting” si la pendiente no es uniforme. Aumenta derrame de material, uso de la transmisión.
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124
EL TEMA DE LA “TRANSMISION”…..
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63 125
5. ESPECIFICACIONES GENERICAS DE DISEÑO ESTRUCTURAL Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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METODO CBR
CALIFORNIA BEARING RATIO Bearing capacity of a material as a percentage of the bearing capacity of crushed rock. Se define en investigaciones de laboratorio. Desarrollado
para
construcción
de
‘runways’
de
aeropuertos: • Método de Ing. Civil de Geotecnia (ASTM).
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64 127
RESISTENCIA DE PRESION DE CONTACTO DE LA VIA
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RADIO, VELOCIDAD Y PERALTE
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34 67
DISEÑO DE CURVAS: RADIO VS. VELOCIDAD
De CAT Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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68
PERALTE RECOMENDADO
(KAUFMAN & AULT) Vehicle speed (km/hr)
Radius of curve ((m))
24
15
4%
30
4%
4%
45
4%
4%
5%
75
4%
4%
4%
6%
90
4%
4%
4%
5%
6%
180
4%
4%
4%
4%
5%
300
4%
4%
4%
4%
4%
32
40
48
>56
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35 69
CAMBIO PERMISIBLE MAXIMO DE PERALTE (PARA 30 M LONGITUD DE LA VIA, KAUFMAN & AULT)
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70
2C. RECURSOS PARA LA CONSTRUCCION … DE VIAS DE ACARREO MINERO Principales p Tipos p de Equipos: • Excavación • Chancado /segregación • Transporte • Distribución • Compactación • Rociado • ……….
Regla de Sentido Común Dependiendo de la cantidad de construcción usa los equipos que tiene en su mano.
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36 71
? ?
?
?
?
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72
MOTONIVELADORAS Una herramienta básica para mantenimiento de vías. • Remoción de derrames de roca. • Gradación de calzada. • Corte de zanjas. • Otros trabajos.
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37 73
UNA MOTONIVELADORA ARTICULACION, MOVIMIENTO DE CANGREJO
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¿QUE TAN GRANDE DEBE SER LA CUCHILLA?
Depende de volumen de trabajo. Comparar especificaciones en CAT / Komatsu Handbooks Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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38 75
UN TRACTOR (BULLDOZER, RASGADOR)
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CONSTRUCCION DE RAMPAS
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39 77
BULLDOZER CON NEUMATICOS
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¿POR QUE UN BULDOZER? ¿Con neumáticos? Alta movilidad. movilidad Versatilidad. Corte limitado / fuerza de excavación. Alto costo de neumáticos en suelos de mala condición (tracción).
¿Sobre orugas? Movilidad limitada (flatbed / transporte). Gastos altos de orugas (undercarriage). Alta fuerza de empuje y de corte. Grandes cuchillas.
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40 79
BULLDOZERS SOBRE ORUGAS Especificaciones importantes (bulldozing duty) 1 Caballos de fuerza del motor 1. motor. 2. Peso del equipo. 3. Tipo y tamaño de hoja. 4. Maniobrabilidad de la cuchilla.
Hablemos de las cuchillas primero…..
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80
D375A-3 Full “U” Blade 24.2 yd3 (28.8 m3) Capacidad
7’ 5” (2265 mm) Max Lift 5’ 5” (1660 mm)
Max Tilt 3’ 10” (1165 mm)
Max drop 2’ 4” (715 mm) 16’ 10” (5140 mm)
Peso: 25,990 lb (11 790 kg) Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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41 81
TAMAÑO DE LA CUCHILLA / HOYA
. SAE Recommended Practice J 1265 Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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82
VISTA DE ARRIBA
VISTA LATERAL
(1) La altura media (H) de la pila en m (pies). Mantenga la cinta vertical en el borde interior de la huella de cada cadena. Dirija una visual a ras con la cúspide de la pila, para medir bien la altura.
HUELLA DE CADENAS
(2) El ancho (W) medio de la pila en m (o pies). Mantenga la cinta horizontal sobre la pila, y ubique en ella la proyección desde el borde interior de cada una de las marcas de las cadenas y el lado correspondiente al otro lado de la pila. (3) La longitud máxima (L) de la pila en m m. (o pies) pies). Mantenga la cinta horizontal sobre la pila, y tome como referencia los dos puntos extremos de la pila.
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42 83
CUCHILLAS “ESTANDAR”
ANGLING BLADE Orientable e Inclinable Orientable y inclinable
UNIVERSAL BLADE
STRAIGHT BLADE Uso general Uso General
CUSHION BLADE Amortiguada83
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84
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43 85
¡USA PENDIENTE PARA QUE AYUDE!
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86
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44 87
UN CARGADOR FRONTAL
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.
Geometría del cargador
Alcanzar el centro Despejar pared lateral por seguridad g
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45 89
¿CUAN GRANDE ES EL CARGADOR? Tamaño del cucharón • • • •
Altura de banco. Selectividad en extracción Tasa de carga. Tamaño del equipo de transporte.
Alcance del cucharón • Alcance vertical: despeje el borde de la tolva del camión. • Alcance horizontal: Alcance por lo menos el centro de la tolva del camión.
Nota 1: Para un cargador dado existe un trade trade-off off entre el tamaño del cucharón y su alcance (determinado por el esfuerzo de torsión al inclinarse). Nota 2: Disponibilidad para extender el alcance del equipo; transa el tamaño del cucharón para extender el alcance.
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90
CAMIONES
Camiones vamos a discutir un poco más tarde …
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46 91
MOTOTRAILLAS
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92
FUERZAS EN ACCION
1.
Cortando material: • Fuerza de corte limitada por la tracción. • Sumar un bulldozer a empujar. 2. Levantar el material dentro de la tolva: • ¿Reduce la fuerza de corte? Transporta material. • S l correr; sin Solo i cortar t o empujar. j 3. Descarga de material • ¿Usar un pushplate?
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47 93
EMPUJAR LA TRAILLA CON UN DOZER
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Más tracción = Mayor fuerza de corte
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94
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64 127
RESISTENCIA DE PRESION DE CONTACTO DE LA VIA
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128
CBR - CALIFORNIA BEARING RATIO
10
VEHICLES 100,000 to 400,000 tb
20 30 40
5 6 7 8 9 10
15
20 25 30
40 50 60 70 80 100
4000 1000 0 1200 0 00 25
WHEEL LOAD IN POUNOS
0 00 40
0 00 70
60
10 12 00 00 00 00
50 VEHICLES < 400,000 tb
SUBBASE THICKNESS in nches
4
3
1
VEHICLES < 100,000 tb
0
70 RANGES OF BEARING RATIOS FOR TYPICAL SOILS AND UNTREATED BASE MATERIALS COMPACTED AND SOAKED SPECIMENS
HIGHLY PLASTIC CLAY
SANDY CLAY, LOW PLASTICITY SILTY CLAYS MEDIUM PLASTICITY
SAND - CLAY MIXTURES, POORLY GRADED
SAND - CLAY MIXTURES, WELL - GRADED ROUND TO ANGULAR
GRAVEL WITH CLAY, POORLY GRADED
GOOD GRAVEL, WELL - GRADED
CROSMED ROCK
SANDS FAIRLY CLEAN
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65 129
CBR: EJEMPLO DE DISEÑO DE SECCION 40,000 lbs
SURFACE
5 5
22
lFT2
CBR = 80
45º
CBR = 80
CBR = 25
32 3
(SAND & GRAVEL)
40FT2
CBR= 4 (SILTY CLAY) Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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130
CBR: ESPESOR DE CAPAS
(UN EJEMPLO, PARA PESO SOBRE LA RUEDA DE 80 T)
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66 131
MAS: CBR
No refleja j correctamente las p propiedades p @ variabilidad de material de construcción. Desarrollado para vías / aeropuertos pavimentados. Las curvas CBR no fueron desarrollados para pesos muy grandes de camiones de hoy: • Usamos extrapolación.
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132
¿QUE CONFIABLE ES EL METODO CBR?
Es E razonable bl para camiones i pequeños ñ y medianos. di Uso para camiones de 240 ton. y más grandes a veces resulta en: • Sobre diseño (costos de construcción largos). • Las vias malas (vida, (vida resistencia a rodadura). rodadura)
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67 133
“CRITICAL STRAIN & RESILIENT MODULUS”
OTRO METODO Mas “científico” pero no siempre 100% confiable • El arte vs. la ingeniería. Requiere conocimiento de mecánica de suelos y la de rocas. Análisis de propiedades de cada capa en laboratorio y en pruebas de campo campo.
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134
REQUERIMIENTOS BASICOS Establece el límite de ‘strain vertical’ a 1500 – 2000 microstrains. i t i Asegura que las fuerzas en cada capa son menores de resistencia (a penetración) de material de la capa. Investigaciones de laboratorio: AASHTO T294. http://www ipcglobal com au/products/standard/aashtohttp://www.ipcglobal.com.au/products/standard/aashto t294.html.
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68 135
PROPIEDADES DE MATERIAL DE CAPAS (UN EJEMPLO)
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69 137
Radius of tire footprint(r) = 0.658m
Front Wheels 406kN per wheel 45% GVW
5.53r 9.05r
7.46r
4.72r
10 34r 10.34r 5.53r
A 6.94r
B
3.86r D
Rear Wheels 85okN per dual 55%GVW
C 2.89r
2.89r
(b) Horizontal positions for critical points A B C D for R170 truck (fully laden) Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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70 139
SCL: DISEÑO DE SECCION CAMIONES 240 T
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140
SCL: DISEÑO DE SECCION CAMIONES 360 T
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71 141
SCL: EVOLUCION DE DISEÑO / SECCION
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RESISTENCIA DE RODADO Y PRODUCTIVIDAD
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72 143
OTROS ELEMENTOS DE DISEÑO
Superficie (calzada) (calzada). Bermas: • Altura, ángulos. Zanjas: • Tamaño.
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144
CALZADA: REGLA DE SENTIDO COMUN
Material: roca triturada: • Resistente a abrasión (generación de polvo). • CBR mas de 80%. Tamaño de gruesos: -50mm (-2”) Espesor de capa: min 150 mm (6”) • Tres veces de tamaño máximo de gruesos.
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73 145
RAMPAS DE FRENADO / ESCAPE
Rampas de escape / emergencia / frenado: • Pendiente positivo. • Alta resistencia a rodadura. • El costo puede ser muy alto (espacio). ¿Qué vamos a hacer si no se puede construir?
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14146 6
Seguridad: Bermas laterales
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74 147
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75 149
¿QUE HACER CON ESTE?
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150
INTENTEMOSLO ….
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76 151
¡HECHO!
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152
BERMAS: ¿ALTURA A LA MITAD DE LA RUEDA?
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77 153
ZANJAS: CONTROL DE AGUA TAMAÑO Y TALUDES
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78 155
COEFICIENTES DE ‘RUN-OFF’ TIPICOS Tyepe of Drainage Area
Coefficient of Runc
Concrete or bituminous pavements
0.8-0.9
Gravel roadways, open
0.4-0.6
Bare earth (higher valves for steep slopes)
0.2-0.8
Turf meadows
0.1-0.4
Cultivated fields
0.2-0.4
Forested areas
0.1-0.2
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156
8
Intensity, in per hr.
7 6
10 0 5
50
Frequency, F years
25
4
10 5
3 2 1 0
10
15
20
30
40
50 60
120
Rainfall duration minutes Rainfall intensity, duration, and frequency for the southern one - third of ohio. Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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79 157
Drainage ares adjacent to a haulroad. From figure 85, for a 10 - year frequency at a tc of 46 minutes, the value for i is 2.3 inches per hour. therefore, the value of Q can now be calculated. Q=k1A = 0.2 x 2.3 x 102 = 47 cu ft/sec
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158
SEGURIDAD: CONTROL DE TRAFICO Señal PARE!!???
Ve el CD para las guias de señalización Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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80 159
DIRECCION DE TRAFICO ¿IZQUIERDA/DERECHA? Camión de 320 Ton….
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160
TRAFICO A MANO IZQ. / DERECHA
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81 161
162
RESISTENCIA A RODAMIENTO VS. RENDIMIENTO DE SISTEMA DE ACARREO Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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82 163
7. MANTENIMIENTO DE VIAS Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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7A MANTENIMIENTO DE VIAS
Remoción de roca Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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83 165
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84 167 DESCRIPTION
CHARACTERISTIC Degree 1
Degree 2
Degree 3
Degree 4
Degree 5
Potholes
Surface is pock marked, holes < 50mm diameter.
Potholes 50 -100mm diameter.
Potholes 100-400mm diameter and influence riding quality
Corrugations
Slight corrugations, corr gations difficult to feel in light vehicle.
Corrugations C ti presentt and noticeable in light vehicle.
Corrugations C ti very visible i ibl and reduce riding quality noticeably.
Corrugations C ti noticeable ti bl iin haul truck and causing driver to reduce speed.
Rutting
Difficult to discem unaided, 80mm.
Severe, affects direction stability of vehicle.
Significant loose material on road to a depth of 20-40mm.
Considerable loose material, depth>40mm.
Loose material
Dustiness
Very little loose material on Small amount of loose material Loose material present on road road, < 5mm depth. on road to a depth of 5-10mm. to a depth of 10-20mm.
Dust just visible behind vehicle.
Dust visible, no oncoming Notable amount of dust, vehicle driver discomfort, good windows closed in oncoming visibility visibility. vehicle, visibility just acceptable, overtaking difficult.
Some protruding Stoniness - fixed in stones, but barely felt or heard when wearing course travelling in light vehicle. Stoniness - loose on road
Occasional loose stone (>75mm diameter), 800mm Potholes 400-800mm diameter, influence riding diameter, influence riding quality and require speed quality and obviously avoided by mosst vehicles. reduction or total avoidance.
Significant amount of dust, window closed in oncoming vehicle, visibility poor vehicle poor.
Protruding stones occasionally require evasive action of light vehicle.
Considerable loose stone 2 on surface, > 6/m, reducing riding quality.
Corrugations noticeable haul truck and causing driver to reduce speed significantly.
Very dusty, surroundings obscured to a dangerous level.
Protruding stones require evasive action of haul truck.
Large amounts of loose stone causing significant reduction in riding quality.
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85 169
7B. GESTION DE MANTENIMIENTO After Thompson & Visser Mode
Activity
Routine Maintenance
Effect
Sport regraveling Drainage and verge maintenance Dragging Shallow blading Dust control/Watering
Resurfacing
Full regravelling
Rehabilitation Betterment
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170
ROUTINIE HAULROAD MAINTENANCE After Thompson & Visser
Mode Routine
System
Description
R Reactionary ti maintenance i t managementt iin response tto poor h haull road d ffunctionality. ti lit T Typically i ll Ad h bl Ad-hoc blading di
Maintenance
managed by daily inspection of the road network and a subjective assessment of road segment functionalioty and maintenance priorities.
Scheduled blading Road network is maintained according to a fixed schedule or frequency, irrespective of the actual functionality of the road segment being worked.
Managed
Road network is analysed to determine rate of functional deterbration of individual segments,
maintenance
based on roughness progression, traffic volumes, etc. and segment blading frequency
(MMS)
determined to minimise segment and network total road - user costs.
Real - time road
Instrumented truck fleet to characterise vehicle response to road functionality, both in terms of
maintenance
rolling resistance and individual (isolated) functional defects. Maint enance managed real - time through mine truck dispatch and data management systems.
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172
7C. CONTROL DE POLVO Dr. Tadeusz s. Golosinski -
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87 173
CONTROL DE POLVO EN VIAS Concentrar tráfico en caminos bien mantenidos. Limitar & controlar tráfico de descarga. Controlar polvo usando el método más apropiado: • Cima y tiempo climático. • Disponibilidad y precio de reductores de polvo. Optimizar ejecución del sistema.
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174
POLVO: GENERACION Y CONTROL Generación Cantidad de finos en superficie del camino. Tipo y propiedades del material de la superficie. Diseño y mantención del camino. Condiciones climáticas y atmosféricas.
Control Rociar con agua agua. Agregar agentes humecedores. Agregar Sal. Rociar con derivados del petróleo.
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88 175
ROCIANDO AGUA
Características: temporalmente.
Bajos
costos
de
aplicación,
Ayuda
Problemas: Erosión de la superficie, caminos resbaladizos, inversión en equipo especializado. p patrón “tablero de ajedrez”, p j , optimizar p recorrido Aplicación: de los camiones algivez, diseñar sistema apropiado de distribución de agua (tanques vs. torres).
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176
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89 177
AGENTES SUPRESORES DE POLVO Sales • Calcio, cloruros, magnesio, silicatos de sodio, etc. • Hygroscopicos: Extraen la humedad de la atmósfera. Surfactantes • Detergentes, etc. • Reducen R d l tensión la t ió superficial fi i l del d l agua. • Agua disponible humedece más partículas.
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178
¿MOJADORES O HUMECEDORES? Agentes
mojadores:
Mejoran
“mojabilidad”
incrementando así los periodos de regado. Sales: Cloruros de calcio & Magnesio. • Absorbe & Retiene humedad. • Surfactantes: Ayudan con aglomeración de finos. • Problemas: Corrosivo, problemas medioambientales, no actúa bien en áreas de baja humedad.
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90 179
¿OTROS AGENTES? Bitumen: • Derivaos D i d l petróleo, del t ól carbón, bó aceites, it etc. t Suelos cementantes: • Ligninas, cementos, etc. • Mezclados con aceite forman una nueva superficie. • Superficie sellada; reduce la generación de polvo. polvo
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