Evaluacion de Flota de Camiones y Palas
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maquinaria minera...
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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS TRABAJO MONOGRÁFICO TEMA: EVALUACIÓN DE FLOTA DE CAMIONES Y PALAS
DOCENTE
: ING. FRISANCHO TRIVEÑO, Gi!"#i
INTEGRANTE
: HUAMANI CAYLLAHUA ,Mi$%&' GOME( RAMOS, )i'*"# ABALOS AIMARA, J&++ RODRIGUE( JUARE(, J+$& HUAMANI BUSTIN(A F&'i-i"# UISPE MERINO, D"!i/ CONTRERAS SAUÑE, J%"# C"+'0 UINTANILLA MON(ON, )i/*"# ORTI( LLANCCAYA, F&'i1& ESTRADA SANCHE(, M"+ ABANCAY 2 APURIMAC 3456
EVALUACIÓN DE FLOTA DE CAMIONES Y PALAS
DEDICATORIA.
Este trabajo monográfico va dedicado al docente de la asigna gnatura de METODOS DE EXPLOTAC!" S#PE$%CAL& 'uien va im(artiendo sus sus cono conoci cimi mient entos os ) e*(e e*(eri rien enci cias as ad'u ad'uir irid idas as duran durante te su tra) tra)ect ectori oria& a& (ara (ara 'ue 'ue noso nosottros ros nos (oda (odamo moss formar de una manera adecuada ) desem(e+arnos de forma ,(tima en la actividad minera
CONTENIDO INTRODUCCIÓN. ..................................................................................1
5.
OBJETIVOS...................................................................................2
3.
MARCO TEÓRICO...........................................................................2 7.5 REDES BÁSICAS DE TRANSPORTE...................................................2 7.3 MODELOS DE SIMULACIÓN BASADOS EN ESTUDIOS DE TIEMPOS ............4 "8 Si09&*" /& $&09i# /& /&01"-; i#9&'i$ & /& !&;>& el tiem(o a utili2ar& se determina le)endo /ori2ontalmente desde el eje vertical de frecuencias acumuladas /asta la curva de distribuci,n ) bajando /acia el eje /ori2ontal de tiem(os1 Aun'ue es (osible /acer el cálculo de la simulaci,n manualmente& ello demandar-a muc/o tiem(o ) carece de sentido en esta era de com(utadores (ersonales1 "o obstante& lo menciono con el (ro(,sito de enfati2ar 'ue el (rocedimiento de simulaci,n es en s- una t5cnica sim(le ) (oco sofisticada1 El rol del com(utador es el de ser una má'uina mu) eficiente (ara (rocesar n6meros1 El (roceso de simulaci,n no inclu)e elementos te,ricos& tan s,lo estamos moviendo camiones a lo largo de la red& de acuerdo a reglas (reestablecidas ) a rendimientos observados (ara las distintas unidades en o(eraci,n1 #n buen (rograma de simulaci,n& reali2ará los cálculos rá(ida ) econ,micamente& manteniendo un registro de la informaci,n resultante del (roceso1 818 MODELOS DE SM#LAC!" :ASADOS E" C;LC#LOS DE $E"DME"TO
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La velocidad de un cami,n des(la2ándose a lo largo de un tramo de la red de trans(orte (uede calcularse conociendo la fuer2a $MP#LL generada (or el cami,n en funci,n de la velocidad1 Dic/a fuer2a& act6a en direcci,n (aralela a la su(erficie de la ruta generada (or la (otencia de tracci,n del motor durante la aceleraci,n o la ca(acidad de frenado de los frenos durante la desaceleraci,n1
C"+"-9&+> mts1 Con una (endiente de >@1 La distancia de des(la2amiento ram(a arriba /asta la salida del (it .Punto C0 es de F=> mts1 con una (endiente de 9>@1 La distancia de des(la2amiento desde la salida del (it /asta la c/ancadora .Punto D0 es de 9>>> mts1 nivel1 La resistencia a la rodadura (ara todos los segmentos del camino es de 91=@1 Los tiem(os (romedio de carga ) descarga son de ?>> ) 9>> segundos res(ectivamente1 La velocidad má*ima (ermitida del cami,n es de G 7(/1 Cuando el cami,n se des(la2a ram(a abajo& la velocidad má*ima es de G> 7(/1 El tiem(o entre cargas (romedio del cami,n en la (ala es de 8> segundos1 Tablas 8199A /asta 8199E& ilustran la forma en 'ue se calculan los tiem(os de des(la2amiento (ara cada uno de los segmentos del camino1 Para comen2ar el ciclo .Tabla 8199A0& el cami,n abandona la (ala cargada con una velocidad inicial de cero1 El cami,n acelera )& des(u5s de 8? segundos& llega a la entrada de la ram(a (rinci(al1 De manera coincidente& el cami,n alcan2a el l-mite de velocidad de G 7(/ en el mismo tiem(o1 El cami,n entra a la ram(a (rinci(al cuesta arriba a G 7(/ .Tabla 8199:01
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El motor no es ca(a2 de mantener la velocidad de G 7(/1 Con una (otencia má*ima& el cami,n comien2a a desacelerar de manera gradual /asta llegar a 98 7(/ des(u5s de 8? segundos1 Esta es la velocidad estable ) constante 'ue (uede mantener el motor bajo estas condiciones1 La distancia remanente es recorrida con esta velocidad ) des(u5s de 9 segundos& el cami,n llega al Punto C& des(la2ándose a 98 7(/ .Tabla 8199C01 A/ora& el cami,n se encuentra en (endiente /ori2ontal ) acelera en 8> segundos /asta alcan2ar la velocidad l-mite1 El cami,n deberá desacelerar /asta detenerse al final del camino1 Para determinar el tiem(o re'uerido (ara detenerse& se a(lican los frenos ) (odemos ver 'ue el tiem(o re'uerido es de 98 segundos al des(la2arse mts1 Le (ermitimos al cami,n des(la2arse con una velocidad má*ima (ara entrar a mts1 al final de la ram(a ) luego a(licar los frenos1 El tiem(o total (ara este segmento es de 1= segundos1 Des(u5s de descargar en la c/ancadora& el cami,n abandona Punto D& descargado& ) acelera /asta alcan2ar una velocidad má*ima en segundos1 El cami,n deberá desacelerar /asta G> 7(/ antes de entrar ram(a abajo .Punto C01 Esto re'uiere de 8 segundos1 El tiem(o total (ara este camino es de F segundos1 El cami,n se des(la2a (or la ram(a (rinci(al cuesta abajo con una velocidad constante de G> 7(/& re'uiriendo segundos1 %inalmente& el cami,n acelera /asta alcan2ar la velocidad l-mite de G 7(/ des(u5s de /aber abandonado la ram(a (rinci(al .Tabla 8199E0& ) comien2a a frenar a medida 'ue se a(ro*ima a la (ala (ara detenerse1 El tiem(o total es de ? segundos1 Tabla 819? es un resumen de los resultados (ara Ejem(lo 8191 El tiem(o de ciclo total& inclu)endo el tiem(o entre cargas& tiem(o de carga& tiem(o de descarga& es de 99 segundos1 El factor de com(atibilidad resultante entre la (ala ) los camiones& es de 81=81 De acuerdo a lo indicado en Tabla 819?& esta es una mala combinaci,n de circunstancias& (or lo 'ue deber-amos modificar los (arámetros en caso 'ue sea (osible1
F"-9+&0 K%& -#9+'"# '" !&'-i/"/ /&' -"*i#. La velocidad del cami,n& de(enderá de numerosos factores1 Las caracter-sticas de rendimiento del motor ) el sistema de frenos& la (endiente ) la resistencia a la rodadura del camino& son los (arámetros más im(ortantes1 La ma)or (arte de las o(eraciones establecerán l-mites de velocidad en variadas situaciones& a fin de asegurar las condiciones o(eracionales1 El trasladarse (endiente abajo ) cargado o a'uellas intersecciones de caminos& son ejem(los de áreas en las cuales es necesario disminuir la velocidad1 La (endiente del camino& la resistencia a la rodadura de la su(erficie del camino& ) las condiciones climáticas& inclu)endo la visibilidad& resultan ser factores im(ortantes1
L0 9i&*10 /& -i-' /&' -"*i# &' "-9+ /& -*1"9i=i'i/"/
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El tiem(o de ciclo de un cami,n& se refiere al tiem(o (romedio re'uerido (or el cami,n en recorrer un circuito& de acuerdo a lo mostrado en %igura 8191 El matc/ factor o factor de com(atibilidad& re(resenta el n6mero ideal de camiones 'ue se deber-an asignar a una (ala1 Este e'uivale al tiem(o de ciclo total dividido (or el tiem(o de carga ) los tiem(os entre cargas (romedio1 El tiem(o de ciclo (ara cada viaje& se ve afectado (or los tiem(os de es(era en los (untos de carga ) descarga )& además& (or interferencias con ve/-culos más lentos durante el recorrido& los cuales no (ueden ser (asados& ) la congesti,n general del tráfico1 Los tiem(os de carga en la (ala& son a menudo& sumamente variables& debido a las condiciones de fragmentaci,n resultantes& la necesidad de re(osicionamiento de la (ala& etc1 Los (untos de descarga& generalmente en la c/ancadora& suelen ser uno de los (untos de ma)or tiem(o de es(era (ara el cami,n1 En muc/as ocasiones& la c/ancadora suele trabarse (or rocas de e*cesivo tama+o& (arando la o(eraci,n de descarga /asta 'ue el (roblema /a)a sido solucionado1 Al ser la c/ancadora utili2ada (or todos los camiones trans(ortando mineral& una falla de la misma& será muc/o más seria 'ue de (roducirse en una de las varias (alas en o(eraci,n1 Los (rocedimientos utili2ados (ara reabastecer de combustible a los camiones& (ara los cambios de turno ) los almuer2os& afectan la eficiencia general de la o(eraci,n como tambi5n lo /acen a'u5llos establecidos (ara el (rograma regular de mantenimiento& roturas ines(eradas de e'ui(o ) dis(onibilidad de re(uestos1 Cuando los cambios de turno ) las /oras de almuer2o se dan en un lugar ) /ora coincidente& se (roduce una aglomeraci,n de camiones ) disminu)e la eficiencia del sistema1
L" */&'"-i# -# i#+*"-i# /& 9i&*1 +&"' Los modernos sistemas de des(ac/o com(utacionales& inclu)endo la tecnolog-a minutos (ara los almuer2os ) entre 98&>> a 9=&>>> segundos (ara los cambios de turno1 Los camiones deber-an continuar /acia la (lanta más cercana ) 'uedarse all- /asta 'ue el cargador o cual'uier otra entidad se cierren& (ara luego ubicarse al final de la fila de camiones en es(era1 Los cargadores& las c/ancadoras ) los botaderos se mantienen cerrados (or /asta ?F&>> segundos& ?> minutos antes de finali2ar el turno1 Los camiones contin6an o(erando /asta (ermanecer en una (lanta cerrada1 Es (osible 'ue ocurran algunas fallas o (anas durante los cambios de turno (ara cada cargador ) c/ancadora1 La /ora ) duraci,n de este ti(o de situaciones& se ven afectadas (or el n6mero seleccionado al a2ar al inicio del (rograma ) los cuales son mostrados en la (antalla1 Los camiones no fallan1 Se su(one 'ue se cuenta con una cantidad suficiente como (ara reem(la2ar a cual'uier cami,n 'ue falle1 El tiem(o ocu(ado (or el cami,n en caso de es(era en una (lanta determinada& debido a una falla o (ana& es registrado como otros dentro del informe resumen de camiones& de la misma forma en 'ue se consideran los cambios de turno& /oras de almuer2os ) atrasos entre turnos1 81=1G DESPACO DE CAMO"ES1 Este (rograma cuenta con una (lanta (ara el des(ac/o automático ) fijo de camiones1 Si es automático& el tiem(o se calcula (ara 'ue el cami,n viaje (or
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todas las rutas alternativas ) regrese cargado al (unto de destino1 Se inclu)e el efecto del tráfico en los (r,*imos caminos& en los camiones anteriores ) en los cargadores& a medida 'ue 5stos e*(erimentan cierto atraso de mantenci,n1 Luego& el cami,n es des(ac/ado /acia una de las rutas mostrando un tiem(o de ciclo m-nimo1 En condiciones estables& el cami,n siem(re deber-a ser cargado (or la (ala asignada1 811 EST#DOS DE CASOS CO" PTS1 El uso del (rograma& a/ora será demostrado bajo tres situaciones& 'ue se indican a continuaci,n3 Com(arando los sistemas de des(ac/o de camiones tanto automático como fijo1 Estudiando el efecto de combinar camiones cu)as caracter-sticas de rendimiento sean diferentes ) encontrándose en la misma red1 Mediante la estimaci,n de los matc/ factors dentro de la red de caminos1 En todos los casos& se /a utili2ado el cami,n t-(ico de ?>> toneladas (ro(ulsado (or motores el5ctricos en las ruedas1
81191 SSTEMAS DE DESPACO A#TOMATQADOS NS %ROS1 Para este estudio& se utili2, un (it de a(ro*imadamente ?>> m de (rofundidad ) 'ue o(era con cuatro (alas ) dos c/ancadoras1 Dos de las (alas se encuentran ubicadas a 9>> metros bajo las otras1 La c/ancadora se ubica a(ro*imadamente F>> m desde la entrada al (it1 Los tiem(os (romedio en cargar ) descargar son de ?>> ) > segundos& res(ectivamente1 El tama+o de la flota cambi, de G a 8 camiones& tal como se (uede a(reciar en %iguras 81A ) :1 Este estudio es una com(araci,n entre el sistema de des(ac/o automático versus el asigna miento fijo de camiones1 Se (resentan los resultados en %iguras 81A ) :& en donde se com(ara el n6mero de cargas generadas ) el costo (or carga& res(ectivamente1 Los resultados indican 'ue cuando las asignaciones de los camiones son com(letamente com(atibles a la ca(acidad de la (ala& las ganancias en (roductividad en cuanto a la cantidad del sistema automati2ado es a(ro*imadamente un ?@ ) los costos o(eracionales (ara los dos ti(os de sistemas& son relativamente iguales1 En algunas situaciones en 'ue la (ala carece de cierto n6mero de camiones& se da una im(ortante ventaja res(ecto del sistema de des(ac/o automático1 Ser-a bueno observar 'ue estos sistemas automati2ados s- (ro(orcionan informaciones estad-sticas mu) 6tiles de acuerdo a los as(ectos claves de la o(eraci,n de la flota1 811?1 LA %LOTA COM:"ADA DE CAMO"ES1 Este estudio utili2a la misma red de caminos 'ue en el ejem(lo anterior1 #na flota de ?> camiones con caracter-sticas de rendimiento normales& se encuentran
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o(erando con G (alas& (ara entregar estad-sticas del caso base1 A fin de simular la o(eraci,n de una flota de camiones con caracter-sticas de rendimiento combinadas& se encuentra en o(eraci,n la misma flota de camiones ) (alas con una disminuci,n en la fuer2a rim(ull del motor en un ?=@ (ara camiones asignados (or n6meros (ares1 Se dan los resultados com(arativos en Tabla 819=1 Para la flota combinada de camiones& la (roducci,n disminu)e en un 9@ ) los costos o(eracionales (or carga aumentan en un 88@1 Los camiones más rá(idos se ven obligados a (ermanecer un (orcentaje considerablemente más alto de su tiem(o en des(la2arse cargado ram(a arriba1 Además de tener una (5rdida de (roducci,n& aumentan tambi5n los costos o(eracionales (or /ora de estos camiones1 #na serie de (ruebas similares& la cual utili2a el sistema de des(ac/o automático& no /a (ro(orcionado resultados considerablemente mejores 'ue los otros1 $esulta evidente 'ue a'uellos camiones cu)o rendimiento en cuanto a su velocidad sea reducido& disminu)an considerablemente la eficiencia de las unidades más rá(idas (ara diferentes situaciones de la flota1 81181 EST#DOS DE %ACTO$ES DE COMPAT:LDAD1 El matc/ factor o factor de com(atibilidad& re(resenta el n6mero ideal de camiones a ser asignados a una (ala1 Es e'uivalente al tiem(o de ciclo de los camiones& sin considerar las veces en 'ue estos son interferidos (or ve/-culos más lentos& (anas o fallas& tiem(os de es(era& etc1& ) dividido (or el tiem(o de carga (romedio1 Para determinar el matc/ factors& se deben eliminar todos los atrasos del (rograma PTS& inclu)endo los cambios de turno& /oras de almuer2o& fallas de e'ui(os& etc1 Entonces& es (osible calcular el matc/ factors& al o(erar con un solo cami,n desde cada (unto de origen /asta su destino1 La versi,n referida al (rograma PTS& siendo los atrasos )a eliminados& está referida al CCLO1 La Tabla 819& entrega los resultados de (ruebas reali2adas con el (rograma CCLO& utili2ando la misma red de caminos 'ue en los estudios anteriores1 Como se su(one desde un (rinci(io& el tiem(o de es(era de la unidad cargadora es mu) alto& siem(re ) cuando s,lo un cami,n sea asignado a cada (ala& siem(re ) cuando el tiem(o de es(era del cami,n sea igual a cero& ) los costos totales sean altos debido a la congesti,n de camiones1 Se calcula el tiem(o de ciclo ) el factor de com(atibilidad (ara un solo cami,n1 Este se referirá al Caso A1 El (aso siguiente es el de asignar a cada (ala el n6mero de camiones indicados (or el matc/ factor& ) /acer o(erar el turno nuevamente1 El (ro(,sito de esto& es determinar si los matc/ factors en s-& (ueden determinar el n6mero (reciso de camiones a asignar a cada (ala& o si es 'ue la congesti,n ve/icular inducirá a errores considerables1 A fin de asignar los camiones& el n6mero matc/ deberá corres(onder& sin duda& al n6mero entero más (r,*imo& ma)or o menor seg6n se re'uiera truncar /acia arriba ) /acia abajo Durante la (rimera (rueba& los n6meros matc/& fueron a(ro*imados al n6mero entero ma)or o truncados /acia arriba .Caso :01 Se reali2, una segunda (rueba con n6meros matc/& a(ro*imándose a los n6meros enteros menores o truncados /acia abajo .Caso C01 Se (uede observar& a (artir de Tabla 819& 'ue los mejores resultados se dan con matc/
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factors truncados /acia arriba1 El tiem(o de es(era de la unidad cargadora es m-nimo ) el costo total (ara la flota de (alas ) camiones es más bajo1 Observe en la Tabla 819& 'ue los n6meros de com(atibilidad& si es 'ue se /a a(ro*imado a un solo d-gito& se truncarán /acia arriba en este ejem(lo1 Todo esto sugiere 'ue la a(ro*imaci,n a n6meros enteros ma)ores o menores .truncar0& resulta ser la mejor (ráctica1 Los n6meros de com(atibilidad .matc/ factors0 mostrados en Casos A ) :& /an cambiado a (artir de Caso A& debido a la congesti,n del circuito1 Cuando se le asigna más de un cami,n a una (ala& estos valores constitu)en una medida de la congesti,n del circuito& (ero no re(resentan los n6meros de com(atibilidad verdaderos1 Al com(arar el n6mero de cargas generadas (or cada unidad cargadora con un cami,n& disminu)e la (roducci,n en casi un @ cuando la unidad cargadora está com(letamente congestionada (or camiones& de acuerdo a lo estimado (or el factor de com(atibilidad1 Se (uede concluir 'ue la congesti,n del circuito de la red de trans(orte reducirá la (roductividad en a(ro*imadamente un @ (or sobre a'u5lla estimada utili2ando los factores de com(atibilidad determinado con un solo cami,n1 Esto no inclu)e los efectos de las (anas de e'ui(os& cambios de turno ) atrasos (or almuer2os& etc1
Fi$%+" 7. red de caminos utili2ados (ara cálculos de tiem(o
81F COMPA$ACO"ES E"T$E LAS ESTMACO"ES DE EST#DOS DE CCLO I LA SM#LACO" DE T#$"OS E" C#A"TO A LA P$OD#CCO" DE LA %LOTA1 Se utili2, el (rograma PTS (ara simular un turno de (roducci,n& inclu)endo todos los atrasos (or los cambios de turno& (anas o fallas de e'ui(os& etc1 Las condiciones de la red de trans(orte& (or ejem(lo& el n6mero de (alas ) camiones&
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distancias de caminos& etc1& eran id5nticas al estudio anterior& en el cual se utili2, el (rograma CCLE1 Los resultados (resentados se (ueden com(arar directamente1 El atraso (or turno total (romedio& seg6n el (rograma PTS& es de a(ro*imadamente =8>> segundos o un 9@ del tiem(o total del turno1 Estos atrasos inclu)en los cambios de turno& la duraci,n (or turno (romedio en 'ue la
(ala estuvo fallando& ) la mitad del ciclo del cami,n (romedio .en el (rograma de ciclos& los camiones comien2an los turnos en las (alas asignadas01 Al anali2ar estos datos& se (uede observar 'ue una simulaci,n constituida (or un turno ) ? camiones& bajo el (rograma PTS& (roduce GGG cargas& si se com(ara con un estudio id5ntico reali2ado (or medio del (rograma CCLE& el cual origin, =G
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cargas1 Esto re(resenta una reducci,n de un ?9@1 #na simulaci,n constituida (or un turno ) ?? camiones bajo el (rograma PTS& origina G> cargas& si se com(ara con un estudio id5ntico reali2ado (or medio del (rograma CCLE& el cual origina =>? cargas& 'ue re(resenta una reducci,n de un 9@1 Es (osible concluir 'ue el (rograma CCLO se (uede utili2ar (ara (redecir la informaci,n generada del (rograma PTS reduciendo el tiem(o de turno (or el atraso total (romedio de turnos en PTS más un adicional de un ?1 81 CO"CL#SO"ES DEL EST#DO DE SM#LAC!"1 A continuaci,n& se describen las siguientes conclusiones obtenidas a (artir de estudios reali2ados sobre los tiem(os de ciclo ) simulaci,n de turnos com(letos3 91 La simulaci,n (ro(orciona una t5cnica de modelaci,n (ráctica (ara el análisis de la (roductividad ) los costos o(eracionales de la flota de (alas ) camiones1 ?1 Al com(arar el sistema de des(ac/o de camiones automati2ado con la asignaci,n fija de camiones& el sistema automati2ado gener, un aumento de (roductividad de s,lo un ?@& a (esar 'ue se encontraba o(erando cerca del n6mero ,(timo de camiones1 Sin embargo& en situaciones en 'ue la red de trans(orte se encontraba o(erando con un bajo n6mero de camiones .o bajo el valor ,(timo re'uerido0& el aumento (ara el sistema automati2ado resultaba ser de alguna forma más alto1 81 La combinaci,n de camiones de diferentes caracter-sticas en cuanto a la velocidad dentro de la misma flota& (uede reducir seriamente la eficiencia de la flota ) aumentar los costos o(eracionales1 G1 Los matc/ factors basados en los tiem(os de carga ) tiem(os de ciclo (romedios del cami,n& generados (or un solo cami,n asignado a cada (ala& se (ueden utili2ar (ara (redecir la (roducci,n de toda la flota cuando el n6mero matc/ de camiones es asignado a cada (ala1 Esto se /ace disminu)endo la (roducci,n (ro)ectada en un solo cami,n en casi un @ (ara calcular la congesti,n de la flota1 =1 Los resultados de (roducci,n de una simulaci,n de turnos com(letos& inclu)endo los tiem(os re'ueridos (ara los comien2os ) t5rminos de cada turno& /oras de almuer2o ) (anas de e'ui(os& etc1& se (ueden (redecir con e*actitud basándose en el atraso total (romedio de turnos más un ?@1 Esto le (ermitirá al ngeniero de Planificaci,n determinar los re'uerimientos de camiones obtenidos a (artir del estudio de ciclos (ara un solo cami,n& el cual (odr-a incluirse en la (lanificaci,n minera com(utari2ada 'ue el ngeniero utili2a (ara determinar los vol6menes ) secuencias1 Las estimaciones (recisas de los niveles de (roductividad& re'uerimientos de camiones ) costos& se (odr-a obtener s,lo en unos segundos1 81 ASPECTOS DE LA M"E$A A $ARO A:E$TO E" ALT#$A1
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Las o(eraciones en minas a rajo abierto en altura& (resentan numerosos desaf-os relativos a los efectos en el (ersonal ) el rendimiento del e'ui(o1 Los efectos de la altura se tornan significativos en alturas 'ue su(eran los 8>>> mts1 Se /an reali2ado estudios con el objeto de definir mejor los efectos en las (ersonas& de manera tal 'ue los ambientes& tanto laboral como la vida cotidiana& (uedan dise+arse en la forma de encontrar la mejor ada(taci,n a las diversas condiciones1 #n objetivo es mantener a cada (ersona lo mejor ada(tada (osible como (ara lograr un buen rendimiento en las diversas tareas en altura 'ue se le /a)an asignado1 La selecci,n del e'ui(o minero en una mina a rajo abierto en altura& debe considerar la reducci,n en la ca(acidad má*ima del motor .derating01 Por ejem(lo& el rendimiento del motor del cami,n de trans(orte deberá disminuir (ara (redecir en forma (recisa los tiem(os de ciclo de camiones utili2ados (ara determinar el tama+o de flota re'uerido1 Sin embargo& si no se les reduce de manera suficiente la ca(acidad a los motores& disminuirá la confiabilidad de flota ) los costos o(eracionales aumentarán de manera im(ortante1 Las estrategias o(eracionales en minas a gran altura re'uieren orientar la mantenci,n ) selecci,n de e'ui(os ) los asignamientos de (ersonal1 En la actualidad& se está (lanificando o(erar en minas en C/ile 'ue su(eran los =>>> mts1 de altura1 Este (a(el inclu)e una discusi,n de los efectos de la gran altura& ) anali2a el actual conce(to sobre c,mo llevar a cabo estos desaf-os de la mejor forma (osible1 La tem(eratura& (resi,n ) densidad del aire& disminu)en con la altura1 Por ejem(lo& a una altura de G>>> mts1& el #1S1 Standard Atmos(/eric Data .nformaci,n Atmosf5rica Estándar de los Estados #nidos0& indica 'ue la (resi,n ) densidad del aire alcan2an un (orcentaje& bajo condiciones normales& de entre un >@ ) =@ de sus valores res(ectivos a nivel del mar1 Al disminuir la densidad del aire& se (roduce una disminuci,n en el contenido de o*-geno& el cual es res(irado (or las (ersonas 'ue se encuentran trabajando a esa altura1 Todos estos factores& junto con la lejan-a de las minas& /acen más dif-cil el /ec/o 'ue las ma'uinarias (uedan reali2ar un trabajo seguro ) eficiente1 A fin de com(ensar de alguna forma estos factores& las com(a+-as mineras deberán considerar el desarrollo de estrategias es(ec-ficas en la selecci,n de (ersonal ) ma'uinaria 'ue o(eran en minas a altas alturas1 Sin embargo& antes de formular estrategias& es necesario conocer ) com(render los efectos de la altura1
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8119 LOS E%ECTOS E" LAS M;J#"AS E*isten dos ti(os de (roblemas 'ue afectan de manera fundamental a la ma'uinaria 'ue o(era en altura3 reducci,n en la ca(acidad dis(onible ) ca(acidad de enfriamiento deficiente1 Sin embargo& en muc/os casos& estos (roblemas están interrelacionados1 Para lograr 'ue los motores di5sel funcionen de forma eficiente& es necesario mantener una relaci,n o (ro(orci,n adecuada en lo 'ue se refiere a aire combustible1 En el aire menos denso& los motores diesel (resentan algunos (roblemas en la ingesti,n de suficiente aire .o*igeno0 como (ara generar la (otencia re'uerida (or el motor1 Algunos fabricantes de motores& /an informado 'ue a sus motores no les es necesaria una reducci,n en su ca(acidad (ara o(erar en alturas inferiores a 8>>> más1 Sin embargo& resulta im(ortante darse cuenta de 'ue e*iste una reducci,n considerable en la vida 6til del motor& o(erando 5ste a una altura de 8>>> mts1& si se com(ara con o(eraciones reali2adas en alturas inferiores1 En aire menos denso& los turbo sobre alimentadores deben funcionar a ma)or velocidad (ara liberar la masa de aire re'uerida (or los cilindros (ara la combusti,n1 Esta ma)or velocidad genera una gran tensi,n& la cual afecta adversamente la vida 6til del turbo1 #n fabricante inform, 'ue la vida 6til de un turbo sobre alimentador& es de =>>> /oras o(erando en altura& com(arado con las 9?>>> /oras de vida& o(erando a nivel del mar1
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El aire menos denso es (erjudicial en cierto (unto& )a 'ue la ca(acidad de enfriamiento disminu)e1 La efectividad de enfriamiento conectivo& de(ende de la densidad del l-'uido 'ue transfiere el calor1 La disminuci,n de calor 'ue se transfiere es resultado del aire menos denso& lo cual /ace 'ue las má'uinas (uedan funcionar a tem(eraturas más altas1 En motores di5sel& la combusti,n genera energ-a 'ue (roduce calor1 La eliminaci,n de calor es necesaria (ara 'ue el motor (ueda funcionar dentro de un rango de tem(eratura deseado1 El o(erar bajo estos l-mites de tem(eratura& reduce en forma im(ortante la vida 6til del motor1 Com6nmente& los fabricantes de motores utili2an tem(eraturas basándose en la turbina ) el tubo de esca(e (ara determinar cuándo un motor está (roduciendo más energ-a de los 'ue sus sistemas de enfriamiento (ueden lograr1 Asimismo& se (uede determinar tomando mediciones de tem(eratura en un área es(ec-fica o mediante la (redicci,n de tem(eratura con modelos com(utari2ados1 Cuando la tem(eratura de un motor su(era el l-mite cr-tico& el fabricante tiene dos o(ciones (ara cambiar esta situaci,n1 Estas son3 la reducci,n de la ca(acidad dis(onible o la modificaci,n1 Lo 'ue llamamos reducci,n de (otencia má*ima de salida dis(onible .derating0 de un motor& es la soluci,n t-(ica del fabricante de ada(tar un motor estándar en altura1 Si se genera menos energ-a& significa 'ue se re'uiere menos disi(aci,n de calor& funcionando el motor& de esta forma& más fr-o1 Los fabricantes de motores& (or lo general& dan a conocer (autas conservadoras en lo 'ue se refiere a la o(eraci,n de motores en altura1 #n fabricante& (or ejem(lo& se+ala 'ue los motores diesel de dos ciclos no re'uieren ning6n ti(o de derating /asta los 8>>> mts1 de altura1 Sin embrago& su ca(acidad má*ima deber reducirse en un 9@ cada 8>> metros1 Esto demuestra c,mo cada motor tiene un distinto grado de sensibilidad a la altura1 Por lo general& a los motores 'ue o(eran en altura& se les reduce su (otencia má*ima de salida en un 9>@ ?>@1 Observe 'ue la reducci,n de la (otencia de salida o de rating& (uede (roducir efectos 'ue van en beneficio de ciertos com(onentes mecánicos dentro del motor1 Las (resiones má*imas de un cilindro son inferiores de lo 'ue (odr-an ser o(erando a nivel del mar1 Las tensiones dentro del eje de distribuci,n del motor& motor de (ar del eje cige+al& etc1& serán inferiores a lo 'ue normalmente se e*(erimenta bajo una ca(acidad de salida total1 En (resencia de tensiones más bajas ) motores de (ar& se (roducir-a un aumento en la vida 6til de las (ie2as del motor1 En algunos casos& los fabricantes de motores crearán un motor con ciertas cualidades 'ue le (ermitan o(erar más eficientemente en altura1 Sin embargo& ) a (esar de estas cualidades& el motor re'uerirá una (e'ue+a reducci,n de su ca(acidad má*ima (ara o(erar de manera eficiente en altura1 Por lo tanto& la 6ltima soluci,n ser-a una combinaci,n de las modificaciones en el dise+o del motor ) el nivel de reducci,n en su ca(acidad má*ima de salida .derating01 De esta forma& el resultado final ser-a un e'uilibrio entre lo 'ue es la (otencia adecuada .(roductividad0 ) una buena vida 6til .bajo costo de mantenci,n01
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%igura3 (roblemas 'ue afectan de manera fundamental a la ma'uinaria 'ue o(era en altura
%igura3 muestra la inclinaci,n del camino de trans(orte en una curva
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Las modificaciones en el dise+o (ara motores 'ue o(eran a altas alturas& (ueden incluir las siguientes caracter-sticas3 U Sobre alimentadores de motores en serie U m(ulsor de turbo es(ecial U aumento en la ventilaci,n de la caja del cige+al U $educci,n en los l-mites del aire de admisi,n .en motores0 U Enfriadores (osteriores de alta eficiencia U (res ioni2aci,n refrigerante activa Además del motor& (ueden darse otros ti(os de cambios en el sistema ve/icular& 'ue (ueden aumentar el rendimiento de los motores1 Los obturadores del radiador o los embragues de ventilaci,n& a)udan a (revenir cual'uier grado de enfriamiento 'ue (ueda significar un (roblema& fundamentalmente (ara el trans(orte 'ue debe recorrer largas distancias1 Los camiones 'ue o(eran a motor& los convertidores de motor de (ar más suaves& (ueden a)udar a com(ensar de alguna forma la deficiente res(uesta de la válvula reguladora 'ue se e*(erimenta en altura1 Otros sistemas del e'ui(o minero& tambi5n (ueden e*(erimentar una falta de enfriamiento debido al aire menos denso1 En muc/os casos& sin embargo& las tem(eraturas ambientales relativamente fr-as& 'ue son t-(icas en altura& com(ensan de alguna forma la reducida densidad atmosf5rica1 El efecto neto es 'ue algunos sistemas (ueden a veces alcan2ar ciertos valores nominales en altura& tal como lo /acen a nivel del mar1 La tem(eratura ) la densidad del aire& afectan a todos los motores im(ulsores de aire (or movimiento rotatorio& sistemas retardados el5ctricos& ) sistemas de frenado mecánico1 811? LOS E%ECTOS E" LAS PE$SO"AS Los trabajadores 'ue deben o(erar en minas lejanas ) a altas alturas& deben cum(lir con una jornada de trabajo 'ue var-a entre 9> a 9? /oras diarias& reali2ando turnos de a 9? d-as& 'ue se siguen (or un (er-odo de descanso (ro(orcional en baja altura1 Para el a+o ?>>>& se estima 'ue en C/ile /abrán a(ro*imadamente ?>&>>> mineros trabajando en alturas (or sobre los 8>>> metros1 >> =>>> metros& se reducir-a a una altura e'uivalente a 8>>> mts1& lo cual es fácilmente tolerable1 El costo inicial estimado (ara aumentar el contenido de o*-geno (ara => /abitaciones en un =@ es V9&>>> #S& ) el consumo de energ-a& ser-a de =&>>> Watts .est& 9G01
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8118 LOS E%ECTOS DE LA $ED#CC!" DE LA CAPACDAD M;XMA DEL MOTO$ E" LOS TEMPOS DE CCLO DE #" CAM!" La reducci,n de la ca(acidad má*ima del motor& no significa necesariamente 'ue un cami,n de trans(orte e*(erimentará una reducci,n en su fuer2a $MP#LL1 Al em(lear un sistema de accionamiento correcto& el motor& cu)a ca(acidad má*ima /a sido reducida .derated engine0& s,lo reducirá la velocidad del ve/-culo sin afectar su fuer2a de engrane1 Sim(lemente& esta reducci,n en la ca(acidad má*ima del motor del cami,n& no re'uerirá automáticamente una reducci,n en su carga .(a)load0& as- como ocurre con la ca(acidad retardadora& el5ctrica o mecánica& o el valor nominal t5rmico de los motores im(ulsores de aire (or movimiento rotatorio1 Si s,lo se reduce la ca(acidad má*ima del motor& el efecto en los tiem(os de ciclo del cami,n& no es (ro(orcional al grado de reducci,n de su ca(acidad .deration01 Por ejem(lo& si se reduce la ca(acidad má*ima del motor en un ?>@& el efecto no coincidirá normalmente con un ?>@ de aumento en los tiem(os de ciclo del cami,n1 El efecto sobre la velocidad es ma)or cuando el cami,n viaja cargado tanto cuesta arriba como cuesta abajo ) ci+5ndose a los l-mites de velocidad de acuerdo a su ca(acidad de frenado o sistemas de desaceleraci,n1 El t5rmino de numerosos cálculos reali2ados mediante un (rograma com(utacional denominado CCLO .Calder& 980& a)ud, en el análisis de los efectos de la reducci,n de la ca(acidad má*ima .deration0 en cada tiem(o de ciclo del cami,n1 La base de este (rograma com(utacional& son los cálculos estándares de movimiento& utili2ando datos de curva de rendimiento (ara fuer2a de engrane ) de frenado& ) un intervalo de un segundo entre incrementos de cálculo1 El (erfil sim(le del tra)ecto utili2ado en el análisis& inclu)e una ram(a (lana de enfo'ue& de 9>> mts1 de longitud desde los (untos de carga ) descarga& tanto al comien2o como al final del camino inclinado1 La su(osici,n es& a objeto de estos cálculos& 'ue los camiones salen de estas ram(as a una velocidad cero1 En el resumen& se inclu)en cálculos (ara camiones cargados 'ue viajan tanto cuesta arriba como cuesta abajo1 En Tabla 819 se muestran los resultados de estos cálculos1 Por ejem(lo& al viajar el ve/-culo cargado cuesta arriba ) descargado cuesta abajo& con una (endiente de un @& el tiem(o total del ciclo& inclu)endo la carga ) descarga& aumenta en un 18@& 9=1=@ ) ?18@ res(ectivamente& bajo condiciones en 'ue se /a reducido la ca(acidad má*ima del motor .derating0 en un 9>@& ?>@ ) 8>@1
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Los tiem(os de ciclo son más bajos (ara una (endiente de un 9>@& debido a 'ue la distancia del tra)ecto es más reducida (ara la misma elevaci,n vertical& cu)a velocidad más alta sobre una (endiente de un @ no se com(ensa (or com(leto1 I& (or otro lado& esto se debe a 'ue la (endiente más inclinada tiene ma)ores (osibilidades de generar (roblemas de mantenci,n& lo cual coincide con el caso de alturas más bajas 'ue (resentan grandes elevaciones verticales1 Dado 'ue la (roductividad del cami,n& considerando el tra)ecto cuesta arriba& con reducciones de la ca(acidad má*ima del motor .deratings0 más allá de un 9>@& como se es(era usualmente (or sobre los G>>> metros1 En el tra)ecto de carga cuesta arriba& la reducci,n de la ca(acidad má*ima del motor .derating0 tiene un efecto casi insignificante1 Los (roblemas de frenado& son de ma)or (reocu(aci,n en el trans(orte de carga cuesta arriba& es(ecialmente en caminos cu)o dise+o es una curva en u& lo cual favorece el @ versus el 9>@ de la (endiente1 Las Tablas 819 ) 81?>& muestran los resultados de mediciones adicionales con el (rograma de CCLO 'ue utili2a camiones de 9== ) ??> toneladas m5tricas1 Estos ejem(los utili2an (endientes de carga cuesta arriba de un @ ) con una resistencia de rodadura de un ?@1 En los resultados (resentados en la Tabla 819& se inclu)en reducciones de carga entre un 9>@& ?>@ ) 8>@1 Tabla 81?>& demuestra 'ue una reducci,n de carga no com(ensa la reducci,n en el tiem(o de ciclo1 Por ejem(lo& con un derating de un 9>@& como se es(era en una altura de G>>> mts1& una reducci,n de carga de un 9>@ s,lo reduce el tiem(o de ciclo en un 81?@ ) G1?@& res(ectivamente (ara camiones de 9== ) ?> toneladas1 El resultado será una (5rdida neta en (roducci,n de a(ro*imadamente @1 Aun'ue este (erfil resulta ser bastante sim(le& los resultados son similares en (ruebas reali2adas anteriormente1 Para tra)ectos con trans(orte cargado cuesta arriba reducci,n en la ca(acidad má*ima del motor& resulta ser costosa& si se consideran las (5rdidas en su re(roducci,n1 Sin embargo& las e'uivocaciones en lo 'ue refiere al efecto de reducir la ca(acidad má*ima del motor de manera adecuada o suficiente& (odr-a generar costos de mantenci,n del motor o tambi5n de re(araci,n general1 Es necesario lograr un e'uilibrio adecuado entre lo 'ue son los costos de mantenci,n& necesidades de (roductividad ) confiabilidad1
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Fi$%+": camiones de 9== ) ??> toneladas m5tricas 811G DESA$$OLLA"DO EST$ATE>> metros1 En la actualidad& numerosas minas a tajo abierto están o(erando a alturas su(eriores de G>>> metros& ) se está viendo la (osibilidad de o(erar en minas 'ue se encuentran a alturas su(eriores a los =>>> metros1 Para el a+o ?>>>& se estima 'ue& en C/ile& /abrán a(ro*imadamente ?>>>> mineros 'ue trabajarán en alturas su(eriores a los 8>>> metros1 Las altas alturas reducen de manera significativa la (roductividad del trabajador1 A fin de lograr el mismo rendimiento de los trabajadores como el obtenido a nivel del mar& e*iste un re'uisito de un =>@ a un >@ más /orasH/ombre si los trabajadores no son originarios de un medio en altura1 El uso del enri'uecimiento de o*-geno (ara aliviar de alguna forma la /i(o*ia en altas alturas& se muestra mu) (rometedor1 La investigaci,n ) los cálculos indican 'ue& al aumentar el contenido de o*-geno en un 9@ .(1 ej1& desde ?9 a ??@0 en alturas de G>>> a =>>> metros& se reduce la altura e'uivalente a 8>> metros& a(ro*imadamente1 El aumento en el contenido de o*-geno en un =@ a alturas de G=>> metros& reducir-a una altura fácilmente tolerable e'uivalente a 8>>> metros1 E*isten dos ti(os de (roblemas 'ue afectan de manera fundamental a las má'uinas 'ue o(eran en altura nivel de energ-a reducida ) escasa ca(acidad de enfriamiento1 A (esar de 'ue algunos motores di5sel (ueden generar una ca(acidad ./orse(oWer0 com(leta en alturas de /asta 8>>> metros& 5stos o(erarán a tem(eraturas más altas ) e*(erimentarán una severa reducci,n en cuanto a su vida 6til1 Las grandes alturas re'uieren de un reducci,n de la energ-a del motor1 Es mu) com6n 'ue a los motores 'ue o(eran en altura& se les redu2ca su ca(acidad má*ima .derating0 en un 9>@ o un ?>@1 Esta reducci,n& a(arte de otras modificaciones de dise+o en los motores& sirve (ara aumentar la vida 6til del motor1 Los (roblemas del clima fr-o& como los e*(erimentados en el "orte de Canadá& tambi5n se suman a la (roblemática e*istente en las grandes alturas1 La reducci,n de la ca(acidad má*ima del motor& s,lo reducirá la velocidad del ve/-culo& as- tambi5n como su (roductividad& sin tener 'ue reducir necesariamente el esfuer2o tractivo dis(onible1 Los cálculos (or simulaci,n en cuanto al ciclo del cami,n& indican 'ue los tiem(os de ciclo del tra)ecto t-(ico&
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aumentan a(ro*imadamente en un F1=@ (ara un 9>@ de reducci,n de la ca(acidad má*ima del motor a G>>> mts1& ) 9@ (ara un ?>@ de reducci,n a =>>> mts1 Para el trans(orte cargado con tra)ecto cuesta arriba1 La reducci,n de la ca(acidad má*ima de un motor en un ?>@ a =>>> mts1 Para el trans(orte cargado cuesta abajo& no afectará significativamente el tiem(o de ciclo1 La reducci,n en la carga del cami,n& no da (or resultado una reducci,n com(ensatoria en el tiem(o de ciclo1 Por ejem(lo& al reducir en un 9>@ la carga de un cami,n de ??> toneladas& con una reducci,n de la ca(acidad má*ima de su motor de un 9>@& se reduce el tiem(o de ciclo en s,lo un G&?@& lo cual genera en una (5rdida total de la (roductividad1 Sin embargo& las e'uivocaciones en cuanto a las reducciones adecuadas o suficientes de la ca(acidad má*ima del motor& (odr-a generar costos de re(araci,n general o de mantenci,n del motor& fallas frecuentes& ) escasa dis(onibilidad de camiones1 Es& (or lo tanto& necesario lograr un e'uilibrio adecuado entre s- 'ue son los costos de mantenci,n& las necesidades de (roductividad ) confiabilidad1 La formulaci,n de estrategias (ara la selecci,n de e'ui(o& utili2aci,n de (ersonal ) sistemas de mantenci,n& deber-a ser tal 'ue ellos se com(lementen el uno con el otro1
R&/%-i+ &' &09+>0 Otro factor clave en el manejo de un estilo de vida de trabajos de miner-a consiste en reducir el estr5s1 Para ello& debe identificar su causa ) eliminarla& siem(re sea (osible1 A(renda a controlar lo 'ue (uede& ) decida no (reocu(arse (or a'uellos 'ue no (uede controlar1 Dedi'ue tiem(o (ara usted ) (ara sus amigos ) seres 'ueridos& as- (odrá combatir el estr5s de manera efectiva1 Planifi'ue las actividades con tiem(o& (ara (oder descasar ) e'uilibrarse1 Esto le a)udará a definir las e*(ectativas de sus familiares ) amigos relacionadas con su nivel de (artici(aci,n en actividades sociales& ) le a)udará a evitar conflictos ) dece(ciones innecesarias con ellos1
L0 =&#&i-i0 /& '" /i&9" &' &&+-i-i
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