MATERIALDEESTUDIO-TALLERPARTEI

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TALLER FACTORES QUE AFECTAN EL SISTEMA DE CARGUIO Y TRANSPORTE

Ph.D. TADEUSZ S. GOLOSINSKI Consultor Intercade

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TALLER 1: PROPIEDADES DE MATERIAL MINADO Conocer las propiedades del material minado es MUY IMPORTANTE para la eficacia y la eficiencia de minado.

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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Es muy importante saber las propiedades del material extraído: • Densidad in situ (de banco) • Densidad suelta (esponjamiento) • Sobrecarga y ángulo de reposo • Distribución de tamaño y fluidez • Otras propiedades…

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TALLER 1A: DENSIDAD La densidad del material minado es un criterio base para todo el proceso de minado, tal como para establecer metas y logros de producción.

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DENSIDAD DEL MATERIAL La masa (peso) por unidad de volumen de material.
Entre más denso el material, más peso existe por igual unidad de volumen.
La densidad del material minado varía mucho. • Mena de hierro in situ @ 6,000 lb/BCY o 3 t/Bm3 • Carbón in situ @ 1800 lb/BCY o 1 t/Bm3
Fuentes de información • Medidas del terreno • Libros solo para estimaciones crudas

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DEFINIR Y COMPARAR
Las fuentes de información sobre las densidades de materiales minados
La densidad típica del mineral de cobre • In situ ( o bank; como se encuentra en la tierra antes de la fragmentación) • Esponjado (cargado al camión)
La densidad típica del mineral (in situ y esponjado) de… • Hierro (hematita) • Arena

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Soil Classification SOIL CLASSIFICATION FOR EARTH-MOVING OPERATIONS Various classifications have been established properly for soil depending on the purposes of earth – moving operations. Generally speaking, however, detailed classifications of soil are not required for the ordinary eath – moving operations. Rather, attention is required to be given to wheter the soil to be handled is of special ores or contains special clay minerals. Hereinafter is described the knowledge necesary for earth work planning prior to such operations as digging loading, haulding, pushing (spreading), rolling compaction, etc, on ordinar terrain. * Data (figures) to be given hereinafter vary largely depending on varius operating and environmental conditions. Consequently, before starting teh earth work, tests should be conducted to obtain correct data for operations Some knowledge of the weight data per unit volume of materials of their major ingredients is important for their handling or hauling in mines, etc. The specific weight data of some major types of soil and ingredients are given below.

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TALLER 1B: ESPONJAMIENTO En el proceso de minado, las propiedades del material se cambian. Más importante para los mineros son los cambios de densidad y de volumen.

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MATERIAL ESPONJADO
Cuando se quiebra, el material se esponja.
El esponjamiento resulta de la baja densidad del material minado (suelto). Nota: La densidad suelta es siempre menor a la densidad in situ.
El esponjamiento depende del material y del tamaño (qué tan roto está).
¿De dónde sacar los valores? • Medidas en terreno • Usar libros para estimaciones crudas
Esponjamiento típico: de 15% (arena) a 50% (algunas rocas). Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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TOMAR NOTA
Al describir el volumen de material.
Siempre especificar: suelto o de banco (in -situ)
Yardas cúbicas de material suelto: LCY
Yardas cúbicas de banco: BCY
Metros cúbicos de material suelto: LCM o lm3
Metros cúbicos de banco: BCM o bm3

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FACTOR DE ESPONJAMIENTO (SF)
Define el cambio de densidad o volumen cuando el material se quiebra (o fragmenta).
Se define de dos formas: • Basado en el cambio de densidad por unidad de volumen; así SF1 (europeos).
¿De dónde obtener los valores? • Medidas en terreno • Libros

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FACTOR DE ESPONJAMIENTO: CAMBIO DE DENSIDAD SF = 1 / (1 + % esponjamiento) Para el esponjamiento de un 30% SF = 1 / (1 + 0.3) = 0.77 Esto significa lo siguiente: lb/LCY = SF x lb/BCY lb/BCY = (lb/LCY) x 1/SF Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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LOAD FACTOR EXPANSION, VACIOS Y FACTORES DE CARGA EXPANSION (%)

VACIOS (%)

FACTORES DE CARGA

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

4,8 9,1 13,0 16,7 20,0 23,1 25,9 28,6 31,0 33,3 35,5 37,5 39,4 41,2 42,9 44,4 45,9 47,4 48,7 50

0,952 0,909 0,870, 0,833 0,800 0,769 0,741 0,714 0,690 0,667 0,645 0,625 0,606 0,588 0,571 0,556 0,541 0,526 0,513 0,500

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FACTOR DE ESPONJAMIENTO: CAMBIO DE VOLUMEN SF = (1 + % esponjamiento) Para el esponjamiento de un 30% SF = (1 + 0.3) = 1.3 Esto significa lo siguiente: lb/LCY = (1/SF) x lb/BCY lb/BCY = SF x lb/LCY

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IMPLICACIONES MINERAS
El volumen de descarga de una mina (LCY) es MAYOR que el tajo excavado (BCY). • Conocer el esponjamiento para planificar y diseñar apropiadamente las zonas de descarga, botaderos, etc. • Conocer el esponjamiento para planificar y diseñar las pilas (stockpile) de material.
El volumen del material transportado es mayor tanto el excavado como el descargado. • Conocer el esponjamiento para poder estimar apropiadamente el tamaño de los equipos de extracción.

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DEFINIR EL FACTOR DE ESPONJAMIENTO
Para los materiales definidos en el taller anterior, definir lo siguiente: • El factor de esponjamiento (por cambio de volumen) • El factor de esponjamiento (por cambio de densidad)
Los materiales a considerar son los siguientes: • Mineral de cobre • Mineral de hierro (hematita) • Arena

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TALLER 1C: ANGULO DE ‘SURCHARGE’ El ángulo de surcharge (ángulo de reposo dinámico) es importante en selección de tamaño de tolvas, de baldes, de cucharones y de otros componentes de equipos mineros.

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ANGULO DE REPOSO
La propiedad del material suelto se relaciona con su grado de cohesión.
Define el ángulo natural de apilamiento, si el material es amontonado.
No es el ángulo de pendiente del pit, exceptuando cuando la pendiente es excavada en material suelto.
Es el ángulo de pendiente de botaderos y pilas (stockpile).
¿Dónde obtener los valores? • Mediciones in situ • Libros para cálculos crudos Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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SURCHARGE ANGLE
Menor que el ángulo de reposo.
Se aplica en materiales que son movidos en camiones o correas transportadoras.

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11 21 Very Free Flowing 1*

Free Flowing 2*

5º Angle of Surcharge

10º Angle of Surcharge

Average Flowing 3*

Sluggish 4*

25º Angle of Surcharge

20º Angle of Surcharge

30º Angle of Surcharge

10º 5º

0º-19º Angle of Repose

20º-29º Angle of Repose

30º-34º Angle of Repose

30º

25º

20º

35º-39º Angle of Repose

40º-Up Angle of Repose

Material Characteristics Uniform size, very small rounded particles, either very wet or very dry, such as dry silica sand, cement, wet concrete, etc.

Rounded, dry polished particles, of medium weight, such as whole grain and beans.

Irregular, granular or lumpy materials of medium weight, such as anthracite coal, cottonseed meal, clay, etc.

Typical common materials such as, bituminous coal, stone, most ores, etc.

Irregular, stringy, fibrous, interlocking material, such as wood chips, bagasse, tempered, foundry sand, etc.

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DEFINIR EL ANGULO DE SURCHARGE Para los tres materiales definidos en el Taller 1 • Mineral de cobre • Mineral de fierro (magnetita) • Arena
Definir lo siguiente: A. Ángulo de reposo B. Ángulo de surcharge

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TALLER 2: FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE EL CAMION El conocimiento de las fuerzas que actúan sobre el camión es importante para la selección de los camiones más eficientes; también permite definir el rendimiento del camión.

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POTENCIA Y EMPUJE: EQUILIBRIO DE FUERZAS

Fuerza de empuje Fuerzas resistentes Fuerza de agarre (tracción) Si FA > FR, entonces FR = FE Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA DE EMPUJE

Fuerza Empuje =

270 • P •η

( kg )

v

P: potencia (HP) V: velocidad (km/h) η: rendimiento, aproximadamente de 0,8 a 0,85

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POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA DE EMPUJE Es la deducción matemática para la fuerza de empuje. Sabemos lo siguiente: Potencia (W) = velocidad (m/s) * fuerza (N) Pero en construcción y minería, se usan unidades diferentes. • Potencia en “HP”, “kW” • Velocidad en “km/h”, “mph” • Fuerza en “kg”, “lb” Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA DE EMPUJE Necesitamos unidades de conversión. 1 HP = 745.7 W 1 km/h = (1/3.6) m/s 1 kg = (1/9.8) N Entonces: 745.7 P(HP) = V (km/h) / 3.6 * 9.8 F(kg)

745.7 • 3.6 • P•η 270• P•η 9 . 8 F= ≈ v v Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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FUERZA DE EMPUJE: TRACCION O FUERZA DE AGARRE
Refleja roce entre los neumáticos y la superficie de la vía.
Depende de lo siguiente: • Tipo y condición de la superficie de la vía • El tipo y condicion del neumático T = FA T = coeficiente de roce x peso sobre el eje motor

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FUERZA RESISTENTE (FR) Las fuerzas resistentes son el resultado del efecto de tres factores:
Pendiente del terreno (RP)
Resistencia a la rodadura del terreno y neumáticos, (RR)
Roces internos en el equipo (RI) •

Insignificante FR = ( RP% + RR %) * peso total del equipo

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DEFINIR
Las fuentes de información que permiten definir y evaluar las fuerzas que actúan sobre el camión.

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TALLER 2A: RIMPULL Es la fuerza de empuje que puede desarrollar el camión. Depende de las características del camión.

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POTENCIA Y EMPUJE: EQUILIBRIO DE FUERZAS

Fuerza de empuje Fuerzas resistentes Fuerza de agarre (tracción) Si FA > FR, entonces FR = FE. Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA DE EMPUJE

Fuerza Empuje =

270 • P •η

( kg )

v

P: potencia (HP) V: velocidad (Km/h) η: rendimiento, aproximadamente de 0,8 a 0,85

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DEFINIR
La fuerza de rimpull que puede desarrollar el camión CAT 797B. • Camión vacío • Camión lleno de carga
Para las siguiente velocidades: • 10 km/h • 20 km/h • 40 km/h

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TALLER 2B: TRACCION Tracción define qué parte del rimpull desarrollado por el camión está disponible para el empuje del camión.

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FUERZA DE EMPUJE: TRACCION O FUERZA DE AGARRE
Refleja roce entre los neumáticos y la superficie de la vía.
Depende de lo siguiente: • Tipo y condición de la superficie de la vía • El tipo y condicion del neumático T = FA T = coeficiente de roce x peso sobre el eje motor

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BASIC CONCEPTS: TRACTION

T = f x WD f – friction W D – driven wheels

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REAR DUMP: WHICH ARE THE DRIVEN WHEELS?

Front axle: Non-driven wheels

Only these count for traction…

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CHEQUEO IMPORTANTE: LA TRACCION LIMITA EL RIMPUL

T

>

R

Traction Rimpull
Si la tracción es menor que rimpull, los neumáticos se deslizan. • El daño a neumáticos no se realiza por efecto del rodamiento, sino se realiza por el trabajo de fricción que realiza el neumático.
Siempre debemos asegurarnos que T > R.
¿Cómo controlar la tracción? • Superficie de la vía: la capa de roca triturada tamaño de –2” con 6” de profundidad. • Diseño de banda de rodadura del neumático. • Control de agua: cuidado con el regado y la lluvia. Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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POTENCIA Y EMPUJE: COEFICIENTES DE TRACCION TIPICOS (FA) Fuerza de agarre = Coef. de tracción * peso eje motor Material/factores de tracción

Neumáticos

Oruga

Hormigón

0,90

0,45

Marga arcillosa, seca

0,55

0,90

Marga arcillosa, mojada

0,45

0,70

Arena seca

0,20

0,30

Arena mojada

0,40

0,50

Canteras

0,65

0,55

Camino de grava suelta

0,36

0,50

Nieve compacta

0,20

0,27

Hielo

0,12

0,12

Tierra firme

0,55

0,90

Tierra suelta

0,45

0,60

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DEFINIR
Las fuentes de información sobre el valor de coeficiente de tracción (de roce) para las condiciones que encontramos en las minas.
Para el camión CAT 797B (especificaciones arriba), define el valor del rimpull que estará disponible para el empuje del camión; en las tres velocidades definidas, si… • El valor de coeficiente de tracción es 0.4. • El valor de coeficiente de tracción es 0.2.

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TALLER 2C: RESISTENCIA A RODADURA La encontramos cuando el camión se mueve. La resistencia a rodadura siempre se opone el movimiento del camión (dirección).

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FUERZA RESISTENTE (FR) Las fuerzas resistentes son el resultado del efecto de tres factores:
Pendiente del terreno (RP)
Resistencia a la rodadura del terreno y neumáticos, (RR)
Roces internos en el equipo (RI) •

Insignificante FR = ( RP% + RR %) * peso total del equipo

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RESISTENCIA A RODADURA No es muy importante.

Es muy importante

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FUERZA RESISTENTE (FR)
Roces internos y flexión de neumáticos: de 1 a 2% del peso total. •

Depende del tipo de neumáticos.

•

Depende de la antigüedad del equipo.

•

Siempre se opone al movimiento.


Penetración de los neumáticos en la superficie de la vía; 2% para cada pulgada de penetración.

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TIRE FLEXURE, GROUND PENETRATION Check CAT Hob for typical values!

Tire penetration, an equivalent to traveling uphill? Ph.D. Tadeus(z) S. Golosinski, P.Eng. - [email protected] - Consultor Intercade

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RESISTENCIA A RODADURA (RR) Depende del tipo y condición del terreno, y del tipo de neumáticos. Siempre se opone al movimiento. Tipo de suelo

% del peso total

Pav. hormigón

2,0

Pav. asfalto

2,6

Tierra compactada, bien mantenida

2,6

Tierra mal mantenida

6

Tierra con barro y huella

10

Arena suelta y grava

14

Tierra muy barrosa

18

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