SERVICIOS AUXILIARES MINEROS

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CAPITULO I PRODUCTIVIDAD 1. INTRODUCCIÓN Sabemos que hoy día no es competitivo quien no cumple con (calidad, Producción, Bajos Costos, Tiempos Estándares, Eficiencia, Innovación, Nuevos métodos de trabajo, Tecnología.) y muchos otros conceptos que hacen que cada día la productividad sea un p unto de cuidado en los planes a largo y pequeño plazo. Que tan productiva o no sea una empresa podría demostrar el tiempo de vida, de dicha corporación, además de la cantidad de producto fabricado con total de recursos utilizados. La naturaleza humana se resis te a cambios y, generalmente, la introducción de nuevos métodos es recibida con la frase siguiente: "Hemos trabajado toda la vida de esta forma y estamos haciendo plata, entonces ¿para qué cambiar?". El estudio "Human Factors Engineering: An aid to increas ing safety and productivity in underground mines" (Schwalm, 1981) se cuestiona: "¿Cuáles son los efectos mutuos de las características de las personas, de los equipos y del medio ambiente, y cuáles son las consecuencias de estos efectos en el sistema de op eración?", y concluye que el éxito de un proceso de implementación (orientado a dar soluciones a problemas en mina) depende del grado de conciencia que los mineros y operadores tengan de sus ventajas. Si los mineros y operadores no las conocen, es necesari o que la gerencia utilice los mecanismos adecuados de comunicación para que los trabajadores tengan una clara percepción de ellas. Si bien es cierto, en los últimos años, constantemente se hace referencia al concepto de productividad, en algunos casos est e concepto es confundido con otros como el de intensidad del trabajo (que significa un incremento del trabajo, es decir, un exceso de es fuerzo del trabajador), eficiencia (que significa producir bienes y servicios de alta calidad en el menor tiempo posible ), eficacia (es el grado en que se logran los objetivos) y producción (que se refiere a la actividad de producir bienes y servicios). Además de estas con fusiones, Prokopenko señala que se dan otros errores como los siguientes:  Reducir el concepto de produ ctividad al de productividad del trabajo.  Creer que se puede medir el rendimiento solamente por el producto.  Confundir la productividad con la rentabilidad.  Creer que las reducciones de los costos siempre mejoran la productividad.  Considerar que la productividad sólo se puede aplicar a la producción.  Reducir los problemas de la productividad a problemas técnicos o gerenciales. No es raro que, cuando se trata de mejorar la productividad y la rentabilidad, la primera opción para una empresa es la adqui sición de nueva tecnología, bien puede tratarse de equipos más modernos o de introducir un método, proceso o equipo completamente nuevo . En la mayoría de casos, la nueva tecnología ha sido pensada para mejorar el proceso productivo, no para cambiar las cara cterísticas del producto, a menudo esta mejora se traduce en la eliminación del operador. Sin embargo, ésta no es la única posibilidad de mejorar el desempeño. 2. MINERO SUPERFICIAL Y SUBTERRÁNEO

Una mina a rajo abierto es una excavación superficial, cuyo objetivo es la extracción de mineral. Para alcanzar este mineral, usualmente es necesario excavar grandes cantidades de roca estéril. El caso de las minas a cielo abierto es bastante ilustrat ivo. Los grandes avances logrados para la explotación de depósitos diseminados de baja ley en los 60 fueron el resultado de la superpo sición de los enfoques basados sobre consideraciones económicas y matemáticas a la mecánica de rocas y la geología. Es evidente que no basta

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Servicios Auxiliares Mineros contar solamente con el concurso de una disciplina, éste es precisamente uno de los requisitos para dar valor agregado a los productos de origen minero. La mina subterránea se da en un medio ambiente que muy pocos de nosotros podremos ver alg una vez. Está en la profundidad, bajo la superficie, en cavidades abiertas con grandes costos que requieren habilidades avanzadas de ingeniería p ara reforzarlas y mantenerlas en condiciones seguras. La diversidad de tipos de roca con que trabajan los miner os subterráneos es infinita, y requiere planeamientos únicos no solo entre distintas minas, sino al interior de cada una de ellas. También las complejas redes de aire comprimido, ventilación, energía y agua. Los mineros son mantenidos con aire fresco proporcionado desde la superficie por ventiladores inmensos que envían el aire hacia abajo a través de ductos para que llegue n a los frentes de producción. El aire usado y los gases se expelen a través de otras labores anexas.

3. PRODUCTIVIDAD Para Sumanth la primera vez que se hizo referencia a este concepto fue en 1766 en la obra de Quesnay1, economista francés, pi onero del pensamiento económico, quien afirmó que “la regla de conducta fundamental es conseguir la mayor satisfacción con el menor gasto o fatiga”. Este planteamiento está directamente relacionado con el utilitarismo y en él está presente los antecedentes que apuntan a la productividad y competitividad. A. Smith en su obra La riqueza de las Naciones señaló que "El producto anual de la tierra y del trabajo de la nación sólo pue de aumentarse por dos procedimientos: o con un adelanto en las facultades productivas del trabajo útil que dentro de ellas se mantiene, o por algún aumento en la cantidad de ese trabajo. El adelanto de las facultades productivas depende, ante todo, de los progres os de las habilidades del operario, y en segundo término de los progresos de la maquinaria con q ue se trabaja" Productividad puede definirse como la relación entre la cantidad de bienes y servicios producidos y la cantidad de recursos u tilizados. En la fabricación la productividad sirve para evaluar el rendimiento de los talleres, las máquinas, los equipos de trabajo y los empleados R. Solow utiliza el concepto "cambio técnico" para referirse a: “...cualquier clase de desplazamiento de la función de produc ción. Así pues, los retardos, las aceleraciones, las mejoras en la educación de la fuerza de tr abajo, y toda clase de cosas, aparecerán como "cambio técnico"“ La productividad en las máquinas y equipos está dada como parte de sus características técnicas. No así con el recurso humano o los trabajadores. Además de la relación de cantidad producida p or recursos utilizados, en la productividad entran a juego otros aspectos muy importantes como la eficiencia, que es la velocidad a la cual los bienes y servicios se producen especialmente por unidad de labor o trabajo. Finalmente, otras empresas miden su productividad en función del valor comercial de los productos. Productividad: Ventas netas de la empresa / Salarios pagados Todas estas medidas son cuantitativas y no se considera en ellas el aspecto cualitativo de la producción (un producto debería ser bien hecho la primera vez y responder a las necesidades de la clientela ). Todo costo adicional (reinicios, refabricación, reemplazo reparación después de la venta) debería ser incluido en la medida de la productividad. Un producto también puede tener cons ecuencias benéficas o negativas en los demás productos de la empresa. En efecto di un producto satisface al cliente, éste se verá incli nado a comprar otros productos de la misma marca; si el cliente ha quedado insatisfecho con un producto se verá inclinado a no volver a comprar otros productos de la misma marca. Elementos importantes a considerar para aumentar la productividad de la empresa son el capital humano como la inversión reali zada por la organización para capacitar y formar a sus miembros y el ins tructor de la población trabajadora que son los conocimientos y habilidades que guardan relación directa con los resultados del trabajo. Sar Levitan y D. Werneke10 -retomando a diferentes autores identifican como factores que afectan la productividad a la tecnología, la educación y la calificación de la fuerza de trabajo, los cambios en la utilización de la planta y el equipo, y la organizació n. La productividad es, sobre todo, una actitud de la mente. Ella busca mejorar continuamente todo lo que existe. E stá basada en la convicción de que uno puede hacer las cosas mejor hoy que ayer y mejor mañana que hoy. Además, ella requiere esfuerzos sin fi n para adaptar actividad económica a condiciones cambiantes aplicando nuevas teorías y métodos. Es Una Creencia Fi rme En El Progreso Humano 4. VISION EN CONJUNTO DEL TRABAJO DEL EQUIPO MINERO EN EXPOTACIONES TANTO SUBTERRÁNEAS COMO SUPERFICIALES Los costos de transporte resultan ser un componente importantísimo entre los costos de extracción totales de una mina a rajo abierto. Por lo general, tanto el mineral como el estéril son cargados e camiones después de la tronadura y son dispuestos fuera de l pit. El mineral va a la chancadora y el material estéril es localizado directamente en los botaderos. Asimismo, cuando existe lixivia ción en pilas, el mineral se deja normalmente en la chancadora. Posterior a esto, se utilizan las correas transportadoras para transportar los materiales por las diversas instalaciones procesadoras. Generalmente, las correas transportadoras no se pueden utilizar antes del proceso de chancado. Algunas minas emplean chancado ras móviles ubicadas en el pit para chancar el miner al y, en algunos casos, material estéril, y de esta forma, las correas transportadoras se pueden utilizar transportar material fuera del pit. Existe una amplia variedad de alternativas, incluyendo las correas transportadoras ubicadas en túneles dentro de las paredes de pits, correas transportadoras de ángulo alto, las que viajan hacia arriba de las paredes del pit, etc. Otras opciones incluyen un sistema de paso de mineral ubicado en el interior o adyacente al pit para trasladar el m ineral hacia un sitio de carga subterráneo y/o planta de chancado. La planta, desde el punto de vista del transporte de materiales, debería ubicarse cerca del pit. Para la mayor parte de los minerales, incluyendo el oro, cobre y plata, el contenido mineralógico es un pequeño porcentaje del tonelaje total del material procesado en la planta. Luego se procesa la porción de material estéril (relaves). P or lo general, este material se torna muy fino durante la etapa de procesamiento en la forma de fango con un contenido más alto de agua. Este material normalmente debe ser dispuesto en represas. En el tipo de topografía resistente, como es el caso de Los Andes, estas represas de relaves pueden requerir una altura de varios cientos de metros y pueden superar los 100 millones de dólares . En este caso, 2

Servicios Auxiliares Mineros puede resultar más barato trasladar los relaves (algunas veces 100 km. o más). Por tuberías hacia terrenos menos resistentes en donde la represa de relaves resulte menos costosa.

5. MEJORAS DE PRODUCTIVIDAD Hoy en día obtener información ya no es ningún problema. El reto reside en examinarla con atención, extraer los datos más valiosos y utilizar las conclusiones para crear estrategias eficaces, los siguientes trabajos técnicos son muestras de ello. Implementación de GPS en Equipos de la M ina Cuajone. Edgardo Orderique Luperdi Southern Peru Copper Corporation 24 Convención Minera La utilización del GPS (global positioning system o sistema de posicionamiento global) inicialmente se estableció para volque tes y palas, de tal forma que este equipo pueda ser monitoreado y supervisado desde una caseta de despacho. Los beneficios de este sistema permiten ubicar, distribuir y reportar el equipo, lo que genera un incremento en la productividad y reducción de costos. Adem ás, se eliminan todos los reportes manuales que anteriormente efectuaban los operadores de volquetes y palas. Gestión de neumáticos para volquetes De gran tonelaje Javier Leonardo Salazar Muñoz – Superintendente de Operaciones Mina – Cuajone Southern Perú Copper Corporation 26 Convención Minera En las operaciones mineras a Tajo Abierto, se utilizan volquetes de gran tonelaje, por lo cual debe ser permanente la optimiz ación de los procesos, para mantener así la competitividad, especialmente en estos tiempos de precios de metales deprimidos. Los vo lquetes para operar requieren de neumáticos acordes con su tamaño: a mayor tamaño del volquete, mayor tamaño de llantas y, lógicament e, mayor precio de llantas. Sin embargo, a mayor tamaño de llanta, la vida de los neumáticos se reduce. Los costos de los neumáticos dentro de la estructura de costos de los volquetes en Cuajone representan el 30%; a su vez el costo de acarreo de material po r volquetes representa aproximadamente el 40% del total del costo directo de minado. Los principales rubros de costos di rectos de minado están conformados por perforación y voladura, carguío, acarreo, caminos y botaderos, y costos generales. Entonces, fácilmente el costo de los neumáticos puede estar al nivel de los costos de perforación y voladura, carguío, caminos y botad eros y costos generales. Aplicación del sistema sap en minería subterránea Efrén Peña Pino – Superintendente de Mina MINSUR S.A. – Unidad San Rafael 26 Convención Minera El sistema SAP ha desarrollado diferentes módulos operativos de aplicación espe cífica para cualquier tipo de negocio sin importar su magnitud. En Minsur, para el cumplimiento de nuestros objetivos se han implantado los módulos necesarios que actualmente está n en funcionamiento, y quedan por implementar otros adicionales como el de Re cursos Humanos y Proyectos. Nueva estrategia para el servicio de equipos mineros: tercerización Servicio de Campo Sandvik del Perú S.A. Cuarto congreso Nacional de Minería El éxito en la presentación a una licitación o concurso de precios para un Contrato de Servicio (CS) se inicia con una propue sta no solo competitiva en el precio sino adecuadamente elaborada, mostrando a la Empresa Minera las ventajas y recursos que justif ica su tarifa. La información presentada debe permitir que la empresa seleccione por la mejor opción y no por la más barata que en e l tiempo es la más cara, a demanda creciente de un servicio calificado y económicamente rentable, que permita a las Empresas Mineras y de Construcción concentrar sus esfuerzos en su actividad principal para lograr mayor productividad y avance permitiendo un incre mento de los Contratos de Servicio (CS) Así podemos mostrar que los Contratos de Servicio (CS) son una muy buena alte rnativa en el sector Industrial, para la empresa que cuentan con equipos de tecnología de punta por que demandan personal calificado, actualizado y metodología moderna de gestión de mantenimiento, con estándares y cartillas actualizadas, además de contar c on los instrumentos para efectuar el Mantenimiento Predictivo así como para las operaciones con equipo convencional.

CAPITULO II ENERGIA 1. MOTORES DIESEL Y CLASIFICACION El motor diesel es una máquina productora de fuerza al quemar un combustible en un volumen de aire, el cual se ha comprimido previamente a una presión elevada mediante el movimiento de un émbolo. Por ser una máquina que produce una fuerza se denomina motor, y como en su interior tiene lugar una combustión, son conocidos como motores de combustión interna. La máquinas de vapor, al emplear un vapor que es producido en calderas exteriores al motor, serán por lo tanto motores de combustión externa. 3

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Acciones esenciales en el interior de un motor Diesel Primera: debe ser previamente inyectado aire en el interior del cilindro, ya que ningún combustible se quemaría sin un comburente. Segundo: Una vez en el interior del cilindro, el aire debe ser reducido de vol umen mediante compresión y a una presión elevada. Existen dos razones para la compresión del aire; una es que esta compresión antes de que entre el combustible produce mayor p otencia que si no fuese comprimido. La otra razón es que cuando el aire o un gas cualquiera es comprimido se eleva su temperatura, o sea, a mayor presión mayor temperatura. En un motor diesel el aire es comprimido hasta alcanzar la temperatura del hierro al rojo, tan alta que produce el encendido automático del combustible que a conti nuación penetra pulverizado en el interior del cilindro. Tercero: El combustible debe ser alimentado al cilindro en forma de un chorrito pulverizado e inyectado después que el aire ha sido comprimido y por tanto calentado a elevada temperatura. Entrará el combustible pulverizado para que se forme una nube de gotitas que se extenderá en el seno del aire, necesaria para una rápida y completa combustión. Cuarto: La combustión sucede inmediatamente después de ser inyectado el combustible dentro del cilindro, generando una gran cantidad de calor. Y la mezcla gaseosa encontrándose a elevada temperatura se dilatará o expansionara, dando como resultado l a impulsión del émbolo, y la fuerza producida se transmitirá al árbol cigueñal por intermedio de la biela y mani vela. El árbol girará produciéndose un potencial para cuya aplicación se ha puesto en marcha el motor. Quinto y último: Cuando el émbolo ha terminado su carrera impulsada y los gases en cilindro han perdido su presión, es necesario librarse de los gases mediante una acción de expulsión o escape. Diferencias entre los motores diesel y los motores de explosión Antes de estudiar las diferencias consideraremos las semejanzas. Ambos tipos de motores (diesel y de explosión) utilizan combustibles líquidos. En ciertos casos especiales pueden también emplear el mismo combustible, ya que motores de explosión han sido diseñados para usar queroseno o gasoil como los motores diesel. La gasolina usada casi generalmente en los motores de explosión, así como el queroseno , gasoil y fueloil se extraen del petróleo natural y se distinguen principalmente por su diferente volatilidad. Ambos tipos de motores son de combustión interna, esto es, queman el combustible en el interior de sus cilindros . Diferencias: Primera: El motor diesel carece de sistema auxiliar de encendido, como asimismo de bujías para producir la chispa encendedora , sistema que es alimentado por electricidad a alta tensión, mediante un delco, y una batería de acumuladores, o bien el sistem a de magneto. Nada de esto precisa en un motor diesel, porque el combustible se inflama simplemente al ponerse en contacto con el aire muy caliente que ha sido intensamente comprimido en el cilindro. Segunda: El motor diesel empieza por alimentar en su cilindro solamente a ire, que es comprimido antes de penetrar el combustible dentro del cilindro, mientras que en el motor de explosión se realiza una mezcla de gasolina y aire en el exterior del cilind ro, en el carburador, antes de introducirse en el cilindro por la válvula d e admisión en el tiempo de aspiración. Tercera: Los motores diesel aplican una mayor compresión que los motores de explosión. Cuarta: Los motores diesel emplean combustibles líquidos menos volátiles que la gasolina, y estos combustibles, más pesados generalmente, son más baratos que la gasolina. Quinta: Los motores diesel utilizan bombas inyectoras para el combustible y pulverizador, para que su introducción se realice en forma de pequeñas partículas. En los de explosión la mezcla combustible -aire se efectúa en el carburador. Sexta: Los motores diesel, debido a tener que trabajar a mayores presiones, son más pesados que los de explosión del mismo tamaño, por lo que sus elementos tiene que ser más robustos, de mayores dimensiones y por la tanto más pesados. Algunas aplicaciones de los motores diesel: Camiones, Autobuses, tractores, excavadoras, plantas de construcción de maquinaria y equipos mineros: Los motores diesel tiene todas estas aplicaciones. La razón principal es el ahorro de combustible, ya que estos motores gastan menos combustible y a u n precio más económico que los combustibles utilizados en los motores de explosión. Motor de cuatro tiempos Admisión: El pistón se desplaza desde el PMS hasta el PMI mientras que la mezcla aire combustible entra a la cámara de combustión, gracias a la apertura de la o las válvulas de admisión. Compresión: Al finalizar la admisión el pistón empieza su recorrido hacia arriba, la válvula de admisión que se encontraba abierta se cierra y debido a que la mezcla no tiene ninguna opción de escape, es comprimida. Combustión (expansión): Es también mal llamado explosión, este nombre no se debe dar porque no existe tal, lo que sucede es una ignición progresiva de la mezcla debido a la chispa que se genera por la bujía en los motores a gasolina; gracias a esta comb ustión los gases generados se expanden y empujan de nuevo el pistón hacia el PMI. En los motores Diesel la combustión no se genera por c hispa si no por el alto grado de compresión al que se llega, lo que se traduce en alto grado de temperatura. Este empuje hacia abajo es el que hace girar el cigüeñal

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Servicios Auxiliares Mineros Escape: Nuevamente el pistón vuelve a su recorrido hacia arriba, empujando los residuos de la combustión que gracias a la apertura de la o las válvulas de escape salen del motor; aquí se inicia el ciclo nuevamente a briendo la válvula de admisión. Motor de dos tiempos Este es un tipo de motor totalmente diferente al de cuatro tiempos, tanto en funcionamiento como en apariencia física. Dentro de las diferencias se encuentran que no posee eje de levas, engranajes de d istribución, válvulas, etc. El cárter es de pequeñas dimensiones y se encuentra cerrado herméticamente debido a que se usa para la admisión y precompresión de la mezcla. La descripción del motor es la siguiente: A un lado del cilindro se encuentra una lum brera o conducto de carga, por el cual la mezcla pasa del cárter al cilindro. Existen otros dos conductos, generalmente opuestos en posición al de carga por donde se hace la admisión procedente del carburador y el escape hacia la atmósfera. El funcionamien to es el siguiente: 1. El cárter aspira una nueva mezcla y al subir el pistón se comprime la mezcla. 2. En el cárter continúa la aspiración mientras que en la parte superior del cilindro se presenta la chispa de la bujía y el pis tón comienza su descenso. 3. En el cárter se precomprime la mezcla y el pistón deja escapar los gases por el conducto de escape. 4. Por el conducto de carga entra la nueva mezcla que empuja los gases quemados hacia fuera. En este tipo de motores el pistón tiene una forma especial, como se muestra en la figura, que permite dar dirección a los flujos, por medio del deflector, en el momento que está entrando la mezcla nueva y salen los gases ya quemados.

2. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS, CÁLCULO DE POTENCIA El promedio de consumo de electricidad en el Perú es solamente de 108 kilovatios/hora per cápita al mes, lo que refleja el li mitado desarrollo, pero también el gran potencial que tiene el país. En mi opinión, la mayoría de los peruanos considera que la ene rgía es un ingrediente fundamental en la lucha por un desarrollo sostenible El Perú tiene un 75% de electrificación, lo que significa qu e un 25% de peruanos no dispone de servicio eléctrico. Esta gente se alumbra con velas, que resulta cinco veces más car o que emplear energía eléctrica. La falta de energía es limitante para el desarrollo del país y obviamente para el desarrollo de proyectos mineros; porque al no llegar las redes eléctricas a la ma yoría de los lugares, algunos proyectos se ven obligados a r ealizar sus propios proyectos energéticos. El sector minero es el principal cliente del Sector Eléctrico, Sin embargo, además de ser un gran cliente, la autogeneración de energía por el sector minero es también muy importante. Hay cuatro empresas mineras y una empresa de cementos que son los máximos productores de energía hidráulica del país. 5

Servicios Auxiliares Mineros PRODUCCIÓN DE ENERGÍA HIDROELÉCTRICA PARA USOS PROPIOS Empresa 1999 2000 Cemento Andino 81,23 77,94 Buenaventura 60,99 63,37 Atacocha 49,10 46,10 Morococha 39,41 36,41 Arcata 31,41 16,22 Otros 167,85 188,69

3. CENTRALES TERMOELECTRICAS Respecto de la producción térmica, la petrolera Pluspetrol es el mayor productor de energía termoeléctrica para usos propios. También existen algunas empresas mineras muy activas en este campo. Sin embargo, se puede apreciar que es una actividad declinante, debido a que se han implementado nuevas líneas y los mineros tienen mayor acceso al mercado eléctrico. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA TERMOELÉCTRICA PARA USOS PROPIOS Empresa 1999 2000 Plus etrol 413,75 418,54 Casa rande 60,56 54,70 Retamasa 25,26 25,91 Yanacocha 18,67 8,32 Otros 735,17 658,60

4. EL PROYECTO CAMISEA Y EL GAS NATURAL El proyecto de Camisea es un campo de gas que tiene una planta criogénica en el propio campo; dos tubos, uno que lleva el gas , otro que lleva los condensados, que se fraccionan en la costa. Dispone de una planta de exportación y una red de distribución par a llegar a Lima con un City Gate. El futuro está en el gas natural, en primer lugar por los precios. En el caso de la automoción en Lima , por ejemplo, si se pudiera utilizar gas natural en vez de gasolina, gases licuados de petróleo o diesel, habría grande s diferencias en los precios. Las gasolinas serían US$ 20 por millón de BTU; los gases licuados del petróleo, US$ 16; el diesel, US$ 14, y el gas natural, US$ 7. Los nuevos proyectos que hoy en día están en el candelero aparecen en el siguiente cuadro. El Platanal Santa Rita Olmos I y II Alto Piura Marañón Camisea

(Hidro – 120 MW) (Hidro – 250 MW) (Hidro – 300 MW) (Hidro – 160 MW) (Hidro – 96 MW) 2004

CAPITULO III AIRE COMPRIMIDO 1. TECNOLOGÍA DEL AIRECOMPRIMIDO El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus recursos f ísicos. El descubrimiento consciente del aire como medio - materia terrestre - se remonta a muchos siglos, lo mismo que un trabajo más o menos consciente con dicho medio. El primero del que sabemos con seguridad es que se ocupó de la neumática, es decir, de la utilización del aire comprimido como elemento de trabajo, fue el griego KTESIBIOS. Hace más de dos mil años, construyó una catapulta de aire comprimido. Uno de los primeros libros acerca del empleo del aire comprimido como energía procede del siglo I de nuestra era, y describe mecanismos accionados por medio de aire caliente. Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemáticamente su comportamiento y sus reglas. Sólo desde aprox. 1950 podemos hablar de una verdadera aplicación industrial de la neum ática en los procesos de fabricación. Es cierto que con anterioridad ya existían algunas aplicaciones y ramos de explotación como por ejemplo en la minería, en la industria de la construcción y en los ferrocarriles (frenos de aire comprimido). La irrupción verdadera y generalizada de la neumática en la industria no se inició, sin embargo, hasta que llegó a hacerse más acuciante la exigencia de una automatización y racionalización en los procesos de trabajo. A pesar de que esta técnica fue re chazada en un inicio, debido en la mayoría de los casos a falta de conocimiento y de formación, fueron ampliándose los diversos sectores de aplicación. En la actualidad, ya no se concibe una moderna explotación industrial sin el aire comprimido. Este es el motivo d e que en los ramos industriales más variados se utilicen aparatos neumáticos. 2. COMPRESORES Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. Los mecanis mos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación d e la 6

Servicios Auxiliares Mineros energía para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a t ravés de tuberías. Los compresores móviles se utilizan en el ramo de la construcción o en máquinas que se desplazan frecuentem ente. En el momento de la planificación es necesario prever un tamaño superior de la red, con el fin de poder alimentar aparatos ne umáticos nuevos que se adquieran en el futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar la instalación, al objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda ampliación ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables. Es muy importante que el aire sea puro. Si es pur o el generador de aire comprimido tendrá una larga duración. También d ebería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores. Tipos de compresores Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de constr ucción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto herm ético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rota tivo). El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuen cia de la aceleración de la masa (turbina).

Compresores de émbolo Compresor de émbolo oscilante. Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, me dia o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 .100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa (bar).

Compresor de émbolo oscilante

Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua, y según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son: Compresor de membrana Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exento de aceite Estos, compresores se emplean con preferencia en las industrias alimenticias farmacéuticas y químicas. Compresor de émbolo rotativo Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volume n en un recinto hermético. Turbocompresores Trabajan según el principio de la dinámica d e los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una energía elástica de compresión. Para el caudal, véase la figura (diagrama). La rotación de los alabes acelera el aire en sentido axial de flujo.

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Compresor de dos tapas con refrigeración intermedia

Compresor axial

Compresor de membrana

Compresor radial

3. DISTRIBUCION DEL AIRE COMPRIMIDO - AIRE A PRESION Una buena Distribución del Aire Comprimido en las instalaciones neumáticas, puede lograr ahorrar muchos costes, mediante un adecuado diseño y prevención de fugas, mejor estanqueidad, mejor tratamie nto del aire comprimido, etc. Las instalaciones deben estar constituidas por:  Compresor.  Depósito Acumulador del aire a presión - comprimido.  Depósito de Condensación, con llave de purgado.  Depósito auxiliar (en caso de instalaciones de gran consumo)  Unidad de Mantenimiento: FILTRO, MANÓMETRO, REGULADOR Y LUBRICADOR. Como resultado de la racionalización y automatización de los dispositivos de fabricación, las empr esas precisan continuamente una mayor cantidad de aire. Cada máquina y mecanismo necesit a una determinada cantidad de aire, siendo abastecido por un compresor, a través de una red de tuberías. El diámetro de las tuberías debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la pérdida de presión entre él depósito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 bar). Si la caída de presión excede de este valor, la rentabilidad del sistema estará amenazada y el rendimiento disminuirá considerablemente. En la planificación de instalaciones nuevas debe preverse una futura ampliación de la demanda de aire, por cuyo motivo deberán dimensionarse generosamente las tuberías. El montaje posterior de una red más importante supone costos dignos de mención. Dimensionado de las tuberías El diámetro de las tuberías no debería elegirse conforme a otros tubos existent es ni de acuerdo con cualquier regla empírica, sino en conformidad con:  El caudal  La longitud de las tuberías  La pérdida de presión (admisible) la presión de servicio la cantidad de estrangulamientos en la red  En la práctica se utilizan los valores reunidos con la experiencia. Un nomograma (figura 25) ayuda a encontrar el diámetro de la tubería de una forma rápida y sencilla. Cálculo de una tubería: El consumo de aire en una industria es de 4 m 3/min (240 m 3/h). En 3 años aumentará un 300%, lo que representa 12 m 3/min (720 m3/h). El consumo global asciende a 16 m 3/min (960 m 3/h) La red tiene una longitud de 280 m; comprende 6 piezas en T, 5 codos normales, 1 válvula de cierre. La pérdida admisible de presión es de A p = 10 kPa (0,1 bar). La presión de servicio es de 800 kPa (S bar). Se busca: El diámetro de la tubería El nomograma de la figura 25, con los datos dados, permite determinar el diámetro provisional de las tuberías. Solución: En el nomograma, unir la línea A (longitud M tubo) con la B (cantidad de aire aspirado) y prolongar el trazo hasta C (eje l). Unir la línea E, (presión). En la línea F (eje 2) se obtiene una intersección. Unir los puntos de intersección de los ejes 1 y 2. Esta línea corta la D (diámetro nominal de la tubería) en un punto que proporciona el diámetro deseado. En este caso, se obtiene para el diámetro un valor de 90 mm. 8

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Las resistencias de los elementos estranguladores (válvula de cierre, válvula esquinera, pieza e n T, compuerta, codo normal) se indican en longitudes supletorias. Se entiende por longitud supletoria la longitud de una tubería recta que ofrece la misma r esistencia al flujo que el elemento estrangulador o el punto de estrangulación. La sección de paso de la "tuber ía de longitud supletoria" es la misma que la tubería. Un segundo nomograma (figura 26) permite averiguar rápidamente las longitudes supletorias. Con esta longitud total de tubería de 380 m, el consumo de aire, la pérdida de presión y la presión de servi cio se puede determinar, como en el problema anterior, con ayuda del nomograma (figura 25) el diámetro definitivo de las tuberías. En este caso, el diámetro es de 95 mm.

4. SELECCIÓN DE COMPRESORES Se tiene en cuenta los siguientes factores: Caudal Por caudal entiendo la cantidad de aire que suministra el compresor. Existen dos conceptos. 1. El caudal teórico 2. El caudal efectivo o real En el compresor de émbolo oscilante, el caudal teórico es igual al producto de cilindrada * velocidad de rotación. El caudal efectivo depende de la construcción del compresor y de la presión. En este caso, el rendimiento volumétrico es muy importante. Presión También se distinguen dos conceptos: La presión de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que alimentan a los consumidores. La presión de trabajo es la necesaria en el puesto de trabajo considerado. En la m ayoría de los casos, es de 600 kPa (6 bar). Por eso, los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presión. 9

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Figura 26. Monograma (longitudes supletorias)

Accionamiento Los compresores se accionan, según las exigencias, por medio de un moto r eléctrico o de explosión interna. En la industria, en la mayoría de los casos los compresores se arrastran por medio de un motor eléctrico. Regulación Al objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumo que fluctúa, se debe proceder a ciertas regulaciones del compresor. Existen diferentes clases de regulaciones. El caudal varía entro dos valores límites ajustados (presiones máxima y mínima). Refrigeración Por efecto de la compresión del aire se desarrolla calor que debe evacuarse. De acuerdo con la cantidad de calor que se desar rolle, se adoptará la refrigeración más apropiada. En compresores pequeños, las aletas de refrigeración se encargan de irradiar el calor. Los compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor. Lugar de emplazamiento

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Servicios Auxiliares Mineros La estación de compresión debe situarse en un local cerrado e insonorizado. El recinto debe estar bien ventilado y el aire aspirado debe ser lo más fresco, limpio de polvo y seco posible. Acumulador de aire comprimido El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire comprimido. Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se despre nde directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua

CAPITULO IV BOMBEO 1. BOMBAS Una bomba hidráulica es un dispositivo tal que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior la transforma en una energí a de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas preci samente a esa presión. Se dice que una bomba es de desplazamiento No positivo cuando su órgano propulsar no contiene elementos móviles; es decir, qu e es de una sola pieza, o de varias ensambladas en una sola. A este caso pertenecen las bombas centrífugas, cuyo elemento propulsor es el rodete giratorio. En este tipo de bombas, se transforma la energía mecánica recibida en energía hidro -cinética imprimiendo a las partículas cambios en la proyección de sus trayectorias y en la dirección de sus velocidades. Es muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresión pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el c aso límite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría en movimiento NO generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el máximo consumo de fuerza matriz. Las bombas se clasifican en tres tipos principales:  De émbolo alternativo.  De émbolo rotativo.  Rotodinámicas. Los dos primeros operan sobre el pri ncipio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas independientemente de la altura de bombeo). El tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que comunica veloc idad al líquido y genera presión. La carcasa exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo. En su forma usual, la bomba de émbolo alternativo consiste en un p istón que tiene un movimiento de vaivén dentro de un cilindro. Un adecuado juego de vá lvulas permite que el líquido sea aspirado en una embolada y lanzado a la turbina de impulsión en la siguiente. En consecuencia, el caudal será intermitente a menos que se instalen recipientes de aire o un número suficiente de cilindros para uniformar el flujo. Aunque las bombas de émbolo alternativo han sido separadas en la mayoría de los campos de aplicación por las bombas rotodinámicas, mucho más adaptables, todavía se emplean ventajosamente en muchas operaciones industriales especiales. Las bom bas de émbolo rotativo generan presión por medio de engranajes o rotores muy ajustados que impulsan periféricamente al líquido dentr o de la carcasa cerrada. El caudal es uniforme y no hay válvulas. Este tipo de bombas es eminentemente adecuado para pequeños caud ales (menores de 1 pie3/s y el líquido viscoso). Las variables posibles son muy numerosas. La bomba rotodinámica es capaz de satisfacer la mayoría d e las necesidades de la ingeniería y su uso está muy extendido. Su campo de utilización abarca desde abastec imientos públicos de agua, drenajes y regadíos, hasta transporte de hormigón o pulpas. Los diversos tipos se pueden agrupar en: Centrífugos. Son el tipo más corriente de bombas rotodinámicas, y se denomina así porque la cota de presión que crean es ampl iamente atribuible a la acción centrífuga. Pueden estar proyectadas para impulsar caudales tan pequeños como 1 gal/min. o tan grandes como 4.000.000 gal/min, mientras q ue la cota generada puede variar desde algunos pies hasta 400. El rendimiento de las d e mayor tamaño puede llegar al 90%. El rodete consiste en cierto número de álabes curvados en dirección contraria al movimiento y colocados entre dos discos metá licos. El agua entra por el centro u ojo del rodete y es arrastrada por los álabes y lanzada e n dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética. A la salida, el movimiento del fluido tiene componentes radial y transve rsal. Para que no haya una pérdida notable de energía, y por tanto de rendimiento, es esencial transformar en la mayor medida posible la considerable cota cinemática a la salida del rodete en la más útil cota de presión. Normalmente, esto se consigue construyend o la carcasa en forma de espiral, con lo que la sección del flujo en la peri feria del rodete va aumentando gradualmente. Para caudales grandes se usa el rodete de doble aspiración, que es equivalente a dos rodetes de simple aspiración ensamblados dorso con dor so; esta disposición permite doblar la capacidad sin aumentar el diámetr o del rodete. Es más cara de fabricar, pero tiene la ventaja adicional de solucionar el problema del empuje axial. En ambos casos, las supe rficies de guía están cuidadosamente pulimentadas para minimizar las pérdidas por rozamiento. El montaje es generalm ente horizontal, ya que así se facilita el acceso para el entretenimiento. Sin embargo, debido a la limitación del espacio, algunas unidades de gran tamaño se montan verticalmente. Múltiples. Para alturas superiores a 200 pies se emplean normalmente bombas múltiples o bombas de turbina. Este tipo de bomba se rige exactamente por el mismo principio de la centrífuga y las proporciones del rodete son muy semejantes. Consta de un cierto núm ero de 11

Servicios Auxiliares Mineros rodetes montados en serie, de modo que el agua entra paralelamente al eje y sale en dirección radial. La elevada energía cinét ica del agua a la salida del rodete se convierte en energía de presión por medio de una corona difusora formada por álabes director es divergentes. Un conducto en forma de S conduce el agua en sentido centrípeto hacia el ojo del rodete siguiente. El proceso se repite en ca da escalonamiento hasta llegar a la salida. Si se aplica un número suficiente de escalonamientos, puede llegarse a obtener una cota de 4.000 pies. De hecho, la cota máxima vendrá probablemente dictada por el costo de reforzamiento de la tubería más que por cua lquier limitación de la bomba. De paleta Existen varios tipos de bombas de paletas, ellas podrán ser: 1. De paletas deslizantes, con un número variante de ellas montadas en un rotor ranurado. Según la forma de la caja se subdividen en bombas de simple, doble o triple cámara, si bien raramente se emplean tales denominaciones. La mayoría de las bombas de palet as deslizantes son de una cámara. Como estas máquinas son de gran velocidad de capacidades pequeñas o moderadas y sirven para fluidos poco viscosos, se justifica el siguiente tipo de clasificación. 2. Bomba pesada de paleta deslizante, con una sola paleta que aba rca todo el diámetro. Se trata de una bomba esencialmente lenta, para líquidos muy viscosos. 3. Bombas de paletas oscilantes, cuyas paletas se articulan en el rotor. Es otro de los tipos pesados de bomba de paleta. 4. Bombas de paletas rodantes, también con ra nuras en el rotor pero de poca profundidad, para alojar rodillos de elastómero en el lugar de paletas, se trata de un modelo patentado. 5. Bomba de leva y paleta, con una sola paleta deslizante en una ranura mecanizada en la caja cilíndrica y que, al mismo t iempo, encaja en otra ranura de un anillo que desliza sobre un rotor accionado y montado excéntricamente. El rotor y los anillos que ejercen el efecto de una leva que inicia el movimiento de la paleta deslizante. Así se elimina el rascado de las superficie s. Se trata de una forma patentada que se emplea principalmente como bomba de vacío. 6. Bomba de paleta flexible, que abrazan un rotor de elastómero de forma esencial giratorio dentro de una caja cilíndrica. En di cha caja va un bloque en media luna que procu ra un paso excéntrico para el barrido de las paletas flexibles de rotor.

2. MONTAJE DE LA BOMBA Cuando una bomba es movida en forma directa mediante un motor eléctrico con otros medios, es necesaria acoplar los ejes media nte un manchón elástico tal como ve mos en la Fig.2.1. La acción del manchón o acoplamiento elástico permite corregir desviaciones angulares y axiales como las indicadas en las Fig . 2.2 y 2.3 que de no eliminarse, significaría someter a los rodamientos de la bomba a una sobrecarga para la c ual no han sido originalmente calculados, provocando su desgaste prematuro.

Figura Nº 2.2

Figura Nº 2.3

3. ADMISIÓN Y SALIDA DE PRESIÓN En la mayoría de las bombas la sección del orificio de admisión es mayor que el de presión, esta regla casi y en general qued a alterada en las bombas de giro bi-direccional donde ambos orificios presentan el mismo diámetro. La razón de las diferencias de diámetros anotada, queda justificada por la necesidad de ingreso de aceite a la bomba al valor más bajo posible (máximo 1,20 metros por segundo) quedará como consecuencia unas mínimas pérdidas de carga, evitándose de esta for ma el peligro de la vitación.

Figura Nº 2.6

Figura Nº 2.7

En ningún caso debe disminuirse por razones de instalación o reparación el diámetro nominal de esta conexión que invariableme nte está dirigida al depósito o tanque como así también mantener la altura entre el nivel mínimo de aceite de este último y la entrada en el cuerpo de la bomba (Ver Fig. 2.6) de acuerdo al indicado por el fabricante. Para las bombas a engranajes, paletas y pistone s sin válvulas, los fabricantes dan valores de succión del orden de los 4 a 5 pulgadas de mercurio cuando ellas operan con aceites minerales, disminuyendo este valor a 3 pulgadas de mercurio cuando las bombas operan con fluidos sintéticos. En general podemos decir que la distancia h de la Fig. 2.6. No debe superar nunca los 80 centímetros.

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Servicios Auxiliares Mineros Las bombas de pistones con igual válvula de admisión y salida no proveen una succión suficiente para elevar el aceite y funci onar sin cavitación por ello se recurre al llenado o alimentación por gravedad como vemos en la Fig. 2.7. La observación de lo anotado permitirá el funcionamiento correcto de las bombas instaladas asegurando su eficiencia, mediante una aspiración correcta y preservando la vida útil de las mismas a l limitar las posibilidades de la cavitación por una altura a excesiva o una sección de aspiración menor es la indicada. Uno de los problemas que frecuentemente se presentan, es la aspiración de aire por parte de la bomba, teniendo por consecuenc ia un funcionamiento deficiente, perdida de presión, excesivo desgaste y funcionamiento sumamente ruidoso. Afortunadamente los puntos por los cuales puede ingresar aire a la bomba están perfectamente localizados. Consideraremos ahora los que se encuentran entre la bomba propiamente dicha y el tanque. En la Fig. 2.8 observamos una disposición corriente de una tubería de succión en ella cada conexión de accesorio es decir 1, 2, 3 y 4 presenta un camino propicio para el ingreso de aire si bien esta tubería no sopor ta presión, el empaquetado de los accesorios y conexiones señaladas, debe efectuarse con extremo cuidado para impedir que, por succión de la bomba, se introduzca aire. Cuando la tubería de succión se acopla a la bomba mediante una brida A es necesario prestar especial atención al aro sello o junta existente entre la brida y el cuerpo de la bomba, ya que su estado determinará la posibilidad de ingresa de aire. Un método que si bien es poco ortodoxo resulta rápido y eficiente para el estado de los puntos A, 1 ,2 ,3 y 4 o similares, es aplicar mediante un pincel espuma obtenida con agua y detergente. Una rápida aparición de las burbujas nos indicará el sitio exacto por donde se incorpora aire al circuito. El extremo de la tubería de succión termina en el tan que, a través de una coladera o totalmente libre, según el caso, pero en ambos su ubicación debe quedar 2 pulgadas por debajo del nivel mínimo del tanque, eliminando de esta forma, la última posibilidad de i ngreso de aire.

4. ESQUEMA DE UNA PROPULSIÓN HIDRÁ ULICA SENCILLA

5. SELECCIÓN DE BOMBAS Formulario a considerar para adquirir una bomba centrífuga

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CAPITULO V VENTILACION 1. EL AIRE Se define como una mezcla mecánica de gases que, en su estado puro y seco tiene la siguiente composición: ELEMENTOS NITROGENO (N 2) OXIGENO (O 2) ANH. CARBONICO (CO 2) ARGON Y OTROS GASES

% EN VOLUMEN 78.09 20.95 0.03 0.93

OBS; El aire seco no existe en atmósferas normales, sino que es húmedo y posee contenidos de vapor de agua en rangos que van de 0,1 – 3 % (minas > 1%). AIRE ATMOSFERICO DE LA MINA: El aire atmosférico al ingresar a la mina sufre cambios en su composición. El N2 sube, el O 2 baja, aumenta el CO 2 y también se produce un aumento del vapor de agua. Existe generación de otros gases y polvos que también se suman a esta nueva composición. CAUSAS: 1. Respiración de los hombres. 2. Equipos de combustión interna 3. Tronaduras e incendios (explosivos nitrosos, anfo). 4. Descomposición de sustancias o materias minerales y/u orgánicas. 5. Presencia de aguas estancadas. 6. Operaciones básicas de la explotación. 7. Empleo de lámparas de carburo (C 2H2). 8. Talleres de soldadura y otros (humos nitrosos).

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Servicios Auxiliares Mineros Es de vital importancia conocer y vigilar los gases que se producen durante la explotación de la mina, ya que variaciones por sobre las concentraciones normales, pueden derivar en desastrosas consecuencias . (D.S.745 Ministerio de Salud, D.S 72 Reglamento de Seguridad Minera). CLASIFICACION DE LOS GASES EN LAS MINAS : 1. GASES ESCENCIALES: Indispensable para la vida del hombre  Aire atmosférico  Oxígeno. 2. SOFOCANTES: Se conocen también como desplazadores. Estos producen ahogos y en altas concentraciones pueden producir la muerte.  N2  CO2 > 15 % Fatal.  CH4  C2H2 (Acción del agua sobre el carburo de calcio, olor a ajo). 3. TOXICOS O VENENOSOS: Nocivos al organismo por su acción venenosa.  CO  Humos Nitrosos (olor y sabor ácidos).  Hidrógeno Sulfurado H 2S (LPP 8 ppm, olor a huevos podridos).  Anhídrido Sulfuroso SO 2 > 15 % FATAL. (1,6ppm LPP) 4. EXPLOSIVOS O INFLAMABLES: En altas concentraciones forman mezclas explosivas con el aire.  Metano: CH 4 (2%MAESTRA - 0.75% REVUELTA).  Monóxido de carbono: CO (13 - 75%)  C2H2, H2S (2.5 – 80 % inflamable y explosiva, > 6% respectiva.)

2. CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE SEGÚN LA PRODUCCIÓN Este método es usado generalmente en minas de carbón, para minas metálicas se debe tomar en cuenta el consumo de madera, ya q ue esta fijará el porcentaje de CO 2 existente en la atmósfera. El cálculo se basa sobre la suposición de que la cantidad de gas (CH 4 y CO2) Q = U * T (m3/min) Donde: U: Norma de aire por tonelada de producción diaria, (m 3/min). T: Producción diaria en toneladas.  Para minas de carbón U varía generalmente entre 1 y 1.7 m 3/min por ton. Extraída.  Para minas metálicas, con poca consumo de madera, varía entre 0,6 a 1 m 3/min. Si el consumo de madera es alto puede llegar hasta 1.25 m 3/min. PARA CASERONES Q = (Vcaseron * LN (500 * A/V caserón) / K*T Donde A: kgrs de explosivos utilizados. 500: constante K: factor que depende del número de labores que llegan al caserón K = 0.8 Para 1 y 2 labores K = 1 para más de 2 labores. V: volumen del caserón m 3. 3. CONTROL DE TEMPERATURA Y HUMEDAD a) Efectos fisiológicos del calor y la humedad. El hombre está dotado de un mecanismo regulador que le permite mantener una temperatura corporal casi constante (36.6» 37 C°) , mediante un equilibrio de la ganancia de calor generado dentro del cuerpo (metaboli smo) y la pérdida de calor del cuerpo al ambiente por convección, radiación y evaporación del sudor. Cuando el ambiente es caluroso y además húmedo, el mecanismo de disipación de calor del cuerpo se bloquea y el equilibrio térmico se rompe provocando los m ismos efectos que se sufren al estar expuesto al calor del sol y que son: deshidratación con alta pérdida de sal, calambres dolorosos, náuseas, desvanecimientos, debilidad, atontamient o, elevación de la temperatura corporal y dolor de cabeza. Lo anterior, disminuye la eficiencia del trabajador y da posibilidad a accidentes. Como la capacidad de disipar calor del cuerpo humano depende de la capacidad del aire de absorberlo por la evaporación del sudor, la temperatura del bulbo húmedo es utiliz ado como un indicador para Determinar el confort del hombre y su capacidad para efectuar trabajos en ambientes cálidos y húmedos. 4. FLUJO A TRAVES DE DUCTOS Y LABORES Se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1. Siendo el aire un gas, sabemos que es compresible, sin embargo en el cálculo se considera como incompresible, debido a que la s presiones de ventilación son reducidas. 2. Se considera que se trabaja con flujos estables, donde el fluido está en una dirección l ineal a través de ductos. (No se consideran ondulaciones ni torbellinos) 3. La única fuerza externa importante es la gravedad. 15

Servicios Auxiliares Mineros ENERGIA DE UN FLUIDO Energía: Capacidad que tiene un fluido para realizar un trabajo, se expresa en (kgrs ms) o (lbs. pies). Energía Específica: Es la energía por unidad de peso, se expresa en pies lb/lb o pies de fluido o kg mt/kg o metros de fluido. TIPOS DE ENERGIA DE UN FLUIDO a. Energía Potencial: (Eh) Es el trabajo que puede desarrollar un fluido a través de un ducto para subi r o bajar una determinada altura.

Eh = W * h = m*g*h W: peso h: altura. Energía potencial específica (eh): eh = Eh / W = W * h / W = h b. Energía de Presión (Ep): Ep = trabajo = F * d Sabemos, que P° = F/A; F = P * A Luego Ep = P * A * d = P*V Además ρ = W / V (Kgs/m 3) V = W / ρ Entonces Ep = P * W / ρ Energía de presión específica (ep):

ep = Ep / W = (P * W)/ (W * ρ) = P / ρ c. Energía Dinámica Específica (Ed):

Ed = 0.5 * m*v 2 = (0.5 * m*g*v 2)/g De = (0.5 *W*v 2)/g Energía Dinámica Específica (de ): de = De/W = v 2/ 2*g El principio de conservación de la energía aplicado al flujo de fluidos a través de dos secciones de un ducto expresa que:

Datum o nivel de referencia (Energía Total) 1 = (Energía Total) 2+ Pérdidas de flujo entre 1 y 2 Las pérdidas son por fricción y por choque. Sustituyendo las expresiones por los términos de la energía específica, se tiene:

eh1 + ep1 + ev1 = eh2 + ep2 + ev2 + Δ e ep, eh, ev : Energías específicas potencial, estática y cinética respectivamente Δ e: Pérdidas por fricción y por choque. Luego si reemplazamos:

h1 + P1 / ρ 1 + v1 2/ 2*g = h2 + P2 / ρ 2 + v2 2/ 2*g (mts de fluido) Esta expresión se conoce como la ecuación de Bernoulli que es aplicable a fluidos incompresibles en función de energías específicas. Como ρ 1≈ ρ 2 ≈ ρ Ahora si multiplicamos por ρ kg/mt 3 quedará: h1*ρ + P1+ρ *v1 2/ 2*g = h2*ρ + P2 + ρ *v2 2/ 2*g 2 Nos queda expresado en kg/mt o mm H2O Donde: h1*ρ y h2*ρ = Presiones potenciales o de altura = Hh P1 y P2 = Presiones estáticas = He ρ *v12/ 2*g y ρ *v2 2/ 2*g = Presiones dinámicas = Hd Δ e * ρ = Pérdida de presión o de carga entre 1 y 2 = Hl. Luego nos queda así: Hh1 + He1 + Hd1 = Hh2 + He2 + Hd2 + Hl NOTA: Todos los valores son presiones absoluta s = Pat + P manométrica 5. SELECCIÓN DE VENTILADORES Como datos básicos requeridos para seleccionar ventiladores auxiliares, se debe tener a lo menos lo siguiente:  Caudal (Q) en pie 3/min o m3/seg  Presión Estática (Ps), en pulg de H 2O o mm H 2O. 16

Servicios Auxiliares Mineros    

Diámetro máximo del ventilador, en pulg o mm. Densidad del aire o altura de la faena sobre el nivel del mar. Energía disponible (ciclaje - volyage). La alimentación de energía eléctrica para ventiladores auxiliares trifásicos puede ser : En 50 Hz con voltajes de 575 - 460 o 380 V. En 60 Hz con voltajes de 600 - 480 - 360 Volts.  Conexión usada normalmente es estrella - triángulo por las ventajas para la partida del ventilador.

Ductos de Ventilación

Reparación de Ductos de Ventilación

CAPITULO VI TRANSPORTE MINERO SUBTERRANEO 1. ESTUDIO DEL WINCHE DE PRODUCCIÓN NORDBERG El winche fue originalmente construido por la firma Bertram -Nordberg, Dundas, Ontario, Canadá, mientras que el paquete de motores fue fabricado por la firma Canadian General Electric para ser usado en las minas Noranda, Noranda, Quebec. Posteriormente fue comprado por la Cía. Minera Milpo S.A. 2. PARTES MECÁNICAS Tipo de winche: Montado en el piso, doble tambora, doble embrague, accionado por un motor de corriente directa y un mecanismo de reducción simple. Carguío: Dos skips en balance. Fabricante: Bertram-Nordberg Serial: 31428 Tensado de cable: 40600 lbs. (uso original) Velocidad: 2200 pies/min Tamaño de tambora: 12 pies de diámetro x 78 pulgadas de frente Bobinado de las tamboras: Tambora derecha, bobinado superior; tambora izquierda, bobinado inferior. Los cables de ambas tamboras se anclan en la parte interna. Construcción de las tamboras: Las dos tamboras son idénticas y los labios están construidos de fierro fundido y empernado s a una carcasa tubular de acero. La tambora tiene dos anillos fundidos que la refuerzan en el centro. Las tamboras son partidas en e l centro y la carcasa tiene estrías en espiral para cable de 1 -1/2". En cada tambora, las nuevas carcasas Lebus instaladas son del tipo para empernar estríadas para cable de 1 5/8"de diámetro, completa con los accesorios laterales para un buen enrollamiento del cabl e en la tambora. En cada tambora se emperna una pieza de 13 pies de diámetro por 20 pulgadas de cara; ésta es la pista del freno. Ambas tamboras se soportan en chumaceras de acero y forros babbit. Se les han agregado planchas circulares de 4" a los labios inter nos a fin de agregarles altura. Embrague: El embrague es de cuatro brazos, de desplazamiento axial y diente s de giro positivo. El brazo dentado externo engrapa a un anillo dentado en la tambora. Los brazos del embrague corren 20 -3/4" a lo largo de hexágonos chatos en el eje de la tambora. El movimiento de la tambora es accionado por un cilindro de aire a travé s de una palanca y un collar deslizante de la tambora. Está forjado en acero, con aproximadamente 20" de diámetro en el lado de las tamboras y una longitu d de 452-1/2", un agujero de 5" de diámetro a lo largo de todo el eje y agujeros radiales para aliment ar aceite a los cojinetes. Chumaceras: El eje está soportado en cuatro cojinetes del tipo chumacera con forro babbit interior como sigue: Chumaceras de tamboras: Cada tambora está soportada en dos chumaceras forradas internamente con babbits de 20" de di ámetro x 23-5/8" de longitud. Se instaló un sistema de engrasado automático, guiado por un camón fijado al eje de la tambora. Esto asegur a que las chumaceras reciban una adecuada lubricación de grasa en todo momento. Lado motriz Engranajes Centro

20.00" diámetro x 35.75" longitud. 20.00" diámetro x 36.00" longitud. 20.00" diámetro x 36.00" longitud.

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Servicios Auxiliares Mineros Exterior de tamboras

20.00" diámetro x 36.00" longitud.

Engranajes: La catalina es una construcción herringbone de acero fundido en mitades con 254 dientes, 1.75 de paso, 30 grados de ángulo y 22" de ancho de cara sin separación en el centro. Cuenta con un piñón de 29 dientes que engranan con acoplamiento completo al eje con el motor. Cojinetes del piñón: El piñón está soportado en dos cojinetes del tipo chumacera lubricados por la parte superior y forrados con babbit internamente. Tiene 11" diámetro por 29" de longitud. Cojinetes del motor: Los extremos del motor tienen al eje cabalgando en una chumacera lubricada y tienen aproximadamente 7 -7/8" de diámetro x 14" de longitud. Acoplamiento del motor: Es parte integral del eje del motor Cubierta del engranaje: La cubierta es una pieza partida en dos en la línea central del eje del motor y el eje principal. Frenos: El winche está equipado con dos frenos de movimientos paralelos. El sistema de frenos es del tipo neumático tanto para frenar como para liberar los frenos. Cuenta con un respaldo de contrapesas a fin de prepararlo para la automatización. Cada tambora está equipada con una tambora de freno de 13" de diámetro y con un ancho de cara de 20". El ancho de la zapata es de 19". Se tiene también un compresor de aire en stand by para las emerg encias. El régimen de frenado es aproximadamente 540 000 libra/pie y, si se le mide en los cables, es de 90 000 libras. Las contrapesas tienen aproximadamente un peso de 2,200 libras.

3. EQUIPO ELÉCTRICO FABRICANTE: GENERAL ELECTRIC Motor del winche: Un motor DC, tipo MCF 12 -2200-500, de 2200 HP 500 RPM, armadura 600 voltios, 2900 amperios a plena carga. Conjunto motor-generador: Un motor sincrónico marca Westinghouse: Tipo: 2250 4160 304 80% 3

HPG6PG HP Voltios Amperios FP Fases

Exc. Voltios Exc. Amperios % Carga Hora Grados C Med. Temp.

250 66.1 100 24 50

Detector: 60 514

Ciclos RPM

Manual Instr. Serial #

5411 1S53P943

Generador DC Westinghouse: 1600 600 2670 514

Kw Voltios Amperios rpm

Bobinado Temp. Cont. Manual Inst. Serial #

Shunt 40 grados C 6411 1S53P941

Arrancador: Arrancador del tipo motor sincrónico. Conversión de energía: Excitación y aceleración para motor sincrónico, generador y motor del winche. Un nuevo reactor para el acelerador a fin de arrancar el conjunto motor -generador con bajo amperaje. Automatización y lógica: Control digital del winche por medio de un PLC con diseño de G.L. Tiley. Controlador de seguridad: Dos supervisores digitales tipo PLC con diseño de G.L. Tiley. Centro de control de motores: Según especificaciones de G.L. Tiley. Ventilación: Ventilación forzada para el motor sincrónico, generador y moto r del winche. Datos de Izaje, Cable y Cargas Suspendidas Distancia de izaje Diámetro de tambora Relación de engranaje Cables Diámetro Tipo Peso/pie Cable extra Tensión de rotura Relación tambora/cable

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m Pies Pulgadas

880 2887.1 76.00 8.76

Pulgadas 6 x 27 LLFS Libra Pie Libra

1.625

4.66 182 265000.00 90.31

Servicios Auxiliares Mineros Carga suspendida En la polea Skip Carga Tensión se cable En la polea En el skip

Libra Libra Libra Tonelada

14303 13500 17600 8

Libra Libra

45403.8 31100

4. DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA El ingreso de energía eléctrica de 4160 voltios y 3 fases proviene de un transformador de 2.2 Mw, que es alimentado a 13200 v oltios desde el tablero principal de energía. Esta energía se utiliza para alimentar directamente el panel de arranque del motor si ncrónico, desde el cual se alimentará al motor sincrónico. Otro transformador de 1.2 Mw reducirá también los 13200 voltios y alimentará al centro de control de motores en 460 voltios 3 fases. Posteriormente, esta energía es distribuida a todos los equipos de control y equipos auxiliares. 5. SISTEMA DE LUBRICACIÓN El winche consta de dos sistemas de recirculación de aceite. Uno provee el lubricante para el motor, el eje de las tamboras, el piñón y las chumaceras del eje. El otro circuito de recirculación de aceite proveerá el lubricante a las chumaceras del eje del conjunto motor generador. Los circuitos de lubricación constan de dos motores: uno para trabajo y el otro para stand by en caso de falla del primero. Además, cuenta con controles de nivel, de temp eratura, de flujo, transmisor de presión y calefactor, los cuales trabajan en automático a fin de proveer el aceite a una temperatura, presión y flujo constantes. El circuito del motor y tamboras es capaz de entregar aceite a un régimen de 7 gal/min, teni endo éste una viscosidad de 148 cSt @ 100 F. Las chumaceras de las tamboras y del motor requieren aproximadamente 3/4 gal/min a máxima velocidad, mientras que las chumaceras del piñón necesitan aproximadamente 1.0 gal/min a máxima velocidad del winche. El aceite se alimenta a cada chumacera por medio de un regulador de flujo y se monitorea en forma individual por medio de medidores de flujo (8 en total). El circuito del conjunto motor -generador es idéntico al otro y entrega 3 gal/min. Las tres chumaceras necesitan aproximadamente 3/4 gal/min para su trabajo normal. Cualquier alteración en la presión, flujo o temperatura del acei te será transmitida a la consola del operador y presentada en pantalla. Luego se detendrá la operación del winche hasta que se solu cione el problema.

CAPITULO VII EQUIPO AUXILIAR EN MINERIA SUPERFICIAL 1. EVALUACIÓN ECONOMICA DE UN EQUIPO AUXILIAR

Tractor Oruga D8R 37029K

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CAPITULO VIII PERFORADORAS PARA MINERIA SUPERFICIAL 1. PERFORADORAS Existen dos tipos principales de perforadoras de producción, las de percusión y de rotación. Las Figuras 1.14 A y B, son fotos de una perforadora rotatoria de gran diámetro y una broca, respectivamente. Las perforadoras de rotación mantienen una presión sobre la broca, obligándola a llegar hasta el fondo del pozo, mientras rota la perforadora. Esto resulta en una especie de "astillas" de roca en proceso de ejecución. El material no es simplemente chancado. La barrena rotatoria de tres conos, utilizada para formaciones en roca sólida, contiene insertos de acero al carburo tungsteno. Para formaciones más débiles, se utilizan barrenas con dientes de acero. Las perforadoras a percusión utilizan un martillo como herramienta para impactar de manera repetitiva la barrena mientras rota la perforadora. En unidades más grandes, el martillo se coloca generalmente dentro de la perforadora rotatoria por debajo del pozo, justamente arriba de la broca. Normalmente, las aplicaciones de diámetros más grandes de pozos (+ 25 c ms.) y las formaciones de roca más sólida, favorecen la perforación rotatoria mientras que aquélla a percusión se torna competitiva para tamaños de pozos más pequeños. Figura 14C, es una foto de una perforadora rotatoria de gran diámetro, capaz de operar e n pozos con tamaños de más de 30 cms. Observe que la gran altura de la barra se asocia con la altura del banco. Esta perforadora puede operar fácilmente hasta alcanzar una profundida óptima sin tener necesidad de añadir barras de perforación. Todo esto, au menta de forma considerable la productividad y reduce el costo operacional.

TIPO A PERCUSION ROTATORIA ROTATORIA ROTATORIA DIESEL

TABLA 1.5 DATOS DE PERFORADORA DIAMETRO DEL COSTO DE CAPITAL POZO - CM US$ 16.5 $ 1,000,000.000 25 – 31.1 $ 1,600,000.000 31.1 – 43.8 $ 1,800,000.000 31.1 $ 2,500,000.000

COSTO OPERATIVO US$/HR $ 80.00 $ 125.00 $ 130.00 $ 240.00

CAPITULO IX PALAS Y CARGADORES FRONTALES 1. PALAS Existen dos tipos principales de palas, las mecánicas y las hidráulicas. Ambos tipo pueden tener la misma capacidad desde el punto de vista eléctrico, utilizando un cable alimentador o mediante un motor diesel. Las unidades operadas mediante motores diesel tienen costos operacionales y de manutención considerablemente más altos, pero tienen la ventaja de no requerir de un elaborado sist ema de distribución de energía eléctrica para alimentarlos. Se utilizan principalmente en áreas distantes en donde la energ ía no se encuentra disponible a un costo razonable, o en aquéllas áreas cuyas condiciones climáticas y/o topográficas son severas y, por lo tant o, resulta difícil o imposible mantener un sistema de distribución de energía. 22

Servicios Auxiliares Mineros La Figura 1.5C, es una vista de una pala mecánica realizando una operación de carga. Aquí el camión se encuentra en posición, con tal de minimizar el ángulo de rotación, lo que resulta en una operación de carga muy eficiente. Figura 1.6, es una vista de una pala hidráulica cargando un c amión de transporte Las palas mecánicas se han empleado por muchos años. Las palas hidráulicas grandes son relativamente nuevas. Las palas mecánicas, son más sólidas y confiables. Su acción excavadora consiste en un movimiento de empuje, recoge y movimient o ascendente (Ver Figura 1.7A). El Cuadro 1.2, entrega un listado de los costos operativos y costos capitales típicos para ambos tipos de palas. Las estimaci ones más comunes de productividad también se muestran aquí para aplicaciones en roca resistente.

TIPO MECANICA MECANICA MECANICA MECANICA

CAPACIDAD MTS.3 9.2 15.3 26.0 42.0

TABLA 1.2 DATOS DE LA PALA COSTO CAPITAL COSTO OPERATIVO US$ US$/HR. $ 2,250,000.00 $ 80.00 $ 3,250,000.00 $ 140.00 $ 6,750,000.00 $ 230.00 $ 7,000,000.00 $ 275.00

HIDRAULICA 8.4 $ 1,500,000.00 HIDRAULICA 26.0 $ 5,000,000.00 GENERACION POTENCIADA 35.0 $ 7,250,000.00 POR MOTORES DIESEL (*) En base a un 80% de disponibilidad mecánica y un 80% de utilización.

TONS. POR HORA OPERATIVA (*) 1150 1910 3250 5250

$ 100.00 $ 275.00

1050 3250

$ 450.00

4370

2. CARGADORES FRONTALES Las Figura 1.12C, es una foto de un gran cargadores frontal típico y articulado, diseñado para realizar excavaciones en roca. La diferencia principal entre estos tipos de máquinas y l os dos tipos de palas descritas anteriormente es que éstos son de goma neumática armada con oruga armada y no rotan en un círculo de rodillo. La Figura 1.13, es una ilustración esquemática de un cargador frontal típico, indicando los movimientos de excavación y carga. Tienen algunas ventajas un costo capital más bajo para una capacidad de producción equivalente. La movilidad aquí constituye una gran característica en el sentido de ser capaz de trasladarse hacia otras áreas dentro de la mina para la mezcla de materiales, etc. Por ejemplo, un cargador frontal podría desplazarse 2 km. hacia el interior de la mina en menos de 5 minutos, en tanto que una oruga armada podría tardar 5 horas, dependiendo de cada situación en particular. Algunas unidades muy grandes se utilizan actualmente en la industria, incluyendo el Caterpillar 994 y Letourneau 1800, cuya capacidad de balde, se encuentra en el rango de los 40 metros cúbicos. El tiempo de carga de camiones y el tiempo entre cargas, son mucho mayores al compararlo con el de las palas. Más que simplemente rotar sobre un círculo de rodillo, como es el caso de la pala, el cargador frontal debe maniob rar una operación, como se ilustra en Figura 1.13. En general, los camiones no pueden tomar posición como ocurre con el método de doble reverso de palas y camiones. Esto es por razones de seguridad, en que el cargador frontal se desplaza hacia su punto operativo. La capacidad de excavar pies resistentes y generar un suelo nivel, no constituye una muy buena operación, y los costos de mantención y operacionales tienden a ser más altos.

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CAPITULO X CAMIONES 1. CAMIONES Existen dos tipos principales de camiones en la industria minera, los mecánicos y los eléctricos. Los camiones eléctricos uti lizan motores armados en los cubos de las ruedas. Estos son operados normalmente mediante motores diesel, pero también pueden funcionar por medio de barras colectoras similares a las de los trolleys. La energía es transmitida para hacer rotar la rueda por la armadura del motor sobre la cual se monta el neumático. Durante la acción de frenado, la energía eléctrica generada por el movimiento del camión, se alimenta dentro de un banco de resistores y se disipa como calor. Estos camiones también tienen un sistema de frenos convencional pa ra el uso de bajas velocidades y cualquier situación de emergencia. La transmisión eléctrica de la energía es normalmente más uniforme y eficiente, co n menos desgaste natural de los componentes. Durante varias décadas pasadas, los camiones más grandes uti lizados en la industria, han sido del tipo eléctrico, pero los camiones mecánicos han vuelto este mercado sólo ahora último y con bastante éxito. La Figura 1.9, muestra un dibujo esquemático, ilustrando el tren generador de un gran camión mecánico. Este método permite que un camión entre en posición mientras otro camión está siendo cargado, mejorando mayormente la eficiencia de la operación de carga. Figura 1.11, es una vista de una gran pala hidráulica, realizando una oper ación de carga en un camión de 320 tons.

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TIPO MECANICO MECANICO ELECTRICO MECANICO ELECTRICO

TABLA 1.3 DATOS DEL CAMION DE TRANSPORTE CAPACIDAD COSTO DE CAPITAL TONELADAS (M) US$ 77 $ 900,000.000 177 $ 2,000,000.000 177 $ 2,000,000.000 218 $ 2,500,000.000 218 $ 2,500,000.000

COSTO OPERATIVO US$/HR $ 60.00 $ 120.00 $ 120.00 $ 140.00 $ 150.00

CAPITULO XI PERFORMANCE DE EQUIPOS 1. SELECCIÓN DE EQUIPOS Y ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCION Para una gran mina a rajo abierto, como por ejemplo, aquélla cuya capacidad anuales de 100 Mt ( -250.000 tpd) y una vida de 20 años, el valor actual neto de los costos operacionales y capitales, sin incluir los de planta y el resto de las actividades fuera del pit, se encontrarán en el rango de los 1000 Millones de Dólares. Para la flota de camiones y palas, los costos laborales anuales se a cercarán a los 15 Millones de Dólares, en tanto que los suministros operacionales y de mantención, se encontrarán en el rango de los 45 Millones de Dólares. Estos costos son muy comunes, a modo de compatibilidad óptima, entre las diversas unidades operativas. Si el tamaño del camió n no es compatible con el de la pala, la productividad se verá adversamente afectada, como s e mostrará en el presente Capítulo. El tamaño de la pala es una consideración importante en la determinación de la altura del banco. Esta última juega un rol pri mordial en la determinación de la productividad, selectividad y seguridad. La decisión en cuan to a los tamaños y tipos de equipos a adquirir, es una parte importante para cualquier estudio de factibilidad de una mina. El objetivo es seleccionar los equipos por medio de los que sea posible lograr los objetivos de producción del plan minero, minimiza ndo a la vez los costos operacionales y capitales, y garantizando un medio laboral seguro. MANO DE OBRA La selección de mano de obra y equipamiento, están directamente relacionadas. El régimen de turnos utilizado en una mina en particular, dependerá de las preferencias y condiciones locales. Los turnos de doce horas con una extensión de días libres, están llegando a ser bastante comunes. En áreas más distantes, los programas de 7 a 10 días de trabajo seguidos de un período de de scanso proporcional también son bastante frecuentes. Es necesario tener bajo consideración los efectos de trabajar en condiciones climáticas severas, tales como la altura, condición muy común en Chile, y el sistema de turnos de días de trabajo y período de descanso en minas a gran altura. Se está avanzando con numerosos e importantes estudios en esta área de la investigación fisiológica. Basándose en los objetivos de producción del plan minero, se determinarán los requerimientos laborales y de equipos para lograr estos objetivo s. Debido a la naturaleza parcialmente fortuita en la eventualidad de fallas de los equipos y la experiencia de operadores con pro blemas de carácter personal, la disponibilidad operaria y de equipamiento variará de turno en turno. En un día en particular, habrá muchos camiones disponibles para la cantidad de máquinas excavadoras, y también muchos operadores de máquinas excavadoras. Resulta importante desarrollar una fuerza laboral, la cual incluya políticas de “multi -habilidades”. Un operador de camión, por ejem plo, que sea capaz de apoyar en la operación de una máquina excavadora cuando se requiera, resulta de gran significancia para equilibrar los requerimientos laborales y de equipos. Es posible utilizar una reserva de trabajadores para llevar a cabo tareas qu e puedan programarse a medida que se vaya disponiendo de personal. ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LAS PALAS La Tabla 4.1, es una planilla de cálculo sencilla que se puede utilizar para estimar la producción de una máquina excavadora. Las propiedades básicas son las siguientes: 1) Densidad de la roca, en grs./cc, tons/m 3. 2) Factor de Esponjamiento: Aumento en el volumen de la roca en el balde de la pala. Los valores típicos son: 1.1 para arena seca; 1.5 para roca bien fragmentada; y 1.65 p ara grandes fragmentos de roca rectangulares (en forma de ladrillos), típicos de la taconita. 25

Servicios Auxiliares Mineros 3) Factor de Llenado: Indica el porcentaje del volumen del balde, que normalmente está ocupado. Este depende de la geometría de la pila de desechos y la calidad de estos. Los valores típicos son: .70 para perfiles bajos de desechos y pies duros; .90 para condiciones normales y 1.0 a 1.1 para condiciones ideales con excelente fragmentación. 4) Tiempo de Ciclo de la Excavadora : Tiempo requerido para cargar y situar un ba lde de roca en el camión. Las palas, las cuales rotan de manera circular, requieren de mucho menos tiempo que las máquinas cargadoras frontales, las cuales tienen que trasladarse desde la pila de desechos hasta el camión. El tiempo depende también de la co mpatibilidad de la máquina excavadora y del camión, la calidad de las condiciones de excavación y del tamaño de la máquina excavadora. Los valores típicos para las grandes máquinas excavadoras son: 30 a 35 seg. para las palas; y 55 a 70 seg. Para máquinas cargadoras frontales. 5) Disponibilidad Mecánica: Para los equipos mineros, la disponibilidad mecánica (DM) se define como (tiempo programado tiempo de mantención) dividido por el tiempo programado. El tiempo de mantención incluye tanto la mantención progr amada y las fallas de los equipos. 6) Utilización: La utilización de los equipos (U) es el porcentaje del tiempo mecánicamente disponible en que el equipo se encuentra operando y realizando su función principal. Los tiempos de pausas, retrasos por cambios de turno, cierres de la mina debido a efectos de tronadura, etc., se deducen del tiempo disponible. La utilización equivale a (horas mecánicamente disponibles - retrasos operativos) dividido por las horas mecánicamente disponibles. 7) Programa de Extracción An ual: La cantidad de tiempo expresada en días en que la mina opera al año. Es posible obtener una autorización para aquellos días perdidos (cierre de la mina) debido a condiciones climáticas severas, etc. 8) Eficiencia Operativa (E): Porcentaje del tiempo en que la unidad está realizando su función principal, E = DM * U. En el ejemplo de Tabla 4.1, una pala de 20.7 m 3 con una disponibilidad mecánica y una utilización del 80%, produce 52.653 tons./día. Hay una buena compatibilidad con un camión de 200 toneladas , el cual ha sido cargado en 7 ciclos. Si se utiliza un camión con una capacidad de 240 toneladas, la compatibilidad entre pala y camión será escasa. Por ejemplo, l a pala podría dejar de cargar después de los 8 ciclos, dejando al camión casi cargado con s ólo 228,5 toneladas. De forma alternada, la pala podría realizar el 9º ciclo con el balde lleno a la mitad. En cualquiera de los dos casos, la eficiencia se verá reducida de manera importante. La compatibilidad entre el camión y la excavadora es una consid eración muy importante para la selección de equipos. Esta estimación de la producción, no considera el número de camiones requerido. Se supone que habrá camiones disponibles en la pal a para ser cargados siempre y cuando la pala pueda cargarlos. Al seleccio nar un tamaño de pala, es necesario considerar los requerimientos de la producción anual de la mina, lo cual determina la capacidad requerida total de la flota de palas. En este ejemplo, si operamos 350 días al año, 5 de estas palas podrían producir aproxi madamente 92 millones de toneladas al año, en tanto que 6 palas podrían producir 110,6 millones de toneladas al año. Si la producción anual requerida fuera de 100 millones de toneladas al a ño, deberíamos considerar otros tamaños de palas. Es importante observar que el tamaño de la pala debe ser compatible tanto con la capacidad del camión seleccionado como con el objetivo de producción anual de la mina. Si la capacidad de la mina tuviera que mantenerse constante, los requerimientos de l a pala también deberían ser constantes. De hecho, para la mayor parte de las operaciones en minas a rajo abierto, la capacidad procesadora es fija. A medida que el p it va ganando profundidad, por lo general aumenta la razón estéril mineral. Esto aumenta la capacidad de la m ina, requiriendo más palas y camiones. Asimismo, al ganar mayor profundidad el pit, aumentan los tiempos de ciclo y los tramos dentro del pit. Estos aumentos en los tiempos de ciclo, requerirán mayor número de camiones. FACTOR DE COMPATIBILIDAD

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Servicios Auxiliares Mineros El término Factor de Compatibilidad fue definido en Capítulo 3. Se calcula dividiendo el tiempo de ciclo total del camión (en trasladarse, cargar, tiempo entre cargas y descargar) por el tiempo en cargar y el tiempo entre cargas. Por ejemplo, suponga que contamos con un circuito simple, el cual se ilustra en Figura 4.1. El tiempo de ciclo total es 1800 segundos y el factor de compatibilidad es 9. Normalmente, el factor de compatibilidad estimado no será un número par y deberemos decidir si truncarlo hacia arriba o hacia abajo. En Capítulo 3, se incluyen ejemplos de esto. Ejemplos de Cálculos Los ejemplos que se detallan a continuación, cubren variadas situaciones que tienen relación con la selección de la flota de palas y camiones Ejemplo Se desea calcular los requerimientos de equipos a fin de satisfacer el plan minero anual para extraer 90.5 millones de toneladas. Suponiendo que se utilizan los mismos parámetros de la Tabla 4.1, 5 palas con baldes de 20.7 m 3, podrían producir 92.14 millones de toneladas por año. Se ha calculado un factor de compatibilidad de 4 para cada una de las palas. Basándose en la disponibilidad mecánica de un camión de 80%, se requieren 25 camiones. La capacidad del camión es de 200 toneladas, en base a la compatibili dad con la pala según lo demostrado en Tabla 4.1 Observe que Tablas 4.2 y 4.3 entregan un listado de las probabilidades combinadas de equipos aplicables a este ejemplo. Tabla 4.4, es una versión modificada de Tabla 4.3, indicando el número de días en que las diversas com binaciones de palas y camiones estarían operando en base a una política definida. La actual política es no operar la mina cualquier día al existir menos de 4 camione s disponibles. Hay 2.24 días en el año en que sólo 1A excavadora se encuentra disponible co n 4 o más camiones. Este número de días se determina agregando los días de Tabla 4.3 en la cual una excavadora se encuentra disponible con 4 o más camiones, y los días en que sólo 4 camiones están disponibles con una o más excavadores. Esta suma representa el número de días al año en que estaremos operando con una pala y 4 camiones. Observe que cuando hay menos de 4 camiones disponibles, la pala no se pone en operación b ajo esta estrategia. La estrategia utilizada en Tabla 4.4 es para operar con una pala a dicional, si es que está disponible, siempre y cuando haya uno o más camiones disponibles de lo requerido por el factor de compatibilidad. Por ejemplo, si tenemos 5 camiones y 2 palas disponible s con un factor de compatibilidad de 4, operamos con 2 palas. Podría resultar ser más económico operar sólo con 1 pala y 5 camiones o sólo 4. Se puede evaluar cualquier estrategia en base a los costos laborales y operacionales involucrados y la producción generada Los cálculos económicos de esta naturaleza se presen tarán posteriormente en este Capítulo. Para calcular la producción anual, necesitamos determinar cuánto puede producir la pala al n o verse afectada por los retrasos mecánicos. Los retrasos mecánicos se incluyen en este análisis suponiendo que la disponibil idad mecánica corresponde a la probabilidad en que la pala se encuentra en operación. Para estimar la producción de la pala bajo estas circ unstancias, suponemos una disponibilidad mecánica del 100% en los cálculos presentados en la Tabla 4.1. El cálculo re sultante es 65.816 tons./día o 16.454 tons./día/camión. Luego, estimamos la producción anual para cada combinación de palas y camiones en operación multiplicando este valor por el número de días y el número de camiones. Por ejemplo, en la Tabla 4.4 tenemo s 70.7 días al año en que se encuentran operando 5 palas y 20 camiones. La producción resultante es 70.7 * 16454 = 23.275.000 toneladas durante estos días. La producción anual total estimada de esta forma es de 90.604.000 toneladas. Dicho resultado se comp ara con el cálculo de la Tabla 4.1, cuya producción anual estimada es de 92.142.500 toneladas o del98.3%. La diferencia es un poco más de 1.5 millones de toneladas. Aunque no resulte ser un gran porcentaje, la diferencia es significativa. Basándose en esto s cálculos, esta flota podría lograr los objetivos de producciónde 90.5 millones de toneladas al año. Sin embargo, es posible observar en la Tabla 4.4 que hay sólo 109 días al año en que se encuentran operando 5 palas y más de 16 camiones. Estos días se dan de manera ocasional, no se pueden programar. Si planificamos personal para operar 5 palas y 20 camiones por cada turno, sólo se podrían utilizar el 32% del tiempo. Esta condición resultaría ser bastante costosa y poco práctica. C on esta flota, probablemente podríamos programar sólo 4 palas y 16 camiones. A fin de analizar el efecto de esta condición, podríamos añadir los 109 días en que 5 palas y más de 16 camiones se encuentra n disponibles a los días en que sólo se dispone de 4 palas y 16 camiones para operar. Se entrega el resultado en Tabla 4.5. La producción anual disminuye a casi 84.5 millones de toneladas, o sea, 6 millones de toneladas bajo el nivel requerido.Este déficit se pod ría superar programando un cargador frontal para operar. Esta máquina s ervir de repuesto para reemplazar aquellas palas que han fallado y como máquina de utilidad para remover la nieve, caminos construidos, etc. Tabla 4.1. Pala/Estimación de la Producción de una Maquina Cargadora Ton/metro cuadrado 2.30 Factor de esponjamiento (en el balde) 1.50 Capacidad del balde (m 3) 20.70 Factor de llenado 0.90 Tiempo de ciclo (seg) 30.00 Disponibilidad Mecánica 0.80 Utilización 0.80 En operación (%) 0.64 Toneladas desplazadas/m 3 Tonelaje/balde

1.53 28.57

Tonelaje Acumulativo 28.57

Ciclo 1

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Tiempo Acumulativo 30.00

Servicios Auxiliares Mineros 57.13 85.70 114.26 142.83 171.40 199.96 228.53 257.09 285.66

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tonelaje Máximo/Hora Tons. Promedio estimadas/Hora Tonelaje promedio estimadas/Día Para DM=80% Tonelaje promedio estimadas/Día Para DM=100%

60.00 90.00 120.00 150.00 180.00 210.00 240.00 270.00 300.00

3428 2194 52.663 65.816

Tabla 4.2. Probabilidades combinadas para un número exacto de excavaciones y camiones. Ambas flotas con una disponibilidad mecánica de 80%

Tabla 4.3. Número de días en que se dan diversas combinaciones de equipos en base a 350 días operativos al año

Tabla 4.4. Estimacion de la produccion anual operando con 5 palas y 20 camiones

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Servicios Auxiliares Mineros Tabla 4.5. Similar a la Tabla 4.4, con un maximo de 4 palas y 16 camiones operando

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