TRANSPORTE MINERO

Universidad Nacional del Altiplano
Acarreo y transporte
Diesel vs. Transporte Eléctrico
J. W. Smith
Jeffrey División de máquinas para la minería
Capítulo 22
1. RESUMEN:
Nuestra continua búsqueda de mejoras de la productividad subterránea ha sido
provocada por la disminución de los grados del mineral en las minas subterráneas. La
necesidad de aumentar la eficiencia de los métodos de la minería es el resultado de los
problemas económicos que enfrenta nuestra industria hoy en día, y esto ha causado a
evaluar los métodos de transporte subterráneo que tradicionalmente han sido el "cuello
de botella" en el flujo de material desde el mineral en su estado natural a la superficie de
la instalación de procesamiento de cualquier operación minera subterránea. Pequeñas
mejoras en la cara de los sistemas de transporte han dado mucho mayores beneficios en
lo que se refiere a la productividad global de las minas por lo que es natural que todos
estamos interesados en el mejor método de movimiento de mineral de la cara al
transporte principal de la línea.
2. INTRODUCCION
En un reciente documento titulado " Camiones subterráneos de Transporte - cobrando
impulso en todo el mundo", Richard A. Thomas llega a la conclusión de que el uso de
camiones para transportar los minerales en las minas subterráneas está en aumento
impulsada por la convergencia de una serie de avances tecnológicos y las realidades
económicas. Tal vez el estímulo más importante para el crecimiento de transporte sin
huella es el grado alto de flexibilidad de transporte en operaciones clandestinas. En el
lado económico, la demanda para la productividad más alta de minas subterráneas ha
dado como resultado mayores dimensiones físicas de vías de transporte, es decir, las
partes traseras más altas y los sentidos más anchos para proveer más espacio para
unidades altas de transporte de capacidad.
En el proceso de determinar el tipo más efectivo de equipo para el transporte, la fuente
de poder debe ser una consideración importante.
3. CONTENIDO
Con el objeto de este escrito, que se limitará a la comparación de caucho-rendido de
vehículos de transporte y no intentaremos de hacer una comparación entre el cauchorendido de transporte, sistemas de transporte continuo y transporte montado en riel.
El costo es tal vez el único factor realmente mensurables al hacer una comparación entre
eléctricos y diesel de transporte. Usted encontrará que algunos costes serán muy bien
definidos en términos absolutos. En otras áreas de comparación, el costo puede estar
medianamente bien estimado y sin embargo, en otros, los costos son totalmente
arbitrarios.
Echemos un vistazo a algunas de las consideraciones de costos. (Figura 1) en primer
lugar, es el costo inicial del equipo. Este costo de capital es a menudo un factor
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determinante en el tipo de vehículo de transporte que se elegirán, sin embargo, este
costo inicial es quizás la más insignificante de todos los gastos de la hora de evaluar una
operación a largo plazo.
De mucha mayor preocupación, es el costo de mantenimiento. Este coste se suele
ejecutar tres veces el capital original de inversión durante la vida de una sola pieza de
equipo de transporte. Este factor puede incluir la reconstrucción de prorrogar la vida de
la inversión de capital original, pero sin duda incluye la mano de obra y materiales
necesarios, así como el inventario para mantener el equipo en buen estado.
Tal vez un costo que está desempeñando un papel aún mayor en la operación de
transporte, es el costo del combustible. Conoco ha llegado recientemente con algunas
estimaciones que indican que la gasolina cuesta una media de tres veces el equivalente
en kilovatios producción directa de energía eléctrica. El combustible diesel es casi dos
veces el coste de almacenar la energía eléctrica. (Esto, por supuesto, se refiere a la
eficiencia de carga y la recuperación del poder de plomo-ácido de almacenamiento de
las celdas.) Estas cifras particulares, por supuesto, varían de una zona a otra, pero creo
que hay suficiente importancia para justificar la duda de un estudio más a fondo de
combustible y los gastos de cada área particular o en una mina.
Otro costo es el desglose de gastos: Esto debe ser tratado de manera diferente de los
costes de mantenimiento debido a un mayor gasto potencialmente se trata de algo más
que piezas y mano de obra. Ahora tenemos que tratar con el costo de la pérdida de
tiempo de producción, que pueden tener un mayor efecto general. En Minas el plan de
economía sea otra consideración que no podemos hacer una comparación sin tener en
cuenta características específicas. Aquí debemos mirar en el movimiento de los centros
de poder frente a la flexibilidad y la libertad de circulación de los vehículos.
La determinación debe hacerse en cuanto a qué tipos de equipos pueden encajar en
cualquier plan predeterminado de la mina y si un cambio en las dimensiones
planificadas de la carretera para el plan de la mina mismo sería más económico a fin de
más equipos pudieran ser utilizados eficientemente.
Por último, dos de los aspectos más importantes a ser considerados con los posibles
ramificaciones mucho más allá de lo que hemos mencionado anteriormente, es el costo
de la salud y la seguridad, que es realmente el costo de atender las necesidades actuales
y futuras regulaciones gubernamentales, razonable o de otro tipo. Y, por supuesto, al
hacer cualquier consideración aquí es imposible llegar a algo más que una suposición
educada en el coste de cumplir los nuevos reglamentos. Ahora echemos un vistazo a
algunas de las ventajas de los vehículos diesel, así como las ventajas ofrecidas por los
vehículos eléctricos, tanto de batería y cable de alimentación versiones (Figura 2). Gran
parte de los datos utilizados en esta comparación se basa en la experiencia con tres
vehículos fabricados por Jeffrey División de máquinas para la minería, las industrias
Dresser. Jeffrey fabrica los tres tipos, cada uno con aproximadamente 15 toneladas de
capacidad, aunque algunas de estos vehículos de Jeffrey se utilizan en las operaciones
de la minería del uranio. Gran parte de nuestra experiencia proviene de la 4114 diesel
RAMCAR que es unas 4 ruedas motrices, dirección articulada, vehículo impulsado por
un motor Caterpillar 3306NA y la utilización de un cambio de la transmisión de
potencia. Esto se compara con el desempeño de las Jeffrey 404H batería RAMCAR con
dirección articulada que utiliza un DC 35 HP motor en cada una de las dos ruedas con
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los de estado sólido controles de velocidad, y la comparación final se hará en el 4015
Jeffrey cable carrete y coche lanzadera que se alimenta de dos 60 CV velocidad
constante de motores de corriente alterna, con dos transmisiones de cambio y de poder
conducir las cuatro ruedas.
QUINTO SEMINARIO ANUAL DEL URANIO
La primera ventaja para los vehículos con motor diesel es la "Pendiente superable".
Jeffrey RAMCAR de diesel, típico de la mayoría de los diesel LHD y camiones de
transporte, funcionará con una carga máxima sobre los grados de hasta un 40%. Usted
notará que la Pendiente superable de ventaja es también compartida por el cable de
alimentación de lanzadera, también operan en grados similares, sin embargo, la batería
RAMCAR funcionará eficazmente en los grados de sólo alrededor del 8% dentro de los
límites aceptables de tracción y duración de la batería.
La "flexibilidad de la autopista" ventaja que se refiere a la libertad de movimiento a
todo lo largo de la mina en un plano horizontal. Esta libertad de movimiento es provista
por los vehículos poco atados energizados por ambos diesel y batería.
La ventaja de "flexibilidad del diseño" del vehículo de vehículo típico de diesel de hoy
ha sido lograda por los sistemas modernos de paseo en coche que le permiten el
fabricante una gran cantidad de libertad en trazado del tren de paseo en coche en
particular con el advenimiento del la hidro-cinética y la hidro-estática de transmisiones.
Esta es quizás la razón por la que está viendo muchos tipos diferentes de vehículos
diesel, mientras que la selección de batería y cable de los vehículos es
considerablemente limitado.
Usted también notará que el vehículo diesel muestra una ventaja para la "seguridad".
Parece estar bien documentado que el combustible que alimenta el equipo es seguro.
Para ilustrar esto, veamos un estudio realizado por St Joe Minerals Company en sus
minas de plomo de Missouri. St Joe es uno de las pocas operaciones subterráneas de los
EE.UU. con más de 25 años de la bien documentada experiencia en el uso de equipos
diesel.
En 1955 después de varios años de pruebas operacionales, St Joe Minerals ha tomado la
decisión de retirar paulatinamente los equipos eléctricos (los cargadores de camiones y
los autos de la lanzadera) y reemplazarlos con los equipos diesel. Entre 1955 y 1975, el
número de unidades de diesel aumentó de 10 a 170. Con la introducción de equipos
diesel, el número de accidentes de recuperar el tiempo perdido ha disminuido de manera
constante, pasando de un máximo de 167 en 1950 a un mínimo de 20 en 1977. La
frecuencia de accidentes para todos los empleados de St Joe's se redujo en un 58%
durante el mismo período, pasando de 24,2 accidentes por cada millón de horas-hombre
a 10 accidentes por cada millón de horas-hombre. Estamos seguros de que el aumento
de las normas de seguridad del gobierno ha sido un factor importante en la mejora de la
seguridad en las minas subterráneas de 1966, pero la mejora en St Joe es tan importante
que St Joe cree que es evidente que el equipo diesel desempeñó un papel importante en
esta mejora de la seguridad.
Para asegurarse de que no hemos aislado una situación única en St Joe Minerals,
veamos un estudio similar publicado por la Asociación Minera de Francia sobre la base
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Acarreo y transporte
de datos de treinta minas de mineral de hierro en la cuenca de Lorain. Estas minas
comenzaron a comprar equipos diesel en 1956 y comenzó a eliminar el material
eléctrico a principios de los años 1960. Si bien la producción de tonelaje siguió a la de
todo el mundo las condiciones del mercado de mineral de hierro, la productividad en
toneladas por hombre y jornada de trabajo ha aumentado constantemente, mientras que
los accidentes mortales han disminuido a menos de 114, el número promedio de
muertes cuando se utilizan sólo materiales eléctricos. Ambos ejemplos han demostrado
una enorme ganancia en seguridad, ya que convierte a los equipos diesel, en su mayoría
por la eliminación de los accidentes eléctricos y reducir el número de trabajadores
necesarios subterráneo debido a los aumentos de la productividad.
La ventaja final se muestra tanto para los vehículos eléctricos es el de funcionamiento
silencioso. Hemos escuchado acerca de algunos efectos indeseables que se descubrieron
recientemente en un vehículo de motor eléctrico encuesta en Johannesburgo, Sudáfrica.
Las estadísticas indican que los automóviles eléctricos muestran una anormalmente alta
tasa de accidentes peatonales. Esta tasa de accidentes está relacionada con el
funcionamiento silencioso como los peatones se bajarían de la cuneta directamente
delante de un carro eléctrico que viene adelante, si bien vieron el movimiento, porque
psicológicamente, necesitaron asociar el movimiento con el sonido típico de un motor,
lo cual no existe. Sin embargo, creo que a menos que se lleve a extremos, la tranquila
operación es definitivamente una ventaja en favor de ambos tipos de vehículos
eléctricos.
Por último, veamos algunas posibles desventajas que yo llamo "preocupaciones" para
cada tipo de vehículo. En primer lugar, con el vehículo diesel nos encontramos con "El
motor de mantenimiento" que incluye temas tales como el periódico cambios de aceite,
el aceite y los cambios de filtro de combustible, el mantenimiento del sistema de
refrigeración, la correa de transmisión de tensión, y así sucesivamente, que debe
llevarse a cabo regularmente. Este tipo de mantenimiento no existe en el eléctrico, dos
tipos de vehículos utilizados para la comparación. Una vez más tenemos el "precio del
combustible", como una preocupación para los vehículos con motor diesel que hemos
hablado antes. Siempre están presentes las preocupaciones, para el "emisiones de
escape”
Originalmente, la mayor preocupación es el monóxido de carbono sin embargo, el CO
se ha reducido a un nivel insignificante, con el advenimiento del catalizador de
oxidación en el convertidor catalítico. En los últimos años, más se ha hecho hincapié en
la salud a largo plazo efectos, posiblemente causado por los óxidos de nitrógeno como
el más dañino potencialmente constitutivos de los gases de escape diesel. Más
recientemente, la preocupación se ha dirigido hacia la hidro-carbono de las emisiones de
partículas, más específicamente la Autoridad Nacional Palestina (poli-nucleararomáticos) que se han documentado que sea un cancerígeno en niveles excesivos. En la
medida en que organizaciones como la OSHA, MESA, NIOSH, la EPA y muchos otros
organismos reguladores teniendo iniciativas, y aunque la intención de los diseñadores
son la construcción de motores más limpios y los diseñadores de vehículos están
desarrollando una mejor y más eficaz de técnica de lavado de gases, las emisiones de
gases de escape siempre será una de las principales preocupaciones de la salud y del
aspecto legislativo.
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Acarreo y transporte
Otro motivo de preocupación para el diesel es el "nivel de ruido" del motor en sí.
Hemos determinado que es posible y económicamente viable para construir un vehículo
de transporte que no excederá de 90 DbA en el compartimiento de los operadores. Este
vehículo, que se encuentra en producción ahora, requiere un motor refrigerado por agua,
que es considerablemente más silencioso que un motor refrigerado por aire. También
incorpora varias funciones utilizando la última tecnología de reducción de sonido, tales
como los conductos del ventilador y reducir su velocidad, y la utilización de deflectores
de material absorbente de sonido, en el compartimiento del motor aún no se puede
restringir el flujo de aire de refrigeración de manera significativa. El típico vehículo
diesel de hoy en día, sin embargo, es todavía alrededor de 96 DbA al máximo las
condiciones de funcionamiento.
DIESEL vs. TRANSPORTE ELÉCTRICO
La "temperatura" de los motores diesel puede agregar sustancial calor a la ya alta
temperatura del aire de la zona de trabajo de muchas minas. Como nota de interés, a 150
HP el motor diesel de diseño de cámara de precombustión, que corre bajo condiciones
de carga máxima, tendrá una entrada de 22000 BTU/min y la utilización 6500 BTU/
min de salida a fin de trabajar, en consecuencia, se rechazará 15.500 BTU/min. En el
flujo de aire de refrigeración, en los gases de escape y por medio de radiación en
superficie.
Una última preocupación al considerar el uso de diesel es el equipo de ventilación
adicional, que puede ser necesaria para cumplir los requisitos legales de acuerdo al
Título 30 del Código de Regulaciones Federales. En la mayoría de las minas de uranio,
el radón de ventilación para la dispersión es más que suficiente para la operación con
diesel.
También echemos una breve mirada a algunas de las "preocupaciones" que deben ser
considerados en la introducción de baterías de vehículos en el ciclo de transporte. La
mayoría de las "preocupaciones" se refieren directamente a la batería y, más
concretamente, la batería de ácido de plomo, que es actualmente el único disponible
comercialmente para su uso en vehículos de transporte. Nosotros ciertamente todos
hemos estado leyendo acerca de la batería de cinc de níquel, la batería de azufre sódico,
la batería de aire de litio y otra tecnología exótica o nueva escriben baterías que parecen
estar a la vuelta de la esquina. Estas baterías, sin duda revolucionaran la batería del
vehículo de transporte, sobre todo si alguna de estas baterías realmente entregar por lo
menos cinco veces la energía de la batería de ácido de plomo, y convertirse en una
realidad comercial. Sin embargo, como un fabricante de equipos de batería, que nos han
prometido una nueva generación eléctrica para el sistema de almacenamiento de más de
15 años por los fabricantes de la batería que se indica a continuación que la
disponibilidad comercial de estas pilas esta a la vuelta de la esquina. Mientras tanto
vamos a ver las características de la batería de ácido de plomo en la evaluación de
nuestras preocupaciones para el equipo. En primer lugar es el "Costo de la batería" y
con los precios del plomo que oscila entre 19 C y 62 ~ por libra en los últimos tres años,
los precios de la batería han sido totalmente fiable. Como regla general, se requieren dos
conjuntos de baterías para operar un solo cambio y tres conjuntos de funcionar por dos o
más turnos y el precio de compra de tres baterías con la batería de cajas y marcos a lo
largo de la ejecución con el cambio de equipo de añadir 50 % a los costes del vehículo
propio.
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Acarreo y transporte
Un buen "Mantenimiento de la batería" es necesario mantener la inversión de capital
original. Se ha estimado que el promedio de la batería en minería tendrá una duración de
cuatro a cinco años si se recargase sobre una base regular y el buen tiempo de
enfriamiento que se permita después de que el ciclo de recarga. Las baterías también
deben mantenerse limpios sobre una base regular. El "limite de poder especifico" de la
batería de ácido de plomo, que es aproximadamente 18 vatios/hora por libra, como
máximo, seguirá siendo capaz de ofrecer acerca de 5-112 horas de funcionamiento, en
un vehículo como el Jeffrey 404HWCAR con una carga nominal de 15 toneladas,
surtiendo efecto en relativamente plano y derribará autopistas. Esas horas del 5-112 de
operación son aproximadamente iguales a un cambio de 8 horas
Una batería típica energizó a RAMCAR con una capacidad de carga de 15 toneladas
debe acarrear una "pena" adicional del "peso de la batería" de 7 toneladas para proveer
el de 250 voltios el fuente de poder para esa operación completa de cambio.
Tal vez una de las preocupaciones más frustrante en el uso de la energía de la batería es
la "Demora de recarga". Si una batería típica de minería y las recomendaciones del
fabricante son seguidas al pie de la letra, un 70% de batería descargada tendrá
aproximadamente 6 horas para recarga y otros 6 horas para enfriar antes de que la
batería puede efectivamente ser utilizado de nuevo. Normalmente, muchas operaciones
mineras y tratará este atajo de recarga de demora y, en consecuencia, están dispuestos a
pagar la sanción reducida en el rendimiento de la batería y la vida.
Y de nuevo, con pilas que tenemos siempre presente los "peligros eléctricos", que es
quizás la principal preocupación de seguridad con todos los equipos eléctricos. Nos
parece que, en muchos casos, el uso de baterías de vehículos operadores de la minería
da una falsa sensación de seguridad porque no hay cable. Pero una cosa a tener en
cuenta con equipo a batería es que no hay forma de apagar el ordenador. Incluso con
todos los interruptores todavía hay suficiente energía eléctrica almacenada en el
vehículo para crear un gran peligro para la seguridad.
Cuando nos fijamos en un cable de potencia del vehículo, de inmediato vemos las
mayores limitaciones de la "flexibilidad limitada de carreteras" creado por la necesidad
de un cordón umbilical. Efectivamente un coche de la lanzadera puede funcionar en una
gama un poco más de 1000 pies con centros de poder bien colocados. Esto limita la
gama de vehículos de la flexibilidad para su uso en el más breve recorrido de las
carreteras. Algunas operaciones mineras se utiliza el "Método en cascada" de la
transferencia de mineral de la lanzadera de un coche a otro para aumentar la eficacia de
transporte a distancia.
"Cable de mantenimiento" es el mayor tema de mantenimiento en un cable de
alimentación de otro vehículo que ha demostrado una excelente fiabilidad. La
reparación y la sustitución del cable pueden a menudo ser igual al precio de la lanzadera
de coches en los dos primeros años de funcionamiento.
El diseño del vehículo alimentado por cable está sumamente limitado y como
consecuencia, aparte del coche tradicional de la lanzadera diseña, sólo algunos
vehículos cablegráficos de tipo del carrete LHD están disponibles en el mercado.
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QUINTO SEMINARIO ANUAL DEL URANIO
Y de nuevo, los "peligros eléctricos" de electricidad de alta tensión está siempre
presente.
Al evaluar los tres tipos de vehículos de transporte, sin duda es evidente que no hay
sistema de energía ideal. Cada tipo de vehículo tiene una serie de ventajas y posibles
desventajas que deben superarse para cada aplicación en la minería. Estoy seguro de que
la tecnología seguirá ampliando en el área de combustión más limpia, más eficiente, de
bajo nivel de ruido de los motores diesel en los próximos años. Mientras que al mismo
tiempo, la nueva tecnología de batería que se nos ha prometido durante muchos años se
está presionando a los fabricantes de la batería por la industria de la automoción que
tiene mucho más peso que la industria de la minería subterránea. Y como resultado de
ello, seguiremos para ver como el diesel y los vehículos eléctricos que funcionan en
todas las operaciones de minería subterránea en el futuro. La competencia tecnológica
entre los fabricantes para mejorar tanto los vehículos diesel y los vehículos eléctricos
sin duda beneficiará a nuestra industria en su conjunto.
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Facultad de Ingeniería de Minas – Curso de Acarreo y Transporte
CAPÍTULO III
ESTUDIO DE TIEMPOS Y ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN
PROGRAMACION DE EQUIPOS
A fin de llevar a cabo una estimación de la producción de los equipos de carguío y acarreo,
es necesario conocer algunos conceptos sobre programación de equipos, utilización y
disponibilidad de los mismos. Conceptos que posteriormente nos permitirán sistematizar y
analizar nuestros estudios de tiempos.
En cualquier operación de movimiento de tierras, se puede ganar o perder más dinero en la
programación de los equipos que en cualquier otra faceta de trabajo. Muchas de las actuales
operaciones mineras hoy cerradas, pudieron haber sobrevivido la reducción de costos si es
que hubiesen seguido un programa eficiente de reducción de costos y programación de
equipos.
El programa ideal de equipos es aquel que tiene cada uno de los mismos trabajando todo el
tiempo. En la práctica (por muchas razones obvias, principalmente debido a las condiciones
mecánicas, condiciones operativas y razones de naturaleza humana), esta situación ideal no
es factible de conseguir. Las organizaciones mineras luchan por mantener trabajando la
mayor cantidad de tiempo al mayor número posible de unidades de la flota. La eficiencia de
las operaciones requiere que el número mínimo de equipo mueva las toneladas proyectadas
en el período de tiempo estipulado. En el caso de una operación de palas y camiones, esto
significaría la programación de el número mínimo de guardias de palas y camiones a fin de
excavar y transportar el tonelaje necesario a la planta de procesamiento o a los echaderos.
Para lograr esta meta, el operador debe partir de la producción predeterminada establecida
por los requisitos de la planta, la relación de desbroce, el plan de minado, etc., Este
programa de producción puede estar planteado en términos de toneladas o yardas por año,
por mes, o por hora; pero deberá eventualmente expresarse en términos de toneladas o
yardas por máquina y por unidad de tiempo.
La tendencia a equipos más grandes y más rápidos, y como resultado más costosos; implica
que el operador considere cada posibilidad a fin de que los equipos se encuentren operando
las 24 horas del día, siete días por semana. En algunas áreas puede no ser económicamente
factible que los equipos se encuentren operativos los siete días de la semana, debido los
cargos laborales por sobre tiempos o por dominicales.
Ejemplo. Asumiendo una operación de 100,000 toneladas diarias y la utilización de palas
de 10-yd3, las que producen 10,000 toneladas por guardia y camiones de acarreo con una
capacidad de 60 toneladas, con una producción de 1,000 toneladas por guardia
(considerando una disponibilidad típica de 80%).
En base a una sola guardia de 8 horas diarias, se requerirá de 13 palas y 125 camiones:
Ing. Jorge Durant Broden
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Facultad de Ingeniería de Minas – Curso de Acarreo y Transporte
13 palas [(100,000/10,000)/0.80 = 12.5 palas]
y
125 camiones [(100,000/1,000)/0.80 = 125 camiones]
13 palas
@ $500,000 = $6’500,000
125 camiones @ $100,000 = $12’500,000
T total
= $19’000,000
En base a tres guardias por día, se requerirían 5 palas y 42 camiones:
5 palas
@ $500,000 = $2’500,000
42 camiones @ $100,000 = $4’200,000
Total
= $6’700,000
El anterior es un ejemplo simplificado; sin embargo, está clara la diferencia en la tasa de
interés sobre el capital desembolsado.
Se usan varios métodos básicos de programación de equipos, con un número infinito de
variaciones menores:
1.- El primer método implica utilizar una mínima flota de equipo, en la que todas las
unidades son programadas en cada guardia. Esta es una práctica común en las
operaciones de pocas toneladas que trabajan una guardia por día, cinco o seis días por
semana. El éxito de este plan depende de que la reparación y mantenimiento se
realicen durantes las guardias no programadas. En caso de una avería de equipo, los
operarios son puestos en stand-by mientras se repara el equipo. La efectividad de este
procedimiento es cuestionada debido al costo extra de mantener personal en stand-by,
más el costo del equipo auxiliar que espera; es decir: camiones en espera por la pala o
la chancadora en espera de los camiones, etc. El problema se agrava en una operación
de tres guardias por día dónde no hay ninguna guardia ociosa para el trabajo de
reparación.
Un problema mayor encontrado en el método anterior es la pérdida de producción
mientras las máquinas se reparan o se mantienen. Con algunas de las más nuevas
excavadoras, estas pérdidas pueden ser mayores a 1,000 toneladas por hora. Este
método de planificación tiene alguna ventaja en operaciones más pequeñas, las que
trabajan en una sola guardia, al reducir los gastos de capital en el equipo de
movimiento de tierras. Una desventaja mayor es que cualquier pérdida de tiempo
retrasará a la operación respecto al programa de producción. Los retrasos deben
recuperarse mediante horas extraordinarias, o eventualmente agregando más equipo
(alquilado o propio), este puede ser un problema acumulativo. Las operaciones que
puedan darse el lujo de mantener una flota sobredimensionada, pueden permitirse el
retrasarse en el plan de producción.
2.- El segundo método consiste comúnmente en comprar la suficiente cantidad de equipo
para cubrir las condiciones pico, programa cada ítem a tiempo completo, y opera de
Ing. Jorge Durant Broden
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esta manera hasta el programa este tan adelantado como lo permitan las condiciones
de operación. Luego se fijan tasas mínimas de trabajo hasta que el programa este
equilibrado, repitiéndose este ciclo las veces que sea necesario.
Este sistema es preferible al primero ya que cualquier tiempo perdido en reparaciones
no afecta el programa de producción; sin embargo durante los ciclos pico, todavía se
mantiene el problema de personal en stand by. Las desventajas son: (a) la pérdida de
eficacia de los obreros ya que ellos intentaran disminuir la velocidad de trabajo y
estirar los tiempos de trabajo fuera de los horarios normales, (b) el costo de
compensación para el personal en stand by, y (c) la inversión extra en desbroce y
equipo excesivos.
3.- Un tercer método básico de programación consiste en determinar la cantidad de
equipo necesario para mantener los tonelajes deseados, aplicando los factores de
disponibilidad necesarios, y luego programar solamente el equipo necesario para
realizar el trabajo.
Este método permite que el personal de guardia mantenga la producción operando
otra máquina en caso de una avería y permite que las reparaciones dispongan del
tiempo necesario a fin de realizar un trabajo de reparación y mantenimiento adecuado.
La mejora neta en la eficacia supera los costos ocasionales de mantener equipo en
stand by. Este sistema básico, con menores variaciones, es comúnmente utilizado en
minería superficial.
Utilización de equipos.
Cada operación minera requiere de diferentes tamaños de equipo. Para una capacidad de la
planta de 2,500 toneladas por día, el uso de palas 9-yd3 y camiones de 60 toneladas,
capaces de producir aproximadamente 1500 toneladas por hora, sería irracional.
Recíprocamente, el empleo de palas de 2½ yd 3 y camiones de 20 toneladas en una
operación de 100,000 toneladas por día sería igualmente irracional. El problema principal
es el diseño de un espacio operativo adecuado, longitud de las vías de acarreo, etc.
Idealmente, el equipo es dimensionado a fin de satisfacer las metas anticipadas de
producción. Los proveedores de equipos de carguío y acarreo tienen folletos, manuales,
etc., los que proporcionan información confiable y conservadora acerca de la performance y
productividad promedio de sus equipos. Como una regla práctica general, el mayor tamaño
de equipo que pueda usarse eficazmente proporcionará los costos unitarios más bajos. El
equipo sobredimensionado, inadecuadamente aplicado, incrementará los costos operativos
más allá de cualquier nivel razonable y a menudo demostrará ser más costoso que continuar
utilizando el subdimensionado equipo obsoleto.
Una primera consideración en la utilización de equipo debe ser la disponibilidad mecánica
esperada para una unidad. Es una pobre práctica que en una operación fijada para 2,500
toneladas por día se adquiera una excavadora que producirá solamente 2,500 toneladas por
día. Se debe tener presente el efecto que el tiempo empleado en las reparaciones ejercerá en
la producción total. Si la anterior es la condición operativa deseada, entonces debe tenerse
Ing. Jorge Durant Broden
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en consideración el stock piling; o los operadores deben resignarse a los periodos de tiempo
fuera de servicio o a disminuir la producción mientras se repara el equipo.
Otra faceta del empleo de equipo es el principio de equilibrar los tamaños del mismo. La
combinación más eficaz de pala y camión tienen un ajuste de cuatro a cinco pasadas de la
pala para cargar un camión.
Los estudios indican que el número de pasos es proporcional a la longitud de la vía de
acarreo; sin embargo, al emplear menos de cuatro pasos y al emparejar los camiones con
pala, la producción debe ser muy estrechamente coordinada a fin de evitar tiempos perdidos
en la pala.
También debe tenerse en consideración la velocidad de los camiones que constituyen la
flota. En muchas minas a tajo abierto, no se emplean vías de paso, y el ciclo de la flota no
será más veloz que los vehículos más lentos. Donde haya más de una salida del tajo, es más
barato programar los camiones de la misma velocidad a una misma salida en lugar de los
del mismo tamaño. Al añadir nuevas unidades a una flota establecida, un análisis de
condiciones del acarreo puede mostrar que el retorno de la inversión es mayor si se cambia
a un camión de mayor capacidad, el cual se ajuste al ciclo de la flota actual, en vez de
adquirir unidades en donde la potencia del motor sea empleada en mayores velocidades.
En la operación de una flota con diferentes tamaños de palas y camiones, el procedimiento
más económico es asignar los camiones más grandes y más rápidos a las palas más grandes,
ganando así toda la productividad posible de las máquinas más grandes. Si un área es de
máxima prioridad, los equipos más nuevos y más grandes deben asignarse a esta.
Programación del mismo tipo de equipo con diferentes características operativas, algunos
de los cuales ajustan mejor a una determinada condición, se recomienda que estos sean
asignados a la condición a la que mejor se ajustan. Como ejemplo podemos citar que palas
de fabricación diferente tienen características operativas completamente diferentes bajo
condiciones de trabajo diferentes; así como también se puede mencionar que los camiones
Caterpillar alcanzan mayores velocidades en rutas de acarreo relativamente planas y los
camiones Komatsu se desempeñan mejor en vías con pendientes.
Una máquina con menos potencia de izaje y empuje, pero con mayores velocidades de giro,
mostrará ser más productiva en material bien fragmentado mientras una máquina con
mayor potencia de izaje y empuje demostrará ser más productiva en áreas de excavación
áspera. En las máquinas de tamaño más grandes esta diferencia puede ser tan alta como
1,000 a 1,500 toneladas por guardia, y la economía de la operación determina que las
máquinas sean asignadas en donde tengan mayores ventajas. Las máquinas obsoletas,
subdimensionadas o máquinas sobrantes que pueda tener en funcionamiento una operación
minera, son mejor utilizadas en condiciones ásperas de excavación tales como
mantenimiento de bancos, control de leyes o áreas de baja prioridad, y estas pueden
utilizarse a menudo como válvulas de seguridad en caso de avería de una máquina
asignada a áreas de producción de alta prioridad. A menudo las áreas problema son
atendidas primero antes de que ellas se vuelvan lo suficientemente críticas como para
requerir la asignación de máquinas más grandes.
Ing. Jorge Durant Broden
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Una adecuada asignación de camiones a una unidad de excavación requiere de una detenida
observación y una buena flexibilidad en la operación. La cuadrilla básica puede
determinarse mediante cálculos, utilizando archivos y experiencias locales acerca de la
productividad potencial de varias unidades y/o también factores de los manuales
proporcionados por los constructores del equipo. Después de que la cuadrilla inicie su
trabajo puede hacerse obvio que el grupo este sobre asignado y por ende este perdiendo
tiempo, o que esta cuadrilla este sub asignada y se pierda productividad de la unidad de
excavación. Se emplean varios métodos, centrales de despacho, supervisión visual, u otros
métodos a fin de reordenar eficientemente el equipo y cubrir adecuadamente las
necesidades del equipo de excavación.
Otro sistema es asignar las unidades de excavación; y entonces mediante centrales de
despacho asignar los camiones, cada unidad de acarreo es dirigida a una de las unidades de
excavación viaje por viaje.
Un tercer método de planificación frecuentemente utilizado es asignar una cuadrilla,
excavadora y unidades del acarreo a un área con una ley particular por un determinado
número específico de cargas o toneladas. Este método enfatiza las leyes en lugar de la
productividad total, y no es apropiado en minas o canteras que tienen bajos relaciones de
desbroce o que estén en las fases avanzadas de desarrollo.
Disponibilidad.
Un factor importante al programar el equipo es la disponibilidad de las unidades. Por
ejemplo, al programar una pala, un 80% de disponibilidad es un factor común, por
consiguiente de cada 100 guardias 80 serán productivas y se perderán 20 en reparación.
Con este factor de disponibilidad en mente, es apropiado programar, tal como se ha
indicado anteriormente, el equipo más nuevo y con mayor disponibilidad en las áreas de
alta prioridad. Las máquinas más viejas, que requieren más tiempo en reparación, deben
programarse en trabajos menos exigentes.
Hay dos métodos generales para el cálculo de disponibilidad de equipos. El primero, la
disponibilidad mecánica, es el factor que muestra la disponibilidad menos los tiempos
perdido por razones mecánicas. Un segundo método es el de la disponibilidad física, que es
la disponibilidad operacional total y considera tiempo perdido por cualquier razón. Además
de los cálculos anteriores, otros dos factores han demostrado ser útiles, el uso de la
disponibilidad y la utilización, los dos son medidos como un porcentaje (Véase la siguiente
Tabla).
Definition
EQUATION
W = working hours
R = repair hours
Mechanical
Availability
Time lost for
mechanical reasons.
(1)
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Physical Availability
Use of Availability
Total operational
availability, includes
time lost for any
reason.
(2)
Management tool to
establish effective use
of equipment.
(3)
Effective
Utilization
Total % use relates
hours worked to
total hours.
(4)
= (2) X (3)
45
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S = standby hours
T = total hours
W
X 100
W R
W S
X 100
T
W
X 100
W S
W
X 100
T
Ejemplo: Asumiendo los siguientes datos, calcule las diferentes disponibilidades.
W = 300, R = 100, S = 200, T = 600
La disponibilidad mecánica será:
300
X 100  75%
300  100
La disponibilidad física será:
300  200
X 100  83%
600
El uso de disponibilidad:
300
X 100  60%
300  200
La Utilización efectiva:
300
X 100  50%
600
Disponibilidad Mecánica.
Las horas trabajadas, o las horas operadas, se definen como el tiempo que una cuadrilla o
un operador son asignados a un equipo y la máquina está en condiciones operativas.
Entonces las horas trabajadas incluirían cada retraso. El tiempo de retraso incluye el tiempo
perdido en el viaje de y hacia el lugar de trabajo, el tiempo traslado, tiempos de lubricación
y llenado de combustible, tiempos perdidos debido a las condiciones climáticas, reuniones
de seguridad y así sucesivamente.
Los tiempos de retraso son incluidos dentro de las horas de trabajo porque deben ser
consideradas como una parte integrante de la operación. En la mayoría de los casos, los
retrasos encontrados son de duración relativamente corta y el equipo se mantiene en
funcionamiento.
Todas las horas operativas deben registrarse ya sean a partir de la carta de tiempos del
operador del equipo o de otras fuentes, en lugar de los horómetros del equipo. Esta
alternativa la más confiable, porque los equipos pueden continuar funcionando durante el
periodo del almuerzo o, en casos extremos, los horómetros de las máquinas se engranan a
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46
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las RPM del equipo y sólo registran las horas operativas operadas a determinado número de
revoluciones del equipo.
Tiempo de retraso también es considerado como parte de los costos operativos y de los
cálculos de productividad, y la inclusión de este tiempo en las horas trabajadas simplifica el
mantenimiento de los registros. Si en caso se excluyeran los tiempos normales de retrasos,
el porcentaje de disponibilidad obviamente aumentaría, sin embargo un 25% de tiempos de
retraso originan una diferencia de 5% en la disponibilidad mecánica.
Las horas de reparación son definidas como el tiempo empleado en la reparación real y
aquel empleado en la espera por reparación o repuestos, así como el mantenimiento
preventivo. Como se indicó anteriormente, la lubricación y el tiempo de servicio se cargan
a las horas de trabajo. Si el trabajo de la reparación se hace en el las guardias no
programadas, este tiempo también se agrega a las horas de reparación. Las minas con una o
dos guardias y cinco o seis días de operación por semana podrían programar todo el trabajo
de reparación en las guardias que no se trabaja. Este tiempo de reparación es necesario para
mantener el equipo y, como a tal, debe ser incluido en cualquier ecuación de disponibilidad
mecánica. Si no se incluyera el tiempo gastado esperando por los repuestos para la
reparación, no se obtendrá la disponibilidad verdadera de una operación en particular.
Al calcular la disponibilidad mecánica de acuerdo con las definiciones anteriores,
obtenemos un registro confiable de la disponibilidad de cualquier unidad de equipo bajo las
condiciones peculiares de cualquier funcionamiento dado. Con este registro, usando sólo
las horas de trabajo y las horas de la reparación, se puede proyectar la performance de una
máquina con exactitud razonable.
Las horas en Stand-by son consideradas en algunas ecuaciones para el cálculo de la
disponibilidad mecánica. Muchos han omitido deliberadamente el tiempo en stand-by, la
idea es que para cualquier periodo de tiempo operativo habrá una cantidad específica y
consistente de tiempo de reparación necesario para mantener la máquina en condiciones
operativas. Si se incluyesen las horas en stand-by, la respuesta podría distorsionarse, y por
consiguiente no ser fiable, ya que el número de horas en stand-by varía. La horas en standby ya fueron incluidas, y si por algún motivo estas fueron altas en un determinado período
de tempo, la disponibilidad sería correspondientemente alta.
Ejemplo
Horas trabajadas
300
Horas en Reparación 100
Horas Stand By
200
Disponibilidad mecánica 
300
x 100  75%
300  100
En caso de que las horas stand by fuesen incluidas dentro de las horas trabajadas, entonces
el resultado sería de:
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Disponibilidad mecánica 
300  200
x 100  83%
300  100  200
Por lo tanto, si el equipo tuviese un programa apretado, con tiempos en stand by
considerablemente menores, el índice del porcentaje de disponibilidad disminuiría
considerablemente, la operación tendría retrasos inesperados y posiblemente pérdidas de
horas hombre y producción.
Ejemplo: En caso de que la maquina fuese reprogramada:
Horas de trabajo
450
Horas en reparación 150
Horas en stand by
0
Disponibilidad mecánica =
450
x 100  75%
450  150
En caso de que las horas en stand by fuesen incluidas tal como anteriormente:
Disponibilidad mecánica =
450
x 100  75%
450  150
Con las ecuaciones y definiciones anteriores, la posibilidad de sobre programar equipo y,
en la posibilidad de una falla mecánica, se reduce considerablemente la pérdida
correspondiente de dinero en tanto el personal y demás equipo se encuentra en espera.
Otra metodología acerca de la disponibilidad mecánica iguala las horas trabajadas con las
horas programadas, omitiéndose las reparaciones efectuadas fuera de las horas fijadas
programadas. Con metodología se obtendrán altos porcentajes de disponibilidad
(dependiendo de la cantidad de trabajos de reparación efectuados en horas no
programadas) esto puede volverse problemático cuando la demanda por tiempo de máquina
aumente y los tiempos de reparación en horas no programadas disminuyan.
Ejemplo:
Horas trabajadas
Reparaciones durante el tiempo programado
Reparaciones en tiempo no programado
Disponibilidad mecánica =
300
50
50
300
x 100  75%
400
Si se omiten las horas no programadas:
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Disponibilidad mecánica =
300
x 100  86%
350
La verdadera disponibilidad mecánica es fiable al momento de comparar máquinas
equivalentes de fabricación diferente. Este porcentaje no muestra qué tiempo un equipo está
realmente disponible para operar. Por una variedad de razones, incluyendo reparaciones
completadas durante una guardia, equipos en situación mala ubicación, y así
sucesivamente, los equipos pueden estar listos para operar pero no son usados.
Disponibilidad Física.
Las “horas en stand by” representan el tiempo que una pieza de equipo está disponible para
la operación, pero no es usado cuando la mina esta en una operación programada. Por
ejemplo: en una operación de seis días, no se considera tiempo en stand by el sétimo día o
día no programado. O en una operación con una o dos guardias, las guardias no
programadas no son consideradas tiempos en stand by.
Las “Horas programadas” son el número de horas en que se trabaja la mina. Las horas
programadas serán iguales a las horas trabajadas más las horas en reparación las horas en
stand by.
La “disponibilidad física”, tal como se indicó anteriormente, es básicamente un registro
histórico de una máquina, que muestra qué uso se ha hecho de los tiempos. Aunque una
máquina puede estar mecánicamente lista para el servicio, se presentan ocasiones en que,
por razones operacionales, no es apropiado o económico usarlo. La disponibilidad física
considera estas condiciones. Esta es muy útil en una apreciación general de la actuación
mecánica del equipo, y también puede usarse como un indicador de la eficacia de un
programa de planificación de maquinaria.
Si la disponibilidad física es considerablemente más alta que la verdadera disponibilidad
mecánica, el equipo no está siendo utilizado a su capacidad, siendo deseable un estudio
completo la operación. Este estudio podría mostrar si una máquina haya sido
deliberadamente asignada a un programa suave, (áreas aisladas, máquina pequeña, o pobre
performance, etc.) o si una pobre planificación haya asignado poco trabajo a un equipo a
expensas del balance entre los equipos.
Ejemplo:
Horas trabajadas
Horas en reparación
Horas en stand by
Horas programadas
Disponibilidad física =
= 300
= 100
= 200
= 600
300  200
x 100  83%
600
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300
x 100  75%
300  100
Disponibilidad mecánica =
El porcentaje de disponibilidad física es generalmente mayor que el porcentaje de la
disponibilidad mecánica, y sólo en raros casos los dos podrían ser iguales durante un corto
tiempo. La igualdad en éstos sólo ocurre solo cuando el tiempo en stand by es cero. Tal
como ocurre en los enfoques de la disponibilidad física, en el de la disponibilidad
mecánica, el nivel de eficacia de la operación aumenta. Ni la disponibilidad mecánica ni la
disponibilidad física mostrarán qué porcentaje de tiempo una máquina estuvo disponible y
realmente utilizada.
Uso de la disponibilidad
El uso de la disponibilidad se calcula de la siguiente manera:
Uso de disponibilidad (%) =
Hrs trabajadas
x 100
hrs trabajadas  hrs s tan by
Ejemplo:
Horas trabajadas
= 300
Horas de reparación = 100
Horas stand by
= 200
Uso de la disponibilidad =
300
x 100  60%
300  200
El porcentaje de uso de la disponibilidad es simplemente registro de cuán eficazmente
utiliza una operación hace uso del equipo disponible, y como tal, es una excelente
herramienta para la dirección. El uso de esta ecuación a lo largo de un período de tiempo
establecerá el nivel de eficacia de la operación durante un período de tiempo y se puede
demostrar que hay un indicador de ser un indicador listo de salida de esta norma.
Si el porcentaje de la flota fuese bajo, esto podría ser un indicativo de exceso de equipo o
escasez de personal de operaciones. Los porcentajes bajos para las unidades individuales
pueden indicar problemas operacionales que requieren un estudio extenso. El análisis de un
porcentaje errático puede proporcionar sólida información acerca de la utilidad de una
máquina en particular. Cada flota de equipo parece tener unidades que no son operan a su
máxima capacidad. Las máquinas no pueden ser capaces de realizar las tareas asignadas, o
su performance puede ser defectuosa. También, una máquina puede localizarse en una área
no fijada para su operación. La investigación de estas posibilidades puede proporcionar
respuestas que modificarán el funcionamiento para alcanzar la eficiencia máxima.
Si se establece como norma el uso del porcentaje de uso de la disponibilidad, se puede
detectar una escasez de equipo o un exceso de operadores. Si estuviésemos ante el caso de
una escasez de equipo, la operación se enfrenta a la pérdida de producción mientras se está
esperando por repuestos, movimientos, etc., Si el problema fuese un número excesivo de
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operadores de equipo, se puede emplear equipo adicional a fin de mantenerlos ocupados.
Esto, a su vez, baja las toneladas por hora hombre, y el costo de personal tonelada sería
correspondientemente más alto. En cualquier sería necesario una reprogramación de equipo
o añadir nuevo equipo a fin de lograr el funcionamiento eficaz.
En minas con áreas de trabajo extensas, no es barato hacer grandes movimientos de
equipos, y los equipos añadidos para cubrir el tajo proporcionarían un porcentaje de uso de
la disponibilidad más bajo que operando un equipo más pequeño y más compacto. En otras
operaciones puede ser deseable retener equipos obsoletos pero utilizables para su uso en las
áreas mineras menos importantes. Los equipos más viejos funcionarían como una válvula
de seguridad en caso de tener problemas con los equipos más modernos, de mayor
producción. Esto, también, bajaría el porcentaje de utilización de la disponibilidad.
Utilización efectiva.
La utilización efectiva se determina como se indica a continuación:
Utilización efectiva (%) =
hrs trabajadas
x 100
horas totales
Se han definido las condiciones usadas en esta ecuación previamente. La utilización eficaz
es muy similar al uso de la disponibilidad y sólo difiere al relacionar las horas trabajadas
con las horas totales en ves de las horas disponibles. La ecuación se presenta como una
alternativa que también se usa en la industria minera y prácticamente toda la discusión del
uso de la disponibilidad se aplica también a esta ecuación.
ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN EN EL TRABAJO.
A fin de estimar la producción de nuestros sistemas de acarreo y transporte, cuando ellos
están ya implementados y trabajando es preciso determinar los siguientes factores.
Peso de la carga.
El método más preciso para determinar el peso de la carga acarreada es el pesaje directo.
Esto normalmente se realiza pesando en balanzas portátiles eje por eje o llanta por llanta.
Se puede emplear cualquier balanza de capacidad y precisión adecuadas. Al momento de
pesarla, la unidad deberá estar a nivel a fin de reducir el error causado por la transferencia
de peso. Se deberá pesar el suficiente número de cargas a fin de obtener un buen promedio.
El peso de la máquina es la suma de los pesos de los ejes o llantas individuales.
El peso de la carga puede ser obtenido utilizando el peso vacío y cargado de la unidad.
Peso de la carga = Peso Bruto – Peso vacío
A fin de determinar las unidades cúbicas en banco acarreadas por una determinada
máquina, el peso de la carga es dividido entre la densidad en banco del material que está
siendo acarreado.
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BCY = Peso de la carga ÷ Densidad en Banco
Estudio de Tiempos.
A fin de determinar la producción, se debe determinar el número de viajes completos que
una unidad realiza en una hora. Primero se obtiene el tiempo de ciclo de la unidad con la
ayuda de un cronómetro. Tome el tiempo de varios ciclos completos a fin de llegar a un
promedio del tiempo de ciclo. Al permitir que el cronómetro corra continuamente, se
pueden registrar para cada ciclo diferentes segmentos de tiempo, como el tiempo de carga,
tiempo de espera, etc. El conocer los segmentos individuales de tiempo proporciona una
buena oportunidad de evaluar el balance de distribución y la eficiencia del trabajo. El
siguiente es un ejemplo del formato de estudio de tiempos del carguío de un rastrillo. Los
números en las columnas blancas significan lecturas al parar el cronómetro, los números en
las columnas sombreadas son valores calculados.
Esto puede ser fácilmente extendido a fin de incluir otros segmentos del ciclo tales como el
tiempo de acarreo, tiempo de descarga, etc. Se pueden desarrollar formatos similares para
las topadoras, cargadoras, cuchillas, etc. El tiempo de espera es el tiempo que la unidad
debe esperar por otra unidad de tal manera que ambas puedan realizar el trabajo
conjuntamente. El tiempo de demora es cualquier otro tiempo que no sea de espera, cuando
una maquina no esta desarrollando su tiempo de trabajo (un rastrillo esperando cruzar una
ferrovía).
Tiempos
Totales
de Ciclo
(menos Llega
demoras) Corte
0.00
3.50
3.50
4.00
7.50
4.00
12.50
Tiempo
Espera
0.30
0.30
0.35
0.42
Inicio
Carga
0.30
3.80
7.85
12.92
Tiempo
Carga
0.60
0.65
0.70
0.68
Fin
Carga
0.90
4.45
8.55
13.60
Inicio
Demora
Tiempo
Demora
Fin
Demora
9.95
1.00
10.95
Nota: Todos los tiempos están en minutos.
A fin de determinar los viajes-por-hora a una eficiencia del 100%, divida 60 minutos entre
el tiempo promedio del ciclo menos los tiempos de espera y demora. El tiempo del ciclo
puede o no incluir los tiempos de espera y/o demoras. Por lo tanto es posible tener una idea
de los diferentes tipos de producción: producción medida, producción sin esperas o
demoras, producción máxima, etc. Por ejemplo:
La producción real: incluye todos los tiempos de espera y demoras.
Producción normal (sin demoras): incluye los tiempos de espera que son considerados
normales, pero no las demoras.
Producción máxima: a fin de determinar la producción máxima (u óptima), se eliminan los
tiempos de esperas y demoras. El tiempo del ciclo puede ser modificado empleando un
tiempo óptimo de carga.
Ejemplo.
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Un estudio de tiempos para un tractor rastrillo puede haber arrojado los siguientes
resultados:
Tiempo promedio de espera
Tiempo promedio de carga
Tiempo promedio de demoras
Tiempo promedio de acarreo
Tiempo promedio de descarga
Tiempo promedio de retorno
Tiempo promedio total del ciclo
: 0.28 minutos
: 0.65
: 0.25
: 4.26
: 0.50
: 2.09
: 8.03 minutos
Menos tiempos de espera y demora
Tiempo promedio del ciclo 100% eff.
: 0.53
: 7.50 minutos
Peso vacío de la unidad de acarreo
Pesos de la unidad cargada
Peso de la unidad # 1
93,420 lb.
Peso de la unidad # 2
89,770 lb.
Peso de la unidad # 3
88,760 lb.
Total
271,950 lb.
: 48,650 lb.
Promedio
1.
2.
3.
4.
5.
90,650 lb.
Peso de la carga promedio = 90,650 lb. – 48,650 lb. = 42,000 lb.
Densidad en banco = 3,125 lb. / BCY.
Carga = Peso de la carga / densidad en banco = 42,000 lb. / 3125 lb./BCY = 13.4
BCY.
Ciclos/ hora = (60 min/hr) / (Tiempo de ciclo) = 60 min/hr / 7.5 (min/ciclo) = 8.0
ciclos / hora.
Producción = Carga por ciclo X ciclos/hr = 13.4 BCY / ciclo X 8.0 ciclos/hr.
= 107.2 BCY/hr.
ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN FUERA DE TRABAJO.
Es a menudo necesario estimar la producción del equipo de movimiento de tierras a fin de
seleccionarlo para un determinado trabajo. Como guía, esta sección estará dedicada a la
discusión de varios factores que pueden afectar la producción.
Resistencia al rodamiento (RR).Es una medida de la fuerza que se debe vencer a fin de hacer rodar o empujar una rueda
sobre el terreno. Esta fuerza es afectada por las condiciones del terreno y la carga –
mientras más se hunda una rueda en la vía, mayor será la resistencia al rodamiento. La
fricción interna y la flexión de la llanta también contribuyen a la resistencia al rodamiento.
La experiencia ha demostrado que la resistencia mínima es de aproximadamente 2% (1.5%
para camiones con llantas radiales o duales) del peso bruto de la máquina (sobre las
llantas). La resistencia debida a la penetración de la llanta es aproximadamente 1.5% del
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peso bruto sobre la llanta por cada pulgada de penetración (0.6% por cada centímetro de
penetración). Por lo tanto, la resistencia total al rodamiento puede ser calculada empleando
estas relaciones de la siguiente manera:
RR = 2% del PBM + 0.6% el PBM por centímetro de penetración de la llanta.
RR = 2% del PBM + 1.5% del PBM por pulgada de penetración de la llanta.
Fuente: Caterpillar Performance Handbook - 1998
Nota.- Cuando se está calculando los requisitos de “arrastre” para los tractores a orugas, la
resistencia al rodamiento es aplicable solamente al peso sobre las ruedas de la unidad de
remolque. Ya que los tractores a orugas utilizan ruedas de metal, las que se mueven sobre
“caminos de metal”, la resistencia al rodamiento del tractor es relativamente constante y es
contemplada en la potencia indicada de la barra de tracción
No es necesario que las llantas penetren en el terreno para que la resistencia al rodamiento
se eleve por encima del mínimo. Se obtiene el mismo efecto si la superficie de rodamiento
se flexiona bajo la carga, la llanta esta siempre funcionando camino arriba. Unicamente en
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superficies muy duras y suaves con una buena compactación, la resistencia al rodamiento se
aproximara al mínimo.
En donde se presenta una real penetración en el terreno, se puede presentar alguna
variación en la resistencia al rodamiento con diferentes presiones de inflado y diseños de
superficie de rodadura.
Resistencia a la gradiente.
Es una medida de la fuerza que se debe vencer a fin de mover una máquina sobre
gradientes positivas. La asistencia de la gradiente es una medida de la fuerza que asiste a
una máquina en su movimiento en gradientes negativas.
Las gradientes son por lo general medidas en porcentaje de desnivel, el cual es la relación
entre la elevación o caída vertical y la distancia horizontal a la cual esta se observa. Por
ejemplo, una gradiente de 1% es equivalente a 1 metros de elevación o caída por cada 100
metros de distancia horizontal; una elevación de 4.6 m en una distancia horizontal de 53.3
m es igual a una gradiente de 8.6%.
Gradiente =
4.6 m
 8.6%
53.3 m
Las gradientes positivas son normalmente denominadas gradientes adversas y las gradientes
negativas se llaman gradientes favorables. La resistencia a la gradiente es usualmente
expresada como un porcentaje positivo y la asistencia de la gradiente es expresada como un
porcentaje negativo.
Se ha encontrado que por cada 1% de incremento en la gradiente adversa se deben superar
10 kg (20 lb.) adicionales de resistencia por cada tonelada métrica (U.S.) del peso de la
máquina. Esta relación es la base en la determinación del Factor de Resistencia a la
Gradiente, el cual viene expresado en kg / tonelada métrica (libras / tonelada U.S.).
Entonces, la resistencia ó asistencia a la gradiente es obtenida multiplicando el Factor de
Resistencia a la Gradiente por el peso bruto de la máquina.
Se puede también calcular la resistencia a la gradiente utilizando un porcentaje del peso
bruto de la unidad. Este método se basa en la relación de que la resistencia a la gradiente es
aproximadamente igual al 1% del peso bruto de la máquina por cada 1% de gradiente.
La resistencia o asistencia a la gradiente afecta a las unidades movidas sobre neumáticos y
sobre orugas.
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Facultad de Ingeniería de Minas – Curso de Acarreo y Transporte
Resistencia total.
Es el efecto combinado de la resistencia al rodamiento y la resistencia a la gradiente. Puede
ser calculada sumando los valores de la resistencia al rodamiento y la resistencia a la
gradiente para obtener una resistencia en kilogramos (libras) fuerza.
La resistencia total puede también representarse como consistente completamente de la
resistencia a la gradiente y expresado como porcentaje de gradiente. En otras palabras, el
componente de la resistencia al rodamiento es expresado en términos de una cantidad
adicional de resistencia a la gradiente. Empleando este criterio, la resistencia total puede ser
expresada en términos de porcentaje de gradiente.
Esto puede ejecutarse convirtiendo la contribución de la resistencia al rodamiento en un
porcentaje correspondiente de resistencia a la gradiente. Ya que una gradiente adversa de
1% ofrece una resistencia de 10 kg. (20 lb) por cada tonelada métrica (U.S.) de peso de la
maquina, por lo tanto cada 10 kg (20 lb) de resistencia por tonelada de peso de la máquina
puede ser representado como una gradiente adversa adicional de 1%. Por lo tanto se puede
suponer que la resistencia al rodamiento en porcentaje y la resistencia a la gradiente en
porcentaje pueden ser sumadas para dar la Resistencia Total en porcentaje o la Gradiente
Efectiva. Las siguientes fórmulas son útiles para el cálculo de la Gradiente Efectiva.
Resistencia al rodamiento (%) = 2% + 0.6% por centímetro de penetración de la llanta.
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Resistencia a la gradiente (%) = % gradiente.
Gradiente Efectiva (%) = RR (%) + RG (%)
La Gradiente Efectiva es un concepto útil al trabajar con curvas de Rimpull-SpeedGradeability, las curvas de retardo, las curvas de frenado y las curvas de tiempo de viaje.
Tracción.
Es la fuerza de empuje desarrollada por una rueda u oruga en tanto actúa sobre una
superficie. Esta es expresada como empuje en la barra de tracción o Rimpull. Los siguientes
factores afectan a la tracción: peso sobre las ruedas tractoras u orugas, acción de agarre de
la rueda tractora u oruga y las condiciones del terreno. El coeficiente de tracción (para
cualquier vía) es la relación entre el máximo empuje desarrollado por la máquina a el peso
total en las ruedas motrices.
Coeficiente de tracción = Empuje / peso en las ruedas motrices
Por lo tanto, para encontrar el empuje utilizable para una determinada máquina:
Empuje utilizable = Coeff. de tracción x peso en las ruedas motrices.
Ejemplo: (Tractores sobre orugas)
Que empuje en la barra de tracción puede ejercer un tractor a orugas de 26,800 kilogramos
mientras trabaja en terreno firme o en terreno suelto.
Terreno firme : 0.90 x 26,800 kg = 24,120 kg
Terreno suelto : 0.60 x 26,800 kg = 16,080 kg
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Altitud.
A elevadas altitudes, la performance del motor o su caballaje se reduce debido a un aire
más liviano, el que ocasiona una combustión ineficiente. El compensador de altura consiste
en un turbo cargador, el cual incrementa el volumen de aire aspirado por el motor,
permitiendo una combustión completa del combustible inyectado. Los motores diesel
equipados con compensadores de altura pueden entregar toda su potencia hasta altitudes de
3,500 a 7,000 pies (1,115 y 2,135 m). A mayores altitudes, aún los compensadores de altura
no pueden equiparar el volumen de aire a nivel del mar y los motores comenzarán a perder
potencia. Dicha pérdida de potencia es de aproximadamente 1.0 % de la potencia indicada
por cada 300 pies (100 m) por encima de los 7,000 pies.
Las hojas de especificaciones muestran cuanto de empuje puede producir una máquina para
determinado cambio y velocidad cuando la máquina esta operando a su potencia indicada.
Cuando una máquina esta operando a grandes alturas, se necesitara bajar la potencia del
motor a fin de mantener la vida normal de la máquina. Esta disminución de potencia
producirá menor Rimpull o empuje en la barra de tracción.
Debe hacerse notar que algunos motores equipados con turbo cargadores pueden operar
hasta 3,050 metros antes de necesitar bajar la potencia. La mayoría de los motores están
diseñados para trabajar hasta los 1520 metros antes de requerir reducir la potencia nominal.
Esta disminución de la potencia debido a la altitud debe ser considerada en cualquier
estimación del trabajo. La cantidad de disminución en la potencia se reflejará en la
gradeabilidad de y en los tiempos de carga, viaje, y descarga.
El problema ejemplo que sigue muestra uno de los métodos empleados en el cálculo de
disminución de potencia: incrementando los componentes apropiados del tiempo total del
ciclo en un porcentaje igual a la reducción en Hp debida a la altura (p.ej. si el tiempo de
viaje de una unidad de acarreo se estima en 1.00 minutos a plena potencia, el tiempo de
dicha unidad con una reducción de potencia de 10% de los Hp será de 1.10 minutos). Este
es un método aproximado que proporciona estimados razonablemente precisos hasta
elevaciones de 3,000 metros (10,000 pies)
El tiempo de viaje para las unidades de acarreo con reducciones de potencia mayores al
10% deberían ser calculadas como se indica a continuación empleando las tablas de
Rimpull-velocidad-gradeabilidad.
1) Determinar la resistencia total (resistencia a la gradiente más resistencia al
rodamiento), en porcentaje.
2) Empezando en el punto A de la tabla, siga la línea de resistencia total en forma
diagonal hasta su intersección, B, con la línea vertical correspondiente al peso bruto
de la máquina (las líneas correspondientes a este se muestran en forma discontinua
tanto para cargado como para vacío).
Ing. Jorge Durant Broden
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3) Empleando una regla, establezca una línea hacia la izquierda del punto B hasta el
punto C en la escala de Rimpull.
4) Divida el valor del punto C tal como se lee en la escala de Rimpull entre el
porcentaje del caballaje total disponible después de la reducción por altura, obtenido
de la sección de tablas. Esto nos da un valor D para el Rimpull mayor que el punto
C.
5) Establezca una línea horizontal hacia la derecha del punto D. La última intersección
de esta línea con la curva de rangos de velocidades es el punto E.
6) Una línea vertical a partir del punto E determina el punto F en la escala de velocidad.
7) Multiplique la velocidad en kilómetros por hora por 16.7 (en mph por 88) para
obtener la velocidad en metros por minuto (pies/min). El tiempo de viaje en minutos
parta una determinada distancia se determina mediante la fórmula.
Tiempo(min) 
Dis tan cia
Velocidad
Las Tablas de los diferentes constructores de equipo pueden ser empleadas como un
método alternativo para calcular los tiempos de acarreo y retorno.
Eficiencia del trabajo.
Es uno de los elementos más complejos al estimar la producción ya que está influenciada
por factores como la habilidad del operador, reparaciones y ajustes menores, demoras del
personal, demoras ocasionadas por la organización del trabajo. En caso de no disponer de
datos del trabajo, a continuación se muestra una aproximación de la eficiencia.
Horas de trabajo
Factor de eficiencia
50 min/hora
45 min/hora
0.83
0.75
Operación
Diurna
Nocturna
Estos factores no consideran las demoras debido a condiciones climáticas o paralizaciones
de máquina debidas a mantenimiento y reparación. Estos factores deben tomarse en cuenta
en base a la experiencia y condiciones locales.
Ing. Jorge Durant Broden
59
Facultad de Ingeniería de Minas – Curso de Acarreo y Transporte
Ejemplo.Un contratista esta planeando colocar el siguiente sistema en un trabajo para un presa. Cuál
sería el estimado de producción y el costo por yardas cúbicas en banco?.
Equipo:
11
Tractores de rastrillos Caterpillar 631E serie II.
2
Buldózer D9N con cucharas en C.
2
Niveladoras Caterpillar 12G
1
Compactador Caterpillar 825C
Material:
Descripción: Arcilla arenosa, húmeda, cama natural.
Densidad en banco: 3000 lb/BCY
Factor de Carga: 0.80
Factor de Compactación: 0.85
Factor de Tracción: 0.50
Altitud: 7500 pies
Gradiente Efectiva Total = RR(%) ± RG(%)
Sección A: Gradiente Efectiva Total = 10% + 0% = 10%
Sección B: Gradiente Efectiva Total = 4% + 0% = 4%
Sección C: Gradiente Efectiva Total = 4% + 4% = 8%
Sección D: Gradiente Efectiva Total = 10% + 0% = 10%
Ruta de Acarreo:
1. Estimar la carga:
Capacidad (LCY) x FC x Densidad en Banco = Carga
31 LCY x 0.80 x 3000 lb/BCY = 74,400 lb de carga
2. Establecer el peso de la máquina:
Peso vacío
Peso de la carga
Peso bruto
Ing. Jorge Durant Broden
: 88,000 lb ó 44 tons.
: 74,400 lb ó 37.2 tons.
: 162,4000 lb ó 81.2 tons
60
Facultad de Ingeniería de Minas – Curso de Acarreo y Transporte
3. Calcular la Tracción utilizable (limitaciones de tracción):
Cargado: (peso sobre las ruedas tractoras = 54% del GMW)
Factor de Tracción x Peso sobre las ruedas tractoras =
0.50 × (0.54 × 162,400 lb) = 43,848 lbs.
Vacío: (peso sobre las ruedas tractoras = 69% del GMW)
Factor de Tracción x Peso sobre ruedas tractoras =
0.50 × (0.69 × 88,000) = 30,360 lbs.
4. Reducción de potencia por altura:
En la Sección de Tablas verifique la disponibilidad de potencia a 7500 pies de
altura.
631E Serie II – 100%
12G – 85%
D9N
- 100%
825C - 94%
5. Compare la resistencia total con el esfuerzo tractivo en el acarreo:
Resistencia a la gradiente:
RG = lb/ton x ton x % de gradiente adversa
Sección C = 20 lb/ton x 81.2 ton x 4% gradiente = 6496 lb
Resistencia al rodamiento:
RR = Factor RR (lb/ton) x GMW (tons)
Sección A = 200 lb/ton x 81.2 tons = 16,240 lb
Sección B = 80 lb/ton x 81.2 tons = 6,496 lb
Sección C = 80 lb/ton x 81.2 tons = 6,496 lb
Sección D = 200 lb/ton x 81.2 tons = 16,240 lb
Resistencia Total:
RT = RR + RG
Sección A = 16,240 lb + 0
Sección B = 6,496 lb + 0
Sección C = 6,496 lb + 6,496 lb
Sección D = 16,240 lb + 0
= 16,240 lb
= 6,496 lb
= 12,992 lb
= 16,240 lb
Compare las libras de empuje utilizables con las libras de empuje máximo
requeridas para mover el 631E
Empuje utilizable
Ing. Jorge Durant Broden
43,848 lb cargado
61
Facultad de Ingeniería de Minas – Curso de Acarreo y Transporte
Empuje requerido
16,240 lb máxima resistencia total
Estime el tiempo de viaje para el 631E (cargado) desde la gráfica de tiempos de
viaje, lea el tiempo de viaje desde la distancia y la gradiente efectiva.
Tiempo de viaje (de las curvas):
Sección A
: 0.60 minutos
Sección B
: 1.00
Sección C
: 1.20
Sección D
: 0.60
Total
: 3.40 minutos
Nota: Este es únicamente un estimado; no toma en cuenta los tiempos de
aceleración y desaceleración, por lo tanto no es tan preciso como la información
obtenida a partir de programas de computadora.
6. Compare la Resistencia Total con el Esfuerzo Tractivo al retorno:
Asistencia de la Gradiente:
GA = 20 lb/ton x ton x % gradiente negativa
Sección C
: 20 lb/ton x 44 ton x 4% = 3520 lb
Resistencia al rodamiento:
RR = Factor RR x Peso vacío (tons)
Sección D
: 200 lb/ton x 44 tons = 8800 lb
Sección C
: 80 lb/ton x 44 tons = 3520 lb
Sección B
: 80 lb/ton x 44 tons = 3520 lb
Sección A
: 200 lb/ton x 44 tons = 8800 lb
Resistencia Total:
TR = RR – GA
Sección D
: 8800 lb – 0 = 8800 lb
Sección C
: 3520 lb – 3520 lb = 0
Sección B
: 3520 lb – 0 = 3520 lb
Sección A
: 8800 lb – 0 = 8800 lb
Compare las libras de empuje utilizables contra las libras de empuje máximo
requeridas para mover el 631E.
Libras de empuje utilizables: 30,360 lb vacío
Libras de empuje requeridas: 8800 lb
Estime el tiempo de viaje de retorno vacío para el 631E a partir de las curvas de
tiempo.
Tiempo de viaje (de las curvas):
Sección D
: 0.40 minutos
Ing. Jorge Durant Broden
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Sección C
Sección B
Sección A
Total
: 0.55
: 0.80
: 0.40
: 2.15 minutos
7. Estimar el tiempo del ciclo:
Tiempo total de viaje : 5.55 minutos
(acarreo y retorno)
Ajustes por altura
: 100% x 5.55 minutos = 5.55 minutos
Tiempo de carga
: 0.7 minutos
Tiempo de maniobras : 0.7 minutos
Tiempo del ciclo
: 6.95 minutos
8. Verifique las diferentes combinaciones de tractor-rastrillo:
El tiempo de ciclo del tractor consiste en carguío, elevación, retorno y tiempo de
maniobras. En donde no se dispongan de datos reales de trabajo, se pueden emplear
los siguientes:
Tiempo de elevación : 0.10 minutos.
Tiempo de retorno : 40% del tiempo de carguío.
Tiempo de maniobras : 0.15 minutos.
Ciclo del Tractor
: 140% del tiempo de carga + 0.25 minutos.
Ciclo del Tractor
: 140% de 0.7 minutos + 0.25 minutos.
: = 0.98 + 0.25 = 1.23 minutos
El tiempo del ciclo del rastrillo dividido entre el tiempo del ciclo del tractor indica
el número de rastrillos que puede ser manejado por cada tractor.
6.95 minutos / 1.23 minutos = 5.65.
9. Estimar la producción:
Ciclos/hora
= 60 min ÷ Tiempo total del ciclo
= 60 min/hr ÷ 6.95 minutos/ciclo
= 8.663 ciclos/hora
Carga estimada
= Capacidad colmada x Factor de Carga
= 31 LCY x 0.80
= 24.8 BCY
Producción horaria = Carga estimada x ciclos/hora
de la unidad
= 24.8 x 8.6
= 213 BCY/hr
Producción ajustada = Factor de eficiencia x producción horaria
= 0.83 (horas de 50 minutos) x 213 BCY
= 177 BCY/hr
Producción de la
= Producción unitaria x número de unidades
Flota
= 177 BCY/hr x 11 = 1947 BCY/hr
Ing. Jorge Durant Broden
63
Facultad de Ingeniería de Minas – Curso de Acarreo y Transporte
10. Estimar la compactación:
Requerimientos de
Compactación
= Factor de esponjamiento x producción horaria de flota
= 0.85 x 1947 BCY/hr
= 1655 CCY/hr
Capacidad de compactación (dados los siguientes datos):
Ancho de compactación, 7,4 pies
(W)
Velocidad promedio de compactación, 6 mph
(S)
Espesor de la compactación, 7 pulgadas
(L)
Nro. de pases requeridos, 3
(P)
CCY / hr 
W S L16.3
P
= 7.4 x 6 x 7 x 16.3 ÷ 3
= 1688 CCY/hr
Dados los requisitos de compactación de 1655 CCY/hr, el 825C es un compactador
adecuado para el resto de la flota. Sin embargo, cualquier cambio en la distribución
del trabajo que incremente la producción malogrará este balance.
11. Estimar el costo horario total:
631E
D9N
12G
825C
Operarios
@ $65.00/hr x 11 unidades
@ $75.00/hr x 2 unidades
@ $15.00/hr x 2 unidades
@ $20.00/hr x 1 unidad
@ $20.00/hr x 16 hombres
Costo Total (Posesión y Operación)
12.
= $ 715.00
= $ 150.00
= $ 30.00
= $ 40.00
= $ 320.00
= $1,255.00
Calcule la performance:
Costo por Yarda cúbica en banco
= Costo total horario / Producción horaria
= $1,255.00 / 1947
= $ 0.64 / BCY
Nota : Se deben efectuar los cálculos de Ton-MPH a fin de evaluar la habilidad de la
maquinaria para operar bajo condiciones de seguridad.
13.
Otras Consideraciones:
En caso de necesitarse otro tipo de equipo tal como ripper, camiones de agua o de
otro tipo, esta maquinaria deberá también incluirse en el cálculo del costo por
Yarda Cúbica en Banco.
Ing. Jorge Durant Broden
64
Facultad de Ingeniería de Minas – Curso de Acarreo y Transporte
Distancias económicas de acarreo
Los sistemas de equipo móvil para trabajos de minería operan en áreas de aplicación
económica generalizada. Estas zonas varían por máquina con la distancia, condiciones del
terreno, pendientes, tipo de material, tasa de producción y habilidad del operador.
De todas estas variables, la distancia proporciona la mejor base inicial para la selección del
sistema. La siguiente tabla proporciona reglas prácticas para la aplicación de los sistemas
basadas en la distancia. Estos rangos de aplicación varían con el tipo de aplicación.
La maquinaria de carguío y acarreo tiene rangos de producción que varían con la
configuración de la cuchara, tamaño del área de descarga, habilidad del operador, y
condiciones del área de carga. A continuación se presenta una tabla de Caterpillar que
muestra las condiciones de aplicabilidad y la productividad esperada en la combinación de
varios de sus equipos.
Ing. Jorge Durant Broden
65
COMPUMET EIRL
[email protected]
COMPAÑÍA PERUANA DE USO MINERO ECOLÓGICO Y TÉCNICO
Telefax: 295-7356
CAPACITACIÓN PARA
TRABAJADORES MINEROS
CERRO RICO – BASE REY
TRANSPORTE DE
MATERIALES
MÓDULO MINERÍA
LIMA, AGOSTO DEL 2006
COMPUMET EIRL
TEMARIO
TRANSPORTE Y LIMPIEZA DE MATERIALES
I. CONCEPTOS PREVIOS
1.1. Tracción horizontal.
1.2. Los esfuerzos resistentes.
1.3. Resistencia por gradiente.
II. ASPECTOS GENERALES
2.1. Limpieza y transporte
manual.
2.2 . Preparación del lugar de trabajo.
2.3. Proceso de transporte.
2.4. Limpieza y transporte mecanizado.
2.5. Preparación del lugar de trabajo.
2.6. Preparación del equipo de limpieza.
2.7. Cambio y carguío de carros minero.
2.8. Herramientas.
III. LOCOMOTORAS Y CARROS MINEROS PARA TRANSPORTE
EN MINERÍA
SUBTERRÁNEA
3.1. Introducción.
3.2. Generalidades.
3.3. La locomotora.
3.4. Corriente continua para locomotoras.
IV. OPERACION DE LOCOMOTORAS DE MINA
4.1. Motorista:
4.2. Uso de controles de la locomotora.
4.3. ¿Cómo se genera una accidente?.
4.4. ¿Cómo se evita un accidente?
MÓDULO MINERÍA
96
COMPUMET EIRL
TRANSPORTE Y LIMPIEZA DE MATERIALES
I. CONCEPTOS PREVIOS
1.1. TRACCION HORIZONTAL
Es la fuerza de empuje que se opone a los esfuerzos resistentes
debido al movimiento en función a una velocidad.
1.2. Los Esfuerzos Resistentes
Los esfuerzos resistentes son una composición de esfuerzos
para un tren (locomotora + material remolcado) producida a
una velocidad constante. Esta composición se da de la siguiente
manera:
 La suma de resistencias de cualquier naturaleza que, en línea
recta
y
horizontal,
se
oponen
al
movimiento
del
tren
(resistencia normal al movimiento).
 La resistencia ocasional debido a curvas y la gradiente.
 Los esfuerzos de inercia de las grandes masas (en los
arranques y aceleraciones).
ESFUERZO RESISTENTE
1.3. RESISTENCIA POR GRADIENTE
En la Fig. están representados los componentes de las fuerzas
que se tomarán en consideración para cálculo de la resistencia
por
gradiente, los que estarán en función de la gravedad.
MÓDULO MINERÍA
97
COMPUMET EIRL
Rg = Resistencia total en
gradiente debida al peso.
 = Angulo que el camino
hace con el plano horizontal.
G = Peso del tren.
Rg = G. sen θ
II. ASPECTOS GENERALES
Una vez realizada la voladura es necesario que el material
resultante de la misma debe ser limpiado y trasladado a algún
lugar para continuar con el desarrollo de la labor minera.
Existen dos posibilidades de limpiar la carga:
- En forma manual
- En forma mecanizada
Para realizar este trabajo son necesarias dos personas, un
maestro y un ayudante.
2.1. LIMPIEZA Y TRANSPORTE
MANUAL
Para la limpieza manual del material disparado se requieren las
siguientes herramientas:
- Pala.
- Picota.
- Combo 8 lb.
MÓDULO MINERÍA
98
COMPUMET EIRL
- Carro Minero Z20 o U35.
- Carretilla.
- Barretas.
- Encarrilador.
2.2 . PREPARACION DEL LUGAR DE TRABAJO
- Conectar la manguera de ½” al sistema de distribución de agua.
- Abrir la válvula y proceder al lavado del techo y paredes del
frente
de trabajo.
- Revisar si hay tiros quedados o fallados. En caso de existir,
proceder a su eliminación. Para ello lavar completamente los
taladros quedados o fallados, recargarlos y volar nuevamente.
- Una vez eliminado el peligro de los tiros fallados o quedados, se
lava nuevamente el frente y se procede a humedecer la carga
para evitar que se genere polvo, una vez iniciada la limpieza.
2.3. PROCESO DE TRANSPORTE

En el caso de la carretilla uno de los operarios traslada el
material hasta un paso de caja(waste pass), en caso de ser
caja(desmonte), o aun paso de mineral (ore pass), en caso de ser
mineral.

En caso de tener a disposición dos carretillas, el otro
operario continuará con el carguío de la nueva carretilla y así
sucesivamente hasta concluir de limpiar toda la carga del disparo.

En caso de tener carros metaleros a disposición, ambos
operarios llenan el carro.

Una vez lleno el carro ambos operarios empujan el carro
hasta el paso de mineral, si es mineral, o hasta el paso de caja, si
es caja.
MÓDULO MINERÍA
99
COMPUMET EIRL

Nuevamente se lleva el carro hasta el frente de trabajo y se
inicia nuevamente el ciclo hasta concluir la carga del disparo.

En caso de que se tenga que sacar hasta superficie, la caja
será depositada en el desmonte y el mineral en la parrilla del ore
pass.
2.4. LIMPIEZA Y TRANSPORTE MECANIZADO
Para la limpieza y transporte mecanizado se requiere el siguiente
equipo y herramientas:
 Locomotora a batería se 1-1/2 t. (Fig. 1)
 Seis carros mineros V-30 o U-35 (Fig. 2)
 Una pala Eimco 12B o similar (Fig. 3)
 Un encarrilador (Fig. 4)
 Espadilla
 Llave crescent de 12”
 Dos piezas rieles de 4’ o dos piezas canales de 7.5’
 Dos barretas
 Cuatro durmientes de fierro o madera.
2.5. PREPARACION DEL LUGAR DE TRABAJO
 Conectar la manguera de ½” al sistema de distribución de agua.
 Abrir la válvula y proceder al lavado del techo y paredes del frente
de trabajo.
 Revisar si hay tiros quedados o fallados. En caso de existir,
proceder a su eliminación.
 Para ello lavar completamente los taladros quedados o fallados,
recargarlos y volar nuevamente.
MÓDULO MINERÍA
100
COMPUMET EIRL
 Una vez eliminado el peligro de los tiros fallados o quedados, lavar
nuevamente el
frente y proceder a humedecer la carga para
evitar generar polvo en el proceso de limpieza del material
disparado.
2.6. PREPARACION DEL EQUIPO DE LIMPIEZA
Para tener el equipo en condiciones de iniciar el trabajo de
limpieza, se deben seguir los siguientes pasos:

Verificar si la pala neumática está limpia, con su plataforma y la
barra de protección. Caso contrario dar parte de inmediato al
supervisor y no operar la pala.

Verificar los niveles de aceite de los motores de la pala.

Limpiar el filtro.

Revisar el estado de los cables y regularlos en caso necesario.

Verificar que los seguros de los mandos estén en buen estado.

Conectar la manguera de 1” al sistema de distribución de aire
comprimido.

Abrir la válvula, hacer soplar y estar seguro que no hay partículas
sólidas que puedan entrar a la pala.

Cerrar la válvula y acoplar la manguera a la pala.
MÓDULO MINERÍA
101
COMPUMET EIRL
2.7. CAMBIO Y CARGUIO DE CARROS MINERO

Una vez lleno el carro 1, el operador pisa la palanca de
desacople con su pie derecho y el ayudante acopla el carro a la
locomotora.

El operador sube a la locomotora y traslada el carro 1 hasta
pasar el desvío hacia un desquinche de unos 3 m de largo,
donde se encuentra un carro metalero 2 vacío.

El ayudante empuja el carro vacío 2 hasta acoplar al convoy,
delante del carro cargado 1. (fig. 5 )

El operador mueve la locomotora con los dos carros hacia
delante, entra al desquinche y deja el carro vacío 3 y se va al
tope para proceder al carguío del carro 2

De esta manera se continúa hasta llenar todos los carros del
convoy y luego el operador y su ayudante trasladan el convoy
hasta un paso de mineral (ore pass), si el material que se
traslada es mineral, o hasta un paso de caja (waste pass), el
material es caja o hasta la parrilla del ingenio.

Estos desvíos, para el cambio de carros, no deben estar
situados a más de 50 m del frente de trabajo. Posteriormente
estos desquinches pueden ser utilizados para refugios o para
acopio de materiales.
MÓDULO MINERÍA
102
COMPUMET EIRL
CAMBIO Y CARGUIO DE CARROS MINERO
2.8. HERRAMIENTAS
A continuación podemos apreciar algunas herramientas que se
deben
tener y usar en el trabajo con rieles.
Herramientas De Via
MÓDULO MINERÍA
103
COMPUMET EIRL
Accesorios De Vía
III. LOCOMOTORAS Y CARROS MINEROS PARA TRANSPORTE
EN MINERÍA
SUBTERRÁNEA
3.1. INTRODUCCIÓN
El presente librillo de capacitación, armoniza con normas técnicas
internacionales y nacionales, mínimas aceptables, concordando
con la legislación peruana; concretamente nos referimos al
Decreto Supremo DS-046-2001-EM. Título Tercero. Capítulo I.
Sub-capítulo Siete: “Transporte, Carga, Acarreo y Descarga en
Minería Subterránea”
La Filosofía de Base 4: Salud, seguridad, medioambiente y
producción (FB-4), creada y difundida por COMPUMET, está
encaminada al cumplimiento de la modificatoria del DS arriba
mencionado y alcanzar el “CERTIFICADO DE CALIFICACIÓN”
MÓDULO MINERÍA
104
COMPUMET EIRL
mencionada en el Art. 1° del DS-046-2005-EM del 25 de octubre
de 2005.
Las Locomotoras eléctricas de mina son equipos fundamentales en
el proceso de extracción de minerales, realizando múltiplos
funciones, tales como: Transportes personal, de maquinarias y
equipos, de materiales y principalmente el transporte de mineral.
Dada la importancia de sus acciones dentro de la mina es
necesario
que
los
“mecánicos-
electricistas”
y
“motoristas”
coordinen estrechamente, es decir, que reparadores y operadores
debemos estar convencidos que se puede lograr eficiencia,
productividad y seguridad, con estos equipos, a base de un
mantenimiento oportuno y de una operación adecuada.
3.2. GENERALIDADES
Este
es
un
Curso
de
entrenamiento
y
capacitación
para
OPERADORES Y TRABAJADORES de mina donde veremos la mejor
forma de combinar la eficiencia, rendimiento y control
de
accidentes, en desmedro del CAPITAL HUMANO.
Para eliminar o prevenir los accidentes, debemos disponer
solamente de dos criterios:
- SUPERAR LA IGNORANCIA;
- ELEVAR EL GRADO DE IDENTIFICACIÓN CON LA INDÚSTRIA
MINERA.
MÓDULO MINERÍA
105
COMPUMET EIRL
SUPERAR LA IGNORANCIA:
Significa, aprender la parte teórica del funcionamiento de las
Locomotoras, sus ventajas, desventajas, elementos peligros, sus
estándares, procedimientos y prácticas. No sólo basta con tener la
práctica;
es
importante
saber
la
teoría
y
estos
cursos
efectivamente son para ese aspecto.
ELEVAR
EL
GRADO
DE
IDENTIFICACIÓN
CON
LA
INDÚSTRIA MINERA.
En este aspecto, no basta con identificarse con la empresa en la
que uno viene trabajando; sino la IDENTIFICACIÓN ES CON LA
INDUSTRIA MINERA, de tal modo que en todo momento y en todo
lugar, trabajemos con entusiasmo, dedicación y mucho criterio;
respetándonos y respetando a los demás; poniendo en todo
momento elevar nuestra AUTO-ESTIMA; mejor dicho que, SIENDO
GATOS, DEBEMOS SENTIRNOS Y VERNOS COMO LEONES.
3.3. LA LOCOMOTORA
Las locomotoras eléctricas son máquinas que arrastran carros de
un tren (carros mineros) y son impulsados por medio de motores
que funcionan con C. C., constituidos por equipos y accesorios
eléctricos y mecánicos.
DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS DE UNA LOCOMOTORA
–Dos Motores de corrientes continua;
–Un Controlador de marcha hacia delante y hacia atrás;
–Dos Faros y un Interruptor;
–Una Bocina (Corneta);
MÓDULO MINERÍA
106
COMPUMET EIRL
–Un Contacto Móvil;
–Resistencia
El Contacto Móvil
El
Contacto Móvil, es el
dispositivo que los operadores de
locomotoras/ Motoristas, debemos tener muy en cuenta; es
considerado el más importante o de mayor cuidado para evitar los
accidentes con locomotoras.
También debe tenerse en cuenta dispositivos que excedan las
dimensiones normales de la locomotora; así por ejemplo los
dispositivos de enganche, que también son móviles.
3.4. CORRIENTE CONTINUA PARA LOCOMOTORAS
El desplazamiento de las locomotoras, es por medio de dos motores
de Corriente Continua (CC), que hacen girar las ruedas metálicas,
para que formen la tracción en las líneas de riel.
También existen Locomotoras a Batería, que funcionan con una
fuente de corriente electro-química, que acumula, mantiene y
suministra energía.
IV. OPERACION DE LOCOMOTORAS DE MINA
4.1. MOTORISTA:
Es la persona autorizada para el manejo de las locomotoras de
mina.
Posee un BREVETE especial. El motorista es el responsable de las
maniobras del convoy, además, es quien debe reportar al personal
MÓDULO MINERÍA
107
COMPUMET EIRL
de mantenimiento Eléctrico – mecánico toda falla que sabe del
equipo.
Dentro De Las Operaciones De Locomotoras Tenemos:
a. Preparación antes de la Operación:
1. Colocar la manilla de control en OFF
2. Levantar el palo para conectar la rondana a la línea de trolley
3. Poner en circuito con los “Interruptores del control”
4. Soltar la manilla de frenos
4.2. USO DE CONTROLES DE LA LOCOMOTORA
El controlador de mano puede colocarse en distintas posiciones así
la locomotora General Electric tiene 6 posiciones a cada lado del
OFF; dichas posiciones son: 0, 1, 2, 3, 4 y 5.
MANEJO CORRECTO DE UNA LOCOMOTORA
Dirigir la manivela de control avanzando adelante o atrás en forma
progresiva escalón por escalón o punto por punto. Un
escalonamiento brusco causa pérdida potencia.
Cuando las ruedas resbalan, hacer regresar la manivela a los
primeros escalones. Si continúa resbalando, echar arena a la línea
de riel, si persiste es porque está sobrecargada, por lo que debe
reducirse el número de carros.
Operar la locomotora en la posición 5, excepto durante el proceso
de aceleración.
MÓDULO MINERÍA
108
COMPUMET EIRL
Siempre cortar la energía eléctrica antes de aplicar los frenos, es
decir, debemos regresar paulatinamente la manivela de control a
OFF.
No cambiar el sentido de marcha mientras se encuentra en
movimiento
No sobrecargar las locomotoras tratando de jalar muchos carros
cargados.
Jamás cambie la dirección del palo de trolley mientras la
locomotora se encuentra en movimiento.
PRECAUCIONES DESPUÉS DE LA OPERACIÓN:
Volver a la posición OFF (PARE) la manivela los interruptores.
Retirar la roldana de la línea de trolley
Fijar los frenos
Reportar cualquier indicación de falla o avería.
MANIOBRAS INCORRECTAS
Las malas operaciones, destacadas en la siguiente relación, causan
fallas eléctricas:
1. Arranques bruscos;
2. Inversión intempestiva de marcha;
3. Paradas con marcha invertida;
4. Sobrecargas;
5. Cambios violentos de marcha;
6. Cambios lentos de marcha;
7. Tiempos largos en “punto neutro”;
8. Conducir por galería inundadas; y
9. Eliminar sistemas de protección “amarrar” o “puentear”
MÓDULO MINERÍA
109
COMPUMET EIRL
CONSECUENCIAS DEL USO INCORRECTO DE LA PÉRTIGA O PALO
DE TROLLEY
1. Rotura del cable o línea de Trolley
2. Desgaste de la Roldana y de la línea.
3.Producción de chipas, que dañan la vista del Motorista
4. Rotura del palo o pértiga.
En esta posición estará mas latente la Producción de un accidente.
4.3. ¿CÓMO SE GENERA UNA ACCIDENTE?
Una forma general de ocurrencia de accidentes es por llevar el
palo de Trolley en el mismo sentido de la dirección de avance de la
locomotora.
Otra forma de accidentarse, es girando el palo de trolley en pleno
movimiento de la locomotora.
También se generan accidentes, al querer reemplazar la pértiga
con una extensión y conectar directamente al circuito eléctrico.
De hacer esta maniobra, debe realizarse; pero, a través de una
pértiga auxiliar y sólo en puntos pre-definidos.
4.4. ¿CÓMO SE EVITA UN ACCIDENTE?
Con la posición correcta de la pértiga o palo; la misma que debe
siempre
avanzar
en
sentido
contrario
al
movimiento
de
la
locomotora.
SEÑALES
Las señales se dan con el silbato/ pito o con la luz que otra
persona debe interpretar y entender en armonía con el Art. 239°
del Reglamento de Seguridad e Higiene Minera DS-046-2001-EM.
MÓDULO MINERÍA
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