UNMSM EAPIMCURSO : SERVFICIOS AUXILIARES E INSTALACIONES MINERAS PROFESOR : ING. VICTOR RAMIREZ PONCE INTRODUCCION Hoy en día se tienen en cuenta la eficiencia y la productividad por lo cual las empresas mineras en el Perú, ya hace algún tiempo han comenzado a mecanizar en lo que respecta a la minería subterránea, ya que con este sistema se ha mejorado considerablemente la productividad a causa de la velocidad con la que se operan equipos de última generación, notablemente que el paso de un sistema convencional a un sistema mecanizado debe estar acompañado de factores como ley, precio, la geología del lugar, equipos, mantenimiento, etc. Ya que este sistema es mas costoso que el convencional, para ello se debe de hacer un buen planeamiento, bajo una organización y dirección, y su respectivo control en este caso del transporte (acarreo y carguío de mineral). EQUIPOS MECANIZADOS Son todos aquellos equipos que para realizar trabajo requieren de presión hidráulica la que a su vez puede ser impulsada por motores eléctricos o diesel, los cuales tienen desplazamiento propio. Estos equipos se caracterizan por su velocidad y productividad, cabe mencionar por ejemplo la mina de hierro en la Hondonada de Lorraine de Francia donde hasta el año de 1972 tenía una productividad de 5 TM/H-día y cuando comenzaron a mecanizar alcanzaron una productividad de 35 TM/H-día. Equipos de perforación: Jumbos hidráulicos de 1 a 6 brazos. Equipos de acarreo y/o carguío: Scoops de 1 a 13 yardas3 Microscoops. Cargador frontal. Equipos de transporte: Camiones de bajo perfil. Camiones de grandes capacidades(VOLQUETES). El transporte en minería se realiza de diversas maneras estas son: Selección de Equipos de carguío Densidad del material(a mayor densidad menor capacidad o viceversa) El equipo de carguío disponible(capacidad del cucharon) Las horas programadas de trabajo. El nivel de producción(cuantas toneladas necesito mover al día) Infraestructura(mantenimiento, personal adecuado, repuestos disponibles, etc) Eficiencia de la operación Disponibilidad de energía en el interior de la mina. Aspectos geológicos más importantes a considerar quizás sean: la estabilidad del terreno, regularidad, potencia, buzamiento de los yacimientos. Tipo de material Fragmentación del material Característica de excavación, forma de avance. Altura e inclinación del frente ONSIDERACIONES DE Espacio de maniobrabilidad y frentes de carguío. C OPERACIÓN RANGO ECONOMICO DE DESPLAZAMIENTO PARA ACARREO O TRANSPORTE EQUIPOS LHD (ida y vuelta) 2Yd.Cu. 200 – 250 mts. 2.5 Yd.Cu 250 – 300 mts. 3.5 Yd.Cu. 300 – 350 mts CAMIONES 12 TM 16 TM 24 TM 800 – 1200 mts. 800 – 1600 mts 1600 – 2400 mts. La mayoría de las minas se encuentran por encima de losALTITUD 3500 mts. Sobre el nivel del mar. SEGÚN LA DE OPERACIÓN Se tiene una pérdida de potencia de 25% menos, MINA que implica utilizar equipos de más HP. Baja velocidad de desarrollo, menor capacidad de trabajo en pendientes, mala combustión y menor vida del motor y alto costo operativo. Un LHD en la costa tiene 139 HP y en altura necesita 185 HP. Implica 185*0.75=139HP. CONDICIONES PARA EL CARGUIO Y ACARREO OPTIMO Vías de acarreo con mantenimiento(gradiente , cunetas) Ventilación optima dentro de la mina subterránea. Buena iluminación. Tener refugios(pases, emergencias) equipados. Buena comunicación y señalización de las vías. Tener un buen mantenimiento, así también los repuestos necesarios para cualquier eventualidad. Capacitación. TRANSPORTE DE Los métodos de explotación son un conjunto de MINERAL operaciones que se realizan con la finalidad de extraer el mineral para luego ser transportados a la planta concentradora para su tratamiento y recuperación. Scooptram Un scooptram es un equipo de bajo perfil diseñado sobre todo para realizar trabajos en mina subsuelo o en zonas confinadas. El scooptram se diseña para levantar cargas pesadas. Los Scooptrams son principalmente necesarios en labores de subsuelo, debido al tamaño limitado de las labores. Debido a la posición del asiento del operario, puede viajar en marcha adelante así como en un marcha reversa. El sistema de control remoto se diseña para permitir al operador operar el scooptram sin estar en el compartimiento del operario. Este sistema permite operar el scooptram en zonas que son inseguras para el operador. Cargar: Cargar una cantidad grande de material Transportar: Transportar el material a un área específica. Descargar: Descargar la carga en un camión o en un área específica. Modelos y Capacidades de Scooptrams Modelo(Atlas Copco) Capacidad (TM) Scooptram ST2G 3.6 Scooptram ST3.5 6 Scooptram ST600LP 6 Scooptram ST710 6.5 Scooptram ST7 6.8 Scooptram ST7LP 6.8 Scooptram ST1030 10 Scooptram ST1030LP 10 Scooptram ST14 14 Scooptram ST1520 15 Scooptram ST1520LP 15 Scooptram RRC VENTAJAS DE LOS SCOOP RESPECTO A LOS EQUIPOS CONVENCIONALES Mayor productivos Alta flexibilidad Alta producción Versatibilidad Mayor velocidad Facilidad de hacer desarrollos de inclinados Compatibilidad o adaptabilidad a los métodos de explotación DESVENTAJAS DE LOS SCOOP RESPECTO A LOS EQUIPOS CONVENCIONALES Mayor costo de ventilación Mayor costo de mantenimiento Alto costo de inversión Disponibilidad de repuesto Mayor sección excavación Alto costo de los repuestos de llantas Disponibilidad de combustible Camiones de bajo perfil Modelo(Atlas Copco) Minetruck MT2010 Minetruck MT431B Minetruck MT436B Minetruck MT436LP Minetruck MT5020 Minetruck MT6020 Capacidad (TM) 20 28.1 32.6 32.6 50 60 Transporte en volquetes Los camiones se adecuan a cualquier tipo de material, permiten regular la producción, aumentando o reduciendo el numero de unidades. El transporte de materiales rocosos se realiza con mucha frecuencia mediante el empleo de volquetes distancias desde 100m.- 3 km(economico) Ventajas: Flexibilidad del sistema en cuanto a las distancias Capacidad de adaptación a todo tipo de materiales Facilidad para variar el ritmo de producción aumentando la flota de volquetes o el grado de utilización de esta Necesidad de una infraestructura relativamente sencilla y poco costoso Posibilidad de contratación de la flota e incluso de la operación Sistema muy conocido y por lo tanto relativamente fácil de supervisar y controlar Menor inversión inicial que en otros sistemas de transporte Desventajas: Costos de operación elevados con un porcentaje sobre el coste de arranque carga y transporte que oscila entre el 40% y 60% según los casos Complicada supervisión y optimización cuando se tiene en operación un elevado número de unidades Rendimientos bajos cuando aumenta la distancia de transporte y o del desnivel a superar Gran cantidad de mano de obra especializada en operación y mantenimiento RIESGOS : En Volquetes Equipamiento (dirección, frenos, cabina, extintores, llantas, aros, pernos, medidores, luces, mangueras, cinturones, espejos, ventanas, plumas, escaleras, etc.) Velocidad de operación (rectas y curvas) Campo limitado de visibilidad Carga inadecuada (sobrecargado, descentrada) Carga/descarga en superficies inclinadas a los lados Operador fuera del vehículo durante el carguío Volquete estacionado sin bloqueo en las llantas Cargadoras Frontales: Equipamiento (Dirección, frenos, cabina, extintores, llantas, aros, pernos, medidores, luces, mangueras, cinturones, espejos, ventanas, plumas, escaleras) Trabajar en líneas diferentes a la de máxima pendiente Trasladarse con la cuchara alta o no retraída Mantener el cucharón en alto al detenerse Socavar taludes o el propio piso de trabajo Equipo utilizado para otros fines COTIZACION DE METALES BASICOS Y PRECIOSOS Periodo 2007-2010 PROMEDIOS ACUMULADOS MERCADO LONDON BULLION MARKET ASS. LONDON METAL EXCHANGE METAL COBRE PLOMO ZINC ESTAÑO PLATA ORO FECHA USD/ton USD/ton USD/ton USD/ton USD/oz USD/oz 2007 7126.35 2594.96 3250.30 14535.54 13.3835 695.39 2008 6951.52 2084.76 1870.06 18498.64 14.9890 871.96 2009 5163.59 1726.11 1658.88 13592.87 14.6743 972.35 Oct-09 6287.98 2240.77 2071.59 15008.86 17.2361 1043.16 Nov-09 6675.60 2308.76 2193.38 14942.38 17.8213 1127.04 Dic-09 6981.71 2328.52 2375.95 13592.87 17.6729 1134.72 7498.06 2496.11 2546.50 17658.89 18.1133 1133.50 04 al 14 ene PIQUE Un pique es una abertura vertical que se ha desarrollado de arriba hacia abajo que sirve de comunicación o transporte de personal u objetos dentro de los niveles de la mina. 41 Factores para la construcción de un pique Necesidades de extracción de mineral Reducción de los costos de producción Profundización de los niveles de extracción. Consideraciones de diseño Análisis de costos en relación a otros piques El área debe ser favorable y suficientemente grande para las instalaciones de superficie La naturaleza del suelo debe ser adecuada para las cimentaciones, realizando para ello estudios de geotecnia conducentes a la clasificación del macizo en el área destinada para el diseño del pique La mina, debe tener buenas vías de acceso y espacio libre para favorecer el trabajo. 42 Clasificación Se pueden clasificar de la siguiente manera: Por su forma En función de su ángulo Según la forma de excavación 43 En función de su ángulo Se clasifican de dos maneras Pique vertical Pique inclinado Los piques verticales poseen un ángulo mayor de 45º y también tienen una clasificación de acuerdo a su posición con respecto a la veta pudiendo ser Al pendiente Interceptando la veta Al yacente 44 Según su método de excavación Según el método de excavación encontramos las siguientes formas Tradicional Perforado a sección completa Tradicional Se sigue los pasos habituales los cuales son perforación, voladura ventilación , sostenimiento 45 Según su método de excavación Perforado a sección completa Este tipo de perforación se realiza con Raise Boring, esta maquina se ha venido utilizando los últimos 20 años. Ventajas •Alta seguridad del personal y buenas condiciones de seguridad •Productividad más elevada que con los métodos convencionales de arranque de explosivos. Desventajas • Inversión muy elevada •Coste de excavación por metro muy alto 46 Elementos de un pique TORRE O CASTILLETE WINCHE O TAMBORA CABLE POLEA JAULA Y/O BALDE (SKIPS) 47 TORRE O CASTILLETE La torre o castillo es la cúspide de la estructura del pique el material del que esta formado es de acero es en este lugar es donde se encuentran las poleas dando el movimiento a los cables del castillo baja una estructura de metal que contrarresta la tensión de los cables esta recibe el nombre de tornapuntas. 48 49 CABLES Los cables son productos fabricados por alambres de acero, su función es básica están encargados de izar los skips o las jaulas: De los cables dependen : •Su diámetro impone el de los órganos de enrollamiento •Su carga de ruptura interviene en el cálculo de las maquinas, de los castillos •Finalmente su elasticidad, exige ciertas disposiciones para la recepción de los vagones en las entradas. Los cables se forman por hilos , un conjunto de hilos de alambre un conjunto de alambres forma un torón y un conjunto de torones forma el cable 50 Tipos y estructura de los cables Regular Núcleo o Alma Los alambres del torón, están torcidos en dirección opuesta a la dirección de los torones del cable. El núcleo o alma que se va fabricar dependerá de las condiciones de uso y para donde este destinado. El alma sirve como apoyo a los torones que estarán a su alrededor Tipo Lang Los torones en un cable torcido Lang, están torcidos en la misma dirección Existen diversos tipos de alma entre ellos tenemos : el alma de acero el alma de torón El alma de fibra de vegetales sintética 51 CABLES Exigencias para los cables : Peso cable + peso de la jaula +carga máxima <9x resistencia cable X Nº de cable (para personas ) Peso cable + peso de la jaula +carga máxima <7x resistencia cable X Nº de cable (para mineral) 52 POLEAS Rueda acanalada que gira alrededor de un eje central por el que pasa el cable en cuyos extremos se encuentra la jaula o skip Las poleas se pueden construir de 3 formas•Por fundición •Por acero moldeado •Por construcción soldada. 53 JAULA Y/O BALDE (SKIPS) La jaula es la que cumple con la función de transporte de hombres que puede ir lleno o vacio. Pude ser de uno o de dos pisos 54 Elementos de una jaula 55 El skips(balde) sus elementos Los skips cuyo nombre en español es balde es por donde se transporta el mineral o la ganga el skips se carga o llena de mineral por su parte superior en el interior de la mina y se extrae la vasija hasta el exterior 56 Transporte por locomotoras El transporte de locomotoras ha sido utilizado como equipo de transporte básico desde los inicios de la minería, pero hoy en día se ha dejado de lado por las innumerables restricciones que deben cumplirse para su operación, se considera al ferrocarril como un equipo de transporte horizontal por su capacidad para trabajar en pendiente de (0-2% de pendiente) El ferrocarril es un equipo de grandes capacidades de transporte puede ser eléctrico (menores costos y no requiere ventilación) o diesel .El sistema está constituido por: carros vías unidad de potencia 57 CARACTERÍSTICAS DE LOS CARROS capacidad (ligado a las dimensiones de la caja ) estabilidad (ligado a la altura del carro, ancho de los ejes ,distancias entre los ejes) sistema de descarga (rígidos, vaciado por el fondo o vaciado lateral) dimensiones radio de curvatura (ligado a la longitud de los carros y distancias entre los ejes ) número de ruedas diámetro de ruedas 58 ELECCIÓN DE LOS CARROS Ritmo de producción requerido Distancia de transporte Numero de convoy Puntos de carga y descarga Restricciones dimensionales de galería Sistema de carguío y sus características 59 SISTEMA DE DESCARGA DE CARROS Sistema Rígido Sistema De Vaciado Lateral Sistema De Vaciado Por El Fondo 60 CARACTERÍSTICAS DE LAS VÍAS Infraestructura De La Base.- En la excavación en el piso la cual contendrá y en la que se asentara el material de la superestructura. esta base deberá de conectarse al drenaje con el fin de proteger el material del afirmado Superestructura o afirmado.- Consiste en una capa de ripio chancado de una granulometría homogénea que servirá de asiento para la vía y permitirá que las aguas drenen a través de ellas 61 El costo del transporte del mineral el transporte tiene una importancia fundamental en el sistema de costeo dentro de la mina y fuera de ella en esta etapa no hay transformación o concentración, por 10 tanto su costo está reflejado por tonelada de mineral de cabeza extraída El costo del transporte del mineral El transporte fuera de la mina se refiere a la acción de llevar concentrados hacia su lugar de destino final que normalmente son las fundiciones y refinerías en el mercado europeo, asiático o americano. El costo del transporte del mineral la primera etapa de transporte responde, en lo general, a una decisión netamente técnica El costo del transporte del mineral La segunda etapa versará sobre un análisis macroeconómico El costo del transporte del mineral el análisis técnico-económico efectuado a la primera parte, ha tenido presente el hecho real de casos estudiados, los mismos que han sido programados por el Ing. Miguel Ángel Zúñiga C. en una minicomputadora El costo del transporte del mineral apreciándose así una forma práctica de bajar costos c1e operación e inversión en los casos reales que se analicen. Veamos ahora la base de la información El costo del transporte del mineral Producción diaria (TM/día) Rangos de: 500, 1000, 1500, 2000 Y 3000. Distancia de acarreo: 1500, 2500, 3500 metros (500 m en superficie). Profundidad: 100, 200 y 300 mts. Con 500 mts adicionales en superficie Extracción por: Locomotra, Volquetes, Camiones de Bajo perfil e Izaje por Piques El costo del transporte del mineral En los cálculos de la locomotora se calcula el ciclo de trabajo, el número de convoys, el peso de la locomotora, los HP del motor, sobre la base de un convoy de 10 carros cuya capacidad se determina de acuerdo a las condiciones de operación. El costo del transporte del mineral Los datos técnicos del volquete considera velocidades promedios reales de estudios efectuados a compañías mineras en tramos horizontales, donde la base de cálculo es la capacidad del volquete de 25 TM, determinándose el número de vehículos requeridos. El costo del transporte del En lomineral que respecta al Camión de Bajo Perfil, se parte de una rampa de 10% de gradiente con velocidades de extracción reales de estudios similares para profundidades de 100 a 300 mts., la capacidad de transporte es de 25 TM/camión determinándose el número de vehículos requeridos. El costo del transporte del Para mineral el izaje se ha previsto un pique orientado hacia 3000 TM/día con 300 mts. de profundidad, habiéndose calculado el : pique en concreto con vigas de acero, en donde se ha variado las capacidades del Skip y su velocidad de izaje, determinándose el número de ciclos por hora, el peso total de izaje y el número de HP de la wincha requerida. El costo del transporte del mineral Resumen de datos El costo del transporte del mineral Los gráficos adjuntos indican claramente que el costo por TM de transporte por locomotora fluctúa entre las alternativas de 500 a 3000 TM/día y los recorridos de 1.5 a 3.5Km. en 0.13 a 0.29 $/TM siendo su costo por TM/Km variable de 0.06 a 0.12 $/TM.Km. para el caso de los volquetes su costo por toneladas varía entre 0.26 $/TM a 0.65 $/TM donde su costo por TM/Km está en 0.17 a 0.20 $/TM.Km. El costo del transporte del mineral para los camiones de bajo perfil su costo por TM fluctúa entre 0.47 a 1.10 $/TM 3000 TM/día, mayor costo por TM y a mayor recorrido (3.5Km) el costo por TM es mayor; sin embargo el costo por TM/Km. Es menor cuando mayor es el tonelaje y la distancia a recorrer. Para el caso de Izaje hay un doble costo, el vertical y horizontal, siendo el costo vertical por TM fluctuante entre 0.14 $/TM a 0.74 $/TM que incrementados en 0.09 $/TM al costo horizontal tenemos un costo por TM comparativo con el costo del C.B.P. del orden de 0.23 a 0.83 $/TM. El costo del transporte del mineral El costo del transporte del mineral Respecto a las Inversiones, la locomotora presenta la menor inversión versus volquete, encontrándose que la inversión del pique es mayor que la del C.B.P, para producciones menores y profundidades menores a los 200 mts. El costo del transporte del mineral Sin embargo, esta diferencia de inversiones comparada con el costo de operación nos indica claramente que a producciones menores a 100 TM/día en profundidades de 150 mts., el C.B.P. es recomendable, debiendo tenerse en cuenta los resultados económicos cuando estas variables cambien. 79