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Título:
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MAQUINAS
MINERAS MOVILES
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Subtítulo
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MAQ. DE
CARGUIO SIN ACARREO
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Fecha de
realización:
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13/03/2017
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Grupo:
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DISEÑO Y SELECCION DE MAQUINAS
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Tema:
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DRAGALINAS
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Código:
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DIS-MIN-MMM-04-03
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INDICE
1.1 TAMAÑO DE LA DRAGALINA.
1.2 RENDIMIENTO Y PRODUCCION.
1.2.1 TIEMPO DE CICLO.
1.2.2 EFICIENCIA OPERATIVA.
1.2.3 FACTOR DE ESPONJAMIENTO Y DE LLENADO.
1.2.4 FACTOR DE POSICIONAMIENTO.
1.2.5 ANALISIS GEOMETRICO.
2 BIBLIOGRAFIA
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Fecha
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Autor
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Observaciones
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13/03/2017
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Ing. Juan Carlos Miranda Rios
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Documento Base
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Rev.01
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Rev.02
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EQUIPOS MOVILES
1 MAQUINAS DE CARGUIO SIN ACARREO
1.1 TAMAÑO DE LA DRAGALINA
- El tamaño de la dragalina está indicada por el tamaño del cazo, expresado en m3 o yardas3.
- La mayoría de las dragalinas puede trabajar con más de un tamaño de cazo, dependiendo de la longitud de la pluma utilizada y la clase y peso del material excavado.
- En la práctica, la combinación del peso del cazo y su carga deberías producir una fuerza de inclinación que no sea mayor que el 75% de la fuerza necesaria para inclinar la máquina.
- Una mayor longitud de pluma con una menor capacidad de carga del cazo, es usado para incrementar el alcance de excavación o radio de descarga cuando no es necesario traer una máquina mas grande.
1.2 RENDIMIENTO Y PRODUCCION
En excavaciones fáciles, los rendimientos de la dragalina pueden estar cercanos a los rendimientos de otras máquinas de tamaños de cazo similares (50%-80%). en excavaciones difíciles, el rendimiento de la dragalina baja rápidamente debido a su menor penetración.
Los bancos altos las hacen más lentas cuando cargan a su mismo nivel. Lanzando el cazo lateralmente también son más lentas debido al tiempo que se necesita para elevar el cazo.
Cuando descarga sobre un medio de transporte también aumenta el ciclo de transporte.
Debemos tener en cuenta que si la dragalina se utiliza para hacer taludes el rendimiento baja del 40% al 60%.
Para estudiar las pérdidas de tiempo por desplazamientos, habrá que calcular el volumen que puede excavar la dragalina sin moverse. El tiempo necesario para la maniobra varia de un tipo de máquina a otra, calculándolo por ensayos o por los datos suministrados por el fabricante. Normalmente estas máquinas trabajan con muy pocos desplazamientos, por lo que no se suele tener en cuenta para el cálculo del rendimiento.
La producción de la dragalina puede ser determinada por la cantidad de material removido del banco en un determinado tiempo, expresada en yardas3/h o m3/h. Dada la velocidad y alcance de extracción requeridos, el tiempo por ciclo puede ser estimado mediante la siguiente ecuación:
Donde:
PL = Carga de producción [BCM/h; BCY/h]
3600 = Segundos en una hora (seg/h)
Cb = Capacidad nominal del cazo [LCM; LCY]
FW = Factor de esponjamiento
E = Eficiencia operativa
FF = Factor de llenado
PT = Factor de posicionamiento
TCL = Tiempo de ciclo por carga [seg]
OT = Otros que se considere relevantes
En las cuales se entiende:
LCM = loose cubic meter (metros cúbicos sueltos)
LCY = loose cubic yard (yardas cubicas sueltas)
BCM = bank cubic meter (metros cúbicos en banco)
BCY = bank cubic yard (yardas cúbicas en banco)
Está claro que la capacidad por ciclo calculado debe ser comparada con la capacidad nominal del cazo. Si es menor o mayor que la nominal, se deben realizar ajustes en:
- Capacidad del cazo
- Patrones de voladura (para mejorar la fragmentación)
La carga de producción en función al peso, tendrá la siguiente expresión:
Donde:
TL = Carga de producción en banco [Ton/h; Ton cortas/h]
WL = Peso específico del material en banco [Ton/m3; Ton cortas/yd3]
1.2.1 TIEMPO DE CICLO
En la siguiente tabla, se muestran tiempos para diferentes volúmenes de cazo y ángulos de giro de la dragalina. Valores intermedios podrán ser determinados mediante interpolación:
1.2.2 EFICIENCIA OPERATIVA
El tiempo de ciclo teórico siempre será menor que el tiempo de ciclo real y se debe principalmente a los siguientes factores:
- Disponibilidad mecánica
- Habilidad del operador
- Cambio de posición entre puntos de carga
- Viaje desde o hacia el punto de trabajo
- Hora de almuerzo
- Tiempos de espera
- Tiempo perdido debido a condiciones climáticas adversas
La siguiente tabla determina la eficiencia operativa en función a la disponibilidad de la máquina y las condiciones de operación:
1.2.3 FACTOR DE ESPONJAMIENTO Y DE LLENADO
La siguiente tabla, señala estos dos parámetros cuando se trabaja con dragalinas:
1.2.4 FACTOR DE POSICIONAMIENTO
PT representa el factor de posicionamiento que representa el tiempo que se gasta en posicionar la máquina y se da en la siguiente tabla para diferentes tipos de operación.
1.2.5 ANALISIS GEOMETRICO
Aparte de la capacidad de producción, también es preciso determinar para seleccionar una dragalina son los siguientes puntos:
- Alcance del equipo.
- Profundidad de excavación.
- Altura de vertido.
- Capacidad del cazo.
Los tres primeros parámetros dependen del método de descubierta, relacionado con el espesor del recubrimiento, la potencia del mineral, la anchura de la explotación, etc. El cuarto parámetro es función de la producción prevista de mineral que marca el ritmo de excavación del estéril.
Hay que tener en cuenta un requerimiento adicional cuando se utilizan varias máquinas, ya que es preciso que estén equilibradas para asegurar una operación continua y ordenada.
El dimensionamiento geométrico de las dragalinas puede efectuarse de una forma gráfica o analítica.
La siguiente figura representa una sección transversal de un frente de explotación típico.
Las variables y dimensiones que intervienen en la determinación de la geometría de la dragalina son las siguientes:
H = Espesor del recubrimiento de estéril (m).
p = Potencia del mineral (m).
Betha = Angulo con la horizontal del talud del banco de estéril (°).
Phi = Angulo del talud del escombro (°).
h = Altura de la escombrera sobre el techo del mineral (m).
a = Anchura de corte o módulo de avance de la explotación (m).
RD = Radio de vertido de la dragalina (m).
HD = Altura de vertido de la dragalina (m).
DE = Distancia del eje de rotación de la dragalina al borde de su banco de apoyo (m).
S = Factor de esponjamiento del estéril (Expresado como una fracción decimal).
El método consiste, básicamente, en igualar el área de la sección excavada con la del escombro esponjado. La primera superficie es igual a:
Por esto, el avance del estéril al tener en cuenta el factor de esponjamiento viene dado por:
El área del estéril se determinara a partir de grafica anterior:
Para el triángulo rectángulo, ubicado en la parte superior de la carga estéril:
Reemplazando (3) en (2):
Igualando (4) y (1):
Resolviendo:
El factor de alcance de la dragalina (FA), suma de las proyecciones horizontales del talud del tajo y del talud del vertedero es:
Entonces, despejando h:
Igualando (6) y (5):
El radio de vertido de la dragalina es la suma del factor de alcance y la distancia de posicionado "DE", que es la distancia entre el eje de la máquina y la cabeza del talud. La profundidad de excavación requerida para la dragalina es igual al espesor del recubrimiento o a la profundidad total hasta el muro del mineral.
Naturalmente, la altura de vertido de la dragalina es:
Después de determinar las dimensiones geométricas, otro parámetro de selección igualmente importante es el tamaño del cazo. Este se calculará a partir de la producción necesaria, teniendo en cuenta las variables que intervienen:
- Tiempo de ciclo de la dragalina (55 a 70 s).
- Factor de esponjamiento del material (20% a 50%).
- Factor de llenado (80% a 95%).
- Tiempo de operación total (depende de la organización).
- Coeficiente de disponibilidad (80 a 90%) y de utilización de la máquina (90%).
Para una estimación inicial pueden utilizarse los valores aproximados de producciones específicas de las dragalinas de la siguiente tabla para unas condiciones medias de trabajo.
Las cifras anteriores, a pesar de tener en cuenta la disponibilidad y eficiencia de las dragalinas, deben ser reducidas entre un 10 y un 15% para espesores de recubrimiento superiores a los 30 m.
Después de las etapas de estudio anteriores, es preciso comprobar que la dragalina, previamente definida en sus dimensiones, es capaz de trabajar con la carga máxima suspendida que determina la capacidad del cazo.
Por último, otros factores que deber considerarse en la elección de una dragalina son:
- Posibilidades de cambio de los ángulos de talud del tajo y escombrera según la fitología de los materiales.
- Posibles variaciones en el factor de esponjamiento.
- Máxima profundidad de excavación necesaria dentro de la explotación.
- Capacidad portante de los macizos rocosos en diferentes zonas del yacimiento, etc.
2 BIBLIOGRAFIA
- Manual de Arranque, Carga y Transporte en Mineria a Cielo Abierto – Instituto Tecnológico Geominero de España
- Máquinas de Obras Públicas II – Máquinas y Equipos Vol. 2 – Pedro Barber Lloret
- http://www.slideshare.net/ctm2015vnit/draglines-fabil-amp-venkatesh
- SME Mining Reference Handbook – Raymond L. Lowrie P.E.
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