Maquinaria minera II (página 3)

En general, la tracción está confiada a
los ejes traseros Fig. 37, la dirección, a la rueda
delanteras, y el control puede ser mecánico,
hidráulico o mixto.

Fig. 37. Motoniveladora

Componentes principales:

• Hoja

• Soportes de la hoja

• Sistema hidráulico

• Sistema de dirección

• Bastidor

• Mecanismo de inclinación

• Tablero de control

• Sistema de transmisión delantera y
  posterior

• Sistema de deslizamiento lateral

• Mecanismo de elevación

3.6. Mototraillas

Tienen una gran aceptación en el movimiento de
tierras tanto en minería como en obras públicas
Fig. 38. Dentro de los elementos de transporte hay que distinguir
dos grandes grupos:

• Elementos de carga y transporte con la misma
  máquina

• Elemento de transporte solamente

Fig. 36. Tractor mototraillas

Tipos de unidades

Son unidades de dos ejes y diseño articulado y se
diferencian por el número de motores que poseen y el
sistema de carga.

Algunos equipos de dos motores montan dispositivos de
tiro y empuje.

Convencionales de un motor.

• Un eje motriz

• Capacidad de 23 a 58 t.

• Potencia de 240 a 460 kw.

Convencionales de dos motores y de tiro y
empuje

• Dos ejes motrices

• Capacidad entre 22 a 49 t.

• Potencia de 215 a 210 kw.

Autocargables de un motor.

• Un eje motriz

• Capacidad de 12 a 35 t.

• Potencia entre 120 a 410 kw.

Autocargables de dos motores.

• Dos ejes motrices

• Capacidad de 17 a 34 t.

• Potencia entre 210 a 525 kw.

Aplicaciones

El ciclo de trabajo de una mototrailla comprende las
siguientes fases:

Carga de material con cortes de 10 a 50 cm. de espesor,
transporte de material, descarga en tongadas de hasta 60 cm. de
espesor y retorno vacío.

Movimiento de la tierra vegetal, excavación de
recubrimientos de estéril y minerales poco consolidados,
restauración de terrenos, preparación de terrenos,
construcción de pistas, etc.

Consideraciones de selección

En la selección de una mototrailla intervienen
los siguientes factores: tipo de material a manejar, resistencia
a la rodadura de los firmes, pendientes a remontar, distancias de
transporte, cortes de operación.

Esquemas de Operación

Para el movimiento de tierra y en minería se
utilizan varios esquemas de trabajo: según anillo, en
ocho, según espiral, en zig – zag, etc.

El movimiento de traílla según anillo se
utiliza para la construcción de rellenos desde las rocas
vecinas, ejecución de trincheras, explotación de
los yacimientos con el movimiento transversal y su almacenamiento
en el borde paralelo al frente de trabajo.

El movimiento de la traílla en forma de ocho. La
traílla después de su descarga en el vaciadero 1*
no se dirige al frente 1 donde se llenaba anteriormente sino al
frente 2 situado algo mas lejos según el frente de los
trabajadores.

Después de llenarse con la roca la traílla
se desplaza al vaciadero 2* para su descarga y de nuevo se dirige
al frente 1, etc. Este esquema se utiliza para la
construcción de terraplenes con las rocas vecinas
adyacentes y en la ejecución de las trincheras con el
desplazamiento transversal de la roca.

En el trabajo según este esquema el tractor gira
alternativamente 180º a la derecha y a la izquierda, lo que
excluye el desgaste de un lado de los elementos de marcha del
tractor y de la traílla.

El movimiento de la traílla según espiral
se utiliza cuando los desmontes se disponen a lo largo de ambos
costados y el desnivel entre las cotas de desmonte y
terraplén no es mayor de 2.5 a 3 m.

El esquema de movimiento de las traíllas en zig –
zag se utiliza en la ejecución de trincheras y de gran
longitud.

• Bulldozer

Su empleo preponderante y más económico es
la excavación y transporte sucesivo del material a lo
largo de la dirección de la marcha, según un ciclo
de ida y vuelta compuesto de las siguientes fases:

• 1. Excavación del material y carga de la
  hoja para un tramo cortó; esta fase representa una
  pequeña parte del tiempo total.

• 2. Empuje del material acumulado delante de la
  hoja en la fase precedente, y descarga.

• 3. Retorno en vació en marcha
  atrás hasta la zona de excavación para iniciar
  un nuevo ciclo.

La distancia económica del empleo es como
máximo 60-70 metros.

Para obtener el máximo rendimiento, se procura
seguir la fase útil, de forma que se puede disponer de la
máxima potencia y fuerza de empuje posible.

Se busca, por otra parte hacer mínima la
pérdida de material que normalmente tienen lugar durante
el empuje y que pueden alcanzar valores considerables en
relación a la distancia recorrida y a la forma de hoja
Fig. 29.

Fig. 39. Tractor bulldozer

Se trabaja por tanto:

• En bajada para aumentar el esfuerzo de empuje dado
  por el tractor

• Con dos o incluso más bulldozer, uno al lado
  del otro, para disminuir la perdida de material
  excavado.

• Entre las paredes de una zanja o entre dos
  pequeños realces convenientemente
  preparados.

3.8. Angledozer

Esta máquina su aplicación más
económica en los trabajo de explanación a media
ladera Fig. 40. Por este motivo su hoja pude ser orientada a
derecha o izquierda, y la sección de la misma es mucho
más curvada que en bulldozer. Esto tiene por objeto que el
material movido, como ya hemos indicado, no se acumule demasiado
delante de la hoja, voltee mejor y se empujado más
fácilmente de lado Fig.41.

El angledozer es más apto para máquinas de
pequeña o media potencia y no está dotado
generalmente de cilindro hidráulico de mando de la
inclinación transversal; su utilización en
máquinas de gran capacidad de producción tiende a
reducirse.

Fig. 40. Operación

Fig. 41. Tractor Angledozer

• Tractor Ripper

El ripper es una máquina que está equipado
por púas afilada que van montadas en parte posterior del
tractor, y con la toma de fuerza se introduce en el terreno,
levantado y desintegrando éste al avanzar el tractor.
También la parte externa, recambiable, del ripper es de
acero al manganeso Fig. 42. Este tractor tiene los mismos
sistemas principales que los otros tractores mencionados
anteriormente.

Existen, de todas maneras, condiciones que favorecen
esta operación de excavaciones, y son:

• Fallas y planos de fragmentación y
  debilidad

• Meteorización y debilitamiento derivados de
  las fuentes cambios de temperatura y humedad.

• Alto grado de estratificación y
  laminación

• Presencia de humedad

• Baja resistencia a la compresión

Fig. 42. Tractor Ripper

CAPITULO IV

Equipos de acarreo y
transporte en minería superficial transporte por
camiones

4.1. Generalidades

En explotación a cielo abierto, el medio
más utilizado de transporte de las rocas y de materia
útil son los camiones y los tractores Fig. 43. La
habilidad de los camiones para operar en condiciones de
rápido avance del frente, en explotaciones en terreno
montañoso, en extracción selectiva, en trabajos de
niveles profundos no se alcanza mediante el
ferrocarril.

Fig. 43. Camiones

Debido al alto costo de transporte por
camiones, su utilización es ventajosa hasta distancias de
transportes de 1 a 5 Km., según la capacidad de la
maquina. Las ventajas del transporte por camiones son:

• 1) Mucho mayor maniobrabilidad en
  comparación con el transporte sobre rieles;

• 2) Aumento del rendimiento de las excavadoras,
  mediante la reducción del tiempo para las operaciones
  de cambio de los convoyes;

• 3) Menor extensión de labores de
  acceso;

• 4) Reducción del tiempo de
  construcción de carreteras;

• 5) La avería de un camión no
  provoca la paralización del transporte y no influye
  sobre los demás trabajos.

Los inconvenientes del transporte por camiones
son:

• 1) Elevados gastos para la conservación
  y reparación de camiones;

• 2) Dependencia de las condiciones
  climáticas;

En las explotaciones a cielo abierto se utilizan los
camiones volquetes, tractores con semi-remolques y remolques y
tractores de tiro con remolques. Debido a las difíciles
condiciones del trabajo en las explotaciones a cielo abierto, las
máquinas utilizadas en el transporte se caracterizan por
su alta resistencia.

4.2. Camiones volcadores.

Los camiones volcadores o volquetes tienen una capacidad
de 5 a 380 toneladas Volumen de la caja de 3,5 a 200 m3, potencia
del motor de 100 a 3550 HP, velocidad de 30 a 50 Km. /h Fig.
44.

Sistemas principales del camión:

• Sistema motor diesel

• Sistema de frenos ABS, hidráulico y
  eléctrico

• Sistema de transmisión manual y
  automática

• Sistema de caja de velocidades

• Sistema de dirección
  hidráulica

• Sistema de suspensión
  neumática-hidráulica

• Sistema hidráulico de volteo

• Los tumrockers

Tienen la caja montada sobre el chasis del
camión, que se vacía levantándola mediante
un tornillo hidráulico. Pueden transportar cualquier clase
de material, pero se utilizan sobre todo para material pesado –
roca dinamitada, menas, etc.

Los camiones de dos ejes generalmente tienen
tracción trasera, pero también existe con doble
tracción. Los neumáticos gemelos son standard en el
eje trasero.

Fig. 44. Camión de 380
TN

En los camiones de tres ejes, ambos ejes traseros son
motrices y llevan neumáticos gemelos.

Estos camiones no pueden ser utilizados en los caminos
vecinales, ya que su peso y dimensiones sobrepasan los
límites legales.

Algunos camiones (por ejemplo, Haulpak Wabco de Le
Toumeau Westinghouse Co.) no llevan resortes de
suspensión. Las cuatro unidades "hidraire" amortiguan los
golpes de la carga y el viaje y distribuyen la carga igualmente
sobre todas las gomas. Cada rueda está montada en un
embolo, soporta la carga sobre una almohadilla de gas
nitrógeno comprimido. La cámara de
compresión inferior actúa como cámara de
rebote para el retorno o movimiento hacia abajo del
émbolo. El recorrido máximo del embolo es de 33 cm.
en las unidades de suspensión frontal y de 23 cm en las
dos unidades traseras de "hidraire", en comparación con
los resortes standard, que tienen una acción de 8 a 10
cm.

Debido a un sistema de dirección sin el
convencional eje delantero que permite obtener un giro agudo a
45º de las ruedas delanteras, el haupax gira en 1/3 menor
espacio comparado con otros camiones similares.

Todos los camiones grandes utilizan el motor diesel de 4
o de 2 ciclos. El motor de gasolina en estas máquinas ha
desaparecido por alimentadores para conservar a mayores altitudes
su "performance" al nivel del mar. Pocas turbinas de gas se
utilizan en camiones eléctricos.

Ahora examinemos brevemente la transmisión de
potencia desarrollada por el motor a las ruedas:

La Transmisión Manual.

Con engranajes convencionales se utiliza en camiones
más pequeños (hasta 25 toneladas.) por lo general
con asistencia del aire sobre los engranajes. Para las
operaciones descendentes llevan retardadores hidráulicos o
eléctricos, entre la parte trasera de la
transmisión y el eje trasero, ya que la transmisión
manual no permite incorporar un dispositivo auxiliar de
frenado.

La transmisión en condiciones de plena
potencia.

Incluye el convertidor de torsión y engranajes
planetarios operados hidráulicamente. El cambio de
velocidad puede realizarse en marcha ascendente o descendente con
carga plena. Se instala como standard en todos los camiones desde
20tc y mayores.

Por lo general, los camiones llevan de 3 a 6 pares de
engranajes y además un engranaje de acoplamiento
automático para convertidor, lo que da una nueva serie de
velocidades. Algunas unidades incorporan además unos
dispositivos automáticos que permiten pasar de la marcha
directa a la sobremarcha.

La transmisión manual con convertidor de
torsión.

Utiliza la condición por convertidor de
torsión por intermedio de engranajes operados por aire.
Este sistema se construyó para operaciones en pendientes
relativamente constantes con pocos cambios de velocidad. Un
retardador dinámico colocado delante de la
transmisión, provee de una retardación efectiva
para las relaciones de cambios.

Las unidades con tracción
eléctrica

Utilizan generador movido por diesel para alimentar con
corriente las ruedas motrices.

Las ruedas motrices pueden ser accionadas por
línea convencional de tracción; los ejes por el
motor de tracción de corriente continúa montado
adelante del eje trasero. Alternativamente, los motores de
tracción pueden ser montados fuera del chasis y giran los
ejes de los accionamientos finales. En unidades de
tracción eléctrica mas populares, el motor de
tracción esta colocado íntegramente en el cubo de
la rueda. La retardación del vehículo en camiones
eléctricos se alcanza con frenado
dinámico.

Neumáticos para camiones.

Debido a su gran importancia para operación
normal del vehículo y por su costo, es esencial que sean
elegidos correctamente el tamaño, tipo y material de la
banda de rodamiento y de la carcasa. La carga sobre
neumáticos no debe sobrepasar en más de 110% de
tonelaje prescrito con velocidad de 50 Km/h.

Como el caucho e el neumático retienen el calor
producido por la flexión bajo carga durante viaje, puede
producirse la inversión del proceso de
vulcanización a 158ºC., además, a temperaturas
por debajo de este punto, la resistencia del cacho se reduce y
pueden producirse daños por impacto.

La elección entre neumáticos simples o
gemelo, además del tonelaje transportado, depende de la
naturaleza del terreno, largo del recorrido. etc., Los
neumáticos gemelos se prefieren para largos recorridos y
buenos caminos, tienen mejor estabilidad; los neumáticos
simples, sobre arena y relleno blando.

Todos los fabricantes tienen, desde el tamaño de
neumáticos de 14.00-25, neumáticos con banda de
rodamiento extra. Estos neumáticos son ventajosos sobre
severas condiciones de rocas y cortos recorridos, donde el mayor
problema es el desgaste y no el calentamiento. El uso del
neumático de base ancha es casi universal para
neumáticos simples. Tienen mayor capacidad de carga que el
neumático de tipo convencional.

En período de desarrollo están los
neumáticos de tipo radial, que utilizan encordadura de
nylon o acero, dispuesta de forma transversal o radial con la
sección del neumático.

Caja.

En forma de V ahora se hace de acero aleado de alta
resistencia, lo que ha eliminado la construcción antigua
del piso sándwich de madera dura. Prácticamente
todas las cajas están calentadas por los gases de
escape.

Tractor de tiro.

Se denomina así el automóvil sobre
neumáticos sin caja. En el convoy, después del
tractor de tiro sigue siempre un semiremolque, transmitiendo una
parte de su peso sobre los ejes de acoplamiento y, finalmente, un
remolque. Los semiremolques y remolques se construyen con
descarga inferior, lateral o trasera, su capacidad alcanza 100
t.

Los convoyes deben emplearse únicamente en buenos
caminos, con pequeñas pendientes y en importantes
distancias de transporte, menos de 5 Km fuera de las
canteras.

Los tumrockers.

Consta de un tractor de un eje y de un semiremolque con
descarga automática hacia atrás. De
construcción sencilla y resistente, se utilizan en las en
las canteras para el transporte de mineral en bloques grandes;
Pueden vencer importantes pendientes y curvas cerradas (4 a 5
m).

4.3. Resistencia al movimiento de los
camiones.

Un camión en movimiento de encuentra bajo la
acción de dos fuerzas contrarias: la fuerza de
tracción F y la fuerza de resistencia al movimiento Rt
(resistencia total).

La resistencia total (Rt) al movimiento de un
camión es igual:

Rt = Rr + Rp + Ra +Ri

La resistencia al rodamiento de la rueda por el
camino:

Rr = Qf = 1000 Qf Kg

Donde: Q = peso del camión volquete,
Kg.

Rr = resistencia específica al
rodamiento,

dependiendo del tipo de camión

f = coeficiente de resistencia al rodamiento,

Valores de resistencia especifica al rodamiento para
camiones volquetes

El valor común utilizado en caminos lisos de
grava y de cascote es de 20 Kg/t ó 2%.

La resistencia por la pendiente (Rp) bajo el
ángulo ß Fig. 45.

Rp = Q sen ß Kg.

Fig. 45. Camión con carga en una
pendiente

Pero como con los pequeños ángulos sen
ß = i, entonces.

Rp = Q.i /100 Kg.

Donde i – valor de la pendiente, expresado en
milésimos. Por ejemplo, en los cálculos para la
pendiente de 7º se toma i = 0.070. (en %).

La resistencia del aire (Ra).

Wa = kSv2 Kg

Donde: k = 0.06-0.07 – coeficiente de resistencia del
aire;

S = superficie frontal del camión, m2;

V = velocidad del camión, m/seg.

Cuando la velocidad de los camiones es menor de 15 Km/h
el valor de Wa puede omitirse en los cálculos.

La resistencia dinámica (resistencia a la
inercia Ri) durante la aceleración es la suma de las
fuerzas de inercia de las masas del camión y de las partes
en movimiento.

Ri = kQ a/g Kg Ri = Q (v2 –
v1)/g.t

Donde k – coeficiente de inercia de las partes en
movimiento;

a – aceleración del camión

g = 9.81 m/seg2

v = velocidad del camión

t = Tiempos

k = Coeficiente de inercia

Para los cálculos, la resistencia total al
movimiento del camión se toma igual.

Rt = Q (f±i) +
kfv2

Fuerza de tracción.

Según el punto de aplicación, la fuerza de
tracción puede ser aplicada, sobre la llanta y sobre el
gancho.

La fuerza tangencial de tracción sobre la
llanta de las ruedas conductoras es expresada por:

Ft = 270 N n/v Kg

Donde : N = potencia efectiva del motor, CV.

v = velocidad del camión, Km/h;

n = rendimiento de la transmisión, igual a 0.75 –
0.85

La fuerza de tracción en el gancho es la fuerza
desarrollada por un tractor de tiro para el transporte de los
remolques:

Fg = F1 – Q (f±i)
Kg.

4.4. Ecuación del movimiento de
camiones.

Para el movimiento de un camión es necesario que
se cumplan las condicione:

Donde : P = peso adherente del convoy, Kg;

? = coeficiente de adherencia de las ruedas con el
camino.

El peso adherente de un camión es igual
aproximadamente a 0.7 del peso total del camión y de 0.6
del peso total de tiro y del semiremolque.

Valores del coeficiente de adherencia ?

Camino limpio y seco 0.6 – 0.7

Camino limpio y húmedo 0.4 – 0.5

Camino sucio o congelado 0.15- 0.2

La ecuación del movimiento del
camión.

Característica dinámica del camión
volquete MAZ – 525 de la

URSS

Donde: D = Factor dinámico;

i = El cociente entre la aceleración del
camión y la aceleración de la fuerza de la
gravedad; para los cálculos se toma el valor máximo
al arranque igual a 0.10 – 0.5.

Para el movimiento uniforme i = 0 y la ecuación
se transforma en

D = f± i

Las características dinámicas para los
camiones volquetes se construyen con carga normal. Para la
determinación de la velocidad de los camiones
vacíos o con carga incompleta, la escala de ordenanzas de
la característica se cambia proporcionalmente al cociente
de los pesos o sea que el factor dinámico es igual
a:

D´= DQ/Q

La ecuación, conjuntamente con la
característica dinámica del camión permite
determinar el valor máximo de la pendiente i, que puede
ascender un camión cuya velocidad se conoce.

Inversamente, si se conoce la pendiente i, el factor
dinámico determina la velocidad máxima del
movimiento que el camión puede desarrollar en esta parte
del camino. El trabajo estable del motor de un camión
corresponde al punto más alto de la ordenada del factor
dinámico y de la parte descendente de su
característica dinámica, la velocidad del
camión puede ser determinada desde la
fórmula.

Gráficos de fabricantes para la
determinación de velocidades de los
camiones.

A continuación reproducimos el gráfico del
camión Caterpillar 769B de 35 tc. Su modo de
utilización es el siguiente: A partir del peso bruto (o
vacío), descienda hasta el % de la resistencia total
(igual % de la pendiente más el 1% por cada 10 Kg./t de
resistencia al rodado). Desde el punto peso – resistencia, avance
horizontalmente hasta la marcha de velocidad más alta
obtenible, y luego descienda a la velocidad
máxima.

Ejemplo. Determinar la velocidad según el
gráfico de pendiente – velocidad del camión
Caterpillar 769B, de 35 tc cargado y vacío por un camino
con afirmado de cascote (Rr=20 Kg./t) con un ascenso igual a
8%

El factor dinámico (resistencia total) del
volquete será

D = f±i = 0.020 + 0.080 = 0.100

El camión cargado subirá en 2da, marcha
con 15 Km/h y el camión vacío es 3ra marcha a 25
Km/h.

La velocidad media del camión MAZ – 525 en la
cantera de Sibaevsky, URSS, según V.S.
Khokhriakov:

Ecuación del movimiento para tractores de tiro
sobre orugas.

En los cálculos de tracción para tractores
de tiro sobre orugas con remolques se utiliza la
ecuación:

4.5. Frenado de los camiones
volquetes.

Durante el frenado se crea un par de frenado Mf sobre
las ruedas del camión que se frenan. En consecuencia,
aparece una reacción del camino o fuerza de frenado
B.

La mayoría de los vehículos están
provistos de un dispositivo auxiliar de frenado, denominado
retardador, cuyo fin es retener el camión en los caminos
descendentes.

Para determinar el rendimiento de los frenos, lea
horizontalmente la pendiente compensada (igual al porcentaje de
la pendiente existente menos el 1% por cada 10 Kg/t de
resistencia al rodado). Partiendo del punto peso – pendiente.
Luego avance horizontalmente a la derecha para determinar la
velocidad máxima de descenso que puede controlarse con
seguridad sin sobrepasar la capacidad de enfriamiento. Deben
mantenerse los rpm. indicadas del motor cuando el enfriamiento es
continuo en períodos prolongados.

4.6. Influencia de altura sobre el
rendimiento.

El aire se enrarece por el aumento de la altura o de la
temperatura; en consecuencia, contiene menos oxígeno para
unirse con el combustible. La compresión alcanzada en los
cilindros de diesel y la potencia producida son
menores.

Se considera que:

• 1. Para motores de cuatro tiempos no hay
  pérdida en rendimiento hasta 300 m sobre el
  nivel del mar. Para alturas mayores, la potencia disminuye en
  3% por cada 300 m.

• 2. Para motores de dos tiempos, se debe reducir
  1 1/3% en el rendimiento para cada 300 m sobre
  el nivel del mar hasta 1800 m por encima de esta
  cifra, reste el 3% por cada 300 m.

Ejemplo. Una unidad de acarreo equipada con motor
diesel de ciclo de 4 tiempos, con una capacidad de pendiente del
9% en el nivel del mar. A 1500 m su rendimiento caerá 4×3%
= 12%. Al reducir su capacidad de pendiente a nivel del mar en un
12% (9X0.12 = 1.08), obtenemos la capacidad de pendiente
resultante en 1500 m según el 9 – 1.08 = 7.9%

Estos datos se refieren a motores con aspiración
natural. Algunos fabricantes entregan camiones con
turboalimentadores. Movidos por los gases de escape, que
actúan como bombas que inyectan el aire en el motor. Los
camiones con turboalimentador trabajan con rendimiento al nivel
del mar en altitudes entre 1800 y 3600 m.

Duración de viaje de un
camión.

Las operaciones básicas de un ciclo de
camión son: carga con material (roca, mineral), su
acarreo, descarga de material y regreso del camión
vacío. De aquí, el tiempo total de un
recorrido:

Duración de la carga.

La duración de la carga con pala mecánica,
draga o cargadora frontal es:

La cargadora frontal se utiliza corrientemente para la
carga del material fácilmente cargable. Las
máquinas mayores cargan también roca bien
dinamitada. Pero, en categoría de materiales
difícilmente cargables, su rendimiento se reduce al 60% de
la pala mecánica de la misma capacidad del
cucharón. En la categoría de rocas muy
difícilmente cargables, la cargadora frontal no trabaja
con buen rendimiento y no debe ser utilizada.

He aquí en la tabla N º 6 las duraciones
del ciclo de una excavadora.

Se basan sobre una rotación de 90º desde la
posición de carga hasta la posición de descarga.
Para ángulos de giro mayores de 90º, se deben agregar
3 al ciclo iniciado por cada aumento del ángulo de giro en
30º.

Relación entre volumen de la caja del
camión y del cucharón.

Para los recorridos cortos hasta medianos, por debajo de
una milla (1,600 m) en una dirección, entre el volumen de
la caja del camión y la capacidad del cucharón de
la pala se elige una relación entre 3 y 5. Para las
distancias mayores de 1600 m, el tiempo de carga se hace mucho
menos importante; se autoriza el número mayor de pasadas
con:

Coeficiente de llenado

Un efecto sobre duración del ciclo.

Velocidades promedio de viaje.

Para la determinación de las velocidades del
viaje se utilizan los gráficos. Los valores obtenidos
deben ser corregidos por el coeficiente de velocidad, para
disponer de datos promedio y no las velocidades
máximas.

Coeficientes de velocidad, según Euclid
(48)

Estos datos son validos para transmisiones en plena
potencia. Para las unidades de transmisión normal, debe
adoptarse un coeficiente de velocidad más bajo, por lo
menos hasta 500 m de distancia.

Selección del apropiado coeficiente de
velocidad.

En las tablas que anteceden hay un margen entre el
coeficiente mas bajo y el mas alto. Un error en el cálculo
del ciclo total del tiempo es muy probable que se deba a un error
en calcular el acarreo y regreso. Por consiguiente, debe tener
cuidado al escoger el coeficiente apropiado que se usa para
obtener la velocidad promedio. Tome siempre en
consideración lo siguiente:

• 1. Velocidad de arranque. Una cantidad
  que arranque en un tramo de 150 m de pendiente menos 2% en un
  camino bueno, pasará pronto a la transmisión
  directa y tiene ocasión de alcanzar un tanto por
  ciento elevado de la velocidad máxima en
  transmisión directa; por tanto, deben utilizar los
  coeficientes elevados de la tabla. Por otra parte, la misma
  unidad que arranque en el mismo tipo de tramo del camino de
  acarreo, pero de solo 75. y llano difícilmente
  tendrá tiempo para pasar a la transmisión
  directa, debe usarse el coeficiente de velocidad
  baja.

• 2. Impulsión en tramos más
  cortos. Al calcular las velocidades promedio de unidades
  que entren en tramos cortos de caminos de acarreo, estando ya
  en movimiento, la impulsión debe tomarse en
  consideración. Esto explica las amplias diferencias en
  los coeficientes que anteceden.

Por ejemplo, una unidad entra en un tramo de camino de
acarreo de pendiente de +8% y de 50 m de extensión,
marchando a la velocidad de 20 millas / hora.
Teóricamente, la velocidad máxima en esa pendiente
será 6 millas / hora. Es probable que la impulsión
lleve a la unidad a más de 12 millas/horas.

• 3. Impulsión en tramos más
  extensos. Más abajo aparece la ilustración
  de un tramo de camino de acarreo, en pendiente hacia arriba
  del 8%. Una unidad de descarga trasera ascendería ese
  tramo en tercera a la velocidad máxima alcanzable de
  9.7 millas / hora.

En el caso:

• a. La unidad será despaciosa al entrar
  en este tramo debido al ascenso precedente. En el
  caso

• b. La unidad entrara en el tramo de 600 metros
  + 8% de pendiente en alta velocidad. Después del tramo
  de descenso del camino carretero. Evidentemente, en el
  último caso la unidad tienen mejor ocasión de
  alcanzar un promedio más cercano de 100% de su
  velocidad máxima en tercera, y debe utilizarse el
  límite más elevado del coeficiente de velocidad
  dado. Las cifras que se proporcionan tienen el sólo
  objeto de servir de guía en la mayor parte de las
  condiciones.

Relación de potencia, peso y
velocidad.

En un tramo dado del camino carretero, la unidad
engranada en baja velocidad tiene mejor ocasión de
alcanzar la velocidad máxima que una unidad del mismo
número de caballos de fuerza engranada en velocidad de
marcha rápida. Del mismo modo, una unidad con una
relación de 150 Kg. Por CV tiene mejor ocasión de
alcanzar su velocidad máxima que una unidad que tenga una
relación de 250 CV, siempre y cuando ambas unidades
estén engranadas en la misma velocidad. Esto lo ilustra
bien el "mejor rendimiento" de una unidad vacía, contra
una unidad cargada, Mientras más corto sea el tramo del
camino de acarreo, más observable será la
diferencia, y de allí el margen más amplio en la
tabla de velocidad para tramos más cortos del camino de
acarreo.

Factores de retraso.

Menudo se encuentran riesgos en el camino de acarreo que
reducen la velocidad del vehículo. Debe concederse tiempo
cuando existen estas condiciones.

Tiempo de regreso.

A menudo, las condiciones de la tarea y las precauciones
de seguridad rigen el tiempo de regreso de una unidad. Si no
existen condiciones de pendiente o riesgo de funcionamiento, los
siguientes factores son aplicables:

Si existen condiciones de pendientes, utilice los
coeficientes elevados de la tabla.

Velocidad de marcha en el área de
carga.

La entrada en el área de carga o en el foso se
efectúa en velocidad reducida, debido a las condiciones
escabrosas de la excavación. Puede calcularse como sigue
la velocidad promedio en el área de carga con la unidad
vacía:

Favorable 16 Km. /hora

Promedio 11

Desfavorable 6.5

Límites de velocidad en pendiente
descendente.

Las velocidades en pendientes descendentes,
particularmente en camiones cargados, pueden alcanzar niveles
peligrosos.

He aquí algunos valores arbitrarios, que deben
ser revisados en cada caso específico.

Velocidades recomendadas en pendientes, según
Surface. Mining (82)

Viraje y descarga.

El tiempo de viraje y descarga depende del tipo de
vehículo de acarreo y de las condiciones de
funcionamiento. Más abajo aparecen los promedios de
diferentes tipos en las diversas condiciones de
funcionamiento.

Condiciones de eficiencia.

Toma en cuenta las demoras debidas a roturas o a
mantenimiento. He aquí los valores recomendados
según las condiciones del trabajo.

Disponibilidad de máquinas.

Para el trabajo normal del equipo de transporte se debe
proveer de cierto número de unidades de
reserva.

Caminos para transporte con camiones.

Los caminos en las explotaciones a cielo abierto se
dividen en tres tipos: en trincheras principales, en los bancos y
en las escombreras.

Los caminos de superficie, según la intensidad
del movimiento, se dividen 3 categorías
(URSS):

La intensidad del transito por camiones se calcula en
camiones de 10t, con coeficiente de reducción 0.9 para
camiones de 5t y de 1.3 para los de 40t.

Los caminos permanentes de superficie y de las
trincheras principales tienen su afirmado en relación con
su fin y tiempo de utilización; mientras que los caminos
de los bancos son provisorios, sirven para la explotación
de zonas limitadas y comúnmente no tienen afirmado
especial.

El ancho de la calzada, según el sentido de
movimiento y tipo de camiones; se admite: con movimiento en
sentido único (Circular) 3.5 a 4.5 m; con movimiento en
ambos sentidos 7,0 a 9,0 m. El ancho de hombrillo casi siempre se
toma igual 1,0 m.

El perfil transversal de un camino para autos
comúnmente tiene pendiente hacia ambos lados, según
el tipo de afirmado, de 1,5 a 4%. La pendiente de los costados es
2% mayor y consta de 5 a 6%. En las curvas de los caminos para
autos, el perfil se construye con caída única hacia
el centro, lo que aumenta la escalabilidad de los
vehículos contra la fuerza centrífuga.

La pendiente del viraje con radio de 60 m es de 2%, de
50 a 60 m – de 3%, de 40 a 50 m – de 5% y en las serpentinas –
6%.

La pendiente máxima del perfil longitudinal de
caminos en cortas se fija de acuerdo con el afirmado, con
hormigón, asfalto, cascote o grava hasta 80 a 100% y para
caminos de tierra mejorados – de 60 a 80%. En las subidas largas
se deben prever las secciones con pendientes no mayores de 2% y
de un largo de 50 a 60 m cada 2 a 3 bancos, o sea cada 500 a 600
m de largo.

Según el esquema de mayor acepción, el
ancho de la superficie de trabajo en el banco se determina por la
fórmula.

Los caminos de tierra no tienen afirmado especial; su
superficie se va compactando. En los caminos de tierra se agregan
materiales resistentes, tales como arena, grava,
cascote.

El afirmado de cascote se hace en una o dos capas sobre
base de arena o escoria. La capa inferior consta de cascote de
60-75 mm, la superior de 25 a 50 mm y de fino hasta varia
según la intensidad de movimiento y el tipo de camiones de
40 a 80 cm. el cascote se cilindra. Frecuentemente, la capa
superior o toda la masa de cascote se impregnan con aglomerado de
betún.

El camino con pavimento de hormigón consta de
losas hormigonadas en una o dos capas, separadas una de otra por
juntas de dilatación. Para la ejecución del
pavimento se utiliza cemento Pórtland. El gasto del
cemento en la capa superior debe ser se 300 a 350 Kg./m3; en la
capa inferior, 230 a 250 Kg./m3; El espesor total de
hormigón varía de 20 a 40 cm. Como base para el
hormigón sirve una capa de arena de 5 a 20 cm.

Costo de acarreo.

Como de costumbre, primeramente se determina el costo
horario de unidad de transporte. El costo de acarreo de un m3 o
de una tonelada de material se determina dividiendo el costo por
hora de propiedad y de funcionamiento por la producción
por hora de la unidad de acarreo.

Costo de propiedad.

El costo de propiedad por hora es a suma de los cargos
por hora de depreciación, intereses, impuestos, seguro y
almacenaje. El cargo de depreciación por hora es el precio
de la unidad de acarreo entregada, menos el valor de los
neumáticos originales, dividido por todo el período
de depreciación en horas. Se utiliza el método de
amortización en línea recta, sin ningún
valor de reventa o de recuperación de la
unidad.

Es difícil determinar la real duración
útil de equipo, dado que la apropiada conservación
preventiva puede extender la duración de servicio mucho
más allá del período de depreciación.
Puede utilizarse la siguiente regla conservadora para calcular el
costo.

Intereses, impuestos, seguros y
almacenaje.

Los cargos de estas partidas pueden agruparse en un 13%
de inversión anual promedio, dividida por el número
de horas de funcionamiento por año. La cifra del 13% se
constituye de la manera siguiente: interés 9%, impuestos
2%, seguro y almacenaje 2%. El interés de 9%, es el
interés simple equivalente al 6% de interés
compuesto utilizado en financiamiento. La inversión
promedio anual está dada en la tabla siguiente:

Ejemplo.- Un período de
depreciación de 5 años es igual a la
cancelación del 20% anual. Por tanto, el valor residual en
cada año subsiguiente es el 20% más bajo; al final
del quinto año la maquinaria estará depreciada
completamente.

Costo de operación.

Este costo se constituye de la manera
siguiente:

Reposición y reparación de
neumáticos.

Estos costos por hora varía con las condiciones
de funcionamiento, las superficies de los caminos y las cargas de
los neumáticos en funcionamiento por carretera se calculan
normalmente por el número de kilómetros, en
funcionamiento fuera de los caminos es practico fijar este cargo
sobre la base de horas, pues todas las distancias de acarreo son
respectivamente cortas y el promedio de velocidad cae normalmente
por debajo de 50 Km./h.

Costo horario de reparación = 15% x costo horario
de

neumáticos.

Duración de los neumáticos para
camiones volquetes

La vulcanización de neumáticos se practica
por algunas empresas, las otras las rechazan. La vida de un
neumático vulcanizado oscila entre 50 a 100% de la vida de
un neumático nuevo.

Reparación.

Repuestos y mano de obra. El costo promedio de
reparación por hora puede calcularse muy sencillamente
como un tanto por ciento del precio de compra, dividido por
15.000, que es un coeficiente constante sacado de la experiencia
de campo, y se utiliza sin atender a la
depreciación.

Consumo del combustible.

Debido a la gran variación en las condiciones del
trabajo, prácticamente es imposible dar el consumo
específico.

Tanto por ciento del precio de compra que debe
aplicarse para los cálculos de
conservación.

Aceite, grasa y mano de obra.

Se estima que el costo horario de lubricación es
igual a 1/3 del costo horario del diesel fuel. El jornal del
chofer debe incluir en adición a su pago básico
todos los beneficios sociales, tales como jubilación,
vacaciones, enfermedad, seguros, etc. Estos extras en ciertos
países de Sud América alcanzan 50%.

Ejemplo de cálculo del costo de
acarreo

Material

Naturaleza: roca de recubrimiento dura, bien
dinamitada

Peso: in situ 4000 lb/yd3

Suelto 2700 lb/yd

Camino de 12 m de ancho. Tráfico en dos
direcciones. Las curvas suaves no afectan velocidades.

Camino en corte-tierra y grava relativamente
compactadas. Resistencia al rodamiento 3%.

Camino principal liso, duro, grava bien compactada.
Resistencia al rodamiento 2%.

Camino en escombrera-relleno. Resistencia al rodamiento
8%

Condiciones de tiempo

Variación de temperatura: -5º hasta
+25º.

Precipitación – periódicas.

Caminos en malas condiciones durante el
deshielo.

Altura

Menor de 1500 pies, no afecta las condiciones de
transporte.

Velocidad de transporte

Recorridos no muy largos, la alta velocidad no es
esencial.

Limite 35 m/h; adoptar para velocidad de regreso sobre
-8% 25 m/h.

Equipos de carga

Pala eléctrica de 6 yd3

Coeficiente de cucharón, 0.8

Duración del ciclo 24"" ó 4"

Capacidad de pala 580 yd3 sueltos/h (50") ó 785
tc/h

Producción requerida

Producción requerida 1500 tc/h

Número de palas mecánicas 2

Elementos de tiempo

Días hábiles 300

Turnos por día 2

Horas de operación por año
9,600

Tiempo de viaje 6.23 min

Tiempo de viraje y descarga 1.30

Tiempo de colocación 0.50

Duración del ciclo 8.03

Número de viajes por hora 50"/8,03" =
6,23

Producción horaria 35 x 6,23 = 218 tc

Número de camiones necesarios 1500/218 = 6,97
camiones

4,7. Costos de transporte

Vida neumáticos delanteros, omitiendo
1,00

0,80 x 0,90 x 0,85 = 0,551

0,551 x 6000 h = 3306 h

Vida de neumáticos traseros

0,80 x 0,90 x 0,80 x 0,85 = 0,490

0,490 x 6000 h = 2940 h

Vida promedio de neumáticos delanteros y
traseros

(3306 x 2940)´, 2 = 3123 h

Coeficiente de aumento de vida por ser reforzados
40%

3123 x 1,40 = 4370 h

Número de paladas por camión

35 tc/6,48 tc = 5,4 ~ 6

Costo de transporte por tonelada corta

($ 17,87×7 camiones + $ 6,34×1 camión) x8h/1500
tc =$ 8,0876

Costo de transporte por tc. Km

$ 0,0876(3,8 x 0,3) = $ 0,077/tc. Km

CAPITULO V

Evaluación de la
flota de camiones y palas

5.1. Redes básicas de
transporte

Comenzando en la chancadora, la ruta conduce hacia
afuera y hacia adentro del Tajo. Generalmente, el tráfico
corre en ambas direcciones y está compuesto tanto de
camiones de carga como de varios tipos de vehículos de
servicio. Debido a su gran tamaño, los camiones de carga
no están autorizados a pasarse uno al otro durante el
recorrido. La flota contiene usualmente camiones de diferentes
características, con las unidades más lentas, que
disminuyen el rendimiento general de la flota.

Durante su descenso por la rampa de acceso, los camiones
encuentran desvíos conducentes a los distintos bancos de
trabajo. Estas rutas se desvían a su vez hacia las
distintas posiciones que la pala cargadora ocupa en un cierto
banco. La decisión respecto a qué desvío
tomar, se puede controlar de varias maneras. La más simple
de ellas, es la de fijar el recorrido de un cierto camión,
indicándole al operador, al comienzo de cada turno de
trabajo, la pala a la cual deberá proceder. Otros
métodos utilizan un despachante, el cual a través
de una radio, asigna recorridos a los camiones cuando
éstos llegan a un desvío, como así
también por medio de sistemas de despacho
computarizados.

Una vez en la zona de la pala y de haber otros esperando
a ser cargados, el camión entra en línea de espera.
Existen métodos, como el de double back up (doble
reverso) tendientes a minimizar el tiempo entre cargas
(spotting times). Una vez completada la carga del
camión, éste mismo procede por la ruta hacia el
destino indicado, usualmente la chancadora, la pila de escombros
o la pila de lixiviado. El camión avanzará
más lentamente cuando suba la rampa cargado de
material.

El tiempo de cada ciclo de un camión
dependerá, entre otras cosas, de las esperas requeridas en
los puntos de carga y descarga, de interferencias con
vehículos más lentos durante el recorrido (los
cuales no pueden ser pasados) y de la velocidad a la que los
distintos conductores proceden bajo variadas
condiciones.

Los tiempos de carga a camión son en
función de las condiciones de fragmentación
resultante, de la necesidad de reposicionamiento de la pala, etc.
Como resultado, los tiempos del ciclo de transporte exhiben una
cierta dispersión que hace necesaria la
determinación estadística del valor medio de los
tiempos de carga y transporte con el fin de poder estimar el
volumen de producción para cada turno.

Los puntos de mayor tiempo de espera para el
camión. En muchas ocasiones, la chancadora suele trabarse
por rocas de excesivo tamaño, parando la operación
de descarga hasta que el problema haya sido solucionado. Al ser
la chancadora utilizada por todos los camiones transportando
mineral, una falla de la misma, será mucho más
seria que de producirse en una de las varias palas en
operación.

Los procedimientos utilizados para reabastecer de
combustible a los camiones, para los cambios de turno y para los
almuerzos, afectan la eficiencia general de la operación
como también lo hacen aquéllos establecidos para el
programa regular de mantenimiento, roturas inesperadas de equipo
y disponibilidad de repuestos.

Las grandes minas a tajo abierto, suelen tener
más de 50 camiones y 10 palas en la operación,
generalmente de varias marcas o modelos. La predicción de
los rendimientos de un sistema tan complejo mediante
cálculos manuales, utilizando los tiempos promedios del
ciclo de carga, transporte y descarga, resulta sumamente
difícil. Por ejemplo, de querer aumentar la
producción en un 25%, se tiene al alcance varias
alternativas, entre ellas la de incorporar más camiones y
palas, las que posiblemente tengan distintos rendimientos de las
unidades existentes, y otra mediante adiciones a la planta de
chancado. Obtener la alternativa de menor costo es una tarea tan
importante como compleja. La manera más efectiva de
analizar la interacción entre palas y camiones es mediante
el uso de modelos de simulación de redes.

5.2. Modelos de simulación basados en estudios
de tiempos

La Figura, muestra un simple circuito de transporte y
típicos histogramas de frecuencia vs. Tiempo para las
etapas de transporte, carga y descarga. Esta información
de tiempos puede ser obtenida ya sea por observadores
cronometrando los tiempos o bien como sucede en las grandes
operaciones modernas, controlando el sistema de despacho de
camiones mediante el uso de sistemas telemétricos o de
GPS. Los tiempos de cada operación son registrados
independientemente. Por ejemplo, se registra el tiempo requerido
por una cierta unidad para recorrer una cierta distancia del
trayecto cuando no es interferida por unidades más lentas.
La interferencia entre unidades rápidas y lentas, los
tiempos de espera, etc., son considerados en el proceso de
simulación del modelo. Los tiempos de transporte para cada
tipo de camión, cargado y descargado, son requeridos para
cada tramo de la ruta. Similarmente, los tiempos de carga y
descarga, son requeridos para cada tipo de camión para las
distintas palas y puntos de descarga.

Durante el proceso de simulación, los camiones
son circulados por la red de transporte de acuerdo a una serie de
normas tales como la asignación de palas. Cuando un
camión entra en un cierto segmento de la red, se le asigna
un tiempo de transporte aleatorio basado en la información
obtenida durante el estudio de tiempos. Esta técnica es
conocida con el nombre de Simulación de Monte Carlo,
debido a la forma aleatoria en que la información es
seleccionada. Generando, entonces, al azar un número
comprendido entre 0 y 100, el tiempo a utilizar, se determina
leyendo horizontalmente desde el eje vertical de frecuencias
acumuladas hasta la curva de distribución y bajando hacia
el eje horizontal de tiempos.

Aunque es posible hacer el cálculo de la
simulación manualmente, ello demandaría mucho
tiempo y carece de sentido en esta era de computadores
personales. No obstante, lo menciono con el propósito de
enfatizar que el procedimiento de simulación es en
sí una técnica simple y poco sofisticada. El rol
del computador es el de ser una máquina muy eficiente para
procesar números. El proceso de simulación no
incluye elementos teóricos, tan sólo estamos
moviendo camiones a lo largo de la red, de acuerdo a reglas
preestablecidas y a rendimientos observados para las distintas
unidades en operación. Un buen programa de
simulación, realizará los cálculos
rápida y económicamente, manteniendo un registro de
la información resultante del proceso.

En las estadísticas de producción para una
pala durante la simulación de un turno de 8 horas, se
observa que a medida que se incrementa el número de
camiones, la producción aumenta al principio en forma
lineal y luego decae a medida que un exceso de camiones es
asignado a la pala. Las condiciones de excavación
(fragmentación) tienen mucha influencia en los resultados.
Dichas condiciones fueron clasificadas por los ingenieros que
manualmente coleccionaron los datos del estudio de tiempos. Es
evidente que lo primero que se debe hacer es eliminar las escasas
condiciones de excavación mediante el mejoramiento de la
fragmentación, aunque ello no es fácil de conseguir
al corto plazo. Existe un obvio trueque o intercambio
económico de asignarse más camiones a una cierta
pala, por un lado aumenta la producción y, por el otro,
aumentan los costos unitarios de operación. Los costos de
capital y personal operario, son factores muy significativos en
la operación de camiones de carga.

La simulación basada en estudios de tiempos tiene
ciertas desventajas relacionadas con las condiciones y
configuración de la red de transporte. Los estudios de
simulación pueden ser útiles cuando se selecciona
equipo para una mina nueva, no obstante, al no existir
información directa de estudios de tiempos, se
deberá recurrir a estimaciones basadas en experiencias
extraídas de otros lugares. La configuración de la
red de transporte, tiende a cambiar con frecuencia. La
mantención actualizada de los datos demandaría
mucho tiempo y sería poco práctica de hacerse la
misma manualmente. Es preferible estimar los tiempos de
transporte mediante un proceso de cálculo que permita
mantener la capacidad de seleccionar los tiempos en forma
aleatoria a partir de histogramas reales. Ello se verá en
la siguiente sección.

5.3, Modelos de simulación basados en
cálculos de rendimiento

La velocidad de un camión desplazándose a
lo largo de un tramo de la red de transporte puede calcularse
conociendo la fuerza rimpull generada por el
camión en función de la velocidad. Dicha fuerza,
actúa en dirección paralela a la superficie de la
ruta generada por la potencia de tracción del motor
durante la aceleración o la capacidad de frenado de los
frenos durante la desaceleración.

La Figura es un gráfico de rendimiento
correspondientes a un camión Titan T- 2000 fabricado por
Marathon LeTourneau. El camión es propulsado por motores
eléctricos en las ruedas, alimentados por un motor diesel.
Su capacidad de carga es de 200 toneladas cortas (182 metros
cúbicos). Durante tramos descendentes los motores
eléctricos actúan como generadores, alimentado a
través de una serie de bancos resistores que le permiten
actuar como frenos dinámicos. El camión cuenta
también con un sistema de frenos convencional usado
generalmente para controlar la unidad a bajas velocidades cuando
el sistema dinámico no se encuentra disponible. Por encima
de la velocidad máxima recomendada, el sistema de frenos
dinámico puede dejar de funcionar, debido a la limitada
capacidad de los bancos resistores, resultando en una
situación incontrolable.

El gráfico superior, muestra la fuerza de
desaceleración disponible en función de la
velocidad del camión durante el frenado. Dicho
gráfico, es normalmente utilizado para determinar la
velocidad máxima a la cual el camión puede avanzar
en rampas descendentes manteniendo su capacidad de frenado
mediante el uso del sistema dinámico de frenos.

El gráfico inferior, muestra la fuerza
rimpull disponible en función de la velocidad del
camión durante períodos de aceleración.
Dicho gráfico, es normalmente utilizado para determinar la
velocidad máxima estable que el camión puede
sostener cuando avanza cargado en rampas ascendentes.

Antes de examinar estos gráficos más
detalladamente, analicemos el significado de los siguientes
términos:

Pendiente de la ruta: Es la diferencia en
elevación del eje central de la ruta expresado como
porcentaje de la distancia horizontal a lo largo de mismo eje.
Por ejemplo, una pendiente de -10%, representa una caída
vertical de 10 metros en 100 metros horizontales.

Resistencia a la rodadura: La fricción
entre las cubiertas y la superficie de la ruta actúan en
oposición al movimiento del camión. La Tabla 3.1,
lista valores de resistencias a la rodadura expresados como
porcentaje equivalente de la pendiente de la ruta de
transporte.

La razón por la cual se la expresa como
porcentaje equivalente de la pendiente de al ruta de transporte
es para poder sumarla (en pendientes positivas) o restarla (en
pendientes negativas) de la pendiente actual de la ruta y poder
determinar la resistencia total de la misma. Como se muestra en
la Figura 3.4, la resistencia total se utiliza tanto en los
gráficos de frenado dinámico como en los de
rendimiento. La equivalencia de los porcentajes de resistencia a
la rodadura y de pendiente, se explica a
continuación.

Consideremos un camión pesando 100.000 unidades
estacionadas en una superficie horizontal. Un tractor acoplado al
camión requiere de una fuerza de 2.000 unidades para
moverlo y vencer las fuerzas de resistencia entre las cubiertas y
la ruta.

La resistencia a la rodadura es del 2%. Si el mismo
camión estuviese estacionado sobre una ruta inclinada del
2%, la fuerza descendente, actuando sobre él mismo por
efectos gravitacionales, tendrá también un valor
similar a las 2.000 unidades. (La fuerza gravitacional exacta
será 100.000 x sen (arc tg 0,02) = 1.999,6
unidades.

Siendo los valores de la tangente y el seno muy similar
para ángulos pequeños, la fuerza que actúa
en dirección paralela a la superficie de la ruta, es
aproximadamente igual al producto del peso del camión
multiplicado por la pendiente equivalente (tg).

Por lo tanto, un incremento de pendiente del 2% es
equivalente a un incremento del 2% en la resistencia a la
rodadura. Un camión que circula hacia arriba por una
pendiente del 10% sobre una superficie con una resistencia a la
rodadura del 2%, deberá superar una resistencia total del
12%. Un camión que circula en bajada por una pendiente del
10% con una resistencia a la rodadura del 2%, deberá
suministrar una fuerza resistora (de frenado) del 8% del peso del
camión para evitar que él mismo se
acelere.

Peso bruto del vehículo (PB): es el peso
del camión descargado. Para el T-2000, es de 273.000
libras (181.818 Kg.).

Peso neto del vehículo (PN): es el peso
del camión cargado a máximo, siendo de 673.000
libras (305.909 Kg.) para el modelo T-2000.

Fuerza: (Figura 3.4, ejes verticales en ambos
gráficos). Nos referiremos a ellas como las fuerzas de
retardo y rimpull.

El uso de los gráficos se explica claramente en
la Fig. 46. Como ejemplo, supongamos un camión
cargado al máximo, circulando en rampa descendente con
pendiente del 10% y con una resistencia a la rodadura del
2%.

Trazando una recta a partir de la escala de pesos del
vehículo (673.000 libras, 305.909 Kg.) hasta la escala de
resistencia total, es posible determinar la fuerza de frenado
requerida (53.840 libras, 24.390 Kg.), siempre y cuando el lector
tenga visión perfecta. Se hace notar que el valor
determinado es igual al peso multiplicado por la resistencia
total (673.000 x 0.12 = 53.840). Leyendo horizontalmente desde la
escala de fuerza hasta la curva y luego hacia abajo hasta el eje
de velocidad, se determina una velocidad de 22 millas/hr (35
Km./hr).

Fig. 46. Camión cargado

Esta es la velocidad máxima a la cual el
camión puede desplazarse cargado rampa abajo y mantener
una capacidad suficiente de frenado dinámico para prevenir
que él mismo se acelere.

La Figura 3.5A, es un diagrama que muestra el
camión circulando rampa abajo para las condiciones del
ejemplo desarrollado. Para una pendiente equivalente del 8%,
podemos calcular que la resistencia de la pendiente, es decir, la
componente del peso del vehículo actuando rampa abajo, es
de 53.840 libras (24.390 Kg.). Este valor es el mismo al de la
fuerza de frenado obtenida del gráfico

Se hace notar que las relaciones entre el peso,
resistencia total y fuerza para los gráficos de frenado y
rendimiento, son idénticas (Figura 3.4). El eje vertical
de fuerzas de estos gráficos representa simplemente la
componente gravitacional de la fuerza (ajustada por resistencia a
la rodadura) que es necesaria superar para alterar la velocidad
del vehículo.

Las curvas en sí representan la capacidad de
generar fuerza del camión en función de la
velocidad del mismo. En el caso del gráfico de retardo, la
curva representa la capacidad del sistema de frenos. A altas
velocidades, la fuerza disponible disminuye proporcionalmente a
la capacidad del sistema de absorber energía en la forma
de calor.

Los gráficos de rendimiento, representan la
capacidad del camión para desarrollar fuerza
rimpull, la cual decrece con el aumento de
velocidad.

La Figura 3.5B, es similar a la anterior, pero con el
camión circulando en rampa ascendente. La resistencia
total es ahora del 12%. El gráfico de rendimiento indica
una fuerza rimpull necesaria de 80.760 libras (36.633
Kg.). Como pudimos ver anteriormente, este valor representa el
peso del vehículo multiplicado por la tangente de la
pendiente equivalente. Leyendo horizontalmente desde dicho valor
de fuerza hasta la curva de rendimiento y hacia abajo hasta el
eje de velocidades, se determina un valor de 6 millas/hr (9,5
Km./hr). A velocidades menores a dicho valor, la fuerza
rimpull será mayor que la necesaria y el
camión acelerará. La velocidad indicada representa
la máxima velocidad (en estado estable) a la cual el
camión puede circular rampa arriba en la pendiente
supuesta en el ejemplo.

Las ecuaciones básicas de movimiento
pueden utilizarse con los gráficos dados para estudiar el
desplazamiento de los camiones. Estas ecuaciones son las
siguientes:

Donde: v es la velocidad

s es la distancia

t es el tiempo

a es la aceleración

La Tabla 3.1, lista valores típicos de
resistencia a la rodadura para distintos tipos de
superficies.

El camión puede acelerar, circulando cargado en
una pendiente de 8%, con una velocidad estable de 0 a 16 kph en
14 segundos.

En tablas muestran los datos para un camión
cargado frenado en una pendiente cuesta abajo del 10%. De una
velocidad inicial de 32 kph, el camión se detiene en 38
segundos al desplazarse 210 mts. De una velocidad de 40 kph, no
existe una fuerza suficiente del sistema dinámico de
frenos como para desacelerar el camión.

3.4. Tiempos de ciclo del camión y la
compatibilidad de equipos

El tiempo de ciclo de un camión, se refiere al
tiempo promedio requerido por el camión en recorrer un
circuito. El factor de compatibilidad (match factor),
representa el número ideal de camiones asignados a una
pala. Este equivale al tiempo de ciclo total dividido por el
tiempo de carga promedio. El tiempo de ciclo para cada viaje, se
ve afectado por los tiempos de espera en los puntos de carga y
descarga y, además, por interferencias con
vehículos más lentos durante el recorrido, los
cuales no pueden ser pasados, y de la velocidad a la que los
distintos conductores proceden bajo variadas
condiciones.

Los tiempos de carga en la pala, son a menudo, sumamente
variables, debido a las condiciones de fragmentación
resultantes, la necesidad de reposicionamiento de la pala,
etc.

Los puntos de descarga, generalmente en la chancadora,
suelen ser uno de los puntos de mayor tiempo de espera para el
camión. En muchas ocasiones, la chancadora suele trabarse
por rocas de excesivo tamaño, parando la operación
de descarga hasta que el problema haya sido
solucionado.

Al ser la chancadora utilizada por todos los camiones
que transportan mineral, una falla de la misma, será mucho
más seria que de producirse en una de las varias palas en
operación. El resultado final, será que los tiempos
de ciclo de transporte, exhiben cierta dispersión. Una
consecuencia de esto es que no es posible predecir de manera
precisa la generación de turnos con sólo tener
conocimiento del ciclo de camiones y los tiempos de
carga.

Ejemplo 5.1

La Figura 3.6 ilustra una simple red de transporte
utilizada en este ejemplo. Se ubica una excavadora en Punto A. La
distancia desde la pala hasta la rampa principal (Punto B) es 300
mts. con una pendiente de 0%. La distancia de desplazamiento
rampa arriba hasta la salida del pit (Punto C) es de 750 mts. con
una pendiente de 10%. La distancia de desplazamiento desde la
salida del pit hasta la chancadora (Punto D) es de 1000 mts.
nivel.

La resistencia a la rodadura para todos los segmentos
del camino es de 1.5%. Los tiempos promedio de carga y descarga
son de 200 y 100 segundos respectivamente.

La velocidad máxima permitida del camión
es de 48 kph. Cuando el camión se desplaza rampa abajo, la
velocidad máxima es de 40 kph. El tiempo entre cargas
promedio del camión en la pala es de 30
segundos.

Las Tablas ilustran la forma en que se calculan los
tiempos de desplazamiento para cada uno de los segmentos del
camino.

Para comenzar el ciclo el camión abandona la pala
cargada con una velocidad inicial de cero. El camión
acelera y, después de 32 segundos, llega a la entrada de
la rampa principal. De manera coincidente, el camión
alcanza el límite de velocidad de

48 kph en el mismo tiempo. El camión entra a la
rampa principal cuesta arriba a 48 kph

El motor no es capaz de mantener la velocidad de 48
kph.

Con una potencia máxima, el camión
comienza a desacelerar de manera gradual hasta llegar a 13 kph
después de 32 segundos. Esta es la velocidad estable y
constante que puede mantener el motor bajo estas condiciones. La
distancia remanente es recorrida con esta velocidad y
después de 188 segundos, el camión llega al Punto
C, desplazándose a 13 kph.

Ahora, el camión se encuentra en pendiente
horizontal y acelera en 30 segundos hasta alcanzar la velocidad
límite. El camión deberá desacelerar hasta
detenerse al final del camino. Para determinar el tiempo
requerido para detenerse, se aplican los frenos y podemos ver que
el tiempo requerido es de 13 segundos al desplazarse 99
mts.

Le permitimos al camión desplazarse con una
velocidad máxima para entrar a 99 mts. al final de la
rampa y luego aplicar los frenos. El tiempo total para este
segmento es de 88.5 segundos.

Después de descargar en la chancadora, el
camión abandona Punto D, descargado, y acelera hasta
alcanzar una velocidad máxima en 9 segundos. El
camión deberá desacelerar hasta 40 kph antes de
entrar rampa abajo (Punto C). Esto requiere de 3 segundos. El
tiempo total para este camino es de 78 segundos. El camión
se desplaza por la rampa principal cuesta abajo con una velocidad
constante de 40 kph, requiriendo 68 segundos.

Finalmente, el camión acelera hasta alcanzar la
velocidad límite de 48 kph después de haber
abandonado la rampa principal, y comienza a frenar a medida que
se aproxima a la pala para detenerse. El tiempo total es de 26
segundos.

La tabla superior (Tabla 3.12) es un resumen de los
resultados. El tiempo de ciclo total, incluyendo el tiempo entre
cargas, tiempo de carga, tiempo de descarga, es de 811 segundos.
El factor de compatibilidad resultante entre la pala y los
camiones, es de 3.53.

De acuerdo a lo indicado en Tabla 3.12, esta es una mala
combinación de circunstancias, por lo que
deberíamos modificar los parámetros en caso que sea
posible.

5.5. Factores que controlan la velocidad del
camión

La velocidad del camión, dependerá de
numerosos factores. Las características de rendimiento del
motor y el sistema de frenos, la pendiente y la resistencia a la
rodadura del camino, son los parámetros más
importantes.

La mayor parte de las operaciones establecerán
límites de velocidad en variadas situaciones, a fin de
asegurar las condiciones operacionales. El trasladarse pendiente
abajo y cargado o aquellas intersecciones de caminos, son
ejemplos de áreas en las cuales es necesario disminuir la
velocidad. La pendiente del camino, la resistencia a la rodadura
de la superficie del camino, y las condiciones climáticas,
incluyendo la visibilidad, resultan ser factores importantes. La
velocidad a la que los distintos conductores proceden bajo
variadas condiciones, es un aspecto fundamental.

Los tiempos de ciclo del camión y el factor de
compatibilidad

El tiempo de ciclo de un camión, se refiere al
tiempo promedio requerido por el camión en recorrer un
circuito, de acuerdo a lo mostrado en Figura 3.1. El match
factor o factor de compatibilidad, representa el
número ideal de camiones que se deberían asignar a
una pala. Este equivale al tiempo de ciclo total dividido por el
tiempo de carga y los tiempos entre cargas promedio. El tiempo de
ciclo para cada viaje, se ve afectado por los tiempos de espera
en los puntos de carga y descarga y, además, por
interferencias con vehículos más lentos durante el
recorrido, los cuales no pueden ser pasados, y la
congestión general del tráfico.

Los tiempos de carga en la pala, son a menudo, sumamente
variables, debido a las condiciones de fragmentación
resultantes, la necesidad de reposicionamiento de la pala, etc.
Los puntos de descarga, generalmente en la chancadora, suelen ser
uno de los puntos de mayor tiempo de espera para el
camión. En muchas ocasiones, la chancadora suele trabarse
por rocas de excesivo tamaño, parando la operación
de descarga hasta que el problema haya sido solucionado. Al ser
la chancadora utilizada por todos los camiones transportando
mineral, una falla de la misma, será mucho más
seria que de producirse en una de las varias palas en
operación.

Los procedimientos utilizados para reabastecer de
combustible a los camiones, para los cambios de turno y los
almuerzos, afectan la eficiencia general de la operación
como también lo hacen aquéllos establecidos para el
programa regular de mantenimiento, roturas inesperadas de equipo
y disponibilidad de repuestos. Cuando los cambios de turno y las
horas de almuerzo se dan en un lugar y hora coincidente, se
produce una aglomeración de camiones y disminuye la
eficiencia del sistema.

La modelación con información de tiempo
real