Apuntes y cursos para estudiantes
Operaciones de Carguío y Transporte en Minería a Cielo Abierto
Carguío y Movimientos de la Pala
En las operaciones mineras, el carguío es una etapa crítica que depende de la eficiencia de los equipos. Los movimientos generales de la pala se dividen en:
- Izar
- Agolpar
- Girar
- Impulsar
- Vaciar
Movimientos de Carga y Excavación
A continuación se presentan los esquemas de operación para distintos tipos de maquinaria:
Movimientos de carga y excavación de la pala mecánica:
Movimientos de excavación de la pala hidráulica:
Transporte y Dimensionamiento de Equipos
El transporte es el componente de mayor costo en la minería a cielo abierto. Para un correcto dimensionamiento, se deben considerar variables físicas y mecánicas:
- WT: Torque de la rueda.
- RP: Empuje (rimpull).
- RR: Radio de la rodadura.
Ejemplo práctico: Para grandes camiones de transporte equipados con neumáticos 27.00 R 49, el radio de rodadura es de 51.6 pulgadas (1,31 metros). 
Tiempo de Ciclo y Resistencia al Movimiento
El tiempo de transporte está influenciado por diversos factores de resistencia:
- Resistencia por pendiente: Esfuerzo de tracción necesario para sobreponerse a la gravedad. Corresponde al 1% del peso del vehículo por cada 1% de pendiente. Por ejemplo, una vía con 5% de pendiente genera una resistencia del 5% del peso total (camión + carga).
- Resistencia a la rodadura: Esfuerzo necesario para vencer el efecto retardatorio entre los neumáticos y la vía. En caminos de tierra y grava bien mantenidos, suele ser del 2% del peso movilizado.
Factores para Definir Velocidades
Para determinar el tiempo de transporte se utilizan gráficos de rendimiento considerando:
- Pendiente y condiciones de la vía.
- Resistencia Total = Resistencia por pendiente + Resistencia a la rodadura.
- Peso del equipo y de la carga.
- Curva de rendimiento del motor según las marchas.
Cálculo de Pendiente Efectiva:
- Pendiente favorable: Real – Rodadura.
- Pendiente desfavorable: Real + Rodadura.
Es fundamental aplicar un factor correctivo para obtener velocidades promedio a partir de las máximas entregadas por los gráficos. 
Camiones Asistidos por Trole (Trolley Assist)
El uso de sistemas de asistencia eléctrica ofrece beneficios significativos:
- Reducción del consumo de petróleo: Ahorros de hasta el 50% según el largo de la rampa.
- Incremento de productividad: Aumento de hasta un 10% en el ciclo de transporte.
- Mayor vida útil del motor diésel.
Costos y Desafíos: Requiere inversión en infraestructura eléctrica, equipamiento especial en el camión, mantenimiento adicional y reduce la flexibilidad del plan minero.
Dimensionamiento y Compatibilidad de Flota
El diseño debe garantizar el cumplimiento del plan de producción mediante:
- Rendimiento de equipos: Basado en perfiles de transporte, pendientes y resistencia a la rodadura.
- Compatibilidad física: Los equipos deben operar de forma segura según la altura de bancos y dimensiones operacionales.
- Compatibilidad Carguío-Transporte: Relación adecuada entre la altura de descarga de la pala y la altura de carga del camión.
Conceptos de Desglose del Tiempo
Para medir la eficiencia, el tiempo se categoriza de la siguiente manera:
- Tiempo Nominal: Tiempo total del periodo (ej. turno de 8 o 12 horas).
- Tiempo Disponible: Tiempo nominal menos el tiempo de mantenimiento y reparaciones.
- Tiempo Operativo: Tiempo en que el equipo está a disposición del operador. Se divide en:
- Tiempo Efectivo: Trabajo directo en la labor programada.
- Pérdidas Operacionales: Traslados, esperas y coordinaciones.
- Tiempo de Reserva: Equipo operativo pero no utilizado por falta de operador o programación.
Diseño de Accesos y Geometría del Rajo
La construcción de accesos debe ser libre, segura, a tiempo y cumplir con restricciones geomecánicas y geométricas. 
Parámetros Geométricos del Banco
- H (Altura de banco): Depende del equipo de carguío, perforación y características de la roca.
- Q (Quebradura): Función de la altura y el ángulo del talud.
- bb (Berma de banco): Determinada por el volumen de derrames; ayuda a descargar tensiones en los taludes.
- Ángulo de talud: Generalmente entre 75° y 80°.
Comparativa de Bancos
- Bancos Bajos: Mayor seguridad, mejor control de fragmentación, menor dilución y vibración.
- Bancos Altos: Mayor rendimiento de carguío/transporte, menores tiempos muertos y accesos más económicos.
Dimensionamiento de Bermas y Seguridad
- Zanjas: Para drenaje (1m ancho x 50cm profundidad).
- Cunetas/Pretiles: Contención de vehículos. La altura debe ser al menos la mitad del diámetro de la rueda del equipo más grande.
- Distancia de seguridad: Debe compensar el efecto visual de altura del conductor.
Desfase entre equipos de carguío: 
Caminos y Rampas
El diseño de caminos puede ser externo o interno al límite final del pit. 
Botaderos e Índices de Operación
Los botaderos deben ubicarse a la mínima distancia posible del punto de carga para optimizar costos. 
Fórmulas de Índices Operacionales
- TCR (Tiempo Cronológico): HH + HIN
- HH (Horas Hábiles): HOP + HRE + HMT
- HOP (Horas de Operación): HEF + HPE
- Disponibilidad Física (DF):
(HOP + HRE) * 100 / HH - Índice de Utilización (UT):
(HOP * 100) / (HOP + HRE) - Aprovechamiento (A):
(HOP * 100) / HHo(DF * UT) / 100 - Rendimiento (R): Unidades de producción / Unidad de tiempo de operación.
Diseño y Estabilidad de Botaderos
La disposición puede ser en laderas (mayor simplicidad y estabilidad) o en pilas/tortas (requiere accesos permanentes). Es vital controlar la compactación para evitar colapsos. Una buena gestión permite alcanzar densidades de 2 a 2,1 ton/m³, incrementando un 9% la densidad de llegada.
Cálculo de Volumen: VX = TX / dX
Donde VX es el volumen necesario, TX el tonelaje in situ y dX la densidad compactada.
Ley de Corte y Optimización Económica
La Ley de Corte (Cut-off Grade) define qué material se envía a la planta, al acopio marginal o al botadero. 
- Ley de Corte Marginal: Permite decidir el destino del material que ya ha sido extraído y puede pagar sus costos de procesamiento.
- Ley de Corte Óptima: Aquella que maximiza el Valor Presente Neto (VPN) de los flujos de caja, considerando las capacidades de Mina, Planta y Refinería.
Diseño Operativo de Fases y Rampas
El diseño de fases busca flexibilidad operativa y una alimentación constante a la planta. Las rampas deben integrarse bajo cuatro enfoques:
- Geométrico: Alineación horizontal y vertical.
- Estructural: Soporte de cargas pesadas.
- Funcional: Superficies seguras para la conducción.
- Gestión de mantenimiento: Rentabilidad en la conservación.
Consideraciones Críticas para Rampas
- Ubicación de la salida a superficie según puntos de chancado.
- Pendiente ideal: Se prefiere un 8% para mayor libertad constructiva, aunque muchos operan al 10%.
- Ancho de vía: Debe considerar el tráfico, pretiles de seguridad y drenaje.
- Sentido del flujo: Tráfico por mano derecha o izquierda según diseño de seguridad.
Problemas de Optimización
- Pit Final: Determinar si un bloque debe extraerse basado en la ley de corte crítica y precedencia de talud.
- Agendamiento: Decidir cuándo extraer y dónde enviar el bloque para maximizar el beneficio económico bajo restricciones de capacidad.