Forum Makina

Serdar Engin
Borusan Makina ve Güç Sistemleri San. ve Tic. A.Ş.,
Madencilik ve Taş Ocakları Satış ve Uygulama Müdürü

Giriş
Yükleyici – kamyon eşleşmesi, bir inşaat ya da dekapaj projesinin kazı ve nakliye işlerinde maliyetlerin azaltılması ve kazancın arttırılmasını sağlayan en önemli konularından birisidir. Tüm profesyonellerin bildiği gibi hafriyat - toprak hareketlerinde yükleyicinin yükleme kapasitesi ne kadar önemli ise, taşıma ünitelerinin toplam taşıma kapasitesi de o kadar önemlidir. Yükleyici başına düşen kamyon sayısı o kadar dengede olmalıdır ki fazla sayıda kamyon, saha içinde trafiğe ve dolayısı ile kaynak israfı ve yakıt maliyetinin artmasına, az olması da yükleyicinin kapasitesinin düşmesine dolayısı ile üretim kaybına neden olur. Kova-damper uyumsuzluğu bu dengeyi bozan en önemli sorunlardan biridir ve temel olarak uzun iş çevirim sürelerine, fazla pas sayısına ve uzun kamyon bekleme sürelerine sebep olur. Yükleyiciler ve kamyonların aralarındaki bu ilişki çoğu zaman ciddiye alınmaz ve sahada ya yükleyiciyi kamyon beklerken ya da yükleyicinin başında pek çok kamyonun yığıldığını görürüz. Bu durum iş yoğunluğundan dolayı o kadar kanıksanır ki, yakıt ve üretimden kaynaklanan kayıplar hiç dikkate alınmaz ve takip edilmez. Bu yazıda toprak hareketlerinin iki önemli oyuncusu olan yükleyici (özellikle ekskavatörler) ve kamyonların kapasite uyuşmazlığının ne tür kayıplara yol açtığına odaklanılmıştır. 



Nasıl bir eşleştirme?

Acaba üretimi arttırmak için büyük yükleyici kovası ve/veya büyük kamyon damperi seçmek en doğru yol mudur? Ne yazık ki değildir ve yapılan yanlış yatırım da yapıldığı ile kalır. Yatırım yapıldıktan sonra yapılacak değişiklikler hem oldukça maliyetlidir hem de kolayca gerçekleştirilemez. Ekskavatörler geometrileri gereği hızlı yükleme ve istifleme araçları olmakla birlikte bu makinaların hızlı yükleme yapabilmesi için önünde yüklenmeye hazır malzemenin olması ve makinanın bu malzemenin üzerine çıkarak (iskele) çalışması gerekir. İster lastikli yükleyici olsun ister ekskavatör, bir yükleyici kamyonu ne kadar hızlı yükler ve yükleme noktasından ne kadar çabuk gönderirse o kadar yüksek kapasite ile çalışır. Kova kapasitesi bu hızlı yüklemeyi destekliyorsa ve kamyonun hızlı yüklenmesinde kendisine bir avantaj sağlıyorsa üretim gerçekten de tavan yapacaktır. Bununla birlikte günümüzde temel olarak yapılan yanlışlardan biri kamyon ne olursa olsun makina alımı yapılırken olabilen en büyük kova kapasitesi ile seçilmesidir. Damper-kova uyumsuzluğunun yaşandığı eşleşmelerde operatör, büyük kovayı damper üzerinde hizalamak ve kovayı dampere çarpmamak için yavaş açmak zorunda kalır, farkında olmadan kamyon doldurma hızını düşürür ve üretimi olumsuz anlamda etkiler. Bunun tam tersi de görülmektedir, küçük kapasiteli bir ekskavatör büyük damper kapasiteli bir kamyon eşleşmesinde genel görüntü motorları çalışır durumda sıra bekleyen, üretime hiçbir katkı sağlayamayan kamyon filosu şeklinde olacaktır.

Temel nokta, kamyonların olabildiği kadar hızlı bir şekilde yüklenmesidir. Üretim miktarı, damper kapasiteleri ne olursa olsun, her şeyden önce ekskavatörün kapasitesine bağlıdır ve dünyanın en büyük damperli kamyonları da seçilse taşınacak malzeme miktarı yüklemeyi yapan makinanın teorik kapasitesi ile sınırlıdır. Bu kapasitenin ne kadar kullanıldığı, yükleyicinin kamyonu doldurma hızına bağlı olarak değişir.

Büyük kovalı makina, küçük kamyon

Görülen en büyük problemlerden biri büyük kova kapasiteli makinalarla bunlarla uyumsuz küçük kamyonlardır. Bu tip eşleşmeler genelde yeni bir yatırımın maliyetli olduğu düşünülen ve eldeki kamyonların kullanılması istenilen durumlarda ortaya çıkıyor. Böyle bir seçimde proje kapsamında yatırım maliyetleri düşer ancak işletme maliyetleri ciddi olarak artış gösterir. Sıkıntı, büyük makinaların küçük kamyonları umulduğu şekilde aslında çabuk doldurmamasıdır. Büyük ekskavatör-küçük kamyon eşleşmesinde operatör kamyona zarar vermemek için mecburen yavaş çalışmak durumundadır. Bu durumda ne yazık ki bir kamyonun yüklenme süresi hem büyük hem de küçük makinalar için neredeyse aynı olur, hatta küçük makinalar çok daha seri bir şekilde boşaltma yaptıklarından kamyonu daha hızlı doldururlar. Dolayısı ile bu tip eşleşmelerde büyük makina ile yapılan yüklemeler özellikle yakıt bazında çok daha yüksek maliyet oluştururlar.

Yapılan diğer bir yanlış ise yol kamyonlarına uygulanan yüksek hacimli ama oldukça dar damper aplikasyonlarıdır. Günümüzde artık büyük kaya ve madencilik kamyonlarının damper kapasitelerini aratmayacak hacimlere sahip konvansiyonel-yol kamyonlarını bulmak mümkün. İlk bakışta büyük kova hacmi ve büyük damper hacmi eşleşmesi mantıklı da gelir, ancak atlanan önemli bir nokta damper hacim artışının damper genişliğini çok da değiştirmediğidir. Seçimi yapan kişinin sorması gereken en önemli soru “makinanın yükleme hızı bu kova ile etkilenir mi?” olmalı. Kamyon damperi ister 20m3 olsun isterse 26m3, damper genişliğinde, kamyonun dengesini bozmamak için çok büyük değişiklik yapılamıyor. Dolayısı ile geniş madencilik kamyonlarının yükleme rahatlığı bu tip yüksek hacimli ama dar damperlere sahip yol kamyonlarında bulmak mümkün olmamaktadır. Bu damperlerin yüklenmesi sırasında özellikle ekskavatör operatörlerinin karşılaştığı en büyük problem, damper genişliğinin hızlı ve rahat boşaltmaya engel olmasıdır. Operatör mutlaka yavaşlamak durumundadır ve buna rağmen dampere çarpma işlemi ile genelde karşılaşılan durumdur.

Aşağıdaki resimlerde kovanın kamyon damperine göre büyük olduğu bir örnek görülebilir.



Burada yükleme yapan makina 6 m3’ lük kovaya sahip 90 tonluk bir ekskavatör, kamyon ise 26m3 kapasiteli bir konvansiyonel kamyondur. İlk bakıldığında kova hacmi ve damper hacmi oldukça uygun görülebilir, ancak resimlerden de görüleceği üzere ekskavatör bu tip damperli kamyonları sadece yandan yükleyebilmektedir. Bunun nedeni, kovanın genişliği neredeyse damper genişliği kadar olması ve bu da ekskavatörün sadece yandan yükleme yapabilmesidir. Ekskavatör operatörü hızlı yükleme yapamadığının yanında tek tip yanaşma geometrisi zorunluluğundan dolayı kamyonu istediği noktaya da yanaştıramaz. Bu da kule dönüş açısının kontrol edilememesi problemini ortaya çıkarır ve operatör yükleme işinin neredeyse çok büyük bölümünü 90 derecelerin üzerinde gerçekleştirir. Yukarıdaki resimlerden de görüleceği üzere ekskavatörün yükleme açıları 90-130 dereceler arasında kalmakta. Bu yükleme noktasındaki en iyi yükleme şekli, kamyonların alt kademeye indirilip ekskavatörün yükleme yönüne dik yanaştırılması olmalıdır. Ancak kovanın büyük olması ve yandan yükleme zorunluluğu bu avantajın kullanılmasına olanak vermez.



Kova damper uyumsuzluğu ne kaybettirecek? Yukarıdaki örnekte ekskavatörün ortalama iş çevirim süresi 0,467 dk. (28,02 sn.) olarak ölçüldü. Kova açma süresi ise 0,064 dakikadır ve bunun en fazla 0,045 dakika civarında olması gerekir. Sadece kova açma hızından kaynaklanan gecikme 0,019 dakika (1,14 saniye) olarak gerçekleşmiş. Bu çok az bir süreymiş gibi gözükebilir, bununla birlikte bir ekskavatörün 10 saatlik bir vardiyada yüzlerce pas attığı düşünülürse zaman ve üretim kaybının nerelere vardığını tahmin etmek hiç de zor olmaz. Aşağıdaki tabloda yukarıda resimleri görülen ekskavatörün yükleme süreleri ve tahmini saatlik üretimleri görülmektedir. Tablonun altındaki kırmızı renkli değerler o anki koşullar için geçerli olan kamyon değişim süresine (1.78 dakika) göre yapılacak üretimi, mavi renkli değerler ise kamyon değişim süresinin ortalama 0,7 dk.(42 sn) da yapılması durumunda gerçekleşecek üretimi göstermektedir.

Çok basit olarak aşağıdaki hesap yapılabilir.
Kova boşaltma süresi : 0,064 dk.
Olması gereken maksimum kova boşaltma süresi: 0,045 dk

Kova açılması sırasında yaşanan gecikmenin (0,019 dk.), toplam iş çevirim süresi olan 0,467 dk.’ ya oranı %4 olup, bu doğrudan üretimde %4’ lük bir üretim kaybını işaret eder. Üretim kaybı, o anki şartlarda (ortalama 1,78 dakikalık kamyon değişim süresi çerçevesinde toplam 650 ton/saat) minimum 26 ton/saat, 0,7 dakikalık ortalama kamyon değişim süresi yakalandığında (toplam üretim 1009 ton/saat) ise minimum 40 ton/saat olarak gerçekleşecektir. Operatörün alışkanlıkları, hatta kule dönüş açıları değiştirilerek boşta ve dolu dönüş süreleri üzerinde iyileştirmeler mümkünken, kova üzerinde oynama yapılmadan ya da kovayı değiştirmeden boşaltma sürelerini iyileştirmek hemen hemen imkânsızdır.

Bir kamyona atılması gereken pas sayılarında bir genelleme yapılacak olursa 50 tona kadar olan ekskavatörlerde ideal pas sayısının tonaja göre 5 - 7 arasında olduğu söylenebilir. Daha büyük tonajlı ekskavatörlerle (60 ton ve üzeri) yapılacak yüklemelerde ise ideal pas sayılarının 4-5 civarlarında olması beklenir. Kova – damper seçimlerinin de bu pas sayılarına göre, makina ve kamyon alımının en başında yapılması makinaların çalıştırılması sırasında ortaya çıkabilecek üretim kayıpların ve maliyet artışlarının önüne geçebilir. Büyük ekskavatörlerde pas sayılarının 4 ün altına düşmesi istenmez, zira 3 pas ve altında yapılan yüklemeler sonucunda kamyon değişim süreleri artacak, dolayısı ile söz konusu büyük tonajlı makinelerin üretim/yükleme dışında geçirdiği süre de artacaktır.

Küçük makina, büyük kamyon

Bu tip bir eşleşmenin sonuçları aşağıdaki tabloda net olarak görülmektedir. Küçük makina, büyük kamyon eşleşmesinin en büyük göstergesi yükleme sahasındaki kamyon yığılması ve aşırı trafiktir. Operatör %100 işte kalma ile çalışsa dahi makinanın üretim performansı çok aşağılarda kalmaktadır. Bunun en büyük sebebi aşırı kamyon yığılması ve makinanın önünde yüklemeye hazır malzeme kalmamasıdır.



Bu tip ortamlarda yükleyici operatörü kamyona yükleyeceği malzemeyi hazırlamaya vakit bulamaz ve tam da kamyon yanaştığında, vaktinin büyük bölümünü yükleyeceği malzemeyi ana kayadan koparmakla harcar, dolayısı ile çok yüksek koparma süreleri ile çalışır. Kamyon değişimleri ve/veya boş kamyon için bekleme sırasında yükleyici operatörleri ya daha iyi yükleme pozisyonu için makinanın yerini değiştirir ya da kamyon yanaşmadan önce en az iki kamyon yükleyecek malzemeyi hazırlar. Böylece kamyonu istediği noktadan yükleme imkânına sahip olur ve olabildiği kadar dar kule dönüç açılarında çalışma imkânı bulur. Ayrıca operatör, makinanın kovasını malzemeye daha kolay daldırır, daha hızlı yüklemeler yaparak kamyonları daha hızlı doldurur ve kamyonun yükleme sahasından çabuk çıkmasını sağlar. Bu tip çalışma hem makinanın hem de operatörün dinlenmesine olanak sağlayacaktır. Aşağıdaki örnekte 50 tonluk 2,8m3 kapasiteli bir ekskavatör ile 33 m3’ lük damper kasasına sahip bir kamyon eşleşmesinin sonuçları görülmektedir. Ölçüm sırasında üç adet uzun dorseli kamyon ile bir adet 18m3’ lük kamyon da ölçüme dâhil edilmiştir.

Tablo 2’ de en fazla göze çarpan nokta kamyonları doldurmak için atılan pas sayılarının fazlalığıdır. 1,3 ve 4 numaralı kamyoların dolması için 18, 19 ve 21 kova malzeme atılmış olması durumun ne kadar vahim olduğunu göstermekte. Burada 11 pas atılan kamyon ise 18m3 damperli küçük bir kamyon olup, hazırda sökülmüş malzeme bulunmadığından bu kamyonun da dolumu sırasında pas sayıları artmıştır. Normal şartlarda yükleyici 7 seferde kamyonu doldurabilmektedir.
Operatör bu örnekte hiç durmadan kazı ve yükleme yaptığından, rahat yükleyeceği malzemeyi hazırlamak için bir türlü vakit bulamamış, malzemeyi koparmada çok vakit kaybetmiş, önünde hazır malzeme olmadığından kovasını iyi dolduramamış ve sonuç olarak 4 kamyonun yüklenmesi kamyon değişim süreleri ile birlikte 37,4 dakikada gerçekleşmiştir. Kamyon sayısının kritik olduğu işletme ve şantiyelerde yükleme noktasında yaşanan beklemeler kazı ve nakliye masraflarının temel nedenleridir ve mutlaka “sürekli ölçümler” yapılarak tespit edilmeli ve önlemleri alınmalıdır. Bu ölçümlerin sonunda makina kovası üzerinde iyileştirme ya da olanaklar çerçevesinde daha küçük kapasiteli kamyonlar makina altına gönderilmelidir. Herhangi bir değişiklik yapılamıyorsa, kazı sahasında malzemeyi gevşetecek ve hazır malzeme miktarını arttıracak destek makinalar (riperli dozer) işe dâhil edilmelidir.



Sonuçlar

-    Makine seçimleri yapılırken işin gereklilikleri çok iyi irdelenmeli ve eldeki makineler işe uydurulmamalıdır.
-    Benzer şekilde elde hazır kamyon varsa, mevcut damperlerin hacim ve genişlikleri dikkate alınarak kova ve yükleyici seçilmelidir.
-    Pas sayıları kova doluluk oranlarına göre değişiklik gösterir. Kazı sonrası malzeme kabarması farklı litolojilere göre hesaplanmalı, kovanın alabileceği maksimum/minimum malzeme miktarları iyi hesaplanmalıdır. Aynı durum kamyonların damperleri için de geçerlidir.
-    Pas sayıları büyük tonajlı makine eşleştirmelerinde 4 pasın altına düşmemeli, 7 pasın üzerine çıkmamalıdır.
-    Filo adetlerinin hesaplanmasında, yükleyicilerin toplam yükleme kapasitesinin kamyonların toplam taşıma kapasitesinden fazla olmasına dikkat edilmelidir. Ancak, kamyonların toplam taşıma kapasitelerinin yol mesafesi, eğim ve yuvarlanma dirençlerine göre değişebileceği dikkate alınmalı, kamyon gidiş geliş süreleri proje aşamasında mutlaka simüle edilmelidir. İşin gerekliliğine göre kamyon sayıları arttırılmalı ya da eksiltilmelidir.