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• Deymi Jehes

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La aplicación principal del transporte sobre rieles es llevar el mineral de los lugares de producción al punto de recolección como echaderos o tolvas de la concentradora, también se utiliza para el movimiento de personal y materiales.

ELEMENTOS Y ACCESORIOS

La collera de rieles (línea decauville) soporta todo el material rodante y sirven de guía para el trayecto a seguir. 1. Plataforma Constituye el primer elemento resistente del camino La plataforma viene definida por el perfil transversal 2. Balasto Es la capa de roca fragmentada que tiene por finalidad repartir la carga que trasmiten las traviesas sobre el terreno.

Material granular y permeable El balasto se interpone entre la traviesa y la plataforma Para vías principales de extracción se coloca una capa de 10 – 15 cm., que nivelará el piso y envolver a las traviesas los 2/3 de altura. Como balasto se puede emplear: cascajos, cantos rodados y grava de roca dura. 20 y 40 mm de cantos rodados y 3 a 20 mm en gravas. Se coloca con la finalidad de:

• Repartir la carga que la traviesa le transmite al terreno y permite el drenaje del agua. • Fija las traviesas en sentido longitudinal y transversal. 3. Traviesas o durmientes Son elementos que soportan a los rieles, los conservan a distancias y transmiten la presión a la capa del balasto. Pueden ser madera, metálicos o de hormigón armado. Traviesas de madera: roble, pino, eucalipto, etc., Traviesas de acero: resistencia, y durabilidad en minas donde el agua no sea ácida.

Traviesas de hormigón armado: gran y aseguran la estabilidad de la vía. Dimensiones: 8”x 6” para vías principales. 7” x 5” para vías secundarias. 6” x 5” para vías provisionales. Peso de riel (Lb/yarda)

duración

Sección durmiente (pulg.)

Hasta 20 20 a 30 35 a 40 Mas de 50 Espaciamiento entre traviesas: La separación dependerá:

3x4 4x6 6x6 7x9

a. De las condiciones del terreno sobre el cual se va a tender la línea decauville. b. Del peso que soportara la riel c. Del tiempo que permanecerá la instalación de la línea decauville

Dimensiones L = t + 2b + 2m. h = J + ¼ a = 1,4 J Donde: L : Longitud de la traviesa. t : Ancho de la trocha. b : Ancho del patín de la riel. m : Distancia libre que sobresale a los extremos de la vía. h : Espesor mínimo del durmiente. J : Longitud del clavo o tirafondo de la riel. a : Ancho mínimo del durmiente

3. El carril Los carriles tienen la función de soportar las fuerzas verticales y transmitir a las traviesas, al balasto, y plataforma. Los carriles se caracterizan por la resistencia a la flexión de la sección y de la superficie. Las partes principales son: cabeza, alma y patín.

A: Cabeza. Es la parte superior y con la que entra en contacto, tanto la superficie plana de la rueda, como la pestaña de la misma.

B: Alma. Es la parte más estrecha de la riel y la que transmite las fuerzas (principalmente peso) de la cabeza a la base. C: Patín. Es la parte inferior del carril y que indirectamente entra en contacto con la traviesa Las rieles están dadas en lb/yarda o en Kg/m. La longitud estándar de una collera es de 30 pies hasta 45 lb/yarda y 33 pies de 50 lb/yarda a más. Para elegir los rieles debe considerar:

• Superficie o terreno sobre el cual se va a tender la línea decauville. • Peso de locomotora, vagones mineros y su capacidad. • Espaciamiento entre traviesas e intensidad de tráfico. Accesorios del carril: Eclisas, pernos, clavos de riel y tirafondos Para efectuar un buen empalme se debe considerar: • Debe colocarse un par de eclisas en cada empalme • Empleo de 4 pernos por junta o unión. • No deben colocarse los pernos a golpe • Las cabezas de los pernos deberán quedar en el interior de la vía, porque las pestañas de las ruedas pueden dañar delas ruedas pueden dañarlas.

5. La trocha Es la distancia entre las caras internas de las cabezas de los carriles. En minería subterránea se utilizan trochas de 500. 600, 700 y 900 mm.

En las curvas de la vía, el ensanchamiento con respecto a la trocha nominal no debe superar de 25 Mm Para la medida de la trocha se puede utilizar el escantillón o la regla del carrilano 5. Esfuerzos que soporta la riel a) Esfuerzos longitudinales: Las rieles tienden a desplazarse en el sentido del avance o de la pendiente. b) Esfuerzos transversales: Se producen en vía recta y curvas.

c) Esfuerzos verticales: En el reposo ejercen sobre la vía una carga estática /eje que tiende a flexionar el riel y en movimiento se presentan varios fenómenos: • El movimiento del galope y balanceo lateral. • Los choques debidos al peso sobre las juntas. • En curvas, la desigualdad de repartición del peso entre la collera. 6. Superelevaciòn o peralte • Es el desnivel existente entre los rieles, la exterior más elevada que interior para compensar la fuerza centrifuga en las curvas. • Los esfuerzos que se transmiten a la vía en curvas, pueden reducirse a un esfuerzo de gravedad G.

• Cada uno de estos esfuerzos puede descomponerse en dos fuerzas: una perpendicular y otra // a la vía y en sentido contrario. • En ausencia de la fuerza centrifuga, el esfuerzo lateral sobrepasa el límite impuesto si: d >0,08 s • Donde: d: Superelevación. s: ancho de la trocha. Es la altura exterior más elevada que la riel interior para compensar la fuerza centrífuga en las curvas. Se proporciona mediante la elevación gradual del riel

exterior sobre el interior, manteniendo esté a su nivel original en la recta. La cantidad que se necesita elevar la riel exterior se halla por la siguiente relación: Fuerza centrífuga durante movimiento: F = M.v2/R = P.v2/g.R Expresando la velocidad en Km/hr Pv2 10002 ---------9.81 3600

P v2 = ------127 R

Donde: P : Peso del carro y carga h : Peralte R : Radio de curvatura g : Gravedad Se produce vuelco cuando: F > P” o h < t.V2/g.R

el

7. Desvíos o cambios Para cambiar de vía los carros mineros o vagonetas, a veces se utilizan elementos

sencillos, tales como placas de maniobra, provistas de algunas guías o placas giratorias de salta carril

VAGONES MINEROS Son elementos de transporte y constituyen complemento de las locomotoras para el transporte de mineral o desmonte proveniente de los tajeos o labores de desarrollo. Está constituida por una caja o tolva, chasis o truque, ruedas y enganches o acoplamiento. La tolva está confeccionada con chapas de acero. El fondo de la caja o tolva redondeada o plano. La caja y el bastidor van unidos rígidamente mediante articulaciones.

o

VAGONES MINEROS Los vagones se caracterizan por los siguientes parámetros: • Capacidad de carga útil. • Tara. • Coeficiente de tara. • Número de ejes. • Coeficiente de resistencia al movimiento. a) Capacidad.- Se dividen en 3 categorías: Pequeñas : hasta 1,3 m3. Medianas : de 1,3 m3 a 2,7 m3. Grandes : > a 2,7 m3. b) Tara (qm).- Es el peso del carro minero sin carga.

VAGONES MINEROS c) Coeficiente de tara (kt).- Es el cociente del peso del carro minero a su carga útil, varía de 0,4 a 0,7. Se calcula con la siguiente relación: qm kt = ──── Vδ V : Capacidad del carro minero (m3 o en pies3). δ : Peso especifico del material transportado. d) Número de ejes.- Todos son de dos ejes.

PARTES PRINCIPALES DE LOS VAGONES MINEROS a) Tolva.- Es la parte principal donde se llena el material mediante algún medio de carguío, las dimensiones que tenga éste lo determina la capacidad de cada vagoneta. b) Bastidor.- Es el lugar donde descansa la tolva, esta constituida por dos largueros, unidos por traviesas metálicas. c) Ruedas.- Las partes esenciales son: el cubo la pestaña y el aro.

PARTES PRINCIPALES DE LOS VAGONES MINEROS El cubo no debe ser demasiado corto, su función es distribuir la presión de la rueda para disminuir el desgaste. El aro se tornea se tornea ligeramente cónico, con el objeto de ajustarse firmemente al interior del carril y de esta forma protege el desgaste excesivo de las pestañas. d) Suspensión.Solo llevan suspensiones los vagones grandes de vía ancha, su

PARTES PRINCIPALES DE LOS VAGONES MINEROS función es distribuir las cargas y absorber los golpes en el paso de las juntas y los cambios. Hasta 3 Tn de capacidad los carros no justifican suspensiones. Por lo general se utilizan resortes de laminas o cilíndricos. d) Topes.- Sirven para resistir choques durante la colisión de las vagonetas y para crear un intervalo entre la tolva, son

PARTES PRINCIPALES DE LOS VAGONES MINEROS necesarios para el enganche del convoy de vagones. En vagones pequeños se emplean topes rígidos, en medianas topes elásticos y en grandes topes centrales combinados con resortes. e) Acoplamiento o enganche.- En vagones pequeños y medianos se emplea el gancho o anillo. Los vagones grandes se han construido acoplamientos que

PARTES PRINCIPALES DE LOS VAGONES MINEROS cierran automáticamente y pueden ser desenganchados sin peligro.

TIPOS DE VAGONES MINEROS a) Vagones tipo U.- Son de volteo lateral (la tolva se mueve para ambos lados) es ideal para el transporte manual o por locomotora, posee seguros de volteo de pie o manual, tiene un seguro automático que impide el volteo casual hacia el operador en el momento de carguío b) Vagones Gramby.- De volteo lateral a través de su 5ta rueda por una rampa ubicado a un lado de línea decauville y pistón neumático. Se emplean para transporte de grandes Tn, con capacidades de 60, 70, 80,100,120 pies3.

TIPOS DE VAGONES MINEROS Son para trochas de 24” a 26” de ancho c) Vagones Tipo V.- Son de volteo lateral, diseñados para trabajos pesados y de acarreo rápido. Ruedas de 14” ø aseguran su estabilidad. Cuentan con un seguro de volteo accionado con un seguro de volteo accionado con el pie que permite el volteo de tolva sea hacia el lado opuesto del operador. d) Vagones Tipo Cable.- Tienen la base del cajón en forma de “V” invertida a 45°, con puertas laterales para descargar sin necesidad de voltear el carro; basta

TIPOS DE VAGONES MINEROS solamente abrir manualmente y el mineral cae por sí mismo.

ELECCION DE VAGONES MINEROS Para la elección de vagones mineros se debe considerar: a) Factor geométrico.- Es el que limita la elección de las dimensiones de los vagones mineros y esta determinado por: • Sección de la labor • Altura de la riel al borde del buzón • Altura libre de descarga de las palas cargadoras • Trocha de la vía

ELECCION DE VAGONES MINEROS b) Factor de resistencia.- De poseer la resistencia necesaria para soportar los diferentes esfuerzos que se ejercen sobre ella, debe reunir las siguientes condiciones: • Construido en material resistente a los golpes durante la carga, descarga, esfuerzos de arranque y parada • Resistente a los choques • Resistente a la corrosión y abrasión

ELECCION DE VAGONES MINEROS c) Factor económico.- Se debe considerar su costo, facilidad de mantenimiento, capacidad, liviano de acuerdo a las condiciones de transporte subterráneo

LOCOMOTORAS

LOCOMOTORAS Son equipos de tracción por adherencia, sirven para mover los carros mineros durante la operación de transporte. El sistema de transporte minero subterráneo requiere de locomotoras pesadas y de mayores potencias debido al esfuerzo de tracción y la continuidad del trabajo. Según la energía utilizada, las locomotoras se dividen en locomotoras a: Aire comprimido, diésel, batería y eléctricas.

LOCOMOTORAS A AIRE COMPRIMIDO Son máquinas que cuentan con uno o varios recipientes o botellas de aire comprimido. El motor de estas locomotoras trabajan similar a las de vapor, la presión varia de 12 a 30 atmosferas. En labores principales desarrollan una tracción normal de 750 kg con una potencia HP y velocidad de 3 m/s.

LOCOMOTORAS A AIRE COMPRIMIDO Ventajas: • Buena seguridad.

• No causa problemas por corrientes eléctricas, ni gases tóxicos. Desventajas: • Requiere de instalaciones especiales de aire a alta presión en superficie, para enviarla a interior mina por una red de tuberías a cierto numero de estaciones de carga de recipientes de la locomotora. • Tiene un rendimiento deficiente.

LOCOMOTORAS A DIESEL Accionados por motores de combustión interna. Se emplean para transporte de grandes tonelajes de mineral. Construidas para cualquier fuerza de tracción. Desarrollan velocidades de

15 a 50 Km/h con potencias de 30 a 600 HP y con pesos de hasta 25 TC.

LOCOMOTORAS A DIESEL Ventajas: • Posee gran radio de acción • Es fácil de operar. • No requiere de una instalación previa para operación aparte de la línea de cauville. Desventajas: • No es posible su utilización en lugares donde la ventilación es deficiente. • Está latente el peligro de incendio, toxicidad de los gases de escape e inflamación del gas grisú si se usa en minas de carbón.

• Deben contar extintores contra fuegos.

LOCOMOTORAS A BATERIA Son locomotoras eléctricas que funcionan con corriente eléctrica continua generada por unos acumuladores del tipo ácido o básico o de ferroníquel (alcalinas) conectados en paralelo (24 V) y que son transportados por la misma locomotora. Su peso varia de 1 a 5 TC, con una potencia 30 a 50 HP y desarrollan velocidades de trabajo de 10 a 15 Km/h. Debe contar con 2 juegos de baterías, uno en operación y otro en carga.

LOCOMOTORAS A BATERIAS Ventajas: • Se puede transportar a cualquier lugar donde existe riel. • Es muy fácil de operar. • Responde rápidamente a los controles. • No requiere de instalación previa para la operación. Desventajas: • Requiere de una estación de carguío de baterías. • No se puede utilizar en el transporte de grandes tonelajes. • Tiene limitaciones de capacidad debido a la poca duración de la batería.

LOCOMOTORAS A TROLLEY Son equipos de tracción cuyos motores son accionados al hacer contacto el cable conductor aéreo positivo (+) instalado a un promedio de 1,80 metros de altura mínimo con la líneas de riel que conduce la carga eléctrica negativa (-) a través de una roldana o zapata de la pértiga (trolley o trole). Para su funcionamiento requieren de corriente continua de 220 a 255 voltios, y desarrollan velocidades de 10 a 30 Km/h. Generador o transformador de corriente continúa.

Cable conductor aéreo de cobre, de sección transversal en forma de 8 para su fácil instalación mediante grampas, aisladores y varillas de anclaje.

PARTES PRINCIPALES a) Motor.- Es eléctrico para corriente continua, directamente acoplados al eje de las ruedas mediante engranajes de reducción. b) Freno.- Todas las locomotoras están provistas de frenos, la fuerza de frenado se realiza con el rozamiento de las zapatas contra las ruedas o zapatas especiales contra los carriles o desconectando el motor de la línea. c) Control.- Es manual que puede colocarse distintas posiciones como: off, 0, 1, 2, 3, 4 y 5.

en

PARTES PRINCIPALES d) Rondana.- Llamado frotador, es una rueda de 4” x 1”, fabricado en latón o cobre, su función es transmitir energía eléctrica de la línea principal. e) Palo de trolley.- Es un palo de madera de 2” de Ø con una longitud de 6’, su finalidad es soportar a la rondana y el cable conductor al motor. En su extremo inferior posee resorte y una tornamesa pequeña de giro. f)

Ruedas.- Son de acero de 40 a 60 cm de Ø, situadas en los extremos de los ejes y fijados a presión. g) Parachoques.- Son elementos que sirven para amortiguar golpes que sufren las locomotoras, por acción de los vagones u otros factores.

PARTES PRINCIPALES h) Chasis.- Es de material resistente al choque y a la corrosión, conformada por ruedas, motor, frenos, control y asiento del motorista. i) Línea trolley.- Es un conductor de cobre, alambre ranurado N°4, que conduce la corriente continua positiva. Los elementos que sostienen y los mantienen paralelo a la línea de cauville y al centro son: • Grapas tipo bulldog, sirve para sujetar al trolley. • Aisladores línea de trolley, de caucho montadas sobre las grapas.

PARTES PRINCIPALES • Varillas de fierro corrugado de ¾” de Ø , es el que sostiene a las grapas, aisladores y va fijado al techo de la galería mediante anclaje. • Pernos de ½” x ½” que sirven para fijar los aisladores en las varillas.

LOCOMOTORAS A TROLLEY Ventajas: • No genera gases tóxicos. • Son compactos y simples de operar. • Se utilizan en el transporte de grandes tonelajes a grandes distancias por los niveles principales de la mina. • El costo de energía consumida es menor comparado con otros tipos de locomotoras. Desventajas: • Se usa solo en labores donde existe línea a trolley. • Su instalación inicial es cara. • El sistema es peligroso por los riesgos de electrocución.

• No es posible usarlo en minas de carbón.

ELECCION DE LOCOMOTORAS 1. Limites geométricos, se adapte a transportarse fácilmente al interior de las labores subterráneas. 2. Ancho y peso que soporta la vía. 3. Fuerza de tracción requerida. 4. Peso en función del convoy. 5. Costos de instalación, mantenimiento y seguridad. 6. Tipo de energía disponible en mina. 7. Sistema de ventilación en mina.

PESO DE LA LOCOMOTORA Se calcula con la siguiente fórmula: PL = PC (RRc ± RG + RC + RI) A – (RRL± RG + RC + RI) Donde: PL : Peso de la locomotora (TC) PC : Peso del convoy (TC) RRc: Resistencia a la rodadura del convoy (lb/TC) RG : Resistencia debido a la gradiente (lb/TC) RC : Resistencia debido a la curvatura (lb/TC) RI : Resistencia debido a la Inercia (lb/TC) A : Adherencia entre las ruedas de la locomotora y la linea de cauville

RRL:

Resistencia a la rodadura de la locomotora (lb/TC)

PESO DE LA LOCOMOTORA El peso del convoy (PC) se calcula con la siguiente formula: PC = N(PM+PTC) Donde: N PM PTC

: : :

Numero de carros mineros por convoy Peso del material por carro minero (TC) Peso tara del carro minero (TC)

POTENCIA DEL MOTOR DE LA LOCOMOTORA Cuando la velocidad esta dado en pies/seg: PML = ET . V 550.E

Donde: PML : Potencia del motor de la locomotora (HP) ET Esfuerzo de tracción (lb) V : velocidad de la locomotora (pies/s) E : Eficiencia de trabajo del motor

:

CONSUMO DE ENERGÍA DE LA LOCOMOTORA Se calcula con la siguiente formula: CE = (ETv +Etc) L 1 760 000 Donde: CE : Consumo de energía por la locomotora (kWhora/viaje) ETv : Esfuerzo de tracción del convoy vacío (lb)

ETc L

: :

Esfuerzo de tracción del convoy cargado (lb) Distancia de transporte (pies)

PALAS CARGADORAS

PALAS CARGADORAS Son equipos de volteo posterior, muy simples y robustas que van sobre rieles durante la operación. Su funcionamiento es accionado por energía neumática. Son fáciles de operar su uso esta muy difundido en minería subterránea convencional en nuestro país, especialmente en la limpieza del mineral y desmontes en galerías y túneles.

PARTES PRINCIPALES A. Carretón: consta de motor de tracción, engranajes, ruedas, y parachoques.

B. Bastidor giratorio: consta de motor vertedor, engranajes de transmisión, tambor de cadena, palancas de mando e ingreso de aire comprimido. C. Cuchara o cangilón: cuchara, cuna para la cuchara, cables y resortes.

FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN Tener en cuenta lo siguiente: a. Observar si el lubricador está lleno de aceite. b. Los cables de la cuchara tengan la tensión correcta y se hallen en buen estado c. Mantener la válvula principal cerrada hasta el momento de poner en acción la máquina.

FUNCIONAMIENTO Y OPERACIÓN Esquema de funcionamiento: 1. Bajar la cuchara hasta su posición inferior extrema 2. Avanzar la pala cargadora hasta cargar el material (posición I) 3. Una vez cargada la cuchara se eleva y se da el volteo hacia atrás de modo a descargar el mineral o desmonte en el carro minero (posición II).

MARCAS Y MODELOS Estas maquinas cargadoras se encuentran en el mercado en diversas marcas y modelos cuyos tamaños están diseñados

para galerías de 6, 7 hasta 9 pies de sección, las mas conocidas son: • Pala Eimco-12 para galerías de 6` x 7` • Pala Eimco 22B para galería de 8`x 9` • Palas cargadoras Atlas Copco , modelos: LM 36/H, LM 56/H, LM 70/H y LM 250/H, para galerías de 6` x 7` a 9` x 10`.

CALCULO DE CAPACIDAD DE LA PALA CARGADORA 𝟔𝟎𝐕𝐜 𝐊𝟏 𝐊𝐝𝐊𝐚 𝐐= 𝐓𝟏 Q : Capacidad de la pala cargadora (m3/min ó m3/h).

Vc : Volumen de la cuchara (m3). T1 : Tiempo de duración del ciclo (10 a 20 s) K1 : Grado de llenado de la cuchara, depende del tamaño del material kd : Coeficiente de dificultad de la carga: Material liviano y fino: 1.0 Material pesado: 0,2 Ku : Coeficiente de utilización de la máquina: 60: 60 s/min ó 60 min/h.

CALCULO DE CAPACIDAD DE LA PALA CARGADORA K u : Coeficiente de utilización de la máquina 𝑽𝒗𝑻𝟏

𝑲u = 𝑽𝒄𝑽𝑲𝒗𝟏𝑻𝑽𝑲𝟏𝒄𝒅𝑲+𝟏𝑲𝑻𝒅𝟐+𝑻𝒏𝟑

Vv : Capacidad de la vagoneta o carro minero (m3). T2 : Tiempo utilizado para cambio de carro minero (min). T3 : Tiempo de cambio del tren de carros mineros (min). n : Numero de carros minero en el tren.