• Categories
• Minería
• Ingeniería mecánica
• Física
• Ciencia
• Ingeniería

Citation preview

Servicios auxiliares mineros Los tipos de torones en los cables son:  Torón común de capa simple.-El ejemplo más común de construcción de capa simple es el torón de siete alambres. Tiene un alambre central y seis alambres del mismo diámetro que lo rodean. La composición más común es 1+6= 7.

 Torón Seale.- Construcción que en la última capa tiene los alambres de mayor diámetro que la capa interior, dándole al torón mayor resistencia a la abrasión. La composición más común es 1+9+9= 19.

 Torón Filler.- Se distingue por tener entre dos capas de alambres, otros hilos más finos que rellenan los espacios existentes entre las mismas. Este tipo de torón se utiliza cuando se requieren cables de mayor sección metálica y con buena resistencia al aplastamiento. La composición más común es: 1+6/6+12= 25.

 Torón Warrington.- Se caracteriza por tener una capa exterior formada por alambres de dos diámetros diferentes, alternando su posición dentro de la corona. El tipo de torón más usado es: 1+6+6/6= 19

 Torón Warrington Seale.- Es una combinación de las mencionadas anteriormente y conjuga las mejores características de ambas: la conjunción de alambres finos 1

Servicios auxiliares mineros interiores aporta flexibilidad, mientras que la última capa de alambres relativamente gruesos, aportan resistencia a la abrasión. La construcción más usual es: 1+7+7/7+14 = 36.

 Torón Warrington Seale.- Cable de acero 6x26 que combina la resistencia a la flexión y a la abrasión, dando un buen comportamiento en uso: 1+5+(5+5) +10 = 26

5.2. Jaula, baldes o skips: Es uno de los componentes esenciales del sistema de izaje; las jaulas, baldes y skips, cumplen la función de transportar en su interior al personal y/o mineral según los requerimientos de producción, respetando las condiciones establecidas en el reglamento de seguridad minera. 5.3. Polea: Es una rueda acanalada que gira alrededor de un eje central por el que pasa el cable en cuyos extremos se encuentra la jaula o skip (resistencia) y en la otra el winche o tambora (potencia). 2

Servicios auxiliares mineros Las poleas se pueden construir de 3 formas: 1. Por fundición; 2. Por acero moldeado; 3. Por construcción soldada.

Polea de izaje minero 72”

5.4. Castillo o Estructura de Desplazamiento: Es la cúspide de la estructura del pique donde se encuentra la polea que dirige el movimiento del cable. Es una estructura vertical que se levanta por encima del collar del pique. De la cúspide de la torre o del castillo baja una estructura inclinada que sirve de sostén a toda la torre y contrarresta la tensión de los cables. Componentes del Sistema de Izaje La torre vertical y la estructura inclinada son las partes fundamentales del castillo y soportan en su cima la caseta de las poleas. La estructura del castillo puede ser de madera o de acero y se debe construir respetando los reglamentos de seguridad existente. Hay una escalera de servicio que sube a lo largo del pique. Junto al pique hay una tolva donde se descarga el mineral para luego transportarse a la planta concentradora.

3

Servicios auxiliares mineros

La fotografía, muestra el Castillo del Pique Esperanza-Chungar. Volcán Cía. Minera. Cerro de Pasco. Resistencia y esfuerzos en el cable. Esfuerzo de doblado. A medida que pasa el cable alrededor de un tambor o polea, los hilos exteriores aumentan de longitud y los interiores disminuyen produciendo tensión adicional en los hilos exteriores. Para el cálculo del esfuerzo de doblado existen barias formulas. Sb =

E∗C , R

C=

dw , 2

R=

D 2

Donde: Sb = Esfuerzo doblado E = Módulo de elasticidad de cable (PSI) Dw = Diámetro del hilo, en pulgadas D = Diámetro del tambor o polea, en pulgadas El valor de E no corresponde al módulo de elasticidad del material o alambre, sino al cable entero de acuerdo a experiencia E = 12 000 000 PSI El valor de dw; depende de la construcción del cable. Para cálculos preliminares, del diámetro del alambre y el área de la sección transversal total del metal de un cable se puede determinar por la tabla siguiente. 4

Servicios auxiliares mineros

Cable

Diámetros (dw)

Área aproximada de alambre

6x7

0.106

0.36

6 x 19

0.063

0.38

6 x 37

0.045

0.38

6 x 19

0.050

0.35

Tabla.Nº-3.1. Se muestra diámetro del alambre y el área de la sección transversal total.

Sin embargo para los cálculos es conveniente convertir el esfuerzo de doblado al equivalente de carga al doblado, para lo cual se utiliza la formula. Fd =

A∗D∗dw D

Resistencia a la fatiga. Conforme a experiencias existe relación entre la fatiga de rotura y el esfuerzo de trabajo total, incluyendo el esfuerzo del doblado. El mejor criterio para esto es la presión de soporte del cable sobre la polea para la resistencia a la fatiga. Para un Angulo de contacto de 180°, la presión de soporte nominal es. 2∗ft

P = D∗d Donde: Ft: Carga tensional sobre el cable (Carga de trabajo total - carga de doblado) D: Diámetro de la polea en pulgadas d : Diámetro del cable en pulgadas.

Consideraciones para el cálculo del cable en el izaje. Factor de seguridad. El factor de seguridad para un cable se define como la relación entre la resistencia final a la tensión del cable y la carga total, incluyendo el esfuerzo de doblado. En las tablas siguientes se da los factores de seguridad establecidos: Factores de seguridad para cables de alambre, basados en la resistencia final.

5

Servicios auxiliares mineros servicio

Factor de seguridad

Ascensores

0-12

Winches de mina

2.5-5

Grúas impulsadas por motor

4-6

Teclas

4-5

Torres de perforación

3-5

Tabla. Nº-3.2 Factor de seguridad para cables de alambre de mina, cuando transita personal

Longitud de cable (pique en pies)

Factor de seguridad(para cable nuevo)

500 a menos

8

500 a 1000

7

1000 a 2000

6

2000 a 3000

5

3000 a mas

4

Tabla. Nº-3.3. Se muestra longitud de pique y su factor de seguridad para cables de alambre de mina.

Velocidad del izaje. En nuestro país la velocidad de izamiento está reglamentado por el Ministerio de Energía y Minas en especial cuando se transporta personal, así tenemos que la jaula debe tener las velocidades siguientes.

velocidad Profundidad del pique

metros/min

Pies/min

Menos de 200

150

492

Más de 200

250

820

Tabla.Nº-3.4. Velocidad de izamiento en función a la profundidad

6

Servicios auxiliares mineros

Longitud de cable en el pique (pies)

Velocidad máxima (pies/min)

500 a menos

1200

500 a 1000

1450

1000 a 1500

1700

1500 a 2000

1950

2000 a 2500

2250

2500 a 3000

2500

3000 a 3500

2750

3500 a 4000

3000

4000 a 4500

3250

4500 a 5000

3500

Tabla Nº-3.5. Se muestra valores de velocidad de izaje con skip o balde y su factor de seguridad. Peso del balde. Es el peso del cable por unidad de longitud para hallar se usa la siguiente formula. W = w*L Donde: W = Peso del cable, en libras W = Peso unitario del cable de 1 pie L = Longitud del cable, en pies

7

Servicios auxiliares mineros Diámetro

Peso

Peso

Resistencia a la (lib/pie) rodadura(Tc)

Peso

(pulgadas) (lib/pie)

Resistencia a la rodadura(Tc)

Resistencia a la (lib/pie) rodadura(Tc)

¾

0.95

23.8

1.01

26.2

1.37

35

7/8

1.29

32.2

1.39

35.4

1.87

46

1

1.68

41.8

1.80

46

2.43

61.6

1 1/8

2.13

52.6

2.28

57.9

3.30

76.1

1¼

2.63

64.6

2.81

71

3.75

92.0

1 3/8

3.18

77.7

3.40

85.5

4.78

115

1½

3.78

92.0

4.05

101

5.65

135

1 5/8

4.44

107

4.75

118

6.88

155

1¾

5.15

124

5.51

136

7.56

182

1 7/8

5.91

141

6.33

155

9.00

212

2

6.72

160

7.20

176

9.77

240

2 1/8

7.59

179

8.13

197

----

-------

2¼

8.51

200

9.10

220

----

--------

Tabla Nº-3.6. Se muestra valores de dimensiones y la resistencia a la rodadura. TIPOS DE WINCHE DE IZAJE. Se tiene a) Winches de tamboras b) Winches de fricción En minería subterránea es sumamente de mayor importancia. Los Pequeños Productores Mineros y Mineros Artesanales, utilizan winches de izaje de tamboras, por ser maquinarias que se adaptan a su infraestructura y requerimientos de izaje. Ejemplos resaltantes de winches de izaje de fricción tenemos en las minas de Casapalca (Yauliyacu – Glencord), Cerro de Pasco (Paragsha – Volcán Cía. Minera) y Uchucchacua entre otras minas.

8

Servicios auxiliares mineros

Fig. Nº-3.4. Se muestra winches de tambora.

Fig.Nº-3.5. Se muestra elementos del sistema de izaje de un pique. 9

Servicios auxiliares mineros

Fig.Nº-3.6. Se muestra elementos del sistema de izaje de profundización de un pique.

10

Servicios auxiliares mineros

Fig.Nº-3.7. Se muestra elementos del sistema de piques de izaje de profundización de un pique.

11

Servicios auxiliares mineros SELECCIÓN DEL EQUIPO DE IZAJE. Muchos variables afectan; la selección más económica del equipo de izaje; sin embargo, los siguientes pasos pueden servir de guía para la selección, dadas ciertas condiciones. Aunque el método es para un izaje vertical, los mismos principios pueden aplicar para un izaje inclinado, con los siguientes incrementos: 2% como fricción por rodamiento y 10% como fricción del cable (estos porcentajes varían con el grado de inclinación). El problema principal en la selección del equipo de izaje es determinar el peso de la carga del balde, dadas la capacidad deseada, toneladas por hora y la profundidad vertical del pique. Las unidades de medida más usuales son: pies, toneladas cortas, etc.

Para calcular la carga del balde se puede usar la siguiente fórmula. 𝑃 +0.4∗𝑉+12 𝑉 3600 𝑇𝑃𝐻

Cb =

……………………..1

Donde: Cb

= Carga del balde, toneladas cortas

P

= Profundidad, pies

V

= Velocidad, pies por segundos

THP = Capacidad, toneladas cortas por hora

Tc =

3600 𝑇𝐻𝑃

* Cb……………………………2

Donde: Tc = tiempo de ciclo en segundos Tm = Tc – Tllv………………………………3 Tm = tiempo de movimiento en segundos Tllv = tiempo de llenado más vaciado de balde, segundos

Tm =

3600∗𝐶𝑏 𝑇𝐻𝑃

𝑃

𝑉 1

- Tllv ………………………4

1

Tm = 𝑉 + 2 ( 𝑎 + 𝑑) ………………………5 12

Servicios auxiliares mineros Donde: a = Aceleración en pies por segundos2 d = Desaceleración en pies por segundos2

Para calcular diámetro del cable se puede usar la siguiente fórmula. 𝐶𝑏+𝑆𝑤

D=√

𝐾1 𝐹𝑠

− 𝐾2∗𝑃 𝑛𝑐

Donde: D

= Diámetro del cable, pulgadas

Cb = Carga del balde, toneladas cortas Sw = Peso del balde vacío, toneladas cortas P

= Profundidad, pies

Nc = Número de cables Fs = Factor de seguridad K1 y K2 = tipo de cables (cables redondos, perfilados y cerrados)

Para calcular el ancho neto de las tamboras se puede usar las siguientes fórmulas. Para tambora simple: 𝑆∗ 𝑃

At = 3.1416∗𝐷 + 15 ∗ 𝑆 Para doble tambora: 𝑆∗ 𝑃

At = 3.1416∗𝐷 + 7 ∗ 𝑆 Donde: At = ancho neto de tambora, pulgadas S = ancho de la ranura o canal que arroja el cable (aproximadamente 1.05 del diámetro del cable), pulgadas P = profundidad, pies

13

Servicios auxiliares mineros D = diámetro de la tambora, pies VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA DE IZAJES Ventajas: En un yacimiento minero donde el acceso a la mina no es posible por socavones de cortada o túneles. Cuando se quiere profundizar una mina en plena operación. Cuando se quiere extraer mineral o desmonte. Cuando se quiere introducir materiales, maquinarias y el mismo personal; y no se tiene socavones principales, se recurre a la utilización de infraestructura como piques. La elección de este sistema, facilita que en gran, mediana y pequeña minería y minería artesanal decidan por las soluciones de los problemas de transporte vertical. Lo importante es que, se evita el sobreesfuerzo humano. Permiten mejorar la productividad y la velocidad de extracción vertical o inclinada. Desventajas: Los costos son muy elevados. El área debe ser favorable y suficientemente grande para las instalaciones de superficie. La naturaleza del suelo debe ser adecuada para las cimentaciones, realizando para ello estudios de geotecnia conducentes a la clasificación del macizo en el área destinada para el diseño del pique por lo que demora el proceso. La mina, debe tener buenas vías de acceso y espacio libre para favorecer el trabajo. Riesgo de caídas por roturas de cables. Producción limitada. SISTEMAS Y NORMAS DE SEGURIDAD DE LOS WINCHES DE IZAJE:  Para asegurar el uso correcto del sistema de izaje, se requiere la capacitación del personal.  Cualquier trabajo con movimientos de carga en altura, debe señalizarse en los niveles inferiores con avisos o barreras advirtiendo la probabilidad de caídas de objetos.  Durante las operaciones de izaje con winches, sólo debe usarse señales estándares; ya sea de sonido, de iluminación o micrófono-intercomunicador.

14

Servicios auxiliares mineros  Al comenzar el levante, la persona responsable de las señales o Timbrero, debe estar adecuadamente identificada y coordinar con el Winchero cualquier tipo de movimiento.  La única excepción a la regla, es una “señal de emergencia” para detener la marcha; esta señal, puede ser ejecutada por otra persona que no sea el señalero o Timbrero.  El equipo de izaje debe ser usado para el propósito diseñado.  No debe exceder la capacidad de carga.  Debe brindarse acceso seguro, libre, ordenado y limpio a las estaciones de izaje.  Los equipos de izaje motorizados deben estar provistos de interruptores-límites de seguridad, tanto para la acción de traslado como de levante máximo; así como limitadores de velocidad, ruptura de cable (leonas), etc.  En todo equipo de izaje accionado eléctricamente, se debe asegurar que los conductores no sean atrapados por efectos de la acción de izaje. El sistema debe poseer todas las protecciones del caso, incluyendo la conexión a tierra.  El número de hilos rotos en el tramo de (2) dos metros del cable, no debe exceder del diez por ciento (10%) de la cantidad total de hilos; de darse el caso, dicho cable, deberá ser retirado y reemplazado inmediatamente por otro nuevo.  El cable deberá ser remplazado también, cuando ha sufrido dobleces o presenta COCADAS.  En el caso de tambores de enrollado de cables, se debe asegurar que, permanezcan en el tambor por lo menos tres vueltas del referido cable.  El pique (infraestructura principal del Winche), debe estar ubicado según diseño y Planos; y debe tener acceso con los niveles principales para el transporte de personal, herramientas, materiales, explosivos, mineral y desmonte.  El Winche jalará uno o dos jaulas de transporte de personal, pero cuando se trate de acarreo del mineral, nunca se debe transportar personal. Las horas de izaje de mineral o desmonte, deben ser independientes de las horas de izaje de personal.  No está permitido llevar material y personal juntos en una misma jaula.  Tampoco está permitido llevar personal en los baldes de mineral ni en los Skips  La operación del Winche requiere de alta responsabilidad y mucha personalidad en la coordinación y el cumplimiento de las órdenes. La comunicación entre el Timbrero y el Winchero debe ser clara y precisa, en cumplimiento del ESTANDAR, PROCEDIMIENTO Y PRÁCTICAS del Sistema de Izaje  Diariamente o cuando el sistema a dejado de funcionar por una hora o más, se debe hacer un chequeo general denominado “Prueba en Vacío”; y verificar el funcionamiento del tablero de control, las luces que indiquen algún desperfecto en el sistema de izaje; y fundamentalmente asegurarse de que el Pique y las Guías, estén libres de obstrucciones, presencia de cuerpos extraños y otros motivos que induzcan a un posible accidente.  Semanalmente debe realizarse la limpieza, engrase, chequeo del estado del cable de un compartimiento del Pique y el respectivo mantenimiento a los componentes de todo el sistema de izaje. 15

Servicios auxiliares mineros  Se debe respetar el manual de funciones, el código de señales y el código de colores establecido.

CONCLUSIONES

 diseño del sistema de izaje, se concluye que éste será no balanceado y que se requerirá un winche con potencia de 45 kW (60 hp) para realizar el izaje de dos carros mineros U35, de 5.20 t de masa total, que ascenderán por un pique de sección 1.5m x 1.8m, con un ángulo de inclinación de 30º, de longitud 135m total, a una velocidad de cuerda de 1.14 m/s. Asimismo, el winche debe tener un tambor cilíndrico, con un diámetro de 0.86m como mínimo de acuerdo a la relación que estipula el reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería. (mina san Braulio)

RASTRILLAJE Es una operación que consiste en situar al mineral de los tajeos adyacentes al shut, tender el relleno en dicho tajeo, llenar carros mineros en una galería, mediante la acción de un rastrillo y winche. El rastrillaje es de suma importancia en el palaneo mecánico dentro del ciclo de minado y su uso es muy difundido en algunas minas subterráneas, con los sistemas convencionales de minado como con los sistemas de trackless. Usándose en forma combinada y de acuerdo a ciertas consideraciones que se presentan en el trabajo de extracción. EQUIPO DE RASTRILLAJE Para el montaje de equipo de rastrillaje es necesario contar con los siguientes componentes: 1. Rastrillo 2. Winche 3. Cable 4. Polea 5. Plataforma 1. RASTRILLO.- Llamado también SCRAPER son de formas y tamaños diferentes, de acuerdo al trabajo al que está destinado; sin embargo dos componentes básicos permanecen constantes el asa y la placa posterior de excavación. La hoja de excavación tiene dos partes una rígida unida al asa y la otra consistente de una cuchilla o uña cambiable y fijada a la primera mediante pernos. 16

Servicios auxiliares mineros El asa es el que une los extremos de la placa posterior y termina a manera de una “V” y su función es equilibrar y en la mayoría de los rastrillos es fija, en otras tienen cierto juego en el contacto con la placa posterior. Clases de Rastrillo: a) Tipo azadón o abierto.- Generalmente carece de placas laterales y la placa posterior tiene un ángulo de abertura grande. Se usa para el acarreo de material grueso. b) Tipo Caja o Cerrado.- Tiene placas laterales fijas y el conjunto tiene una apariencia de una caja. Se usa en el acarreo de material fino a mediano y detiene la carga en forma satisfactoria en distancias grandes y cuando el piso por donde transita es lisa. c) Tipo replegable.-es usado en el caso de taludes altos de mineral arrancado a fin de evitar el arrastre de roca durante la carrera en vacío. Este tipo de rastrillo es similar al tipo azadón con placas posteriores pivoteado sobre brazos, este rastrillaje asume un ángulo correcto de curvatura en los viajes de ida y se pliega o dobla al regreso protegiendo su carga. d) Tipo media luna.-es usado para el acarreo de mineral fino y distancias considerablemente largas, en este tipo la plancha posterior esta continuamente curvada en conjunto con la planchas laterales.

17