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• Erick Becker Lino Santos

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INTRODUCCIÓN. -

El siguiente informe, dará a conocer todo relacionado a locomotoras y carritos mineros en la minería subterránea. Para ello empezaremos desde un concepto básico de los rieles.Los rieles se disponen como una de las partes fundamentales de las vías férreas y actúan como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. La característica técnica más importante del ferrocarril es el contacto entre el riel y la rueda con pestaña, siendo sus principales cualidades su material, forma y peso. Luego de ello hablaremos acerca de los carritos mineros, la capacidad que tienen, que tipos de carritos mineros hay en la actualidad, y los usos que se da en la minería. Y por último hablaremos acerca de las locomotoras que son máquinas que arrastran carros de un tren (carros mineros) y son impulsados por medio de motores que funcionan con corriente continua, diésel, etc. También hablaremos acerca de los tipos de locomotoras que hay en la minería y partes de una locomotora, el uso y las medidas de seguridad que deben de existir dentro de una mina al operar este tipo de vehículos que son usados para el transporte de minerales, personal, etc.

TRANSPORTE SOBRE RIELES LOCOMOTORAS, CARROS MINEROS

VIA FERREA. La collera de rieles instalados soporta todo el material rodante y sirve de guía para el trayecto a seguir; y está constituido por los siguientes elementos: plataforma, balastro, traviesa, carril y accesorios. COMPONESTES DE UNA VIA FERROVIARIA 

Trocha. - La trocha varía de acuerdo a la mina y las condiciones de la misma. En las minas metálicas, las locomotoras son menos anchas y más altas que en las carboníferas.



Diámetro de las Ruedas de la Locomotora. - Las dimensiones de las ruedas varían de acuerdo con el peso de la locomotora, luz del piso a la locomotora y velocidad de la misma.

Masa

Pestañ a

Eje

Llanta Diámetr o

PLATAFORMA. La plataforma viene definida por el perfil transversal y constituye el primer elemento resistente del camino.

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.

Sección pulgadas

Peso normal Clavo pulgadas riel, lb/ yd

4x6 5x7 6x8

60 – 75 60 – 80 85 – 100

3½ x½ 4½ x ½ 5 ½ x 9/16

Dimensiones de los durmientes en línea principal Espaciamiento durmientes rieles de 30 pies, pulgadas Intermedios Empalmes 21 ½ 16 22 ½ 22 ½ 24 24

RIELES. Se denomina riel, a cada una de las barras metálicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvías. Los rieles se disponen como una de las partes fundamentales de las vías férreas y actúan como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. La característica técnica más importante del ferrocarril es el contacto entre el riel y la rueda con pestaña, siendo sus principales cualidades su material, forma y peso. Partes del riel: 

Cabeza/Hongo: Parte superior, que se utiliza como elemento de rodadura



Patín: Base, de anchura mayor que la cabeza, cuya superficie inferior es plana para su apoyo en la traviesa.



Alma: Parte de pequeño espesor que une la cabeza con el patín.



Durmientes:

Los rieles están dadas en lb/yarda o en Kg/m, La longitud estándar de una collera es de 30pies hasta 45 lb/yarda y 33pies de 50 lb/yarda a más. Al elegir los rieles debe tener en cuenta siguientes Condiciones:  Superficie a tender la línea cauville.  Peso de locomotora y capacidad de carros mineros.  Espaciamiento entre traviesas, intensidad de tráfico. DURACIÓN DE LOS RIELES:    

En los tramos rectos la pérdida de peso de la cabeza de los rieles es de 0,25 Kg/m por cada 10000,00 trenes que pasan. En las curvas: 0,36 Kg/m en el riel interior, y 0,64 Kg/m en el riel exterior. Rieles que perdió 1/5 del peso de cabeza deben pasar a vías secundarias, y si pierden 1/2 del peso de cabeza retirarlos. Los rieles necesitan ser unidas por conexiones de cobre las que son soldadas o empernadas al riel.

ACCESORIOS PARA INSTALACION DE RIELES: Los principales accesorios de rieles tenemos: Eclisas, clavos de riel o escarpias, tirafondos, y placas de asiento (su uso es un gasto adicional, pero es compensado debido a que:   

Duran más los durmientes. Trabajan mejor los clavos y tirafondos. Ayudan a dar inclinación de 1/20 a rieles.

CLAVOS Los clavos se miden debajo de la cabeza al extremo o punta, es decir, solamente el pin, y la sección es cuadrada Clavos rieleros

Pernos rieleros

Materiales: Materiales

Cantidad

Costo (US$)

Rieles

2

35.56

Durmientes

7

21.33

Eclisas

8

15.24

Pernos

16

8.89

Clavos

28

8.89

TOTAL :

89.81

La vida útil es de 20 años Por lo tanto, los costos serán: 89.81 US$ 1𝑎ñ𝑜 1 𝑚𝑒𝑠 1𝑑𝑖𝑎 𝑐𝑠𝑡 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 = × × × 20 𝑎ñ𝑜𝑠 12 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 26 𝑑𝑖𝑎𝑠 1𝑔𝑑𝑖𝑎 𝑐𝑠𝑡 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 = 0.014𝑈𝑆$/𝑔𝑑𝑖𝑎 CARRITOS MINEROS: Sirven para transportar mineral, relleno, otros como madera, cemento, etc., y personal. Para transporte de mineral o de ganga o relleno está constituida por una caja o tolva, chasis o truque, ruedas y enganches o acoplamiento. La caja está confeccionada con chapas de acero, el fondo de la caja o tolva es redondeada o plano. La caja y el bastidor van unidos rígidamente o mediante articulaciones. Las vagonetas de minas se caracterizan por los siguientes parámetros: Capacidad de carga útil.    

Tara. Coeficiente de tara. Número de ejes. Coeficiente de resistencia al movimiento.

Tipos de vagonetas de minas Según la forma de descarga se clasifican en: 

Tipo cuchara. - Son de volteo frontal en una radio de 360°; construcción liviana y operación manual. Capacidad de 0,50 m3, para trocha de 20”.



Tipo “V”. - 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 el pie que permite que el volteo de tolva sea hacia el lado opuesto del operador.



Tipo “U”. - De volteo lateral; es el más difundido por su facilidad para ser accionados manualmente o con locomotora, cuentan con un seguro de volteo accionado con el pie que permite el volteo de tolva sea hacia el lado puesto del operador.



Tipo Gable (caja fija y puertas laterales). - Tienen la base del cajón en forma de “V” invertida a 45°, con puertas laterales para descargar sin necesidad de voltear el carro; basta solamente abrir manualmente y el mineral cae por sí mismo. Tipo Gramby. - De volteo lateral a través de su 5ta rueda por una rampa ubicada a un lado de línea cauville y pistón neumático. Se emplean para transporte de grandes



toneladas, con capacidades de 60, 70, 80,100,120 pies3. Son para trochas de 24” a 26” de ancho.



Carros de descarga por el fondo. - Para una operación eficiente y rápida se han diseñado estos carros con una capacidad de carga de 15 a 30 toneladas. Este tipo de carros, con una tolva adecuada, permite el vaciado continuo. A

B

B

Cambio y carguío de carros minero:    



Una vez lleno el carro 1, el operador pisa la palanca de desacople con su pie derecho y el ayudante acopla el carro a la locomotora. El operador sube a la locomotora y traslada el carro 1 hasta pasar el desvío hacia un desquinche de unos 3 m de largo, donde se encuentra un carro metalero 2 vacío. El ayudante empuja el carro vacío 2 hasta acoplar al convoy, delante del carro cargado 1. El operador mueve la locomotora con los dos carros hacia delante, entra al desquinche y deja el carro vacío 3 y se va al tope para proceder al carguío del carro 2 De esta manera se continúa hasta llenar todos los carros del convoy y luego el operador y su ayudante trasladan el convoy hasta un paso de mineral (ore pass), si el material que se traslada es mineral, o hasta un paso de caja (waste pass), el material es caja o hasta la parrilla del ingenio.



Estos desvíos, para el cambio de carros, no deben estar situados a más de 50 m del frente de trabajo. Posteriormente estos desquinches pueden ser utilizados para refugios o para acopio de materiales.

LOCOMOTORAS. - Se denomina así a cualquier tipo de vehículo autopropulsado utilizado en vías férreas o ferrocarriles para impulsar o arrastrar otros tipos de unidades rodantes. Las locomotoras se diferencian de otros tipos de vehículos de vías férreas autopropulsados en que sólo se utilizan como unidades de arrastre y no están diseñadas para el transporte de pasajeros o de cargas. Pueden ser a vapor Eléctricas o Diésel, sin embargo, esta última es la más utilizadas para el traslado de cargas puesto que no están expuestas a la falla del suministro eléctrico y son menos contaminantes que las de vapor. Las locomotoras son utilizadas para el traslado de cargas cuando se tienen áreas para el traslado ya definidas y que además la ruta a cubrir está establecida y está acordado que será la misma durante largo tiempo. Inicialmente constituyen una fuerte inversión. TIPOS DE LOCOMOTORAS: Locomotoras a Aire Comprimido. - son máquinas que cuentan con unos recipientes o botellas de aire comprimido de 700 litro de capacidad aproximadamente, que son transportados por la locomotora para su accionamiento. El aire comprimido con presión de 200 a 3000 psi pasa a una cámara de expansión donde es reducida a 200 ó 300 psi, y recién acciona a los motores neumáticos 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 al interior de la mina por una red especial de tuberías. Tiene un rendimiento deficiente

Locomotoras a diésel. - Son versátiles y tienen elevado coeficiente de tracción, pero hay que ser cuidadosos en la elección del tipo de motor. Ya que la altura sobre el nivel del mar y la temperatura afectan la performance. de preferencia deberá usarse un motor enfriado por aire, con turbo admisión y transmisión hidrostática. El problema de estas máquinas es la emisión de gases tóxicos, lo que a la mina a tener un sistema de ventilación que cumpla con los requerimientos de aire estipulados en el código nacional de minera. Son accionados por motores de combustión interna, se emplean para transporte de grandes toneladas de mineral por los niveles principales de las minas y desarrollan velocidades de 15 a 50 Km/h Ventajas:   

Posee gran radio de acción y 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 batería. - Las locomotoras a batería son muy versátiles, generalmente las minas pequeñas y algunas medianas las tienen en operación. Cuando se deba calcular el tamaño de una locomotora, también debe calcularse la capacidad en amperios hora de la batería que es la fuente de energía. Solo el haber calculado correctamente ambos, nos dará una operación segura y eficiente durante el ciclo de trabajo previamente calculado. Las locomotoras a batería tienen por norma tener 02 bancos de batería: un banco en operación y el otro en carga (para la 2da. guardia) No es recomendable hacer trabajar una locomotora con un solo banco de batería, porque reduce el rendimiento de la máquina y acorta sensiblemente la vida útil del banco de batería.

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 las más eficientes, si bien el costo inicial es más elevado, los beneficios que reporta tener este sistema, aparte de confiabilidad es el rendimiento, lo que se traduce en un menor costo/beneficio, una línea de trole bien instalada con todos sus elementos de protección y seguridad, y con la consiguiente correcta ubicación de los rectificadores a lo largo de la línea., siempre permite que las locomotoras estén alimentadas con una tensión de +1- 10% de la tensión nominal de sus motores. 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

Ejercicio de Aplicación

Del Ore pass, un convoy de 10 carros transporta mineral económico a la tolva en cancha y allí es cargado con relleno que lo transportará y descargará en el Waste pass, distante 530 m. Los parámetros son:  Tiempo efectivo de trabajo 6 horas  Gradiente de la vía 0,4%  Peso de cada carro vacío 1 800 lbs  Capacidad de cada carro 3 315 lbs mineral económico, 2 300 lbs relleno.  Eficiencia del motor 0,90  Velocidad media del tren 9 km/hora  Carros con rodajes de bolas  Locomotora con rodajes cilíndricos  Tiempo de cada ciclo (mineral - relleno) 25 minutos Hallar: 1. Número de viajes por guardia 2. Peso de con voy con mineral 3. Peso del convoy con relleno 4. Peso del tren con relleno 5. Peso del tren con relleno.

6. Tonelaje de mineral por viaje 7. Tonelaje de relleno por viaje 8. Esfuerzo Tractor Necesario con mineral 9. Esfuerzo Tractor Necesario con relleno 10. Potencia del motor con mineral 11. Potencia del motor con relleno 12. Consumo de corriente eléctrica con mineral 13. Consumo de corriente eléctrica con relleno 14. Consumo de corriente eléctrica por ciclo

Solución: 1. NV/gdia = 6/ (25/60) = 14,4 2. Peso convoy con mineral = 10 * (1 800 + 3 315) = 51.150 lbs = 25,58 TC 3. Peso convoy con relleno = 10 * (1 800 + 2 300) = 41.000 lbs = 20,50 TC 4. Peso tren con mineral = PL + PC PL = (25,58 * (30 + 8)) / (500 - (20 + 8) = 2,06 TC Ptren = 2,06 + 25,58 = 27,64 5. Peso tren con relleno = 20,5 + 2,06 = 22,56 TC 6. Ton/viaje mineral = 10 * (3,315/2 000) = 16,58 TC 7. Ton/viaje relleno = 10 * (2 300/2 000) = 11,50 TC 8. Esfuerzo con mineral = (2,06 * (20 - 8) + (25,58 * (30 - 8) = 587,48 lbs 9. Esfuerzo con relleno = (2,06 * (20 + 8) + (20,50 * (30 + 8) = 836,68 lbs 10. Potencia motor mineral = (587,48 * (9/1.60932) / (375 * 0,9) = 9,7 HP 11. Potencia motor relleno = (836,68 * (9/1,60932) / (375 * 0,9) = 13,86 HP 12. Corriente eléctrica mineral = ((530 * 3,28) * 587,48) /1 760 = 580,27 watt-hora 13. Corriente eléctrica relleno = ((530 * 2,28) * 836,68) /1 760 = 826,41 watt-hora 14. Corriente eléctrica ciclo = 580,27 + 826,41 = 1406,68 watt-hora

CONCLUSIÓN:

BIBLIOGRAFIA 

https://es.scribd.com/doc/155195653/Locomotora-de-Trole



http://www.facsol.galeon.com/Carritos.htm

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http://myslide.es/documents/seleccion-de-locomotoras-electricas-para-trabajoen-mineria.



https://es.wikipedia.org/wiki/Locomotora