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8/3/2019 53580346 Sistemas de Extraccion Vertical
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Sistemas de extraccin vertical
MI57G- Manejo de materiales y ventilacin de
minas
Profesor: Ral Castro R.
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Contenidos
Sistemas de extraccin vertical
Descripcin del sistema
Clasificacin de sistemas de extraccin vertical Componentes sistema
Clculos de ingeniera del sistema
Calculo de Ciclos
Dimensionamiento de componentes
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Sistemas de extraccin vertical
La extraccin vertical se emplea en minas cuya
profundidad no permiten o justifican una extraccin por
medio de rampas o correas.
Los sistemas de extraccin vertical utilizan piques por
los cuales se transporta el material/personal hacia la
mina o una combinacin de ambos.
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Sistema de extraccin vertical
Sistema de traccin
Poleas
Estructura
Skip o jaulapique
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Clasificacin sistemas extraccin vertical
1. Tipo de traccin Tambor el cable es almacenado en el tambor
Polea Koepe or friccin el cable pasa sobre el tambor
2. Numero de elementos de transporte Un elemento Dos elementos (skip + jaula)
Un elemento + 1 contrapeso
3. Tipo de guia y frenos Guas de madera/ metlica / cables
4. Tipo de recipiente Balde conico
Skip automatico
Jaula para transporte de personal
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Principales componentes de un sistema de
traspaso vertical1. Tipo de traccin:
1. Tambor
2. Koepe
Elemento de transporte (clasificado de acuerdo a uso)
Jaulas: personal y materiales
Skips: transporte de roca quebrada o carbon y esteril
Tipo de cable
1. Segn tipo de cable:
2. Cuerda Traccin: round strand, flattened strand, locked coil
3. Cuerda contrapeso: non-rotating
4. Cuerda gua: half-locked coil
1. Tipo de pique
1. Proposito : pique de produccin, servicio, exploracin, escape, combinacin
2. Configuracin: circular, rectangular, elptico
3. Tamao: 3-15 m2 a 200 m2
4. Mtodos de excavacin: convencional (perforacin y tronadura) y bored
2. Sistema de soporte
1. Soporte: madera, concreto
3. Estructura1. Madera, acero o concreto: torre, backleg
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Sistemas de traccin
Se instalan en un lugar estratgico
No balanceado: 1 cuerda
Balanceado= 1 cuerda se enrolla y la
otra se estira
Koepe:
La rueda tiene una ranura con
material friccionante
La cuerda no se guarda en el
tambor
Las poleas se instalan en la
estructura2 cuerdas xskip
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Tambor vs Koepe
Tipo Caracteristica
Doble tambor Se puede operar con dos compartimientos desde distintos niveles de la mina
Doble tambor Mejor sistema para la construccin de piques
Tambor Mejor para alta carga a transportar & poca profundidad
Tambor La capacidad esta limitada al uso de una sola cuerda, se puede adicionar una
(tipo Blair) y entonces puede ocuparse para minas profundas
Friccion Los sistemas Koepe con mutiple cables tienen mayor capacidad en ton/hr que
los tambores dentro de un rango de 460 a 1520 m.
Koepe Operacin es simple, menor inercia rotacin mas economicos. Pueden operar
con una menor gasto de electricidad
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Skips y accesorios
Skipping consiste en llenar, transportar,vaciar y retorno a llenado de materiales.
El mineral puede ser chancado o no y laoperacin de llenado puede ser manual oautomatizada.
Para alcanzar altas velocidades los skips seguian
Se vacian en cualquier parte aunque es mascomun el vaciado en la infraestructura.
Las dimensiones del skip estan restringidaspor el tamao del material (para que fluya)
Existen tres tipos de skips
Volteo o Kimberley
Cuerpo movible
Cuerpo fijo
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Tipos de skip
Cuerpo movil /
descarga por
el fondo
Cuerpo fijo
descarga por
el fondo
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Accesorios
Otras componentes del sistema de transporte son:
Carguo skip: para transferir material desde la mina al skip. Buzon medidor (bin) Bin- alimentador- Correas Pueden ser automatizados
Control del Derrame: Se puede llegar a 1,5 hasta 5 % de derrame durante la carga al skip. Seutilizan deflectores bajo el skip o bien se desarrolla una rampa hasta el fondo del pique. Especialcuidado en sistema Koepe porque el cable llega al fondo.
Jaulas: para transporte de personal y materiales que entran y salen de la mina.
Contrapesos: para balancear el sistema. Se disean de manera de llenar el espacio disponible
Elementos de seguridad:
safety dog que se activa en el caso de corte de cuerda y penetran las guas
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Clculos de ingeniera
Produccin requerida del sistema (ton/h) - input
Determinar tiempos de ciclo
Tamao del skip Tamao (peso) de los cables
Tamao del tambor
Calculo de potencia del motor
Calculo del numero de sistemas de extraccin
Calculo del tipo de cable a utilizar
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Ciclo en un sistema de extraccin vertical
T1= tiempo aceleracin
T3= tiempo desaceleracin
T2= tiempo viaje veloc. maxima
Tr = tiempo parado (descarga/carga)v
T1= V/a
T3 = V/r
T2 = L/V V/2 x (1/a+1/r)
L = V/2 x (1/a + 1/r)
Tciclo= V/a + L/V V/2 x (1/a + 1/r) + V/r + tr
L= profundidad de viaje
a = aceleracin (m/s2)
r = desaceleracin (m/s2)
V= velocidad mxima (m/s)
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Calculo de ciclo
Para clculos iniciales:V= 0,41L (Tambor)
V=0,436L (Koepe)
Tr= 20 s
L= profundidad en metros (m)
Entonces:
Tciclo= 0,612 x L + 22,439 (Tambor)
Tciclo= 0,651 x L + 22,29 (Koepe)
Velocidades segn tipo de gua:
10 m/s (madera)
15 m/s (acero)
20 m/s (cable)
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Calculo Tamao del skip
Carga, W = Produccin requerida/ n viajes x hora
= produccin / tiempo ciclo (s) x 3600 (s/hr)
W skip = 0, 5 W + 680 o bien,
W skip = 5/8 x P
Calculo del peso de cables
W cable = W(1+Wskip) x 1000 (kg/m)
Ls - 1370
Ls = Lu
5
Lu = largo mximo del cable que puedeser suspendido
W cable = W(1+Wskip) x 1000 (kg/m)
Ls - 1
L < 1370 m L > 1370 m
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Calculo del tamao del tambor
dt
dw
Criterio:
dt > 60 dc (para cualquier aplicacin)
dt > 80 dc (dc > 25 mm)
dt > 60 dc (dc < 25 mm)
dt > 100 dc (cable tipo locked coiled)
Ct = 3,024 x dw x N x (dt/dc + 0,85 x (N-1))
Capacidad del tambor (metros de cable)N= numero de vueltas
Dc = diametro del cable (m)
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Calculo de la potencia del tambor
Dos aproximaciones
Simple:
HP = carga x velocidad33,000 L
HP =pies/m x tons x 2000 = carga x velocidadk k
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Calculo de la potencia del tambor- mejor aprox.
Considera distintas etapas de
aceleracin del sistema de arrastre
& correccin por eficiencia
1. 0 - Marcha lenta (acelera)
2. Marcha lenta (sin
acelerar)
3. Aceleracin (HP1)
4. Velocidad mxima (HP3)
5. Desacelerar a marcha
lenta6. Marcha lenta (sin
acelerar)
7. Desacelera hasta
detenerse (HP2)
8. Detencin
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Carga dinmica (EEW)
Koepe
Tambor simple
Tambor doble
* Ejemplo Calculo de potencia
Dt (pies)
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Calculo numero de sistemas de extraccin mina
1. Numero de viajes de mineral por da
2. Numero de viajes estril por da
3. Numero viajes materiales por da4. Numero de viajes hombres por da
5. Tiempo requerido para inspecciones del pique,tambor/Koepe, cables, mantencin y las
requeridas por legislacin.6. Tiempos perdidos
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Calculo numero de sistemas de extraccin mina
Tiempo mineral = produccin mineral (ton/hr)
produccin skip (hr/da)
Tiempo estril = produccin estril
produccin skipTiempo materiales = N x T
3600N = numero de viajes con insumos
T = tiempo ciclo viaje insumos
Numero de viajes de transporte de personal depende de:
Capacidad de la jaula
Numero de niveles U.G.
Velocidad a primer nivel y de ah a otros niveles
Tiempo carga descarga
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Tiempo mantencin
Mantenciones requeridas
Semanal (3,5 horas) 1,5 pique/skip/cable
0,5 poleas
1,5 tambor
Mensual (4 horas) Mantencion cable: 4 h/mes
Trimestral (4 horas) Test electromagneticos cables
Cables y accesorios
Test de caida skip
Si considera disponibilidad ocupar 1 hr/da
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Se ha medido hasta un 90% de utilizacin en faenas.
Usar 70% utilizacin i.e. 16,8 hr/da (conservador)
T = Tm + Te + Tm + Th + Tm + Ti (h)
Utilizacin (%)
Si T > 24 h se necesitan mas piques!!
Utilizacin
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Calculo de requerimiento de Cables
Alma
Torn
Alambre
Alambres:
existen alambres de hasta
2480 MPa.
Mayor resistencia : menor
vida util y fatiga
Existen diferentes formasAcero galvanizado
Torones:
Circulares
Triangulares
ovalados
Alma: diseados para resistir
esfuerzos de compresin interna
Trenzado: indica la forma en que
son trenzados los cables
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Cables- Tipos de trenzado
Trenzado regular:
Resistencia a la
distorsin y golpes
Para cable de
contrapeso
Trenzado tipo Lang
Resistencia a la
abrasin y mayor
flexibilidad
Para cables de traccin
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Tipos de cable
Round strand: los torones son circulares
Flattened strand : los torones son
triangulares
Full locked coil: no son entrelazados
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Tabla de caractersticas de cables
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Seleccin de cables
Que mirar en cable:
Resistencia a la tensin Resistencia a la fatiga
Resistencia a la abrasin
Resistencia a golpes y distorsin
Forma de trenzado con respecto a la posicin del tambor y la
forma en que se enrolla el cable
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Seleccin de cables - Factor de seguridad
Seleccin de cables para tambores
Resistencia requerida = carga esttica ( 7,0 0,001 L)
Si L < 3000 pies
Resistencia requerida = carga esttica x 4,0
Si L > 3000 pies
(*) Ejemplo calculo resistencia cables.
Los ejemplos sern dados en clases