Sistemas de extracción verticalSistemas de extracción vertical

Referencia T HuertaT. Huerta Raúl Castro R.Tesis José AdriazolaApuntes de clase José DelgadoE ió i l Al j d N i kExtracción vertical Alejandro Novinsky

Introducción 

EL PROBLEMA DEL TRANSPORTE SUBTERRANEOEL PROBLEMA DEL TRANSPORTE SUBTERRANEO

Introducción

En un yacimiento minero donde el acceso a la mina no es posible por socavones de

Introducción 

En un yacimiento minero donde el acceso a la mina no es posible por socavones decortada o túneles; cuando se quiere profundizar una mina en plena operación o sequiere extraer mineral o desmonte; cuando se quiere introducir materiales,

maquinarias y el mismo personal; y no se tiene socavonesprincipales, se recurre a la utilización de infraestructura y maquinaria de izaje.principales, se recurre a la utilización de infraestructura y maquinaria de izaje.

La variedad de maquinarias de izaje, potencia del motor y necesidad de las operaciones,hacen la selección y elección del tamaño de los sistemas de izaje.Esta elección, facilita que una gran, mediana y pequeña minería y minería artesanalsta e ecc ó , ac ta que u a g a , ed a a y peque a e a y e a a tesa adecidan por las soluciones de los problemas de transporte vertical.Lo importante es que, se evita el sobreesfuerzo humano, al utilizar estasmaquinarias; que permiten mejorar la productividad y la velocidad de extracciónvertical o inclinada.

1.‐SEGÚN LA NATURALEZA DE LA UNION INTERIOR ‐EXTERIORPOR GALERIA DESCENDENTE O POZO EXTERIORa.‐POR GALERIA DESCENDENTE O POZO EXTERIOR

b.‐POR POZO VERTICAL 

2.‐SEGÚN EL TIPO DE RECIPIENTE DE EXTRACCIONa.‐JAULAS QUE SUBEN VAGONES LLENOSb.‐SKIPS QUE NO SUBEN MAS QUE MINERAL

3.‐SEGÚN EL APARATO DE ARROLLAMIENTOa.‐DE RADIO CONSTANTE  

TAMBORES CILINDRICOSDE POLEAS DE FRICCION (POLEAS KOEPE) 

b.‐DE RADIO VARIABLEDE TAMBORES CONICOS O BICILINDRICOS DE BOBINAS 

4 SEGÚN EL MOTOR DE EXTRACCION4.‐SEGÚN EL MOTOR DE EXTRACCIONMOTOR ELECTRICO ASINCRONICODE CORRIENTE CONTINUA (SISTEMA LEONARD )

Ú5.‐SEGÚN EL MODO DE EQUILIBRIOa.‐SIN EQUILIBRIO(TAMBOR CILINDRICO SIN CARGA DE EQUILIBRIOb.‐CON EQUILIBRIO POR RADIO VARIABLE (BOBINAS Y TAMBORES CONICOS O BICILINDRICOS )c.‐ CON CABLE DE EQUILIBRIO (TAMBOR CILINDRICO Y POLEA KOEPE) .

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Principales componentes de un sistema de traspaso verticalsistema de traspaso vertical

1. Tipo de tracción: 1. Tambor1. Tambor2. Koepe

• Elemento de transporte (clasificado de acuerdo a uso)Jaulas: personal y materialesJaulas: personal y materialesSkips: transporte de roca quebrada o carbon y esteril

• Tipo de cable1. Según tipo de cable:1. Según tipo de cable:2. Cuerda Tracción: round strand, flattened strand, locked coil3. Cuerda contrapeso: non‐rotating4. Cuerda guía: half‐locked coil

1. Tipo de pique1. Proposito : pique de producción, servicio, exploración, escape, combinación2. Configuración: circular, rectangular, elíptico3. Tamaño: 3‐15 m2 a 200 m23 a a o 3 5 a 004. Métodos de excavación: convencional (perforación y tronadura) y bored

2. Sistema de soporte1. Soporte: madera, concretop ,

3. Estructura1. Madera, acero o concreto: torre, backleg

Descripción de la instalación de extracción.

Peinecillo.

El peinecillo o castillete de extracción es la estructura más importante en la extracción del mineral de una mina y su importancia es que absorbe los esfuerzos que se producen debido a los cables yde una mina, y su importancia es que absorbe los esfuerzos que se producen debido a los cables y maquinas de extracción. Se utilizan para la instalación de las poleas de soporte de cables de extracción, fijación de guiaderas y curvas de descarga skips.

La polea del cable de extracción de un castillete de mina está sometida en su periferia a las dos fuerzas ejercidas por el cable, lo que nos interesa conocer es, qué magnitud y dirección tiene la fuerza resultante que actúa sobre los cojinetes de la polea.

La solución del problema es como las dos fuerzas son transmitidas por el eje de la polea a sus cojinetes y por éstos al peinecillo, por lo tanto el punto central del eje es el punto de aplicación común de ambas fuerzas, para hallar la resultante se traza a escala el diagrama de las fuerzas presentes, la resultante es pues, la recta que une los puntos de origen y final de la poligonal y su sentido es opuesto al de las fuerzas que están actuando; en este caso se considera la fuerza actuante en el eje Y, y se desprecia la componente en el eje X por ser muy pequeña.

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El castillete consta de tres partes principales que son:

a) La base. Que consiste en un apoyo para los puntales del castillete y debe ser de carácter sólida, especialmente de concreto, con el fin de no permitirle ningún movimiento al peinecillo.

b) Puntales Son el cuerpo del peinecillo es decir el armazón y que puede ser construido de maderab) Puntales. Son el cuerpo del peinecillo, es decir, el armazón y que puede ser construido de madera o fierro, depende del esfuerzo al cual se le someterá, la altura del peinecillo va de acuerdo con la base y la distancia a que se encuentra la máquina de extracción.

c) Polea o Catalina. Para elegir el tamaño adecuado de la polea, la experiencia ha demostrado que existe una relación bien definida entre el diámetro del cable y el diámetro de la polea sobre la cual trabaja económicamente el cable. Es importante elegir los diámetros más grandes de poleas para obtener el período de servicio más largo tanto del cable como de la poleaobtener el período de servicio más largo, tanto del cable como de la polea.Las normas de seguridad indican que en superficie el diámetro será:

D>80 d D>60 d

D: diámetro del cable interiord: diámetro de la polea

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d: diámetro de la polea

ESQUEMA DE UNA EXTRACCION VERTICALESQUEMA DE UNA EXTRACCION  VERTICAL

POLEAS O CATALINA  superficie     D>= 80 dinterior         D>=60 d 

HUINCHE

CABLE DE EXTRACCION cable de   acero

ARMAZON : estructura

PUNTALES:  Madera o fierro

ARMAZON : estructura 

LA BASE : Concreto   

Diseño correcto de la Canal de la Polea.

La profundidad de la canal de una polea debe ser tres veces el diámetro del cable, aunque unaf did d d 1 3/4 l diá t d l bl h d t d ti f t iprofundidad de 1.3/4 veces el diámetro del cable ha demostrado ser satisfactoria.

La canal debe dar un arco mínimo de soporte para el cable de 135°, pero generalmente un arcode 150° mejora el servicio.La figura "a" muestra un cable trabajando en una polea que está diseñada con un canal queg j p q qes para un cable de mayor diámetro. A pesar que este canal puede ser de contorno adecuadopara un cable más grande, no proporciona el soporte necesario para el cable de tamaño más pequeño.on una tensión normal se desarrollará una presión suficiente para que el cable se aplaste o se deforme

ió i l E t di ió ól d bilit l bl i t bié t l f tin su sección circular. Esta condición no sólo debilita el cable, sino que también aumenta la fatigade los alambres individuales, con la consiguiente falla prematura.

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La figura "B" muestra un contorno de polea, de diseño correcto, con el diámetro de la canal de la polealigeramente más ancho que el diámetro nominal del cable. Se puede ver que el cable de esta canal estáasentado en casi la mitad de su circunferencia, disminuyendo la posible distorsión.

La figura "C" muestra a un cable nuevo, de diámetro nominal, se coloca en servicio sobre una canal ggastada, produciendo una acción de cuña a cada lado de la canal, bajo tensiones de operación normal, la presión sobre la polea será suficiente para forzar el cable hacia abajo de la canal pequeña, lo anterior producirá una restricción en la rotación y el desgaste abrasivo normal, en vez de distribuirse equitativamente por toda la superficie de la circunferencia del cableequitativamente por toda la superficie de la circunferencia del cable.

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. Cabrestante o Huinche.

El cabrestante está siempre constituido por un tambor de fundición o de acero moldeado sobre el que seenrolla el cable de tracción. Las dimensiones del tambor deben estar en relación con el trabajo que lamáquina tiene que suministrar.El tambor es arrastrado por un motor de aire comprimido o eléctrico algunos cabrestantes tienen dosEl tambor es arrastrado por un motor de aire comprimido o eléctrico, algunos cabrestantes tienen dostambores que permiten el des enrollamiento de un cable y el enrollamiento simultáneo del otro.

Todos los cabrestantes tienen en la actualidad un dispositivo de embrague progresivo, conseguidocasi siempre por engranajes satélites y que permiten el arranque del motor en vacío, lo cual facilita laoperación.

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Tambor del Huinche.

El ti d t b ilí d i d li l d l í d l i d l tEl tipo de tambor cilíndrico ya sea de cara lisa o acanalada, se usa en la mayoría de las operaciones de levante. Al trabajar el cable sobre un tambor, se produce flexión y mientras más pequeña sea el diámetro, más aguda se hace esta condición.

T b d fi i liTambores de superficie lisa.

Se les denomina de esta manera porque la superficie sobre la cual se enrolla el cable es lisa y no tiene guías para el paso del cable durante el enrollamiento de la primera capa.E i l ll i t d l i d bl l d i l d d lEs necesario empezar el enrollamiento de la primera capa de cable en el paso de un espiral verdadera, ya que el enrollamiento de esta prime‐ra capa influye grandemente en la uniformidad del enrollamiento sobre todo el tambor.Es también importante que cada vuelta de estas capas quede junto a la siguiente. El enrollamiento correcto de las vueltas muertas hará que las vueltas vivas de la primera capa sigan la misma espiral,

l á l d d i ió t l d ll i t bi t Ot ió i ta menos que el ángulo de desviación sea tal que produzca enrollamiento abierto. Otra operación que se experimenta en este tipo de tambores es que su superficie no ofrece control contra el enrollamiento muy abierto o demasiado cerrado, permitiendo que el cable se apoye en cierto punto de la primera capa, en vez del soporte adecuado que presentaría la curvatura de una canal.M d l fi i d l t b l l t d l t b tá h hMuy a menudo la superficie del tambor se acana‐la generalmente cuando los tambores están hechos de fierro fundido.

Para corregir partes desgastadas a las fallas en el tambor mencionadas anteriormente, los tambores deben retornearse, i l d l d d b á l d l i d d b l

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o si la coraza es muy delgada, deberá reemplazarse por una coraza nueva de acero laminado que debe colocarse firmemente sobre la superficie del tambor original.

Tambores de superficie acanalada.Ofrecen un mejor soporte y uniformidad de enrollamiento y también poseen un mayor apoyo circunferencial, sólo un poco menor que la semicircunferencia del cable, en vez de un solo punto de contacto como ocurre en los tambores de superficie lisa. Debido a este mejor apoyo para el cable se reducirá la presión radial y significará una notable reducción del desgaste del cable y tambor.

Cuando hay varias capas de enrollamiento, la primera influye en el enrollamiento de la segunda, y de lascapas subsiguientes siempre que el cambio desde una capa a la siguiente sea debidamente controladocapas subsiguientes, siempre que el cambio desde una capa a la siguiente sea debidamente controlado.

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Cables de Acero.

En la extracción en pozo solamente se ocupan cables de acero. Las exigencias que deben cumplir l l b d t l if id d d i t i t ió fl ibilid dlos alambres de acero con respecto a la uniformidad de su resistencia a tracción como a su flexibilidad para enrollarse son elevadas.

-Protección contra la oxidación.-Deben tener una lubricación adecuada (interior) el alma de cáñamo del cable debe ser saturadacon un lubricante. Tipos de Cables. Partes de un cable de acero: U bl d d l i i t tUn cable de acero se compone de las siguientes partes:-Centro o alma-Torones-Alambres individuales.

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Centro o alma. El centro o alma sirve de apoyo a los torones, sosteniéndolos en su posición correcta y evitando

que se aplasten entre sí.

Se usan tres tipos de almas.a). Fibra.

Las almas de fibra se hacen de manila, de algodón o materiales sintéticos. El algodón se usa frecuentemente en los cables que requieran almas de menos de 3/32" de diámetro, la fibra da elasticidad al cable y es apropiada para operaciones normales.Torones y alambres.

Un torón es un grupo de alambres; el número de torones indica cuántos de estos grupos están colocadosalrededor del alma para formar el cable.Datos necesarios para pedir cables de acero.a) Construcción.- Numero de i torones- Número de alambres por torón- Disposición de los alambres- Peso- Tipo de torcido- Alma- Tipo de fabricaciónb) Calidad del acero.- Grado de aceroc) Dimensiones- Largó en pies- Diámetro en pulgadasd) Condiciones de trabajo.- Donde se va a emplear

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- Accesorios

Calculo de requerimiento de CablesCalculo de requerimiento de Cables

AlmaAlambre

Alambres: 

•existen alambres de hasta 2480Torón

existen alambres de hasta 2480 MPa. 

•Mayor resistencia : menor vida til f tiutil y fatiga

•Existen diferentes formas

•Acero galvanizado•Acero galvanizado 

Torones:

•Circulares•Circulares

•Triangulares

•ovaladosovalados

Alma: diseñados para resistir esfuerzos de compresión interna

Trenzado: indica la forma en que son trenzados los cables

Cables Tipos de trenzadoCables‐ Tipos de trenzado

Trenzado regular:

•Resistencia a la distorsión y golpesdistorsión y golpes

•Para cable de contrapeso

Trenzado tipo LangTrenzado tipo Lang

Resistencia a la abrasión y mayor flexibilidad

Para cables de tracción

Tipos de cableTipos de cable

• Round strand: los torones son circulares

• Flattened strand : los torones son triangularesFlattened strand : los torones son triangulares

• Full locked coil: no son entrelazados

Tabla de características de cablesTabla de características de cables

Factor de seguridad.

El factor de seguridad de un cable es la razón entre la resistencia y su esfuerzo de operación. L f d ió i l j d f li d l bl d lLos esfuerzos de operación constituyen el conjunto de esfuerzos aplicados al cable durante el trabajo, como son: flexión, fricción, carga de aceleración y aquellos derivados de las cargas manejables.

La vida del cable varía directamente con el factor de seguridad si los factores abrasivos del cable permanecen constantes.

U bl t b j f t i d á i l d bl t b j f t d id d tUn cable que trabaje con factor seis, durará casi el doble que uno que trabaje con un factor de seguridad tres.

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Skip.

El skip es una máquina que trabaja en un plano inclinado, o vertical y es arrastrado por un huinche, esta máquina es relativamente pequeña y sus dimensiones están en relación con las dimensiones de la labor en donde trabaja y también con la cantidad de material que tiene que sacar, por lo general son más altos que largos y anchos y su peso es aproximadamente como un 40% de la cantidad de material que transportamaterial que transporta. Las ventajas de extracción con skip son:- Posibilidad de aplicar skip de gran volumen en pequeña sección de pozo.- Escasas cargas muertas- Acortamiento de las pérdidas de tiempo entre las cordadas.- Independencia de tamaño y forma del vagón de la Sección del pozo.- Buen enlace con transportadoras de cinta en el piso y en el exterior.

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Si d ióSistemas de tracción

Se instalan en un lugar estratégicoSe instalan en un lugar estratégico 

No balanceado: 1 cuerda

Balanceado= 1 cuerda se enrolla y la otra yse estira

Koepe:

La rueda tiene una ranura con materialLa rueda tiene una ranura con material friccionante

La cuerda no se guarda en el tambor

Las poleas se instalan en la estructura

2 cuerdas x skip

LA JAULA  

PESO MUERTO Y CARGA UTILPESO MUERTO Y CARGA UTIL K/Cu =peso de la jaula vacía/carga útil1 para aceros ordinarios0.7 para aceros especiales p p0.5‐0.6 para aleaciones ligeras (K+B)/Cu =peso de la jaula +peso de los vagones vacío 

carga útil 1 3 1 7 para aceros ordinarios1.3 ‐ 1.7 para aceros ordinarios 

Tambor vs Koepep

Tipo Caracteristica

Doble tambor Se puede operar con dos compartimientos desde distintos niveles de la mina

Doble tambor Mejor sistema para la construcción 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 unaTambor 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 Operación es simple, menor inercia rotación mas economicos. Pueden operar con una menor gasto de electricidad

Skips y accesoriosp y

• Skipping consiste en llenar, transportar, vaciar y retorno a llenado de materiales. 

• El mineral puede ser chancado o no y la operación de llenado puede ser manual o automatizada.

• Para alcanzar altas velocidades los skips se guian• Se vacian en cualquier parte aunque es mas 

comun el vaciado en la infraestructuracomun el vaciado en la infraestructura.• Las dimensiones del skip estan restringidas por 

el tamaño del material (para que fluya)

Existen tres tipos de skipsExisten tres tipos de skips

• Volteo o Kimberley

• Cuerpo movibleue po o b e

• Cuerpo fijo

Tipos de skipTipos de skip

C il /Cuerpo movil / descarga por el fondo

Cuerpo fijo descarga por el fondo