Funiculares Exp

CARRERA PROFESIONAL DE “INGENIERIA DE MINAS”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA.

CURSO DE SERVICIOS AUXILIARES

MINEROS.

INTEGRANTES:

ANTONHY LLANOS QUISPE.

HELBER LAQUISE FLORES.

JAIME TURPO PHUNO.

MOQUEGUA – PERU.

2013

En la minería de vetas angostas, especialmente en la aurífera, se recurre a funiculares como medio o parte del transporte para extraer la mena . Es un medio en el que hay ahorro de energía, debido a que parte del peso es absorbido por la línea riel, las gradientes pueden llegar al 100% y de longitud existen instalaciones de 805 m normalmente operan con un solo carro metalero, excepcionalmente con dos.

INTRODUCCION

Fig. 01. Galería con veta corta.

Este medio de transporte se creó alrededor del Siglo XIX como una alternativa a las vías del ferrocarril, como medio de vencer grandes pendientes. El primer funicular del mundo, accionado por una máquina de vapor, fue el que unía Rue Terme con Croix Rousse y fue inaugurado en Lyon en el año 1862

HISTORIA

FIG N° 1 Carro minero en acceso inclinado en interior mina

Fuente: http://spanish.alibaba.com/product-gs/carro-minero-con-mining-wagon-660646242.html

http://spanish.alibaba.com/product-gs/carro-minero-con-mining-wagon-660646242.html













Se denomina funicular (del latín funicŭlus, "cuerda") a un tipo especial de ferrocarril utilizado para salvar grandes pendientes. No se debe confundir con los ferrocarriles dotados de planos inclinados. Circula sobre rieles y normalmente dispone de dos cabinas enlazadas por un cable de acero sobre una vía de ferrocarril, a modo de ascensor inclinado, de tal forma que mientras un vehículo sube el otro baja, lo que permite aprovechar la energía potencial del que queda en la parte superior para subir el inferior a la vez que se frena el que está bajando.

Concepto de funiculares

FIG N° 1 Carro minero en acceso inclinado en interior mina

Fuente: http://spanish.alibaba.com/product-gs/carro-minero-con-

mining-wagon-660646242.html














• Es un sistema de transporte pendular sobre rieles, sea para personal, mineral, materiales, herramientas, etc. entre niveles o estaciones que se comunican a través de estos planos.

• Sea en interior mina como en superficie, se puede realizar el transporte (subida o

bajada) o con plataformas o carros mineros que son accionados por un winche (cabrestante) o por giro de poleas extremas (motriz y de cola) y mediante cables de acero, calculados para las cargas totales durante el ascenso o descenso.

• Existen Planos Inclinados de una o de dos vías. En el caso de dos vías, la segunda puede servir para el transporte en sentido contrario de un contrapeso que equilibra el trabajo del winche o como segunda vía de transporte

• Todo Plano Inclinado subterráneo debe contar con un tramo de galería horizontal

adyacente al cabrestante, para fines de estacionamiento y manipuleo de los carros o plataformas.

• Los accesos de las galerías a los inclinados, deben estar protegidos y contar con señalizaciones e iluminación para evitar accidentes debido a caídas de personas, materiales o maquinaria minera.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS FUNICULARES

• En caso de plano inclinado superficial, el sistema debe contar debajo del límite inferior con un muro de contención (barrera) para evita que los carros o vagonetas puedan trasladarse más allá del límite fijado.

• De acuerdo a reglamentaciones vigentes, los titulares de actividad minera establecerán los estándares de acarreo subterráneo, así como las funciones de los operadores, autorizaciones y manuales de manejo.

• Los enganches de los carros en planos inclinados deberán tener sistemas de engrapes adecuados para evitar que puedan desprenderse durante la marcha.

• Se tomarán las precauciones de seguridad necesarias para evitar que los carros o vagonetas puedan trasladares más allá del límite fijado, colocando barreras delante de dicho límite.

• Es necesario tomar precauciones especiales para estos casos, así como para los desenganches imprevistos de los carros (vigas que se apoyan en el techo o piso y cierran la vía al ser accionadas automáticamente, chequeo permanente de los empalmes y de los cables, etc.).



Los vagones suelen compartir la misma vía salvo en el punto medio, donde se bifurca para que puedan pasar a la vez. Los vehículos carecen de motorización propia, ya que el movimiento lo imprime un motor que acciona una gran polea, que a su vez mueve el cable de tracción. No obstante, los vehículos van dotados de varios sistemas de frenado, tanto de servicio como de urgencia, este último en caso de fallo en las instalaciones (rotura o disensión del cable, etc.) o en los vehículos.

FUNCIONAMIENTO

FIG N° 2 Diseño de un acceso inclinado

Fuente http://www.trenak.com/putxera/funicular.htm

FIG N° 3 funcionamiento de un funicular en un plano inclinado

Fuente http://www.trenak.com/putxera/funicular.htm

http://www.trenak.com/putxera/funicular.htm

http://www.trenak.com/putxera/funicular.htm

FUNCIONAMIENTO COMPONENTES DE LOS FUNICULARES EN LOS ACCESOS INCLINADOS

Los principales elementos de los funiculares son

Los carros metaleros

El cable tractor El winche , entre otros

La línea riel

Generalmente son los mismos que se utilizan en las líneas rieles horizontales. Para estimar el peso vacío de un carro se toma el 60% del peso de la carga

1.CARROS METALEROS

FIG N° 5 Carro minero

Fuente:

http://www.google.com.pe/earch?q=carros+metaleros

FIG N° 6 Carro minero.

Fuente: http://spanish.alibaba.com/product-gs/carro-minero-con-

mining-wagon-660646242.html

COMPONENTES DE LOS FUNICULARES EN LOS ACCESOS INCLINADOS

http://www.google.com.pe/earch?q=carros+metaleros














Comúnmente es el mismo que se utiliza de manera horizontal, aunque hay rieles especiales para funiculares. Con gradientes hasta 33% se usan balandros o roca chancada para soportar los durmientes. En gradientes mayores al 33% se recurren al concreto o bloques de concreto como piso para los durmientes

PARTES DE LA LÍNEA RIEL Cabeza: 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 Alma: Parte de pequeño espesor que une la cabeza con el patín.

FIG N° 7 línea riel

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Riel

FIG N° 8 partes de un riel

fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Riel

COMPONENTES DE LOS FUNICULARES EN LOS ACCESOS INCLINADOS 2. LÍNEA RIEL

http://es.wikipedia.org/wiki/Riel


Son estructuras constituidas de alambres de acero al carbono estirados en frío, trenzados en hélice (comúnmente llamada espiral) formando las unidades que se denominan torones (o cordones). El número de estos torones en el cable va de 3 a más, alrededor de un alma o sin él. El número y la disposición de los alambres en el torón y de éstos en el cable, dependen del uso que ha de dársele.

3.CABLE TRACTOR DE ACERO

FIG N° 8 partes de un riel




LAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE UN CABLE DE ACEROS

• Son del tipo de cables cilíndricos o redondos que pueden ser normales, durante la operación el cable debe de apoyarse en los polines, los cuales generalmente se coloca de cada 15m de línea riel y su resistencia de movimiento del cable se asume 5kg por polín.

• La velocidad del movimiento de cables en funiculares industriales es de 2.5m/s la

aceleración es de 0.5m/s2

• El factor de seguridad del cable es generalmente 8

• Los hilos utilizados son de 1.4 a 3 mm de diámetro.

• Se fabrican de aceros especiales (Siemens-Martín) con resistencias a la tracción de 120 a 220 kg/cm2

• Se exige un alargamiento de estos aceros de 1.5 a 3 % antes de la ruptura.

• Se exige una resistencia a la torsión de 23 a 25 vueltas, tomando una longitud de hilo igual a 100 veces su diámetro; se le sujeta por los extremos entre los cuales se mantiene una tensión de 3 kg. Se da entonces un movimiento de torsión a uno de los extremos y se cuenta el número de vueltas).


• Una flexibilidad y resistencia a la fatiga y corrosión. El cable envejece con el consiguiente riesgo de rotura por la deformación impuesta a su paso por la polea o por el aparato de enrollamiento, más aún cuando no existe relación entre el diámetro del cable y la tambora y por las flexiones oblicuas, frotamientos, presión sobre el cable y tiempo de servicio.

• La corrosión avanzada adelgaza y afloja los hilos exteriores, existiendo rozamiento con los hilos adyacentes y dejando de trabajar los hilos exteriores por lo que existen roturas prematuras del cable, aunque no se aprecien roturas exteriores de los hilos

FIG N° 8 Rodillos transversales a la línea riel (para evitar fricción del cable con el piso) fuente




Es la relación entre la resistencia de un cable a la rotura y el esfuerzo máximo que soporta. Por ejemplo, un cable de alambre con resistencia de 10000 kgs a la rotura y una carga de trabajo de 2000 kgs, se dice que se emplea con un coeficiente de seguridad de 5.

COEFICIENTE DE SEGURIDAD

El cable de extracción no se sujeta directamente al carro minero pues en caso de acortarlo (por rotura de sus hilos o por alargamiento), sería necesario soltar la sujeción Normalmente se sujeta el cable en un aparato de amarre (ATADURA), existiendo muchos modelos de unión de cables, siendo los más utilizados

ATADURA DE LOS CABLES

FIG N° 9 Atadura de cables con los carros mineros

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Riel



a. UNIÓN CÓNICA O EN CASQUILLO

Se coloca dentro de una especie de cubierta cónica de acero el extremo del cable destrenzado, abriendo en forma de cono los alambres o doblándolos en parte. Se llena una aleación fundida a base de plomo o de estaño, que cubre los vacíos entre hilos y forma un conjunto sólido que no puede desprenderse

b. Unión con Guardacabos o Collares de Presión: El cable se arrolla alrededor de un collar en forma de corazón (Guardacabo) y el extremo es sujetado con grapas y tornillos al ramal principal. Gracias al frotamiento del cable sobre la vaina no existe deslizamiento. Este tipo de amarre permite una buena vigilancia, ya que se reconoce fácilmente las roturas de hilos que aparezcan junto a las grapas. Su mayor desventaja es la gran longitud de cable empleado y la disminución de la presión de las grapas cuando el cable se alarga o adelgaza

4. WINCHE

Es el aparato que actúa sobre el cable y tiene como elementos la tambora y el motor. La tambora debe alojar como máximo tres capas de cables y el canal que aloja el cable debe ser 5% más ancho que este. Diámetro debe cumplir las siguientes condiciones

Dónde:

D= diámetro de la tambora

d= diámetro del cable

a= diámetro del alambre


WINCHE

FIG 10 : winche

Fuente:

http://www.google.com.pe/earch?q=winches+mineros

DISEÑO DE UN PLANO INCLINADO (FUNICULAR)

DISEÑO DE UN PLANO INCLINADO (FUNICULAR)

En la mina Raura se desea diseñar un plano inclinado en el nivel 4460 con una pendiente de -80% además se cuenta con los siguentes

DATOS CANT. UNIDAD.

Rendimeinto del motor: 80 %

Long de la tambora a cota superior= 10 m

Cota superior. 4460 msnm.

Cota Inferior. 4380 msnm.

Gradiente: 80 %

SG. Roca Fragmentada. 2.7 Tn/m3

t. Operativo Horario. 50 mts.

t. de Carguio o maniobra del carro. 60 seg.

t. de vaciado del carro. 60 seg.

Velocidad del cable. 2.5 m/seg

Aceleracion del cable. 0.2 m/seg2

Factor de llenado del carro. 90 %

Coef. Friccion Rueda y Riel. 0.005

Peso del cable/m lineal. 2.23 kg/m.

Num de alambres. 72

Diametro supuesto. 26 mm.

factor de seguridad del cable. 8

1) CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL CARRO METALERO

2430 kg

1458 kg

3888 kg

2) Calculo del ciclo de un carro.

SUBIDA:

12.5 seg.

15.63 m

12.5 seg

2) CALCULO DEL CICLO DE UN CARRO.

Tiempo de aceleración= (2.5 m/seg)/(0.2m/seg2).

𝐸𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑎 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑞𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛= 0.2m/s²*(12.5s)/2.

𝑡 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜= ( 63.72 seg + 63.72 seg + 60 seg + 60 seg.)

12.124 viajes.

3) VIAJES POR HORA.

4) TONELEJE HORARIO..

29.46 tn.

𝑛𝑢𝑚 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠= (50 mts*60/247.45 seg)

𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑗𝑒 𝑜𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜= 12.124 viajes *2430 kg/1000.

5) CÁLCULO DEL DIÁMETRO DEL CABLE

𝑆=1.1(𝑆 𝑆𝑐+𝑆𝑖)

S= tensión del cable tractor, kg Sh = Wt .h+Wl .senb Sc = Wl .u+ ∑▒k Si = (Wl + Wt .l)a/g

Dónde: Sh = Fuerza necesaria para elevar la carga Sc = Fuerza de resistencia de rozamiento de los carros Si = Resistencia debido a la inercia de las partes móviles al momento de partir o parar (frenar) Wt= Peso unitario del cable tractor kg por metro h= Diferencia de alturas, m Wl= Peso del carro cargado en kg b= Angulo entre el plano inclinado y su proyección horizontal u= Coeficiente de fricción entre las ruedas de los carros y los rieles, varía de (0.004 a 0.005) k= Coeficiente de fricción entre el cable y la tambora propulsora y polines, se toma como valor 5kg por polín y de 200 a 400 kg por la tambora propulsora l= distancia inclinada del plano inclinado en m a= Aceleración del winche, m por segundo2 g= Aceleración de la gravedad m por segundo2 S= tensión del cable tractor, kg

FORMULAS

Sh= 2607.21 kg

Sc= 462.13 kg

Si= 83.81 kg

S= 3468.47 kg

tension del cable tractor con factor de seguridad.

S= 27.748 ton.


Sh = Wt .h+Wl .senb = (2.23 Kg/m.)*80m+3888Kg*sen(Atan(80/100))= 2607.21kg. Sc = Wl .u+ ∑▒k = 3888kg*0.005 + (128.06/15)*5+400 = 462.13 Kg. Si = (Wl + Wt .l)a/g = (3888kg +2.23 kg/m*128.06m)*(0.2/9.81)= 83.81 kg 𝑆=1.1(𝑆 +𝑆𝑐+𝑆𝑖) = 1.1*(2607.21 kg.+ 462.13 Kg.+ 83.81 kg.) = 3468.47 Kg.


6) DETERMINACÓN DEL DIAMETRO DE LA TAMBORA.

D= 2080 mm.

3vueltas= 20.10 m

dist tambora al extremo superior= 10 m

long plano inclinado= 128.06 m

Long manibras= 5 m

Long para mantenimiento= 10 m

total= 173.17 m

ANCHO DE LA TAMBORA.

Long cable por vuelta. 6.7 m

numero de vueltas. 25.84 vueltas

Ancho de la tambora. 900.9 mm

𝐷 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟𝑎=80 𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑏𝑙𝑒 𝐷 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟𝑎=80 (26 mm) 𝐷 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟𝑎=2080 mm.

3 vueltas = 3*3.1416*2.133.= 20.10 m. Dist tambora al extremo superior = 10 m. Long plano inclinado= 128.06 m. Long por maniobras = 5 m. Long para mantenimiento= 10 m. Total = 173.17 m ANCHO DE LA TAMBORA Long cable por vuelta.= 3.1416*2.133= 6.7 m. Numero de vueltas. Long total/long cable por vuelta.= 173.17/6.7= 25.84 vueltas. Ancho de la tambora (DT) = 1.05*26*33= 900.9 mm. = 3 pies.

Peso del carro cargado: 3888 kg.

peso del cable: 386.16 kg.

Peso de la tambora: 5909 kg.

Peso de Trasmision (10% tambora) 590.9 kg.

total: 10774.06 kg

masa movil: 1098.27311 kg masa.

219.65 kg.

U= 3688.12

hp= 153.672 hp

hp=(Uv/75n) U S ⅀mac

⅀ma

hp=(Uv/75n)

U S ⅀mac⅀ma masa movil*aceleracion de

7) ESTIMACION DE LA FUERZA DEL MOTOR.

Masa móvil= peso total/gravedad:

⅀ma= 1098.273 kg * 0.2 m/seg² U= 3468.47 kg +219.65 kg.

hp= (3688.12 kg.*2.5m/seg)/(75*80/100)

GRACIAS

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