6. AUXILIAR_No5

8/19/2019 6. AUXILIAR_No5

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AUXILIAR N°

5:DIMENSIONAMIENTO

EQUIPOS SUBTERRÁNEOSMi5073-Planificación Minera

Profesor de Cátedra: Juan Luis YarmuchProfesores Auxiliares: Gabriela Bravo

Bárbara JiménezDiego OlivaresJosé Riquelme


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Contenidos

• Dimensionamiento de correas• Cálculo potencia requerida• Dimensionamiento de Skips• Cálculo potencia requerida• Dimensionamiento de Locomotoras


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Dimensionamiento de Correas

• Sistema de transporte continuo de mineral, que cuenta conmantenciones cuidadosamente programadas para minimizar lainterferencia en la operación.

• Utilizado comúnmente para distancias sin mayor inclinación(inclinación máxima 15°). Aunque existen correas especiales quepueden trabajar con mayor pendiente.

• Como principal desventaja es que poseen un límite degranulometría a trasportar.

• Existen faenas que han instalado generadores para aprovechar laenergía cuando se tiene una pendiente a favor.


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• Se desea diseñar una correa de 500 [m] de largo para cumplir conun ritmo de producción de 12.000 tpd. Se tiene una etapa previa dechancado. Se tiene una pendiente en contra de 2%.

• Considere densidad aparente de mineral de 1.8 [t/m3].• Considere un F100 de 25 [cm].• Determinar dimensiones y capacidad de la correa para cumplir con

lo requerido y su costo energético de operación.


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Dimensionamiento de Correas• Ancho correa Anchos disponibles en el mercado: 18”, 24”, 30”, 36”, 42”, 48”, 54” y 60” • Velocidad máxima [ft/min]

Se aproximar la velocidad real como la velocidad máxima– 50 [ft/min]

Mineral Ancho Correa

Granulometría Abrasividad 18” 24” 30” 36” 42” 48” 54” 60”

Colpas gruesas moderada

300 350 400 450 500 550 550 550

aguda 250 300 350 400 450 500 500 500

Distribuida moderada 350 400 450 500 550 600 650 700

aguda 300 350 400 450 500 550 600 650


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Dimensionamiento de Correas• Capacidad correaÁngulo de sobrecarga

También se puede usar la siguiente regla:á


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Dimensionamiento de CorreasÁngulo de acanalamiento

Esta capacidad esta calculada para mineral con densidad aparente de 100 [lb/ft3] y velocidad decorrea de 100 [ft/min], por lo que debe ser ajustada a la densidad aparente y velocidad presente unfactor.

CAPACIDAD [Tc/h] ANCHO CORREA

["] Ángulo de sobrecarga

Acanalamiento 20° Acanalamiento 35° Acanalamiento 45° 20° 25° 30° 20° 25° 30° 20° 25° 30°

24 120 135 151 155 166 179 165 178 189 30 157 175 195 200 215 232 215 230 244 36 230 260 290 295 318 343 318 340 360 42 320 360 400 408 442 475 440 470 500 48 430 480 530 540 585 630 584 623 660 54 547 612 678 693 750 806 748 797 845

= ·


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Dimensionamiento de Correas• Capacidad requerida

= 24·0,907 • Velocidad real

Se puede ajustar la velocidad de la correa para ser mas eficientes en el proceso en caso deque la capacidad de la correa sea mucho mayor a la requerida, aun que no se debe olvidardar cierta holgura al sistema, por ejemplo considerando factores operacionales al calcular lacapacidad de correa.

= ·


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• Cálculo de Potencia requeridaEn primer lugar se calculamos las tensiones nominales en lasdimensiones x,y,z, y la tensión:

= · · =0,04· · = · =0,05·( + + = + ± + Tx = Tensión para mover la correa vacía [lb]Ty=Tensión para mover horizontalmente la carga [lb]Tz=Tensión para subir o bajar la carga [lb]Tr= tensión por roce de los polines [lb]TE=Tensión Efectiva del sistema [lb]Lc: Largo correa [ft]W: Peso partes móviles [lb/ft]H: Altura [ft]Q: peso mineral [lb/ft]

Fx: Coeficiente adimensional que depende de la temperatura


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Fx, se determina a partir de la siguiente tabla.

W, se puede estimar en la siguiente tabla.

T[F] T[°C] Fx < 0 < -17,8 0,06

0 - 20 (-17,8) - (-6,7) 0,05

20 - 45 (-6,7) - (7,2) 0,04

> 45 > 7,2 0,03


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Dimensionamiento de CorreasQ, peso mineral.

=33,3· [][ ] Donde Gs es la capacidad procesada.

= ó0,907 [] Por último la Potencia del motor.

=[ ]· [ ]33.000·η Conη eficiencia del motor (valores típicos entre 70%-95%)


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• Costos de Instalación• Componentes mecánicos, estructura y construcción• Preparación de terreno (16-32 [US$/m])

• Equipo eléctrico (15% costos correas)• Costos techo (2575-2950 [US$/m]) para condiciones extremas

• Costos de operación y mantención• Costo mano de obra (~1 operador cada 800-1500 [m])

• Costo energía (potencia del motor)• Costo mantención y reparación (2-4% costo de inversión)


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• Estimación costos de instalación


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• Estimación costo motor y accesorios


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Dimensionamiento de Skips

• Los skips son un sistema de traspaso vertical, el cual opera enciclos.

• Además de su uso para el trasporte de mineral, también se le dandiversos usos como el trasporte de personal, insumos y estéril.


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• Elementos de trasporte:• Un elemeto• Dos elemetos (skip+jaula ó 2 skip-koepe)

• Elemento + Contrapeso

• Tipo recipiente• Balde cónico• Skip automático• Jaula de trasporte para personal


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• Al yacimiento anterior se puede acceder de manera vertical,recorriendo una distancia de 200 [m]. Por lo que se desea evaluaralternativamente la extracción mediante el uso de skips (ritmo12.000 [tpd]).

• Determinar dimensiones y capacidad de skip para cumplir con lorequerido, y su costo energético de operación.


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Dimensionamiento de SkipsInputs

Vmax 15 [m/s]

a 0.61 [m/ss]

r 0.76 [m/ss]

T carga 90 [s] T descarga 20 [s]

Capacidad 30 [t]

Factor Llenado 0.675

Esponjamiento 25%

FO 80%

DM 80%

Utilización 85%


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• Tiempo de ciclo

12+12

+ + + Vmax: Velocidad máxima del skipa: aceleración skipr: desaceleración skipL: altura que sube el skiptcarga: tiempo de carga del skiptdescarga: tiempo de descarga del skip


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Dimensionamiento de Skips• RendimientoNúmero de ciclos:

Capacidad efectiva:

[ ]=· [%] Rendimiento nominal:

Rendimiento Real:

° =3600

ε: EsponjamientoCreal: capacidad realF: Factor de llenadoFO: Factor operacionalDM: Disponibilidad mecánicaU: Utilización

= ° ]· [

· [%


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Dimensionamiento de SkipsFlota Hoists

° = [ ]í

Es importante notar previamente si se esta utilizando uno o dosbaldes para trasportar mineral, debido a que en el segundo caso, seduplicaría el rendimiento, a causa si, de un aumento en el diámetro del piquehe inversión dado el modelo de skips utilizado.


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• Consumo de energía(Sistema sin contrapeso)

Carga (P):

Peso skip (Wskip):

= ó ]

=0,5· +680 ó =5·8


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Dimensionamiento de SkipsPeso cable (Wcable):

= 1+ 1370−·1000 <

1+

−1·1000 >

Diámetro tambor (Dt):

>60· <80· >100·

Dc: Diámetro del cable [mm]

= á 5


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• Potencia del Motor

=·] ·2000


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• Potencia Motor considerando carga dinámica

=[ ] ·]


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• Tiempos de mantención

Pique/skip/cable: 1,5 h/semanal

Poleas: 0,5 h/semanalTambor: 1,5 h/semanalMantención cable: 4 h/mensualTest electromagnéticos: 4 h/trimenstral

Funcionamiento típico de skip del orden del 70% - 90% de tiempo.


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Dimensionamiento de

Locomotoras• Para determinar las características de la locomotora necesarias

para cumplir con los requerimientos del proyecto, es necesariocalcular las resistencias que experimenta esta para ponerse enmovimiento. Además, se debe calcular la fuerza de arrastre quegenera la locomotora.

• Siendo P el peso de la locomotora [tc], se cumple la siguientesumatoria de fuerzas:

=+ +


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Dimensionamiento de

Locomotoras• Calcule el tamaño de una locomotora necesaria para cumplir con la

producción mencionada anteriormente (12.000 tpd). Los datos quese tienen son los siguientes:

N° carros 8 Radiocurvatura 500 [pies]

Capacidad carros 60 [tc] Distancia entreejes 10 [pies]

Peso carros 10 [tc] Aceleraciónmáxima 0.1 [mph/s]

Velocidad máxima 31 [mph] Área frontal 20 [pies^2]

Velocidad media 24.8 [mph] Número ejes 10 Pendiente 1 [%] Adhesión 20 [%] Trocha 4 [pies]


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Dimensionamiento de

LocomotorasResistencia a la Rodadura o FriccionalResistencia en la locomotora

=1,3+29+0,03× +

0,0024× ××

Resistencia en los vagones

=1,3+29+0,045× +0,0005×× Donde:P: Peso de locomotora o carros [tc]N: Número de ejesV: Velocidad máxima [mph]A: Área frontal [pies2]


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Dimensionamiento de

LocomotorasResistencia a la Pendiente

=20× Donde:G[%]: Pendiente

Resistencia a la Curvatura

=225 + Donde:r: radio de curvatura [pies]B: trocha [pies]K: distancia entre ejes


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Dimensionamiento de

LocomotorasResistencia a la Aceleración Ra y Frenado Rd

=100×

Donde:A: Aceleración [mph/s]


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Dimensionamiento de

Locomotoras• Fuerza de arrastre de la locomotora y adhesión

=(% ó100)× [ ]×20


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Dimensionamiento de

LocomotorasPotencia locomotora

=×375

• La potencia requerida por el generador viene está dada por:

[ ]=

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