Extraccion Vertical JD
118
CURSO DE SISTEMA DE EXTRACCION VERTICAL Profesor: José Delgado Vega Dr. Geología del Ingeniero ENSMP Especialista en Geo-estadística ENSMP Especialista en Minería Cielo Abierto ENSMP Ingeniero Civil de Minas U.A.
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CURSO DE SISTEMA DE EXTRACCION VERTICAL
Profesor: José Delgado Vega Dr. Geología del Ingeniero ENSMP Especialista en Geo-estadística ENSMP Especialista en Minería Cielo Abierto ENSMP Ingeniero Civil de Minas U.A.
REFERENCIA
Tomy Huerta Apuntes de clase Raúl Castro R. Apunte Tesis José Adriazola José Delgado Apuntes de clase ,servicios mineros Extracción vertical Alejandro Novinsky
EL PROBLEMA DEL TRANSPORTE SUBTERRANEO
1.-SEGÚN LA NATURALEZA DE LA UNION INTERIOR -EXTERIOR a.-POR GALERIA DESCENDENTE O POZO EXTERIOR
b.-POR POZO VERTICAL
2.-SEGÚN EL TIPO DE RECIPIENTE DE EXTRACCION
a.-JAULAS QUE SUBEN VAGONES LLENOS
b.-SKIPS QUE NO SUBEN MAS QUE MINERAL
3.-SEGÚN EL APARATO DE ARROLLAMIENTO
a.-DE RADIO CONSTANTE
TAMBORES CILINDRICOS DE POLEAS DE FRICCION (POLEAS KOEPE) b.-DE RADIO VARIABLE DE TAMBORES CONICOS O BICILINDRICOS DE BOBINAS
4.-SEGÚN EL MOTOR DE EXTRACCION MOTOR ELECTRICO
ASINCRONICO DE CORRIENTE CONTINUA (SISTEMA LEONARD )
5.-SEGÚN EL MODO DE EQUILIBRIO a.-SIN EQUILIBRIO(TAMBOR CILINDRICO SIN CARGA DE EQUILIBRIO b.-CON EQUILIBRIO POR RADIO VARIABLE (BOBINAS Y TAMBORES CONICOS O BICILINDRICOS ) c.- CON CABLE DE EQUILIBRIO (TAMBOR CILINDRICO Y POLEA KOEPE) .
-
Principales componentes de un sistema de traspaso vertical
1. Tipo de tracción: 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. Según tipo de cable: 2. Cuerda Tracción: round strand, flattened strand, locked coil 3. Cuerda contrapeso: non-rotating 4. Cuerda guía: half-locked coil
1. Tipo de pique
1. Proposito : pique de producción, servicio, exploración, escape, combinación 2. Configuración: circular, rectangular, elíptico 3. Tamaño: 3-15 m2 a 200 m2 4. Métodos de excavación: convencional (perforación y tronadura) y bored
2. Sistema de soporte
1. Soporte: madera, concreto
3. Estructura 1. Madera, acero o concreto: torre, backleg
8
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 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.
• Una vez realizada la tronadura, en minería subterránea, es necesario realizar la extracción del material.
• La extracción vertical es un sistema que comunica la superficie con el área de explotación del mineral.
• Se utiliza para la subida a la superficie de especie útil, estéril, bajada y subida de personal, equipos y materiales.
• Consta principalmente de una máquina de extracción, skips o jaulas, cables de
extracción, peinecillo.
• La extracción vertical generalmente se efectúa por un pique de producción o de servicio, este tipo de extracción comprende la mineria metálica (cobre) y la mineria no metálica (carbón).
Esquema general de una extracción vertical
LA EXTRACCIÓN VERTICAL ANALIZA
LOS SIGUIENTES FACTORES:
Producción
Transporte de Personal
Transporte de Materiales y Equipos
LAS INSTALACIONES DE EXTRACCIÓN VERTICAL
SE CLASIFICAN POR:
Por el ángulo de inclinación del pozo.
Tipo de recipiente de extracción (jaula, skips)
Por el tipo de órgano de arrollamiento (eléctrico, neumático, mecánico.)
LA EXTRACCIÓN VERTICAL ANALIZA
LOS SIGUIENTES FACTORES:
Producción
Transporte de Personal
Transporte de Materiales y Equipos
LAS INSTALACIONES DE EXTRACCIÓN VERTICAL
SE CLASIFICAN POR:
Por el ángulo de inclinación del pozo.
Tipo de recipiente de extracción (jaula, skips)
Por el tipo de órgano de arrollamiento (eléctrico, neumático, mecánico.)
• Cables de Extracción
• Peinecillo (Base, puntales, poleas)
• Jaulas y Skips
• Tambor de Arrollamiento
• Paracaídas
• Máquinas de Extracción
BASE
PUNTALES
POLEAS
Peinecillo
Peinecillo Polea
Peinecillo Polea
Base
Peinecillo
Tambor
Polea
Base
Peinecillo
Tambor
Polea
Cable
Base
Peinecillo
Tambor
Polea
Cable
Skip/Jaula
Base
Peinecillo
Tambor
Polea
Cable
Skip/Jaula
Unión
Base
Peinecillo
Tambor
Polea
Cable
Skip/Jaula
Guiaderas
Unión
Base
Peinecillo
Tambor
Polea
Cable
Skip/Jaula
Guiaderas
Unión
Base
MA
TER
IA
L
ESQUEMA DE UNA EXTRACCION VERTICAL
LA BASE : Concreto
PUNTALES: Madera o fierro
ARMAZON : estructura
POLEAS O CATALINA superficie D>= 80 d interior D>=60 d
CABLE DE EXTRACCION cable de acero
HUINCHE
Se componen por un alma central y torones que consisten en una serie
de alambres de acero eléctrico, cuyo diámetro varia de 2 a 3.5 mm su limite de resistencia oscila entre 160 y 220 Kg/mm.
Según la forma de la sección transversal pueden ser redondos o planos.
Los cables redondos se dividen en simples, de corchado doble o simple. El Diseño de los cables de extracción analiza las normativas de: (a) Diseño (b) Seguridad
a) Redondos del mismo diámetro
b) Redondos de diámetros diferentes
c) Redondos de formas especiales
d) Garganta doble
e) Corchado doble de capa única
f) Corchado doble de varias capas
•ALMA: El alma de un cable de extracción está compuesta por material de
cáñamo, material textil u metal. Es la parte central del cable y su función es la de
der el soporte de los torones, además de entregar lubricación requerida para el
cable, que pueden ser aceite u otros líquidos especiales.
•TORONES: Estos son un conjunto de múltiples alámbres que están unidos
entre si, conformando un cable mayor. Se encuentran generalmente rodeando el
alma, o simplemente solo ellos conforman el cable. Se disponen de forma paralela
entre si o bién entrelazados para otorgar al cable una mayor resistencia a la
tensión y a la torsión.
•RECUBRIMIENTO ESPECIAL: Se encuentra en algunos cables. Este puede
ser de plastico u otro material y su función principal es la de proteger al cable de
la oxidación y la corrosión producida por agentes externos.
alma alma
Toron
alma
Toron
Alambres de coronamiento
diametro
Un cable redondo está formado por un conjunto de torones
enrollados en hélices reunidas alrededor de un alma central
metálica y a veces de un alma textil de fibras largas (cáñamo o
sisal). Existen torones de una sola capa de dos capas, o de
más de dos capas. En el torón de alma metálica, la primera
capa es siempre de 6 hilos. Dispuestos hexagonalmente
alrededor del hilo central del mismo diámetro. Puede ser de 5
hilos para un torón de alma textil.
La mayoría de los hilos utilizados en la construcción de cables
son redondos y de diámetros comprendidos corrientemente
entre 2 y 3 mm. Tienen resistencias de ruptura que llegan hasta
160 kg/mm2 para los mas corrientes y hasta 200 kg/mm2 para
los cables mejores.
Además, se exige de estos aceros:
a) Un alargamiento antes de la ruptura del 1.5 al 3 % para los aceros ordinarios y
del 2 al 3,5 % para los aceros especiales.
b) Una flexibilidad medida por plegados con un radio de 10 mm. (Por ejemplo. para
un acero de 180 kg de resistencia. el número de pliegues deberá ser de 17 para un
hilo de 2.5 mm y de 12 para un hilo de 3 mm.).
c) Una resistencia a la torsión. Para medir ésta, se toma 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 rotación a uno de los
extremos y se cuenta el número de vueltas antes de la ruptura del hilo. Debe ser de
23 a 25, según la calidad del acero.
d) Una resistencia a la fatiga. Para medirla, se coloca el hilo en un campo
magnético y se provoca su vibración por corriente pulsatoria. La experiencia
demuestra que existe para todo acero homogéneo un límite de fatiga, definido
como el valor del esfuerzo por debajo del cual el número de pulsaciones antes de
la ruptura tiende prácticamente al infinito. Este límite debe ser del 27 al 30 %, de la
resistencia a la tracción para el hilo nuevo. Un ensayo de fatiga sobre los hilos usados y corroídos da a menudo un valor muy por debajo de este límite.
1.Cables ordinarios con una capa de torones: Están en general
constituidos por 6 torones enrollados en hélice alrededor de un alma de cáñamo o de
un alma metálica, según que se necesite más flexibilidad o más resistencia a la rotura.
El alma metálica está formada por 1 torón semejante a los otros, pero que queda
rectilíneo. Conviene adoptar para los elementos del alma una resistencia menor, para
que conserven un alargamiento suficiente y para evitar que se produzcan
resquebrajaduras que comprometan la buena resistencia del cable.
2. Los cables Nuflex: Los cables precedentes presentan cierta tensión y un
importante par de giro. Para darles mayor flexibilidad, se reduce a menudo a la vez la
dimensión de los hilos y la de los torones, aumentando por el contrario su número y
disponiéndolos en varias capas. Se obtienen así cables constituidos por 2 ó 3 capas de
torones, enrollados, en sentido inverso, alternativamente, alrededor de un alma de cáñamo.
3. Cables lisos cerrados o semicerrados: Se emplean también mucho. Son
cables de un solo torón, caracterizados, los cables cerrados, por una capa externa de
hilos en Z, muy lisa, y los cables semicerrados, por una alternancia de hilos redondos
y de hilos en X; el conjunto, bastante liso, da una superficie formada por una sucesión
de planos y de huecos ligeros. En estas dos clases de cables, el sentido de
arrollamiento varía de una capa de hilo a otra, de manera que no tengan ninguna
tendencia a destorcerse. Se realizan así cables muy densos, cuya envuelta externa
perfectamente estanca, protege la parte central contra la corrosión, al mismo tiempo
que conserva durante más tiempo el lubricante del que se ha impregnado en la
fabricación. Su defecto es cierta falta de flexibilidad. Por otra parte, no permiten
comprobar las roturas de los hilos internos. Por el contrario, sus pares de giro son muy
pequeños.
Variables propiamente tal del cable:
Tipo de alma y calidad de lubricación
Él número de torones
Él número de alambres por toron.
Tipo de acero que componen los alambres y la forma como están dispuestos
los alambres en el toron.
El peso lineal del cable
Densidad del cable.
Variables geométricas:
Diámetro del cable de extracción
Longitud del cable de extracción.
Tipos de aceros que conforman los torones de un cable de extracción.
DIÁMETRO DEL CABLE:
130 alambreCABLE x
FACTOR DE SEGURIDAD:
lesoperaciona
pF
Qn max
polea
cable
bb
cabletaa
bacablemulesoperaciona
d
EdAQF
g
aQQQF
FFQQQF
)(
)(
Donde:
Qu = Carga útil
Qm =Carga muerta
QCable = Carga del cable
Fa = Factor nominal que soporta el cable.
Fb = Es la fuerza equivalente de flexión.
Qt = Carga total
a = Aceleración (m/seg2)
g = Gravedad (m/seg2) = 9,8
A = Sección del cable en mm.
E = Modulo de elasticidad del acero que compone el
cable.
Ho*fs0.9
Tσ
Qt1
p
T1
fs
σ*AHo*pQt
Ho = Profundidad
Fs = factor de seguridad
P1 = peso por metro lineal
A = área del cable
T = Esfuerzo a la tracción
PESO LINEAL DEL CABLE:
Un cable envejece a causa de las fatigas que experimenta y éstas tienen
varias causas:
a) Flexiones curvas: Se designa así la deformación impuesta al cable en
su plano a su paso por la polea y por el aparato de enrollamiento.
b) Flexiones oblicuas: Se llama plano natural de los cables de un plano
normal al eje de los aparatos de enrollamiento. Se llama flexión oblicua a
las deformaciones temporales de los cables en un plano perpendicular.
Estas dependen para un tambor de su anchura y para una polea Koepe, de
las posiciones respectivas de la polea Koepe y de las poleas de
desviación.
c) Frotamientos: Para reducir el frotamiento del cable sobre los aparatos
de enrollamiento, es preciso también conservar la oblicuidad en límites
del mismo orden.
d)Presión del cable: La presión sobre los aparatos de enrollamiento no
debe pasar de ciertos valores que dependen del tipo del cable.
e) Oscilaciones: Un cable de extracción efectúa 200 000 ó 300000
cordadas por año. Ahora bien, en cada trayecto se reproducen las
diferentes causas de fatiga citada más arriba. La tensión varía
constantemente con la elasticidad del cable, que es causa de las
oscilaciones de éste reveladas por el registro y cuyos números
puede alcanzar 10 ó 20 por trayecto y varios millones por año.
Este fenómeno puede llevar consigo la destrucción del cable,
sobre todo en los pozos de la corrosión es muy importante.
Prácticamente, el cambio de un cable de una polea Koepe debe
hacerse al cabo de 2 años (límite reglamentario si la máquina es
utilizada para el personal). Para otros cables, se harán los cortes
de las puntas cada 3 o cada 2 meses y se verificarán los ensayos.
El cable durará raramente más de 3 años.
EN LAS NORMATIVAS DE DISEÑO SE DEBEN CONSIDERAR:
La resistencia a la tracción.
La resistencia a la compresión.
La resistencia a la corrosión.
La resistencia a la abrasión.
Grado de flexibilidad.
Con respecto a la seguridad del cable de extracción se deben
implementar programas de inspección del cable en los lugares
donde se produce el arrollamiento, programas de descarte de cables.
La tensión estática por carga suspendida y peso propio. Los esfuerzos dinámicos: Arranque, frenado y oscilaciones. La resistencia del pozo.
La flexión del cable sobre la polea y el tambor. Las presiones sobre estos órganos que originan compresiones
internas y flexiones secundarias.
LOS ESFUERZOS QUE SE ENCUENTRAN SOMETIDOS LOS CABLES DE EXTRACCIÓN SON:
Calculo de requerimiento de Cables
Alma
Torón
Alambre
Alambres:
•existen alambres de hasta 2480 MPa.
•Mayor resistencia : menor vida util y fatiga
•Existen diferentes formas
•Acero galvanizado
Torones:
•Circulares
•Triangulares
•ovalados
Alma: diseñados para resistir esfuerzos de compresión interna
Trenzado: indica la forma en que son trenzados los cables
Cables- Tipos de trenzado
Trenzado regular:
•Resistencia a la distorsión y golpes
•Para cable de contrapeso
Trenzado tipo Lang
Resistencia a la abrasión y mayor flexibilidad
Para cables de tracción
Tipos de cable
• Round strand: los torones son circulares
• Flattened strand : los torones son triangulares
• Full locked coil: no son entrelazados
Tabla de características de cables
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Factor de seguridad.
El factor de seguridad de un cable es la razón entre la resistencia y su esfuerzo de operación.
Los 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.
Un 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 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.
Reglamentos Rusos para la mineria:
Art. 105
m = 9 Para instalaciones exclusivamente para bajadas y
subidas de personas;
m = 7 ½ Para instalaciones exclusivamente para transporte de
carga y movimiento de personal;
m = 6 ½ Para instalaciones exclusivamente para el transporte
de carga;
m =8 Para instalaciones exclusivamente de Koepe.
Art. 106. el coeficiente de seguridad de un
cable se determina como el cuociente entre
el esfuerzo de ruptura de todos los alambres del
cable, determinado según el Art. 118 de carga
estática del cable.
Art.124. Si al examinar el cable se establece que
en alguna sección, el número de alambres cortados alcanza un 5% de su número total en el cable de extracción, el cable debe ser remplazado por otro.
Art. 106. el coeficiente de seguridad de un
cable se determina como el cuociente entre
el esfuerzo de ruptura de todos los alambres del
cable, determinado según el Art. 118 de carga
estática del cable.
Art.124. Si al examinar el cable se establece que
en alguna sección, el número de alambres cortados alcanza un 5% de su número total en el cable de extracción, el cable debe ser remplazado por otro.
La capacidad de transporte de un cable de extracción durante su vida en
servicio, se eleva en pozos profundos de 200.000 a 500.000 tKm y aun más.
En cuanto a costo de tKm por amortización del cable, es bastante variable.
Es mínimo en los cables redondos de acero para polea Koepe. Mayor con máquinas de tambor y máximo en los cables planos de acero. El costo es especialmente elevado en los pozos húmedos a consecuencia
de la oxidación, muy especialmente si las aguas del pozo son ácidas o salinas
Tipo de alma.
Él número de torones.
Él número de alambres por torón.
Tipo de acero que componen los alambres.
El peso lineal del cable
Densidad del cable.
VARIABLES A TOMAR EN CUENTA EN
LA COMPRA DE UN CABLE DE EXTRACCIÓN
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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 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 polea.
Las normas de seguridad indican que en superficie el diámetro será:
D>80 d
D>60 d
D: diámetro del cable interior
d: diámetro de la polea
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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 una
profundidad 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 arco
de 150° mejora el servicio.
La figura "a" muestra un cable trabajando en una polea que está diseñada con un canal que
es para un cable de mayor diámetro. A pesar que este canal puede ser de contorno adecuado
para 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
n su sección circular. Esta condición no sólo debilita el cable, sino que también aumenta la fatiga
de 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 polea
ligeramente más ancho que el diámetro nominal del cable. Se puede ver que el cable de esta canal está asentado 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
gastada, 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 cable.
para pozos inclinados
Existe una cierta independencia de la forma, tamaño y volumen del Skips con relación a la sección del pique.
Comparando vasija y jaula se observan menores cargas muertas a transportar en una extracción con Skips o vasija.
Existe un menor tiempo de perdida en una extracción con vasija (menor
tiempo de ciclo implica mayor productividad).
Existe una buena adaptabilidad del Skips con otros medios de transporte o descarga que se requiera combinar en el sistema.
Necesidad de guiaderas tipo rieles o tablones de deslizamiento lo cual es una incomodidad si se piensa en lo dinámico que son los sistemas de explotación.
• Existe una buena adaptabilidad para el transporte del personal.
• Si se utiliza un sistema con jaula para la extracción de materiales con, en general se evitan los posibles derrames que ocurren en el transporte.
• Existe la posibilidad de efectuar un transporte combinado de materiales y personal simultáneamente.
• Los tambores bicilindrocónicos constan de dos tambores de diferentes diámetro con parte cónica de unión.
Los tambores bicilindrocónicos se fabrican dobles o simples
Caracteristicas:
•Diámetro
•Radio de Curvatura
•Manto del Tambor
•Guiaderas Laterales
•Longitud del Tambor
•Peso
ORGANOS ARROLLAMIENTO
ORGANOS ARROLLAMIENTO
MOTOR
• Componente de seguridad para el sistema, de uso no obligatorio.
• Sirven para la retención de las jaulas o skip en caso de ruptura del cable.
• El dispositivo del paracaídas actúa como freno, que empieza a ejercer su acción un tiempo t despues de la ruptura.
• PARACAIDAS STANDARD
Para guiaderas de madera
NOTA:
Para que la retardación del
frenado por el paracaídas no sea peligrosa para los trabajadores,
su valor debe ser menor
a los 30 (mts/seg2)
• Paracaídas ptk
El paracaídas descansa sobre el
techo de la jaula.
Actúa en combinación con cables especiales de frenado que están fijos en los mortiguadores
del castillete y que recorren todo el largo del pozo.
En este tipo de máquina un solo tambor sirve para el arrollamiento de
ambos cables que se fijan en los dos extremos opuestos del tambor.
Al desenrollarse un cable, en la superficie que queda libre se arrolla el otro
cable.
Al invertir la maquina, se produce la operación inversa.
Estas máquinas tiene grandes inconvenientes en la explotación, consistente
en la imposibilidad de realizar extracciones simultaneas desde varios
niveles, dificultades en la colocación del cable nuevo y en la regulación de
este durante el servicio.
Ambos recipientes de extracción son soportados por un cable único, cuyo
movimiento
se asegura por simple adherencia con la polea motriz.
El cable abraza a la polea motriz sobre un arco de media circunferencia.
Un cable de equilibrio suspendido por debajo del recipiente de extracción
tiene por objeto regularizar el par motor y la prevención contra el
desplazamiento del cable.
El cable de extracción puede ser reemplazado por varios cables, que
trabajan en paralelo.
Esquema de la instalación de
extracción con polea KOEPE multicable sin
tambor de desviación.
DETERMINACION DE LA CARGA ÚTIL
CAPACIDAD HORARIA DE LA INSTALACIÓN:
Al proyectar una instalación de extracción vertical , debe contarse con : la
producción por hora de un pozo para la extracción de carga se obtiene por la
formula
td
aAcQh
)( (ton/hr.)
Donde:
a: Tonelaje anual del estéril extraído del pozo.
d: Nro. de días trabajados al año. (300).
t: Nro. de horas de trabajo por día, generalmente 14.
c: coeficiente de irregularidad de la producción, 1.25 para extracción
con jaulas y 1.15 para extracción con skips.
A: profundidad del pozo
El problema de la elección de la carga útil del recipiente de extracción puede tener muchas soluciones. Pero actualmente
con la estandarización de jaulas y skips el número de variantes es bastante reducido.
Para una primera determinación de la carga útil de la extracción,
se puede recurrir a las tablas preparadas por Kiselev.
LIMITES DE UTILIZACIÓN DE LOS SIGUIENTES TIPOS DE RECIPIENTES DE EXTRACCIÓN PARA CARBÓN, SEGÚN KISELEV
TIPO DE RECIPIENTE DE EXTRACCIÓN
ALTURA DE EXTRACCIÓN
(metros)
PRODUCCIÓN ANUAL
(Miles de Toneladas)
J-1
J-1-2
J-2
J-2-2
JV-2
S-3
S-4
S-6
S-8
50-250
70-300
90-300
300-700
200-450
200-500
200-500
200-700
300-700
120-450
250-600
275-700
550-800
350-550
500-1400
750-1800
950-2800
1400-2900
Tiempo total de un viaje, paradas incluidas:
nTt
3600 (segundos)
El tiempo de parada para entrada de personal a las jaulas:
5 personas 15 seg.
10 personas 20 seg.
15 personas 25 seg.
20 personas 30 seg.
Para una extracción horaria Qh dada, si fijamos la carga útil Qu, el numero de
viajes n por hora resulta
n = Qh/ Qu
FINALMENTE Y RESOLVIENDO LAS ECUACIONES (*) Y (*)(*)
CON RESPECTO A Qu, SE TIENE
Qu = Qh x Tt
3600
Dt
Guiaderas Laterles
MANTO
h
Lt
Dt: Diámetro f (resistencia a la flexión del cable)
H: 2 a 3 Diámetro Cable Ext.
Lt: Longitud del tambor
Vida útil Tambor Arrollamiento
•Corrosión , lubricación, Deficiente
•Deformación núcleo del tambor (Fe fundido- chispas)
Dt MANTO
Guiaderas Laterales
h
Lt
Dt: Diámetro f (resistencia a la flexión del cable)
H: 2 a 3 Diámetro Cable Ext.
Lt: Longitud del tambor
Vida útil Tambor Arrollamiento
•Corrosión , lubricación, Deficiente
•Deformación núcleo del tambor (Fe fundido- chispas)
E
Dt MANTO
Guiaderas Laterales
h
Lt
Dt >= 80 * d cable extrac.
Lt = ( (Ho+2H)/(Pi*Dt) +2n’+1)*(d+E)
Ho: Profundidad del Pique de servicio
H: Longitud Cable de Extracción
n’: Numero de capas de enrrollamiento
d: diámetro cable extracción.
Dp
H
Dp = n *d cable extracción
n: (80 a 100)
H = 3*d cable extracción
skipjaulaviajedetiempoT
skipjauladedeformaeCoeficient
Motorientonn
aPiquedelsistenciadeeCoeficientK
extracciónpiqueofundidadHo
totalaCQt
/
)4.12.1(/
%)9085(dimRe
)5.12.1(Re
Pr
arg
ρ*Τ*n*102
Ηο*QtΚΝ
• Diagrama rapezoidal
TC T1 T2 T3 TD
h1
Vmax
h2
h3
Velocidad
Tiempo
EJEMPLO DE CALCULO
“CALCULO DE UN SISTEMA DE EXTRACCION VERTICAL”
Problemática
FACTORES METALÚRGICOS (Obtenidos en pruebas de laboratorios) Recuperación total 80% Humedad contenida in situ 2%
CARACTERISTICAS DE FAENA A ADOPTAR a) Utilización horario máxima de faena (eficiencia de faena) según las siguientes perdidas programadas para turno de 8 horas / día Entrada de turno 15 min Salida de turno 15 min Entrada de colación 10 min Salida de colación 10 min Colación 30 min Total 80 min b) Turnos diarios de trabajo programado: 3 TURNOS/dia c) Modalidad de trabajo : 25 DIAS/HABILES
CARACTERISTICAS TÉCNICAS DE EQUIPOS: Número de trabajadores /turno: 50 Se considera 4 perforadoras Lyon en cada sector . La pendiente de la rampa de servicio es de 10 % En el interior habrá: 4 camionetas 6 LHD 3 Jumbo 5 camiones
PRODUCCION Se deberá cumplir siempre con la producción de cobre fino / mes comprometida Producción 400 t/mes Precio 2,9 US$/lb Factor 2204,65 lb/ton La ley media obligatoria deberá ser de 1,30% Sectores Ley % Tonelaje Sector 1 1,40 950.000 Sector 2 1,50 800.000 Sector 3 1,10 700.000
Se requieren dar respuesta a las siguientes interrogantes 1.‐Determinación los ritmo de extracción 2.‐Determinara las características del cable de extracción y el factor de seguridad
Producción
Se deberá cumplir siempre con la producción de cobre fino / mes comprometida
Producción 400 t/mes
Precio 2,9 US$/lb
Factor 2204,65 Lb/ton
La ley media obligatoria deberá ser de 1,30%
Sectores Ley Cut % Tonelaje % Distribucion
Sector 1 1,40 950.000 38,78%
Sector 2 1,50 800.000 32,65%
Sector 3 1,10 700.000 28,57%
1,35% 2.450.000 100%
Dilusion 3,6% Esto se atribuye a la explotación y al remanejo del mineral
I.- Ritmo de Producción
1.- TRANSFORMACION DE TC/PIE3 a TON/M3
1 TC = 0,90717347 TM 1 PIE3 0,02957353 M3
1 TC/PIE3 30,67518386 TON/M3
Por tanto 0,084 TC/PIE3 2,58 TON/M3
2.- CALCULO DE LA DENSIDAD APARENTE (Da)
% E = (1- (Da/Dr))*100
DESPEJANDO Da = Dr*(1- E)
Da = 1,93 TON/M3
Dr = 2,58 TON/M3
3.- CALCULO DE LA CARGA DIARIA
FINO = PESO*LEY Cu*(1-% HUMEDAD)*RECUPERCION METALURGICA
Por tanto PESO = FINO/(LEY Cu*(1-% HUMEDAD)*RECUPERCION METALURGICA)
PRODUCCION MENSUAL PESO = 39.246 TON/MES
PRODUCCION DIARIA peso = 1.570 TON/DIA
PRODUCCION TURNO peso turno = 523 TON/TURNO
PRODUCCION HORA peso hora = 78 TON/HORA
Se requieren dar respuesta a las siguientes interrogantes 1.‐Determinación los ritmo de extracción 2.‐Determinara las características del cable de extracción y el factor de seguridad
II.- CALCULO DEL CABLE
Fb
Qc
Qu
Qs
Fa
Información Qu = carga útil 1.570 ton/dia Qc = peso del cable Qs = peso del Skip Fa = Fuerza de aceleración
Fb = Fuerza de flexión en el eje y
Skip
Polea
Velocidad (mts/seg)
Vmax
h2
h1 h3
Tiempo (seg)
GRAFICO VELOCIDAD V/S TIEMPO
t4 t1 t2 t3 t5
t1 = tiempo aceleración t1 =t3 = t2 = tiempo velocidad constante t3 = tiempo desaceleración t4 = tiempo carguío Skip t5 = tiempo descarga Skip t4 =t5 = h1 = altura recorrida en la aceleración h2 = altura recorrida en velocidad constante h1 = h3
h3 = altura recorrida en la desaceleración
t1 = t3 = Vmax/a 3,57 seg
h1 = h3 =1/2 *(t1*Vmax) 4,46 mts
h2 = t2*Vmax 191,07 mts
entonces t2 = h2/Vmax 76,43 seg
t4 = t5 = 10 seg
Nota : se asume que el tiempo de carguio es igual al tiempo de descarga
Por tanto el tiempo de ciclo Tc = t1+t2+t3+t4+t5 103,57 seg
Numeros de viajes/hora del Skip Nv =3600/Tc 35 viajes/hora
Calculo de la carga horaria (Qh)
Qh = c*(A+a)/t 90,27 ton/hora
Qh = carga horaria
c = coheficiente irregularidad 1,15
t = tiempo efectivo de trabajo 20 hrs
a = toneladas de esteril a transportar 0 ton
A = toneladas de mineral a transportar 1.570 ton
Calculo de la carga util (Qu) Nv = Qh/Qu
entonces Qu = Qh/Nv 2,60 ton
Volumen esponjado Ve = Qu/Da 1,34 M3
Verificar si el cable esta bien diseñado Fs = resistencia a la Ruptura/ Fuerza Total sobre el cable Fs = Ro/F F = Qs+ Qc+ Qu+ Fa+ Fb
Qs = ?
Para la construccion de Skip usaremos plancha de acero de 8 mm de espesor
Peso de la Plancha/m2 64 kgr/m2
α
1,1
h
α = 45 ° Volumen total = V1 +V2 V1 = 0,86 M3 Volumen total = Ve = 1,34 M3 V2 = Ve- V1 V2 = 0,48 M3 V2 = 1,1*1,1*h h = 0,40 mts
V1
V2
Secciones 1 1,65 m2 1 0,44 m2 2 2,08 m2 1 1,56 m2 Total 5,73 m2 por tanto Peso Skip= Qs” = 366,6 Kgr accesorios 15% = 55,0 Kgr Qs = 0,422 ton
Qc = P1*H P1 = peso de cable/mt Qc = 0,37 ton Fa = (Qc+ Qs+ Qu)*a/g aceleración de grav. 9,8 m/seg2 Fa = 0,24 ton
Fb = A*E*dw/D A = área del cable D = diámetro de la polea dw = diámetro del alambre del torón E = modulo de elasticidad = 843800 kg/cm2 dw = 0,063*d d= diámetro del cable dw = 0,14 cms D = (60-100)*d usaremos 60 D = 1,33 mts
A= 3,1461*(D*D)/4 A = 3,88 cm2 Entonces Fb = 3,44 ton Luego F = 7,068 ton por tanto Fs = 4,78 Nota : De acuerdo al decreto N° 132, el factor de seguridad es 5 para pique de alturas mayor a 500 mts para pique menores se podra reducir este factor en 1/20 cada 100 mts hasta que no se menor a 4,5 Conclusión el cable elegido cumple con los requerimientos legales
