Extraccin vertical

UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTAFACULTAD DE INGENIERADEPARTAMENTO DE INGENIERA EN MINAS

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Extraccin verticalJueves 4 de Julio del 2013 La descripcin del componente del sistema y de las instalaciones de extraccin, el conocimiento de diseo de cables, carga til y cinemtica de extraccin son los tpicos que se desarrollarn.Minera subterrnea

Nombres: Mara Javiera Martnez Vega Matas Alejandro Cabezas C. Carlos Araya Juan Pablo Pizarro Felipe Santiago Daz Gabriel Arancibia Picn Jairo Buston Ivo Gonzlez Luis Orellana GuardaProfesor: Luis Illanes

RESUMENEl siguiente documento fue elaborado para darnos a conocer el trabajo que realiza el sistema de extraccin vertical, el cual es el enlace principal que comunica la superficie con la explotacin del mineral (minera subterrnea). sta ocurre a travs de un pique vertical o inclinado. En el mbito minero una vez realizada la tronadura, en minera subterrnea, es necesario realizar la extraccin del material ya sea mineral o estril, independiente del tipo de sistema de explotacin que se est empleando. La extraccin vertical es una alternativa para la evacuacin de estos materiales, tanto para la gran minera como para la pequea, constando ambas con el mismo principio. El uso de estos sistemas permite no tan solo extraer el mineral tronado, sino que adems, el transporte de personal, equipos y materiales que se necesitan en las distintas reas de la mina. Estos a travs de piques de produccin o de servicios. Cuenta principalmente de una mquina de extraccin, skips que se utiliza este equipo para el traslado del material extrado desde la mina y las jaulas para el traslado del personal trabajador, cables de extraccin, peinecillo. cuyos elementos principales tienen que ser diseados y comprados bajo criterios de seguridad y econmicos. Este tipo de extraccin comprende la minera metlica y la minera no metlica, y en minas cuya profundidad no permiten o justifican una extraccin pormedio de rampas o correas.

INDICE PGINARESUMEN22. EXTRACCION VERTICAL52.1TIPO DE UN SISTEMA VERTICAL72.2COMPONENTES DEL SISTEMA83. ELEMENTOS DE TRANSPORTE103.1DESCRIPCION ELEMENTOS DE TRANSPORTE113.2JAULAS VERSUS SKIPS144. GUIADERAS164.1CABLES DE IZAJE174.2LAS GUIADERAS DE MADERA234.3VENTAJAS DE LAS GUIADERAS DE CABLE234.4DESVENTAJAS DE LAS GUIADERAS DE CABLE245. ORGANOS DE ARROLLAMIENTO DE MAQUINAS DE EXTRACCION245.1MAQUINAS DE EXTRACCIN DE CON TAMBORES CILNDRICOS266. UNIN ENTRE EL CABLE Y LA JAULA O SKIPS266.1AMARRE CON GUARDACABOS266.2APARATO DE AMARRE276.3SUJECIN DEL CABLE PORTADOR PLANO277. PARACADAS278. VARIABLES A TOMAR EN CUENTA EN LA COMPRA DE UN CABLE DE EXTRACCIN298.1VARIABLES PROPIAMENTE TAL DEL CABLE298.2VARIABLES GEOMTRICAS299. DIMENSIONAMIENTOS DEL SISTEMA3010. MOTORES3110.1MQUINAS DE EXTRACCIN CON TAMBOR CILNDRICO NICO PARA DOS CABLES:3110.2MAQUINAS DE EXTRACCIN CON POLEA KOEPE3111. CONCLUSION3212. BIBLIOGRAFA3313. ANEXO3413.1COMPONENTES DEL SISTEMA Y DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN DE EXTRACCIN3413.2CLCULOS DE INGENIERIA3513.3UNIN ENTRE EL CABLE Y LA JAULA O SKIP3813.4DETERMINACIN DE LA ALTURA DEL CASTILLETE4213.5DISTANCIA ENTRE LA MQUINA DE EXTRACCIN Y EL EJE DE LA POLEA Y DISTANCIA ENTRE LOS TAMBORES Y LOS CABLES EN EL POZO4313.6ANGULO DE DESVIACIN DEL CABLE SOBRE TAMBORES Y POLEAS4413.7CAPACIDAD HORARIA DE INSTALACIN4813.8DETERMINACIN DEL CONSUMO DE ENERGA Y DEL RENDIMIENTO DEL MOTOR53

2. EXTRACCION VERTICALPara la comunicacin de la mina subterrnea y la superficie existen los llamados piques que son labores verticales con el objetivo de tener movilidad de material, personas, equipos que provienen del los distintos niveles de la mina. La construccin generalmente se hace de arriba para abajo, y con el control de las paredes. Esta seccin puede ser rectangular o circular dependiendo el diseo. Puede tener varios compartimientos dependiendo de la capacidad y de las instalaciones con que cuenta la mina.La estructura puede ser de madera o de acero. En otros casos, si se contara con un nivel inferior, la construccin del pique se puede practicar con un equipo de perforacin tipo RaiseBorer, para el cual se perfora primero el hueco piloto y luego del nivel inferior se empieza a ensanchar con una broca de mayor dimetro y finalmente se completa a la seccin diseada.Dado lo anterior el pique es el actor principal en la extraccin vertical ya que es el nexo de la superficie con el interior del macizo, en donde se realiza la explotacin. La extraccin vertical se basa en recorrer un pique vertical o inclinado, el cual conecta distintas labores, en distintos pisos. Con el fin de llevar a la superficie el material que est siendo explotado. Adems se puede bajar y subir equipos, herramientas y personal dependiendo la necesidad de la labor.La marcha de este sistema consiste en la subida y bajada a travs de rieles de direccin y un sistema de poleas y cables que sostiene la jaula u skip que en su interior se incorpora el material o personal a trasladar, ver Fig. 2.1. Todo ese equipamiento se ve sostenido por un armazn o ms bien un castillete el que podra ser de madera o metal, el cual va a depender del peso de los materiales que desplazar.La extraccin vertical generalmente se efecta por un pique de produccin o de servicio, ya sea, vertical o horizontal.Este tipo de extraccin comprende a la minera metlica, como tambin para la minera no metlica.La extraccin vertical considera los siguientes parmetros: Produccin Transporte de personal Transporte de materiales

Las instalaciones de extraccin vertical se clasifican por: Por el ngulo de inclinacin del pozo en instalaciones verticales o inclinadas. Tipo de recipiente de extraccin ( jaula, skips, capachos) Por el tipo de rgano de arrollamiento. Por el tipo de accionamiento (elctrico, neumtico, mecnico). Por el mtodo de igualacin (balanceado, no balanceado).

Figura 2.1: Sistema general de extraccin vertical.

1 2 TIPO DE UN SISTEMA VERTICALTipo de traccin: Tambor KoepeSe instalan en un lugar estratgico, generalmente el sistema es: No balanceado: 1 cuerda Balanceado= 1 cuerda se enrolla y la otra se estiraKoepe:La rueda tiene una ranura con material friccionante, la cuerda no se guarda en el tambor y las poleas se instalan en la estructura.

Figura 2.2: De arriba hacia abajo, tambor y koepe.COMPONENTES DEL SISTEMAPeinecilloTambin llamado castillete por su forma, el peinecillo es la estructura principal en el sistema de extraccin vertical ya que este absorbe los esfuerzos que producen los cables y maquinas de extraccin. En el van ubicadas las poleas de soporte de cables de extraccin, fijado de guiaderas y curvas de descarga Skips, ver Fig.2.2.

Figura 2.2: Muestra el castillete o peinecillo, con componente principales.

El peinecillo consta de tres partes principales que son:

La baseConsiste en un apoyo, generalmente de concreto para los puntales del castillete con el fin de no permitirle ningn movimiento al peinecillo.

Puntales

Son el cuerpo del peinecillo, es decir el armazn y que puede ser construido de madera y fierro, depende del esfuerzo al que est sometido, la altura del peinecillo va de acuerdo con la base y la distancia a la que se encuentra la mquina de extraccin.

Polea

Conocido como Catalina, se ha demostrado que para elegir una polea existe una relacin entre el dimetro de la polea sobre la cual trabaja el cable. Es importante elegir los dimetros ms grandes de poleas para obtener el periodo de servicio ms largo, tanto del cable como de la polea. Las normas de seguridad indican que en superficie en superficie el dimetro ser:

Donde d es el dimetro del cable en exterior.D: es el dimetro de la polea o catalina.

3. ELEMENTOS DE TRANSPORTE

Los elementos de transporte o recipientes se clasifican en: Skips: empleados para transportar mineral o estril. Jaulas: empleados para el transporte de personas. Skips jaulas: combinacin de jaulas con Skips. Tachos: se emplean exclusivamente en la profundizacin de pozos.3 DESCRIPCION ELEMENTOS DE TRANSPORTEPara el traspaso de material es necesario saber qu tipo de pozo vamos a utilizar, ya que dependiendo de este se utilizaran distintos skips.

Para pozos verticales se utilizan los de descarga superior ( skipsvolcador y en forma de copa) y los de descarga inferior ( vasija desviable, venot y vasija inmvil). Para pozos inclinados depender del ngulo de inclinacin del pozo.

Recipientes para pozos verticales SkipsVolcador: Se utiliza sobre todo en minera metalfera, consta de un recipiente rectangular sin tapa, marco, aparato de suspensin fijo sobre el marco.

El recipiente gira sobre el eje desplazndose con respecto al centro de gravedad. Al llegar a las guas de descarga las rodillas del recipiente entran en las curvas, las desvan y al final vuelcan. El ngulo de vuelco del recipiente es comnmente de 135. Skips en forma de Copa: Estos Skips presentan el fondo esfrico y la pared delantera inclinada en ngulo de 40 a 60. Por esto se necesita un menor ngulo de vuelco (105 en lugar de 130 a 140 con Skips Prismticos) y en consecuencias menor altura del castillete, pero se necesita mayor seccin del pozo. Skips de descarga inferior y vasija desviable: Se utiliza principalmente en la minera del carbn. Su funcionamiento depende esencialmente del buen funcionamiento del dispositivo del cierre de la compuerta.Al llegar el Skips al lugar de la descarga las rodillas entran en la curva de descarga y la caja del Skips se desva 15 con respecto a la vertical. La compuerta no sostenida ya por los rodillos se abre bajo el peso del carbn y se coloca en un ngulo de 45 formando una canaleta de descarga.Recipientes para pozos inclinados Los skips para pozos inclinados se caracterizan por la gran variedad de sus construcciones, ya que sobre su construccin influyen no solo los mtodos de descarga y tamao, sino tambin el ngulo de inclinacin del pozo (Vara entre 20 a 70). SkipsVolcador: Se compone de la cuba de forma prismtica, ruedas sobre ejes fijos a la cuba, marco giratorio sobre el eje fijo con los costados de la cuba y aparatos de amarre del cable. Las ruedas traseras tienen las llantas ms altas que las delanteras, ver Fig.3.1.El Skips se carga y descarga por la pared frontal abierta. Durante la descarga del Skips las ruedas delanteras siguen los rieles curvados de va normal mientras que las ruedas traseras pasan sobre una va ms ancha del camino suplementario apoyndose sobre los rieles por la parte exterior de sus anchas llantas. La parte delantera del Skips va inclinada de modo que est horizontal durante el movimiento del Skips en el pozo.

Skips con pared trasera abatible: Tiene una cuba prismtica sin pared trasera, cuyo papel cumple una compuerta abatible. La descarga de este Skips se realiza segn el principio adoptado en el Skips volcador, con la referencia que la cuba gira en el sentido contrario se tira hacia atrs. Con este fin las ruedas delanteras tienen las llantas ensanchadas y las traseras las tienen normal. Skips con descarga en el fondo: Se utiliza para el transporte de carbn y de mineral de hierro para un ngulo de inclinacin no mayor de 25.

Skips con descarga en el fondo: Se utiliza para el transporte de carbn y de mineral de hierro para un ngulo de inclinacin no mayor de 25. Skips - Jaula: Los recipientes combinados se utilizan en los casos en que una instalacin se utiliza para la extraccin de la carga y para todas las operaciones verticales. Jaula no volcadora: Consta de dos marcos horizontales de hierro en perfiles o angular, unidos con perfiles verticales.El techo de la Jaula tiene una compuerta doble para la bajada o subida de materiales de tamao largo.1. Los Costados de la Jaula se revisten con planchas de acero cultivado.2. Las partes frontales se cierran con puertas.3. El piso de las Jaula lleva rieles sobre la cual descansa la vagoneta.4. La jaula se fija en el cable de extraccin mediante el aparato de amarre.5. Por debajo de su chasis inferior puede tener suspendidos uno o dos cables inferiores.6. Las jaulas se dividen en: jaulas que mide uno, dos o varios pisos segn el n de vagonetas por piso.

JAULAS VERSUS SKIPS

En el sistema de extraccin vertical se diferencian por lo general en cmo sern utilizadas, ya que la extraccin del material se efecta en skips mientras que la circulacin del personal y las operaciones auxiliares se aseguran mediante las instalaciones con Jaulas.

Figura 3.2: De izquierda a derecha, Skip volcador y jaula doble y simple.

Ventajas Skips Se observan menores cargas muertas a transportar en una extraccin con Skips que con jaula. Existe un menor tiempo de prdida en una extraccin que 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 dinmico que son los sistemas de explotacin. Existe una cierta independencia de la forma, tamao y volumen del Skips con relacin a la seccin del pique.

Ventajas jaulas Existe una buena adaptabilidad para el transporte del personal. En general se evitan los posibles derrames que ocurren en el transporte. Existe la posibilidad de efectuar un transporte combinado de materiales y personal simultneamente.Para la utilizacin de equipos de extraccin tipo jaula se requiere de una alta inversin, adems al utilizar jaulas existen mayores tiempos de perdidas.

4. GUIADERASSon dispositivos que guan en su movimiento a los skips y jaulas, que estn fijas sobre divisores de compartimientos de extraccin. Segn el material utilizado el guiado de los pozos puede ser rgido (en madera, metlico o mixto), o flexibles (por cables).4 CABLES DE IZAJEActualmente es el medio de guiado ms utilizado, que depende del tipo de izaje, ya sea por friccin o enrollamiento. Est compuesta por un alma central y torones que consisten en una serie de alambres de acero Martn o elctrico, cuyo dimetro varia de 2 a 3,5 mm y su lmite de resistencia oscila entre 160 y 220 Kg./mm2.Segn la forma de la seccin transversal, los cables de extraccin pueden ser redondos y planos. Los cables redondos se dividen en simples, de corchado doble y triple.Los cables simples o espirales constan de un alma, alrededor de la cual van arrolladas en forma de hlice algunas capas de alambre. Los alambres pueden ser redondos del mismo dimetro, redondos de dimetros diferentes y redondos de formas especiales. Estos ltimos tipos de cables de alambre perfilado se denominan cerrados.Para la construccin de los cables se debe considerar normas de seguridad y diseo entre las que destaca la resistencia a la traccin, cuanto deber soportar el cable cuando est en pleno funcionamiento, la resistencia a la compresin (hasta qu grado puede aplastarse el cable), la resistencia a la corrosin, resistencia a la abrasin, grado de flexibilidad.

Con respecto a la seguridad del cable de extraccin se deben implementar programas de inspeccin del cable en los lugares donde se produce el arrollamiento, programas de descarte de cables. Los esfuerzos que se encuentran sometidos los cables de extraccin son: La tensin esttica por carga suspendida y peso propio. Los esfuerzos dinmicos: Arranque, frenado y oscilaciones. La resistencia del pozo. La flexin del cable sobre la polea y el tambor. Las presiones sobre estos rganos que originan compresiones internas y flexiones secundarias.Clasificacin de los cables de extraccin Trenzado regular: para la resistencia a la distorsin y golpes. Para cable de contrapeso Trenzado tipo Lang: Resistencia a la abrasin y mayor flexibilidad. Para cables de traccin

Figura 4.1: (a) trenzado regular, (b) Trenzado Lang. Programas de lubricacin del cable de extraccinCondiciones que deben cumplir los lubricantes empleados en programas de lubricacin: Deben ser qumicamente neutros. No deben contener humedad en su estructura. Deben ser fcilmente aplicables. Deben ser resistentes a altas temperaturas. No deben endurecerse al ser aplicados sobre la superficie del cable.Componentes de los cables de izajeLos cables se componen de: Ncleo o alma; El alma del cable sirve como soporte a los torones que estn enrollados a su alrededor. El alma se fabrica de diversos materiales, dependiendo del trabajo al cual se va a destinar el cable, siendo lo ms usual el de alambre de acero o el alma de torn que est formado, como su nombre lo indica, por un torn igual a los dems que componen el cable; hay alma de fibra que puede ser de fibras vegetales o fibras sintticas.El alma de acero se utiliza para zonas donde el cable est sujeto a severos aplastamientos o cuando el cable trabaja en lugares donde existen temperaturas muy elevadas que ocasionen que el alma de fibra se daen con el calor. Tambin este tipo de alma proporciona una resistencia adicional a la ruptura, de aproximadamente un 10%, dependiendo de la construccin del cable. Torones o cordones: Un cable est formado por un conjunto de torones o enrollados. Cada torn, est formado por un conjunto de hilos.La mayora de hilos utilizados en la construccin de cables son redondos y de dimetros comprendidos corrientemente entre 2 y 3 mm.

Figura 4.2: componentes de un cable

Trenzado: indica la forma en que son trenzados los cables.

Figura 4.3: Trenzado de cables.

Figura 4.4: Aceros que conforman los torones.Criterio para evaluar el dimetro del cable de extraccinApunta a determinar un factor de seguridad prctico de tal manera que np debe estar en funcin de una carga mxima admisible que soporta un cable y de los esfuerzos operacionales que afectan al mismo:

Una de las formas de calcular el factor de seguridad (np) es:

Luego:

Dnde:Qu :Carga tilQm : Carga muertaQcable : Carga del cableFa : Factor nominal que soporta el cable.Fb : Es la fuerza equivalente de flexin.Qt : Carga totala : Aceleracin (m/seg2)

g : Gravedad (m/seg2) = 9,8A : Seccin del cable en mm.E : Modulo de elasticidad del acero que compone el cable.

LAS GUIADERAS DE MADERAGeneralmente se hacen sobre todo de roble o pino, con una seccin de 12x15, 15x18, 18x20 cm. Las guiaderas se unen a media madera o al tope mediante eclisas metlicas con o sin juego entre guiaderas, la junta entre las diferentes guiaderas puede colocarse al mismo nivel o cruzndolas, lo que permite tericamente reducir los choques al paso de las jaulas. Las guiaderas metlicas se hacen de rieles de 46 a62 Kg./m, de 12 mts de largo.VENTAJAS DE LAS GUIADERAS DE CABLETienen un movimiento suave, debido a que no existen uniones de cables. Se excluyen los divisores en el pozo. Se permite el cambio rpido del guiado. Disminuye la resistencia al movimiento de los recipientes aumentando el rendimiento de la instalacin de extraccin.

DESVENTAJAS DE LAS GUIADERAS DE CABLE Imposibilidad de utilizacin de paracadas lo que implica una menor seguridad. Necesidad de instalar dos cables suplementarios de frotacin y separacin. Necesidad de cambio de todo el cambio de guiado en caso de algn dao presente. Necesidad de utilizar castilletes de construccin ms slida. Necesidad de utilizacin de cable de extraccin antigiratorio en extraccin monocable.

5. ORGANOS DE ARROLLAMIENTO DE MAQUINAS DE EXTRACCIONLos rganos de arrollamiento de las mquinas de extraccin se dividen en dos grupos: Con radio de arrollamiento constante y con radio de arrollamiento variable.A los rganos de arrollamiento con radio constante pertenecen los tambores cilndricos (de tambor nico y de dos tambores) y las poleas de friccin (monocable y multicable). El tambor de nico puede ser entero o en dos partes. Las poleas de friccin monocables se construyen anchas y estrechos. Los rganos de arrollamiento con radio variable se dividen en tambores cnicos, cilindro cnico, bicilindro cnicos, y bobinas. Los tambores cnicos y bobinas se construyen siempre dobles, mientras que los tambores cilndricos y bicilindricos pueden ser simples o dobles. Mayor aceptacin en la prctica minera tienen los tambores cilndricos con una y varias capas de arrollamiento del cable. Los tambores cilndricos con una capa de arrollamiento de cable se utilizan en las minas poco profundas y de profundidad media (hasta 650mts), y con varias capas de arrollamientos, en las minas profundas. Los reglamentos de seguridad fijan las siguientes exigencias para los rganos de arrollamiento:1. La relacin del dimetro de arrollamiento mnimo al dimetro del cable debe ser: Para las mquinas de extraccin del sistema Koepemonocable 120 Para las poleas y mquinas de extraccin del tambor, instaladas en la superficie 80. Para las poleas, mquinas de extraccin de tambor y cabrestantes instalados en el interior de la mina y tambin en las mquinas de profundizacin 60.

La relacin entre el dimetro de arrollamiento mnimo y el dimetro mximo de los alambres del cable debe ser mayor de 1200 para las instalaciones de extraccin construidas en la superficie, y mayor de 900 para las instalaciones de extraccin subterrnea.

5 MAQUINAS DE EXTRACCIN DE CON TAMBORES CILNDRICOSMquinas de Extraccin con dos Tambores Cilndricos, en el ambos tambores se fijan sobre un mismo rbol, y los cables se fijan a estos de tal modo, que durante el giro de los tambores en el mismo sentido, un cable se arrolla y el otro se desenrolla. Despus de cada cordada, el sentido de rotacin de la maquina se invierte.Uno de los tambores se hace fijo sobre el rbol y el otro loco, lo que permite las operaciones de cambio del enganche y de la regulacin de los cables.La instalacin puede poseer un cable de equilibrio, suspendido por debajo de los recipientes de extraccin, que imposibilita el trabajo desde varios niveles.El arrollamiento de cada cable se hace en capa nica, mas raramente en pozos profundos, en varias capas superpuestas.

6. UNIN ENTRE EL CABLE Y LA JAULA O SKIPS6 AMARRE CON GUARDACABOSEn este tipo de amarre el recipiente de extraccin es suspendido a una pieza triangular con base circular, alrededor de la cual se arrolla el cable, el ngulo en la punta alfa es del orden de 300 y el radio de la parte circular R no debe ser inferior a 4 dimetros del cable. El extremo replegado del cable se fija con grapas encima del bucle al ramal principal.

APARATO DE AMARREConsta esencialmente de una caja y cuna en forma de corazn. Por su tensin el cable de extraccin empuja la cuna contra la caja y se sujeta automticamente.SUJECIN DEL CABLE PORTADOR PLANOSe hace por amarre corriente con anillo, pero los anillos para cables planos se necesitan ms anchos, en lugar de grapas se utilizan pletillas de sujecin, del mismo se fija tambin el cable plano inferior a la jaula.

7. PARACADASSirven para la retencin de las jaulas en caso de ruptura del cable de extraccin, pero la eficacia de los paracadas es muy discutida y su utilizacin no es obligatoria.El dispositivo de paracadas acta como freno, que empieza a ejercer su accin un tiempo t despus de la ruptura; el peso de las masas en movimiento (jaulas cargadas o vacas, cable por debajo del punto de ruptura), su fuerza viva y la fuerza de cierre determinan el valor de retardacin y la duracin del frenado, para que la retardacin del frenado no sea peligrosa para la salud humana su valor no debe ser mayor a 30 m/seg2. Cuando menor es la velocidad de la jaula, tanto ms segura es la accin del paracadas. PARACAIDAS ESTNDARPara para guiadera de madera; retardan el frenado para que lacada no sea peligrosa para los trabajadores, su valor debe ser menor a los 30 (mts/seg2)

Figura 8.1: Paracadas estndar PARACADAS PTKEl paracadas descansa sobre el techo de la jaula. Acta en combinacin con especiales cables de frenado que estn filos en los amortiguadores del castillete y que recorren todo el largo del pozo.

Figura 8.2: Paracadas PTK.

8. VARIABLES A TOMAR EN CUENTA EN LA COMPRA DE UN CABLE DE EXTRACCIN7 8 VARIABLES PROPIAMENTE TAL DEL CABLE Tipo de alma y calidad de lubricacin l nmero de torones l nmero de alambres por torn. Tipo de acero que componen los alambres y la forma como estn dispuestos los alambres en el torn. El peso lineal del cable Densidad del cable.VARIABLES GEOMTRICAS Dimetro del cable de extraccin Longitud del cable de extraccin

9. DIMENSIONAMIENTOS DEL SISTEMALa disposicin de las mquinas de extraccin con respecto al pozo se reglamenta por el cdigo de seguridad y depende del nmero de mquinas a instalar, del sistema de extraccin adoptado y de la disposicin de los recipientes de extraccin.La disposicin comnmente usada con la mquina de extraccin de dos tambores, con dos poleas sobre un mismo eje geomtrico, el eje del tambor de la mquina de extraccin es paralelo al eje de las poleas. Al colocar la mquina de extraccin de costado, con respecto a la direccin del movimiento de las vagonetas, en instalaciones modernas se gana el espacio necesario para el circuito de las vagonetas de gran tamao. Las poleas se colocan una encima de otra, en l mismo plano vertical, y el eje del tambor de la mquina de extraccin es perpendicular a este plano. Las mquinas de extraccin pueden colocarse una tras otra, en los lados opuestos, en ngulo de 90 y en abanico.

10. MOTORES9 10 MQUINAS DE EXTRACCIN CON TAMBOR CILNDRICO NICO PARA DOS CABLES:En este tipo de maquina un slo 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 mquina, se produce la operacin inversa. Entre ambos cables se deja el intervalo correspondiente a una vuelta. Estas mquinas tienen grandes inconvenientes en la explotacin, consistente en la imposibilidad de realizar extracciones simultneas desde varios niveles, dificultades en la colocacin del cable nuevo y en la regulacin de este durante el servicio.MAQUINAS DE EXTRACCIN CON POLEA KOEPE

Ambos recipientes de extraccin son soportados por un cable nico, 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 extraccin tiene por objeto regularizar el par motor y la prevencin contra el desplazamiento del cable. El cable de extraccin puede ser reemplazado por varios cables, que trabajan en paralelo.

11. CONCLUSION La Extraccin Vertical, es uno de los mtodos que permite la extraccin de material desde el yacimiento, este sistema es una alternativa que brinda ventajas a la explotacin minera, ya que muchas veces por la profundidad del yacimiento se dificulta la aplicacin de rampas o correas. Estas ventajas son importantes para sortear variables, como el material a remover de la mina, la cantidad de material que se encuentra en el yacimiento, la produccin requerida, por lo cual se puede reconocer como una alternativa factible. Adems este sistema proporciona la facilidad de transportar personal, materiales y herramientas que son requeridos para las labores al interior mina, esto en funcin del tipo de equipo que se utilice, que pueden ser los sistemas de skip o jaula.Cuando se cuenta con informacin objetiva de las caractersticas de remocin y produccin de la mina, se puede proceder a la seleccin de tamao del skip o jaula, grosor del cable, dimensiones del peinecillo, dimetro de la polea, o bien la potencia del motor, etc.Todas la variables a considerar dentro de los componentes de la extraccin vertical estn en funcin de la carga til, es decir, dependiendo de la carga se realiza la eleccin del dimetro de cable, el consumo de energa, el tipo de skip y las dimensiones de las maquinas de extraccin, etc. Finalmente la extraccin vertical es una de los sistemas de extraccin de material ms seguros, ya que trabaja con factores de seguridad altos.

12. BIBLIOGRAFAPginas de Internet; Novisnky World Minning Equipment (Enero/Febrero 2002) www.glv.com www.mitsa.net www.smte.com http://www.cablesyalambres.com

Sistemas de extraccin vertical, Profesor: Ral Castro R.

13. ANEXO11 12 13 COMPONENTES DEL SISTEMA Y DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN DE EXTRACCIN

CLCULOS DE INGENIERIA Tensin o esfuerzos cable:

Donde:: resistencia a la ruptura del cable.

m: coeficiente de seguridad. Resistencia del pozo:

Donde: = 0,1 Tensin debido a la resistencia:

Donde::tensinS:superficie de contacto:carga til

Carga esttica mxima (sin cable inferior o con cable inferior del mismo peso que el cable de extraccin):

Donde:: carga mxima suspendida en el extremo del cable [kilogramo]: Largo mximo del cable desde la polea hasta el recipiente de extraccin [metros]: Peso unitario del cable de extraccin [kilogramos/metros]

Carga esttica mxima (con el cable inferior mas pesado que el cable de extraccin):

Donde::relacin entre el peso lineal de los cables inferior y de extraccin, que se fija de antemano al preparar los proyectos.

Carga mxima suspendida en el extremo del cable, para extraccin con Skip:

Carga mxima suspendida en el extremo del cable, para extraccin con jaula:

Donde:: carga util del skip [kilogramos]: peso del skip o de la jaula [kilogramos]: Carga til de una vagoneta [kilogramos]: Peso de vagoneta vacia [kilogramo]n: numero de vagonetas en jaula

Cable para que no se rompa:

Donde:: resistencia a la ruptura del cable, 13000 a 22000 Kg/cm2S: seccin de la parte metlica del cable (cm2)m: coeficiente de seguridad.

- R: esfuerzo de ruptura de todos los alambres de los cables, ensayados por separados.

Donde:K: coeficiente de corchado.

Instalaciones sin cable inferior, o con cable inferior de igual peso que el cable de extraccin:

Instalaciones con cable inferior pesado:

UNIN ENTRE EL CABLE Y LA JAULA O SKIP

Nmero de grapas:

Donde:T:; esfuerzo soportado por el cable en la seccin portador [kilogramo].: esfuerzo correspondiente en la seccin del tramo portador [kilogramos].: Esfuerzo correspondiente en la seccin del plano replegado [kilogramo]F: coeficiente de rozamiento del cable sobre el acerof: seccin total neta de bulones del anillo de cierre multiplicada por el coeficiente de trabajo admisible para estos bulones [kilogramo]: Incubacin del cable sobre la pieza triangular [en grados].

Dimensiones de los anillos: Abertura mnima cabeza cono:

Dimetro base del cono:

Altura del cono:

Espesor del cono:

Donde:d : dimetro del cable [mm]k : coeficiente de trabajo admisible para el metal del anillo [kg/)p : presin media ejercida por el cono sobre la red interna del anillo, determinada como se indica a continuacin. Si T es la carga de ruptura del cable 2* (abertura del cono) S superficie lateral del cono

Presin ejercida por el cono:

Dimetro del tambor cilndrico:

Donde:d : dimetro del cable [mm] : dimetro del alambre del cable [mm]

Nmero total de vueltas:

Donde:H: altura de extraccin [m]h : 30 m, largo total del largo que se corta durante los ensayos de resistencia del cable.n : 4 vueltas de rozamiento, para reducir la tensin del cable en el lugar de su fijacin.

Ancho total de un tambor cilndrico:

Donde: Largo tambor (Caso de arrollamiento del cable en varias capas):

Donde:m: nmero de capas de arrollamiento: Dimetro medio del tambor con arrollamiento en varias capas [m].

Maquina de extraccin con tambor cilndrico nico para dos cables

Ancho total del tambor (en extraccin por un solo cable con varias capas de arrollamiento):

Donde: H : 45 mn : numero de vueltas, incluso el desplazamiento del cable en de vueltas cada dos meses. Dimetro de la polea koepe, para poleas de monocable y para poleas multicable:

Donde:d : dimetro del cable [mm]n : coeficiente =

Presin especifica(no debe sobrepasar de 12 18 Kg/cm2:

Donde:D : dimetro de la polea [cm]d : dimetro del cable [cm]: tensin de los tramos [kg]

DETERMINACIN DE LA ALTURA DEL CASTILLETE Altura del castillete Hc:

Donde: : Altura del castillete : Altura de estacada (en extraccin por jaulas) de 6 a 10 metros, o altura del borde superior de la tolva (en extraccin por skip) de 10 a 14 metros. : Altura de la jaula o del skip con aparato de amarre en metros. : Altura libre de seguridad, para la proteccin de jaulas, 4 a 6 metros de altura. : Radio de la polea en metros.

Distancia entre los ejes de las poleas:

[metros]

Donde: : 1 a 2 metros.En la prctica, se elige superior al valor obtenido por clculo.

DISTANCIA ENTRE LA MQUINA DE EXTRACCIN Y EL EJE DE LA POLEA Y DISTANCIA ENTRE LOS TAMBORES Y LOS CABLES EN EL POZO Distancia entre el eje de los tambores y el eje del cable b:.Del tringulo ABC, tenemos: , entonces:

Donde: C : 0.6 a 1.2 [mts]; Altura del eje de los tambores sobre el nivel del piso.

Distancia mnima del eje de los tambores hasta los cables:

Donde::Dimetro del tambor [metros]

El largo de la cuerda se obtiene del tringulo ABC:

Donde L se presenta en metros.El ngulo de inclinacin de la cuerda con el horizonte debe ser . Para evitar las oscilaciones de la cuerda del cable, su largo debe limitarse a 60 a 65 [metros] En la prctica hay cuerdas de 100 [metros] y mayores, con apoyo intermedio de rodillos revestidos de caucho.

ANGULO DE DESVIACIN DEL CABLE SOBRE TAMBORES Y POLEAS Angulo de desviacin exterior:

Angulo de desviacin interior:

Donde:S : Distancia entre los ejes de las jaulas S = 1.5 - 2.0 [mts]

A: Distancia entre los tambores, en mquina de extraccin con disposicin interior de zapatas de freno, a = 0.6 [mts] en mquinas de extraccin con disposicin exterior de las zapatas, a = 0.05 - 0.15 mts.

M =3.5 *(d + e): Superficie del tambor,ocupadas por vueltas de rozamientos.

t = d + e: Paso de arrollamiento del cable.7

Esquema de las instalaciones de extraccin:a.- Con dos tambores cilndricos b.- Con un tambor cilndrico cortadoc.- Con un tambor cilndrico cortadod.- Con tambores bicilindrocnicos S el ngulo de desviacin sobrepasa el ngulo lmite, se debe aumentar el largo de la cuerda L (desplazar la mquina de extraccin del pozo), lo que conduce al aumento del denominador en las frmulas y , o reducir B, mediante el aumento del dimetro del tambor .Con un tambor cilndrico de dos partes, en instalaciones de extraccin con dos recipientes, las poleas pueden colocarse en el mismo plano y en dos planos paralelos. Con la disposicin de las poleas en un plano, este plano pasa por la mitad del ancho del tambor. El ngulo de desviacin exterior se calcula por la frmula: Formula 1:

Por el ngulo interior:

Con la disposicin de las poleas en dos planos paralelos con un solo tambor cilndrico en dos partes, para reducir la distancia entre las poleas S, estas poleas se colocan en ngulo beta con los ejes de simetra de los recipientes de extraccin, entonces:

El ngulo de desviacin exterior:Formula 2:

El ngulo de desviacin interior:

Con un tambor cilndrico entero y la disposicin de las poleas en un plano que pase por la mitad del ancho del tambor, el ngulo de desviacin exterior del cable se determina por la frmula 1., y el ngulo interior por la frmula:

El ngulo interior siempre resulta menor, ya que en el borde m + f = 5.5*t, y en el exterior m = 3.5*t, porque entre el cable que se desenrolla y el cable que se arrolla despus del anterior, se deja el intervalo d = 2*t, donde t = d + e (paso de arrollamiento del cable).Con la disposicin de las poleas en dos planos paralelos el ngulo exterior de desviacin se determina por la frmula 2., y el interior por:

En las instalaciones con la polea Koepe, las dos poleas deben ser colocadas en el mismo plano vertical. El cumplimiento del reglamento con respecto al ngulo de inclinacin no es obligatorio; la mquina de extraccin se coloca ms cerca del pozo, y la instalacin resulta ms compacta, dejando espacio libre cerca del pozo.

En las instalaciones Koepe multicable, frecuentemente la mquina de extraccin se sita sobre el castillete, sin o con el tambor de desviacin.A veces en terreno montaoso se puede evitar la construccin del castillete, descargando el mineral en el nivel del socavn.En las instalaciones de extraccin con tambores bicilindrocnicos, las poleas se colocan en dos planos paralelos, entre el mismo eje. El largo B3 de la parte cilndrica de gran dimetro del tambor, se puede tomar:Igual a la distancia entre las poleas S, para que el cable no sea sometido a ningn esfuerzo transversal, en un momento delicado, cuando su punto de tangencia con el tambor pasa de la parte cilndrica de gran dimetro a los hierros de la parte cnica.Tratar de reducir el largo de esta parte cilndrica, utilizando la siguiente condicin, para disminuir el peso del tambor:

Los ngulos de desviacin exterior e interior del cable sobre el tambor bicilindrocnico doble se determinan por las frmulas (1) y (2), deducidas para tambor cilndrico doble. El ngulo de desviacin exterior para un solo tambor bicilindrocnico se denomina por la frmula (**), obtenida para un tambor cilndrico, y el ngulo exterior para la frmula:

Donde: : Ancho de la superficie de enrollamiento del tambor ocupada por un cable.

CAPACIDAD HORARIA DE INSTALACIN Produccin horaria pozo:

Donde: : Tonelaje anual del estril extrado del pozo.d : N de das trabajados al ao (300).C : coeficiente de irregularidades de la produccin.

t : N de horas de trabajo por da, generalmente 14A : Produccin anual.

N de cordadas (n) por hora:

Tiempo total:

Tiempo efectivo:

Donde:Tp : tiempo de parada [ seg ].

Tp = Tp = Tp = Velocidad media:

Duracin del movimiento recipientes extraccin:

Donde:C : constante del rgimen dinmico que es relacin de la cantidad media de la energa que se gasta para acelerar la masa en movimiento del sistema de extraccin , al trabajo gastado para la extraccin de la carga en el pozo sobre la mitad del camino.

Donde: : coeficiente de masa de la instalacin (relacin de la masa en movimiento con la carga til)k : Resistencia del pozo para extraccin con skipH : altura de extraccin [metros]

Tiempo conveniente en extraccin para skip:

Carga til apropiada del skip:

Velocidad media:

Velocidad mxima de cordada:

Donde: : factor de velocidad

Cinemtica de extraccin:

Tiempos parciales:

Caminos parciales:

Velocidad trapecio:

Altura trapecio:

Duracin mnima:

Duracin cordada:

DETERMINACIN DEL CONSUMO DE ENERGA Y DEL RENDIMIENTO DEL MOTOR Consumo terico de energa por cordada:

Consumo de energa por tonelada:

Consumo real de energa elctrica por cordada:

Donde

Para radio de enrollamiento constante:

Entonces

Donde

Para extraccin por skip:

Consumo real de energa por tonelada:

Consumo anual de energa elctrica:

Donde:A : produccin anual de la mina [ton] : extraccin de estril [ton]w : consumo de energa para las operaciones suplementarias [kwh] Consumo real de energa elctrica:

Rendimiento de la instalacin:

Rendimiento maquina de extraccin:

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