RECUPERACIÓN DE CHIMENEA RB 12A CON SISTEMA MECÁNICO DE IZAJE Y DESCENSO

AUTORES:AUTORES:IngIng. José Mercedes Chiroque Yarleque. José Mercedes Chiroque Yarleque

Ing. Samuel Liendo GutierrezIng. Samuel Liendo GutierrezIng. Rodrigo Tovar Ing. Rodrigo Tovar GarcìaGarcìaTécTéc. Ruber Lozano Ulloa. Ruber Lozano Ulloa

AREQUIPA AREQUIPA –– SETIEMBRESETIEMBRE--20112011

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RESUMEN:Dada la necesidad de ventilar las labores de la profundización en la rampaPatrick 3 y de explorar el Nivel 2570, se genera el proyecto de ventilacióndenominado “Raise Borer RB Nº 12” como un circuito de extracción de aireviciado de 130,000 CFM y una longitud de 700 metros verticales con una

inversión de US$ 1´200,000.

Parte del sistema integral de este circuito corresponde a la chimenea RB-12A,L=230m, Ø=2.4m entre las cotas Nv. 3358 (superficie) y el Nv. 3125 (interiormina) el cual presenta desprendimiento de rocas de las paredes de este RB,

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mina) el cual presenta desprendimiento de rocas de las paredes de este RB,comprometiendo su estabilidad con posibilidades de atrancamiento y taponeocon carga, dando como resultado pérdida de su operatividad.

Con el objetivo de garantizar la vida útil de esta chimenea importante, en lasáreas de Mantenimiento y Planeamiento e Ingeniería se ha desarrollado eldiseño y construcción de un Sistema Mecánico de Izaje y Descenso parala Chimenea RB 12A para la recuperación de esta.

El costo total de diseño, fabricación, instalación y sostenimiento alcanzó la

cifra de US$ 70,000 en un periodo de 4 meses (100 metros con shotcrete-dramix y 40 metros con anillos metálicos-concreto).

1. SISTEMA MECÁNICO DE IZAJE Y DESCENSO PARA RB 12A

1.1 PlanificaciónPrevio a los trabajos de planificación se aplicó la técnica tormenta de ideas, de la cual se desprende las actividades de planificación:�Exposición del proyecto a las áreas involucradas. �Análisis de las sugerencias y recomendaciones.�Elaboración y presentación de las herramientas de Gestión y controles de seguridad.

�Construcción de estructuras en taller maestranza.�Inicio de montaje de sistema de izaje en campo.�Prueba del sistema en vacío.Evaluación de las áreas de geología, geomecánica,

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�Evaluación de las áreas de geología, geomecánica, mina y planeamiento.

�Reunión central de coordinación para la ejecución de recuperación de la chimenea (protocolo de inicio).

�Verificación de los factores de seguridad y rediseño del sistema de ascenso y descenso.

�Ejecución del proyecto.

Las actividades de recuperación del RB12A se programaron en un periodo de 4 meses.

FOTO 1: Reunión de tormenta de ideas

1.2 Parámetros técnicos y cálculos para Sistema Mecánico de Izaje y Descenso por RB 12 A.

De acuerdo a la evaluación realizada por los especialistas y técnicos se muestran los cálculos siguientes:

�Peso de Jaula para transporte de personal:Peso de total de Jaula = 480.00 KgPeso del cable ½” Ø de Winche –Jaula (0.630 Kg/m) L= 372 m = 234.36 KgPeso de grampas cable de acero de ½” Ø (6 pz x 0.35 Kg. c/u) = 2.10 KgPeso de personal a transportar en jaula = 160.00 Kg.

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Peso de personal a transportar en jaula = 160.00 Kg.Peso de maquina perforadora, EPP herramientas = 40.00 Kg.

R: Resistencia a la rotura del cable de acero. (Kg)C: Capacidad de izaje. (Kg)FS: Factor de Seguridad del cable de acero.

�Peso del cable guía de jaula de personalPeso del cable de acero de ½” Ø x500mts (2 Cables) = 315.00 Kg.Peso de las Grampas de sujeción Crossby 0.35Kg x 16 Grampas= 5.60 KgPeso del sistema cable guía de Jaula = 320.60 Kg

916.46 Kg

1.3 Diseño de Ubicación de Jaula, Polea y Winche.Para el diseño de ubicación de la Jaula, poleas y winche se realizó una simulación, obteniendo los siguientes parámetros:

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Cálculo de potencia requerida para Winche de Izaje:Potencia requerida:

= (917 Kg) (1.02 m/s) = 935.34 Kgm/s= (935.34 Kgm/s) / (76) = 12.307 HP= (12.307 HP)/(FD) = (12.307)/(0.8)= 15.38 HP

Gráfico 1. Cálculos para diseño de Jaula, poleas, winche y cables

Diseño de Jaula:

Grafico 2. Diseño de jaula

7Gráfico 4. Esquema de ubicación de Winche y polea.

Gráfico 3. Vista de Jaula en

planta (parte inferior).

Gráfico 7. Diseño3D de sistema de izaje y descenso.

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Gráfico 5. Diseño de Jaula en sección.

Gráfico 6. Diseño de polea y soporte.

Gráfico 7. Diseño3D de sistema de izaje y descenso.

Foto 2. Ejecución de estructuras y montaje de sistema de izaje y descenso RB 12A

Peso de ducto metálico de 2.20m de Ø x 0.80 m de altura = 140 KgPeso de ducto metálico de 140 Kg x 40 anillos = 5,600 KgPeso de cable de ½” Ø x 300m cada uno x 3 puntos (0.630 Kg/m) = 567 Kg Peso total de ductos y cables = 6,167 KgNota 1: La resistencia a la rotura de 03 cable de acero de ½” = 9,710 Kg x 3 = 29,130 KgFactor de seguridad de cable acero de ½” Ø respecto a ducto metálico.

FS= 29,130 kg / 6,167 kg = 4.72

1.4 Cálculos y parámetros técnicos para peso adicional por instalación de ductos metálicos.

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Nota 2: Se utilizó apoyo soporte para el descenso de los ductos con dos cables de acero de ¾” Ø, de resistencia a la rotura 21,600 Kg.

FSTOTAL= ((2x21,600) + (3x9,710)) / (6,167) = 11,72

2. Planificación de trabajos para Sistema mecánico de izaje y descenso por RB 12A:

�Protocolo de inicio de trabajo.�Prueba de equipo sin carga y con carga.�Evaluación geomecánica y sostenimiento primeros metros.�Evaluación geomecánica en descenso por chimenea RB 12A.�Sostenimiento según evaluación geomecánica.

�Montaje de estructura para polea motrizde 24”Ø En la chimenea RB12A.�Instalación de winche de izaje de 20 HPanclado en base de concreto.�El winche de izaje contará con surespectivo dispositivo de freno de motor,de haber algún imprevisto contará con sudispositivo de bloqueo (lock out).

2.1 Procedimiento de Trabajos de construcción y montaje de estructuras:

Gráfico 8. Plano de ubicación de falla

DUCTO METALICO 40 MTS.

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dispositivo de bloqueo (lock out).

2.2 Reevaluación in situ geológica-geomecánica en chimenea RB 12A

Se recomienda realizar el sostenimientocon perno-malla y shotcrete hasta losprimeros 100m y luego el sostenimientocon ductos metálicos por un tramo de40mts, esto debido a las característicasgeológicas de las rocas encajonates de lachimenea (por la intemperización de lasmismas y por la cercanía a superficie).

2.4 Plan de ContingenciasMecánicos y trabajadores aptos para realizar trabajos en altura. De fallar cable de izaje:Se tiene línea de retenida de 400 m de longitud que trabaja sincronizadamentecon el winche de izaje.Acción a tomar:De fallar la energía eléctrica, de fallar la ventilación en el RB 12 yde faltar oxígeno a un personal en el interior del RB 12.3. Ejecución de trabajos de Sistema Mecánico de Izaje y Descenso

en RB12A�El trabajo se realizará de 08:00 a.m. a

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�El trabajo se realizará de 08:00 a.m. a12:00 hrs.

�Se inicia el ensamblaje de anillos consegmentos de planchas semicircularesonduladas y descenso gradual del ducto.

�Se estima ensamblar 4 cuerpos del ductopor día.

�Anclaje del ducto en su posición final.�Aplicación de relleno hidráulico cementado.�Retiro del sistema de soporte del ducto(cables).

�Desmontaje y retiro de todo el sistema.Foto 3. Prueba en vacio.

Foto 4. Prueba con carga (sacos de arena).

Foto 5. Prueba con carga en ascenso y descenso (sacos de arena).

Foto 6. Colocado del primer anillo de ductos metálicos.

VISTAS DE PRUEBAS CON JAULA Y ARMADO DE

DUCTO METALICO

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(sacos de arena).

Foto 8. Armado de ducto con segmentos metálicos.

Foto 9. Ajuste de pernos de sujeción entre segmentos y entre anillos.

Foto 7. Empalme de ductos metálicos.

Foto 10. Descenso delDucto

Foto 11. Guardacable instalado enducto

Foto 12. Perforaciones enducto para anclaje

Foto 13. Fijación del ductocon pernos helicoidales.

VISTAS DE FIJACION DEL DUCTO Y APLICACIÓN DE

BOLSACRETE Y RELLENO CON CONCRETO

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Foto 14. Ductometálico enposición final.

Foto 15. Abertura en ducto paralanzado de bolsacrete y concreto.

Foto 16. Aplicaciónde relleno conconcreto.

Foto 17. Rellenocementado aplicado entodo el contorno delducto.

4. Costos de recuperación de RB 12A mediante el Sistema Mecánico de Izaje y Descenso.

Los trabajos realizados para la recuperación del RB 12A mediante el sistema

mecánico de izaje y descenso ascendieron a un costo de US$ 70,000 en un tiempo programado de 4 meses.

Descripción US$

Mano de Obra38,000

Obras mecánicas (Vigas H,

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Obras mecánicas (Vigas H, estructuras metálicas, cables poleas) 9,500

Equipos (Winche, compresora)6,500

Trabajos de Sostenimiento y concreto (ductos metálicos, pernos, malla, shotcrete) 16,000

Total70,000

5. Conclusiones

�El Sistema Mecánico de Izaje y Descenso para la Chimenea RB 12A estecnología propia de MARSA. Cuenta con todas las medidas de seguridad pararealizar este tipo de trabajos.

�El sistema mecánico de izaje y descenso permitió recuperar la chimenea RB12A en forma segura/eficiente y en el tiempo programado.

�La inversión del sistema mecánico de izaje y descenso ascendió a US$ 70,000.

Bibliografía

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�Manual de cables de acero, PROLANSA – Lima Perú, año 2000.�Transporte y extracción en minas a Cielo Abierto, Alejandro Novitzky. BuenosAires Argentina 1966. Capítulo V, Disposición e Instalación de winches de izajePág. 496 - 498.

�Manual de maquinarias de construcción, Manuel Díaz del Río. España 2001,capítulo, 16 páginas del 423-428.

�Recuperación RB 1, MARSA, Pataz la Libertad.�Mejora continua de las experiencia en trabajos anterires de recuperación dechimeneas RB4 - año 2003, RB3 - año 2005, RB1 - año 2003--2008.

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