SISTEMA DE EXTRACCIÓN VERTICAL
Sistemas de extracción vertical •
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La extracción vertical se emplea en minas cuya profundidad no permiten o justifican una extracción por medio de rampas o ccorreas. orreas. Los sistemas de extracción extracción vertical utilizan piques piques por los cuales se transporta el material/personal m aterial/personal hacia la mina o una combinación de ambos.
GENERALIDADES •
Las instalaciones de extracción vertical se clasifican:
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Por el ángulo de inclinación del pozo.
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Tipo de recipiente de extracción
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Por el tipo de órgano de arrollamiento
Secuencia de extracción 1. Se trasla traslada da hasta hasta los los buz buzon ones es de almacenamiento el mineral extraído desde el frente. 2. Se carga carga el el mineral mineral desd desde e el buz buzón ón de almacenamiento al balde o skip. 3. Izado Izado hasta hasta la super superficie ficie por por medio medio de un un huinche. 4. Ya en la superficie, el mineral mineral contenido contenido en el interior del balde o skip, es descargado.
Clasificación Clasificació n sistemas extracción vertical 1.
Tipo de tracción
2.
–
Un elemento Dos elementos (skip + jaula) Un elemento + 1 contrapeso
Tipo de guia y frenos
4.
–
Nume umero de elemen mentos tos de tran transsport porte e
3.
Tambor el cable es almacenado en el tambor Polea Koepe or fricción el cable pasa sobre el tambor
Guías de madera/ metálica / cables
Tipo de recipiente
Balde conico Skip automatico Jaula para transporte de personal
Sistemas de tracción Se instalan en un lugar estratégico No balanceado: Balanceado=
1 cuerda
1 cuerda se enrolla y la
otra se estira
Koepe: La rueda tiene una ranura con material friccionante La cuerda no se guarda en el tambor
2 cuerdas x skip
Las poleas se instalan en la estructura
Tambor vs Koepe Tipo
Caracteristica
Doble tambor
Se puede operar con dos compartimientos desde distintos niveles de la mina
Doble tambor
Mejor sistema para la construcción de piques
Tambor
Mejor para alta carga a transportar & poca profundidad
Tambor
La capacidad esta limitada al uso de una sola cuerda, se puede adicionar una (tipo Blair) y entonces puede ocuparse para minas profundas
Friccion
Los sistemas Koepe con mutiple cables tienen mayor capacidad en ton/hr que los tambores dentro de un rango de 460 a 1520 m.
Koepe
Operación es simple, menor inercia rotación mas economicos. Pueden operar con una menor gasto de electricidad
Sistema de extracción vertical Poleas
Peinecillo
Sistema de tracción pique
Skip o jaula
Peinecillo •
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Estructura principal. Disposición en forma vertical por encima del collar del pique. Absorción de esfuerzos debido a cables y maquinas de extracción.
peinecillo Tres partes importantes: •
Base
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Puntales
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Polea o catalina
Polea Las poleas se pueden construir de 3 formas:
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Por fundición.
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Por acero moldeado
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Por construcción soldada.
Diseño correcto de la garganta de la polea
A
B
C
Cabrestante o Huinche
Tambor del Huinche.
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Tambor de superficie Lisa
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Tambor de superficie acanalada
Tambor del Huinche de superficie lisa.
Cables de extracción •
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Cables o alambres de acero. Formado por un alma central y torones.
Diseño cables de extracción •
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Normativas de Diseño Seguridad Factores a considerar Hilos de acero Torones Alma Tranzado
Esfuerzos en cables •
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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.
Lubricacion cables Los lubricantes: Deben ser químicamente neutros. No deben contener humedad en su estructura. Deben ser fácilmente aplicables. Deben ser resistentes a altas temperaturas. No deben endurecerse al ser aplicados sobre la superficie del cable. •
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Diámetro cable de extracción •
Determinar factor de seguridad (np).
1,5 < np < 5,0
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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.
Tipos de aceros •
Redondos del mismo diámetro
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Redondos de diámetros diferentes
Tipos de aceros •
Redondos de formas especiales.
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Garganta doble.
Tipos de aceros •
Corchado doble de capa única.
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Corchado doble de varias capas.
Características físicas cables •
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Sección teórica: es la suma de las secciones de los hilos. Diámetro teórico: es el círculo circunscrito a la sección teórica. Diámetro práctico: es el del cable nuevo sin usar y es mayor en un 2 a 5 % del usado. Peso por metro: figura en los catálogos en kilogramos.
Características mecánicas cables •
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Carga de ruptura experimental Resistencia totalizada experimental Resistencia Ensayo de rotura a tracción Alargamiento Fatigas
Causas de fatiga en cables •
Flexiones curvas
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Flexiones oblicuas
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Frotamientos
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Presión del cable Oscilaciones
RECIPIENTES UTILIZADOS EN UN SISTEMA DE EXTRACCIÓN VERTICAL
skip •
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Máquina que trabaja en plano inclinado, o vertical Dimensiones de acuerdo a la labor Su peso es el 40% de la cantidad de material que transporta
TIPOS DE SKIPS •
Skip volcador para pozos inclinados
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Skip forma de copa
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Skip con pared trasera abatible
SKIPS DE DESCARGA DE FONDO •
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Skip cuerpo fijo-descarga por el fondo
Skip cuerpo móvil-descarga por el fondo
Ventajas uso de skip •
Independencia de la forma, tamaño y volumen.
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Menores cargas muertas.
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Menor tiempo de pérdida.
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Adaptabilidad del skip.
Ventajas uso de jaulas •
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Adaptabilidad para transporte de personal. Se evitan posibles derrames. Transporte combinado, material y personal.
Ritmos de extracción y formulismos •
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Primer periodo, duración t1. Segundo periodo, duración t2. Tercer periodo, duración t3.
Primer periodo •
En este periodo ocurre que la aceleración es constante, a esto se le llama que tiene un movimiento uniformemente acelerado. T1: Tiempo en aceleración. H1: Altura recorrida en aceleración.
Segundo periodo •
En este periodo T2 una de las características es que la velocidad es constante, por lo que su aceleración es cero. T2: Tiempo en velocidad constante. H2: Altura recorrida velocidad constante
Tercer periodo •
En esta última etapa ocurre una desaceleración constante ya que el skip/jaula se encuentra en un periodo de detención. T3: Tiempo en desaceleración.
H3: Altura recorrida en desaceleración.
Calculo tiempo de ciclo Para cálculos iniciales: V= 0,41L (Tambor) V=0,436L (Koepe) L= profundidad en metros (m)
Calculo tiempo de ciclo
Calculo de H1:
Por lo tanto:
Calculo tiempo de ciclo Entonces:
Así el tiempo total se ascenso y descenso será la suma de ambos, y a estos hay que sumarles un tiempo de maniobra:
Números de viajes
NÚMEROS DE VIAJES Donde: C: coeficiente de irregularidad de la producción = 1.5. A: mineral. a: estéril. t: n° de horas de trabajo al día.
Carga útil
La carga útil, será la carga total en el sistema, en un caso que se utilicen 2 skips, esta se divide en 2.
Dimensiones skip o jaula
Otra forma
O bien
También P: carga útil. D: peso específico. Volumen (V):
Dimensiones estandarizadas skip Carga Util (t)
Volumen (m3)
Ancho "a" de la pared delantera (mm)
Profundidad "b" del Skip (mm)
Altura "h" del Skip (mm)
Ho (mm)
Peso Propio Qm (Kg)
2.0
1.00
900
1000
1150
2620
1400
3.0
1.50
900
1000
1700
3950
1700
4.5
2.25
1100
1300
1600
3760
2900
6.0
3.00
1100
1300
2100
4950
3600
Diseño cable Tener en cuenta: •
El factor de seguridad.
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La resistencia que tenga el cable.
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El peso del skip.
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La carga del skip.
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Su fuerza de aceleración.
Factor de seguridad
Donde: Ro: Resistencia a la ruptura del cable.
Qs: peso skip. Qu: carga útil. Qc: peso del cable. Fa: fuerza de aceleración.
Factor de seguridad •
Fb: carga equivalente por flexión
A: área del cable. Em: modulo de elasticidad del cable. dw: diámetro del cable. D: diámetro de la polea.
Calculo diámetro del cable •
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Condición de máxima profundidad. Considerar un sistema estático de cargaIntroducir un factor de seguridad.
Øa = Diámetro de los alambres que contiene el cable de extracción (mm.) Øc extrac = Diámetro del cable de extracción (mm.)
Carga máxima admisible Donde: Q Máx. = Carga Máxima Admisible del Cable QT = Carga total a izar por el sistema Extracción Vertical. σ
b = Ruptura admisible del acero que compone el cable de extracción.
N seg. = Factor para Obviar condiciones. El n seg. puede tomar dos valores dependiendo si el transporte es material o personas; Para Traslado de Material: Para Traslado de Personal:
n seg. = 7.2 – 0,0005 * h n seg. = 9,5 – 0,001 * h
Carga máxima admisible La carga máxima admisible (Q max) debe cumplir la siguiente restricción: Q max >= QT + Q cable Q cable = Ac * Lc * c
•
Donde: •
Ac = Sección del cable [mm2, cm2]
•
Lc = Longitud del cable de extracción [mm, cm.]
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c = Densidad del cable de extracción [Kg. /mm3]
Carga máxima admisible Donde:
Asi:
Entonces:
y
Ac <=
Qt Lc * c
*( b-1) nseg
Calculo peso del cable Para una profundidad < 1370 m:
Lu = largo máximo del cable que puede ser suspendido
Calculo peso del cable Para una profundidad > 1370 m
Tamaño del tambor •
Conociendo la sección del cable: Criterio: dt
>
60
dc
(para
cualquier
aplicación) dt > 80 dc (dc > 25 mm) dt > 100 dc (cable tipo locked coiled)
Ct = 3,024 x dw x N x (dt/dc + 0,85 x (N-1)) Donde: Ct: Capacidad del tambor (metros de cable) N: número de vueltas
Rendimiento de extracción Factores que afectan el rendimiento: Cargas muertas. •
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Velocidad de desplazamiento.
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Tiempo de paradas que incrementan el tiempo de ciclo.
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Relación sección pique v/s sección jaula.
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Carga útil a transportar.
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Profundidad o altura del pique de servicio.
Rendimiento de extracción Cuando se conoce la profundidad del pique:
2
F
=
Sección de la jaula [mts ].
d
=
Densidad del material [Ton/mts .
L
=
Profundidad del Pique [mts].
3
Tiempo mantención • •
Mantenciones requeridas Semanal (3,5 horas) – – –
•
Mensual (4 horas) –
•
Mantencion cable: 4 h/mes
Trimestral (4 horas) – – –
•
1,5 pique/skip/cable 0,5 poleas 1,5 tambor
Test electromagneticos cables Cables y accesorios Test de caida skip
Si considera disponibilidad ocupar 1 hr/día