Universidad Santiago de Chile Facultad de Ingeniería Departamento Minas
Ejecución de Chimeneas Mediante Sistema Alimak
Integrantes: Evelyn reyes, Juan Pablo Lavín Asignatura: Métodos de explotación Profesor: Bernardo Reyes Fecha de entrega: 03/04/2014
Introducción Una mina requiere de un sistema de túneles, galerías y chimeneas. Siendo el objetivo principal de estas labores, el permitir el acceso del personal, el transporte de mineral/materiales y ventilación de los distintos frentes. Los piques y chimeneas en una mina forman las conexiones entre los diferentes niveles horizontales, utilizándose en la actualidad diferentes métodos para su desarrollo. Las chimeneas se diferencian de los piques por el modo de construcción, ya que los piques son realizados de manera descendente mientras que estas se realizan de forma ascendente. Las Chimeneas son normalmente verticales o semiverticales. La sección puede ser rectangular, circular o elíptica. Las chimeneas circulares han llegado a ser las más comunes hoy en día, principalmente porque soportan mejor los empujes de la roca y porque son más fáciles de recubrir con hormigón. El desarrollo de una chimenea puede ser una fase complicada en el desarrollo de una mina. Esto debido tanto al equipo que se necesita como al trabajo mismo; es por esto que en algunas oportunidades el trabajo es encargado a especialistas o contratistas. Entre los sistemas para confeccionar chimeneas se mencionan, Raise Borer, Blind hole, V.C.R (Vertical Crater Retreat) y la Plataforma Trepadora Alimak. En éste último nos enfocaremos en el trabajo, mostrando el proceso y la maquinaria usada para ellos, sus ventajas y limitaciones.
Descripción del método Alimak El método Alimak es utilizado para construcción de chimeneas, se introdujo en 1957, transformándose en unos de los más utilizados por su seguridad, bajo costo y velocidad, utilizándose sobre todo en aquellos casos donde no existe ningún tipo de acceso superior. Con este mismo equipo pueden excavarse chimeneas de diversas áreas, inclinaciones y longitudes. En la elección de la plataforma Alimak a emplearse en la construcción de chimeneas, se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: a) b) c) d) e)
Calidad de macizo rocoso de regular a buena. La chimenea debe construirse en rocas de caja La sección mínima para este tipo de chimenea será de 2.40 x 2.40 m. La longitud mínima de la chimenea debe ser de 50 m. La inclinación recomendable de la chimenea, puede variar de 60° a 90°
Operación Se instala un carril guía el techo de la galería base, desde donde se le da salida vertical, con secciones de carril curvas, en la dirección donde se quiere hacer la chimenea. El movimiento de la jaula a lo largo del carril se logra con motores de aire comprimido, eléctricos o diésel. El carril se encuentra fijado por medio bulones de anclaje, y dentro de éste se encuentran las tuberías de aire y de agua necesarias para el proceso de ventilación. Durante el trabajo los perforistas se encuentran sobre una plataforma, la cual dispone de una cubierta y una barandilla de protección, y para el transporte del personal y materiales se utiliza la jaula que se encuentra debajo de la plataforma. En un relevo de dos perforistas pueden avanzar de 2.2 a 3 m. Los accionamientos de aire comprimido son adecuados para longitudes inferiores a los 200 m, los eléctricos hasta 800 m y a partir de distancias superiores se recomiendan los motores diésel. La plataforma Alimak tiene un ciclo operativo de 4 pasos: Perforación: La perforación es la primera operación en la preparación de la voladura. Su propósito es abrir en la roca huecos cilíndricos denominados barreños y están destinados a alojar el explosivo y sus accesorios iniciadores. Esta operación realizada a través de un martillo perforador y la carga de los barreños se hacen desde la plataforma bajo un robusto techo protector de acero. El aire y agua para barrenar y la ventilación se reciben a través de las tuberías del riel guía (figura 10.A). Quemada: Después de perforar y cargar, plataforma treapadora es llevada en descenso a su lugar de estacionamiento (nido) en el fondo de la chimenea, de este modo, durante la detonación la máquina queda protegida (figura 10.B). Ventilación y riego: Luego de la tronadura es necesario ventilar el área de trabajo, proceso que se lleva a cabo usando aire comprimido y agua, inyectados a presión. Los ductos de agua y de aire se encuentran protegidos en el interior de la guía, que al mismo tiempo actúa como nebulizador de agua. Este proceso tiene una duración de entre 30 y 45 minutos (figura 10.C).
Acuñadura y reinicio del ciclo / desmonte: Luego de que se ha terminado la ventilación y el riego se procede a subir la jaula y acuñar el techo, este proceso consiste en detectar y botar las rocas que pudiesen haber quedado sueltas para evitar accidentes. Luego de haber acuñado se puede repetir el ciclo, o si se ha terminado la chimenea se desmonta el riel y se cortan o se retiran los pernos de anclaje usados. usado posteriormente, se desmonta el mismo, y se procede a cortar o retirar los pernos de anclaje usados durante su extensión (figura 10.D)
Es importante notar que durante el trabajo los perforistas se encuentran sobre una plataforma segura, a diferencia del método manual, y el transporte de materiales y personal se usa la jaula que está debajo de la plataforma. El avance de este método es de 2.2 a 3 m por ciclo.
Descripción del equipo modelo STH SL
Se denomina STH SL a aquella Plataforma Trepadora que está accionada por un solo motor de aire comprimido. En ella se pueden distinguir los siguiente componentes.
Cubierta Protectora Barandilla Protectora Plataforma de Trabajo Bastidor Superior Equipo de Accionamiento Viga de Sostenimiento Patas de Apoyo Jaula Riel Guia Equipo De Seguridad Riel de Servicio Motor de Aire Comprimido Carrete de Manguera
Cubierta Protectora También llamada “Paraguas”, esta construida de acero soldado y consta de dos patas ajustables que se fijan a la plataforma de trabajo y de una cubierta superior de acero robusto en forma de malla. Tiene por finalidad proteger al operario de la caída de piedras mientras perfora o acuña. Plataforma de Trabajo Es una construcción de acero soldado capaz de resistir grandes esfuerzos. La plataforma normal posee una sección frontal plegable, un escotillón y soportes para barrenas; también, cuenta con soportes para la Cubierta Protectora y para la Barandilla Protectora. La bisagra entre el bastidor y la plataforma permite colocar la plataforma en cualquier ángulo de inclinación. La longitud de las patas telescópicas de apoyo puede variarse. La jaula está suspendida mediante dos tornillos debajo de la plataforma y puede bascular, lo cual es de importancia cuando la plataforma se adapta a una chimenea inclinada. Bastidor Superior Estructura de acero en forma de U que esta unida por medio de una bisagra a la Viga de Sostenimiento, lo que permite tomar las curvas. Equipo de Accionamiento El equipo de accionamiento está montado sobre el Bastidor Superior y enganchando al riel guía por medio de rodillos. Este conjunto comprende un freno de mano, un freno centrifugo para el descenso regulado por gravedad y un motor de aire comprimido. Patas de apoyo También llamados brazos telescópicos, tienen por función graduar la inclinación de la plataforma de trabajo, de manera que se adapte a cualquier inclinación de chimenea. Jaula La Jaula está suspendida mediante dos tornillos debajo de la plataforma y puede bascular, lo que le permite adaptarla a una chimenea inclinada. En la jaula se realiza el transporte del personal a la frente de trabajo y de regreso a la postura. El ingreso de la cuadrilla se realiza por la puerta que se ubica al lado derecho de la jaula. Una vez llegado a la postura, el minero sube a la plataforma de trabajo a través de una escotilla.
Riel Guía La plataforma trepadora va montada en un monorriel con cremallera de linterna, que constituye el guía, anclado al muro pendiente. Las longitudes de sección de riel guía recto son de 2 m y 1m, en tanto que los curvos son todos de 1m. Cuatro tuberías de acero están integradas al riel guía, una para el agua necesaria para la perforación y tres con aire para perforar y ventilar. El extremo inferior del riel se conecta a las redes de agua y aire por medio de mangueras. Equipo de Seguridad La plataforma trepadora está equipada con un dispositivo de seguridad, que va enganchado a la cremallera del riel guía. Si la velocidad excede 9 m/s, la plataforma quedará frenada al riel por la acción de un freno cónico existente dentro del equipo de seguridad. Además, la jaula cuenta con un teléfono para comunicarse con el personal que se encuentra operando el carrete. Riel de Servicio Para facilitar la mantención y reparación de la jaula trepadora, se cuenta con un riel especial que permite la realización de esta tarea. El riel de servicio se ubica en la estocada de estacionamiento (figura ……) Carrete de Manguera El carrete se acciona y se para automáticamente por una palanca que se desplaza por los movimientos de la manguera, su funcionamiento se explica a continuación: a) Cuando la plataforma trepadora se hace subir, la manguera eleva una palanca de mando (A) (figura ….), con que se interrumpe el suministro de aire al motor, y la manguera se desenrolla del carrete. El motor de aire sirve de freno, tensando la manguera suficientemente. b) Cuando la plataforma trepadora se hacer bajar y la manguera se afloja, la palanca de mando baja, actuando sobre la palanca (B) (figura ….), de la válvula de maniobra. El motor de aire comprimido arranca, y la manguera se enrolla en el carrete.
Ventajas y desventajas del uso del sistema Alimak. Ventajas:
Es el sistema semi-mecanizado más seguro para el personal, ya que en todo momento se encuentra dentro de la jaula y protegido por una cubierta protectora. Su costo de inversión es menor a otros sistemas similares, como por ejemplo el sistema Raise Borer Se pueden realizar cambios en la inclinación en medio del proceso mediante el uso de rieles curvos. Se puede utilizar básicamente para cualquier longitud e inclinación de la chimenea. Al llevarse a cabo tiros cortos es posible controlar cualquier error de desviación durante el proceso El hecho de que los ductos de agua y aire comprimido se encuentren en los rieles permite un comienzo rápido en el proceso de ventilación
Desventajas:
Cada ciclo tiene una duración extensa, lo que disminuye la productividad El estado final del macizo es pobre en comparación al proceso Raise Borer Se requiere personal altamente especializado El estado final de las paredes es altamente rugoso, lo que es un inconveniente en chimeneas de ventilación.
Otras aplicaciones del sistema Alimak. En la actualidad, la jaula escaladora Alimak ha perdido terreno en la construcción de chimeneas, debido a las innovaciones que ha habido en sistemas completamente mecanizados, pero todavía se utiliza en las faenas la técnica “Alimak Raise Mining”, la que se usa para la extracción directa del mineral. El sistema “Alimak Raise Mining” consiste en la extracción de mineral a través de la excavación vertical de la veta, y posterior tronadura, utilizando el sistema Alimak como guía. En este sistema se excava una chimenea como guía, luego de haber instalado el riel se perforan los tiros y se trona progresivamente hasta llegar al nivel superior, para después rellenar con el material tronado. Debido al bajo costo de este sistema versus los sistemas mecanizados, éste sistema de extracción es uno de los más usados en la mediana minería (figura 11)
Si bien el sistema Alimak tiene grandes usos en la minería, ésta no es la única industria donde se utiliza. En la construcción de obras civiles también es muy usado debido a su sistema de riel y jaula escaladora ya que es una gran herramienta para el transporte de materiales y personas en altura.
Algunos ejemplos aplicados en la construcción de edificios
El modelo Alimak Scando 450 (figura 12.A y 12.B) está pensado para el transporte tanto de materiales como de personas, en compartimientos cerrados, reduciendo el tiempo empleado en el transporte de materiales hacia grandes alturas.
Otra variante de la escaladora Alimak, es su uso como plataforma de trabajo, lo que otorga la posibilidad de trabajar por la cara externa de una construcción (edificios normalmente) de forma segura y eficiente (figura 13)
Anexos
Fig 1: DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ALIMAK MODELO STH-SL
Fig 3: EQUIPO DE ACCIONAMIENTO Fig 2: PLATAFORMA DE TRABAJO
Fig 5: Riel de servicio
Fig 4: UBICACIÓN DEL RIEL DE SERVICIO EN LA ESTOCADA DE SEGURIDAD
Fig 7: Palanca de mando carrete Fig 8: Palanca de mando carrete
Fig 6: Carrete de manguera
Fig 9: EQUIPO DE ACCIONAMIENTO
Fig 10: DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO ALIMAK
Fig 11: Descripción del método “Alimak Raise Mining”
Fig 12.A Alimak scando 450
Fig 12.B Alimak Scando 450
Aplicación en proyectos hidroeléctricos El método Alimak se ha empleado para la excavación de Chimeneas que actuaran como tuberías de presión y pozos para cables, asi como piques para elevadores cuando son necesarios. La tubería en presión más larga realizada hasta hoy con un Alimak, en un solo paso, fue la del proyecto Borgungd, en Noruega con 980 m, y la de mayor área excavada a sección completa fue la delproyecto Stalon, en Suecia, con 35 m2.
Conclusión
En base al trabajo realizado podemos darnos cuenta de la importancia del sistema Alimak no sólo en la construcción de chimeneas y explotación minera sino en una amplia gama industrial, siendo usada tanto en construcción en altura (para transporte de personal, materiales o simplemente trabajo en altura) o subterránea y con una gran versatilidad para quien la maneja. Si bien en la construcción de chimeneas, particularmente, en la actualidad existen otros métodos que han desplazado al Alimak, éste sigue presente en la mediana minería y en menor cantidad en la gran minería. Cabe mencionar que cuando el Alimak era un sistema nuevo e innovador, muchos proyectos de gran minería se hicieron gracias a éste sistema, por ejemplo la mina El Teniente.
Bibliografía http://www.slideshare.net/carloseyquem/trabajo-perforacion http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://victoryepes.blogs.upv.es/2013/1 1/08/plataforma-trepadora-alimak/ http://www.mineriacatamarca.gov.ar/LinkEducativo/InformacionAcademica/Lopez_Gimeno/23_V oladuras_en_chimeneas.pdf http://www.mineriacatamarca.gov.ar/LinkEducativo/InformacionAcademica/Lopez_Gimeno/07_ Metodos_de_perforacion_y_sist_montajes_esp.pdf
