SERVICIOS AUXILIARES MINEROS Definición: Son los diversos servicios de los cuales precisa la minería para cumplir con los objetivos de Explorac Exploración, ión, Preparac Preparación, ión, Desarro Desarrollo, llo, Explota Explotación ción y Benefic Beneficio io de los producto productoss minerale mineraless contenidos en un yacimiento, los cuales en su conjunto posibilitan la obtención de un producto listo para ser comercializado, comercializado, en este aspecto los servicios auxiliares auxiliares mineros también incluyen incluyen las operaciones de comercialización, así como la adquisición de insumos. Estos servicios pueden ser los siguientes: Servicio de Protección del personal e instalaciones, instalaciones, Suministro de Energía en sus diversas formas, perforación, perforación, servicios de voladura, carga, transporte, beneficio, iluminación, drenaje, mantenimiento, sistemas de comunicación, Ingeniería, control, tercería, etc. SERVICIO DE PROTECCIÓN: Son los servicios que brinda un grupo de personas integrados en las empresas de vigilancia, cuya función es brindar protección a las instalaciones de la empresa minera, en el acceso principal a la Unidad y al interior, a fin de identificar identificar y proveer del Equipo de Protección Personal Personal (EPP) al visitante y verificar la autorización de ingreso. Tiene la finalidad de garantizar el normal desenvolvimiento de las operaciones, para el efecto efectúa rondas permanentes dentro y fuera de las instalaciones industriales de la Unidad minera identificando los riesgos a la propiedad, sobre todo en la presencia de extraños. Para el efecto este personal cuenta con un sistema de comunicación, comunicación, autorización autorización para portar armas, así como disponer de vehículos para desarrollar su trabajo eficientemente. SUMINISTRO DE ENERGÍA: Son los servicios que requiere la unidad minera, para cumplir con sus objetivos y comprende todo los tipos de energía que hacen posible la operación minera, dentro de ellos se puede mencionar a la Energía Eléctrica, Aire Comprimido. ENERGÍA ELÉCTRICA: Es la energía que sale de una Casa Fuerza, que puede ser del tipo térmica, hidroeléctrica o una conexión a la línea de alta tensión. Esta energía se usa en la Planta de Beneficio, Beneficio, a fin de mover los equipos equipos de alimenta alimentación ción,, chancad chancado, o, moliend molienda, a, separac separación ión magnéti magnética ca de metales, metales, fajas fajas transportadoras, cicloneo, motores eléctricos en diversas aplicaciones, como en la mina, sea en perforación, carguío, transporte, izaje, bombeo para drenaje, iluminación, en las instalaciones super superfic ficial iales es como como talle talleres res,, en alumb alumbrad rado o person personal al,, cargu carguío ío de baterí baterías as,, sumin suminist istro ro de combustible, etc. En el caso de mina superficial la energía eléctrica que se suministra a los equipos de perforación y carguío son de alta tensión (4160 voltios), el cual es transportado hasta unos transformadores mediante cables de alta tensión aéreos y de ahí mediante cable submarino reforzado hasta los equipos. equipos. Mientras que para alumbrado son líneas de baja tensión, a fin de iluminar, iluminar, señalizar las vías, pases e instalaciones. En el caso de mina subterránea la energía eléctrica que se suministra a los equipos de perforación y carguío son de alta tensión (4160 voltios), mediante cable submarino reforzado y va a los Jumbos, Scooptrams, Locomotoras, Winches, bombas de drenaje, que los consumen, así como para la iluminación de ambientes de Winches, casetas, comedores, bodegas, etc. AIRE COMPRIMIDO: Es el aire atmosférico al cual se le ha suministrado cierta presión, por medio de las compresoras; para su uso en la minería, construcción construcción e industria de la Fabricación. Fabricación. Es un tipo de energía que se utiliza principalmente en la perforación, sea en minería superficial como en la subterránea y es produ producid cida a por por las compre compreso soras ras que que trans transfo form rman an energ energía ía mecá mecánic nica a en energ energía ía potenc potencial ial almacenada, almacenada, resultante de una alta presión que produce el proceso de compresión, esta energía se utiliza en los trabajos de perforación, en las tolvas neumáticas, que son muy necesarias en minas subterráneas. AIRE LIBRE: Es el aire atmosférico, bajo condiciones normales de presión, temperatura, altura del lugar o punto de instalación de la compresora; estando las compresoras grandes diseñadas para operar bajo condiciones específicas, pues nada tiene que ver con el nivel del mar. TEMPERATURA ABSOLUTA: Es la temperatura contada a partir del cero absoluto o sea desde la temperatura teórica que corre corresp spond onde e a la caren carencia cia absolu absoluta ta de calo calor. r. En la esca escala la Fahre Fahrenhe nheit, it, es la lectur lectura a del del termómetro en grado Fahrenheit más 460° F, siendo expresado en grados Rankine. Es la escala centígrada, es la lectura del termómetro en grados centígrados más 273° C, siendo expresado en grados Kelvin.
PRESION: Es la fuerza ejercida sobre la unidad de área P = F/A (Kg/cm2) ó (lbs/pulg2) PRESIÓN ATMOSFÉRICA: Es la presión reinante en cualquier punto de la tierra a temperatura y humedad del lugar donde se mide y varía con la altura, temperatura, gravedad y densidad, esta presión es producida por el peso del aire. La fórmula para hallar la presión atmosférica a cualquier altura y Temperatura es: H Log P2 = Log P1 - ----------------------122.4 (°F +461) Donde: P1 = Presión a nivel del mar. P2 = Presión a la altura h. H = Altura sobre el nivel del mar. °F = Temperatura del lugar Log P2 = Log P1 – 0.0000157 H Donde: P1 = Presión absoluta del nivel de referencia. P2 = Presión absoluta a la altura h. H = Diferencia de Altura entre los puntos 1 y 2.
PRESION MANOMETRICA: Se denomina también presión relativa, es la presión registrada por encima o debajo de la presión atmosf atmosféri érica ca reina reinant nte e en el lugar lugar y moment momento o de la lectu lectura ra del manó manóme metro tro.. Una Una presi presión ón manométrica negativa se llama presión de vacío. PRESION ABSOLUTA: Es la presión atmosférica más la presión manométrica en el lugar que se desea conocer. Ejemplo: Si el manómetro de una compresora marca 90 lbs/pulg2, a una altitud de 8000 pies sobre el nivel del mar, la presión absoluta será: Pabsol. = 90 + 10.91 = 100.91 lbs/pulg2. Los cálculos para el aire comprimido se basan en la presión absoluta; que es la presión sobre la presión del cero absoluto, que es la carencia absoluta de presión. AIRE NORMAL: Es el aire con una humedad humedad relativ relativa a de 36% y a una temperatu temperatura ra de 68°F. Este pede pede ser considerado como un promedio cerca del nivel del mar, siendo la presión atmosférica de 14.7 lbs/pulg 2 a nivel del mar. COMPRESORAS: Son máquinas diseñadas especialmente para comprimir aire o gas, desde una presión inicial de entrada (aire libre), hasta la presión de descarga, la cual puede ser graduada de acuerdo a los requerimiento, mediante el automático de la compresora. Es un aparato de conversión de energía, que convierte energía mecánica en energía potencial almacenada, resultante de una alta presión obtenida. CICLO: Se produce un ciclo cuando un sistema al pasar por una serie de procesos regresa a su estado inicial.
1ra etapa
2da etapa
AIRE LIBRE VENTAJAS DEL AIRE COMPRIMIDO: El aire comprimido tiene las siguientes ventajas para la minería: 1. Es un cierre como una caja de seguridad en las minas donde existe gases (mina subterránea). 2. Es fácilmente transportable desde el lugar de su elaboración hasta el lugar de su uso, mediante tuberías, mangueras, etc. DESVENTAJAS DEL AIRE COMPRIMIDO: 1. Es muy muy costoso, costoso, con con respecto respecto a la energí energía a eléctric eléctrica a es más o menos menos 8 veces veces más caro caro que la energía eléctrica (su instalación similar).
AREAS DE APLICACIÓN: El aire comprimido tiene muchas aplicaciones, las cuales podemos mencionar: 1. Minería: Minería: Se utiliza utiliza princ principal ipalmen mente te en las canteras canteras y minas minas para para la perforació perforación, n, así como como en el carguío, en palas, shuts. 2. Const Construc rucció ción: n: Se utiliza utiliza en la perfo perforac ración ión para la cons constru trucc cción ión de Diqu Diques, es, Canale Canales, s, Carreteras, Túneles, como energía neumática. 3. Industri Industria a de la Fabricación Fabricación..- En los instrum instrumentos entos de acabado acabado,, en las fábricas fábricas de autos, autos, industria química, etc. COMPRESIÓN DEL AIRE: TIPOS DE COMPRESIÓN: Existen dos tipos de compresión: Adiabática e Isotérmica aquelllla a en la cual cual hay hay un incr increm emen ento to de la COMPRESIÓN ÓN ADIABATICA: ADIABATICA: Es aque 1. COMPRESI temperatura desde la presión inicial de admisión (P1) que es la presión atmosférica, hasta la presión final (P 2), de acuerdo a los requerimientos de su uso; presentándose el inconveniente de la temperatura del aire comprimido. Para este tipo de compresión deberá cumplirse que PVK = Constante Además el el trabajo desarrollad desarrollado o en comprimir comprimir será: ( n- 1) / n W = 144 P1 V1 [ ( P2/ P1 ) –1] Donde: P1 = Presión de admisión (lbs/pulg2) P2 = Presión de entrega (lbs/pulg2) V1 = Volumen de aire libre n = Coeficiente politrópico = 1.406 W = Trabajo realizado al comprimir n = CP/ CV = 0.2375/0.1689 = 1.40615749 2.
1.406
COMPRESIÓN ISOTERMICA: Es aquella en la cual la temperatura inicial (aire libre) se mantiene constante constante durante el trabajo de compresión, compresión, es decir que el calor producido es separado inmediatamente y la temperatura se mantiene constante. En este tipo de compresión se cumple que PV = Constante. Además el el trabajo desarrollad desarrollado o en comprimir comprimir será:
W = 144 P1 V1 Ln (P2/ P1) Donde: P1 = Presión de admisión (lbs/pulg2) P2 = Presión de entrega (lbs/pulg2) V1 = Volumen de aire libre.
COMPRESION CONVENIENTE: Si nos referimos a la gráfica, se nota que la pendiente de 2-a corresponde a la compresión adiabática adiabática y es más pronunciada que la pendiente pendiente 2-3 de la compresión isotérmica, isotérmica, lo cual nos muestra que el área de trabajo de la compresión adiabática es mayor que la de la compresión isotérmica. Por lo tanto el trabajo de compresión isotérmica es menor y produce las siguientes ventajas sobre la compresión Adiabática que requiere de mayor trabajo: 1. Se necesita necesita menor menor energí energía a en la comp compresi resión. ón. 2. Se log logra ra mej mejor or lubr lubric icac ació ión n 3. Para obtener mayor rendimiento rendimiento isotérmico isotérmico se debe debe hacer hacer la compresión compresión por etapas. ESPACIO MUERTO: Viene a ser el volumen que no se utiliza al comprimir un gas, es decir es el espacio no utilizado en un trabajo de compresión. El espacio muerto puede se expresado como la razón entre el volumen del espacio muerto y el volumen del cilindro. Varía de 1 a 2 ½ por ciento, según el diseño de la compresora. Los valores más bajos son para compresoras grandes con carreras largas del pistón y los valores más altos son para máquinas pequeñas de carrera corta. La Capacidad de aire libre de un compresor se basa a menudo, sobre el volumen barrido por el
pistón, sin considerar el espacio muerto. Para seleccionar un compresor y su motor, se debe saber si la potencia indicada considera el efecto del espacio muerto. El espacio muerto (c) se expresa en porcentaje y en la práctica para los cálculos varía de 3 a 4%. C = Volumen del espacio muerto / Volumen desplazado.
PROCESO DE COMPRESIÓN: El proceso de compresión es el siguiente: En la gráfica de presión volumen volumen mostrado, el punto 3 que es el punto muerto superior, el pistón completa justamente la compresión y descarga del gas del cilindro y la válvula de escape E ha acabado de cerrarse. El volumen de gas remanente en el cilindro en ese momento V3 se llama volumen del espacio muerto; a medida que el pistón regresa de su posición del punto muerto superior (pms), dicho volumen V3 se expande hasta alcanzar P4 y V4, en el punto 4, en ese momento la válvula de admisión (I) se abre y el gas se introduce en el cilindro por el movimiento continuo de retorno del pistón, cuando el pistón alcanza la posición del punto muerto inferior (pmi) punto 1, la válvula de admisión se cierra entonces el gas se comprime de (1) hasta (2), cuando la válvula válvula de expulsión “E” se abre, lográndose lográndose de este modo que el pistón expulse expulse el gas del cilindro de (2) a (3), luego de lo cual se cierra. Los procesos reales de compresión y expansión en el cilindro no se ajustan a los procesos teóricos. Las válvulas de admisión y expulsión (escape), no se abren instantáneamente y varias pérdidas de presión y efectos de fricción producen desviaciones de los procesos ideales. RAZON DE COMPRESIÓN: Es la relación que existe entre la presión absoluta de descarga y la presión absoluta de admisión . VOLUMEN DESPLAZADO: Viene a ser el volumen que se desplaza en el recorrido del embolo, hallado tomado su área, longitud longitud y las revoluc revolucione ioness por minuto, minuto, es calculad calculado o de igual igual forma forma en los compresor compresores es de cuerpo hermético. VD = A * L * N Donde: A = Area del embolo embolo o cuerpo cuerpo hermético. hermético. L = Longitud N = RPM. Ejemplo: Hallar el volumen desplazado por un embolo de 25 cm de radio, y 40 cm de longitud y una velocidad angular de 2000 RPM, así mismo el volumen de aire libre esperado para un espacio muerto del 4%.
V3 VD = A * L * N V4 2
2
A = π R = 3.1416 (0.25) C = 0.04 VD = 3.1416 (0.25) 2(0.40) (2000) = 157.08 m3 V1 = VD + C VD = 157.08 + 0.04* 157.08 V1 = 163.36 m3
V2
V1
CAPACIDAD DE UNA COMPRESORA: La capacidad de una compresora la dan los fabricantes en los catálogos, en pies cúbicos por minuto (PCM) y al nivel del mar. CAPACIDAD REAL DE UNA COMPRESORA: Es el volumen de aire comprimido que entrega una compresora en pies cúbicos por minuto, a la presión y temperatura de entrada, y está relacionado con el rendimiento volumétrico. EFICIENCIA VOLUMÉTRICA:
Es la relación entre la cantidad de aire libre a la temperatura ambiente y la presión de admisión real realme ment nte e toma tomado do por por el pist pistón ón o émbo émbolo lo o cuer cuerpo po herm hermét étic ico o en el mome moment nto o de su desplazamiento, con el volumen teórico del compresor. Se expresa en %, este porcentaje varía entre 50 y 85% en la práctica. Eff V. = V´ / VD V´ = Capacidad real del compresor en pies cúbicos por minuto. VD = Capacidad del embolo o cuerpo hermético en su carrera: pies cúbicos por minuto. EFICIENCIA DE COMPRESIÓN: Es la relación entre el caballaje teórico a los caballos de fuerza indicados, que se requieren para comprimir una cantidad definida de aire o gas por minuto. La potencia teórica puede ser calculada de acuerdo a la base adiabática y la eficiencia de compresión correspondiente y estará expresada en porcentaje. EFICIENCIA MECANICA: Es la relación de los caballos de fuerza que suministra el cigüeñal de la compresora con el caballaje indicado que va en la placa. El caballaje suministrado se puede medir mediante un dispositivo que mide la presión dentro del cilindro, continuamente en cada punto de la trayectoria del émbolo.
CAPACIDAD TEORICA CONVENCIONAL: Se determina en función del diagrama presión volumen y espacio muerto, más el rendimiento. Se define como el volumen barrido por el pistón, sin considerar el espacio muerto en este volumen, ya que representa al aire libre realmente tomado por el pistón o cuerpo hermético. Ejemplo: Ejemplo: Si la presión de descarga de un compresor compresor es de 75 Lbs, leído en el manómetro ó 89.7 lbs absoluto a nivel del mar y la presión inicial es la atmosférica al nivel del mar ó 14.7 lbs absoluto; en un espacio muerto de 20 pugl3 queda aire a esta presión, que al regreso del pistón se expande alrededor de 6 veces su volumen: 89.7 / 14.7 * 20 = 122 pulg 3 . Hasta nivelarse a la presión atmosférica, justo cuando recién puede ingresar el aire atmosférico al cilindro . Se ve que el aire remanente del espacio muerto resta 120 – 20 = 100 pugl 3 del desplazamiento del pistón. Si este fuera de 1000 pulgadas cúbicas, 100 pugl 3 corresponderían a la expansión del aire del espacio muerto, antes del ingreso del aire libre al cilindro. Entonces la capacidad para la admisión del nuevo aire libre será solamente de : 1000 – 100 = 900 pulg 3. Luego la eficiencia volumétrica, como ya fue definida para un compresor sería del 90%. Si ahora tomamos una compresora con una potencia de aire libre basada en el desplazamiento del pistón, teniendo el pistón un área de 2 pie 2 y viajando a 500 pies por minuto, la capacidad de aire libre será de 2 * 500 = 1000 pies 3/ minuto. Como ya hemos previamente encontrado para una máquina comprimiendo comprimiendo a 75 libras, con espacio muerto del 2%, la capacidad capacidad actual es entonces 900 pies cúbicos por minuto. Para que sean 1000 pies cúbicos por minuto debe subir su velocidad a: V = (1000 / 900) * 500 = 555.55 pies por minuto. VOLUMEN DE AIRE LIBRE ESPERADO: Es el volumen que realmente ingresa en el cilindro o cuerpo hermético, para su compresión, el rendimiento volumétrico se puede deducir a partir del volumen de aire libre esperado utilizando el diagrama presión volumen tanto para el proceso Isotérmico como para el Adiabático V´ = V1 – V4 V´ = Volumen de aire libre esperado
RENDIMIEMTO VOLUMÉTRICO CONVENCIONAL: Se determina de la siguiente forma: V´ = V1 – V4 (I) ηV = V´ / VD (II) V3n P3 = V4n P4
P3 / P4 = ( V4 / V3 )n
V4 = V3 ( P3 / P4 )1/n pero V3 = C VD
y
V4 / V3 = ( P3 / P4 )1/n
( P3 / P4 )1/n = ( P2 / P1 )1/n
Entonces: V4 = C VD ( P2 / P1 )1/n
(III)
V1 = VD + C VD (IV) Reemplazando (III) y (IV) ( IV) en (I) se tiene: V´ = VD + C VD - C VD ( P2 / P1 )1/n Reemplazando (V) en (II) se tiene: ηV = [ VD
+ C VD - C VD ( P2 / P1 )1/n ] / VD
= 1 + C – C ( P2 / P1 )1/n adiabático ηV
ηV =
(V)
Rendimiento Rendimiento volumétrico volumétrico convencional convencional para
proceso
1 + C – C ( V1 / V2 ) Rendimiento volumétrico convencional para proceso Isotérmico.
POTENCIA PARA COMPRESORA DE UNA ETAPA: La potencia para el sistema métrico es la siguiente: HP = n P1 V1 / (n – 1) 4560 [ ( P2/ P1 ) ( n- 1)/ n – 1 ] Donde: HP = Potencia n =1.4 P1 = Presión Presión absoluta de admisión (kgr/cm2) P2 = Presión Presión absoluta de entrega (Kgr/cm2) V1 = Volumen de aire libre (m3/ min) La potencia para el sistema Ingles es la siguiente: HP = 144 n P 1 V1 / (n – 1) 33000 [ ( P2/ P1 ) ( n- 1)/ n – 1 ] 1/ E Donde: HP = Potencia n =1.4 P1 = Presión Presión absoluta de admisión (lbs/pulg2) P2 = Presión Presión absoluta de entrega (lbs/pulg2) V1 = Volumen de aire libre (pies3/ min) E = De 85 a 93% dependiendo del compresor, para problemas prácticos usualmente E = 85%.
POTENCIA PARA UN COMPRESOR DE DOS O MAS ETAPAS: SISTEMA METRICO HP = N n Pa Va / (n – 1) 4560 [ ( P2/ P1 ) ( n- 1)/ n – 1 ] SISTEMA INGLES: HP = N 144 n P a Va / (n – 1) 33000 [( P2/ P1 ) ( n- 1) / n – 1 ] 1/ E Donde: HP = Potencia n = Coeficiente politrópico (1.4) Pa = Presión atmosférica absoluta en el cilindro de baja presión (lbs/pulg2) Va = Volumen de aire libre tomado en el cilindro }de baja presión (pies3/ min) P1 = Presión Presión absoluta de admisión (lbs/pulg2) P2 = Presión Presión absoluta de entrega (lbs/pulg2) V1 = Volumen de aire libre (pies3/ min)
E = De 85 a 93% dependiendo del compresor, para problemas prácticos usualmente E = 85%.
HUMEDAD DEL AIRE: El aire atmosférico en ninguna zona de la tierra es absolutamente seco, sin embargo, hablamos algunas veces de un lugar que tiene aire seco, pero eso significa decir que es relativamente más seco que otro aire. El aire común consiste de una mezcla de gases y vapor de agua. Esta mezcla es perfectamente transparente y el vapor invisible hasta llegar a la temperatura de saturación o punto de condensación. La saturación o punto de condensación del agua se determina por la presión y temperatura del aire, especialmente esta última; cualquier exceso de vapor de agua en este punto, daría lugar a la precipitación de agua. Cuando el aire está en el punto de saturación se dice que tiene una humedad del 100%. La humedad relativa del aire en cualquier tiempo es el porcentaje de agua mezclado con el, comparada con la máxima cantidad que es capaz de contener en esa misma temperatura y presión, independiente completamente de los gases (aire) que ocupa el mismo espacio. AGUA EN EL AIRE COMPRIMIDO: Cuando el aire es comprimido se produce una elevación de temperatura, pero al ser transmitida a la presión ordinaria de trabajo o sea 90 lbs, baja esta temperatura llegando casi siempre al punto de saturación, con la consiguiente condensación del vapor de agua. Entendemos que para cada temperatura, un volumen cualquiera de aire libre está en su punto de saturación, cuando tiene una cierta cantidad máxima de agua; por lo tanto depende de la temperatura. Si la temperatura se mantiene constante y la presión se duplica, reduciéndose el volumen a la mitad mitad,, la capac capacida idad d de admi admitir tir la humeda humedad d se reduc reduce e en la misma misma propo proporci rción ón.. En estas estas condiciones, ya existe un exceso que se condensa como agua; mejor dicho, la mitad de la humedad del aire libre al nivel del mar se separa del aire como agua. Sin embargo; si la humedad del aire libre al nivel del mares de 50% al principio de la comprensión, llega al 100% cuando se dobla la presión absoluta. Si la presión se dobla o se eleva a 90 lbs, la humedad se convertirá en 350%, pero en ningún caso habrá mas de 100% ya que a medida que se llegue a este límite se condensa el agua. Hasta el momento se ha considerado la temperatura constante, pero esto está lejos de ser cierto. Tan pronto como el aire es comprimido la temperatura se levanta rápidamente y con cada subida de 20°F aproximadamente su capacidad para la humedad casi se dobla. El aire libre a 60° F cuando es comprimido a 90 lbs, con un compresor de una simple etapa, su temperatura de salida será arriba de 300° F, en consecuencia este cambio de temperatura , su capacidad para la humedad habrá sido doblada tantas veces que cuando deje el compresor será completamente baja, aunque aún lleve toda la humedad con la cual ha empezado. Cuando el aire entra en la línea de transmisión, su temperatura cae, reduciendo su capacidad de humedad del aire. El exceso de humedad se condensa en agua, pero aun se encuentra mezclado con el aire, ento entonc nces es el aire aire supe supers rsat atur urad ado o apar aparec ece e como como nebl neblin ina a o vapo vapor. r. Si la líne línea a de aire aire es suficientemente larga, el agua liberada, se precipitará al fondo y será arrastrado por la corriente de aire. DAÑOS QUE ORIGINA EL AGUA: El agua que circula por las tuberías puede causar los siguientes daños a los equipos que los recibe para su funcionamiento: a) Lava Lava de algú algún n modo modo la lubr lubric icac ació ión, n, orig origin inan ando do desg desgas aste te rápi rápido do de las las piez piezas as,, disminuyendo el rendimiento de la máquina. b) Produce Produce la la oxidació oxidación n de las partes partes internas internas de de la máquina máquina.. c) En climas climas frígidos, frígidos, al congelars congelarse e el agua como acción acción inmediata inmediata disminu disminuye ye el recorrido recorrido del pistón o cualquier pieza movible pudiendo llegar a parar la máquina. SEPARACIÓN DEL AGUA CONTENIDO EN EL AIRE COMPRIMIDO: Puede separase empleando enfriadores, reactivos, separadores, colectores, precipitadores. Uno de los métodos más satisfactorios es sacar la humedad inmediatamente después de la compresión y antes de enviar el aire a los sistemas de distribución. Esto se consigue con el uso de aftercoolers, los cuales reducen la temperatura del aire caliente del compresor a un punto donde casi toda la humedad y aceite se condensan y se acumulan en un colector o en el tanque receptor. Otros métodos son por reactivos, como los sistemas Frosto y el de S. Tannergas. Los que provocan la temperatura de congelación. COLECTORES DE AGUA:
Se basan en un cambio de dirección dirección brusca, por el que el agua de mayor peso específico específico por la inercia sigue la primera dirección que se la lleva a un recipiente cerrado, donde se acumula y posteriormente puede ser drenado.
TRANSMISIÓN DE AIRE COMPRIMIDO: Es el transporte de aire empleando tuberías, hasta el lugar de consumo, existiendo fenómenos como la caída de presión por fricción, debido al rozamiento en las paredes interiores, por cambios de dirección, por accesorios, reducción de diámetros, disminución de temperatura, velocidad velocidad del aire, etc. Despreciando Despreciando los escapes, escapes, por ello es importante realizar un diseño de la red de manera adecuada, ya que una tubería de diámetro pequeño, tendrá un costo más bajo, sin embargo el diámetro pequeño proporcionará proporcionará una fuerte pérdida de presión por fricción, por lo que requerirá mayor esfuerzo del compresor, para mantener la presión en el extremo de la línea. Por otro lado una tubería demasiado gruesa ocasionará un fuerte desembolso. La mayor parte de las compres compresoras oras son construid construidas as para proporcion proporcionar ar aire entre ciertas ciertas presiones máximas y mínimas. Para seleccionar las tuberías, es conveniente, comenzar con el diámetro y relacionarlo con la longitud requerida, de tal manera que la caída de presión originada por la fricción no sea mayor que la mitad de la diferencia entre la presión requerida por la perforadora y la presión máxima entregada por el compresor más grande, o una tubería más gruesa. En tales casos el costo extra en la tubería sería comparado con el costo extra del compresor (con sus costos adicionales de operación) para hacer la selección final. ELEMENTOS PARA LA TRANSMISIÓN DE AIRE COMPRIMIDO: El aire comprimido requiere de los siguientes elementos para su transmisión, hasta el lugar de consumo: 1. Compresor 2. Tuberías 3. Tanq Tanque ue de Regu Regula laci ción ón 4. Mangueras 5. Elem Element entos os para para cont control rol de agua agua Compresor: Se encarga de producir el aire para su uso en la mina. Tuberías: Se utilizan para la conducción del aire, las tuberías pueden ser de Fierro o de polietileno, polietileno, tanto las tuberías de fierro como de polietileno polietileno requieren de accesorios, accesorios, los cuales se tienen tienen que empalma empalmarr para para continua continuarr con la instala instalación ción;; entre entre los accesor accesorios ios más usados tenemos: Uniones.- Son usadas para empalmar tuberías, pueden ser Unión Universal, que se coloca generalmente cada 40, 60 o 10 metros, con la finalidad de facilitar la reparación, Unión Unión Vitau Vitaulic lic,, que que empal empalma ma tuberí tuberías as de termin terminal al ranura ranurado, do, Unión Unión de Brida Bridass que que empalma tuberías usando pernos que se encargan de juntar las bridas que llevan empaquetadura y van embonadas a la tubería. Coplas.- Son uniones que empalman dos tuberías consecutivas mediante el embone roscado. Válvulas.- Son accesorios que permiten controlar el aire, proporcionando o evitando su paso, de acuerdo a los requerimientos, las válvulas pueden ser de diferentes tipos: de compuerta, de globo de trompo y pueden estar construidos de latón, bronce, hierro y acero. Codos.- Son accesorios que permiten cambiar de dirección el curso de la tubería, pueden ser de 90°, de 45°. Tees.- Son accesorios que permiten realizar bifurcaciones en la instalación de tuberías Reducciones.- Son accesorios que permiten cambiar de diámetro, en una linea de aire, de acuerdo a los requerimiento, para instalar un miple, etc. Tanque de regulación.- Son elementos necesarios para transmisión del aire comprimido su función es almacenar y regular el consumo y distribución de aire, este elemento debe tener una resist resistenc encia ia adecu adecuad ada a a la presió presión n de traba trabajo, jo, se coloc coloca a inmed inmediat iatam amen ente te despu después és de la compresora y posee elementos de seguridad como válvulas de seguridad, válvulas de paso, manómetro, manómetro, purgador. Su capacidad es de acuerdo a los requerimientos requerimientos de la mina y capacidad del compresor. Mangueras.- Son elementos necesarios para la entrega de aire a las máquinas, ofrecen mayor resistencia a la conducción del aire, dando lugar a perdida de presión por disminución de diámetro; son de jebe reforzado interiormente con hilos de acero o también con fibras de nylon
para para hacerl hacerla a flexi flexibl ble e y versá versátil til,, los diáme diámetro tross varía varían n de acuerd acuerdo o a los requer requerimi imien ento to y la capacidad del equipo, los diámetros pueden ser de ½”, ¾”,1”, 1 ½” , 2”, etc. Elementos de Control de Agua.- Son accesorios que permiten eliminar el agua contenido en el aire comprimido, mediante la apertura de la válvula de control que llevan, se instalan en los cambios de dirección.
RECOMENDACONES RECOMENDACONES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍAS. Para la instalación de tuberías para la conducción de aire comprimido se debe tener en cuenta los siguiente: 1. Se debe diseñar de tal forma que la caída de presión entre el compresor y el lugar de consumo sea mínimo. (máximo 10%). Atlas Copco recomienda una caída de presión de 14.7 lbs/pulg2. 2. Evitar Evitar en lo posible posible en el diseño diseño fugas fugas de aire. Atlas Atlas Copco Copco recomie recomienda nda una caída caída de presión de 10% en minas de bastante tiempo de trabajo. 3. Se debe debe diseñar diseñar dispositivos dispositivos de control control de agua condensad condensada, a, debe existir purgadores purgadores de agua en la línea. 4. Todos Todos los elemento elementoss como tuberías tuberías y accesori accesorios os deben deben tener una resisten resistencia cia adecuad adecuada a para la presión de conducción. 5. Las tuberías tuberías usada usadass en la transmisió transmisión n del aire comprim comprimido ido no debe poseer poseer rugosid rugosidades ades interiores. 6. Las tuberías tuberías deben instalarse evitando en lo posible cambios de dirección. dirección. DIÁMETRO DE TUBERÍAS: Usando tablas se puede encontrar las pérdidas de presión, por fricción (expresadas en lbs/pulg por cada 1000 pies de tubería, dependiendo del diámetro, presión y volumen del aire transmitido. Si estas tablas no satisfacen, los datos requeridos pueden ser calculados por las siguientes fórmulas: P1 = Presión absoluta en el recibidor P2 = Presión absoluta requerida en la perforadora V = Volumen del aire libre pasando por la tubería, pies3/min. L = Longitud de la línea en pies. D = Diámetro de la Tubería en pulg. P12 – P22 = V2 * L / 2000 D5 D = [ V2 * L / 2000 (P12 – P22) ] 1/5 V = [ 2000 D5 (P12 – P22) / L ] ½ L = 2000 D5 (P12 – P22) / V2 P1 = [ (V2 L / 2000 D5) + P22 ] ½ P2 = [P12 - V2 L / 2000 D5 ] ½ 1. La Mina Canaria tiene una compresora de 1500 pies3/min, y la línea de distribución de aire es de 5” de diámetro. La presión manométrica en la casa de compresoras debe marcar 100 lbs/pulg2 y las perforadoras no deben trabajar con menos de 90 lbs/pulg 2 de presión. ¿Cuál debe ser la longitud máxima de la línea de distribución sin que afecte a las condiciones indicadas?
P1 = 100 lbs/pulg2 P2 = 90 lbs/pulg2 V = 1500 pies3/min D = 5” D = [ V2 * L / 2000 (P12 – P22) ] 1/5 La Mina Canaria, se ubica ubica a 9850 pies de altitud por lo cual la presión presión atmosférica atmosférica será de: 2 10.16 lbs/pulg
El cálculo se hace con tablas como no hay valores exactos hay que interpolar de la siguiente forma:
Para 500
9500 350 9850 10000
X / 0.20 = 350 / 500
10.30 X
0.20
10.10 X = 350 * 0.20 / 500 = 0.14
Entonces Presión será : 10.30 - 0.14 = 10.16 lbs/pulg2
PERDIDAS DE PRESION El aire comprimido al viajar por las tuberías sufre el efecto de la fricción, es decir la resistencia que ofrece la superficie interna de la tubería, llegando a tener importancia según el material de la tubería, la densidad del aire comprimido, longitud de la tubería, el diámetro de la tubería y finalmente, los estorbos originados por las conexiones, reducciones y cambios de dirección. También el exceso de consumo de aire baja la presión. En este sentido debe mantenerse el equilibrio equilibrio entre el suministro de aire comprimido (compresora) y el lugar de consumo, para que la pres presió ión n envi enviad ada a por por la casa casa fuer fuerza za sea sea apro aproxi xima mada dame ment nte e la mism misma a (con (consi side dera rand ndo o inevitablemente pérdidas por fricción, etc.) Tablas de Pérdida de presión.- Con el fin de abreviar los cálculos se puede recurrir a tablas que dan directam directamente ente las pérdidas pérdidas en lbs/pul lbs/pulg g2 para para tuberí tuberías as de fierro fierro de varios varios diáme diámetro tross y presiones, por cada 1000 pies de longitud de tubería, igualmente para manguera de varios diámetros y según el consumo de aire por cada 50 mts, de longitud. Ejemplo: a) Calcular la pérdida de presión al final de los primeros 1500 pies? Si una compresora produce 400 PCM, si su manómetro marca 80 lbs/pulg2 y la línea de distribución es de 4”. Si recurrimo recurrimoss con estos datos a la tabla encontrare encontraremos mos que al cruzar cruzar 400 y 4 en la 2 vertical obtendremos una perdida de 0.42 lbs/pulg , como pérdida de presión. b) Ponemos en servicio una perforadora que consume 120 pies 3/min de aire a 100 lbs/pulg 2 de presión, esta presión es constatada en la línea de distribución. Se le instala una manguera de ¾” y 50 pies de largo. Cual es la pérdida de presión en la máquina perforadora por este tramo de manguera? Al igual que en el caso anterior si recurrimos a la tabla E para 120 y 100 lbs/pulg2 buscando buscando en el bloque de ¾” ¾” obtenemos una una pérdida de 6.6 6.6 lbs/pulg2 de pérdida de presión. Las pérdidas de presión por fricción dadas por las tablas son proporcionales a las longitudes de tubería o manguera. CONSUMO DE AIRE PARA PERFORADORAS: El cálculo del consumo de aire en las perforadoras usadas para la perforación de rocas, es a lo más una aproximación. Depende del diámetro de la cámara de aire del cilindro (bore), de la longit longitud ud de carre carrera ra del pistó pistón n (Stro (Stroke) ke),, de la veloc velocida idad d del marti martillo llo (hamm (hammer) er) y de otros otros mecanismos, la dureza de la roca, la experiencia del perforista, el estado de la perforadora, etc. Como guía para la selección del compresor, se considera usualmente suficiente los datos proporcionados por las distintas fábricas. Los datos tomados de varias fuentes de ningún modo concuerdan. El consumo de aire varía, casi directamente, como la presión absoluta: Ejemplo : Conociendo el consumo a 80 lbs de una perforadora con pistón de 2 y 1/2” a 100 lbs, consumirá: Consumo = [ (100 + 14.7) / (80 + 14.7) ] * 86 = 104.16 pies3/ min. Si vemos la tabla IV encontraremos el mismo valor para estos valores. CONSUMO DE AIRE POR PERFORADORAS EN ALTURA: Los valores que encontramos en las tablas nos son proporcionadas para el nivel del mar por lo cal deberá ser corregida multiplicando por un factor de corrección por altura, de acuerdo a los requerimientos. Por ejemplo: Una perforadora con pistón de 2 1/2” a 90 lbs, requiere de 95 pies cúbicos de aire libre por minuto al nivel del mar, pero a 5000 pies de altura requerirá: 95 * 1.17 = 111.15 pies cúbicos EFECTO DEL CAMBIO DE ALTURA EN LA TRANSMISIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO:
La mayor parte de las minas en nuestro país se ubican a considerable altura sobre el nivel del mar, así mismo mismo la altura del lugar lugar de producc producción ión del aire comprimi comprimido do no es igual igual a la de consumo. Por esta razón si las variaciones de altura entre el terminal de la tubería y el lugar donde trabaja el compresor, la diferencia de presión a causa de la diferencia de altura será determinada con la fórmula siguiente: Log P2 = Log P1 – 0.0000157 h Ejemplo: 2. La casa casa de compreso compresoras ras está está ubicada ubicada a 7000 pies. pies. El nivel nivel más bajo bajo de la mina está está a 4000 pies y la presión para las perforadoras no debe ser menor de 80 lbs ¿Cual debe ser la presión en el recibidor de la casa de compresoras? Presión atmosférica para 7000 pies = 11.33 lbs/pulg 2 Presión atmosférica para 4000 pies = 12.68 lbs/pulg 2 Log P2 = Log (80 + 12.68) – 0.0000157 (7000 – 4000) P2 = lbs/pulg2 Presión manométrica en el recibidor =
lbs/pulg2
compresoras se ubica a 4000 pies y el aire va a ser utilizado a 6000 pies de 3. La casa de compresoras altura y la presión no debe ser menor a 80 lbs/pulg 2¿Cuál debe ser la presión en el recibidor en la casa de compresoras? Presión atmosférica para 6000 pies = 11.77 lbs/pulg 2 Presión atmosférica para 4000 pies = 12.68 lbs/pulg 2 Log P2 = Log (80 + 11.77) – 0.0000157 (7000 – 4000) P2 = lbs/pulg2 Presión manométrica en el recibidor =
lbs/pulg2
4. La Mina Antapite tiene una compresora de 1800 pies3/min, y la línea de distribución de aire es de 6” de diámetro. La presión manométrica en la casa de compresoras debe marcar 100 lbs/pulg2 y las perforadoras no deben trabajar con menos de 90 lbs/pulg de presión. ¿Cuál debe ser la longitud máxima de la línea de distribución sin que afecte a las condiciones indicadas? 5. El nivel más alto de la mina mina Casapalca Casapalca está a 900 900 pies por por encima del del nivel de de la casa de compresoras. Si la presión de aire para las perforadoras no debe ser menor de 80 lbs. Cuál debe ser la presión en el recibidor de la casa de compresoras? El nivel de la casa de compresoras es de 12500 pies Presión atmosférica para 12800 pies = 9.15 lbs/pulg 2
Log P2 = Log (80 + 9.15) – 0.0000157 (7000 – 4000) P2 = lbs/pulg2 Presión manométrica en el recibidor =
lbs/pulg2
EFECTOS DE LA ALTURA SOBRE UNA COMPRESORA: La eficiencia volumétrica, expresada en términos de aire libre, es la misma a cualquier altura, porque el desplazamiento del pistón para un tamaño dado no cambia. Cuando la expresamos en términos de aire comprimido, allí si decrece con el aumento de altura. Tomemos un ejemplo para poder ilustrar mejor: Si tenemos 100 pies3 de aire a la presión atmosférica y al nivel del mar ( 14.7 lbs/pulg 2), comprimido isotermal a 90 lbs/pulg 2 manométrica, tendremos: 100 * 14.7 / (90 + 14.7) = 14.135 pies3
Pero si el mismo volumen (100 pies 3) lo comprimimos a 8000 pies de altitud cuya presión atmosférica es de 10.91, tendríamos: 100 * 10.91 / (90 + 10.91) = 10.8116 pies3. De aquí podemos deducir que la eficiencia volumétrica en términos de aire comprimido sería: (10.8116 / 14.135) * 100 = 76.49 % Para que la compresora a 8000 pies de altura entregue el mismo volumen de aire comprimido como en el nivel del mar, el cilindro de toma debe ser hecho proporcionalmente más grande. Esto requiere de factores para convertir convertir el aire a nivel del mar a su cantidad equivalente equivalente de aire libre a varias alturas. Al pedir una compresora compresora a la fábrica, hay hay que especificar especificar la altura a la la que trabajará. trabajará.
FACTORES DE COMPENSACIÓN POR ALTURA: El factores fácilmente determinado como sigue: Sea V = Volumen de aire libre para ser comprimido al nivel del mar y a cualquier altura sobre él. en pies cúbicos. Pa = Presión atmosférica absoluta al nivel del mar (14.75 lbs/pulg 2) P1 = Presión atmosférica absoluta en la Altura deseada. Pm = Presión manométrica del aire entregado. V1 = Volumen de aire comprimido a Pm lbs/pulg 2 y al nivel del mar V2 = Volumen del aire comprimido a Pm lbs/pulg 2 a la altura deseada. Entonces:
V1 = V * Pa / (Pm + Pa)
y
V2 = V * P1 / ( Pm + P1 ) Para que V2 pueda igualarse a V1, es necesario multiplicar a aquel valor por un factor F o sea: V2 * F = V1 Sustituyendo valores tendremos: F * V * P a / (Pm + Pa) = V * P1 / ( Pm + P1 ) De donde : F = Pa ( Pm + P1 ) / P1 (Pm + Pa) Ejemplo: Cual será el factor para 10000 pies de altura y 100 lbs/pulg2 de presión? F = 14.7 (100 + 10.10) / 10.10 ( 100 + 14.7) = 1.397 FACTORES DE CARGA O CAPACIDAD DE UNA COMPRESORA PARA OPERAR MAS DE UNA PERFORADORA Una regla aproximada para determinar el factor de carga para operar más de una perforadora al mismo tiempo en base a experiencias es: Para una perforadora es necesario un factor de carga de 100%; para 02 perforadoras sería indudablemente el mismo pero para más de 2 y que probablemente no operen al mismo mismo tiempo. Más en este caso cuando el número de perforadoras operan al mismo tiempo, los porcentajes del factor de carga serán: N° DE PERFORADORAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PORCENTAJE (FACTOR DE CARGA) 100 90 - 100 90 85 82 80 77 75 72 71
15 63 25 55 50 51 70 47 También se determinó experimentalmente que la pérdida de capacidad para un incremento de altura es alrededor de 3% por cada 1000 pies de altura, por lo que el porcentaje del factor de carga, para el número de perforadoras debe ser aumentado por esa cantidad. El factor de simultaneidad en la práctica se halla en función de: a) Tonelaje. b) Tiempo Tiempo efec efectivo tivo de traba trabajo jo de de la máquina máquina.. c) Presi resión ón de aire aire.. PERDIDAS POR FUGAS DE AIRE 1. Consu onsumo mo de de Air Aire e por por Desg Desgas aste te de de Máq Máqu uina. ina.-- La La perf perfor orad ador ora a cuan cuando do es está nue nueva va presenta una luz entre el cilindro y pistón de no más de 2 milésimas de pulgada. Por experiencia se ha logrado establecer, que por cada milésima de pulgada de desgaste entre el cilindro y el pistón, el consumo de aire aumenta aproximadamente en un 10%. 2. Desca escarg rga a de Air Aire e por por Orif Orific icio ios. s.-- Las Las desc descar aras as de de aire aire por por ori orififici cios os,, pued puede e ser ser acci accide dent ntal ales es o inte intenc ncio iona nale les. s. Las Las acci accide dent ntal ales es se prod produc ucen en por por defe defect cto o de las las instalaciones, picadura de la tubería o rotura. Las intencionales se producen para los casos de ventilación con aires comprimido por razones de limpieza con aire. Para ambos casos es necesario tener una idea aproximada de la cantidad de aire que pueda salir por un orificio, a una determinada presión que se da en tablas. PROBLEMA : Selección de una compresora de 4200 pies 3 de aire libre por minuto, 90 lbs de presión máxima requerida, 16 pulgadas de carrera de pistón (asumido), 300 rpm, 2.5 pulgadas de diámetro de vástago, Eficiencia mecánica de la compresora 85%, Eficiencia volumétrica 85%, Compresora de doble acción y de dos etapas, Se debe determinar el diámetro de los cilindros de alta y baja presión y el caballaje teórico real del motor, necesarios para hacer funcionar la compresora. Solución: Diámetro de cilindro de baja presión: a 300 rpm el N° de carreras por minuto será: 300x2 = 600 Los pies3 de aire tomado por el cilindro en cada carrera será: 4200/600 = 7.00 A este volumen volumen hay hay que sumar sumar el volumen volumen del vástago vástago que es: 2 3 16x2.5 x π / (4 x1728) = 0.045 pies V1 = 7 + 0.045 = 7.045 pies 3
D1 = 47 V1/L = 47 x
7.045/16
= 31.16 pulg.
Este diámetro será corregido considerando la eficiencia volumétrica X2 / d12 = 100/E X = 31.16 x 100/85 = 33.91 ≅ 34 pulg Diámetro de cilindro de alta presión: D2 = d1 (Pa/P1)1/4 = 31.16 x [ 12.2/ (90+12.2)]1/4 = 18.32 ≅ 18.5 pulg. Luego necesitamos una compresora de 34x18.5x 16” para 300 rpm y para 4200 pies3 de aire libre por minuto a 5000 pies de altura (12.2 lbs/pulg2 de presión atmosférica). Caballaje requerido: HP = N 144 n P a Va / (n – 1) 33000 [( P2/ P1 ) ( n- 1) / n – 1 ] Teórico HP = N 144 n P a Va / (n – 1) 33000 [( P2/ P1 ) ( n- 1) / n – 1 ] 1/ E HP = 2x144x1.406x12.2x4200/33000x0.406 [( 102.2/12.2 ) ( 1.406- 1)/ 1.406 – 1 ] HP = 555 Teórico HP real del motor = 555/0.85 = 653 HP Este es el caballaje neto del motor; su eficiencia tendría que ser considerado para su selección final. Un motor sincrónico probablemente sería usado. La eficiencia sería alrededor del 90%. Esto requerirá un motor de = 653/0.90 = 726 HP. El tamaño del armazón se escogerá cercano al estándar. Finalmente la selección del compresor será de acuerdo al tamaño comercial mas próximo. MAQUINARIA PARA PERFORACIÓN SUBTERRÁNEA Y SUPERFICIAL
La perforación subterránea se realiza empleando principalmente un equipo compuesto por lo siguiente: 1. Perforadora 2. Fuente Fuente de de energía energía (neu (neumáti mática ca o Hidrá Hidráulic ulica, a, eléctri eléctrica) ca) Actualmente Actualmente la minería viene usando perforadoras de acuerdo a las condiciones de trabajo existentes en cada unidad, tal es así que se está operando con perforadoras Jack Leg para perforación en galerías, subniveles, tajeos y túneles en general (minería Convencional), Convencional), para 2 casos de secciones reducidas; menores a 10 m , porque es más económico perforar con diáme diámetro tro peque pequeño, ño, con la finali finalida dad d de redu reducir cir el cons consum umo o de explo explosiv sivos os,, mejo mejorar rar la fragmentación, reducir la sobre rotura y el consumo de concreto, si el túnel se va a revestir, pudiendo eliminarse el sostenimiento. En túneles de mayor sección es más económico económico el uso de taladros de mayor diámetro, entre 45 y 51 mm, que permite reducir la cantidad de taladros, aprovechando al máximo la potencia de la perforadora más aun si se trata de roca de alta dureza. En secciones mayores a 10 m 2 la perforación de galerías, tajeos es más conveniente con Jumbos y perforadoras hidráulicas, por su versatilidad y alto rendimiento, lo cual solamente requiere de que el grado de utilización del equipo sea óptimo. Para Para la perfo perforac ración ión de talad taladros ros largos largos,, se está está emple empleand ando o perfo perforad rador oras as neumá neumátic ticas as monta montada dass sobre sobre Jumb Jumbos, os, Simb Simba, a, Musta Mustag, g, etc. etc. En mucha muchass minas minas se emple emplea a para para la perforación de taladros largos las perforadoras de martillo en fondo (DOWN THE HOLE), así como los SIMBA H-157 obteniéndose obteniéndose para un diámetro de 31/2” un avance de 0.31m/min en DTH y en los SIMBA H-157 para un diámetro de 3” 0.39 m/min. VELOCIDADES DE PENETRACIÓN Perforadora Hidráulica COP 144 velocidades mayores de 3m/min con taladros de 45 a 51 mm. Perforadora Perforadora 1032 y 1238 se puede variar la carrera de pistón, adecuando adecuando así los impactos y la frecuencia de golpes a las características de la roca. TÚNEL TÚNEL BORING BORING MACHIN MACHINE E TBM TBM (topo).(topo).- Perforad Perforadora ora que permite permite perforar perforar seccione seccioness circulares (plena sección) sección) puede trabajar en cualquier tipo de terreno; para las excavaciones excavaciones con radios de curvatura curvatura de 110 mts. mts. Actualmente Actualmente se utilizan utilizan en labores de preparación preparación de mina y en obras hidráulicas. CRITERIOS PARA SELECCIONAR LA MAQUINARIA DE PERFORACIÓN: 1. Geometría Geometría De la la Mina: Ancho de los accesos, dimensiones dimensiones de los tajeos tajeos y galerías. galerías. 2. Tipo Tipos, s, cali calida dad d y faci facililida dad d de disp dispon oner er en el merc mercad ado o naci nacion onal al de acce acceso sori rios os de perforación y consumibles en general. 3. Produ Product ctivi ivida dad d y costos costos est estim imado ados. s. 4. Caracte Característ rísticas icas operat operativas ivas de la máquin máquina, a, accesori accesorios os de segurida seguridad. d. 5. Apoyo Apoyo técnico técnico del fabrican fabricante te post Venta. Venta. PROBLEMAS MAS COMUNES QUE SE VEN EN LA EXCAVACIÓN CON JUMBOS: Baja Utilización del equipo. • Selección inadecuada del equipo. • Avance pobre (% de de profundización profundización del del taladro). • Mantenimiento deficiente. • • Personal no preparado. • Ausencia Ausencia de repuestos repuestos vitales. vitales. Mecanismo de Percusión y rotación: (Martillo en Fondo) La percusión y rotación son separados. • La percusión es producida por un pistón reciprocante, el cual golpea la • broca. La velocidad de rotación es variable, producida por la cabeza de rotación y • transmitida por la columna de perforación. Los martillos de fondo pueden ser usados en perforadoras perforadoras sobre orugas tipo • track drill o perforadoras rotativas. Perforadora Eléctrica: Son perforadoras rotativas, poseen un motor de rotación que permite el giro del barreno, el cual esta conectado a una caja de engranajes que transmite la rotación, para el empuje posee una cadena de propulsión, toda la operación del equipo se controla mediante un tablero electrónico en el cual se puede apreciar los valores de la velocidad de rotación, fuerza de empuje, avance de la perforación, la presión de aire del barrido.
parte fund fundam ament ental al para para la perfo perforac ración ión son son los acero aceross de Aceros Aceros de perforación perforación: La parte perforación (barrenos y brocas), los cuales representan un costo importante en la voladura de rocas (30%) por lo tanto debemos darle la importancia importancia que tiene, podemos podemos tener la mejor perforadora, perforadora, pero si no tenemos un control adecuado adecuado del desgaste desgaste de brocas, estaremos estaremos reduciendo la eficiencia de la perforación. Desgaste del metal duro.- Las placas y botones de los barrenos integrales y de las brocas desgastan en su mayor parte por abrasión contra el fondo del taladro y también contra las paredes. Si este desgaste es importante, disminuirá la velocidad de penetración y el metal duro como los compone componentes ntes del acero, acero, la perforad perforadora ora estarán estarán sometido sometidoss a esfuerz esfuerzos os anormalmente altos. El desgaste frontal lo ocasiona la roca dura que se perfora, siendo la forma plana del desgaste que es la mas ancha en la periferia a causa de la mayor distancia recorrida por la rotación, en caso de las brocas de botones, los botones periféricos se desgastan más. El desgaste diametral ocurre en las rocas abrasivas por su alto contenido de cuarzo, el metal duro de la periferia se desgasta mucho causando contra cono y disminuye el ángulo de incidencia de la broca. Las brocas de botones deben afilarse a los 300 m y los de plaquitas a los 150 m. Las brocas de inserto de plaquitas deben afilarse cuando el filo de corte tiene un ancho de 3 mm, medido a 5 mm de la periferia de la broca, empleando un calibrador de afilado. No se debe permitir que el contra cono (o sea la distancia entre el punto más alto de la broca y el punto donde empieza el espacio libre) sobrepase los 8 mm de una barrena integral y 6 mm de una una broc broca a de plaq plaqui uita tas. s. Una Una broc broca a de boto botone ness tien tiene e coni conici cida dad d cuan cuando do ha desaparecido el espacio libre. Una barrena integral correctamente afilada debe tener solo un nuevo filo de corte en las 3/5 partes del filo. Todo los bordes aguzados deben ser suavizados, usando un esmeril de afilar desechada. El ángulo de afilar debe ser de 110° y el radio de curvatura de 80 mm. En la broca de plaquitas se debe dejar un filo de corte sin afilar del 1/10 del diámetro de la broca. Los botones de metal duro deben ser repasados para que vuelvan a tener la forma original. La forma más práctica es con una copa de afilado revestida de diamante sintético, existiendo copas de afilado que afilan acero y metal duro al mismo tiempo. El contra cono deberá eliminarse tan prono como sea posible por medio de afilado frontal. El afilado del diámetro de la broca de plaquitas se debe hacer solo si el frontal no es suficiente evitando de esta manera la reducción prematura del diámetro de la broca. Para quitar el contra cono de la broca de botones es necesario en la mayoría de los casos rebajar el diámetro, al mismo tiempo se reafila a la forma original del botón. PERFORACIÓN ROTATIVA: Utiliza el principio de rotación y la penetración en la roca ocurre debido a la combinación de 3 acciones: El empuje, la rotación y el barrido EMPUJE EN PERFORADORAS ROTATIVAS: El empuje es la fuerza principal que causa la penetración; el empuje en los insertos de la broca broca tiene tiene que que exced exceder er la fuerz fuerza a compre compresiv siva a de la roca roca para para que que pued pueda a penet penetrar rar (idealmente (idealmente como el 80% de su largo). El peso del empuje está limitado por el tamaño de los cojinetes dentro de los conos a brocas mayores cojinetes mayores.
PULLDOWN MÁXIMO ESTIMADO: (= 810x diamtero2) Diámetro (in) Max Pulldown (lbs) 5 7/8 27958 6 29160 6¼ 31641 6¾ 36906 7 7/8 50233 8¾ 62016 9 65610 9 7/8 78988
Diámetro (in) 10 5/8 11 12 ¼ 13 ¾ 14 ¾ 15 17 ½
Max Pulldown (lbs) 91441 98010 121551 153141 176226 182250 248063
BROCA TRICONICA: Es una broca compuesta por tres conos giratorios, con incrustaciones de dientes o insertos los cuales son presionados contra contra la superficie de la roca en el fondo del agujero (taladro), al mismo tiempo se le da rotación. Los dientes o insertos son variables y dependen del tipo de
roca o material a perforar, para roca blanda los dientes son afilados y grandes y para roca dura los botones (dientes) son pequeños y rendondeados. Rotación.- Al girar el cuerpo de la broca , los conos giran en el fondo del agujero, permitiendo que los dientes entren en contacto con la roca. El movimiento angular de los dientes d en la roca provoca el rompimiento y el triturado por la fuerza de empuje. La pequeña desviación de los conos (brocas para roca suave) añade a los dientes una acción de arrastre al rotar. Barrido.- Los cortes deben ser evacuados del agujero, para evitar la pérdida de energía en triturado repetido, reducir la abrasión, evitar el atasque. El aire comprimido inyectado a través de la columna de perforación, arrastra los recortes hacia la superficie. Presión de Aire.- La Presión en las boquillas de la broca debe ser suficiente para dislocar los recortes y acelerarlos hasta la velocidad de barrido. La velocidad de Barrido (pies por minuto).- La velocidad debe ser suficiente como para sacar los recortes a la superficie. La apari aparici ción ón de equip equipos os diese diesell ha propor proporcio cionad nado o mayo mayorr flexi flexibil bilid idad ad a la operac operación ión,, reduciéndose los costos en mas del 50%, incrementándose la vida de los accesorios. Los equipos equipos eléctricos eléctricos se concent concentran ran en diámetro diámetross superior superiores es a 12 ¼”, se incorpo incorporan ran los sistemas de automatización y navegación GPS, llegándose a records de 6000 horas por año. Como podemos obtener una velocidad de barrido superior ?.- Usando un compresor de mayor volumen, mas cfm de aire, reduciendo el área anular entre la pared del hueco y las tuberías de perforación usando una tubería de mayor diámetro. La perforación debe poder usar tubería mayor, el espacio anular debe permitir que pasen los detritus mayores. CARACTERÍSTICAS DE LAS PERFORADORAS: PERFORADORAS: Son autónomas, Impulsadas eléctricamente o por motores diesel, Montadas sobre chasis sobre orugas fabricados en serie; su construcción modular permite ofrecer alternativas de motores de impulsión, tamaños de compresoras, altura de mástil o torre. Ofrecen unidades equipadas con compresoras de alta presión para operar martillos DHD de percusión y a la vez de la modalidad rotativa. Totalmente dispuestas a automatizarse hasta llegar al modelo automático. PLATAFORMA DE PERFORACIÓN: Son soportes radiales que distribuyen las fuerzas de tensión a lo largo del perímetro del soporte y no lo concentran en un punto como lo hacen los soportes convencionales. La plataforma para el equipo de propulsión está montada sobre un soporte independiente que aísla los componentes de las vibraciones y golpes. TREN DE POTENCIA.- La fuente primaria de energía es para todo los componentes, Motor diesel o eléctrico, Tamaño y potencia que varían de acuerdo a los rendimientos y la capacidad requerida. Construcción modular que permite ofrecer varias opciones de motores, respecto a la potencia lo que permite adecuar el equipo de trabajo a gran altitud. SISTEMA DE BARRIDO CON AIRE.- El propósito principal es limpiar el fondo del taladro y sacar los detritus de la roca hasta superficie; esta compuesto por un compresor y tubería, mangueras, conducto a través del cabezal rotatorio, columna de perforación y boquillas de la broca. Cuando se dispone de compresora de alta presión, el aire acciona el pistón del martillo en fondo. Función secundaria enfriar la broca. componentes son ensamblados ensamblados sobre CHASIS TRANSPORTADOR SOBRE ORUGAS: Los componentes una plataforma o base rígida. El motor, compresor y bombas van montados sobre una base auxiliar aislada y amortiguada (perforadoras rotativas IR); los chasis transportadores sobre orugas son fabricados por los fabricantes de excavadoras hidráulicas como caterpillar. MECANISMOS DE NIVELACION: posee gatas para la nivelación y alinear el equipo, Es una plataforma estable y permite aplicar el peso adecuado. Rotary Drill, compuesto por 3 o 4 gatas hidráulicas con zapatas que permiten levantar totalmente el equipo. TRC DRILL, la guía se desplaza y las orugas son ajustables, permitiendo la nivelación sobre tres puntos. SISTEM SISTEMA A DE ALIMET ALIMETACI ACION ON, pose posee e vent ventaj ajas as sobr sobre e los los sist sistem emas as de alim alimen enta taci ción ón convencional por cuanto reduce el peso de la estructura, El desgaste es más aparente comparado con los sistemas de cadena y además mas seguro. La alimentación es uniforme sin golpes para una reducción del desgaste de los accesorios comparado con sistemas de cadena y piñón; La instalación es más rápida para una mejor disponibilidad y por lo tanto menor costo. Mayor Mayor efici eficien encia cia mecán mecánica ica por la reduc reducció ción n de pérdi pérdida dass por por fricc fricción ión;; menos menos polea poleass y componentes de cable.
MECANISMO DE ROTACIÓN EN LAS PERFORADORAS ROTATIVAS: Tienen la finalidad de hacer girar las barras y transmitir el par, las perforadoras llevan un sistema de rotación montado generalmente en el bastidor que se desliza a lo largo del mástil de la perforadora. Son Son de vario varioss tipos tipos:: Mesa Mesa rotato rotatoria ria,, cabez cabeza a accio acciona nada da por por motor motor hidráu hidráulic lico, o, cabez cabeza a accionada por motor eléctrico. El sistema de rotación por un motor eléctrico es mas usado en las máquinas grandes porque aprovecha la gran facilidad de regulación de los motores de corriente continua. PERFORADORAS HIDRÁULICAS Son perforadoras que RASTRILLAJE Es una operación que consiste en situar al mineral de los tajeos adyacentes al shut, tender el relleno en dicho tajeo, llenar carros mineros en una galería, mediante la acción de un rastrillo y winche. El rastrillaje es de suma importan i mportancia cia en el palaneo mecánico mecánico dentro del ciclo de minado y su uso es muy difundido en algunas minas subterráneas, con los sistemas convencionales de minado como con los sistemas de trackless. Usándose en forma combinada y de acuerdo a ciertas consideraciones que se presentan en el trabajo de extracción. EQUIPO DE RASTRILLAJE Para EL montaje de equipo de rastrillaje es necesario contar con los siguientes componentes: 1. Rastrillo 2. Winche 3. Cable 4. Polea 5. Plataforma 1. RAST RASTRI RILL LLO.O.- Llamado Llamado también también SCRAP SCRAPER ER son de formas formas y tamaño tamañoss difer diferen entes tes,, de acuerdo al trabajo al que está destinado; sin embargo dos componentes básicos permanecen constantes el asa y la placa posterior de excavación. La hoja de excavación tiene dos partes una rígida unida al asa y la otra consistente de una cuchilla o uña cambiable y fijada a la primera mediante pernos. El asa es el que une los extremos de la placa posterior y termina a manera de una “V” y su función es equilibrar equilibrar y en la mayoría de los rastrillos es fija, en otras tienen cierto juego en el contacto con la placa posterior. Clases de Rastrillo: a) Tipo Tipo azadó azadón n o abiert abierto.o.- Genera Generalm lment ente e carec carece e de placas placas lateral laterales es y la placa placa posterior tiene un ángulo de abertura grande. Se usa para el acarreo de material grueso. b) Tipo Tipo Caja Caja o Cerr Cerrad ado. o.-- Tien Tiene e plac placas as late latera rale less fija fijass y el conj conjun unto to tien tiene e una una apariencia de una caja. Se usa en el acarreo de material fino a mediano y detiene la carga en forma satisfactoria en distancias grandes y cuando el piso por donde transita es lisa. c) Exist Existen en tambi también én forma formass interm intermedi edias as.. 2. WINCHE.- Elemento motriz; que comprende la Tambora y el motor, de acuerdo a esto y para uso en la minería se tiene winches de 2 a tres tamboras con motor eléctrico y aire comprimido, con potencias de 7 a 40 HP. La tambora tiene capacidad de 40 a 150 metros de cable. Partes principales: Base: Es una pieza rígida de acero fundido. Tiene orificios para el anclaje en el piso, provee rigidez a toda la estructura de la máquina durante el trabajo. Tamboras: Tamboras: Con diámetros grandes aumenta aumenta la capacidad de trabajo del cable cable y reduce el desgaste de este. Una tambora apropiada y ancha realiza un buen arrollamiento del cable. Embrague: Sirve para transmitir el movimiento a cada uno de las tamboras desde el eje principal. Dos engranajes locos o intermedios giran entre el piñón de mando del eje principal y la corona dentada del embrague, resultando una reducción de velocidad en los engranajes. Las bandas exteriores del embrague son controlados mediante una palanca. Frenos: Son regulables del tipo de banda exterior y se halla al lado del operador. Actúan a manera manera de mordaza mordaza al presiona presionarr la palanca palanca de freno. freno. Algunas Algunas winchas winchas tienen tienen frenado frenado automático. Engranajes y Chumaceras: Las tamboras, el engranaje y los piñones están situadas en el mismo mismo eje. eje. Por Por lo general general en cada cada tambor tambor existe existen n tres engrana engranajes jes intermed intermedios ios que
transmiten el movimiento del eje a la corona dentada, resultando menor así la rotación del tambor. Guías de Cables: Sirven para prevenir el arrastre angular y reducen el desgaste del cable. Tiene rodillos de tubos de acero cubiertos de caucho resistente a la abrasión. Están colocados vertical y horizontalmente. Protector de cable: Tiene por objeto proteger al operador de accidentes cuando se rompa el cable. 3. CABLE: Es el elemento de tracción, es el que comunica el movimiento al rastrillo. El diámetro del cable es de acuerdo a la potencia del motor del winche, distancia de rastrillaje y capacidad de la tambora. En la tabla siguiente se da la relación entre la potencia del motor y diámetro del cable de acuerdo a experiencias obtenidas en la mina. DIÁMETRO DE CABLE POTENCIA Pulgadas HP 5/16 Hasta 5 3/8 5 – 10 1/2 10 – 20 5/8 20 – 30 3/4 30 - 40 4. POLEA Llamada también rondana, sirve para sostener, guiar y facilitar el movimiento del cable de avance durante la operación de rastrillaje. Para sostener sostener la polea se fija en la pared del tajeo una alcayata alcayata del cual se une un pedazo de cable. En En el caso de de labores angostas angostas simplemente simplemente se sostiene sostiene de un puntual colocado colocado entre entre las cajas de la veta. Las poleas poleas usadas usadas en el rastrillaj rastrillaje e pueden ser de tamaños tamaños siguientes: siguientes: 6, 8, 10, 12 y 14 pulgadas y la ranura de la polea está de acuerdo al diámetro del cable a utilizar. 5. PLATAFORMA: Sirve Para instalar en él la Wincha. En el tajeo se confecciona con tablas y puntales en la dirección del echadero, debiendo estar bien asegurada para evitar posibles desprendimientos al momento de operar la Wincha. Diseño de partes del rastrillo: A pesar de que se cuenta en el mercado con rastrillos, muchas veces en la mina existe necesidad necesidad de confeccionar confeccionar rastrillos. En cualquiera de los casos, es conveniente tener en cuenta ciertas normas de diseño como la que se indica a continuación: a) Condicio Condiciones nes de servicio servicio..- Se considera considerará rá la clase de servicio servicio que que prestará prestará el rastrillo, rastrillo, los esfuerzos a que estará sometido y tipo de abrasión a soportar. b) Angulo de excavación excavación y forma de de plancha plancha posterior.posterior.- La forma forma y ángulo de de excavación excavación de la parte posterior y cuchilla es importante, porque un ángulo grande de curvatura limita al rastrillo recoger o retener la carga. Un ángulo pequeño es desventajoso, desventajoso, porque permite que el rastrillo se entierre. Se recomienda los ángulos siguientes: Rast Rastri rillllo o tipo tipo Azad Azadón ón:: de 67° 67° a 70° 70° Rastrillo Tipo Cajón: de 57° c) Estabil Estabilidad idad y Equilibr Equilibrio.io.- Es important importante e que el centro de gravedad gravedad esté adecua adecuadam damente ente situado para asegurar una buena estabilidad durante el carguío. El equilibrio debe mantenerse entre el peso, posición relativa y contorno de la plancha posterior. d) Capa Capacid cidad. ad.-- Debe Debe diseñ diseñars arse e Do a las las condi condicio ciones nes de minera mineral,l, longit longitud ud de arras arrastre tre,, potencia de la wincha y producción. e) Peso Peso..- El rast rastri rillllo o debe debe tene tenerr peso peso sufi sufici cien ente te para para mant manten ener erse se en oper operac ació ión n y proporcionar un buen carguío.
CONSIDERACIONES PARA EL CALCULO DE RASTRILLAJE: CAPACIDAD DE RASTRILLAJE.- La capacidad teórica de rastrillaje se calcula con la siguiente fórmula: C = c x T x V x E / 2D en pies cúbicos. Donde: T : Tiempo total de rastrillaje, en minutos.
C: Capacidad de rastrillaje o carga; en pies3. c: Capacidad de rastrillaje elegido; en pies pies3. V: Velocidad de jalado en pies/minuto. E: Eficiencia total de 45 a 75% D: Distancia de rastrillaje; en pies. TRACCIÓN DEL CABLE: Cuando se rastrilla sobre el nivel, la tracción en el cable viene a ser la fuerza que resulta del peso del rastrillo más la carga por el coeficiente de fricción. F = f (Wr + Wm) Donde: F: Fuerza de tracción en el cable; en Lbs. f: Coeficiente de fricción. Wr: Peso del rastrillo; en lbs. Wm: Peso del mineral cargado por el rastrillo en Lbs. El coeficiente de Fricción (f) depende de: a) De la natural naturalez eza a del del piso, piso, pudie pudiend ndo o ser ser de 0.5 para pisos pisos niforme niformess y 1.0 para para pisos pisos ásperos. b) De la gradi gradiente ente según según la tabla tabla siguie siguiente nte:: ANGULO ANGULO CON LA LA SUBIENDO SUBIENDO HORIZONTAL +% 10° 15 20° 30 30º 35 40° 40 45° 45 En resumen f= f 1 + f 2 donde: f 1 = Factor de seguridad que varía de 0.5 a 1 f 2 = Factor de gradiente que da la tabla. POTENCIA DE MOTOR DE WINCHE:
BAJANDO BAJANDO -% 20 40 60 Resbala Resbala
HP = (F + s) / 33000 Donde: F= Fuerza de tracción en el cable en libras. S= Distancia equivalente recorrida.
VELOCIDAD DEL CABLE La velocidad del cable para los cálculos se puede estimar en base a la tabla siguiente: VELOCIDAD BAJA MEDIA ALTA Pies/minuto 150 – 200 225 –275 300 a más. Distancias Cortas Largas Largas Para Material Grueso Medio Fino Para formas Angulosas suaves Suaves Fondos Asperos Medio lisos Densidad alta o baja alta o baja baja. TIPOS DE USOS DE RASTRILLOS TIPO DE RASTRILLO Para Material Para formas: Facilidades para excavar Facilidades para acarrear Facilidades para deslizarse
ABIERTO grueso anguloso buena mala mala
CERRADO fino suaves mala buena buena
MODELOS DE WINCHES En el mercado nacional se conocen muchos modelos y marcas: como Joy, Gardner Denver, Derena, etc. CALCULO Y SELECCIÓN DE EQUIPO DE RASTRILLAJE Para Para el cálcu cálculo lo de todo todo equipo equipo de rastri rastrilla llaje je es necesa necesario rio consid considera erarr el tipo tipo de mater material ial,, fragmentación, volumen y demás condiciones que permitan la operación en condiciones óptimas.
Calcular Calcular el HP del Winche, tipo de cable para rastrillar mineral en una labor de piso accidentado, accidentado, para un desplazamiento desplazamiento uniforme; el material (mineral de Zinc) seco, con peso específico de 125 3 lbs/pie , tamaño promedio 6” de diámetro, con bastante fino, ocasionalmente trozos de 12” de diámetro. Objeto jalar mineral del tajeo al shut. Tonelaje por guardia: 180 tn Distancia máxima del frente al shut: 100 pies Gradiente máxima: 20° bajando. a) Selecc Selección ión del del rastrill rastrillo, o, para para lo cual cual se deben deben consid considerar erar las condi condicion ciones es del terre terreno, no, material, para elegir un rastrillo abierto de media caja. b) Volume Volumen n Horario: Horario: se se tiene tiene que consi considera derarr lo siguien siguiente: te: Tiempo efectivo de trabajo: 6 horas/gdis. Tonelaje a extraer: 180 tn/gdia. Tonelaje horario = 180/6 0 30 Tn/hr Volumen horario = (30 tn/hr x 200 lb) / (125 lbs/pie3 x 1 tn) = 480 pies3/hr c) Velo Veloci cida dad d del del Cabl Cable e De acuerdo a la tabla consideramos velocidad media entonces hallamos: Velocidad de arrastre = (225 + 275) / 2 = 250 pies / minuto Velocidad de Retorno = (250 pies/min/3) + 250 pies/min = 333.33 pies/min. Velocidad promedio de trabajo = (250 + 333.33) / 2 = 291 pies/min Velocidad Promedio de trabajo = 291 pies/min = 4.85 pies/seg d) Dist Distan anci cia a Equiv Equival alen ente te Distancia : 100 pies Distancia recorrida por viaje = 100 x 2 = 200 pies Cambios de posición: marcha y contramarchas = 4 seg x 4.85 = 20 pies Carga: rastrillaje en el frente = 5 seg x 4.85 = 25 pies (aprox) Descarga vaciado en el shut = 3 seg x 4.85 = 15 pies (aprox) Distancia total equivalente: 260 Pies recorridos por viaje. e) Pote Potenc ncia ia del del Win Winch che: e: Factor de fricción: f = 1.0 – 0.40 = 0.60 (20° bajando) Fuerza de tracción: F = f (Wr + Wm) Wr = 810 lbs. Wm = peso específico por volumen N° de viajes/hr = (291 pies/min x 60 min x 0.75) / (260 pies/viaje x 1 hr) = 50 viajes/hr. Capacidad de Rastrillo= 480 pies 3/ hr / 50 viajes/hr viajes/hr = 10 pies pies3/hr. (aprox) Peso del material = 125 lbs/pie3 x 10 pies3/viaje = 1250 lbs F = 0.6 (810 + 1250) = 1236 lbs HP = F x De De / 33000 = 1236 lbs x 260 pies / 33000 = 10 HP Entonces el cable para 10 HP se busca en la tabla y se determina el tipo de cable como 3/8” de diámetro para un HP de 5 a 10 HP.
IZAJE Es una una opera operació ción n muy muy import important ante e dentro dentro de los traba trabajos jos de miner minería ía,, que que permi permiten ten la extracción a superficie de mineral de los tajos, así mismo el transporte de materiales, suspensión suspensión de jaulas para transporte de personal, personal, carros mineros, Skips, para perforaciones inclinadas mediante jaulas suspendidas, para suspender rezagadoras, para la ampliación y ensanche de pozos, mediante plataformas de trabajo, para transportar maquinaria, etc. Empleándose Winches de 01 ó 02 tamboras, con un motor, 2 motores, 3 motores , etc, las plataformas pueden suspenderse mediante 2 cables, 3 o 4 cables y pueden estar controlados por 2,3 0 4 winches sincronizados mediante control remoto. Sistemas de Izaje: 1. Por Por medio medio de un un cabl cable e no equ equili ilibr brad ado o Se usa en minería poco profunda Se usa en explotaciones pequeñas Se usa en exploraciones
Se usa en Piques inclinados 2. Por medio medio de 2 cables cables y un cable cable de equil equilibri ibrio o Se usa en tonelajes medios Se usa en minas de mediana profundidad
POLEA
3. Por medio medio de 2 cables cables parcialm parcialmente ente equilib equilibrado radoss Se usa en Minas profundas Se usa en grandes tonelajes Es una variante de la Polea Koepe.
COMPONENTES BÁSICOS DEL EQUIPO DE IZAJE: 1. Tambora 2. Cable CABLE 3. Polea 4. Skip, kip, Jaul Jaula a o Bal Balde de 5. Castillo POLEA
W
S K I P
TAMBORA.- Es un elemento que sirve para enrollar el cable durante elizaje y puede ser de diferentes formas: Cilíndrica o cónica. Partes: B A : Profundidad Profundidad De De enrollamiento enrollamiento B : Largo de enrollamiento D: Diámetro interior de la tambora H: Diámetro de la brida H D K: Factor de línea más adecuado A POLEA.- Elemento que ayuda al deslizamiento del cable y debe poseer las siguientes tolerancias: TOLERANCIA φ CABLE ¼” 5/16” + 1/64” 1/32” 3/8” ¾” + 1/32” 1/16” POLEA 1 3/16” 1 1/8” + 3/64” 3/ 3/32” 1 3/16” 1 ½” + 1/16” 1/8” 1 19/32” 2” + 1/8” 3/16”
Para evitar el esfuerzo de doblamiento por una distribución inadecuada del cable en la polea es necesario tener en cuenta la tolerancia arriba mencionada, si es cerrado no gira bien el cable produciéndose resistencia y desgaste en el cable y si es abierto se sale el cable de la polea.
CABLES DE ACERO.- Es un producto que se fabrica con alambres de acero, colocados ordenadamente para desempeñar un trabajo determinado. Al diseño y arreglo de las partes que forman un cable de acero que consiste en alambres, torones y alma, se denomina construcción. Como los cables se someten a distintos trabajo dependiendo de la maquinaria en que se utilicen así como de las condiciones en que trabajen, existen construcciones específicas para llenar los requisitos de cada trabajo en particular. En izaje Son elementos que se enrollan en la tambora; siendo el cable un conjunto de torones, dispuestos en capas y que sirve para jalar y subir la carga y se debe elegir de acuerdo a la función y la resistencia del cable. Partes del cable: Alambres, torones, Alma, aisladores. .Alambre: Es el elemento metálico resistente o hilo, del cual está compuesto principalmente el cable Torón : Es la parte del cable que está constituido por alambres ubicados en un trenzado; si el cable tiene alma, alrededor del alma va el torón, que puede ser circular, triangular o plano. CABLE Alma: Es una fibra (cáñamo o metal) que va al interior del torón o cable, con la finalidad de darle flexibilidad y resistencia. Aisladores: Son cubiertas que aíslan los torones. Lubricantes: Son partes del cable que sirven para disminuir la fricción entre sus partes. Cubierta Galvanizada: Lo poseen los cables para darles mayor resistencia a la oxidación y tracción. Clasificación.- Las principales construcciones se clasifican en tres grupos: 6x7, 6x19, 6x37. Estos dos últimos grupos incluyen varias construcciones, por ejemplo: 6x19 Filler (6x25), 6x19 Seale, etc. Para el grupo 6x19, para el grupo 6x37: 6x31, 6x36, 6x43, etc. Grupo 6x7.- En este grupo c/u de los seis torones que forman el cable está construido en una sola hilera de alambre, colocada alrededor de un alambre central, debido a que el número de alambres (/) que forman el torón es reducido, nos encontramos con una construcción de cables formada por alambres gruesos que es muy resistente a la abrasión, pero no recomendable para las aplicaciones donde se requiera flexibilidad. (Diámetro mínimo recomendado de poleas o tambores: 40 veces el diámetro del cable). Grupo 6x19.- Este tipo de cale es de mayor uso, por tener la cualidad de ser resistente a la abrasión y así mismo bastante flexible. En este grupo los torones se construyen usando desde 16 hasta 26 alambres, lo que hace fácil la selección del cable para un trabajo determinado. En la práctica, las dos construcciones que más se utilizan de este grupo son las de 6x19 Filler (6x25) (12/6/6/1) y la Seale 6x19 (9/9/1). De estas dos la más usada es la primera por tener la gran ventaja de ser resistente a la abrasión, al aplastamiento, así como lo suficientemente suficientemente flexible para trabajar en poleas o tambores que no tengan tengan un diáme diámetro tro muy muy reduc reducido ido en relac relación ión al diáme diámetro tro del del cable cable.. (Diám (Diámetr etro o mínim mínimo o recomendado de poleas o tambores: 25 veces el diámetro del cable). Esta construcción de cable está conformada por 6 torones de 25 alambres c/u; que están integrados por dos hileras de alambres colocados alrededor de un alambre central, con el doble de alambres en la hilera exterior (12) que los que tiene en la hilera interior (6). Entre estas dos hileras hileras se coloca seis alambres alambres muy delgados, delgados, como relleno relleno (Filler) (Filler) para darle la posición posición adecuada a los alambres de la hilera exterior. La otra construcción que hemos señalado en este grupo, o sea la 6x19 Seale. Está conformada por seis torones de 19 alambres cada uno, que están integrados por dos hileras de alambre del mismo número (9) colocados alrededor de un alambre central. En este caso, los alambres de la hilera exterior son más gruesos que los de la hilera interior, con el objeto de darle una mayor resistencia a la abrasión y aplastamiento, pero su flexibilidad es menor que las del cable 6x25, aunque no son tan rígidos como la construcción de 6x7. (Diámetro mínimo recomendado de poleas o tambores: 30 veces el diámetro del cable.). Grupo 6x37.- Las construcciones de este grupo son más flexibles que las de los grupos 6x7 y 6x19, debido a que tienen mayor número de alambres por torón. Esta construcción de cable se utiliza cuando se requiere mayor flexibilidad. No se recomienda cuando sea sometido a una abrasión severa, por tener el diámetro de sus alambres exteriores más pequeños.
Este grupo incluye varias construcciones, construcciones, de 29 a 46 alambres por torón. Aunque nominalmente nominalmente se le denomina construcción 6x37 en realidad casi ninguno de los cables de este grupo tiene 37 alambres por torón. Mejorando Mejorando el diseño en la fabricación del cable se le construye el torón en una sola operación, lo cual ha evitado el cruce interno de los alambres que lo componen, esto ha dado lugar a utilizar torones compuestos de 29 a 43 alambres (Diámetro recomendado de poleas o tambores para este tipo de cable: 18 veces el diámetro del cable). Además de los grupos antes indicados, consideramos conveniente nombrar el grupo 8x19, que está constituido de 8 torones alrededor de un alma, siendo esta alma generalmente de fibra. Alma del Cable.- El alma del cable sirve como soporte a los torones que están enrollados a su alrededor. El alma se fabrica de diversos materiales, dependiendo del trabajo al cual se va a destinar el cable, siendo las más usuales: el alma independiente de cable fabricado con alambres de acero dispuestos generalmente en construcción 7x7; almas de acero que están formadas por un torón igual a los demás que componen un cable y las almas de fibra, que pueden ser de fibras vegetales o sintéticas, (cáñamo, polipropileno). El alma de acero se utiliza para aplicaciones aplicaciones donde el cable está sujeto a severos aplastamiento aplastamiento o cuando el cable trabaje en lugares donde existan temperaturas muy elevadas que ocasionen que el alma de fibra se dañe con el calor. También este tipo de alma proporciona una resistencia adicional a la ruptura, de aproximadamente aproximadamente 10% dependiendo dependiendo del la construcción del cable. Loa cables con alma de acero son ligeramente más rígidos que los cables con alma de fibra, pero soportan los dobleces adecuadamente. Los cables con alma de fibra se usan en aquellas aplicaciones en las que los cables no están expuestos a condiciones antes mencionadas. Estos cables son más fáciles de manejar y más elásticos. INSPECCION DE CABLES.- Los cables se desgastan, más o menos rápidamente según el trabajo que realizan, disminuyend disminuyendo o por lo tanto el coeficiente de seguridad con que trabajan. trabajan. A fin de evitar evitar roturas imprevis imprevistas tas es necesario necesario inspeccion inspeccionar ar periódic periódicame amente nte el estado estado de los cables. Esta inspección sirve además para precisar los factores que más influyen en su deterioro y por ello corregir y disminuir en lo posible la acción de estos. En algunos casos, por ejemplo en pozos de extracción de minas, ya existen normas que indican cuando hay que realizar la inspección y la forma de llevarlas a cabo. La correcta inspección consiste en lo siguiente: 1. Alam lambres bres roto rotos. s. 2. Alam Alambr bres es des desga gast stad ados os.. 3. Oxidación ión. 4. Alam lambres bres floj flojos os.. 5. Cordo Cordones nes desequ desequili ilibr brado ados. s. 6. Disto Distors rsión ión y malos malos tratos tratos.. 1.- Alambres rotos.- Hay que anotar el número de alambres rotos por metro de cable y prestar especial atención al tramo que esté en perores condiciones. Hay que observar si las roturas están están regularmen regularmente te distribuid distribuidas as entre los cordones cordones.. Si están concen concentrado tradoss en uno o dos cordones solamente solamente el peligro de rotura del cordón es mayor que si están repartidos entre todos ellos. También debe observarse si la mayoría de las roturas ocupan siempre la misma posición respecto a los cordones, es decir si son roturas exteriores (en el lado exterior del cordón) o interior (entre cordones adyacentes). Según la forma de los extremos de los alambres rotos, se pueden reducir las causas de su rotura. haberse 2.- Alambres desgastados.- Aunque los alambres no hayan llegado a romperse puede haberse desgastado considerablemente, produciendo un debilitamiento general del cable que puede llegar a ser peligroso. En la mayoría mayoría de los cables cables flexibles, flexibles, el desgaste desgaste por rozamie rozamiento nto exterior exterior no constituye constituye un motivo de sustitución si no se rompen los alambres. En cables rígidos, cables helicoidales y cables cerrados, un fuerte desgaste exterior puede representar una gran disminución disminución de sección y por lo tanto del coeficiente de seguridad. Cuan Cuando do se obse observa rva una una fuert fuerte e reduc reducció ción n del diám diámetr etro o del cable cable (apart (aparte e de la reduc reducci ción ón estructural) es conveniente ir comprobando periódicamente que el coeficiente de seguridad no pase de un mínimo peligroso. 3.- Corrosión.- Es conveniente también una comprobación del diámetro del cable en toda su longitud, para investigar cualquier disminución brusca de diámetro.
Esta reducción puede ser debida a que el núcleo de fibra se haya secado y descompuesto o a que exista una corrosión interna. Generalmente la corrosión interna se manifiesta por oxidación y la presencia de herrumbre en las hendiduras de los cordones. Pero existe también la posibilidad de que haya corrosión interna en el cable sin que se manifieste exteriormente.
TABLA DE RECOMENDACION PARA POLEAS Y CABLES: TIPO DE DIÁMETRO DE POLEA TIPO DE SERVICIO CABLE RECOMENDADO MINIMO Cable de arrastre 6x7 72 d 42 d Cable de izaje Estándar 6 x 19 45 d 30 d Cable extraflexible para izaje 8 x 19 31 d 21 d Winches de Mina 100 d 60 d Cable flexible para izaje 6 x 37 27 d 18 d Torres de perforación 30 d 20 d CALCULO DE IZAJE: Para los siguientes datos determinar diámetro del cable, Polea, Tambora, HP del Winche: Profundidad del pique = 500 pies Peso de Skip = 1200 lbs Peso mineral = 6000 lbs. Capacidad de izaje por guardia = 600 TC Tiempo de aceleración y desaceleración: 6 seg Tiempo muerto en subir y bajar: 8 seg. Izaje por medio de un cable no equilibrado. a) Cálc Cálcul ulo o del del cabl cable: e: Método de tanteo con factor de seguridad y resistencia φ Cable = d φ Polea = 60 d a 100d = φ Tambora. Escogemos Escogemos un cable de 1 1/4” de diámetro cuyo peso es de : 4.35 Kg/m = 2.92 lbs/pie. Para un factor de seguridad de 5 FS = 5 Fr = 76000 d2 Carga de ruptura = 76000 (1.25)2 /2000 = 59.375 Tn = 59.38 Tn Cable de 1 ¼” de diámetro de 6 x 19 φ Tambora = φ Polea φ Cable = 1.25”; escogemos una proporción de 60d para la polea y tambora. φ Tambora y Polea = 60 x 1.25 = 75” = 6.25’ radio tambora = 3.13’ Cálculo de cable para chequeo del cable elegido: Peso de Skip = 1200 lbs/ 2000 : 0.6 TC Peso Mineral = 6000 lbs/ 2000 : 3.0 TC Peso del cable 533’ x 2.92 lbs/pie/2000 : 0.78 TC Aceleración Aceleración del Cable Cable (0.6 + 3)x3.13/ 3)x3.13/ 32.2 32.2 : 0.33 TC Peso que soporta el cable 4.71 TC Carga de doblado = Fd = EAdw/D A: Sección Sección del cable cable = 0.38 d2. dw: diámetro de los hilos = 0.063 d D = φ Polea E: Módulo de elasticidad del cable (12 x 106). Fd = 12x106x0.38(1.25) 2x0.063(1.25)/75 = 7481.25/2000 = 3.74 TC Carga de doblado = 3.74 TC Carga que soporta el cable= 4.71 TC 8.45 TC Chequeo con el factor de seguridad: FS = 59.38 / 8.45 = 7.02
b) Cá Cálcu lculo lo del del HP del del Winc Winche he:: Cálculo de velocidad y aceleración: N° de viajes/hora = N° tn a izarse/ (N° hr x capacidad) = 600/ (6 x 2) = 50 viajes Tiempo de izamiento de un viaje en segundos: Tiempo de viaje Tv = 3600 seg X 1 viaje /50 viajes = 72 seg. Tiempo de aceleración = Ta : 6 seg Tiempo de desaceleración = Td : 6 seg. Tiempo muerto = Tm : 8 seg. Tiempo total subir y bajar = Tv – Tm = 72 – 8x2 = 56 seg. Tt = 56 seg/viaje. Tt subir o bajar = 56/2 = 28 seg. Resumen: Tiempo de aceleración = 6 seg. Tiempo de movimiento uniforme uniforme = 16 seg = Ts Tiempo de desaceleración = 6 seg. Tiempo total = 28 seg. Tiempo de velocidad constante (promedio) Fórmula = e = [Tt – (Ta + Td)/2] = 28 – (6 + 6)/2 = 22 seg. Número de vueltas de la tambora = Long. Cable / πD = 500 / 3.1416x6.25 = 25.46 vueltas de la tambora. Velocidad angular de la tambora= N° de vueltas/e = 25.46/ 22 = 1.15749 W = 1.15749 RPS Aceleración Aceleración = W Ta/2 Ta/2 = 1.15749 1.15749 x 6 /2 = 3.47247 3.47247 Velocidad Uniforme = W ts = 1.15749 x 16 = 18.5198 Desaceleración = W td/2 = 1.15749 x 6 / 2 = 3.47247 Longitud del cable enrollado Durante: Aceleración Aceleración : N° de vueltas x πD= 3.47247 x 3.14159 x 6.25 = 68.18 Movimiento Uniforme: N° de vueltas x πD= 18.5198x6.25x3.14159= 18.5198x6.25x3.141 59= 363.64 Desaceleración: N° de vueltas x πD= 3.47247 x 3.14159 x 6.25 = 68.18 Para Chequeo debe coincidir con la prof. El pique = 500.00 CALCULO DE MOMENTOS: Peso estático = Carga, porque no hay sistema de equilibrio SUBIENDO: Peso estático: Peso de jaula (Skip) + Peso de Mineral Peso estático = 1200 + 6000 = 7200 lbs. (sin considerar el cable, se usa solo cuando es equilibrado y este valor se resta). BAJANDO: Peso estático: Peso de Skip (no se usa en sistema equilibrado) Peso estático = 1200 lbs. MOMENTO PRODUCIDO POR LA CARGA SUBIENDO N° DE VUELTAS MOMENTO 0 7200 X 3.13 : 22536 3.47247 7200 X 3.13 : 22536 21.99 7200 X 3.13 : 22536 25.47 7200 X 3.13 : 22536 MOMENTO PRODUCIDO POR EL CABLE SUBIENDO N° DE VUELTAS 0 (500 X 2.92)X 3.13 3.47247 (431.82X 2.92)X 3.13 21.99 (68.18 X 2.92)X 3.13 25.47 (0 x 2.92 ) X 3.13 MOMENTO TOTAL SUBIENDO: N° DE VUELTAS 0 3.47247 CON CARGA 22536 22536 SOLO CABLE 4569.80 3946.66 TOTAL : 27105.80 26482.66
MOMENTO : 4569.8 : 3946.66 : 623.14 :0 21.99 22536 623.14 23159.14
25.47 22536 0 22536
MOMENTOS DE FRICCION: Mf = (Mmax + M min) / 2 Eff - Mc M max : Momento máximo M min: Momento mínimo Mc: Momento promedio Ef: Eficiencia mecánica 80%
Donde:
Mc = (M max + M mín)/2 Mc = (27105.80 + 22536)/2 = 24820.9 lbs-pie Mf = (27105.8 + 22536) / 2( 0.8) - 24820.9 = 6205.225 lbs-pie CARGA POR ACELERAR: Skip o jaula Mineral Cable (500 + 150) Tambora y Polea Cajas, Ejes, etc. Peso TOTAL
: 1200 lbs. : 6000 lbs. : 18 1898 lbs. : 16500 lbs. : 20 2000 lbs. : 27598 lbs.
Velocidad: V = W x π x D = 1.15749 x 3.14159 x 6.25 = 22.72 pies/seg FUERZA DE ACELERACIÓN: Fa = W x a / g Donde: W = carga por Acelerar a = Aceleración g = Aceleración de la gravedad a = V/Ta = 22.72 / 6 = 3.79 pies/seg 2 Fa = (27598 x 3.79) / 32.2 = 3246.52 lbs. MOMENTO DE ACELERACIÓN: Ma = Fa x R = 3246.52 x 3.13 = 10161.60 lbs-pie HP torque = 2 π x w x M / 550
EQUIPOS DE TRANSPORTE SUBTERRÁNEO: CARROS MINEROS: Constituido por una tolva metálica cuyos espesor varía entre 4 a 12 mm, de acuerdo al modelo, que puede tener una sección en U o en V, según como se vacían: con basculador o con la mano. Viene reforzada en los lugares más vulnerables; la tolva está montada sobre un chasis que posee órganos de enganche, pudiendo ser estos: argollas y ganchos o enganches automáticos. El chasis está ensamblado a las ruedas de modo rígido o elástico (suspensión). En el chasis van unidos mediante pernos los ejes para sostener las ruedas, que son de hierro fundido y están unidos a los ejes mediante rodamiento de bolas o rodillos, que proporcionan una superficie de rodamiento para reducir la fricción. Capacidades: 60 (1.7), 70 (2.0),80 (2.3),100 (2.85) y 120 (3.45) pies3 carros Gramby; LOCOMOTORAS: son equipos de tracción que se utilizan para jalar o poner en movimiento los carros mineros, sea en interior mina como en superficie. De acuerdo a las condiciones de la mina y al tonelaje a extraer se usa diferentes clases de locomotoras pudiendo estas funcionar con energía eléctrica, accionados por un motor diesel o con aire comprimido, utilizan carros mineros para para el trans transpo porte rte de miner mineral al hacia hacia super superfic ficie ie o en tramo tramoss interm intermed edios ios hacia hacia las las tolvas tolvas principales. Locomotoras Eléctricas.- son equipos de tracción que funcionan con energía eléctrica corriente continua cuyo voltaje máximo es de 250 voltios, esta corriente se toma de una línea de alta tensión que mediante mediante motores se convierte convierte en corrientes de 250 250 voltios para ser conducida conducida a interior mina donde se usa, esta corriente es tomado por la locomotora a través de un frotador de latón (rondana frotadora) en el alambre ranurado de cobre N° 4, uno de los polos y el otro se
toma de la línea de cauville, ambos polos son conducidos a un convertidor en el interior de la locomotora, locomotora, mediante cables aislados. La locomotora locomotora contiene: Un transformador transformador del motor de la locomotora, Caja de control que sirve para obtener las diferentes velocidades, sistemas de frenos, faros y elementos de seguridad. Las Locomotoras a Trolley se usa para transporte de grandes tonelajes el HP de las Locomotoras varía entre 60 y 150 HP y transitan con una velocidad de 10 Km/hr. Ventajas: 1. Son Son comp compact actas as y fác fácile iless de ope operar rar.. 2. Tienen Tienen la ventaj ventaje e de poseer poseer carga carga durante durante el el tiempo tiempo de trabajo. trabajo. Desventajas: 1. Es muy muy costo costosa sa su su inst instala alaci ción ón.. 2. No puede puede movili movilizars zarse e a zonas zonas donde donde no existe existe línea línea troll trolley. ey. 3. Existe Existe pelig peligro ro de de electroc electrocució ución n para para el operador operador.. 4. No puede puede usarse usarse en zonas donde donde existe existe gas inflamab inflamable, le, tampoco tampoco en minas minas de carbón, carbón, porque puede producir explosiones. LINEA DE CAUVILLE: Viene Viene a ser la línea línea férrea por donde donde se movilizan movilizan las locomo locomotoras toras y carros mineros, palas, en interior mina como en superficie (minería convencional). Esta línea férrea está constituida por dos líneas de rieles, que están ubicadas paralelamente y sujetadas por durmientes, con una trocha (separación) determinada y unidas entre si por eclisas. Riel.- Es un perfil metálico que posee 3 elementos: elementos: Patín, alma y cabeza su longitud varía según el peso 4, 5.5, 7, 8 mts, y sus pesos varían de 25, 30, 35, 40, 50 60 lbs/yarda. Accesorios.1. Eclisas Eclisas..- Son placas placas que poseen poseen 4 orificios orificios ubicad ubicados os 2 en cada extremo extremo y sirve sirve para unir unir o empalmar rieles contiguas y vienen en pares, se selecciona según el tipo de riel a usar. 2. Pernos Pernos de riel.riel.- Son pernos pernos de cabeza cabeza redondeada redondeada y a continuac continuación ión el cuerpo cuerpo presenta presenta un ovoide, que encaja exactamente en la eclisa, haciendo posible que esta la sujete para que no gire, vienen de acuerdo al tipo de línea. Ej. ½”, 3/8”. 3. Clavos Clavos de Riel.Riel.- Son clavo clavoss de fierro fierro fundido fundido que se utiliza utilizan n para sujetar sujetar las rieles rieles en en las durmientes, su sección es rectangular. 4. Durmiente Durmientes.s.- Son trozos trozos de madera madera de sección sección rectangula rectangularr y de longitud longitudes es adecuadas adecuadas a la trocha a usar, tienen la finalidad de distribuir el esfuerzo y peso soportado al piso así como los esfuerzos laterales y se colocan a cierta distancia una a continuación de otra. Ejem. 4”x6”x4’.
NORMAS USADAS PARA LA INSTALACIÓN: 1. Gradien Gradiente.te.- La gradien gradiente te usada usada en la mina es de 5x1000 5x1000 o de 6x1000 6x1000 como como máximo. máximo. El cual se puede controlar mediante Regla de gradiente o nivel de mano. O mediante punto de gradiente. 2. Radi Radio o de curva curvatu tura ra..- Se deter determi mina na en rela relaci ción ón a la dist distan anci cia a entr entre e los los ejes ejes de la locomotora; es recomendable usar radios de curvatura adecuados. 3. Peral Peralte. te.-- Se utiliza utiliza para para venc vencer er la fuerza fuerza centrí centrífug fuga a que que se produc produce e al pasar pasar por una curva, a cierta velocidad, para su determinación se usa: EQUIPOS LHD PARA MINERIA SUBTERRÁNEA Y SUPERFICIAL TECNOLOGÍA LHD La introducción de vehículos de carga, transporte y descarga en minas profundas modifican la oper operac ació ión n mine minera ra;; se pued puede e ver ver que que el anch ancho o util utiliz izad ado o en los los vehí vehícu culo loss impu impuls lsad ados os eléctricamente son reducidos, bajando los costos de operación y mejorando la eficiencia, medio ambiente y haciéndolo mas aceptable. El primer vehículo LHD para la minería subterránea fue introducido en 1960 y en los años siguientes hubo un radical cambio de los métodos de minado. El diseño inicial para un rápido movimiento de mineral, para las rampas u ore pass en cuerpos inclinados escarpados. El uso de estos vehículos en sistemas de transporte subterráneo hace que los métodos de minado se adapten a la maquinaria, el conveniente acceso por medio de rampas, a los niveles habitua habituales les y mediant mediante e rampas rampas a superfic superficie, ie, produce produce un conveni conveniente ente acceso de hombres, hombres, máquinas y materiales. Los vehículos impulsados impulsados con motor diesel da lugar al incremento incremento de los equipos de ventilación, por los gases que evacua por el escape, los equipos LHD poseen 2 motores: uno para la tracción de las ruedas y otro para la tracción de la cuchara.
El mantenimiento de estos equipos también se realiza en subterráneo, sin necesidad de sacarlo a super superfic ficie ie para para su servi servicio cio.. Los Los comp compon onent entes es de estos estos equipo equiposs se puede pueden n se han ido perfeccionando con los años, llegándose a operar con control remoto de los equipos, en zonas que son peligrosas. Los equipos LHD eléctricos poseen impulso en las 4 ruedas, poseen un pin al centro para su conducción. Lo cual es diseñado para un ciclo establecido de tiempo, para carga traslado de un extremo a otro, a distancias de 200 a 300 metros, descargando allí, esto para una máxima utilización de la fuerza. La fuerza estándar es fijada para los motores diseño por el enfriador del aire.
PALAS.- Son equipos grandes que se utilizan en minería superficial, están montadas sobre orugas, trabajan con energía eléctrica de alto voltaje (4160 voltios), su capacidad de cuchara varía según el tipo de pala, posee un bastidor inferior (torna-mesa), sobre el cual está instalado un bastidor superior que es giratorio, el cual gira llevando consigo la cabina y el cucharón, el sistema de izaje del cangilón, la pluma, el brazo del cucharón (cangilón) posee los siguientes controles. Avance de las cadenas cadenas (orugas) (orugas) Rotación de la cabina, arrastrando la pluma y el cangilón de la pala. Elevación del Cangilón por los cables, gracias a una cabría ubicada en la cabina. Avance y retroceso del brazo del cangilón cuya parte inferior inferior posee una cremallera, para facilitar el movimiento mediante un piñón mandado o controlado mediante un motor especial colocado debajo de la pluma. Abertura del fondo del cucharón, mediante mediante la tracción de un cable o cadena que está conectado conectado al sistema de cierre, el cual se cierra por su propio peso. PAYLOADER.- Son máquinas montadas sobre 4 ruedas(neumáticos), articulados en el centro mediante pines, controlado por pistones para el giro, está accionado por un motor diesel y los contr controle oless de direcc dirección ión son son hidráu hidráulic licos, os, así como como del del cucha cucharón rón;; son son equip equipos os que que carga cargan n transportan y descargan, son de gran capacidad de trabajo, la capacidad de su cuchara depende del modelo de payloader, su uso es muy difundido tanto en minería subterránea como en superficial. CAMIONES DE VOLTEO RAPIDO (VOLQUETES).( VOLQUETES).- Son camiones constituidos por un chasis en el que va la cabina y en su parte posterior en vez de carrocería va una tolva cuya descarga es por volteo, mediante la acción de un pistón hidráulico, existen diversidad de marcas y modelos de acuerdo a los requerimientos, además hay mecánicos y eléctricos. Los camiones usados en minería superficial son de mayor capacidad llegando este hasta los 360TM, los cuales pueden estar impulsadas mediante motores eléctricos, instalados en las ruedas posteriores o pueden estar impulsados por el motor directamente (mecánicos), actualmente hay tendencias del uso del tipo de energía de impulso, los vehículos en la mayoría de los casos son automáticos (no llevan embrague caso de los eléctricos), su velocidad es controlada por seguridad por lo general en 45 MPH, como velocidad máxima momento en el cual se frena automáticamente, esto para evitar accidentes, debido al peso del vehículo, las dimensiones de los vehículos varían según la capacidad de carga. El mantenimiento de los vehículos, cuando son impulsados eléctricamente tiene menor costo. IMPULSO ELECTRICO.- Con el impulso eléctrico, el motor eléctrico transmite al alternador, mediante un alimentador de corriente, fuerza a los motores eléctricos montados en las ruedas. La Cía. General Eléctric Co. Introduce en 1963 por primera vez la rueda motorizada, una innovación que revolucionó el transporte de carretera o acarreo ; mejorando económicamente el acarreo y proporcionando: 1. La máxima máxima utilizac utilización ión de la fuerza fuerza del motor, además además recorrie recorriendo ndo a toda velocid velocidad. ad. La poten potenci cia a del Motor Motor no está está en func función ión de la veloc velocid idad ad del del vehíc vehículo ulo,, como como con con la mecánica. Esto produce la mejor economía en el combustible. 2. El retardo retardo dinámi dinámico co..- Los motor motores es de rueda rueda en pendi pendient entes es (rampas (rampas)) actúa actúan n como como generadores, generadores, con la fuerza producida por la resistencia al frenar, siendo disipado el calor en el enfriador de aire. 3. Es simpl simple e su operac operación, ión, porqu porque e no lleva llevan n embragu embrague. e. 4. Aumenta Aumenta la seguridad seguridad..- Estudios Estudios demuestra demuestran n que la fuerza fuerza eléctrica eléctrica del vehícu vehículo, lo, tiene validez de 10 a 15% superior a la tracción mecánica típica. 5. Bajan Bajan los costos costos de mantenim mantenimiento iento..- Facilita Facilita la aplicaci aplicación ón de la fuerza del del motor, para para iniciar el movimiento a velocidad baja, pasando a velocidad alta, no siendo condición indispensable indispensable si está cargado o descargado; con la transmisión mecánica mecánica es continua la
transmisión del movimiento. Esto reduce la tensión en la transmisión del convoy, dándole larga vida a los componentes y permitiendo alargar los intervalos entre reparaciones. También También los compon componentes entes mecánic mecánicos os de la transmis transmisión ión deben deben ser complet completamen amente te reemplazados, a intervalos periódicos, alternadores y motores de rueda, pueden ser reconstruidos indefinidamente. 6. Una Una vent ventaj aja a adic adicio iona nall de la fuer fuerza za eléc eléctr tric ica a que que pose posee e son son los los alto altoss cost costos os de combustible combustible y es fácilmente fácilmente adaptable con la potencia de tracción generada por el motor eléctrico, el frotador eléctrico auxiliar permite el ajuste en pendientes, dando lugar a la reducción del consumo de combustible y aproximadamente duplica la vida del motor.
TRACCIÓN MECANICA.- Las principal ventaja de la tracción mecánica sobre la tracción eléctrica es que es más versátil, esto puede superarse con la producción de situaciones ideales ideales,, donde donde las condicion condiciones es de la mina mina son rápidam rápidamente ente cambian cambiantes tes para para mayores mayores velocidades en pendientes excesivas. Los motores DC usados en impulsar eléctricamente, tiene inferior velocidad por el alto torque, características con que están hechos los modelos para acarreo en una longitud fija; sin embargo ello no es adecuado, para un rápido cambio de velocidad o pendiente. La razón es que la durabilidad de la tracción eléctrica es grandemente afectada por la temperatura. La vida del material aislante, puede ser la mitad por cada incremento de 10°C, si la temperatura sube sobre el límite de la capacidad de impulso eléctrico, es conveniente disminuir la inclinación del tajo para un trabajo pesado, como también el diseño del equipo minero de acarreo por carretera. PERFORMANCE DEL EQUIPO PESADO MINA: (calend ndar ar hours) hours)..- Son Son las horas horas teóric teóricas as de un period periodo o HORAS CALENDARIO CALENDARIO (cale 1. HORAS determinado que pueden reportarse en un equipo. Horas Calendarias = Días del Periodo x 24 2. HORAS NO DISPONIBLES (Non Available Hours).- Es el tiempo en el que el equipo está parado por causas ajenas a la producción (factores que están fuera del control del Area de Mina): Almuerzo, Huelga, Falta de energía eléctrica, esperando repuesto, falta de repuesto en llos talleres, condiciones climáticas (equipo parado), mal tiewmpo (equipo trabajando) 3. HORAS DISPONIBLES (Ava (Availa ilable ble hours).hours).- Es el tiemp tiempo o en el que que el equip equipo o está está disponible para trabajar, está bajo el control del Area de Mina y es utilizable en las labores de producción. HORAS DISPONIBLES = Horas calendarias - Horas no disponibles 4. HORAS DISPONIBLES NO PROGRAMADAS (Available (Available hours not programmed).- Es el tiempo en el que el equipo estando disponible, no es requerido para la producción o no es posible su aprovechamiento para la producción debido al mantenimiento, reparación general o producción restringida. No requerido, Norequerido en feriado, Mantenimiento programa programado do en feriado, feriado, No alimenta alimentación ción,, Producc Producción ión restring restringida, ida, Mantenim Mantenimient iento o de rutina, Reparación general. 5. HORAS PROGRAMADAS (programmed hours).- Es el tiempo del equipo que ha sido programado para efectuar la producción planeada. HORAS PROGRAMADAS = Horas disponibles - Horas no programadas 6. DEMORA DE OPERACIÓN (Operating Delays).- Es el tiempo del equipo en el cual no produce, por demoras originadas por casas propias de la operación. DEMORAS MECANICAS MECANICAS.- Son 7. DEMORAS Son toda todass las las demo demora rass prod produc ucid idas as por por prob proble lema mass mecánicos. 8. DEMORAS ELECTRICAS.- Son todas las demoras producidas por problemas eléctricos. 9. HORAS OPERADAS (Actual hours).- Son todas las horas de operación efectivas en producción. 10. HORAS OPERADAS = Horas Programadas – Total demoras 11. HORAS GANADAS.- Son las horas que al ritmo de producción standard darían la producción real obtenida. HORAS GANADAS = Toneladas reales/Tonelaje estándar por hora 12. PERFORMANCE.- Es el porcentaje de rendimiento que representa al tonelaje real por hora del tonelaje standard por hora. PERFORMANCE = Tonelaje real por hora * 100/Tonelaje Standard por hora.
13. DISPONIBILIDAD MECANICA (Mainten (Maintenance ance delays) delays)..- Es el porcentaj porcentaje e del tiempo disponible para uso de operación después de excluir todas las demoras mecánicas, eléctricas, mantenimiento y reparaciones generales. DISP MEC = h.disp – (dem mec + dem elect + rep gen + mant prog)* 100 / Disp op – hor dispon 14. DISPONIBILIDAD OPERATIVA (Operating availability).- Porcentaje de tiempo disponible para la producción después de excluir las demoras de operación. DISP. OPERATIVA= Hor. Disp. – Demoras operacion * 100 / Horas disponibles 15. DISPONIBILIDAD TOTAL (Total availability).- Es el porcentaje de tiempo disponible para la producción después de excluir todas las demoras. DISP. TOTAL = Horas disp – (Tot. Dem. + Rep gen + mant prog) *100 / hor disp FAJA TRANSPORTA TRANSPORTADORA: DORA: Son equipos usados en minería subterránea como superficial, para el trans transpo porte rte conti continu nuo o de mine mineral rales, es, desmo desmonte nte,, arena arena y otros otros.. Las Las Fajas Fajas cons constit tituy uyen en un equipamiento equipamiento que permite el transporte continuo continuo de materiales materiales y se usa en la mina dentro de las labores subterráneas como en la planta de tratamiento para la alimentación de los equipos de chanc chancad ado o y molie moliend nda. a. Las dimen dimensio siones nes depen depender derán án siemp siempre re de los reque requerim rimien ientos tos de producción, producción, por lo cual también las potencias potencias de motor tienden a variar, para movilizar la faja y la carga. •En la primera fase del diseño, diseño, su instalac instalación ión es muy costos costosa a y presenta presenta dificultade dificultadess en las galerías por su estreches y a cielo abierto es muy sencillo, con fuertes inclinaciones. •El transporte en las fajas se realiza por adherencia en el órgano de accionamiento y por el principio de deslizamiento de la faja y del tambor. Selección de faja transportadora.- No existe ningún secreto para la selección de una faja transpo transportad rtadora ora conven conveniente iente para trabajar trabajar en mina, mina, taller taller o fundició fundición, n, para para lo cual cual se hace hace necesario considerar los factores fundamentales en la selección, lo cual hay que determinar; entre estos factores se consideran a 3 los que rigen la selección: 1. Capacid Capacidad.ad.- Las Las tonelada toneladass por hora hora que la la faja va va a transpo transportar, rtar, es es una funció función n básica básica del del ancho de la faja, velocidad velocidad y naturaleza del material material a transportar. 2. Potencia del motor motor para impulsarlo.impulsarlo.- Es el total de HP requerido requerido para para mover la faja y la carga. carga. 3. Tensió Tensión n en la Faja.Faja.- Es el impulso impulso para para poner poner en movim movimien iento to la faja, la carga, carga, por por el par par tomado, produce una tensión en la faja, la cual se halla en base a varios factores. INFORM INFORMACI ACIÓN ÓN REQUER REQUERIDA IDA..- La informac información ión requerid requerida, a, es una lista lista que incluye incluye los tres factores mencionados mencionados anteriormente. anteriormente. Si se va a seleccionar una faja para reemplazo y se quiere mantener el record de servicio, es necesario considerar la información que se tiene a la mano incluyendo: a) Las Las carac caracter terís ístic ticas as de la carga carga..- El peso peso de la carga carga (materia (material) l) debe debe ser ser 3 determinado en Lb/pie , medir el máximo volumen, porcentaje de finos en el volumen de carga y las condiciones físicas: Humendad, temperatura abrasividad, contenido graso. b) La capa capaci cida dad d máxim máxima a de alime aliment ntac ació ión. n.-- La carga carga lím límite ite sopor soporta tada da or la faja faja en toneladas cortas por hora (TPH) c) La dis dista tanc ncia ia entr entre e centr centros os ( c-c). c-c).-- Es la long longititud ud o dist distan anci cioa oa entr entre e la cabe cabeza za motriz y la polea de la parte posterior de la tambora, se mide en pies. d) Carre Carrera ra opera operada da de de la faja faja..- (solo (solo para para trasn trasnpo porte rte asce ascend ndent ente e o desce descend ndent ente) e) Es Es la diferencia de elevación entre la cabeza motriz (cabezal) y el tambor posterior, medido en pies y el ángulo de inclinación, medido en grados. e) Disp Disposi osició ción n de la trans transmi misió sión.n.- El El tipo, tipo, local localiza izació ción n de la trans transmi misió sión, n, incl incluy uyend endo o el ángulo de contacto entre la transmisión, el tambor de la faja y y si el tambor esta solo o rezagado. f) Disp Disposi ositiv tivo o para para asir asir o levan levantar tar..- La La loca localiz lizaci ación ón del del asa asa de lev levant antar ar y si esta esta es automático o del tipo manual atornillado. g) Disp Dispos osititiv ivo o de carg carga a y desc descar arga ga..- Es el el méto método do de de carga carga,, canti cantida dad d de carg carga ay método de descarga de la faja.
C-C
H
Solo se incluye el número de puntos de carga y el tipo de arrancador. La capacidad de la faja está determinada por 03 factores interrelacionados: La naturaleza de la carga, incluyendo el peso y otras características físicas: Ancho de la faja, velocidad a la que se mueve. Desde el punto de vista económico la faja transportadora operará enteramente a la velocidad máxima permisible para la faja. Por añadidura hay una amenaza a la a la eficiencia de acarreo, si la faja opera por debajo de su capacidad por un tiempo prolongado, entregando el tonelaje transportado. La tabla I muestra los pesos promedio de mineral metálico y concentrado. Para una mejor precisión de los cálculos de selección de faja, no obstante el peso exacto del material transportado, será obtenido simplemente por muestreo ordinario. TABLA I : PESO PROMEDIO DE MINERALES Y CONCENTRADO CONCENTRADO MATERIAL LIBRAS Bauxita chancada 75 a 85 Mineral de cobre chancado 125 a 150 Mineral de hierro (depende del % de hierro) 100 a 200 Hierro pirtoso sólido 250 2 a 3 pulgadas de diámetro 135 a 145 1 ½ a 2 pulgadas de diámetro 130 a 135 2” cribado 120 a 135 finos (polvo) 105 a 120 Sulfato de hierro adobado en tanque húmedo Sulfato de hierro seco 80 Mineral de plomo galena sólida 75 Monóxido de plomo 465 Monóxido de plomo fundido 60 Aglutinación Aglutinación (sinter) (sinter) 260 Mineral Chancado de zinc 125 Oxido de Zinc 150 a 160 10 a 30 La relación de capacidad de la faja, ancho, velocidad y peso del material transportado se detal detalla la en la tabla tabla 2. Las Las capac capacid idade adess están están basad basadas as en el prome promedio dio,, operan operando do en condiciones favorables, considerando el promedio de las capacidades. Si las condiciones operativas se aproximan a las ideales la capacidad promedio puede ser superior. Si las condiciones operativas son desfavorables, la faja no piodrá ser capaz de tocar la capacidad promedio. La capacidades estimadas en la tabla 2 están basadas en una faja que marcha a 100 pies por minuto. Por ejemplo viaja a 100 pies por mintuto tiene 72” de ancho, llevando 1370 Tn de material de hierro chancado (pesando 125 lbs/pie3) por hora. El valor proporcional dde la velocidad de la faja a 200 pies/min la capacidad de transporte será el doble del valor de la tabla ó 2740 tph y a 300 pies/min será tres veces del valor de la tabla4110 tph. Se recomienda las velocidades máximas de la faja, para varios anchos llevando diferentes materiales. En la Tabla 3 está la lista. Mostramos enla tabla 3 condiciones operativas más bajas que el promedio, ancho de faja 60” conservamos la eficiencia llevando mineral abrasivo a velocidad de 600 pies por minuto. Igua Igualm lmen ente te en el reco recorr rrid ido o dond donde e las las cond condic icio ione ness oper operat ativ ivas as son son favo favora rabl blem emen ente te excep excepcio ciona nales les,, permi permitir tirá á exced exceder er el prome promedio dio de capac capacida idad d dado dado en la tabla tabla 2, en
condiciones favorables de operación, es posible también permitir que la faja exceda la velocidad dada en la tabla 3. TABLA 2: CAPACIDAD DE ACARREO DE FAJA TRANSPORTADORA EN PILA Tns (2000 lbs) de material por hora a 100 pies/min. Tamaño máximo de Ancho de de Material (Pulgadas (Pulgadas)) Faja Peso del material por pie cubico Mezcla Tamaño (pul (p ulga gada das) s) 50 75 100 100 125 12 5 150 150 con con fino fi noss unif unifor orme me 12 12 18 24 30 36 2 2 14 17 25 34 42 51 3 2 16 22 33 44 55 66 5 3 18 28 42 56 70 84 6 4 20 34 51 58 85 102 6 4 24 50 75 100 125 150 8 5 30 79 118 150 198 237 12 6 36 114 171 228 285 342 15 8 42 162 243 324 405 486 18 10 48 215 322 430 538 645 22 12 54 270 405 540 675 810 25 13 60 345 517 690 862 1035 28 15 72 547 820 109 10 90 1370 1640 35 18 TABLA 3: VELOCIDAD DE FAJA MÁXIMA RECOMENDADA RECOMENDADA
Ancho Faja (pulg (pu lg)) 12 18 24 30 36 42 48 54 60 72
Material suelto Flujo moderado tipos: minerales minerales concentrados y pellet pel letss (pies/ (pi es/m) m) 300 350 450 500 550 600 600 650 650 600 60 0
bulto moderado denso min. min . abrasi abr asivo vo --300 400 450 500 500 550 600 600 550 550
Mineral denso pila aguda aguda muy abrasiva (pies/ (pi es/min min)) ...... ..... 350 400 500 500 550 550 550 500_ 500___ ____ ____ __
Las fajas en refinerías también son un excelente recurso para carga y descarga y para cerrar espacios entre poleas, puede permitir aumentar la velocidad recomendada, por lo menos de 20 a 25%. En los calculos de selección de la faja se recomienda el valñor más alto de la capacidad capacidad y el promedio máximo de alimentación. El promedio de peso transportado para la faja puede ser de 500 tph,; sin embargo, el más alto valor es de 750 tph. Es necesario necesario hacer notar, que el ancho de faja en la selección es función de la estructura del material a transportar, así como del material con que está fabricada la faja, cual es la medida del volumen y porcentaje de finos en el montón. Esto pueden estar por encima de los valores dados en la tabla, estando en las dos columnas finales de la tabla 2. Por ejemplo para una faja de 60” de ancho, se requerirá transportar 15” de espesor (montón) uniformemente distribuido. el uso de orilladores para cerrar el espacio libre, permite algunas veces transportar mayor volumen en ese ancho, que las especificaciones dadas en la tabla 2. COMO DETERMINAR EL TOTAL DEL HP PARA LA FAJA Para calcular el HP total de su faja transportadora es necesario considerar uno, dos o todos los componentes del HP: 1. HP HORIZ HORIZONT ONTAL.AL.- Es Es el HP requerid requerido o para impulsa impulsarr la faja y la carga carga entre dos dos puntos puntos horizontales. Todas las fajas transportadopras, sea la faja horizontal , ascendente o descendente, requieren del componente horizontal del HP.
2. HP VERT VERTIC ICAL AL..- Es el HP reque requeri rido do para para leva levant ntar ar o baja bajarr la faja faja y su carga carga.. Solo olo calculamos para la faja inclinada, considerando el componente vertical del HP. 3. HP DEL DEL DISPARA DISPARADOR.DOR.- Es Es el HP HP requerido requerido para la operación operación mecánica mecánica del del mecanismo mecanismo de descarga de una faja horizontal, conocido también como el disparador de correa, solamente las fajas horizontales usan dispardores y tienen un dispositivo que concierne al HP para el disparador.
HP EN EL PLANO HORIZONTAL O POTENCIA DE MOTOR EN EL PLANO HORIZONTAL El punto punto de inici inicio o para para calcu calcular lar el HP reque requerid rido o para para una una faja faja transp transport ortad adora ora,, está está determinada por la fuerza requerida para impulsar la faja y la carga horizontalmente. El HP horizontal o la fuerza en el plano horizontal es calculado con la siguiente fórmula: HPhz = Factor C x La x TPH
donde:
Factor Factor C: Incluy Incluye e el peso de todas todas las partes partes en movim movimien iento to por por pie de longit longitud ud del transportador (Ver gráfico 1) La : Es el ajuste de la distancia C-C (ver tabla 4) con un compensador compensador para el factor que se requiere de potencia, esto no es directamente proporcional a la longitud efectiva C-C. TPH : Es la capacidad de transporte requerida.
EL HP VERTICAL Para un transportador ascendente, es necesario calcular los dos componentes del HP: El horizontal y el componente vertical (potencia requerida para levantar la faja y la carga) El HP para transportadores ascendentes, se calcula como sigue: HPV TPH H
= TPH x H/990
donde:
: Es la capacidad de trtransporte requerida. : Es la altura a levantar o carrera en pies. 990 990 : Es Es el factor factor de conv convers ersión ión reque requerid rido o ( 1HP 1HP = 990 990 tn-p tn-pie/ ie/hor hora) a)
EL HP PARA EL DISPARADOR (descaragador) El primer factor a determinar será la fuerza consumida en el movimiento en ascenso de la faja (para descargar el material) En la tabla 5 se da el esfuerzo promedio obteniéndose cálculos más precisos. Para fajas estacionarias, la fuerza necesaria para propulsarla, es hallada con la siguiente fórmula: HPD = TPH x h / 990 donde: TPH H
: Es la capacidad de trtransporte requerida. : Es la carrera en pies o el elevación del di disparador.
Para fajas propulsadas el HP es el siguiente: HPD Fact Factor or A Fpm TPH H
= Factor A x fpm + TPH x h /990
Donde:
: Cons Consta tant nte e basa basada da en la resis resiste tenc ncia ia a la fric fricci ción ón duran durante te el movi movimi mien ento to del del tambor (tabla 6) : velocidad de la faja en pies/min. : Ca Capacidad de de la la fa faja en en to toneladas po por ho hora. : Elevación del disparador en pies.
APLICACIÓN DE FORMULAS Si queremos establecer el requerimiento del HP para la instalación de la faja transportadora típica horizontal, teniendo los siguientes datos: peso del material a acarrear 125 lbs/pie 3, capacidad de transporte 550 toneladas por hora, ancho de faja 30”, velocidad 300 pies por minuto longitud de faja 2025 pies movimiento de carrera 4.5 pies, hallaremos el HP horizontal de la siguiente forma:
a) Factor Factor C: En la tabla tabla 2 se deter determina mina la la capacida capacidad d para 30” 30” de ancho ancho de faja, faja, que maniobrando material de 125 libras por pie cúbico de material, obteniéndose 198 TPH para una velocidad de 100 pies por minuto. Si la faja transportara a una velocidad de 300 pies por minuto la capacidad de la faja se triplica o sea corregimos de la siguiente forma: b) El porcenta porcentaje je de cargado cargado de la faja se obtien obtiene e dividiend dividiendo o la capacidad capacidad requerid requerida a por la capacidad promedio c) Para Para busca buscarr el Facto Factorr C en el gráf gráfic ico o l tene tenemo moss que que mult multip iplilica carr el peso peso del del material por el porcentaje de carga: 125 x 92.6 = 115.75 Lbs/pie3. En la gráfica localizamos con 115.75 y 30” el punto de intersección, que luego lo bajamos hasta interceptar el eje horizontal, el factor C obtenido sería 0.000053. d) Para hallar hallar La, debemos debemos ir a la tabla tabla N° 4 donde localizamos localizamos el valor de L = 2025 2025 que es la longitud de faja, y correspondiente a este valor esta La que será 1800. e) Halland Hallando o HP HP para para un plano plano horiz horizonta ontal:l: HPHZ = Factor C (0.000053) x La (1800) x TPH (550) = 52 HP cálculos del total total de HP para CALCULO DEL HP DEL DISPARADOR.- Es otro factor en los cálculos la faja transportadora. Asumiendo que la instalación usa faja transportadora propulsada por un disparador con ejes sin fricción en el tambor del disparador: a) Localizar el Factor A en la tabla 6, para un ancho de faja transportadora de 30” y usando un eje sin fricción, se obtendrá un factor A = 0.0047 b) Susti Sustitu tuir ir el el valor valor en la la fórm fórmula ula HPD = Factor A (0.0047) x fpm (300) + TPH (550) x Elevac disp. (4.5) / 990 = 4 HP Total del HP requerido para transportar horizontalmente y descargar será: HPT = 52 HP + 4 HP = 56 HP.
APLICACION DE FORMULAS PARA EL HP VERTICAL : Dejando Dejando asumido asumido que la faja transportadora es horizontal, nosotros podemos justamente analizar un salto vertical alrededor del timón del tambor, también que el cabezal del tambor esta a 125 pies por encima (sube). Nosotros tenemos un transportador ascendente levantando la carga 125 pies por encima del nivel del timó del tambor. Luego nosotros tenemos que considerar el HP vertical para adicional al HP horizontal. Nosotros no consideramos el HP para el disparador ya que nunca se emplean disparadores en fajas con inclinación constante. Si el trans transpo porta rtador dor inclu incluye ye un segm segment ento o horiz horizon ontal tal al final final del tramo tramo inclin inclinado ado,, será será necesario colocar un disparador el cual será separado y analizado solo. El HP (componente) horizontal horizonta l no es afectado, sea para subir o bajar el transportador se basa en primer lugar en la distancia C-C entre los tambores. El HP para el plano horizontal (componente), para el transportador es exactamente igual a 52 HP. Determinación del total de HP para la faja vertical (inclinado) 1. Aplican Aplicando do la fórmu fórmula la para para el HP HP Vertic Vertical: al: HPV = TPH (550) x H (125) / 990 = 70 HP (aproxim) 2. Sumar Sumar el HP vertical vertical con el HP HP horizon horizontal: tal: HPT = HPHZ (52) + HPV (70) = 122 HP
FAJA TRANSPORTADORA DESCENDENTE: El método útil para calcular el HP requerido para para la faja faja trans transpor portad tadora ora horizo horizont ntal al o ascen ascenden dente te si pued puede e ser ser aplica aplicado do a la faja faja transportadora descendente. En el transportador transportador horizontal o ascendente, ascendente, el motor motor solo se usa para impulsar la faja, faja, la carga y descarar (disparador). En el transportador descendente se usa para varios propósitos:
1. Para Para todo transpo transportad rtador or descend descendente ente el motor motor debe debe vencer vencer la fricción fricción estátic estática, a, arranca arrancar r y poner en movimiento la faja y la carga. 2. Para el sistema de descenso descenso gradual gradual y pequeños pequeños declives, declives, el motor motor debe impulsar impulsar la faja y la carga. 3. Para Para superar superar declives declives el motor motor debe ser suficien suficienteme temente nte grande grande y mantener mantener la velocidad velocidad de la faja cargada. También para frenar o retardar el movimiento. El motor también actúa como generador, absorbiendo la energía creada por la gravedad en el descenso de la faja cargada. La energía desarrollada es puesta después dentro de las líneas de operación de otro equipo. Para cualquier transportador descendente que posee una constante inclinación o secciones horizontales o descendentes, el ´calculo del HP total de la faja se realiza por medio del siguiente procedimiento: 1. Cálc Cálculo ulo del HP horizo horizont ntal. al. 2. Determin Determinar ar el HP HP vertica verticall para para la faja faja descen descenden dente: te: HPV = TPH x (-H) / 990
Donde:
TPH TPH : Cap Capac acid idad ad hora horari ria a de de la la faj faja. a. -H : Es la la dife difere renc ncia ia de de elev elevac ació ión n entr entre e el tamb tambor or ubi ubica cado do en en la par parte te sup super erio iorr y el tambor de la parte inferior, la cantidad negativa es el efecto de la fuerza de gravedad en la faja cargada. 3. Se comp compara ara el HP HP horizon horizontal tal con con el HP HP vertica verticall si el HP horiz horizonta ontall es mayo mayorr que el el HP vertical, añadir este valor algebraico, la suma será de valor positivo, si el HP vertical es numé numéric ricam amen ente te super superior ior,, añad añadir ir al HP vertic vertical al ¾ del HP horiz horizon ontal tal.. La suma suma será será negativa (reduciendo (reduciendo el HP horizontal, es necesario necesario compensar incluyendo incluyendo como factor de seguridad el factor C, cuando la suma es menor, los factores de seguridad son parte de los valores negativos y más el HP que es requerido) 4. Se deter determina mina el HP de la faja vacía vacía de de la forma forma sigui siguiente ente:: a) Referirs Referirse e a la tabla 7, localiz localizar ar el porcentaje porcentaje del HP horizon horizontal tal requerid requerido o para mover la faja vacía. b) Sustitu Sustituir ir los los valores valores hallados hallados en la la fórmul fórmula: a: HPFAJA VACIA = % HP hz a 100% cargado X HPHZ / 100% de carga. 5. Compara Compararr el HP para para la faja vacía vacía del paso paso 4, con el el resultad resultado o del paso paso 3. Usar tambi también én el total del HP para la faja el valor más alto. APLICANDO APLICANDO LA FORMULA FORMULA PARA PARA HP DE DE LA FAJA FAJA TRANSPO TRANSPORTADO RTADORA RA DESCEND DESCENDENTE: ENTE: Se convier convierte te el trasport trasportado ado horizonta horizontall en un transport transportado adorr descende descendente nte levantan levantando do del cabezal del tambor, dejando el eje del tambor girar alrededor del timón del tambor, se produce un desnivel de 125 pies más abajo al nivel del timón del tambor. Nosotros ahora tenemos una constante del grado de descenso del transportador, con un descenso descenso de 125 pies (-H = -125). Toda otra consideración consideración es idéntica idéntica al dato dado para el transportador horizontal excepto para la emisión del HP del disparador. Aplicación: Aplicación: Calcular el HP para una faja trasportadora trasportadora de 30” de ancho, que viaja con una velocidad de 300 pies por minuto, si su longitud es de 2025 pies, porcentaje de carga 92.6%,