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INDICE
Introducción Extracción Vertical Descripción de Algunos Recipientes de Extracción Guiado Cables de Extracción Paracaídas Disposiciones de la Instalación de Extracción Determinación de la Carga Útil Cinemática de la Extracción otores Conclusión !ibliogra"ía Anexos
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INTRODUCCIÓN
$na %e& reali&ada la tronadura' en minería subterránea' es necesario reali&ar la extracción del material (a sea mineral o est)ril' independiente del tipo de sistema de explota explotació ciónn *ue se este este emplea empleando+ ndo+ ,a extrac extracció ciónn %ertica %erticall es una altern alternati ati%a %a para la e%acuación de estos materiales' tanto para la gran minería como para la pe*ue-a' constando ambas con el mismo principio+ El uso de estos sistema permite no tan solo extraer el mineral tronado' sino *ue además' el transporte de personal' e*uipos ( materiales *ue se necesitan en las distintas labores+ Estos a tra%)s de pi*ues de producción o de ser%icios+ ,a descrip descripció ciónn compone componente ntess del sistem sistema' a' descrip descripció ciónn de las instal instalaci acione oness de extracción' carga .til ( cinemática de extracción son los tópicos *ue se desarrollarán en este traba/o+
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INTRODUCCIÓN
$na %e& reali&ada la tronadura' en minería subterránea' es necesario reali&ar la extracción del material (a sea mineral o est)ril' independiente del tipo de sistema de explota explotació ciónn *ue se este este emplea empleando+ ndo+ ,a extrac extracció ciónn %ertica %erticall es una altern alternati ati%a %a para la e%acuación de estos materiales' tanto para la gran minería como para la pe*ue-a' constando ambas con el mismo principio+ El uso de estos sistema permite no tan solo extraer el mineral tronado' sino *ue además' el transporte de personal' e*uipos ( materiales *ue se necesitan en las distintas labores+ Estos a tra%)s de pi*ues de producción o de ser%icios+ ,a descrip descripció ciónn compone componente ntess del sistem sistema' a' descrip descripció ciónn de las instal instalaci acione oness de extracción' carga .til ( cinemática de extracción son los tópicos *ue se desarrollarán en este traba/o+
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8
EXTRACCION VERTICAL
$na instalación de extracción %ertical sir%e para la subida a la super"icie de una especie .til' est)ril' ba/ada ( subida de personal' e*uipos' maderas ( otros materiales+ ,a cual consta de1 una ma*uina de extracción' s2ips o /aulas' cables de extracción ( castilletes+ castilletes+ ,a extracción %ertical generalmente se e"ect.a por un pi*ue de producción o de ser%icio' (a sea' %ertical o 3ori&ontal+ Este tipo de extracción comprende a la minería metálica 4cobre5' como tambi)n para la minería no metálica 4carbón5+
La extracción vertical atiende los siguientes tóicos! •
Producción
•
6ransporte de personal
•
6ransporte de materiales
Las instalaciones de extracción vertical se clasi"ican or! •
Por el ángulo de inclinación del po&o en instalaciones %erticales o inclinadas+
•
6ipo de recipiente de extracción 4 /aula' s2ips' capac3os5
•
Por el tipo de órgano de arrollamiento
•
Por el tipo de accionamiento 4el)ctrico' neumático' mecánico5
•
Por el m)todo de igualación 4balanceado' no balanceado5
Descrición de la instalación de extracción! •
#EINECILLO!
El peinecillo o castillete de extracción es la estructura más importante en la extracción del mineral de una mina' ( su importancia es *ue absorbe los es"uer&os *ue se producen debido a los cables ( ma*uinas de extracción+ 7e utili&an para la instalación de las
8
>
poleas de soporte de cables de extracción' "i/ado de guiaderas ( cur%as de descarga 72ips+ El peinecillo consta de tres partes principales *ue son1 9
los puntales del castillete castillete ( debe ser de La $ase! Consiste en un apo(o para los carácter sólido' especialmente en concreto' con el "in de no permitirle ning.n mo%imiento al peinecillo+
9
#untales ! 7on el cuerpo del peinecillo' es decir el arma&ón ( *ue puede ser construido de madera ( "ierro' depende del es"uer&o al esta sometido' la altura del peinecillo %a de acuerdo con la base ( la distancia a la *ue se encuentra la ma*uina de extracción+
9
#olea o catalina! Para elegir el tama-o adecuado de la polea' la experiencia a demostrado *ue existe una relación bien de"inida entre el diámetro de la polea sobre la cual traba/a económicamente el cable+ Es importante elegir los diámetros más grandes de poleas para obtener el periodo de ser%icio mas largo' tanto del cable como de la polea+
,as normas de
seguridad indican *ue en super"icie en super"icie el diámetro será1 D > :; × d %donde d & di'(etro del ca$le en exterior
Los reciientes de extracción se clasi"ican en! •
6ac3os 1 se emplean exclusi%amente en la pro"undi&ación de po&os+
•
72ips 1 empleados para transportar mineral o est)ril+
•
•
72ips = /aulas1 combinación de /aulas con 72ips
>
@
Descrición de algunos reciientes de extracción! 72ips empleados para po&os inclinados1 Pueden clasi"icarse en 72ips de descarga superior ( descarga in"erior en el primer caso tenemos1 72ips %olcador' el cual se utili&a principalmente en minería metalí"era consta de un recipiente rectangular sin tapa' marco' aparato de sustento "i/o sobre el marcos' otro 72ips de descarga superior es el en "orma de copa los cuales presentan el "ondo es")rico ( la pared delantera inclinada en un ángulo de >;; a ?;; ' para ello necesita un ángulo de %uelco de #;@; ( en consecuencia una menor altura de carrillete' necesita ma(or sección del po&o+ En el segundo de los casos tenemos1 %asi/as des%iables' %enot' %asi/a inmó%il+ ,os 72ips empleados para po&os inclinados se caracteri&an por la gran %ariedad de sus construcciones' (a *ue su construcción in"lu(en no solo los m)todos de descarga ( tama-o' si no tambi)n el ángulo de inclinación del po&o 40;; a ;;5' entre los *ue encontramos1 72ips con pared trasera abatible' 72ips con descarga de "ondo' etc+ ,os 72ips = /aulas para po&os %erticales son recipientes combinados se utili&a en casos en *ue la instalación se utili&a para la extracción de la carga ( todas las operaciones auxiliares+ Con respecto a las /aulas estas se utili&an como auxiliar para la circulación del personal' subida ( ba/ada de materiales' son utili&ada en minas de poca pro"undidad+
)Nota! ver es*ue(as de reciientes de extracción en anexos+
@
?
Venta,as de la extracción a trav-s de ./is! •
Existe una cierta independencia de la "orma' tama-o ( %olumen del 72ips con relación a la sección del pi*ue+
•
Comparando %asi/a ( /aula se obser%an menores cargas muertas a transportar en una extracción con 72ips o %asi/a+
•
Existe un menor tiempo de perdida en una extracción con %asi/a 4menor tiempo de ciclo implica ma(or producti%idad5+
•
Existe una buena adaptabilidad del 72ips con otros medios de transporte o descarga *ue se re*uiera combinar en el sistema+
•
Becesidad de guiaderas tipo rieles o tablones de desli&amiento lo cual es una incomodidad si se piensa en lo dinámico *ue son los sistemas de explotación+
Venta,as de extracción a trav-s de ,aulas! •
Existe una buena adaptabilidad para el transporte del personal+
•
7i se utili&a un sistema con /aula para la extracción de materiales con' en general se e%itan los posibles derrames *ue ocurren en el transporte+
•
Existe la posibilidad de e"ectuar un transporte combinado de materiales ( personal simultáneamente+
Para la utili&ación de e*uipos de extracción tipo /aula se re*uiere de una alta in%ersión' además al utili&ar /aulas existen ma(ores tiempos de perdidas+
?
0UIADO
,a sección de los po&os se di%ide por di%isores en los compartimentos de extracción1 de extracción' de escalas' ( para canos ( cables+ ,as /aulas ( los 72ips en su mo%imiento están guiados por los dispositi%os apropiados guiaderas' "i/as sobre di%isores+ 7eg.n el material utili&ado el guiado de los po&os puede ser rígido 4en madera' metálico o mixto5 ' o "lexibles 4por cables5+ ,as guiaderas de madera se 3acen sobre todo de roble o pino' con una sección de #0x#@'#@x#:'#:x0; cm+ ,as guiaderas se unen a media madera o al tope mediante eclisas metálicas con o sin /uego entre guiaderas' la /unta entre las di"erentes guiaderas puede colocarse al mismo ni%el o cru&ándolas' lo *ue permite teóricamente reducir los c3o*ues al paso de las /aulas+ ,as guiaderas metálicas se 3acen de rieles de >? a ?0 g+Fm' de #0 mts de largo+
Venta,as de las guiaderas de ca$le! •
6ienen un mo%imiento sua%e' debido a *ue no existen uniones de cables+
•
7e exclu(en los di%isores en el po&o+
•
7e permite el cambio rápido del guiado+
•
Disminu(e la resistencia al mo%imiento de los recipientes aumentando el rendimiento de la instalación de extracción+
Desventa,as de las guiaderas de ca$le! •
Imposibilidad de utili&ación de paracaídas lo *ue implica una menor seguridad+
:
•
Becesidad de instalar dos cables suplementarios de "rotación ( separación+
•
Becesidad de cambio de todo el cambio de guiado en caso de alg.n da-o presente+
•
Becesidad de utili&ar castilletes de construcción más sólida+
•
Becesidad de utili&ación de cable de extracción antigiratorio en extracción monocable+
Ca$les de extracción! ,os cables de extracción se componen por un alma central ( torones *ue consisten en una serie de alambres de acero artín o el)ctrico' cu(o diámetro %aria de 0 a 8'@ mm su limite de resistencia oscila entre #?; ( 00; g+Fmm0+ 7eg.n la "orma de la sección trans%ersal' los cables de extracción pueden ser redondos o planos los cables redondos se di%iden en simples' de corc3ado doble o triple+ ,os cables simples o espirales constan de un alma' alrededor de la cual %an enrollada en "orma de 3)lice algunas capas de alambre' los cables de corc3ado doble constan de cables espirales separados = cordones' arrollados alrededor del alma metálica u orgánica' los cables de corc3ado triple se constru(en con cordones de corc3ado doble+ ,os cables de extracción se "abrican de cordones' con contacto de los alambres en un punto o con"orme a una línea+ ,os cables de contacto lineal se caracteri&an por su alta "lexibilidad ( densidad' lo *ue aumenta su duración de ser%icio+ ,os cables de los tipos antigiratorios se 3acen con p)*uenos torones dispuestos en %arias capas de corc3ado en sentido contrario' estos cables son llamados cables Bu"lex 4%er anexos5+
Dise1o de los ca$les de extracción! Bormati%as de1 •
4a5 Dise-o
•
4b5 7eguridad+
:
En las normati%as de dise-o se deben considerar1 ,a resistencia a la tracción' cuanto deberá soportar el cable cuando esta en pleno "uncionamiento' la resistencia a la compresión 43asta *ue grado puede aplastarse el cable5' la resistencia a la corrosión' resistencia a la abrasión' grado de "lexibilidad+ Con respecto a la seguridad del cable de extracción se deben implementar programas de inspección del cable en los lugares donde se produce el arrollamiento' programas de descarte de cables+
Los es"uer2os *ue se encuentran so(etidos los ca$les de extracción son! •
,a tensión estática por carga suspendida ( peso propio+
•
,os es"uer&os dinámicos1 Arran*ue' "renado ( oscilaciones+
•
,a resistencia del po&o+
•
,a "lexión del cable sobre la polea ( el tambor+
•
,as presiones sobre estos órganos *ue originan compresiones internas ( "lexiones secundarias+
#rogra(as de lu$ricación del ca$le de extracción! Condiciones *ue deben cumplir los lubricantes empleados en programas de lubricación1 •
•
Deben ser *uímicamente neutros+ Bo deben contener 3umedad en su estructura+
•
Deben ser "ácilmente aplicables+
•
Deben ser resistentes a altas temperaturas+
•
Bo deben endurecerse al ser aplicados sobre la super"icie del cable+
Criterio ara evaluar el di'(etro del ca$le de extracción!
#;
Apunta a determinar un "actor de seguridad practico de tal manera *ue n p debe estar en "unción de una carga máxima admisible *ue soporta un cable ( de los es"uer&os operacionales *ue a"ectan al mismo1
345 6 n 6 547 $na de las "ormas de calcular el "actor de seguridad 4n p5 es1 n p
F operacionales F a
= Qa =
F b
= Qb =
d cable
=
Qmax F operacionales
= Qu + Q m + Qcable + F a + F b 4Qt + Qcable 5 × a g 4 A × d cable × E 5 d polea
= 8; × d alambre − #
,uego1 n p
=
Qmax 4Qu + Qm + Qcable + Qa + Qb
donde1 Hu
Carga .til
Hm
Carga muerta
Hcable
Carga del cable
Ja
Jactor nominal *ue soporta el cable+
Jb
Es la "uer&a e*ui%alente de "lexión+
Ht
Carga total
a
aceleración 4mFseg05
g
Gra%edad 4mFseg05 ':
A
sección del cable en mm+
E
odulo de elasticidad del acero *ue compone el cable+
Unión entre el ca$le 8 la ,aula o ./is!
#;
##
•
Amarre con guardacabos1 En este tipo de amarre el recipiente de extracción es suspendido a una pie&a triangular con base circular' alrededor de la cual se arrolla el cable' el ángulo en la punta al"a es del orden de 8;; ( el radio de la parte circular R no debe ser in"erior a > diámetros del cable+ El extremo replegado del cable se "i/a con grapas encima del bucle al ramal principal+
•
Aparato de amarre1 Consta esencialmente de una ca/a ( cuna en "orma de cora&ón+ Por su tensión el cable de extracción empu/a la cuna contra la ca/a ( se su/eta automáticamente+
•
7u/eción del cable portador plano1 7e 3ace por amarre corriente con anillo' pero los anillos para cables planos se necesitan más anc3os' en lugar de grapas se utili&an pletillas de su/eción' del mismo se "i/a tambi)n el cable plano in"erior a la /aula+
4%er anexos5
#araca9das! 7ir%en para la retención de las /aulas en caso de ruptura del cable de extracción' pero la e"icacia de los paracaídas es mu( discutida ( su utili&ación no es obligatoria+ El dispositi%o de paracaídas act.a como "reno' *ue empie&a a e/ercer su acción un tiempo t despu)s de la rupturaK el peso de las masas en mo%imiento 4/aulas cargadas o %acías' cable por deba/o del punto de ruptura5 ' su "uer&a %i%a ( la "uer&a de cierre determinan el %alor de retardación ( la duración del "renado' para *ue la retardación del "renado no sea peligrosa para la salud 3umana su %alor no debe ser ma(or a 8; mFseg0+ Cuando menor es la %elocidad de la /aula' tanto mas segura es la acción del paracaídas+
Varia$les a to(ar en cuenta en la co(ra de un ca$le de extracción! •
Variables propiamente tal del cable1 9
6ipo de alma ( calidad de lubricación ##
#0
9
Ll n.mero de torones
9
Ll n.mero de alambres por toron+
9
6ipo de acero *ue componen los alambres ( la "orma como están dispuestos los alambres en el toron+
•
•
9
El peso lineal del cable
9
Densidad del cable+
Variables geom)tricas1 9
Diámetro del cable de extracción
9
,ongitud del cable de extracción
6ipos de aceros *ue con"orman los torones de un cable de extracción+
#0
#8
DI.#O.ICION DE LA IN.TALACION DE EXTRACCION
,a disposición de las má*uinas de extracción con respecto al po&o se reglamenta por el código de seguridad ( depende del n.mero de má*uinas a instalar' del sistema de extracción adoptado ( de la disposición de los recipientes de extracción+ ,a disposición com.nmente usada con la má*uina de extracción de dos tambores' con dos poleas sobre un mismo e/e geom)trico' el e/e del tambor de la má*uina de extracción es paralelo al e/e de las poleas+ Al colocar la má*uina de extracción de costado' con respecto a la dirección del mo%imiento de las %agonetas' en instalaciones modernas se gana el espacio necesario para el circuito de las %agonetas de gran tama-o+ ,as poleas se colocan una encima de otra' en )l mismo plano %ertical' ( el e/e del tambor de la má*uina de extracción es perpendicular a este plano+ ,as má*uinas de extracción pueden colocarse una tras otra' en los lados opuestos' en ángulo de ;M ( en abanico+
Deter(inación de la altura del castillete! ,a posición de la má*uina de extracción con respecto al po&o in"lu(e sobre la altura del castillete+ En instalaciones con tambores' la posición cercana de la má*uina de extracción determina el aumento de la altura del castillete' mientras *ue si se despla&a el edi"icio de extracción' se alarga la tornapunta del castillete+ 7eg.n la literatura rusa' la altura del castillete Nc' con disposición de las poleas sobre el mismo e/e 3ori&ontal' se determina por1 H c
>=
h# + h0
+
h8
+
;+A@ × R p ' mts
donde1 Nc
1 Altura del Castillete+
3#
1 Altura de Estacada 4 en extracción por /aulas5 de ? a #; mts' o altura del borde
#8
#>
superior de la tol%a 4 en extracción por s2ip5 de #; a #> mts+ 30
1 Altura de la /aula o del s2ip con aparato de amarre en mts+
38
1 Altura libre de seguridad' para la protección de /aulas' > a ? mts+ de altura+
Rp
1 Radio de la polea en mts+
Con la disposición de las poleas en el mismo plano %ertical' una encima de otra' la altura del castillete se aumenta por la distancia entre los e/es de las poleas+ ,a altura de la posición de la polea in"erior se determina como en el caso precedente+ ,a distancia entre los e/es de las poleas1 3@ Dp O 3? ' mts
K
donde1 3? # a 0 mts+
En la práctica' Nc se elige superior al %alor obtenido por cálculo+
Distancia entre la ('*uina de extracción 8 el e,e de la olea 8 distancia entre los ta($ores 8 los ca$les en el o2o! ,a distancia entre el e/e de los tambores ( el e/e del cable b' se calcula inmediatamente en base a la altura del castillete+ Del triángulo A!C' tenemos AB = AC × ctg α ' entonces1 b
=
4 H c
− c5 × ctg α + D p 0
donde1 c ;+? a #+0 mts+ Altura del e/e de los tambores sobre el ni%el del piso+ ,a distancia mínima del e/e de los tambores 3asta los cables se determina por la "órmula1 b min ;+>@ Nc O Dt O ;+@ Dp O ? ' mts+ donde1 Dt1 Diámetro del tambor en mts+ El largo de la cuerda se obtiene del triángulo A!C1
#>
#@ 0
D p ' mts+ L = ( H c − c ) + b − 0 0
El ángulo de inclinación de la cuerda con el 3ori&onte debe ser α Q8;M+ Para e%itar las oscilaciones de la cuerda del cable' su largo debe limitarse a ?; a ?@ mts+ En la práctica 3a( cuerdas de #;; mts+ ( ma(ores' con apo(o intermedio de rodillos re%estidos de cauc3o+
Angulo de desviación del ca$le so$re ta($ores 8 oleas! Para e%itar el ro&amiento del cable sobre el borde de la polea ( el ro&amiento de los cordones entre sí' sobre el tambor' el ángulo de des%iación al"a de la cuerda del cable sobre las poleas ( los tambores cilíndricos no debe sobrepasar #M 8;+ Con los tambores bicilindrocónicos se admite el aumento del ángulo de des%iación exterior sobre el tambor pe*ue-o ( cono 3asta 0M+ En el caso de dos tambores cilíndricos' las poleas se instalan en dos planos paralelos+ El ángulo de des%iación exterior1 tg α #
= 0 × B + a − S − 0 × m 0 × L
)3+
El ángulo de des%iación interior1 tg α 0
=
S − a − t 0 × L
):+
donde1 71 Distancia entre los e/es de las /aulas 7 #+@ 9 0+; mts+ a1 Distancia entre los tambores' en má*uina de extracción con disposición interior de &apatas de "reno' a ;+? mts+ en má*uinas de extracción con disposición exterior de las &apatas' a ;+;@ 9 ;+#@ mts+ m 8+@ × 4 d O e 5 1 7uper"icie del tambor' ocupadas por %ueltas de ro&amientos+ t d O e 1 Paso de arrollamiento del cable+
#@
#?
7í el ángulo de des%iación sobrepasa el ángulo límite' se debe aumentar el largo de la cuerda , 4 despla&ar la má*uina de extracción del po&o5' lo *ue conduce al aumento del denominador en las "órmulas tg α ( tg α ' o reducir !' mediante el aumento del #
0
diámetro del tambor Dt+ Con un tambor cilíndrico de dos partes' en instalaciones de extracción con dos recipientes' las poleas pueden colocarse en el mismo plano ( en dos planos paralelos+ Con la disposición de las poleas en un plano' este plano pasa por la mitad del anc3o del tambor+ El ángulo de des%iación exterior se calcula por la "órmula1
tg α #
= B − 0 × m 0 × L
S el ángulo interior por1 tg α 0
= B − 0 × c 0 × L
45
Con la disposición de las poleas en dos planos paralelos con un solo tambor cilíndrico en dos partes' para reducir la distancia entre las poleas 7' estas poleas se colocan en ángulo beta con los e/es de simetría de los recipientes de extracción' entonces S = S o cos β
El ángulo de des%iación exterior1 tg α #
= B − S − × m 45 0 × L 0
El ángulo de des%iación interior1 tg α 0
=
B + S − 0 × c 0 × L
Con un tambor cilíndrico entero ( la disposición de las poleas en un plano *ue pase por la mitad del anc3o del tambor' el ángulo de des%iación exterior del cable se determina por la "órmula 45' ( el ángulo interior por la "órmula1
#?
#
tg α 0 =
B − 0 × 4 m + f 5 0 × L
El ángulo interior siempre resulta menor' (a *ue en el borde m O " @+@× t' ( en el exterior m 8+@ × t' por*ue entre el cable *ue se desenrolla ( el cable *ue se arrolla despu)s del anterior' se de/a el inter%alo d 0 × t' donde t d O e 4 paso de arrollamiento del cable 5+ Con la disposición de las poleas en dos planos paralelos el ángulo exterior de des%iación se determina por la "órmula 45' ( el interior por1 tg α 0 =
B + S − 0 × 4m + f 5 0 × L
En las instalaciones con la polea oepe' las dos poleas deben ser colocadas en el mismo plano %ertical+ El cumplimiento del reglamento con respecto al ángulo de inclinación no es obligatorioK la má*uina de extracción se coloca más cerca del po&o' ( la instalación resulta más compacta' de/ando espacio libre cerca del po&o+ En las instalaciones oepe multicable' "recuentemente la má*uina de extracción se sit.a sobre el castillete' sin o con el tambor de des%iación+ A %eces en terreno monta-oso se puede e%itar la construcción del castillete' descargando el mineral en el ni%el del soca%ón+ En las instalaciones de extracción con tambores bicilindrocónicos' las poleas se colocan en dos planos paralelos' entre el mismo e/e+ El largo !8 de la parte cilíndrica de gran diámetro del tambor' se puede tomar1
3+
Igual a la distancia entre las poleas 7' para *ue el cable no sea sometido a ning.n es"uer&o trans%ersal' en un momento delicado' cuando su punto de tangencia
con el tambor pasa de la parte cilíndrica de gran diámetro a los 3ierros de la parte cónica+
:+
6ratar de reducir el largo de esta parte cilíndrica' utili&ando la siguiente condición'
para disminuir el peso del tambor1 #
#:
k =
S − B8 0
<=
L 0@;
,os ángulos de des%iación exterior e interior del cable sobre el tambor bicilindrocónico doble se determinan por las "órmulas 4#5 ( 405' deducidas para tambor cilíndrico doble+ El ángulo de des%iación exterior para un solo tambor bicilindrocónico se denomina por la "órmula 45' obtenida para un tambor cilíndrico' ( el ángulo exterior para la "órmula1
b′ − tg α 0 =
B − S 0 L
=
0 × b ′ − B + S 0 × L
donde1 b !# O !0 O !8 + Anc3o de la super"icie de arrollamiento del tambor ocupada por un cable+
#:
#
DETER;INACION DE LA CAR0A UTIL
Caacidad
=
c × 4 A + a 5 d × t
' 4tonF3r+5
donde1 a1 6onela/e anual del est)ril extraído del po&o+ d1 Bro+ de días traba/ados al a-o+ 48;;5+ t1 Bro+ de 3oras de traba/o por día' generalmente #>+ c1 coe"iciente de irregularidad de la producción' #+0@ para extracción con /aulas ( #+#@ para extracción con s2ips+
Elección de la carga =til! El problema de la elección de la carga .til del recipiente de extracción puede tener muc3as soluciones+ Pero actualmente con la estandari&ación de /aulas ( s2ips el numero de %ariantes es bastante reducido+ Para una primera determinación de la carga .til de la extracción' se puede recurrir a las tablas preparadas por isele% o al grá"ico de $bben/ans+
#
0;
,as designaciones de las tablas anteriores' son las siguientes1 <
1
V
1 Volcadora
C
1 Contrapeso
7
1 72ips
Por e/emplo <9C9# Q /aula de una tonelada con contrapesoK <9#90 Q /aula para %agonetas de una tonelada de dos pisos' etc+ Para una extracción 3oraria 4 H3 5 dada' si "i/amos la carga .til 4 Hu 5' el n.mero de cordadas n por 3ora resulta1 n =
Qh Qu
' ton+
6iempo total de una cordada' paradas incluidas1 T t
=
8?;;
n
' seg+
De a*uí' la duración del mo%imiento del recipiente de extracción' o tiempo e"ecti%o1 6 6t 9 tp' seg+ donde1 tp 6iempo de parada' seg+ Para el tiempo de parada rigen las siguientes normas1 72ips carboneros con capacidad 3asta ? ton' : seg+ 72ips carboneros con capacidad ma(or de ? ton' #; seg+ 72ips para mineral' tp @ O ;+@Hu
0;
0#
Con dos %agonetas por piso' la parada se toma #@ seg+ por piso ( @ seg+ para el cambio de piso+ Con carga ( descarga en retroceso' la parada toma 8; seg+ por piso+ El tiempo de parada para entrada de personal a las /aulas1 @ personas' #@ seg+ #; personas' 0; seg+ #@ personas' 0@ seg+ 0; personas' 8; seg+ Para /aulas de %arios pisos' a la duración de paradas se agregan @ seg+ para cambio de piso+ ,a super"icie del piso de la /aula por cada obrero no debe ser in"erior a ;+0 m0+ Por otra parte tenemos *ue1 Qu
=
Qh
× T t
8?;;
=
Qh × 4T + t p 5 8?;;
' ton+
De la carga .til del recipiente de extracción dependen el diámetro del cable de extracción ( las dimensiones de la má*uina de extracción' por esto con el "in de disminuir su peso ( costo' se desea disminuir la carga .til del recipiente+ Pero' la menor carga .til del recipiente determina la reducción de la duración de la cordada' ( en consecuencia conduce al aumento de la %elocidad media1 med
=
H T
Del punto de %ista de la reducción de los gastos de explotación' cu(o más alto capítulo es la energía' se considera más racional la extracción de carga .til pesada con pe*ue-a %elocidad+
,a duración del mo%imiento de los recipientes de extracción1 T =
u k × c
×
H
donde1 C1 Constante del r)gimen dinámico+ 0#
00
u1 Coe"iciente de masa de la instalación *ue es la relación de la masa en mo%imiento con la carga .til+ 21 Resistencia del po&o' para extracción con s2ips+ N1 Altura de extracción' mts+ 6iempo más con%eniente en extracción con s2ips1 T = > × H
Carga .til más apropiada del s2ips1 Qu
=
Qh
× 4> ×
H + t p 5
8?;;
' ton+
Velocidad ('xi(a de extracción! Despu)s de "i/ar la duración de una cordada 6 ' se determina la %elocidad media de extracción1 med
=
H T
Para una primera aproximación se toma una %elocidad máxima de cordada igual a1 V máx+ al"a × V med+ K donde1 al"a1 "actor de %elocidad' con /aulas1 #+0 a #+@ ( con s2ips1 #+# a #+8 Con %alores más ele%ados de al"a' el rendimiento de la instalación no es económico+ ,a %elocidad máxima no debe pasar del %alor prescrito+ A continuación damos el extracto del reglamento de seguridad ruso' para transporte de cargas en s2ips o /aulas' en po&os %erticales1 max
<=
;+ : ×
H
En labores inclinadas con el largo de labor 3asta 8;; mts' V máx+ T @ 4mFs5' ma(or de 8;; mts' V máx+ T 4mFs5
00
08
Para transporte de personal en planos inclinados ( c3i"lones' la %elocidad máxima' no debe sobrepasar1 con el largo de labor 3asta 8;; mts' V máx+ T 8 4mFs5' ma(ores de 8;; mts' V máx+ @ 4mFs5 Es con%eniente "i/ar la carga .til de tal manera *ue la %elocidad máxima del mo%imiento del recipiente de extracción sea1 max
=
;+ 8 ×
H
' mFs+
En po&os %erticales' el %alor de la aceleración para las cordadas de carga no debe sobrepasar # 4 mF s05 ( para las cordadas de personal ;+@ 4 mFs05+
CINE;ATICA DE LA EXTRACCION>
08
0>
Diagra(as de velocidad en extracción con ,aulas! De acuerdo con la altura de extracción N ( la duración de una cordada 6' se deben determinar todos los elementos de cinemática1 %elocidades' aceleraciones ( duración de los di%ersos periodos+ En extracción con /aulas' se pueden presentar dos diagramas di"erentes1 trape&oidal ( a tres periodos' con cambio de %elocidad seg.n una parábola en el primer periodo+
Diagra(a Trae2oidal! Este diagrama se emplea en extracción por má*uina de %apor' ( por sobre todo' por motor asincrónico+ Consta de tres periodos1 Primer periodo de duración t#' mo%imiento uni"ormemente acelerado' con aceleración constante ( %elocidad %ariable' seg.n una le( lineal de cero a %elocidad máxima+ 7egundo periodo' de duración t0' mo%imiento a %elocidad constante' aceleración cero+ 6ercer periodo' de duración t8' periodo de retardación constante+ Determinemos la %elocidad máxima+ Como el producto % × t es igual al camino' la super"icie del diagrama es igual a la altura de extracción1 H =
× t #
max
0
+ max × t 0 +
max
× t 8
0
6 t# O t0 O t8 H = t #
T + t 0 0 =
× max =
max a#
0 × T − t #
− t 8
0
t 8
=
× max
max A8
Donde a# ( A8 son aceleración ( retardación entre ;+? 9 # 4mFs05' de a*uí1 0>
0@
0 × T −
max a#
H =
a#
+
# a8
=
#
a8
× max
0
0 × H = 0 × T × max #
max
−
− max 0 × # + # a# a 8
K donde c módulo de aceleración+
c
max
0
max
− 0 × c × T × max + 0 × c × H = ; = c × T −
4c × T 5 0
− 0 × c × H
,os elementos restantes del diagrama de %elocidad1 6iempos Parciales t #
=
t #
=
t 8
=
Caminos Parciales
max a# 0 × H
max
−
T
max a8
h#
=
h0
=
h8
=
max
× t #
0 max
×
t 0
max
× t 8
0
Estudiemos a3ora el cambio de %elocidad debido a la %ariación de la relación entre la duración de la marc3a uni"orme ( los periodos de aceleración ( retardación' conser%ando in%ariable la altura de extracción N ( la duración de cordada+ Designamos por α =
max med
' disminu(endo el periodo de marc3a con %elocidad constante'
en el límite t0 ;' el diagrama trape&oidal se trans"orma en diagrama triangular+ Como' en el caso precedente' la %elocidad máxima se obtiene desde la super"icie del diagrama1 H =
T × tr 0
K donde 1
tr
=
0 × H
T
Vtr 0 × Vmed+ 0@
0?
Al disminuir la duración del mo%imiento no estabili&ado' ba/o las condiciones enunciadas' la altura del trapecio' o sea la %elocidad de extracción disminu(e+ En el límite del trapecio se trans"orma en rectángulo con super"icie1 N 6 × V lim 6 × Vmed+ Por otra parte si conser%amos en un diagrama trape&oidal constantes1 la pro"undidad de extracción N ( la aceleración a# ( A8' sus %elocidades de r)gimen constantes V máx+ ( V máx+' darán las duraciones de cordadas 6 ( 6' tales *ue las super"icies ra(adas sean iguales+ ,a duración mínima 6 tr de cordada se obtiene con el diagrama triangular+ 7iendo las dos super"icies iguales' tenemos1 T tr
=
tr
−
tr × tr − 0
tr T T tr
T
Al tra&ar la cur%a T en "unción de tr
tr
=
= 4T − T tr 5 ×
+
tr
0
' %emos *ue 6 aumenta mu( poco cuando
tr
pasa del %alor # a un %alor cercano de ;+@ a ;++ En resumen se puede concluir con Pic3ot' *ue del punto de %ista de la duración de la cordada' se obtiene poco al aumentar la %elocidad máxima más allá de cierto límite aproximado a ;+@ 9 ;+ Vtr+
A*uí' Vtr es1
tr
=
0 × H # #
a#
+
A8
Entonces' generalmente se acepta' si 1 a a# A8
0?
0
=
;+@ ;+A
×
a × H
;OTORE.
•
;a*uinas de extracción con dos ta($ores cil9ndricos!
0
0:
Ambos tambores se "i/an sobre un mismo árbol' ( los cables se "i/an a estos de tal modo' *ue durante el giro de los tambores en el mismo sentido' un cable se arrolla ( el otro se desenrolla+ Depuse de cada cordada' el sentido de rotación de la ma*uina se in%ierte+ $no de los tambores se 3ace "i/o sobre el árbol ( el otro loco' lo *ue permite las operaciones de cambio del enganc3e ( de la regulación de los cables+ ,a instalación puede poseer un cable de e*uilibrio' suspendido por deba/o de los recipientes de extracción' *ue imposibilita el traba/o desde %arios ni%eles+ El arrollado de cada cable se 3ace en capa .nica' mas raramente en po&os pro"undos ' en %arias capas superpuestas+ ,a super"icie del tambor puede ser lisa o acalada+
•
;a*uinas de extracción con ta($or cil9ndrico =nico ara dos ca$les!
En este tipo de ma*uina un sollo tambor sir%e para el arrollamiento de ambos cables *ue se "i/an en los dos extremos opuestos del tambor+ Al desenrollarse un cable' en la super"icie *ue *ueda libre se arrolla el otro cable+ Al in%ertir la ma*uina' se produce la operación in%ersa+ Entre ambos cables se de/a el inter%alo correspondiente a una %uelta+ Estas ma*uinas tiene grandes incon%enientes en la explotación' consistente en la imposibilidad de reali&ar extracciones simultaneas desde %arios ni%eles' di"icultades en la colocación del cable nue%o ( en la regulación de este durante el ser%icio+
•
;a*uinas de extracción con olea ?OE#E!
Ambos recipientes de extracción son soportados por un cable .nico' cu(o mo%imiento se asegura por simple ad3erencia con la polea motri&+ El cable abra&a a la polea motri& sobre
0:
0
un arco de media circun"erencia+ $n cable de e*uilibrio suspendido por deba/o del recipiente de extracción tiene por ob/eto regulari&ar el par motor ( la pre%ención contra el despla&amiento del cable+ El cable de extracción puede ser reempla&ado por %arios cables' *ue traba/an en paralelo+
CONCLU.IÓN
0
8;
,a utili&ación de la extracción %ertical en la minería es una alternati%a %iable para cual*uier empresa+ 7i tomamos en cuanta las dimensiones del (acimiento ( los tonela/es a remo%er' se nos 3ace "ácil %isuali&ar *ue la extracción %ertical nos permitirá extraer este material con ma(or "acilidad ( rapide&+ Además el traslado del personal ( de e*uipos a los puntos de producción se reali&a con prontitud+ El sistema con el cual se debe contar no es comple/o ( las dimensiones de sus instalaciones dependerán de la producción *ue se tenga ( pro"undidad del (acimiento+ 6odas la %ariables a considerar dentro de los componentes de la extracción %ertical girarán en torno a la carga .til *ue se pretenda tener' es decir' dependiendo de la carga es la elección del diámetro de cable' el consumo de energía' el tipo de s2ip' las dimensiones de las ma*uinas de extracción' entre otros+
@I@LIO0RABA
8;
8#
•
7istemas de explotación en minas ( a cielo abierto' Ale/andro Bo%it&2(' !uenos Aires #??
#A0INA. DE INTERNET •
UUU+gl%+com
•
UUU+mitsa+net
•
UUU+smte+com
ANEXO.
8#
80
•
IN.TALACIÓN DE EXTRACCION #OR .?I#. AULA.1
Instalación de extracción or s/i>
•
Instalación de extracción or ,aulas
.?I#.!
80
88
72ip %olcador para mineral de una capacidad de 8+> ( ? m8
88
8>
72ip de compuerta de cierre tipo GNN' con piso le%antable para la cordada de personal ( rodillos de guiado+ Carga .til # t
8>
8@
72ip para po&o ciego con piso para transporte del personal ( cierre automático de GNN+ Carga .til 8+@ t
8@
8?
.?I# DE LA E;#RE.A .;TE
8?
8
•
AULA.!
aula de (etal ligero4 carga =til 3> t
8
8:
aula de F isos de De(ag
8:
8
•
CO;#ARACIÓN ENTRE UNA AULA UNA #ER.ONA
8
>;
•
0UIADERA. DIVI.ORE.!
i,ación de las guiaderas de (adera so$re los divisores (et'licos
i,ación de las guiaderas (et'licas con los divisores de
>;
>#
0UIADERA. DE LA E;#RE.A 0LV
>#
>0
•
CA@LE. CORCGADO.!
a5
b5
c5
d5
e5
"5
a5 redondos del mismo diámetro b5 Redondos de diámetros di"erentes c5 Redondos de "ormas especiales d5 Garganta doble e5 Corc3ado doble de capa .nica "5 Corc3ado doble de %arias capas
>0
>8
a5
b5
c5
Di"erentes tios de corc
a5 Corc3ado cru&ada b5 Corc3ado directo o paralelo c5 Cables combinados
>8
>>
•
A;ARRE.4 0RA#A. DE .UECION4 A#ARATO. DE A;ARRE!
A(arre con guardaca$os
0raa de su,eción ara ca$les redondos
>>
>@
A;ARRE. DE LA E;#RE.A 0LV
>@
>?
Aarato de a(arre de 0ute
>?
>
•
#ARACABDA.!
#araca9das .tandard ara guiaderas de (adera
>