EL CABLE CARRIL

CARACTERISTICAS GENERALES:

El cablecarril es una de las obras de ingeniería más grandes del mundo en su tipo, como así también la primera en los albores del siglo XX, por su tecnología y su obra en sí.

Las bondades del Famatina (en lengua aborigen: madre productora de metales) ya eran conocidas por los antiguos aborígenes de la zona, los diaguitas; y posteriormente por los incas.A partir de la llegada de los españoles, se le dio un impulso rudimentario a la minería.

La construcción de la línea férrea de Cruz del Eje a Chilecito, en el año 1899, puso en contacto directo a este último punto con los puertos fluviales e nuestro litoral. Esta obra fue motivo de nuevas esperanzas acerca de la explotación de la inmensa riqueza que alberga el Famatina. Pero esta construcción ferroviaria no había resuelto el problema de la distancia que media entre sus yacimientos mineros y Chilecito; como así también el de altura, representada en este caso por una sucesión de sierras difíciles de franquear. Se llegó a la conclusión que sólo un cablecarril aéreo podría solucionar el problema del transporte del mineral.Al gran estadista Dr. Joaquín V. González se debe el honor de la iniciación y construcción de esta obra tan audaz como inaudita.

EL CABLE Y SU FUNICONAMIENTO:Consiste en un sistema bi-cable registrado por Bleichert & Co. Su construcción y funcionamiento consiste en un cable de acero suspendidos mediante torres denominadas “de apoyo”, en algunos casos de más de 40 m de altura. Uno de los extremos del cable está anclado, mientras que del otro pende un contrapeso de hasta 20000 para mantener su tensión. Sobre este cable denominado “cable portador” se encuentran suspendidas las vagonetas, mediante dos ruedas acanaladas. Estas vagonetas llevan debajo de su apoyo una mordaza o quijada movible, la cual mediante un dispositivo especial, se abre o se cierra automáticamente. Debajo del cable portador, se encuentra

colocado otro cable de acero de menor diámetro, “el cable tractor”, el que se extiende de una estación a otra y es accionado por un motor a vapor, a velocidad constante. En las estaciones las vagonetas descansan y corren sobre rieles fijos. Para ponerlas en movimiento se necesita un hombre llamado “largador” quien toma una vagoneta y la empuja hacia el lado de la salida de la estación, imprimiéndole paulatinamente una velocidad igual a la del cable tractor, que se encuentra en marcha permanente. Simultánea y automáticamente, al efectuarse esto se abre la mordaza de la vagoneta al pasar por un aparato acoplador, que hace que entre el cable en la misma. Una vez ocurrido esto se cierra automáticamente, prendiéndose firmemente del cable tractor, arrastrándose por consiguiente la vagoneta, hasta la estación próxima. Aquí se repite la misma operación pero a la inversa: “el receptor” ahora recibe la vagoneta, esta se libra automáticamente del cable tractor –siempre en marcha- y es llevada por el hombre al otro extremo de la estación, entregándola nuevamente al otro “largador” y así respectivamente.Dado que las vagonetas que suben vacías deben regresar nuevamente cargadas, se dispuso la colocación de un segundo cable portador, a la misma altura y paralelo al primero. Debajo de ambos, se encuentra el cable tractor, el cual, en este caso, es un cable sin fin accionado por un solo motor; de manera que de un lado de las torres de apoyo, las vagonetas se trasladaban en sentido ascendente, mientras del otro lo efectúan en sentido descendente, permitiendo asi un continuo movimiento de vagonetas, que se suceden a intervalos de 60 a 90 segundos, según la intensidad de la carga, o sea a una distancia de entre 120 y 180 m.Cada vagoneta de minerales soporta una carga neta de 500 kg. además de las vagonetas de transporte de minerales, se dispone de una serie de vagonetas especiales como se para transporte de agua, forrajes, maquinarias, correspondencias y también para el transporte de pasajeros.

Cómo se construyó

El transporte de los cables de tracción fue el trabajo más difícil de toda la construcción. Los cables fuertes para vagones cargados de hasta 36 mm de diámetro pesan 7 Kg. / m, pero tienen que ser fabricados en largos de 200 / 300 m, de modo que el peso total de estos cables estaría entre 2000 kg. debido a esto hubo que decidirse a desenrollar los cables, que venían en grandes carretes y transportarlos con grupos especiales de portadores. De acuerdo al largo de los cables, se hacían grupos de 60 a 100 personas.A medida que las estaciones del carril estuvieron terminadas, se podían transportar por medio de vagonetas especiales que cargaban hasta 500 kg. cada una sin cortar el cable por lo que el cable se estiraba en partes hasta llegar a la próxima vagoneta.Las construcciones de hierro, hasta donde fue factible, fueron terminadas en Europa. Los sostenes y las estaciones fueron unidas antes con tornillos, luego dibujadas y divididas en partes pequeñas de 150 kg para no sobrepasarse en el peso para el transporte. En la mayoría de los casos, la construcción se efectuaba en el lugar mismo por medio de atornillado. Las torres más pequeñas, de 5 a 10 m fueron remachadas en el lugar y luego levantadas desde la base. En cambio, los grandes armazones de hasta 40 m de altura y un ancho de 8 a 10 m tenían que ser remachadas una vez que habían sido levantadas y de tal forma que las terminaban por piso, de modo tal que todo piso sirviera de base al siguiente. Las bases de las torres fueron construidas con cal y piedra.Como medio de transporte se utilizaron la mula y el asno para transportar alimentos, agua potable, cal y piedras.

Características:

Es un medio de transporte aéreo de flujo continuo en que unos baldes o recipientes se desplazan a través de boggies (carretillas) o rodillos sobre un cable de acero estático (riel) por acción de un cable tractor que gira permanentemente entre poleas extremas situadas en las estaciones por medio de un motor eléctrico que transmite movimiento a la polea motriz, circulando por una vía los baldes cargados y por la otra, paralela, los vacíos. El cable tractor (o de tracción) puede estar instalado sobre el boggie o debajo del cable riel en el bastidor, de acuerdo a diseño. Como medio de transporte se hace realidad alrededor de 1868 cuando se perfeccionó el cable de acero.

Los primeros cablecarril aéreo fueron construidos por CHARLES HODGSON, para el transporte de minerales de las minas a los ferrocarriles y puertos en el norte de España. Este tipo de transporte fue desarrollado por el Ingeniero T.W. CARRINGTON, para la Bullivant Co. Ltda. A partir de entonces se hicieron algunos avances en el diseño y construcción, contando actualmente con cablecarril Monocable y Bicable.

Tienen amplia aceptación en las regiones montañosas, poco accesibles para otro tipo de transporte, entre la mina y la planta de beneficio o puerto de embarque.

Su sistema de funcionamiento es complicado, debiendo ser fabricado, instalado y controlado inicialmente por compañías especializadas premunidas de patentes, quienes deberán preparar al personal que maniobrará este sistema.

Datos estadísticos muestran el costo/ton comparados con sistemas de transporte con volquetes y por vía férrea:

Cablecarril 0.75 $/ton Volquetes 2.40 $/ton Trenes 0.86 $/ton

División:

1. Según su uso

Para mineral Para personal

2. Según el movimiento de los baldes

En circuito cerrado En forma pendular

SERVICIOS AUXILIARES UTILIZADOS EN MINERÍA

De datos estadísticos se han obtenido los siguientes costos comparativos:

Cable-carril 0.75 $/ton Volquetes 2.40 $/ton Vía férrea 0.86 $/ton

Ventajas

- Puede salvar obstáculos existentes en el terreno sobre el que se construye.

- Se encuentra suspendido a una altura sobre el nivel del terreno y no interfiere en el tráfico de carreteras, ni afecta a los terrenos cultivados.

- Puede seguir una línea recta, reduciendo distancias y tiempo de transporte

- Son de larga vida con un relativo bajo costo de mantenimiento.

- Es adaptable a cualquier fenómeno climatológico.

- Su costo de operación es menor relativamente de acuerdo a las distancias de transporte.

Desventajas

- La capacidad de carga por balde es reducida.

- Su diseño, construcción e instalación está limitado a compañías especializadas como: Riblet Tramway Co. USA; British Ropeway Engineering Company Limited (Breco) INGLATERRA; Riblet Development Co.

- Produce efectos en el medio ambiente como: impacto visual, ruido, uso de espacios de terreno para las torres, etc.

- Existe el riesgo de caída de material transportado y de los baldes, si no es controlado.

Componentes

a.- Torres.- Son instalados principalmente para soportar el peso de los cable, baldes y mineral, además de servir de puntos de cambios de gradiente o dirección y de mantenerlos a una altura prudencial del terreno (8 a 12 metros). Las distancias entre estas estructuras alcanzar los 2000 metros.

Pueden ser de concreto o fierro y de diferentes formas estructurales.

b.- Estaciones.- Figs. Son puntos en que los baldes son cargados con mineral (Estación de Carguío) o descargados (Estación de Descarguío).

En éstas, se ubican las poleas del cable tractor, tolvas, motores eléctricos, tensores de los cables, transmisiones, sistemas de acoplamiento automático al cable tractor, frenos de seguridad, sistemas de apertura y cierre de los baldes, talleres de mantenimiento, etc.

Las estaciones de Carga cuentan por debajo, con las tolvas de carguío.

c.- Cable riel Se utilizan cables de acero con o sin alma, de 6 * 7 y con grosores hasta de 1 3/8” (En Quiruvilca y en Madrigal utilizaban de 1 1/8”).

Su trabajo es contener a los baldes en ambas direcciones (Bicable) o contener/trasladar los baldes (Monocable). De acuerdo acuerdo a la distancia de recorrido, puede ser de uno o más tramos de cable, instalados convenientemente.

Se requiere de aceite RONAX 65 para la lubricación y de vagonetas de engrase. Periódicamente se hace girar ¼ de vuelta de tal manera que el desgaste sea uniforme.

Las roturas de sus hebras exteriores pueden causar descarrilamientos de los baldes. Se corrigen utilizando MORDAZAS DE REPARACIÓN (Fig. No. 4, tubos de fierro con sus extremos biselados y divididos longitudinalmente, de longitudes 20 a 50 centímetros y diámetros de acuerdo al cable) que cubren y sujetan los puntos sueltos de las hebras que previamente han sido cortadas o arrolladas en el cable. Cuando estos desgastes o roturas de hebras sean considerados peligrosos (avanzados), es preferible cortar la zona y cambiarla con un tramo de cable nuevo o de segundo uso en buenas condiciones, cuyos extremos se unen mediante

COPLAS DE TORPEDO Un cable riel bien tratado y de buena calidad, puede durar 25 años como promedio.

d.- Cable tractor o de tracción

Se utilizan cables de 6 * 7 con o sin alma y hasta 1” de diámetro.

Por estar en permanente movimiento son lubricados continuamente. De acuerdo a la distancia de recorrido puede ser de una o más piezas.

SERVICIOS AUXILIARES UTILIZADOS EN MINERÍA

La reparación consiste en eliminar la parte desgastada y con roturas de hilos, trenzando otro cable o empalme o usando Mordaza de reparación o copla tipo torpedo, como se muestra en esta figura..

Un cable tractor bien tratado puede durar 15 años como promedio. En Quiruvilca se usaban de ¾” y en Madrigal de 7/8”.

e.- Baldes, vasijas, vagonetas

Constan de:

Un bogie (carretilla) de dos o cuatro ejes que contienen ruedas o poleas Uno o dos bastidores de suspensión Una caja o balde

Dispositivos de acoplamiento al cable al cable tractor (patentado)

Dispositivos de cierre/apertura de los baldes

Sistema de articulación bastidor/boggie que permite posición horizontal

Existen baldes en V, en U, cilíndricos, así como variadas formas de descarguío (volteo lateral, por apertura lateral y por apertura de la base).

Sistema de articulación bastidor/boggie que permite posición horizontal

Existen baldes en V, en U, cilíndricos, así como variadas formas de descarguío (volteo lateral, por apertura lateral y por apertura de la base).

Descripción del Sistema Bi-cable :El cable riel soporta a los baldes y permite el deslizamiento de éstos a través de los bogies.

El cable tractor se encuentra debajo y pone en movimiento a los baldes.

Los baldes viajan espaciados a intervalos equidistantes y a velocidad uniforme.

El motor eléctrico acciona y frena automáticamente (en caso de fallas) al sistema.

Acoplamiento de los baldes a la riel

Espaciador automático de los baldes

El sistema es automático y requiere de poco personal.

Descripción del Sistema Mono-cable

Constituído por un solo cable continuo que soporta y hala a los baldes al mismo

tiempo, a intervalos regulares. El resto de componentes son similares al Bi-cable.

Características de cable-carriles

ALEMANIA OCCIDENTAL

Capacidad 300 ton/hora Carga 1665 kg Velocidad 4.24 m/seg Espaciado entre balde 84.50 m Intervalo de tiempo entre baldes 19.90 seg Fuerza 250 KW

SUDAN

Longitud del cable 20 km Capacidad 215 to/hora Intervalo entre baldes 180 seg Velocidad 3.83 m/seg Descarga cada 3 minutos

ARGENTINA

Longitud 34.30 km Número de torres 800 Capacidad 40 ton/hora Capacidad por balde 1125 lb

PERU

Mina San Cristóbal/Planta Mahr Túnel (14 km) Año de construcción 1936 Longitud de cable 26 km Capacidad de transporte 20000 TCS/mes Diámetro cable tractor 1 1/8” Peso del cable 3.20 kg/m Intervalo entre baldes 1.72 min Ciclo por balde 2.52 horas Baldes transportados por hora 45

Capacidad teórica por balde 1 ton

Cálculos

a.- Capacidad de carga o carga útil= (CTB * fll * p.e)./fe ; ton

Donde:

CTB = Capacidad teórica del balde, dado por el fabricante o calculado de acuerdo a su geometría y dimensiones; m 3

Balde cilíndrico = π * r 2 * h * fcg; m 3

Balde en U = a * l * h * fcg; m 3

r = radio; m

h = altura; m

Fcg = Factor de corrección geométrica (1 para cilíndrico y 0.85 para U)

a = Ancho del balde; m

l = longitud del balde; m

Fll = Factor de llenado, que depende del grado de fragmentación, pericia del operador, presión de aire, etc. 0.5 a 0.8

p.e.= Peso específico del mineral; s/u

Fe = Factor de esponjamiento del mineral, es decir el contenido de vacíos y está dado por el grado de humedad, fragmentación, peso específico,

etc. oscila entre 1.1, 1.8 a 2.5

b.- Ton/hora a transportar= (ton/gdia)/(TE/gdia)

Donde:

TE/gdia = Tiempo efectivo por guardia

c.- Número de baldes/hora= (ton/hora)/ (capacidad/balde)

d.- Distancia de separación entre baldes= Longitud de recorrido/Número de baldes reales; m

e.- Intervalo de tiempo entre baldes= (60 min/hora)/ (número de baldes/hora); min o seg

f.- Tiempo/ciclo de cada balde= Intervalo de tiempo entre baldes * número de baldes reales; min

g.- Velocidad de los baldes= Longitud de recorrido (circuito)/(tiempo/ciclo de cada balde)

h.- Baldes transportados por guardia= Intervalo de tiempo entre baldes * 60 min/hora * TE/gdia

Ejercicio

Un sistema de Cable-carril recorre 3000 metros por ciclo y cuenta con 21 baldes cilíndricos de 0.90 m de diámetro y 1.00 m de altura en el circuito; trabaja 10 horas/gdia, transportando 600 ton durante la guardia; el factor de corrección geométrica es 1; el factor de llenado es 0.8; el factor de esponjamiento es 1.8 y el peso específico del mineral es 2.8.

Se desea conocer los 8 datos anteriores

Desarrollo

Carga útil = (3.1426 * (0.45) 2 * 1 * 2.8 * 0.8))/1.8 = 0.79 ton/balde

Ton/hora a transportar = (600 ton/gdia)/10 = 60 ton/hora

Número de baldes por hora = (60 ton/hora)/(0.79 ton/balde = 76 baldes/hora

Distancia entre baldes = 3000 m/21 baldes = 142.86 m

Intervalo de tiempo entre baldes = (60 min/hora)/(76 baldes/hora ) = 0.79 min

Tiempo/ciclo de cada balde = 0.79 min * 21 baldes = 16.59 min/balde

Velocidad de baldes = 3000 m/(16.59 min/balde) = 180 m/min

Baldes transportados/gdia = 0.79 min * 60 min/hora * 10 hora/gdia = 474 baldes