Sistemas de extraccin verticalMI57G- Manejo de materiales y ventilacin de minas Profesor: Ral Castro R.

Contenidos

Sistemas de extraccin vertical Descripcin del sistema Clasificacin de sistemas de extraccin vertical Componentes sistema Clculos de ingeniera del sistema Calculo de Ciclos Dimensionamiento de componentes

Sistemas de extraccin vertical

La extraccin vertical se emplea en minas cuya profundidad no permiten o justifican una extraccin por medio de rampas o correas. Los sistemas de extraccin vertical utilizan piques por los cuales se transporta el material/personal hacia la mina o una combinacin de ambos.

Sistema de extraccin verticalPoleas

Estructura

Sistema de traccin pique Skip o jaula

Clasificacin sistemas extraccin vertical1.

Tipo de traccinTambor el cable es almacenado en el tambor Polea Koepe or friccin el cable pasa sobre el tambor

2.

Numero de elementos de transporteUn elemento Dos elementos (skip + jaula) Un elemento + 1 contrapeso

3.

Tipo de guia y frenosGuas de madera/ metlica / cables

4.

Tipo de recipienteBalde conico Skip automatico Jaula para transporte de personal

Principales componentes de un sistema de traspaso vertical1.

Tipo de traccin: 1. Tambor 2. Koepe Elemento de transporte (clasificado de acuerdo a uso) Jaulas: personal y materiales Skips: transporte de roca quebrada o carbon y esteril Tipo de cable 1. Segn tipo de cable: 2. Cuerda Traccin: round strand, flattened strand, locked coil 3. Cuerda contrapeso: non-rotating 4. Cuerda gua: half-locked coil Tipo de pique 1. Proposito : pique de produccin, servicio, exploracin, escape, combinacin 2. Configuracin: circular, rectangular, elptico 3. Tamao: 3-15 m2 a 200 m2 4. Mtodos de excavacin: convencional (perforacin y tronadura) y bored Sistema de soporte 1. Soporte: madera, concreto

1.

2.

3.1.

EstructuraMadera, acero o concreto: torre, backleg

Sistemas de traccinSe instalan en un lugar estratgico No balanceado: 1 cuerda Balanceado= 1 cuerda se enrolla y la otra se estira

Koepe: La rueda tiene una ranura con material friccionante La cuerda no se guarda en el tambor Las poleas se instalan en la estructura2 cuerdas x skip

Tambor vs KoepeTipo Caracteristica

Doble tambor

Se puede operar con dos compartimientos desde distintos niveles de la mina

Doble tambor Tambor Tambor Friccion Koepe

Mejor sistema para la construccin de piques Mejor para alta carga a transportar & poca profundidad La capacidad esta limitada al uso de una sola cuerda, se puede adicionar una (tipo Blair) y entonces puede ocuparse para minas profundas Los sistemas Koepe con mutiple cables tienen mayor capacidad en ton/hr que los tambores dentro de un rango de 460 a 1520 m. Operacin es simple, menor inercia rotacin mas economicos. Pueden operar con una menor gasto de electricidad

Skips y accesorios

Skipping consiste en llenar, transportar, vaciar y retorno a llenado de materiales. El mineral puede ser chancado o no y la operacin de llenado puede ser manual o automatizada. Para alcanzar altas velocidades los skips se guian Se vacian en cualquier parte aunque es mas comun el vaciado en la infraestructura. Las dimensiones del skip estan restringidas por el tamao del material (para que fluya)

Existen tres tipos de skips

Volteo o Kimberley Cuerpo movible Cuerpo fijo

Tipos de skip

Cuerpo movil / descarga por el fondo

Cuerpo fijo descarga por el fondo

AccesoriosOtras componentes del sistema de transporte son:

Carguo skip: para transferir material desde la mina al skip.Buzon medidor (bin) Bin- alimentador- Correas Pueden ser automatizados

Control del Derrame: Se puede llegar a 1,5 hasta 5 % de derrame durante la carga al skip. Se utilizan deflectores bajo el skip o bien se desarrolla una rampa hasta el fondo del pique. Especial cuidado en sistema Koepe porque el cable llega al fondo. Jaulas: para transporte de personal y materiales que entran y salen de la mina. Contrapesos: para balancear el sistema. Se disean de manera de llenar el espacio disponible Elementos de seguridad: safety dog que se activa en el caso de corte de cuerda y penetran las guas

Clculos de ingeniera

Produccin requerida del sistema (ton/h) - input Determinar tiempos de ciclo Tamao del skip Tamao (peso) de los cables Tamao del tambor Calculo de potencia del motor Calculo del numero de sistemas de extraccin Calculo del tipo de cable a utilizar

Ciclo en un sistema de extraccin verticalT1= tiempo aceleracin T3= tiempo desaceleracin v T2= tiempo viaje veloc. maxima Tr = tiempo parado (descarga/carga)

T1= V/a T3 = V/r T2 = L/V V/2 x (1/a+1/r) L = V/2 x (1/a + 1/r) Tciclo= V/a + L/V V/2 x (1/a + 1/r) + V/r + tr L= profundidad de viaje a = aceleracin (m/s2) r = desaceleracin (m/s2) V= velocidad mxima (m/s)

Calculo de cicloPara clculos iniciales: V= 0,41L (Tambor) V=0,436L (Koepe) Tr= 20 s L= profundidad en metros (m) Entonces: Tciclo= 0,612 x L + 22,439 (Tambor) Tciclo= 0,651 x L + 22,29 (Koepe) Velocidades segn tipo de gua: 10 m/s (madera) 15 m/s (acero) 20 m/s (cable)

Calculo Tamao del skipCarga, W = Produccin requerida/ n viajes x hora = produccin / tiempo ciclo (s) x 3600 (s/hr)

W skip = 0, 5 W + 680 o bien, W skip = 5/8 x P

Calculo del peso de cablesL < 1370 m W cable = W(1+Wskip) x 1000 (kg/m) Ls - 1370 Ls = Lu 5 Lu = largo mximo del cable que puede ser suspendido L > 1370 m W cable = W(1+Wskip) x 1000 (kg/m) Ls - 1

Calculo del tamao del tamborCriterio: dt > 60 dc (para cualquier aplicacin) dt dt > 80 dc (dc > 25 mm) dt > 60 dc (dc < 25 mm) dt > 100 dc (cable tipo locked coiled) dw Ct = 3,024 x dw x N x (dt/dc + 0,85 x (N-1)) Capacidad del tambor (metros de cable) N= numero de vueltas Dc = diametro del cable (m)

Calculo de la potencia del tambor

Dos aproximaciones Simple:

HP = carga x velocidad33,000 L

HP =pies/m x tons x 2000 = carga x velocidadk k

Calculo de la potencia del tambor- aprox. simple

k

Profundidad ( pies)

Calculo de la potencia del tambor- mejor aprox.Considera distintas etapas de aceleracin del sistema de arrastre & correccin por eficiencia 1. 0 - Marcha lenta (acelera) 2. Marcha lenta (sin acelerar) 3. Aceleracin (HP1) 4. Velocidad mxima (HP3) 5. Desacelerar a marcha lenta 6. Marcha lenta (sin acelerar) 7. Desacelera hasta detenerse (HP2) 8. Detencin

Carga dinmica (EEW)Tambor doble

Tambor simple Koepe

Dt (pies)

* Ejemplo Calculo de potencia

Calculo numero de sistemas de extraccin mina1. 2. 3. 4. 5.

6.

Numero de viajes de mineral por da Numero de viajes estril por da Numero viajes materiales por da Numero de viajes hombres por da Tiempo requerido para inspecciones del pique, tambor/Koepe, cables, mantencin y las requeridas por legislacin. Tiempos perdidos

Calculo numero de sistemas de extraccin minaTiempo mineral = produccin mineral (ton/hr) produccin skip (hr/da) Tiempo estril = produccin estril produccin skip Tiempo materiales = N x T 3600N = numero de viajes con insumos T = tiempo ciclo viaje insumos Numero de viajes de transporte de personal depende de: Capacidad de la jaula Numero de niveles U.G. Velocidad a primer nivel y de ah a otros niveles Tiempo carga descarga

Tiempo mantencin

Mantenciones requeridas Semanal (3,5 horas)1,5 pique/skip/cable 0,5 poleas 1,5 tambor

Mensual (4 horas)Mantencion cable: 4 h/mes

Trimestral (4 horas)Test electromagneticos cables Cables y accesorios Test de caida skip

Si considera disponibilidad ocupar 1 hr/da

Utilizacin

Se ha medido hasta un 90% de utilizacin en faenas. Usar 70% utilizacin i.e. 16,8 hr/da (conservador) T = Tm + Te + Tm + Th + Tm + Ti (h) Utilizacin (%)

Si T > 24 h se necesitan mas piques!!

Calculo de requerimiento de CablesAlambres:Alambre Alma Torn

existen alambres de hasta 2480 MPa. Mayor resistencia : menor vida util y fatiga Existen diferentes formas Acero galvanizado Torones: Circulares Triangulares ovalados Alma: diseados para resistir esfuerzos de compresin interna Trenzado: indica la forma en que son trenzados los cables

Cables- Tipos de trenzadoTrenzado regular: Resistencia a la distorsin y golpes Para cable de contrapeso

Trenzado tipo Lang Resistencia a la abrasin y mayor flexibilidad Para cables de traccin

Tipos de cable

Round strand: los torones son circulares Flattened strand : los torones son triangulares Full locked coil: no son entrelazados

Tabla de caractersticas de cables

Seleccin de cables

Que mirar en cable:Resistencia a la tensin Resistencia a la fatiga Resistencia a la abrasin Resistencia a golpes y distorsin Forma de trenzado con respecto a la posicin del tambor y la forma en que se enrolla el cable

Seleccin de cables - Factor de seguridadSeleccin de cables para tambores

Resistencia requerida = carga esttica ( 7,0 0,001 L) Si L < 3000 pies

Resistencia requerida = carga esttica x 4,0 Si L > 3000 pies

(*) Ejemplo calculo resistencia cables. Los ejemplos sern dados en clases