Post on 05-Jul-2015
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