53580346 Sistemas de Extraccion Vertical

8/3/2019 53580346 Sistemas de Extraccion Vertical

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Sistemas de extraccin vertical

MI57G- Manejo de materiales y ventilacin de

minas

Profesor: Ral Castro R.


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Contenidos


Descripcin del sistema

Clasificacin de sistemas de extraccin vertical Componentes sistema

Clculos de ingeniera del sistema

Calculo de Ciclos

Dimensionamiento de componentes


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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.


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Sistema de extraccin vertical

Sistema de traccin

Poleas

Estructura

Skip o jaulapique


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Clasificacin sistemas extraccin vertical

1. Tipo de traccin Tambor el cable es almacenado en el tambor

Polea Koepe or friccin el cable pasa sobre el tambor

2. Numero de elementos de transporte Un elemento Dos elementos (skip + jaula)

Un elemento + 1 contrapeso

3. Tipo de guia y frenos Guas de madera/ metlica / cables

4. Tipo de recipiente Balde conico

Skip automatico

Jaula para transporte de personal


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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

1. 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

2. Sistema de soporte

1. Soporte: madera, concreto

3. Estructura1. Madera, acero o concreto: torre, backleg


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Sistemas de traccin

Se 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 xskip


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Tambor vs Koepe

Tipo Caracteristica

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

Doble tambor Mejor sistema para la construccin de piques

Tambor Mejor para alta carga a transportar & poca profundidad

Tambor La capacidad esta limitada al uso de una sola cuerda, se puede adicionar una

(tipo Blair) y entonces puede ocuparse para minas profundas

Friccion Los sistemas Koepe con mutiple cables tienen mayor capacidad en ton/hr que

los tambores dentro de un rango de 460 a 1520 m.

Koepe Operacin es simple, menor inercia rotacin mas economicos. Pueden operar

con una menor gasto de electricidad


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Skips y accesorios

Skipping consiste en llenar, transportar,vaciar y retorno a llenado de materiales.

El mineral puede ser chancado o no y laoperacin de llenado puede ser manual oautomatizada.

Para alcanzar altas velocidades los skips seguian

Se vacian en cualquier parte aunque es mascomun el vaciado en la infraestructura.

Las dimensiones del skip estan restringidaspor el tamao del material (para que fluya)

Existen tres tipos de skips

Volteo o Kimberley

Cuerpo movible

Cuerpo fijo


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Tipos de skip

Cuerpo movil /

descarga por

el fondo

Cuerpo fijo

descarga por

el fondo


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Accesorios

Otras 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. Seutilizan deflectores bajo el skip o bien se desarrolla una rampa hasta el fondo del pique. Especialcuidado 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


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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


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Ciclo en un sistema de extraccin vertical

T1= tiempo aceleracin

T3= tiempo desaceleracin

T2= tiempo viaje veloc. maxima

Tr = tiempo parado (descarga/carga)v

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)


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Calculo de ciclo

Para 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)


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Calculo Tamao del skip

Carga, 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 cables

W cable = W(1+Wskip) x 1000 (kg/m)

Ls - 1370

Ls = Lu

5

Lu = largo mximo del cable que puedeser suspendido

W cable = W(1+Wskip) x 1000 (kg/m)

Ls - 1

L < 1370 m L > 1370 m


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Calculo del tamao del tambor

dt

dw

Criterio:

dt > 60 dc (para cualquier aplicacin)

dt > 80 dc (dc > 25 mm)

dt > 60 dc (dc < 25 mm)

dt > 100 dc (cable tipo locked coiled)

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)


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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


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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

lenta6. Marcha lenta (sin

acelerar)

7. Desacelera hasta

detenerse (HP2)

8. Detencin


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Carga dinmica (EEW)

Koepe

Tambor simple

Tambor doble

* Ejemplo Calculo de potencia

Dt (pies)


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Calculo numero de sistemas de extraccin mina

1. Numero de viajes de mineral por da

2. Numero de viajes estril por da

3. Numero viajes materiales por da4. Numero de viajes hombres por da

5. Tiempo requerido para inspecciones del pique,tambor/Koepe, cables, mantencin y las

requeridas por legislacin.6. Tiempos perdidos


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Calculo numero de sistemas de extraccin mina

Tiempo mineral = produccin mineral (ton/hr)

produccin skip (hr/da)

Tiempo estril = produccin estril

produccin skipTiempo 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


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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


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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!!

Utilizacin


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Calculo de requerimiento de Cables

Alma

Torn

Alambre

Alambres:

existen alambres de hasta

2480 MPa.

Mayor resistencia : menor

vida util y fatiga

Existen diferentes formasAcero galvanizado

Torones:

Circulares

Triangulares

ovalados

Alma: diseados para resistir

esfuerzos de compresin interna

Trenzado: indica la forma en que

son trenzados los cables


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Cables- Tipos de trenzado

Trenzado 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


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Tipos de cable

Round strand: los torones son circulares

Flattened strand : los torones son

triangulares

Full locked coil: no son entrelazados


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Tabla de caractersticas de cables


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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


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Seleccin de cables - Factor de seguridad

Seleccin 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

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