MAQMIN 21 2 EQUIPOS DE CARGA PARA MINERÍA SUBTERRÁNEA.pptx

equipos en minería subterránea y superficial

1. MAQMIN 2 EQUIPOS DE CARGA PARA MINERÍA SUBTERRÁNEA CONVENCIONAL/MECANIZADA Mallqui Tapia, Aníbal Nemesio Ingeniero de Minas CIP 22355 11 11

2. Rastrillaje a.- Características Es un medio eficiente de trasladar la carga sea en galería, tajeo, etc. por acción de un cucharón de arrastre que se introduce en el material fragmentado a cargar y así lleno es tirado por el piso hasta el punto de descarga. Son utilizados también para el arrastre de concentrado. El winche puede ser asegurado al piso y techo con puntales de madera o a las cajas y piso con cables de acero. Existen winches que pueden ser accionados con comandos a distancias. Las partes incorporadas son fácilmente transportables. Es posible utilizar mano de obra semi -calificada, es decir se requiere solamente un entrenamiento técnico sencillo para su operación. El cabrestante o winche normalmente se sitúa lejos de la zona de disparo y es asegurado convenientemente, evitando accidentes al operador y al winche .

3. b.- Requerimientos Energía eléctrica ( winche de 2 ó 3 tamboras) Energía neumática ( winche de 1 tambor) c.- Componentes y descripción c.1. Rastrillo, Raedera o Cuchara (Cucharón) de Arrastre Es una plancha de acero curvada con brazos laterales que al ser impulsada por los cables de arrastre, transporta el mineral sobre el suelo a las estaciones de carga (echadero) o directamente a los vehículos de transporte. Tipos: Rastrillos tipo Azadón, plegable y Cajón (desmontable o ensamblado).

4. Tecnología del Diseño: Forma de la plancha posterior Debe presentar la forma curvada en su altura, con un radio mínimo de 0,60 m. Esta curvatura ayuda a retener el material a la vez que incrementa su resistencia y evita que el rastrillo “flote”. Angulo de excavación La plancha posterior con respecto a los brazos, debe tener un ángulo entre 60 y 70°, en base a reales necesidades de cada mina.

5. ANCHO ALTURA TIPO AZADON TIPO CAJON 34 pulgadas 18 pulgadas 6 pies cúbicos 8,5 pies cúbicos 40 “ 20 “ 8 “ 12 “ 42 “ 20 “ 10 “ 12 “ 48 “ 22 “ 13 “ 15 “ 54 “ 22 “ 17 “ 24 “ 60 “ 22 “ 22 “ 30 “ 72 “ 22 “ 30 “ 45 “ 84 “ 22 “ 40 “ 60 “ 90 “ 22 “ 46 “ 70 “ Capacidad Los fabricantes emiten las siguientes capacidades teóricas, en base a dimensiones. Referencia : Pikrose Company Limited

6. c.2 Winche de Arrastre Es una unidad compacta que acciona a las tamboras rotacionales que enrrollan o desenrrollan los cables de acero y de este modo halan al rastrillo con el mineral (arrastre) o vacío (retorno). Funciona con energía eléctrica ( winchas de 2 tamboras y de 15 a 59 HP y winchas de 3 tamboras y de 30 a 75 HP) o neumáticas ( wincha de 1 tambora). Son fácilmente transportables, por ser desarmables. Los distribuidres más conocidos son: Joy , Ingersoll Randa, Derenba , Gardner Denver, Pikrose , etc.

7. Partes principales: - Bastidor o base, es una pieza rígida de acero fundido con orificios para el anclaje de la máquina. Sirve de protección a la unidad durante su traslado. - Guías y rodillos , de tubos de acero templado y colocados vertical y horizontalmente, los mismos que giran sobre sus ejes en cojinetes de bronce. Previenen el rozamiento y desgaste de los cables. - Tamboras , que enrrollan y desenrrollan los cables (de arrastre y de retorno respectivamente). - Embrague , controladas por las palancas, a fin de accionar a las tamboras. - Frenos tipo de banda o de zapata , que son automáticos y accionados por una palanca de pi o de mano. Sirven para mantener estirados el cable al desenrrollarse . - Engranajes, que ponen en funcionamiento rotacional a través de un eje central al piñón principal y coronas dentadas o unidad planetaria.

8. Accesorios: - Brazos.- que deben ser ligeramente curvados y cuyo diseño debe considerar los esfuerzos de fricción, choque y tensión - Dientes (o cuchilla), que se adicionan al labio de la plancha posterior, a fin de mejorar la eficiencia del carguío y arrastre.

9. Modelos: 2 Tamboras Motor eléctrico de 15 HP Velocidad con carga de 165 pie/min Velocidad del motor de 1 770 RPM Voltaje, de 220 ó 240 Voltios; amperaje, de 21 ó 42 Amperios 3 Tamboras (Sala 3-SS-40) Motor eléctrico de 40 HP Velocidad con carga de 200 pie/min Voltaje, de 440 Voltios Capacidad del cable en tamboras -160 m cable de 5/8”  - 110 m cable de ¾” 

10. c.3.- Cables de Acero Constituidos de alambres de acero al carbono trenzados en espiral que forman los torones o cordones, sin alma o elemento central que los contenga. Se utilizan los cables de tracción (que halan el rastrillo con mineral) y los de retorno (que halan el rastrillo vacío, de retorno). Si se trabaja con winches de 3 tamboras, requiere 2 cables de tracción. POTENCIA MOTOR CABLE ARRASTRE CABLE RETORNO 5 HP 5/16 pulgadas ¼ pulgadas 7 - 10 HP 7/16 pulgadas ¼ pulgadas 10 - 20 HP 3/8 pulgadas 5/16 pulgadas 20 - 30 HP ½ pulgadas 3/8 pulgadas 30 - 50 HP 5/8 pulgadas ½ pulgadas 50 - 75 HP ¾ pulgadas 5/8 pulgadas 75 a más 1 pulgada 7/8 pulgadas Referencia : Sullivan Scrapers Haulers

11. c.4. Roldanas Son ruedas que giran libremente sobre su eje y cuentan con una garganta en su periferie sobre la que gira el cable de acero. Sus tamaños están dados por el diámetro de la rueda. Se utilizan en interior mina de 6 y 8 pulgadas de diámetro. Existen de diferentes tipos: De gancho simple De gancho de seguridad De soporte móvil

12. Ejercicio Se tienen los siguientes datos: Distancia de recorrido del rastrillo: 45 m (147.6 pies) Peso específico del mineral: 2.96 Demás datos se encuentran en 1.- Cálculo de trabajo efectivo o útil. SOLUCIÓN VR = ((147.6/1.10) + (147.6/0.80))/2 = 159.34 pie/min Lt = (2 *¨147.6) + (0.18 * 159.34) = 323.88 pies NV/hora = 60/3.28 = 18.29 viaje/hora CR en ton/viaje = (50/5.75)/18.29 = 0.48 CR en ton/hora = 50/5.75 = 8.70 ton/hora CR en pie3/viaje = (0.48/2.96) * 35.32 = 5.73 pie3/viaje CR en pie3/hora = 5.73 * 18.28 = 104.74 pie3/hora CR en NV/ gdia = 50/0.48 = 104.17 viaje/ gdia = 18.29 * 5.75 = 105.17 viaje/ gdia

13. d.- Cálculos de rastrillaje 1.- Cálculo de trabajo efectivo o útil Este trabajo debe efectuarse en el tajo, sea en trabajos de perforación - rastrillado o de rastrillado, controlando los tiempos de las actividades durante la jornada. La finalidad es principalmente, conocer el tiempo real dedicado a esta actividad (tiempos de carguío, rastrillado en sí, descarguío , retorno vacío, cambios de dirección y tiempos muertos. Los resultados en general son promedios de varios controles y de diferentes labores de rastrillado.

14. Ejemplo : Compañía Minera del Madrigal Tajo 6-40 Guardia de Día Distancia media de rastrillado, 45 metros ACTIVIDADES PERFORACIÓN/RASTRILLADO   RASTRILLADO Caminatas 45 minutos 45 minutos   20 minutos Inoperativos 135 minutos 180 minutos   40 minutos Desate de roca 30 minutos 210 minutps   25 minutos Instalación de cables 20 minutos 230 minutos   10 minutos Almuerzo 30 minutos 260 minutos   30 minutos Trabajo efectivo 480 min – 260 = 220 minutos   480-125 = 355 minutos Tiempo acarreo ( ta ) 1,20 minutos   Tiempo retorno vacío ( tr ) 0,90 minutos   Tiempo demora carguío, Descarguío y cambio de direcciones (t) 0,18 minutos   Tiempos muertos 1,00 minutos   Tiempo/ciclo 3,28 minutos   Tonelaje Rastrillado 20 TMH   50 TMH

15. 2.- Cálculo de velocidad real de rastrillado VR = (( dr / ta ) + ( dr / tr ))/2 Donde: VR = Velocidad real o media de rastrillado; pie/min dr = Distancia de recorrido del rastrillo; pie ta = Tiempo medio de acarreo de mineral; min tr = Tiempo medio de retorno vacío; min Es conveniente tener presente que los fabricantes regulan la velocidad de sus rastrillos en condiciones ideales. Pikrose Company Limited fija para su winche de 30 HP una velocidad de 190 pie/min.

16. 3.- Cálculo de longitud total de recorrido Lt = (2 * dr ) + (t *VR) Donde: Lt = Longitud total de recorrido; pies dr = Distancia media de rastrillado; pies Vr = Velocidad real de rastrillado; pie/min t = Tiempo que demora el carguío, descarguío y cambio de direcciones; min 4.- Cálculo del número de viajes por hora

17. 4.-Cálculo del número de viajes por hora (NV/hora) NV/hora = (60 min/hora)/tiempo del ciclo Donde: Tiempo del ciclo = Es el tiempo que demora un viaje completo del rastrillo. Se halló en cálculo No. 1

18. 5.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en ton/viaje Ton/viaje = ((Ton/ gdia )/TE)/(viaje/hora) Donde: Ton/ gdia = es el tonelaje rastrillado en la guardia. Dato del cálculo No. 1 TE = Trabajo efectivo de rastrillado. Dato de cálculo No. 1; hora/ gdia 6.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en ton/hora Ton/hora = (ton/ gdia )/TE

19. 7.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en pie 3 /viaje pie 3 /viaje = ((ton/viaje)/ p.e .) * 35,52 Donde: p.e . = Peso específico del mineral 35,32 = Constante para transformar m 3 a pie 3 8.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en pie 3 /hora 9.- Cálculo de la capacidad del rastrillo en viaje/guardia NV/ gdia = (ton/ gdia )/(ton/viaje) = (NV/hora) * TE pie 3 /hora = (pie 3 /viaje) * ( Nv /hora)

20. Ejercicio Se tienen los siguientes datos: Distancia de recorrido del rastrillo: 45 m (147.6 pies) Peso específico del mineral: 2.96 Demás datos se encuentran en 1.- Cálculo de trabajo efectivo o útil. SOLUCIÓN VR = ((147.6/1.10) + (147.6(0.80))/2 = 159.34 pie/min Lt = (2 * 147.6) + (0.18 * 159.34) = 323.88 pies NV/hora = 60/3.28 = 18.29 viaje/hora CR en ton/viaje = (50/5.75)/18.29 = 0.48 ton/viaje CR en ton/hora = 50/5.75 = 8.70 ton/hora CR en pie3/viaje = (0.48/2.96) * 35.32 = 5.73 pie3/viaje CR en pie3/hora = 5.73 * 18.29 = 104.80 pie3/hora CR en NV/guardia = 50/0.48 = 104.17viaje/guardia = 18.29 * 5.73 = 104.80 viaje/guardia

21. PALA NEUMÁTICA (MECÁNICA) / PALA CAVO/SCOOPTRAM DIESEL Mallqui Tapia, Aníbal Nemesio Ingeniero de Minas CIP 22355 04 04

22. PALA NEUMÁTICA.- Características Es un equipo montado sobre ruedas para rieles que carga el material roto a través de una cuchara accionada neumáticamente, a los carros mineros. Trabaja sobre vía decauville de 24 pulgadas de trocha. También existen montados sobre orugas o sobre neumáticos. La parte característica de esta máquina es la pala en forma de cuchara. Requieren una presión mínima de aire de 85 psi. Los principales fabricantes para América son: Atlas Copco , Eimco , Conway , Sullivan, Joy , etc. MARCA ANCHO ALTO LARGO PESO CUCHARA Eimco 12B 0,76 m 1,40 m 1,78 m 1 800 kg 0,155 m 3 Eimco 21 0,84 m 1,50 m 2,05 m 2 700 kg 0,198 m 3 Sullivan 0,83 m 1,40 m 1,87 m 1 900 kg 0,113 m 3 Gardner Denver 0,81 m 1,35 m 1,94 m 1 950 kg 0,115 m 3

23. B. Requerimientos Aire comprimido C. Componentes y descripción (I) CUERPO INFERIOR Bastidor o chasis, montado sobre ruedas para rieles. Cuenta con: Motor de avance, con su palanca de control. Estando ésta en forma vertical, el motor produce una acción de freno; moviéndose hacia adelante o hacia atrás, avanza o retrocede respectivamente. Mecanismo de giro del cuerpo superior, compuesto por 2 cilindros neumáticos que permiten el giro de 30° a ambos lados del eje longitudinal. Presionando o jalando, gira el cuerpo superior 30 grados a cada lado , respectivamente. Plataforma, sobre la cual el operador se sitúa.

24. Cuerpo Superior Cuenta con: Corona de giro, que rota sobre rodajes (bolas de acero) y que es asegurado por un pin vertical. Sirve de apoyo al motor de accionamiento de la cuchara. Engranaje de accionamiento de la pala, que con su palanca moviliza hacia adelante o hacia atrás y a los costados (giro). Cuchara, que sirve para cargar, voltear y descargar el mineral roto en el carro minero que se halla enganchado a la Pala. Brazos basculadores de la cuchara Resorte amortiguadores Barra de seguridad Manijas de control de locomoción y giro Manija de control de la cuchara

25. Motor de accionamiento de la cuchara, con aire comprimido. La palanca accionada hacia adelante o atrás lleva la cuchara hacia adelante (sobre el piso) o hacia atrás a fin que traslade su carga en el carro minero que se encuentra enganchado a la pala. Válvula de alimentación, que controla el ingreso del aire comprimido a la máquina, una vez instalada la manguera a la toma principal, que también cuenta con su válvula. Barra de seguridad Resortes, amortiguadores Mangueras de motores de locomoción y carguío Parachoque y pestaña de enganche

26. D. Funcionamiento La cuchara en su posición inferior y mediante el avance de la máquina (accionando hacia adelante la palanca delantera), se introduce en el material roto llenándose mediante embragues y desembragues del motor de elevación (a través de la palanca posterior). Luego la cuchara se levanta y vuelca (palanca posterior) hacia atrás, lanzando el material roto sobre el carro minero para inmediatamente volver a su posición de carguío, por efecto de los resortes de retorno y de su propio peso, además del control de la cuchara hacia adelante, a través de la palanca posterior.

27. E. Cálculos de Paleado Mecánico 1.- Capacidad real del carro CRC = (CTC * fll )/fe; m 3 Donde: CTC = Capacidad teórica del carro, dado por el fabricante. Ejemplo: V40 significa carro en V de 40 pie 3 de capacidad teórica. Puede hallarse: ancho * longitud * altura * factor de corrección geométrica fll = Factor de llenado, que depende del grado de fragmentación, pericia del operador, estado de la máquina, etc. Oscila entre 0,5 y 0,8. fe = Factor de esponjamiento del mineral, es decir el contenido de vacíos entre partículas. Se considera en todo cálculo similar para hallar el volumen a transportar. Está dado por el peso específico, grado de humedad, fragmentación, etc. Oscila entre 1,1 a 2,5.

28. 2.- Capacidad real de la pala CRP = (CTP * fll )/fe Donde: CTP = Capacidad teórica de la pala, dado por el fabricante. También puede hallarse. 3.- Tiempo de carga de cada carro Tcarro = ((CRC/CRP) * t1) + t2; min Donde: CRC/CRP = Relación de cucharas necesarias para llenar el carro, sirve para determinar el tipo de pala en función a la capacidad del carro. t1 = Duración promedio del ciclo carguío - descarguío de cada cuchara; min t2 = Duración promedio de cambio de carro lleno por vacío; min

29. 4.- Tiempo de carga, transporte y descarga del convoy Tconvoy = ( Tcarro * n) + t3; min Donde: n = Número de carros del convoy t3 = Tiempo promedio del ciclo transporte con carga, vaciado y transporte de regreso vacío del convoy; min 5.- Convoy transportado por hora Convoy/hora = (60/ Tconvoy ) * fu Donde: 60= minutos/hora fu = Factor de utilización de la pala considerando los tiempos muertos por chequeos, instalación de la línea riel, descansos, viaje del convoy, etc. Oscila entre 0,5 a 0,85.

30. 7.- Tonelaje transportado por hora Ton/hora = CRC * p.e . * Convoy/hora * n Donde: p.e . Peso específico del material; adimensional n = Número de carros del convoy 8.- Tonelaje transportado por guardia Ton/ gdia = Ton/hora * TE 6.- Convoy transportado por guardia Convoy/guardia = Convoy/hora * TE Donde: TE = Trabajo efectivo de la pala; horas

31. Ejercicio : Se tienen los siguientes datos: Carro minero con dimensiones interiores: ancho = 0,97 m altura = 0,81 m longitud = 1,91 m Factor de corrección geométrica: 0,775 Factor de llenado: 0,80 Factor de esponjamiento: 1,60 Pala mecánica con capacidad de cuchara de: 0,198 m 3 Tiempo carguío - descarguío de la cuchara: t1 = 1 min Tiempo cambio de carro vacío por lleno: t2 = 2 min Tiempo transporte y vaciado: t3 = 12 min Tiempo efectivo de trabajo: TE = 4,5 horas Número de carros del convoy: 8 Factor de utilización de la pala: 0,85 Peso específico del mineral: 2,8

32. CRC = (0,97 * 0,81 * 1,91 * 0,755 * 0,80)/1,6 = 0,57 m3 CRP = (0,198 * 0,80)/1,6 = 0,10 m3 Tcarro = ((0,57/0,10) * 1) + 2 = 7,7 min Tconvoy = (7,7 * 8) + 12 = 73,6 min Convoy/hora = (60 * 73,6) * 0,85 = 0,69 Convoy/ gdia = (0,69 * 4,5 = 3,11 Ton/hora = 0,57 * 2,8 * 0,69 * 8 = 8,81 Ton/ gdia = 8,81 * 4,5 = 39,65 Solución :

33. Pala Cavo A.- Características Creado por Atlas copco en 1950. Es una pala sobre llantas con tolva que carga, transporta y descarga (equipo LHD) con motor neumático ( también existen con motor diesel o eléctrico ). Cuenta con tracción en las 4 ruedas. Puede ser controlado a distancia por acción de un control especial. Puede presentar problemas de pinchaduras de sus llantas. Su desplazamiento máximo es de 200 metros en una dirección. B.- Requerimientos: Creado por Atlas copco en 1950. Es una pala sobre llantas con tolva que carga, transporta y descarga

34. C.- Dimensiones, Capacidades y demandas: CARACTERISTICAS CAVO 310 CAVO 511 Longitud de pala; mm 2920 3600 Ancho de cuchara; mm 1270 1500 Ancho de pala; mm 1440 1730 Ancho de pala con plataforma; mm 1930 2400 Altura con cuchara levantada; mm 2120 2700 Altura con tolva levantada; mm 2420 2700 Altura libre al piso; mm 115 207 Capacidad de cuchara; m³ 0.13 0.5 Capacidad de tolva; m³ 1.00 2.1 Presión de aire requerido 85 85 Demanda de aire comprimido, m³/min 8 15

35. D.- Componentes: Cuchara Tolva Pistón neumático o hidráulico para la cuchara ( Cavo 310 y 511 Respectiv .). Chasis Neumáticos 2 controles manuales - Plataforma en el lado izquierdo - Elementos de seguridad: Palanca que acciona la válvula de cierre instantáneo de pase de aire a los mandos. Seguro de la tambora de arrollamiento de la cadena de levante de la cuchara. Barra de bloqueo de la tolva en la posición de levantada..