SISTEMA DE EXTRACCIÓN VERTICALMANEJO DE MATERIALES

INTRODUCCIÓN

GENERALIDADES La extracción vertical analiza los

siguientes factores:

• Producción

• Transporte

GENERALIDADES Las instalaciones de extracción vertical

se clasifican:

• Por el ángulo de inclinación del pozo. • Tipo de recipiente de extracción

• Por el tipo de órgano de arrollamiento

SECUENCIA DE EXTRACCIÓN1. Se traslada hasta los buzones de

almacenamiento el mineral extraído desde el frente.

2. Se carga el mineral desde el buzón de almacenamiento al balde o skip.

3. Izado hasta la superficie por medio de un huinche.

4. Ya en la superficie, el mineral contenido en el interior del balde o skip, es descargado.

COMPONENTES SISTEMA DE EXTRACCIÓN VERTICAL

Peinecillo. Polea. Huinche. Tambor del Huinche Cables de extracción. Jaula o Skip. Guiaderas.

PEINECILLO Estructura principal.

Disposición en forma vertical por encima del collar del pique.

Absorción de esfuerzos debido a cables y maquinas de extracción.

PEINECILLOTres partes importantes:

Base

Puntales

Polea o catalina

POLEALas poleas se pueden construir de 3 formas:   

Por fundición.

Por acero moldeado

Por construcción soldada.

DISEÑO CORRECTO DE LA GARGANTA DE LA POLEA

A B C

CABRESTANTE O HUINCHE

TAMBOR DEL HUINCHE.

Tambor de superficie Lisa

Tambor de superficie acanalada

TAMBOR DEL HUINCHE DE SUPERFICIE LISA.

CABLES DE EXTRACCIÓN Cables o alambres de acero. Formado por un alma central y torones.

DISEÑO CABLES DE EXTRACCIÓN Normativas de• Diseño• Seguridad

Factores a considerar• Hilos de acero• Torones• Alma• Tranzado

ESFUERZOS EN CABLES

La tensión estática por carga suspendida y peso propio.

Los esfuerzos dinámicos: Arranque, frenado y oscilaciones.

La resistencia del pozo. La flexión del cable sobre la polea y el

tambor. Las presiones sobre estos órganos que

originan compresiones internas y flexiones secundarias.

LUBRICACION CABLESLos lubricantes: Deben ser químicamente neutros. No deben contener humedad en su

estructura. Deben ser fácilmente aplicables. Deben ser resistentes a altas temperaturas. No deben endurecerse al ser aplicados sobre

la superficie del cable.

DIÁMETRO CABLE DE EXTRACCIÓN Determinar factor de seguridad (np).

1,5 < np < 5,0

Qu: Carga útil Qm: Carga muerta Qcable: Carga del cable Fa: Factor nominal que soporta el cable. Fb: Es la fuerza equivalente de flexión. Qt: Carga total a : Aceleración (m/seg2) g : Gravedad (m/seg2) = 9,8 A : Sección del cable en mm. E : Modulo de elasticidad del acero que compone el cable.

TIPOS DE ACEROS Redondos del mismo diámetro

Redondos de diámetros diferentes

TIPOS DE ACEROS

Redondos de formas especiales.

Garganta doble.

TIPOS DE ACEROS

Corchado doble de capa única.

Corchado doble de varias capas.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS CABLES Sección teórica: es la suma de las secciones

de los hilos.

Diámetro teórico: es el círculo circunscrito a la sección teórica.

Diámetro práctico: es el del cable nuevo sin usar y es mayor en un 2 a 5 % del usado.

Peso por metro: figura en los catálogos en kilogramos.

CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS CABLES

Carga de ruptura experimental Resistencia totalizada experimental Resistencia Ensayo de rotura a tracción Alargamiento Fatigas

CAUSAS DE FATIGA EN CABLES Flexiones curvas

Flexiones oblicuas

Frotamientos

Presión del cable

Oscilaciones

SKIP Máquina que trabaja en

plano inclinado, o vertical

Dimensiones de acuerdo a la labor

Su peso es el 40% de la cantidad de material que transporta

RECIPIENTES UTILIZADOS EN UN SISTEMA DE EXTRACCIÓN VERTICAL

TIPOS DE SKIPS Skip volcador para pozos inclinados

Skip forma de copa

Skip con pared trasera abatible

SKIPS DE DESCARGA DE FONDO Skip cuerpo fijo-descarga por el fondo

Skip cuerpo móvil-descarga por el fondo

VENTAJAS USO DE SKIP Independencia de la forma, tamaño y

volumen.

Menores cargas muertas.

Menor tiempo de pérdida.

Adaptabilidad del skip.

VENTAJAS USO DE JAULAS Adaptabilidad para transporte de personal.

Se evitan posibles derrames.

Transporte combinado, material y personal.

RITMOS DE EXTRACCIÓN Y FORMULISMOS

Primer periodo, duración t1. Segundo periodo, duración t2. Tercer periodo, duración t3.

PRIMER PERIODO En este periodo ocurre que la aceleración es

constante, a esto se le llama que tiene un movimiento uniformemente acelerado.

T1: Tiempo en aceleración.H1: Altura recorrida en aceleración.

SEGUNDO PERIODO En este periodo T2 una de las características

es que la velocidad es constante, por lo que su aceleración es cero.

T2: Tiempo en velocidad constante. H2: Altura recorrida velocidad constante

TERCER PERIODO En esta última etapa ocurre una

desaceleración constante ya que el skip/jaula se encuentra en un periodo de detención.

T3: Tiempo en desaceleración.  H3: Altura recorrida en desaceleración.

CALCULO TIEMPO DE CICLO

Calculo de H1:

Por lo tanto:

CALCULO TIEMPO DE CICLO

Entonces:

Así el tiempo total se ascenso y descenso será la suma de ambos, y a estos hay que sumarles un tiempo de maniobra:

NÚMEROS DE VIAJES

NÚMEROS DE VIAJESDonde: C: coeficiente de irregularidad de la producción = 1.5.

A: mineral.

a: estéril.

t: n° de horas de trabajo al día.

CARGA ÚTIL

La carga útil, será la carga total en el sistema, en un caso que se utilicen 2 skips, esta se divide en 2.

DIMENSIONES SKIP O JAULA

Otra forma

O bien

También

P: carga útil. D: peso específico.Volumen (V):

DIMENSIONES ESTANDARIZADAS SKIP

Carga Util (t)

Volumen(m3)

Ancho "a" de la pared delantera

(mm)

Profundidad "b" del Skip

(mm)

Altura "h" del Skip (mm)

Ho (mm)

Peso Propio Qm(Kg)

2.0 1.00 900 1000 1150 2620 1400

3.0 1.50 900 1000 1700 3950 1700

4.5 2.25 1100 1300 1600 3760 2900

6.0 3.00 1100 1300 2100 4950 3600

DISEÑO CABLETener en cuenta:

El factor de seguridad.

La resistencia que tenga el cable.

El peso del skip.

La carga del skip.

Su fuerza de aceleración.

FACTOR DE SEGURIDAD

Donde:Ro: Resistencia a la ruptura del cable.

Qs: peso skip.

Qu: carga útil.

Qc: peso del cable.

Fa: fuerza de aceleración.

FACTOR DE SEGURIDAD Fb: carga equivalente por flexión

A: área del cable. Em: modulo de elasticidad del cable.

dw: diámetro del cable.

D: diámetro de la polea.

CALCULO DIÁMETRO DEL CABLE Condición de máxima profundidad. Considerar un sistema estático de carga- Introducir un factor de seguridad.

Øa = Diámetro de los alambres que contiene el cable de extracción (mm.)Øc extrac = Diámetro del cable de extracción (mm.)

CARGA MÁXIMA ADMISIBLE

Donde: Q Máx. = Carga Máxima Admisible del Cable

QT = Carga total a izar por el sistema Extracción Vertical.

σ b = Ruptura admisible del acero que compone el cable de extracción.

N seg. = Factor para Obviar condiciones.

El n seg. puede tomar dos valores dependiendo si el transporte es material o personas; Para Traslado de Material: n seg. = 7.2 – 0,0005 * hPara Traslado de Personal: n seg. = 9,5 – 0,001 * h

CARGA MÁXIMA ADMISIBLE La carga máxima admisible (Qmax) debe

cumplir la siguiente restricción: Q max >= QT + Q cable Q cable = Ac * Lc * c

Donde:

• Ac = Sección del cable [mm2, cm2] • Lc = Longitud del cable de extracción [mm, cm.]• c = Densidad del cable de extracción [Kg. /mm3]

CARGA MÁXIMA ADMISIBLEDonde:

Asi:

Entonces: y

Ac <= Qt * ( b-1)

Lc * c nseg

CALCULO PESO DEL CABLEPara una profundidad < 1370 m:

Lu = largo máximo del cable que puede ser suspendido

CALCULO PESO DEL CABLE

Para una profundidad > 1370 m

TAMAÑO DEL TAMBOR Conociendo la sección del cable:

Criterio:

dt > 60 dc (para cualquier aplicación)

dt > 80 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))

Donde:

Ct: Capacidad del tambor (metros de cable)

N: número de vueltas

Dc: diámetro del cable (m)

RENDIMIENTO DE EXTRACCIÓNFactores que afectan el rendimiento: Cargas muertas.

Velocidad de desplazamiento.

Tiempo de paradas que incrementan el tiempo de ciclo.

Relación sección pique v/s sección jaula.

Carga útil a transportar.

Profundidad o altura del pique de servicio.

RENDIMIENTO DE EXTRACCIÓNCuando se conoce la profundidad del pique:

F = Sección de la jaula [mts2].

d = Densidad del material [Ton/mts3.

L = Profundidad del Pique [mts].

CONCLUSIÓN La extracción vertical es un método utilizado

principalmente en minería subterránea.

Eficiente al trabajar yacimientos con forma de veta.

No es complejo y las dimensiones de sus instalaciones dependerán de la producción que se tenga y profundidad del yacimiento.

Las variables a considerar giran en torno a la carga util.