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UNIVERSID D N CION L S NTI GO NTUNEZ DE M YOLOFACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS GEOLOGIA Y METALURGIAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

CURSO: MAQUINARIA Y EQUIPO MINERO

IZAJE MINERODOCENTE: Ing Luis Torres Yupanqui

Huaraz Marzo de 2011

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS, GEOLOGA Y METALURGIAUNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS, GEOLOGA Y METALURGIA

IZAJE EN MINERIA

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IZAJECONCEPTO

Cuando una mina opera con pozos opiques, es decir cuando el encampane dela mina no es favorable para hacer nivelesprincipales de extraccin, se establece el

Izaje o movimiento de mineral ymateriales por el pique.

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SISTEMAS DE IZAJE1.- EXTRACCIN POR MEDIO DE UN CABLE UNICONO EQUILIBRADO

Se utiliza en piques poco profundos, como enla prospeccin y explotacin a pequea escala yen la extraccin con planos inclinados. Es el

sistema mas empleado por las minas del pas.

2.- EXTRACCIN POR MEDIO DE DOS CABLESPARCIALMENTE EQUILIBRADOSSe usa en piques profundos y cuando se requiereizar tonelajes grandes de mineral. En este casolas cargas se contrapesan parcialmente y el winchees de menor potencia para operar.

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3.- EXTRACCIN POR MEDIO DE DOS

CABLES COMPLETAMENTE EQUILIBRADOSPOR UN CABLE QUE SE DENOMINA CABLE DECONTRAPESO

Este sistema se usa en piques profundos ylas cargas son unidos mediante un cablede equilibrio. Su uso esta difundido

en pases europeos, americanos y en elPer.

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Skip

Cnico

ContrapesoCable de

Skip

Cilindrico

Cables

SISTEMA DE IZAJEPOLEA DE FRICCIN

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COMPONENTES DE UN SISTEMA DEIZAJE1.- WINCHESirven para envolver el cable durante el izaje,

sin embargo otras solamente dejan pasarel cable (polea koepe).

CLASES:Los winches podemos clasificar dela siguiente manera:

a).- Segn su forma:CilndricoCnicoTipo rueda

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WINCHE DE TAMBOR CILNDRICO

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INCHE DE TAMBOR BICILINDROCNICO

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b).- Segn la funcin que desempea :

De tambor: En el cual el cable esenrollado durante el izaje

De friccin: En este caso el cablepasa a travs de una polea duranteel izaje.

c).- Segn el nmero de tamboras:

De un solo tamborDe doble tambor

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TAMBOR BICILINDROCNICO

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2.- MOTOREl motor que trasmite la fuerza necesaria para

mover la tambora puede ser a aire comprimidoo diesel para izajes pequeos y elctrico en izajesgrandes. Cualquiera sea el tipo de motor, laconexin es por acoplamiento directo, engranajes yfajas.

En el primer caso el motor est unido directamente al ejede las tamboras.

En el segundo caso, entre el motor y el eje de las

tamboras se interpone engranajes de reduccionessimples o dobles.En el tercer caso la transmisin de la fuerza del motor ala tambora se realiza por medio de una faja colocada enlas respectivas poleas.

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S K I P

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4.- BALDESon recipientes cilndricos de poca capacidad,usados en izaje de tonelajes pequeos de mineraly desmonte. La descarga se efecta por balanceoaccionado para tal fin.

5.- JAULASon compartimientos metlicos de uno o dos pisosque se usan para subir o bajar personal,materiales y carros mineros, en este caso en el

piso de la jaula se fijan rieles para la entrada delcarro minero. En las paredes laterales se fijan unascanaletas para que se deslicen por las guas delpique.

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6.- CASTILLOSSon estructuras metlicas y en algunos casos demadera que sirven para soportar la carga de izajey al mismo tiempo servir para la instalacin detolvas de almacenamiento de mineral. Estasestructuras soportan esfuerzos de: viento, carga

muerta y carga de trabajo.El armazn del castillo se compone delargueros verticales anclados en cimientos deconcretos en la cabeza del pique y unidos

entre si por piezas horizontales y diagonales,adems se tiene las tornapuntas que sostieneal armazn cuando recibe esfuerzos a nivel delas poleas.

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Skip

Volquete

Tolva

Castillo

Cuadros del

Tolva

Carros Mineros

Pique

Nivel

Guaderas

Guas o

Tornapunta

Winche

Polea

Cable

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE IZAJE

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COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE

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CASTILLO SIMPLE

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TORRE PARA MQUINA KOEPE

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7.- POLEA

Las poleas sirven para guiar al cable de latambora hacia el pique. Deben cumplir lascondiciones siguientes en vista de que el

cable soporta esfuerzo de doblamiento al serenvuelto y es importante que se cuide eldimetro de ste:

a).- El dimetro de la poleaDebe ser igual a lo recomendado en la

tabla siguiente:

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TABLA N 10TIPO DE SERVICIO TIPO DE POLEA

CABLE RECOMENDABLE MINIMO

Cables de arrastre 6x7 72d 42dTransporte en minasCable tractor

Cables de izaje Standard 6x19 45d 30d(comnmente usados)Winches de la mina 60-100dJalador de carrosCables extra- flexibles 6x19 31d 21d

para izajesCable flexible especial 6x37 27d 18dpara izaje.

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b). RANURAS DE LAS POLEASEl contorno de la ranura de la polea tiene gran

influencia en el desempeo y vida del cable. El radiointerior de la ranura no deber ser pequeo nigrande con relacin al dimetro del cable. Se tendren cuenta la siguiente tabla de tolerancia para evitarfatigas en el cable.

CABLE

5/16 + 1/643/8 + 1/323/16 + 3/641 3/161 + 1/161 9/162 + 3/322 5/16Ms + 1/8

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POLEAS DE IZAJE

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8.- CABLESEs un producto fabricado con alambres de acero,colocados ordenadamente, para desempear un trabajodeterminado.

Cable de 6x7: 6 Torones.

7 Hilos.a). Hilos o Alambres.- Constituidos por elementos

metlicos confeccionado de alambrn de acero de altocarbono (acero duro) galvanizado de bajo carbono

(acero suave).

Alma

Torn

Hilo

o

Alambre

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C A B L E S

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b).Torones.- Consiste en un conjunto de varios alambres deforma adecuada y dimensiones apropiadas que son hilados enforma helicoidal en una o mas capas. La forma de los torones

puede ser: circular ovalada y triangular.

c). Alma.- Es el centro del cable o de un torn, pudiendo ser de fibratextil o metal.

d). Insertos.- Son las fibras que son colocadas para separar lostorones adyacentes a los alambres que estn en el mismo o derecubrimiento.

e). Lubricante.- Sirve para reducir el rozamiento interno del

cable, protegen a los alambres de acero de la corrosin y al almacontra su deterioro.

f). Revestimiento protector.- De acuerdo a las condiciones detrabajo a soportar, para proteger a los cables se revisten con zinc(galvanizado), estao, cadmio y latn.

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TIPOS DE CABLES ORDINARIOS

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TIPOS DE CABLES1.- SEGN SU FORMA Y CONSTRUCCIN.a). Cables Redondos.- Son cables de seccin

circular y bastante usados. Son fabricados dealambres circulares enrollados en forma de hlicealrededor del alma. Son los ms econmicos yverstiles para el izaje.

b). Cables de fibra chata.- Los alambres estndispuestos en una forma triangular aplastada,exponiendo as el cable mayor superficie decontacto (4 veces mas que los de fibra redonda) seaen la polea o tambora, lo cual reduceconsiderablemente la abrasin y corte que sufreel cable durante el izaje.

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CABLES DE FIBRA CHATA

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CABLE CON ESPIRAL CERRADO

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c). Cable con espiral cerrado.- Difieren de los cablestrenzados en que no tienen el cableado, porque no hay

una torsin inicial en el cable, los alambres no sedesarrollan bajo la accin de la carga, lo que es unaventaja sobre los otros tipos de cables.

2.- SEGN SU FLEXIBILIDAD

Cables rgidos.Cables flexiblesCables extra flexibles

3.- SEGN EL USO

Cables para mineraCables para pesqueraCables para transporteCables para industria

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RESISTENCIA Y ESFUERZOS EN ELCABLEa). Esfuerzo de doblado.- A medida que pasa el cablealrededor de un tambor o polea, los hilos exterioresaumentan de longitud y los interiores disminuyenproduciendo tensin adicional en los hilos exteriores.Para el clculo del esfuerzo de doblado existen variasformulas, como:

Sb = E. c/RDonde:

Sb: Esfuerzo doblado

E: Modulo de elasticidad del cable (PSI)dw: Dimetro del hilo, en pulgadas.D: Dimetro del tambor o polea, en pulgadas.

Nota: c = dw/2 ; R = D/2

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El Valor de E no corresponde al modulo de elasticidaddel material o alambre, sino al cable entero, de acuerdoa experiencias E = 12000,000 PSI.

El valor de dw ; depende de la construccin del cable.

Para clculos preliminares, del dimetro del alambre y elrea de la seccin transversal total del metal de un cablese puede determinar por la tabla siguiente.

TABLA N11

CABLE DIAMETROS AREA APROX. ALAMBREdW A

6 x 7 0.106 d 0.36 d26 x 19 0.063 d 0.38 d26 x 37 0.045 d 0.38 d26 x 19 0.050 d 0.35 d2

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Sin embargo para los clculos es conveniente convertir el

esfuerzo de doblado al equivalente de carga al doblado,para lo cual se utiliza la formula:

Fd = A. E. dwD

b) Resistencia a la fatiga.- Conforme a experienciasexiste relacin entre la fatiga de rotura y el esfuerzo detrabajo total, incluyendo el esfuerzo del doblado. El mejor

criterio para esto es la presin de soporte delcable sobre la polea para la resistencia a la fatiga.

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Para un Angulo de contacto de 180, la presinde soporte nominal es:

P = 2. Ft

D.dDonde:Ft: Carga tensional sobre el cable

(Carga de trabajo totalcarga de

doblado)D: Dimetro de la polea en pulgadasd : Dimetro del cable en pulgadas.

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30 D

D

6 Dy Grapas

Abrazadera

FORMAS DE ENGANCHAR EL CABLE

En el izaje el cable se engancha al skip, jaula y balde por

dos sistemas:

1.- Sistema de grapas.- Consiste en el engrampado delcable por medio de grampas, teniendo en cuenta que lalongitud de empernado sea igual a 30 veces el dimetrodel cable y los espacios de perno a perno igual a 6veces del dimetro del cable.

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Cables Encajado

CableAlambres

Zinc

2.- Sistema de soldadura.- El mscaracterstico de este sistema es el cable

encajado y es el nico que desarrolla el 100% dela resistencia del cable, los alambres sonlimpiados y separados luego encajados yllenados con zinc fundido o metal babbit.

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CONSIDERACIONES PARA EL CLCULODEL CABLE EN EL IZAJE1. FACTOR DE SEGURIDAD.-El factor de seguridad para un cable se define como la relacinentre la resistencia final a la tensin del cable y la carga total,incluyendo el esfuerzo de doblado.En las tablas siguientes se da los factores de seguridad establecidos:Factores de seguridad para cables de alambre, basados en laresistencia final

TABLA N12

SERVICIO FACTOR DE SEGURIDAD

Ascensores 0 - 12Winches de mina 2.5 - 5Gras impulsadas con motor 4 - 6Teclas 4 - 5Torres de perforacin 3 - 5

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Factor de seguridad para cables de

alambre de mina, cuando transita personal:

Long. del cable Factor de seguridad minimo

Pique en pies Para cable nuevo500 a menos 8500 a 1000 7

1000 a 2000 6

2000 a 3000 53000 a ms 4

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2. VELOCIDAD DEL IZAJE.-En nuestro pas la velocidad de izamientoesta reglamentado por el Ministerio deEnerga y Minas en especial cuando setransporta personal, as tenemos que la jaula

debe tener las velocidades siguientes:TABLA N13

Profundidad pique VelocidadMts/min. Pies/min.

Menos de 200 150 492Mas de 200 250 820

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Para izaje con skip o balde, la velocidad de izamiento sersuperior, pudindose adoptar las velocidades siguientes:Longitud del cable Velocidad mxima

en el pique, en pies Pies/min.500 a menos 1200500 a 1000 1450

1000 a 1500 1700

1500 a 2000 19502000 a 2500 22502500 a 3000 25003000 a 3500 27503500 a 4000 30004000 a 4500 32504500 a 5000 3500

Estos se usarn con el factor de seguridad, expuesto en lasegunda tabla (cuando transita personal).

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3.PESO DEL CABLE.-Es el peso del cable por unidad de longitud. Para

hallar se usa la siguiente formula:

W = w. L

Donde:W: Peso del cable, en librasw: Peso unitario del cable de 1 pieL: Longitud del cable, en pies

En la tabla siguiente se da los pesos unitarios del cabley resistencia a la rotura (tabla N14).

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TABLA PARA HALLAR EL PESO DEL CABLE Y RESISTENCIA A LAROTURAROUND STRAND FLATTENED LOCKED COIL(Fibra redonda) STRAND (Fibra (Espiral cerrado)

Clase 6 x 19 (chata) Tipo H 6x27 Acero duroAcero duro mejorad Tipo G 6 x 30 mejorado

Dimetro Peso Resistencia Peso Resistencia Peso Resistenciaa la rotura a la rotura a la rotura

Pulgadas Lbs/pie TC Lbs/pie TC Lbs/pie TC

0.95 23.8 1.01 26.2 1.37 35.07/8 1.29 32.2 1.39 35.4 1.87 46.01 1.68 41.8 1.80 46.0 2.43 61.61 1/8 2.13 52.6 2.28 57.9 3.30 76.11 2.63 64.6 2.81 71.0 3.75 92.01 3/8 3.18 77.7 3.40 85.5 4.78 115.0

1 3.78 92.0 4.05 101 5.65 135.01 5/8 4.44 107 4.75 118 6.88 155.01 5.15 124 5.51 136 7.56 182.01 7/8 5.91 141 6.33 155 9.00 212.02 6.72 160 7.20 176 9.77 240.02 1/8 7.59 179 8.13 197 --- ---

2 8.51 200 9.10 220 --- ---

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ANGULO DE DESVIACION DEL CABLE (FLEET ANGLE).-Es el que se forma entre la lnea media de la polea y la lneamedia del cable que va a la tambora.

A fin de evitar el desgaste en la polea rozamiento del cable conla polea y con las otras vueltas del cable sobre la tambora, estengulo debe ser lo mas pequeo posible.

Un ngulo de desviacin demasiado grande puede ser la causadel resquebrajamiento del cable en la tambora.

Un ngulo de desviacin demasiado pequeo hace que el cablese amontone en las bridas de la tambora.

El ngulo de desviacin recomendable es:

Tambora Angulo de desviacionAcanalada 2 menosSuperficie lisa 1.5

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El valor del ngulo se puede obtener por la siguienterazn trigonomtrica

Tan = (b/2) / VH2 + a2

Polea

Cable

Tambora

Polea

Tambora

Cable

a

H

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6. PROBLEMA DE APLICACIN:Calcular el cable de Izaje para una instalacin deextraccin de mineral por un pique vertical y para lassiguientes condiciones de operacin:

Profundidad del pique vertical: 800 piesPeso jaula: 5000 LbsPeso carro: 2500 LbsPeso mineral: 4000 LbsTonelaje a Izar: 600 TCTiempo de aceleracin y desaceleracin: 6 seg.Tiempo muerto en subir o bajar la jaula: 5 seg.

Izaje por medio de un cable nico no equilibrado.

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SOLUCIN1.- CLCULO DEL DIMETRO DEL CABLE

El dimetro del cable se determina mediante tanteos, asumiendodimetros tentativos cuyo resultado ser comprobado por larelacin entre la resistencia del cable y la carga total a levantar lamisma que debe ser superior al factor de seguridad elegido.

Sea cable / polea =1/64 y escogemos un cable de 1 1/8de 6 x19 con peso de 2.13 lbs/pie y una resistencia de 52.6 TC (ver tabla N14) y un FS = 5 (tabla N12).

El dimetro de la polea ser: 1.125 x 64 = 72 y el dimetro de lapolea ser igual al dimetro de la tambora.

polea = tambora = 72= 6El lado de la tambora ser:Nde vueltas cable: 500/3.1416 D = 500/(3.1416x6) = 26.5Nde vueltas x cable + % seguridad26.5 x 1.125 + 10% = 29.81 + 2.98 = 32.8= 2.7

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3.- Chequeo por factor de seguridad:

FS = Resistencia del cable / Carga total alevantar

FS = 52.6 /9.63 = 5.40 > 5,

Lo que indica que el cable elegido escorrecto.

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PIQUE LOURDES DE LA MINA RAULROJAS DE CERRO DE PASCO

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G R C I S