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SISTEMA ELECTROHIDRÁULICO PARA ACCIONAMIENTO DE CHUTES(Alternativa económica en las operaciones mineras)

Francisco Contreras CarbajalIngeniería Producción y Servicios Generales SAC.

ipsergen@yahoo.es

RESUMEN

Como el presente trabajo está directamente relacionado con la hidráulica, ésta es la aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería; siendo su fundamento el principio de Pascal, estableciéndose que la presión ejercida en un punto de fluido se transmite con la misma intensidad a cada punto del mismo; es decir que se transmite grandes fuerzas, utilizando pequeños elementos constitutivos, así como la gran facilidad de realizar maniobras de mando y de reglaje. Y teniendo en cuenta que una bomba hidráulica movida por un motor eléctrico es capaz de desarrollar esfuerzos enormes aprovechando la sección de cilindros; ésta tecnología se desarrolla hasta el punto casi incomprensible, por su complejidad.

Por lo mismo el Sistema Electrohidráulico, es un equipo que está diseñado para operar en el accionamiento de compuertas de tolvas de carguío de mineral y remplazar a las tradicionales sistemas neumáticos, con un costo mínimo en el consumo de energía eléctrica y está constituido por los componentes debidamente dimensionados, como: Bomba hidráulica de piñones, motor eléctrico trifásico de 1750 r.pm. y 220 - 380 - 440 Voltios, control hidráulico con válvula limitadora de presión y manómetro incorporado, pistón hidráulico de doble efecto con carrera de acorde al tipo de tolva, Tanque hidráulico equipado con visor -filtros de succión - retorno -colador y respiradero, mangueras hidráulicas SAE 100R2, acoplamiento de disco, bastidor y soportes de acero ASTM A-36. Aplicándose el mismo en diferentes modelos de Tolvas metálicas, como en: Piques, rampas, galerías, cruceros, etc. y con un solo equipo de poder se puede operar independientemente las tolvas que sean necesarias maniobrar en distancias hasta 500 metros.

Con la aplicación de la hidráulica en éste Equipo, estamos transformando la energía eléctrica en energía hidráulica y ésta a su vez en energía mecánica, resultando muy fácil telegobernar el mecanismo hidráulico por mando eléctrico.

ELECTRO SYSTEM TO DRIVE CHUTES(cost alternative in mining operations)

ABSTRACAs this work is directly related to the hydraulics, it is the application of fluid mechanics in engineering, being

its foundation the principle of Pascal, establishing that the pressure at a point fluid is transmitted with the same intensity at each point the same, meaning that we can transmit large forces using small building blocks, and the ease of maneuvering control and adjustment. And considering that a hydraulic pump driven by an electric engine is capable of developing enormous efforts building on the cylinder section, this technology develops to the point of almost incomprehensible complexity.

Therefore the electrohydraulic system is a computer that is designed to operate the gate drive of mineral loading of hoppers and replace traditional pneumatic systems, with minimal cost in the consumption of electricity and is constituted by the components properly sized, such as hydraulic pump gears, three-phase electric engine of 1750 r.pm. and 220 - 380 - 440 Volts, control hydraulic pressure relief valve and pressure gauge, double-acting hydraulic piston stroke according to the type of hopper, hydraulic tank equipped with display-suction filters - return - strainer and breather hoses SAE 100R2 hydraulic, disc coupling, steel frame and supports ASTM A-36.

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Applying the same in different models of metal hoppers, as in: Piques, ramps, galleries, cruises, etc.. And with a single power equipment can be operated independently hoppers necessary maneuver in distances up to 500 meters.

With the application of hydraulics in this team, we are transforming electrical energy into hydraulic energy and turn it into mechanical energy, which is very easy telegobernar the hydraulic mechanism for electric drive.

INTRODUCCION

El sistema Electrohidráulico es la alternativa económica para reemplazar a los sistemas neumáticos o una instalación nueva en el accionamiento de las compuertas de carguío el mismo que se viene efectuando con la garantía y satisfacción plena en las empresas mineras que ya cuentan con estos sistemas.

La instalación de los Sistemas Electrohidráulicos, en los Chutes de descarga de mineral (Apéndice 2), no representa inversión adicional en la construcción de Tolvas metálicas, puesto que a las ya existentes se le instala los pistones hidráulicos que es parte del sistema; justificándose en operación con la reducción de costos y de fácil maniobrabilidad.

ObjetivosDifundir la adquisición y uso de sistemas electrohidráulicos en las operaciones mineras; como alternativa para reducir costos en el carguío y extracción de mineral, principalmente en consumo de energía eléctrica.Mejorar la calidad de aire comprimido en volumen y presión en las instalaciones de mina.Brindar total seguridad al accionamiento de las compuertas de descarga.Aumentar la vida útil de los generadores de aire comprimido.Evitar la contaminación en mina, eliminando circuitos de aire comprimido hacia los chutes de carguío.

AlcanceParalelo comparativo, ventajas - desventajas;

entre el Sistema neumático tradicional y el Sistema electrohidráulico propuesto.Equipo de bajo costo de adquisición y se minimiza los costos de operación en carguío y extracción de mineral.

ResultadosResultados satisfactorios, al adicionar este

sistema en las operaciones de mina; se recupera el costo de adquisición en un mes de operación y minimiza los costos.Reducir el ciclo de perforación y voladura.

Reducir horas-operación de compresoras y a su vez el costo en el consumo de insumos, lubricantes,repuestos y operarios

Aplicaciones El sistema electrohidráulico se instala en los

puntos de carguío de mineral, como son los chutes: en rampas, galerías, cruceros y piques.De la misma manera se instala para el volteo de los carros mineros, sin necesidad de una quinta rueda y la utilización de gibas de volteo.

SISTEMA ELECTROHIDRÁULICO

El Sistema Electrohidráulico, es un Equipo que reemplaza a las tradicionales Sistemas Neumáticos en el accionamiento de compuertas de las tolvas de descarga en el carguío de mineral y/o desmonte, ya sea en rampas, galerías, piques u otros; de las operaciones de explotación minera, garantizando óptima seguridad en su maniobrabilidad. Está constituido por los componentes hidráulicos debidamente dimensionados (Apéndice 1) que se describen en el resumen y la figura 1.

Como es de conocimiento general, en lasoperaciones de descarga con tolvas, accionadas por compuertas para el carguío, operadas por sistemas neumáticos; el tiempo de extracción de mineral representa el doble ó triple de las horas de perforación y ventilación, por lo tanto el suministro de aire comprimido para el accionamiento de las compuertas de tolvas, es aproximadamente de 18 a 20 horas diarias en condiciones normales y en consecuencia la compresora ó compresoras deben funcionar ininterrumpidamente todo éste tiempo, más las horas de perforación y ventilación, con el consiguiente resultado de que los costos de operación en éste rubro resulten muy elevadas.

Con el sistema electrohidráulico propuesto, las compresoras funcionarían única y exclusivamente sólo para perforación y ventilación (promedio 8 horas diarias), puesto que la extracción con éste sistema duraría solamente el tiempo requerido para el carguío en cada tolva (solo unos segundos) y con un consumo de energía eléctrica mínima e imperceptible.

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1. Bomba hidráulica2. Electromotor3. Deposito4. Válvula limitadora de presión5. Control hidráulico 4/36. Manómetro7. Pistón hidráulico de doble efecto8. Mangueras hidráulicas

Figura N° 1 Circuito electrohidráulico

PARALELO COMPARATIVO ENTRE EL SISTEMA ELECTROHIDRÁULICO Y EL NEUMÁTICO.

Sistema Electrohidráulico:Facilidad en el manipuleo de las compuertas de

descarga, evitando el atascamiento de las mismas por la presencia de bancos de mineral; puesto que con éste sistema el operador puede controlar el avance ó retroceso en la apertura de la compuerta de acuerdo a su requerimiento.

La potencia instalada en éste sistema es mínima (7.5 a 10 kW) por cada equipo; por lo tanto el costo por consumo de energía eléctrica es considerablemente ínfima e imperceptible frente al consumo de toda la operación minera. Los costos de operación, mantenimiento y reparación de los generadores de aire comprimido, se reducen en porcentajes considerables; porque con la instalación de éstos sistemas, las compresoras trabajan menos horas diarias, traduciéndose que la vida útil de las

mismas se prolonguen en muchos años más. En lo referente a los costos de operación, mantenimiento, reparación y otros, se reducen en más del 50%; porque al trabajar menos horas las compresoras, hay ahorro del personal, insumos, energía eléctrica, lubricantes, etc.

Con éste sistema con un solo equipo de poder se puede operar independientemente: 1, 2, 3, ó 4 compuertas de tolva si están relativamente cercanas (500 m.) de acuerdo al requerimiento de las operaciones mineras.

No existe contaminación ambiental como en el caso del neumático por fugas de aire con presencia de aceite.

Sistema Neumático:El manipuleo de las compuertas de tolvas

accionadas por éste sistema, generalmente se presentan el atascamiento de ellas por presencia de bancos de mineral; porque la válvula control direccional solo tiene dos posiciones: bien abre ó bien cierra (no existe control intermedio) y de ocurrir el atascamiento, el tiempo requerido para retirar los bancos se traduce en horas muertas de extracción, con el consiguiente peligro de deteriorar las tolvas y compuertas a causa de que en muchos casos hay que plastear con explosivo.

El costo por consumo de energía eléctrica es elevado, por los motores de gran potencia de las compresoras.

Con el sistema neumático la válvula de control es solo para operar una compuerta de tolva.

VENTAJAS DEL SISTEMA ELECTROHIDRÁULICO:

El ahorro considerable de energía eléctrica (en más del 50%), se sustenta, por ejemplo, si consideramos solamente 01 compresora de 1000 CFM. La potencia de su motor es un promedio de 200 kW., y si reducimos la operación de ésta compresora en 10 horas diarias en el peor de los casos; se estaría ahorrando el consumo de 2,000 kW-h por día y 60,000 kW-h mensual; por lo tanto el Sistema electrohidráulico se pagaría su costo con menos de un mes de su operación, considerando el ahorro solo en el rubro de energía eléctrica; porque existen otros costos que se indican en el paralelo comparativo.

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Se mejora y optimiza la calidad de aire comprimido en el resto de las operaciones mineras; tanto en volumen y presión, puesto que al instalar este sistema se elimina las instalaciones de aire hacia los circuitos de tolva de carguío.

Cuando ya se tiene las tolvas accionadas por el sistema neumático, su conversión al electrohidráulico, no requiere ninguna modificación de tolva ni compuerta original; porque su instalación es sólo cambiando correctamente el pistón neumático por el hidráulico.

CONCLUSIONES

La adquisición del sistema propuesto para el carguío y extracción de mineral nos está determinando bajar los costos en este rubro.

Mejoramiento de los ciclos de carguío, perforación y voladura.

De contar con perforaciones hidráulicas (jumbos) se elimina las compresoras en las operaciones de mina.

Total seguridad en el accionamiento de compuertas de tolvas; porque las condiciones hacen que no exista peligro de accidentes.Bajar la contaminación ambiental en mina al eliminar circuitos de aire comprimido, hacia los chutes de carguío.

AGRADECIMIENTOS

Mi agradecimiento a los organizadores del 9º Congreso Nacional de Minería, por la oportunidad de haberme concedido llegar a la familia minera del presente congreso. Igualmente a mis colegas y Empresas que han confiado en ésta alternativa en sus operaciones de carguío y extracción de mineral.Finalmente a mi familia por su apoyo de toda la vida.

REFERENCIAS

1. Francisco Contreras CarbajalPatente Nº C.I.P. 7 B6OP ½; EO2F 3/348 – OIN –INDECOPI

2. Manual de Bombas Gresen, Released July 1996 Dana Corporación USA.

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APÉNDICES

Apéndice N° 1

DIAGRAMA DE SELECCIÓN DE MOTOR, BOMBA Y CONTROL HIDRÁULICO.FUENTE: MANUAL DE BOMBAS GRESEN, RELEASED JULY 1996 DANA CORPORACIÓN USA

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Apéndice N° 2

INSTALACIÓN DEL SISTEMA ELECTROHIDRÁULICO

EN GALERÍAS EN RAMPAS