Transporte Subt Sobre Rieles

CAPITULO IV TRANSPORTE SUBTERRANEO SOBRE RIELES

Por: M.Sc. Ing. ESTEBAN, MARÍN PAUCARA

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Más difundido en minería subterránea subterránea convencional Es aplicable en diversas condiciones, por su gran rendimiento y seguridad. Alto rendimiento a distancias considerables Puede ser utilizado uti lizado a grandes profundidades con el sistema de pique con chutes.

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Más difundido en minería subterránea subterránea convencional Es aplicable en diversas condiciones, por su gran rendimiento y seguridad. Alto rendimiento a distancias considerables Puede ser utilizado uti lizado a grandes profundidades con el sistema de pique con chutes.

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Está conformada por siguientes elementos o maquinarias y/o accesorios: Vía férrea, Vehículos de transporte (vagonetas o carros mineros), Locomotoras, Dispositivos de señalización y otros.

VIA FERREA •

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La collera de rieles instalados soporta todo el material rodante y sirven de guía para el trayecto a seguir. La vía férrea está está constituido por los sig. elementos: plataforma, balastro o balasto, traviesas, carril y accesorios.

PLATAFORMA •

La plataforma viene definida por el perfil transversal y constituye el primer elemento resistente del camino. camino.

BALASTO •

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Es la capa de roca fragmentada que tiene por finalidad repartir la carga que trasmiten las traviesas sobre el piso. Para vías principales de extracción se coloca una capa de 10 – 15 cm., que nivelará el piso y envolver a los durmientes los 2/3 de altura.

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Como balasto se puede emplear: cascajos, cantos rodados y grava de roca dura. 20 y 40 mm de cantos rodados y 3 a 20 mm en gravas. Debe tener un coeficiente de friabilidad que permita resistir y desmenuzarse por efectos de las cargas que debe soportar.

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Balasto se coloca con la finalidad de: Repartir la carga que la traviesa le transmite al terreno y permite el drenaje del agua. Fija las traviesas en sentido longitudinal y transversal.

TRAVIESAS O DURMIENTES •

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Soportan los rieles, los conservan a distancias y transmiten la presión a la capa del balasto. Pueden ser madera, metálicos o de hormigón armado. Traviesas de madera: roble, pino, eucalipto, etc.,

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Traviesas de acero: resistencia, y durabilidad en minas donde el agua no sea ácida. Traviesas de hormigón armado: gran duración y aseguran la estabilidad de la vía. Dimensiones : 8”x 6” para vías principales. 7” x 5” para vías secundarias. 6” x 5” para vías provisionales.

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Dimensiones

L = t + 2b + 2m. h=J+¼ a = 1,4 J Donde: L : Longitud de la traviesa. t : Ancho de la trocha. b : Ancho del patín de la riel. m : Distancia libre que sobresale a los extremos de la vía. h : Espesor mínimo del durmiente. J : Longitud del clavo o tirafondo de la riel. a : Ancho mínimo del durmiente.

CARRIL •

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Los carriles tienen la función de soportar las fuerzas verticales y transmitir a las traviesas, al balasto, y plataforma. Los carriles se caracterizan por la resistencia a la flexión de la sección y de la superficie. Las partes principales son: cabeza, alma y patín.

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Las rieles están dadas en lb/yarda o en Kg/m. La longitud estándar de una collera es de 30pies hasta 45 lb/yarda y 33pies de 50 lb/yarda a más. Al elegir los rieles debe tener en cuenta sig. Condic.: -Superficie a tender la línea cauville. -Peso de locomotora y capacidad de carros mineros. -Espaciamiento entre traviesas, intensidad de tráfico.

ESFUERZOS QUE SOPORTA EL RIEL •

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3 clases de fuerzas actúan sobre la vía de un riel: vertic., transver. y longitudin. E s f u e r zo s l o n g i t u d i n al es :  los rieles tienden a desplazarse en el sentido del avance o de la pendiente E sf u e rzo s t ra n s v er sa l es : Se producen en vía recta y curvas.

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En el reposo ejercen sobre la vía una carga estática /eje que tiende a flexionar el riel y en movimiento se presentan varios fenómenos: Fuerzas verticales:

-El movimiento del galope y balanceo lateral. -Los choques debidos al peso sobre las juntas. -En curvas, la desigualdad de repartición del peso entre la collera.

SUPERELEVACIÓN O PERALTE •

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Es el desnivel existente entre los rieles, la exterior más elevada que interior para compensar la fuerza centrifuga en las curvas. Los esfuerzos que se transmiten a la vía en curvas, pueden reducirse a un esfuerzo de gravedad G. Cada uno de estos esfuerzos puede descomponerse en dos fuerzas: una perpendicular y otra // a la vía y en sentido contrario.

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En ausencia de la fuerza centrifuga, el esfuerzo lateral sobrepasa el límite impuesto si: d > 0,08 s Donde: d: Superelevación. s: ancho de la trocha.

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El peralte teórico está dada por: V2 s h=d= 127 R

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Para el peralte práctico se toma a los 2/3 del valor teórico.

2

V2 s

h=d= 3

127 R

s = T + 2 (g/2) Donde: h V R s g T

h : Peralte teórico. : Peralte práctico. : Velocidad. : Radio de curvatura. : Ancho de la vía más dos veces el semiancho de la cabeza del riel. : Ancho de la cabeza del riel. : Trocha.

DESVÍOS O CAMBIOS Para cambiar de vía los carros mineros o vagonetas, a veces se utilizan elementos sencillos, tales como placas de maniobra, provistas de algunas guías o placas giratorias de salta carril.

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Para empalmar las vías férreas se utilizan los cambios de aguja.

DURACION DE RIELES •

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En los tramos rectos la pérdida de peso de la cabeza de los rieles es de 0,25 Kg/m por cada 10000,00 trenes que pasan. En las curvas: 0,36 Kg/m en el riel interior, y 0,64 Kg/m en el riel exterior. Rieles que perdien 1/5 del peso de cabeza deben pasar a vías secundarias, y si pierden 1/2 del peso de cabeza retirarlos.

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Los rieles necesitan ser unidas por conexiones de cobre las que son soldadas o empernadas al riel. Como regla se recomienda conexiones: Nº 0 para rieles de 20 a 25 lb/yarda. Nº 00 para rieles de 30 a 35 lb/yarda. Nº 000 para rieles de 40 a 45 lb/yarda. Nº 0000 para rieles de 50 a 60 lb/yarda.

ACCESORIOS PARA INSTALACION DE RIELES •

Los principales accesorios de rieles tenemos: Eclisas, clavos de riel o escarpias, tirafondos, y placas de asiento (su uso es un gasto adicional pero es compensado debido a que: - Duran más los durmientes. - Trabajan mejor los clavos y tirafondos. - Ayudan a dar inclinación de 1/20 a rieles.

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Accesorios para instalación de rieles

TROCHA •

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Se denomina trocha a la distancia entre las caras internas de las cabezas de los rieles En minería subterránea se utilizan trochas de 500. 600, 700 y 900 mm.

VAGONETAS O CARROS MINEROS •

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Sirven para transportar mineral, relleno, otros como madera, cemento, etc., y personal. Para transporte de mineral o de ganga o relleno está constituida por una caja o tolva, chasis o truque, ruedas y enganches o acoplamiento.

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La caja está confeccionada con chapas de acero. El fondo de la caja o tolva redondeada o plano. La caja y el bastidor van unidos rígidamente o mediante articulaciones.

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Las vagonetas de minas se caracterizan por los siguientes parámetros: - Capacidad de carga útil. - Tara. - Coeficiente de tara. - Número de ejes. - Coeficiente de resistencia al movimiento.

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Capacidad.- Se dividen en 3 categorías: Pequeñas : hasta 1,3 m3. Medianas : de 1,3 m3 a 2,7 m3. Grandes : > a 2,7 m3. Tara (qm).- Es el peso del carro minero sin carga.

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Coeficiente de tara (kt).- Es el cociente del peso del carro minero vacio a su carga útil , varía de 0,4 a 0,7. Se calcula con la siguiente relación: qm

kt = ────  Vδ

V δ •

: Capacidad del carro minero (m3 o en pies3). : Peso especifico del material transportado.

Número de ejes.- Todos son de dos ejes.

TIPOS DE VAGONETAS DE MINAS •

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Según la forma de descarga se clasifican en: Tipo cuchara.- Son de volteo frontal en una radio de 360°; construcción liviana y operación manual. Capacidad de 0,50 m3, para trocha de 20”.

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Tipo “V”.- De volteo lateral, diseñados para

trabajos pesados y de acarreo rápido. •

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Ruedas de 14” ø aseguran su estabilidad.

Cuentan con un seguro de volteo accionado con el pie que permite el volteo de tolva sea hacia el lado opuesto del operador.

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Tipo “U”.- De volteo lateral; es el más difundido

por su facilidad para ser accionados manualmente o con locomotora. Cuentan con un seguro de volteo accionado con el pie que permite el volteo de tolva sea hacia el lado opuesto del operador.

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Tipo Gable (caja fija y puertas laterales).-

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Tienen la base del cajón en forma de “V”

invertida a 45°, con puertas laterales para descargar sin necesidad de voltear el carro; basta solamente abrir manualmente y el mineral cae por sí mismo.

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Tipo Gramby.- De volteo lateral a través de su 5ta rueda por una rampa ubicado a un lado de línea cauville y pistón neumático. Se emplean para transporte de grandes Tn, con capacidades de 60, 70, 80,100,120 pies3. Son para trochas de 24” a 26” de ancho.

LOCOMOTORAS •

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Son equipos de tracción por adherencia, sirven para mover los carros mineros durante la operación de transporte. El sistema de transporte minero subterráneo requiere de locomotoras pesadas y de mayores potencias debido al esfuerzo de tracción y la continuidad del trabajo .

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Según la energía utilizada, las locomotoras se dividen en locomotoras a: Aire comprimido, diesel, batería, y eléctricas.

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LOCOMOTORAS A AIRE COMPRIMIDO Son máquinas que cuentan con unos recipientes o botellas de aire comprimido de 700 litro de capacidad aproximadamente, que son transportados por la locomotora para su accionamiento.

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El aire comprimido con presión de 200 a 3000 psi, pasa a una cámara de expansión donde es reducida a 200 ó 300 psi, y recién acciona a los motores neumáticos.

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Ventajas: - Buena seguridad. - No causa problemas por corrientes eléctricas ni gases tóxicos. Desventajas: - Requiere de instalaciones especiales de aire a alta presión en superficie, para enviarla al interior de la mina por una red especial de tuberías. -Tiene un rendimiento deficiente.

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LOCOMOTORAS A DIESEL Accionados por motores de combustión interna. Se emplean para transporte de grandes Tn de mineral por los niveles principales de la minas. Desarrollan velocidades de 15 a 50 Km/h.

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Ventajas: - Posee gran radio de acción y - Es fácil de operar. - No requiere de una instalación previa para operación aparte de la línea de cauville.

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Desventajas: - No es posible su utilización en lugares donde la ventilación es deficiente. - Está latente el peligro de incendio, toxicidad de los gases de escape e inflamación del gas grisú si se usa en minas de carbón. - Deben contar extintores contra fuegos.

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LOCOMOTORAS A BATERIAS En sí, son locomotoras eléctricas que funcionan con corriente eléctrica continua generada por unos acumuladores del tipo ácido o básico o de ferroníquel (alcalinas) conectados en paralelo (24 V) y que son transportados por la misma locomotora.

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Desarrollan velocidades de trabajo de 10 a 15 Km/h. Debe contar con 2 juegos de baterías, uno en operación y otro en carga.

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Ventajas: - Se puede transportar a cualquier lugar donde existe riel. - Es muy fácil de operar. - Responde rápidamente a los controles. - No requiere de instalación previa para la operación.

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Desventajas: - Requiere de una estación de carguío de baterías. - No se puede utilizar en el transporte de grandes tonelajes. - Tiene limitaciones de capacidad debido a la poca duración de la batería.

LOCOMOTORAS A TROLLEY •

Son equipos de tracción cuyos motores son accionados al hacer contacto el cable conductor aéreo positivo (+) instalado a un promedio de 1,80 metros de altura mínimo con la líneas de riel que conduce la carga eléctrica negativa (-) a través de una roldana o zapata de la pértiga (trolley o trole).

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Para su funcionamiento requieren de corriente continua de 220 a 255 voltios, y desarrollan velocidades de 10 a 30 Km/h.

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Generador o transformador de corriente continúa. Cable conductor aéreo de cobre,de sección transversal en forma de 8 para su fácil instalación mediante grampas, aisladores y varillas de anclaje.

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Línea de cauville, donde sus eclisas deben estar soldadas a ambas rieles con trozos de alambre de cobre para evitar las resistencias eléctricas.

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Automático: desconecta el pase de corriente en caso de un corto circuito y vuelve a conectar automáticamente después de un tiempo. Pértiga: contacto móvil, pantógrafo o trolley, ubicada sobre la locomotora, cierra el circuito al hacer contacto con el cable conductor o lo abre en caso contrario.

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Ventajas:

- No genera gases tóxicos. - Son compactos y simples de operar. - Se utilizan en el transporte de grandes tonelajes a grandes distancias por los niveles principales de la mina. - El costo de energía consumida es menor comparado con otros tipos de locomotoras.