INGENIERIAINGENIERIADE DEMINAS MINAS ABANCAY – APURIMAC -PERU TRABAJO MONOGRAFICO SISTEMAS DE IZAJE EN MINERÍA SERVICIOS AUXILIARES MINEROS ABANCAY APURIMAC – AÑO 2013 ÍNDICE Temas Pág. INTRODUCCIÓN 3 I. Generalidades 4 1.1. Concepto 1.2. Factores para su construcción 1.3. Consideraciones de diseño 1.4. Winches de Izaje 1.4.1 Definicion de un Winche de Izaje 1.4.2 Componentes de un Winche de Izaje 1.4.3 Tipos de Winche de Izaje 4 4 5 II. Sistemas y Normas de Seguridad de los Winches de Izaje (Primera Parte) 6 II. Sistemas y Normas de Seguridad de los Winches de Izaje (Segunda Parte) 7 III. Componentes del Sistema de Izaje 9 3.1. Tambora 3.2. Motor 3.3. Sistemas Preventivos de Control: Lilly Control, frenos, etc. 3.4. Palancas de Control 3.5. Cables de Izaje. Tipos de Cables: Regular y Tipo Lang. 9 9 10 10 10 11 IV. Componentes del Sistema de Izaje (2da Parte) 11 4.1. Estructura de los Cables 4.1.1. Núcleo o Alma 4.1.2. Torones 4.2. Jaula, Baldes o Skips 4.3. Polea 4.4. Castillo o Estructura de Desplazamiento 11 11 12 12 12 13 V. Conclusiones y Recomendaciones VI. Bibliografía VII. ANEXOS 14 16 17 2 al utilizar estas maquinarias. existen labores como son los piques o pozos y las chimeneas verticales o inclinadas que se caracterizan por el trazado lineal y las dificultades de perforación.INTRODUCCIÓN En un yacimiento minero donde el acceso a la mina no es posible por socavones de cortada o túneles. las cuales. La variedad de maquinarias de izaje. que permiten mejorar la productividad y la velocidad de extracción vertical o inclinada. potencia del motor y necesidad de las operaciones. han sido superadas en estos últimos tiempos. además de las excavaciones subterráneas para la explotación de yacimientos o para la apertura de cámaras de grandes dimensiones. hacen la selección y elección del tamaño de los sistemas de izaje. Esta elección. Lo importante es que. facilita que una gran. 3 . maquinarias y el mismo personal. y no se tiene socavones principales. mediana y pequeña minería y minería artesanal decidan por las soluciones de los problemas de transporte vertical. cuando se quiere introducir materiales. superación de los peligros propios de la construcción de este tipo de infraestructuras. se recurre a la utilización de infraestructura y maquinaria de izaje. mejorando los avances y el control preventivo de riesgos. cuando se quiere profundizar una mina en plena operación o se quiere extraer mineral o desmonte. se evita el sobre esfuerzo humano. En necesario comentar también que. que son sinónimos de alta seguridad en winches y piques o pozos subterráneos. es decir cuando el encampe de la mina no es favorable para hacer niveles principales de extracción se establece el izaje o movimiento de mineral por el pique.2. GENERALIDADES 1. 1. equipos y el mineral. c) La naturaleza del suelo debe ser adecuada para las cimentaciones. b) El área debe ser favorable y suficientemente grande para las instalaciones desde la superficie.3. material.Es aquel que se realiza a través de un pique de un 4 . Los piques son labores verticales que sirven de comunicación entre la mina subterránea y la superficie exterior con la finalidad subir o bajar al personal. Tipos de Izaje Los sistemas de izaje se dividen principalmente en dos tipos: Izaje no balanceado. 1. Factores para su construcción a) Necesidades de extracción del mineral b) Reducción de los costos de producción c) Profundización de los niveles de extracción 1. realizando para ello estudios de geotecnia conduncentes a la clasificación del macizo en el área destinada para el diseño del pique.I. Consideraciones de diseño a) Análisis de costo. Concepto de Izaje Cuando una mina opera con pozos o piques.4.1. y esto se realiza mediante el sistema de izaje.. por donde se realizará el izaje de los carros mineros. Winches de izaje 1. Para el caso del presente trabajo. donde no hay un peso descendiente producto de un carro minero. Por lo pique inclinado contará con un solo compartimiento. Ciclo de Izaje Es el ciclo del izado de mineral y desmonte del nivel inferior hacia el superior. tiene semejanza a los ascensores de los edificios. es una maquinaria utilizada para levantar. Superior) 1. bajar. Es la forma más simple de izaje.solo compartimiento.6. skip o jaula es compensado por otro de éstos que desciende pero vacío por el otro compartimiento. el Winche de izaje. Inferior) c) Ascenso de carros mineros llenos d) Manipuleo de los carros mineros llenos y preparación de carros vacíos para que desciendan por el pique (Nv. el sistema de izaje es no balanceado.-Se realiza en un pique de dos compartimientos. el de pequeña producción.5. Izaje balanceado. skip o jaula que ayude a izar a los carros o jaulas ascendentes. siempre que cumpla con exigencias mínimas de seguridad. es utilizado también para bajar e izar personal del interior de la mina.1 Definición de Winche de Izaje: El Winche de izaje.6. en las minas importantes 5 . donde el peso ascendente del carro minero. En otras palabras el sistema de izaje a través de los Piques de una mina. debido a que este es el más óptimo para minas tanto. 1. es decir lo podemos dividir en las siguientes actividades: a) Descenso de carros mineros vacíos b) Manipuleo de los carros vacíos y preparación de carros llenos para el izado por el pique (Nv. empujar o tirar la carga. Los Pequeños Productores Mineros y Mineros Artesanales. Palancas de control. Minera) 6 . puentes-grúa y teclees. Motor. Equipos similares de izaje son los elevadores eléctricos de aire o hidráulicos. Ejemplos resaltantes de winches de izaje de fricción tenemos en las minas de Casapalca (Yauliyacu – Glencord) y Cerro de Pasco (Paragsha – Volcán Cía.2 Componentes de un Winche de Izaje: Dependiendo de las dimensiones y necesidades. 1. Poleas. b. grúas móviles. utilizan winches de izaje de tamboras.6.3. se utilizan los winches de rastrillaje). un Winche de izaje tiene los siguientes componentes: Tambora (una o dos). Sistema de seguridad: Lilly control.6. Tipos de Winche de Izaje: a. Cables. baldes o skips. Winches de fricción. Winches de tamboras. se utiliza el Winche como maquinaria principal de transporte vertical (para el arrastre de mineral. frenos. Estructura de desplazamiento o castillo. por ser maquinarias que se adaptan a su infraestructura y requerimientos de izaje.. Jaula. 1.del Perú. etc. así como de las inspecciones periódicas a la que deben estar sujetos los sistemas de izaje. deben ser realizadas por personal competente. se requiere la capacitación del personal. La inspección de equipos. y mostrar en lugar visible. El supervisor responsable del área de trabajo. en armonía con la modificación del Reglamento de Seguridad e Higiene Minera. la misma que debe ser pegada en un lugar adecuado y fácilmente visible para el operador. operación y mantenimiento de todos los equipos y accesorios deben estar de acuerdo a las normas técnicas establecidas por los fabricantes. Las inspecciones al sistema de izaje. 7 . entrenamiento y certificación al personal. SISTEMAS Y NORMAS DE SEGURIDAD DE LOS WINCHES DE IZAJE Primera Parte: La construcción. Cada equipo de izaje y accesorios debe tener claramente indicado la capacidad máxima y una tabla de ángulos de izaje.II. componentes y accesorios. es esencial para asegurar que el sistema de izaje se encuentre en buenas condiciones de operación y funcionamiento. únicamente lo debe hacer una empresa de servicios de entrenamiento y capacitación. La capacitación. Los titulares serán responsables del mantenimiento. es quien autoriza el uso del equipo de izaje sólo al personal calificado y certificado por terceros. a fin de mantenerlos en condiciones seguras de trabajo. calificada y certificada. la constancia de dichas inspecciones. Segunda Parte: Para asegurar el uso correcto del sistema de izaje. dicho cable. sólo debe usarse señales estándares. El cable deberá ser remplazado también. La única excepción a la regla. y debe tener acceso con los niveles principales para el 8 . En todo equipo de izaje accionado eléctricamente. ruptura de cable (leonas). así como limitadores de velocidad. de darse el caso. es una “señal de emergencia” para detener la marcha. En el caso de tambores de enrollado de cables. Debe brindarse acceso seguro. libre. debe estar adecuadamente identificada y coordinar con el Winchero cualquier tipo de movimiento. ordenado y limpio a las estaciones de izaje. El pique (infraestructura principal del Winche). no debe exceder del diez por ciento (10%) de la cantidad total de hilos. El número de hilos rotos en el tramo de (2) dos metros del cable. se debe asegurar que. Cualquier trabajo con movimientos de carga en altura. debe señalizarse en los niveles inferiores con avisos o barreras advirtiendo la probabilidad de caídas de objetos. ya sea de sonido. etc. deberá ser retirado y reemplazado inmediatamente por otro nuevo. El sistema debe poseer todas las protecciones del caso. tanto para la acción de traslado como de levante máximo. No debe exceder la capacidad de carga. cuando ha sufrido dobleces o presenta COCADAS. Durante las operaciones de izaje con winches. Al comenzar el levante. se debe asegurar que los conductores no sean atrapados por efectos de la acción de izaje. esta señal. puede ser ejecutada por otra persona que no sea el señalero o Timbrero. Los equipos de izaje motorizados deben estar provistos de interruptoreslímites de seguridad. debe estar ubicado según diseño y Planos. permanezcan en el tambor por lo menos tres vueltas del referido cable. El equipo de izaje debe ser usado para el propósito diseñado. incluyendo la conexión a tierra. la persona responsable de las señales o Timbrero. de iluminación o micrófono-intercomunicador. engrase. 9 . las luces que indiquen algún desperfecto en el sistema de izaje. dependiendo de las dimensiones y necesidades. materiales.. Las horas de izaje de mineral o desmonte. COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE En el punto 1.4. herramientas. un Winche tiene los siguientes componentes: Tambora (una o dos). La comunicación entre el Timbrero y el Winchero debe ser clara y precisa. estén libres de obstrucciones. mineral y desmonte.2. El Winche jalará uno o dos jaulas de transporte de personal. III. chequeo del estado del cable de un compartimiento del Pique y el respectivo mantenimiento a los componentes de todo el sistema de izaje. y fundamentalmente asegurarse de que el Pique y las Guías. donde mencionamos que. deben ser independientes de las horas de izaje de personal.transporte de personal. Tampoco está permitido llevar personal en los baldes de mineral ni en los Skips La operación del Winche requiere de alta responsabilidad y mucha personalidad en la coordinación y el cumplimiento de las ordenes. pero cuando se trate de acarreo del mineral. No está permitido llevar material y personal juntos en una misma jaula. se habló de los Componentes del Winche. en cumplimiento del ESTANDAR. el código de señales y el código de colores establecido. explosivos. y verificar el funcionamiento del tablero de control. presencia de cuerpos extraños y otros motivos que induzcan a un posible accidente. nunca se debe transportar personal. PROCEDIMIENTO Y PRÁCTICAS del Sistema de Izaje Diariamente o cuando el sistema a dejado de funcionar por una hora o más. Semanalmente debe realizarse la limpieza. Se debe respetar el manual de funciones. se debe hacer un chequeo general denominado “Prueba en Vacío”. 3. Cables de Izaje: 10 . Jaula. Es el dispositivo encargado de regular la velocidad. acciona el dispositivo de emergencia del sistema de izaje. baldes o skips. ocasionado por una posible falla mecánica.. Tambora (una o dos) Son cilindros metálicos donde se enrolla el cable. Sistema Preventivos de Control: Lilly Control. el Lilly control. 3. Palancas de control.5. este actúa en caso de una súbita aceleración o desaceleración de la velocidad. Motor Es el propulsor de la acción mecánica. Las características del motor se elige de acuerdo al requerimiento y la capacidad de la carga que se quiere izar y a las dimensiones y modelo del pique.4.3. Motor. etc. Palancas de control Son los dispositivos de control y manejo del Winche. Cables. a la unión con el tambor. Sistema de seguridad: Lilly control. Estructura de desplazamiento o castillo. Poleas. frenos. 3. 3.1. frenos. etc.2. Podríamos hablar del enrollado activo que es el cable que verdaderamente trabaja y el enrollado de reserva para los cortes reglamentarios que dispone la ley de seguridad y para reducir el esfuerzo ejercido por el cable. 3. es el que realiza el trabajo de izaje. Estos deben ser manipulados sólo por el operador o maquinista autorizado. pero tiene el inconveniente de tener tendencia a destorcerse por lo que únicamente deberán utilizarse en aquellas aplicaciones en que ambos extremos del cable están fijos y no le permitan girar sobre si mismo. COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE (2da.1. PARTE): 4. Núcleo o alma. b. Para formar cables. se arrolla un gran numero de hilos de aluminio o acero de alta resistencia (entre 130 y 180 kg/mm2). IV. Estructura de los cables: Los cables se componen de: a. según sea el caso. Los cables con torcido lang son ligeramente más flexibles y muy resistentes a la abrasión y fatiga. Tipos de cables: De acuerdo a su torcido pueden ser: a. son colocados ordenadamente para desempeñar el trabajo de izar los skip o las jaulas. ya sea por fricción o enrollamiento. Estos hilos se disponen en cordones y torones. Regular: Los alambres del torón. a. Tipo Lang.5.Dependiendo del tipo de izaje en los winches. III. Componentes del Sistema de Izaje 3. están torcidos en dirección opuesta a la dirección de los torones del cable. los cables de izaje pueden ser fabricados de aluminio o de alambre de acero. 11 . Tipo Lang: Los torones en un cable tipo Lang. los mismos que.1. b. Regular. están torcidos en la misma dirección (lang derecho o lang izquierdo). 4. Torones o Cordones: Un cable está formado por un conjunto de torones o enrollados. El alma de acero se utiliza para zonas donde el cable esta sujeto a severos aplastamientos o cuando el cable trabaja en lugares donde existen temperaturas muy elevadas que ocasionen que el alma de fibra se dañen con el calor.b. dependiendo de la construcción del cable.2. La mayoría de hilos utilizados en la construcción de cables son redondos y de diámetro comprendido corrientemente entre 2 y 3 mm. está formado por un conjunto de hilos. de aproximadamente un 10%. de aproximadamente un 10%.1. por un torón igual a los demás que componen el cable. El alma de acero se utiliza para zonas donde el cable esta sujeto a severos aplastamientos o cuando el cable trabaja en lugares donde existen temperaturas muy elevadas que ocasionen que el alma de fibra se dañe con el calor. hay alma de fibra que puede ser de fibras vegetales o fibras sintéticas. 12 . siendo lo más usual el de alambre de acero o el alma de torón que está formado. También este tipo de alma proporciona una resistencia adicional a la ruptura. Cada torón. dependiendo del trabajo al cual se va a destinar el cable. El alma se fabrica de diversos materiales. Torones. dependiendo de la construcción del cable. También este tipo de alma proporciona una resistencia adicional a la ruptura. como su nombre lo indica.1. Núcleo o alma: El alma del cable sirve como soporte a los torones que están enrollados a su alrededor. 4.1. las jaulas. comp. baldes y skips. 4.4. respetando las condiciones establecidas en el reglamento de seguridad minera. Las poleas se pueden construir de 3 formas: 1. Las poleas soldadas son menos pesadas y las más resistentes y son las más empleadas en la construcción de piques.4. 2. baldes o skips: Es uno de los componentes esenciales del sistema de izaje. La polea de izaje debe ser hecha y mantenida para acomodar adecuadamente el cable. 13 . Castillo o Estructura de Desplazamiento: Es la cúspide de la estructura del pique donde se encuentra la polea que dirige el movimiento del cable. Por construcción soldada.2. III. Por acero moldeado. cumplen la función de transportar en su interior al personal y/o mineral según los requerimientos de producción.3. Por fundición. 4. Jaula. 3. Polea: Es una rueda acanalada que gira alrededor de un eje central por el que pasa el cable en cuyos extremos se encuentra la jaula o skip (resistencia) y en la otra el winche o tambora (potencia). El diámetro de la polea está establecido por reglas de seguridad para piques. La estructura del castillo puede ser de madera o de acero y se debe construir respetando el reglamento de seguridad existente. 14 . De la cúspide de la torre o del castillo baja una estructura inclinada que sirve de sostén a toda la torre y contrarresta la tensión de los cables. Junto al pique hay una tolva donde se descarga el mineral para luego transportarse a la planta concentradora. Hay una escalera de servicio que sube a lo largo del pique. III.Es una estructura vertical que se levanta por encima del collar del pique. Componentes del Sistema de Izaje La torre vertical y la estructura inclinada son las partes fundamentales del castillo y soportan en su cima la caseta de las poleas. de maquinaria y mineral Este sistema es muy usado en la explotación de yacimientos petrolíferos.V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5. CONCLUSIONES El sistema de izaje es indispensable para trabajos de minería subterránea donde exista piques. Son máquinas versátiles ya que se usa como medio de transporte de personal. 15 . El uso de maquinaria para el sistema de izaje reducen el costo de producción y rendimiento. Con este tipo de trabajos monográficos se incentiva al estudiante a poner en practica la investigación relacionada al entorno profesional. chimeneas.1. Hacer un estudio anticipado geotécnico del suelo donde se instalaran los equipos de izaje.2. RECOMENDACIONES Control constante del trabajo del winche de izaje para evitar accidentes. Mantenimiento y supervisión de los componentes del winche de izaje.5. Para el manejo de maquinaria de izaje se debe requerir personal altamente capacitado. 16 . Capítulo 7. Capítulo V. Society for Mining. 496 . Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería. Alejandro Novitzky. BIBLIOGRAFIA Robert Peele (1941) – “Mining Engineers handbook”. Transporte y extracción en minas a Cielo Abierto. (SME). Parte I: Capítulo V. 127-135. Pontificia Universidad Católica del Perú Ingeniería de minas (2008) – “Apuntes de clase de valorización de minas” Catálogo técnico de cables de izaje: Wire & Rope Strand. Ley de regalía minera. Noble & Son LTD. 17 .VI. Pontificia Universidad Católica del Perú – Sección Ingeniería de minas (2008) – “Apuntes del curso de miner a subterránea” Mario Cedrón Lassus. Mario del Río Amezaga. Catálogo técnico de locomotora de 2TM. Pontificia Universidad Católica del Perú – Sección Ingeniería de minas (2008) – “Apuntes del curso de Transporte en minas” Silvia Rosas Lizárraga. A. págs. 29788. Inc. tercera edición. Parte II: Capítulo I. Serminsa. IX y X. Metallurgy and Exploration. Pontificia Universidad Católica del Perú – Sección Ingeniería de minas (2007) – “Apuntes de clase de geolog a de minas” Fernando Gala Soldevilla. II y II. DS 055-2010. Disposición e Instalación de winches de izaje Pág. Norman Brook (1971) – Mechanics of Bulk Materials Handling”. modelo WR7. Buenos Aires Argentina 1966. Nro.498. ANEXOS 18 . Cable con grasa nueva Winche después de la lubricación 19 .Componentes del sistema de izaje sistema de izaje Winche-Chacua-VT del Pique Chacua. Jaulas Unidad de Producción Uchucchacua-Buenaventura. Polea usada en el sistema de izaje Winche de Izaje 20 . Cerro de Pasco. Minera. Volcán Cía.Imagen del cable de izaje Corte transversal del cable Imagen del nucleo del cable de izaje Castillo del Pique Esperanza-Chungar. Cable tipo regular Cable tipo lang Prueba con carga sacos de arena Prueba con carga en ascenso y Descenso Armado de ducto con Segmentos metálicos Ajuste de pernos con sujeción entre segmentos y entre anillos 21 . Tipo de motor de inducción.13Tm d) EL DIAMETRO DE EJE DEL CABLE . SOLUCIÓN: a) Calculo de la capacidad horaria Qh= . N° de cables de extracion 2.17Tm c) PESO DEL SKIP PS =0.00084 . K1=41. Aceleración máxima 13. CALCULAR: a) b) c) d) e) f) g) La capacidad horaria (Qh).2 pies/seg2. Profundidad del pozo 1800 pies.8 22 K2=0. Qh= 150 Tm/dia b) Calculo útil del skip QS= = =4. Diámetro del cable de izaje. Fuerza debido a la aceleración. El peso del skip (Ps).PROBLEMA DE APLICACIÓN PROBLEMAS DE IZAJE En la instalacion de una extracción de mineral por un pique vertical de sección circular se emplea skip para las siguientes condiciones de operación: Profundidad de extracion 1600 pies. Peso del cable si es 6x19 de acceso mejorado. Tiempo neto de extracción de 12 hr/dia. Velocidad máxima 20 pies/seg. Tipo de cable terrones redondos. La carga útil de skip (Qs).17Tm=3. Dimensiones del tambor del winche.75*4. Tipo de tambor canadiense.75QS=0. Tonelaje diario a extraer 1800 Tm. 936Tm M=8.936 tm g) FUERZA DEBIDO A LA ACELERACIÓN Fa = mxa = (P)a/g = (CM)a/g M=Ps + Pm + Pcable M=3.85Pulg=7/8” D=68d=68(7/8)”=59.29 lb/pie x 1600pies = 2964 lb = 1.5*100.9 lb 23 .8Pulg f) PESO DEL CABLE (PCABLE) Tabla 6 x 19 d 7/8” Pcable= 1.13Tm + 4.24Tm)/32.24Tm Fa =[(8.38 Tm=7452.5” HALLANDO AI COMO ES DOBLE TAMBOR S=1.8Pulg LAS DIMENCIONES DE TAMBORA SON: 59.032 tc = 0.13)/(41.2 pies/seg2 Fa =3.05*(7/8)”=0.2pies/seg2] x 13.5/2 d=0.17+3.05d=1.d=[ (QS + PS )/(K1/K2-K2H)]1/2/N d=[(4.29 lb /pie Peso total del cable = 1.5-0.8/6.85Pulg=7/8” e) DIMENCIONES DE TAMBOR DE LA WINCHA PARA ESTE CASO SE ESTANDARIZA (D) d=0.919 AI=(S*H/D* )*7S= AI=100.00084*1600)] 0.17Tm + 0.