MORALES BENITES JOLVIN ROOSWEL

RASTRILLAJE

RASTRILLAJE Se denomina rastrillaje a la operación de situar el

mineral de los tajeos adyacentes hacia el chute de extracción, además sirve para extender el relleno en el tajeo, además de llenar carros mineros con mineral en una galería, etc., mediante la acción de un rastrillo y winche.

El rastrillaje es de suma importancia en el palaneo mecánico dentro del ciclo de minado y su uso es muy difundido en nuestras minas especialmente en minas subterráneas, tanto con los sistemas convencionales de minado, como con los modernos (sistema trackless). En esta última se utiliza en forma combinada y de acuerdo a ciertas condiciones presentadas, durante los trabajos de explotación

Equipos De Rastrillaje Para el montaje del equipo de rastrillaje es necesario contar con

los siguientes componentes: 1.    Rastrillo 2.    Winche 3.    Cable 4.    Polea 5.    Plataforma. RASTRILLO.- Llamado también scraper son de formas y

tamaños diferentes de acuerdo al trabajo destinado; sin embargo dos componentes básicos permanecen constantes : el asa y la placa posterior de excavación.

La hoja de excavación tiene dos partes una rígida unida a la asa y otra consistente de una cuchilla o uña cambiable y fijada a la primera mediante pernos. El asa es el que une los extremos de la placa posterior y termina a manera de “V” y su función es equilibrar y en la mayoría de los rastrillos es fija, en otras tienen cierto juego en el contacto con la placa posterior

CLASES DE RASTRILLO: Tipo azadón o abierto.- Generalmente carece de placas

laterales y la placa posterior tiene un ángulo de abertura grande. Se usa para el acarreo de material grueso

Tipo Caja o Cerrado.- Tiene placas lateral es fijas y el conjunto tiene una apariencia de una caja. Se usa en el acarreo de material fino a mediano y detiene la carga en forma satisfactoria en distancias grandes y cuando el piso por donde transita es lisa.

Existen también formas intermedias.

OPERACIÓN DE RASTRILLAJE

WINCHE Es un winche de izaje que puede usar motor eléctrico o

neumático de 15 y 20 HP con una fuerza de tracción de1500 kilos, con una velocidadde 54 mts x minuto aproximadamente.

Este winche es adecuado para trabajos horizontales y verticales porque tiene embrague y acople automático; el acoplamiento es directo con sistema de engranajes.

TIPOS DE WINCHE Es un winche de arrastre dedos tambores que puede proveerse de un

motor eléctrico de 7.5 o 10 HP y si es neumático de 9.4 HP, tiene un peso de 275 Lbs. (125 Kg.)aprox. Tiene una tracción de cable de 1100 Lbs. (499 Kg.)a 150 pies (46mts.) por minuto.

Es pequeño en tamaño con solo 28 ¾” (73 cm de largo)de modo que podrá ser colocado en sitios estrechos ya sea con motor eléctrico o neumático.

Winche de un tambor Es un Winche de izaje de untambor que puede proveerse deun

motor eléctrico o neumático,tiene un peso de 150 Kg. Aprox., puede izar hasta 2200 Lbs. (998Kg.) aprox.

Con una velocidad de 30 mt porminuto, por su tamaño y peso es la solución a cualquier problema de evasión de corriente

Winches a control remoto Los winches también pueden ser acondicionados para ser

operados a distancia mediante un control remoto (aire-eléctrico) que actúa con válvulas para la entrada de airea los cilindros que accionan los frenos

El winche puede instalarse en un emplazamiento, el operario puede situarse a la distancia que él crea conveniente (más segura para él) operándolo en una zona protegida, el operario controla perfectamente el trazado de la rastra sin necesidad de estar cerca de winche

WINCHE Elemento motriz; que comprende la Tambora y el motor, de acuerdo a

esto y para uso enla minería se tiene winches de 2 a tres tamboras con motor eléctrico y aire comprimido,con potencias de 7 a 40 HP. La tambora tiene capacidad de 40 a 150 metros de cable.

Base: Es una pieza rígida de acero fundido. Tiene orificios para el anclaje en el piso, provee rigidez a toda la estructura de la máquina durante el trabajo.

Tamboras: Con diámetros grandes aumenta la capacidad de trabajo del cable y reduce el desgaste de este. Una tambora apropiada y ancha realiza un buen arrollamiento del cable

  Embrague: Sirve para transmitir el movimiento a cada uno de las

tamboras desde el eje principal. Dos engranajes locos o intermedios giran entre el piñón de mando del eje principal y la corona dentada del embrague, resultando una reducción de velocidad en los engranajes. Las bandas exteriores del embrague son controlados mediante una palanca.

Frenos: Son regulables del tipo de banda exterior y se halla al lado del operador. Actúan a manera de mordaza al presionar la palanca de freno. Algunas winchas tienen frenado automático.

Engranajes y Chumaceras: Las tamboras, el engranaje y los piñones están situadas en el mismo eje. Por lo general en cada tambor existen tres engranajes intermedios que transmiten el movimiento del eje a la corona dentada, resultando menor así la rotación del tambor.

Guías de Cables: Sirven para prevenir el arrastre angular y reducen el desgaste del cable. Tiene rodillos de tubos de acero cubiertos de caucho resistente a la abrasión. Están colocados vertical y horizontalmente.

Protector de cable: Tiene por objeto proteger al operador de accidentes cuando se rompa el cable.

Plataforma: Sirve Para instalar en él el Winche. En el tajeo se confecciona con tablas y puntales en la dirección del echadero, debiendo estar bien asegurada para evitar posibles desprendimientos al momento de operar el Winche

CABLE.- Es Elemento de tracción, es el que comunica el movimiento al

rastrillo. El diámetro del cable es de acuerdo a la potencia del motor del Winche, distancia de rastrillaje y capacidad de la tambora.

En la tabla siguiente se da la relación entre potencia del motor y diámetro del cable de acuerdo a experiencias obtenidas en la mina.

DIAMETRO CABLE POTENCIA

(Pulgadas) (H.P)

5/ 16 hasta 5

3/8 5 - 10

1/ 2 10 - 20

5/ 8 20 - 30

3/ 4 30 - 40

.- POLEA.-

Llamado también rondana. Sirve para sostener, guiar y facilitar el movimiento del cable de avance durante la operación de rastrillaje.

Para sostener la polea, se fija en la pared del tajeo una alcayata del cual del cual se une con un pedazo de cable. En caso de labores angostas simplemente se sostiene de un puntal colocado entre las cajas de la veta.

Las poleas usados en rastrillaje pueden ser de los tamaños siguientes: 6, 8 ,10, 12 y 14 pulgadas y la ranura de la polea esta de acuerdo al diámetro del cable a utilizar.

PLATAFORMA.-

Sirve para instalar en él winche. En el tajeo se confecciona con tablas y puntales en la dirección del echadero, debiendo estar bien asegurada para evitar posible desprendimientos al momento de operar la wincha.

DISEÑO DE LAS PARTES DE UN RASTRILLO.- A pesar de que se cuenta en el mercado con rastrillos,

muchas veces en la mina existe la necesidad de confeccionar rastrillos. En cualquiera de los casos, es conveniente tener en cuenta ciertas normas de diseño como la que se indica a continuación:

1.    Condiciones de servicio.- Se considera la clase de servicio que estará el rastrillo, los esfuerzos al que prestará el rastrillo, los esfuerzos al que estará sometido y tipo de abrasión a soportar.

2.    Angulo de excavación y forma de plancha posterior.- La forma y ángulo de excavación de la parte posterior y cuchilla es importante, porque un ángulo grande de curvatura limita al rastrillo recoger o retener la carga.

Un ángulo pequeño es desventajoso, porque permite que el rastrillo se entierre. Se recomienda los ángulos siguientes:

Rastrillo tipo azadón: de 67º a 70º

Rastrillo tipo cajón : ,, 57º

CALCULO DE RASTRILLAJE CAPACIDAD DE RASTRILLAJE .- Lacapacidad teórica de rastrillaje se calcula conla siguiente

fórmula:

C = c x T x V x E / 2D en pies cúbicos.

Donde: T : Tiempo total de rastrillaje, en minutos. C: Capacidad de rastrillaje o carga; en pies3. c: Capacidad de rastrillaje elegido; en pies3. V: Velocidad de jalado en pies/minuto. E: Eficiencia total de 45 a 75% D: Distancia de rastrillaje; en pies

TRACCION DEL CABLE Cuando se rastrilla sobre el nivel, la tracción en el cable

viene a ser la fuerza que resulta del peso del rastrillo más la carga por el coeficiente de fricción.

 F = f (Wr + Wm)

Donde: F: Fuerza de tracción en el cable; en Lbs. f: Coeficiente de fricción. Wr: Peso del rastrillo; en lbs. Wm: Peso del mineral cargado por el rastrillo en Lbs. El coeficiente de Fricción (f) depende de: De la naturaleza del piso, pudiendo ser de 0.5 para pisos

uniformes y 1.0para pisos ásperos.

De la gradiente según la tabla siguiente: ANGULO CON LA  SUBIENDO  BAJANDO

HORIZONTAL  + %  - %  10°  15  20

 20°  30  40

 30º  35  60

 40°  40  Resbala

 45°  45  Resbala En resumen f= f1 + f2 donde: f1 = Factor de seguridad que varía de 0.5 a 1 f2 = Factor de gradiente que da la tabla.

POTENCIA DE MOTOR DE WINCHE:

 

HP = (F x s) / 33000 

Donde

F= Fuerza de tracción en el cable en libras.

S= Distancia equivalente recorrida.

VELOCIDAD DEL CABLE

La velocidad del cable para los cálculos se puede estimar en basea la tabla siguiente:

VELOCIDAD  BAJA  MEDIA  ALTA

Pies/minuto 150 – 200  225 –275  300 a más.

Distancias  Cortas  Largas  Largas

Para Material  Grueso  Medio  Fino

Para formas  Angulosas  suaves  Suaves

Fondos  Asperos  Medio  lisos

Densidad  alta o baja  alta o baja  baja.

TIPOS DE USOS DE RASTRILLOS TIPO DE RASTRILLO  ABIERTO  CERRADO

Para Material  grueso  fino Para formas:  anguloso  suaves Facilidades para excavar  buena  mala Facilidades para acarrear  mala  buena Facilidades para deslizarse  mala  buena  CALCULO Y SELECCI0N DE EQUIPO DE RASTRILLAJE  -Para el cálculo de todo equipo de rastrillaje es necesarioconsiderar el tipo

de material, fragmentación, volumen y demás condiciones que permitan la operación en condiciones óptimas.

-Calcular el HP del Winche, tipo de cable para rastrillar mineral en una labor de piso accidentado, para un desplazamiento uniforme; el material (mineral de Zinc)seco, con peso específico de 125 lbs/pie3, tamaño promedio 6” de diámetro, con bastante fino, ocasionalmente trozos de 12” de diámetro.

-Objeto jalar mineral del tajeo al shut. -Tonelaje por guardia: 180 tn -Distancia máxima del frente al shut: 100 pies -Gradiente máxima: 20° bajando.

SELECCIÓN DEL RASTRILLO: Selección del rastrillo, para lo cual se deben considerar las condiciones del

terreno, material, para elegir un rastrillo abierto de media caja. Volumen Horario: se tiene que considerar lo siguiente: Tiempo efectivo de trabajo: 6 horas/gdis. Tonelaje a extraer: 180 tn/gdia. Tonelaje horario = 180/6 = 30 Tn/hr Volumen horario = (30 tn/hr x 2000 lb) / (125 lbs/pie3 x 1 tn) = 480 pies3/hr Velocidad del Cable De acuerdo a la tabla consideramos velocidad media entonces hallamos: Velocidad de arrastre = (225 + 275) / 2 = 250 pies / minuto Velocidad de Retorno = (250 pies/min/3) + 250 pies/min = 333.33 pies/min. Velocidad promedio de trabajo = (250 + 333.33) / 2 = 291 pies/min Velocidad Promedio de trabajo = 291 pies/min = 4.85 pies/seg Distancia Equivalente Distancia : 100 pies Distancia recorrida por viaje = 100 x 2 = 200 pies Cambios de posición: marcha y contramarchas = 4 seg x 4.85 = 20 pies Carga: rastrillaje en el frente = 5 seg x 4.85 = 25 pies (aprox) Descarga vaciado en el shut = 3 seg x 4.85 = 15 pies (aprox) Distancia total equivalente: 260 Pies recorridos por viaje

POTENCIA DEL WINCHE:

Factor de fricción: f = 1.0– 0.40 = 0.60 (20° bajando) Fuerza de tracción: F = f (Wr + Wm) Wr = 810 lbs. Wm = peso específico por volumen N° de viajes/hr = (291 pies/min x 60 min x 0.75) /

(260pies/viaje x 1 hr) = 50 viajes/hr. Capacidad de Rastrillo= 480 pies3/ hr / 50 viajes/hr =

10pies3/hr. (aprox) Peso del material = 125 lbs/pie3 x 10 pies3/viaje = 1250lbs F = 0.6 (810 + 1250) = 1236 lbs HP = F x De / 33000 = 1236 lbs x 260 pies / 33000 = 10 HP Entonces el cable para 10 HP se busca en la tabla y se determina el tipo de cable como 3/8” de diámetro para un HP de 5 a 10 HP.

DIÁMETRO DE CABLE POTENCIA

Pulgadas HP  5/16  Hasta 5  3/8  5 –  10  1/2   10 –  20  5/8  20 –  30  3/4  30 - 40 7/8 75 1 mayor de 100

CAPACIDAD DE INSTALACION DE RASTRILLO. La capacidad de instalación de rastrillos, depende de la capacidad de cuchara, grado de llenado, velocidad de movimiento de los cables de tracción en carga y en vacío, y de la distancia de arranque.

DURACION DE UN CICLO ( t) .-

t = L + L + t1 +t2 , seg.

Vc Vv Donde :L : distancia, desde el frente hasta el lugar de descarga, m.Vv : velocidad del rastrillo vacío , ( Vv = 30%Vc + Vc) m./ seg.Vc : velocidad del rastrillo cargado, 0.7 a 1.6 m./ seg.t1 y t2 : tiempo para el cambio del sentido de marcha; 1 a 2 seg.  

NUMERO DE CICLOS POR HORA ( n).- 

n = 3,600 t

CAPACIDAD DE INSTALACION ( Qh).- 

Qh = .Vn, m3/hr

Donde: V : capacidad o volumen del rastrillo, m3

n : número de ciclos/hr Y  : grado de llenado del rastrillo.

Y 

RENDIMIENTO DE UNA INSTALACION DE RASTRILLO ( Ph).-

Ph = 3.6 V ______ ; Tn/ hr. L + L + t1 + t2

Vc Vv : peso específico del mineral suelto, Kg./ m3

 

POTENCIA DE WINCHE.Para el cálculo de la potencia de la wincha es necesario conocer los siguientes datos: resistencia al desplazamiento del mineral retenido en el rastrillo; resistencia al movimiento del rastrillo vacío por rozamiento sobre el piso; esfuerzo de tracción con carga, en vacío y durante el llenado del rastrillo; potencia de marcha con carga, en vacío y durante el llenado.

 RESISTENCIA AL DESPLAZAMIENTO DEL MINERAL ( W1).-

  

W1 = G ( F1 CosB - Sen B ) G = V

F1 : Coeficiente de rozamiento del material jalado sobre el piso ; 0.6 a 0.8.b     : ángulo de inclinación del camino rastrillado.G : carga útil del rastrillo.

RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL RASTRILLO VACIO POR ROZAMIENTO SOBRE EL PISO DE LA LABOR Y LA

PENDIENTE (W2) .- W2 = Wr ( f2 cos sen )

Wr : peso del rastrillo.f 2 : coeficiente de rozamiento del rastrillo; 0.4 a 0.6.

 ESFUERZO DE TRACCION CON CARGA (Ftr).- 

 

Kc : coeficiente de rozamiento del cable en las poleas; 1.4 a 1.5. ESFUERZO DE TRACCION EN VACIO (Fv).- 

Ftr = ( W1 + W2) Kc

Fv = W2 . Kc

ESFUERZO DE TRACCION DURANTE EL LLENADO DEL RASTRILLO ( F 1).-

F 1 = K1 ( G . f1 + Wr . f2 )

K1 : coeficiente que toma en cuenta las resistencias suplementarias

de llenado:  para material fino y poco resistente : 1.3 a 1.4 para material rocoso de dureza media: 1.5 a 1.6 para material pesado, en trozos grandes : 2 a 2.2 VALORES BASICOS DE LA POTENCIA.-  La wincha que trabaja con velocidad y esfuerzo de tracción variables durante cada ciclo, se elige en base al calentamiento admisible según la potencia eficaz.

Potencia de marcha con carga (Ntr) .- 

: rendimiento de la wincha.

Ntr = Ftr Vc , Kw

102

Potencia de marcha en vacío ( Nv).-  

Nv = Fv . Vv , Kw

102 Potencia durante el llenado del rastrillo (N1).-

N1 = F1 .V1 , Kw

102 V1 : velocidad durante el llenado del rastrillo, m/

seg.  Potencia eficaz del motor de la wincha por ciclo, sin

paradas (N e).-   N e = N1

2 * t1 + Ntr2 ( ttr - t1 ) + Nv2 * tv

, Kw

ttr + tv

t1 : tiempo de llenado, 3 a 5 seg.

ttr : tiempo de marcha con carga, seg.

tv : tiempo de marcha en vacío, seg. También la potencia es posible calcular utilizando la

siguiente relación matemática:  

POTENCIA = F. V , HP 33,000

F : fuerza de tracción del cable, lbs. V : velocidad de tracción, pies/ min.