Rieles, Carritos Mineros y Locomotoras

UNIVERSIDAD NACIONAL“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y METALURGIA RIELES, CARRITOS MINEROS Y LOCOMOTORAS ESCUELA ACADÉMICA: Ingeniería de Minas AÑO Y SEMESTRE ACADÉMICO: 2015 – I CICLO: V DOCENTE: Ing. VILLAREAL SALOME Juan Pele RESPONSABLES: MOLINA ROSAS Erick Junior HUARAZ – PERÚ 2015 INTRODUCCIÓN.- El siguiente informe, dará a conocer todo relacionado a locomotoras y carritos mineros en la minería subterránea. Para ello empezaremos desde un concepto básico de los rieles que son una de las barras metálicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvías. Los rieles se disponen como una de las partes fundamentales de las vías férreas y actúan como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. La característica técnica más importante del ferrocarril es el contacto entre el riel y la rueda con pestaña, siendo sus principales cualidades su material, forma y peso. Luego de ello hablaremos acerca de los carritos mineros, la capacidad que tienen, que tipos de carritos mineros hay en la actualidad, y los huso que se da en la minería. Y por último hablaremos acerca de las locomotoras que son máquinas que arrastran carros de un tren (carros mineros) y son impulsados por medio de motores que funcionan con corriente continua, diésel, etc. También hablaremos acerca de los tipos de locomotoras que hay en la minería y partes de una locomotora, el uso y las medidas de seguridad que deben de existir dentro de una mina al operar este tipo de vehículos que son usados para el transporte de minerales, personal, etc. VIA FERREA.La collera de rieles instalados soporta todo el material rodante y sirve de guía para el trayecto a seguir; y está constituido por los siguientes elementos: plataforma, balastro, traviesa, carril y accesorios.  PLATAFORMA.La plataforma viene definida por el perfil transversal y constituye el primer elemento resistente del camino.  BALASTRO.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. 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, además debe tener un coeficiente de friabilidad que permita resistir y desmenuzarse por efectos de las cargas que debe soportar.  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. Peso de rieles para locomotoras de 4 y 6 ruedas Peso locomotora Peso del riel, libras por yarda Mínimo recomendado Mínimo recomendado toneladas cortas locomotora de 4 ruedas locomotora de 6 ruedas 2 12 – 16 4 16 – 25 5 16 – 25 6 20 – 30 8 25 – 30 10 30 – 40 20 – 30 13 30 – 50 25 – 40 15 40 – 50 30 – 40 20 50 – 60 40 – 50 25 60 – 70 50 – 60 30 75 – 85 60 – 70 35 80 – 85 70 – 80 40 85 – 90 75 – 85 50 95 – 10 85 – 95 Dimensiones de los durmientes en línea principal Sección Peso normal Clavo Espaciamiento durmientes pulgadas riel, lb/ yd pulgadas rieles de 30 pies, pulgadas Intermedios Empalmes 4x6 60 – 75 3½ x½ 21 ½ 16 5x7 60 – 80 4½ x ½ 22 ½ 22 ½ 6x8 85 – 100 5 ½ x 9/16 24 24 RIELES.Se denomina riel, a cada una de las barras metálicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvías. Los rieles se disponen como una de las partes fundamentales de las vías férreas y actúan como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. La característica técnica más importante del ferrocarril es el contacto entre el riel y la rueda con pestaña, siendo sus principales cualidades su material, forma y peso.  HISTORIA: Los primeros rieles que se conocen datan de la Edad del Bronce, en el siglo V a. C., apareciendo nuevamente como rieles de madera para facilitar el transporte en las minas. La mejora de éstos en el sector minero fue lo que llevó a la aparición de los primeros carriles de hierro en el siglo XVIII en Alemania e Inglaterra, para convertirse en los carriles de acero en el siglo XIX. Los primeros carriles fueron pequeños rieles de fundición, que no aguantaban el paso de las ruedas por su fragilidad, con lo que se pasó al acero laminado mientras que se aumentaba su longitud y su duración (en algunas situaciones llegaban a durar solo 3 meses), a la vez que se le añadía el patín plano después de estudios sobre el perfil, y llegando a durar hasta 16 años. Ya en el siglo XIX aparecen las ruedas provistas de pestaña y la mejora de materiales, desde el acero pudelado, los sistemas Bessemer, Thomas y Martin, hasta los actuales aceros eléctricos y al oxígeno, permiten pasar de cargas sobre el eje de 3 a más de 30 toneladas, y velocidades máximas de 300 km/h (como el AVE español), e incluso pruebas a más de 500 km/h (como el TGV francés).  FABRICACIÓN Y MONTAJE: Por la laminación del acero en bruto se obtienen barras con el perfil requerido, que se cortan en tramos de 18 a 288 m. Para realizar el montaje se disponen las barras sobre los durmientes y se unen entre sí mediante eclisas y bulones, sujetándose al durmiente mediante algún sistema de fijación. También se ajusta la trocha y se alinea y nivela el conjunto. Después es usual, en las vías modernas, quitar las eclisas y bulones para sustituirlas por uniones soldadas. De esta forma se eliminan las juntas, punto en el cual se produce el mayor desgaste  Perfiles usados: En el comienzo del transporte por ferrocarril se utilizaron rieles con dos cabezas, con la intención de que fueran usados nuevamente una vez que la cabeza en servicio llegara a su límite de desgaste. Posteriormente se vio que tal operación no era posible, dado que, al invertir su posición, no resultaban aptos para el tráfico debido al desgaste ocasionado por los durmientes en la superficie de apoyo, y se adoptó el perfil actual, denominado Vignole, el cual consta de una cara inferior ancha, destinada al apoyo sobre los durmientes, y una cara superior, más angosta y de mayor altura, destinada a guiar y sostener las ruedas. En sitios donde coexiste el tránsito carretero con el tráfico ferroviario se debe pavimentar la superficie, siendo usual que se utilicen rieles de tipo Vignole modificados mediante una garganta, la cual permite que se desplace por ella la pestaña de las ruedas del material ferroviario, al tiempo que actúa como límite del pavimento. En grúas es común emplear un perfil específico, denominado Burdach, con una forma más achatada y ancha que en el perfil Vignole. . Riel antiguo Rieles Vignole Riel de garganta Riel Burdach el costo y durabilidad necesaria.  Tipos:  +  Dureza y materiales: . unidos por un perfil de hierro en forma de T. resulta también ventajoso al proporcionar una mayor estabilidad de la vía. Durmientes de hormigón: Los durmientes de hormigón pretensado o postensado tiene una mayor durabilidad que los durmientes de madera. De hormigón monobloque. su peso que ante la manipulación es una desventaja. cuya superficie inferior es plana para su apoyo en la traviesa. Entre el riel y la durmiente se colocan unas pletinas o 'silletas' que se atornillan al durmiente y fijan el riel a ésta. dependiendo del uso. pesa aproximadamente 300 Kg. Partes del riel:  Cabeza/Hongo: Parte superior. haya. También garantiza una provisión ilimitada.  Alma: Parte de pequeño espesor que une la cabeza con el patín. y de quebracho en Sudamérica. recubierto por un solo bloque de hormigón. que se utiliza como elemento de rodadura  Patín: Base. y está conformado por una armadura en su interior. Este tipo de durmiente proporciona como ventaja. De hormigón bibloque. la fácil manipulación por los obreros debido a su peso y su flexibilidad ante golpes o similares. de anchura mayor que la cabeza. está conformado por dos bloques de hormigón de unos 70 cm. aproximadamente. roble. ya que el durmiente de madera escasea y se encarece cada vez más.  Durmientes:   Durmientes de madera: utilizando maderas (conocidas popularmente por 'traviesas') como pino. 0. debe coincidir con la de las ruedas.06 máximo admisible 0. que son: el hierro.57 mayor a 0.25 % de fósforo máximo admisible 0.En cuanto a la dureza de los rieles.1. HB Tipo de riel Mínim o Máximo Rieles normales 300 - en . fósforo. Esta dureza depende del tratamiento superficial (estructura microperlítica) y de los compuestos del acero de los rieles. azufre.4 .8 .8 % de silicio 0. carbono.1 .0.06 % de azufre máximo admisible 0. Tabla de materiales de los rieles Porcentaje de material Fabricados en Europa Fabricados América % de carbono 0.25 0.06 Dureza del riel Dureza Brinell.2 menor a 0. arsénico y otros minerales e impurezas.1 .06 máximo admisible 0. siendo la dureza interna 341HB o superior.57 % de manganeso 0.0. silicio. % mínimo 9 10 Los rieles están dadas en lb/yarda o en Kg/m. la desigualdad de repartición del peso entre la collera. la exterior más elevada que interior para compensar la fuerza centrífuga en las curvas. kg/cm2 mínimo 9840 11950 Alargamiento en 50 mm.  Espaciamiento entre traviesas. kg/cm2 mínimo 4920 7730 Límite de ruptura a la tracción.  En curvas.  Esfuerzos transversales: Se producen en vía recta y curvas.Es el desnivel existente entre los rieles. Los esfuerzos que se transmiten a la vía en curvas.Rieles de resistencia alta 341 388 Fluencia en los aceros usuales en los carriles Concepto Normal Alta resistencia Límite de fluencia.  Al elegir los rieles debe tener en cuenta siguientes Condiciones:  Superficie a tender la línea cauville. La longitud estándar de una collera es de 30pies hasta 45 lb/yarda y 33pies de 50 lb/yarda a más. intensidad de tráfico.  Fuerzas verticales: En el reposo ejercen sobre la vía una carga estática /eje que tiende a flexionar el riel y en movimiento se presentan varios fenómenos:  El movimiento del galope y balanceo lateral.  Peso de locomotora y capacidad de carros mineros.  SUPERELEVACIÓN O PERALTE. pueden reducirse a un esfuerzo de gravedad .  Los choques debidos al peso sobre las juntas.  Esfuerzos que soporta el riel: 3 clases de fuerzas actúan sobre la vía de un riel: vertical. transversal y longitudinal:  Esfuerzos longitudinales: los rieles tienden a desplazarse en el sentido del avance o de la gradiente. s : Ancho de la vía más dos veces el de la cabeza el riel g : Ancho de la cabeza del riel. s: ancho de la trocha • • El peralte teórico está dada por: V2 s h=d= 127 R Para el peralte práctico se toma a los 2/3 del valor teórico. T : Trocha. R : Radio de curvatura.08 s • Donde: d: Superelevación.(G) y Cada uno de estos esfuerzos puede descomponerse en dos fuerzas: una perpendicular y otra paralela a la vía y en sentido contrario. V : Velocidad. En ausencia de la fuerza centrífuga. el esfuerzo lateral sobrepasa el límite impuesto si: d > 0. semiancho Tambien para el peralte se puede aplicar la siguiente formula: . h : Peralte práctico. 2 V2 s h=d=  3 127 R s = T + 2 (g/2) Dónde: h : Peralte teórico. e= g∗V 2 32. pulgadas G = trocha.25 Kg/m por cada 10000.36 Kg/m en el riel interior. y 0. pulgadas 14 16 18 20 22 24 6 7 7 8 8 9 10 11 12 12 13 14 15 16 7 8 8 8 9 10 11 12 12 13 14 15 16 18 18 8 8 8 9 10 11 12 12 13 14 15 16 18 20 22 25 29 8 9 10 11 12 13 14 14 15 16 17 19 21 23 26 30 34 39 52 9 10 11 12 13 14 14 15 16 17 19 21 23 26 30 34 39 52 11 12 13 14 14 15 16 17 19 21 23 26 30 34 39 52 26 28 30 33 36 13 14 15 16 16 17 19 21 23 26 28 33 37 43 56 15 16 16 17 19 21 23 26 28 33 37 43 56 16 16 17 19 21 23 26 28 33 37 43 56 20 22 25 28 31 34 39 45 51 68 22 25 28 31 34 39 45 51 68  DURACIÓN DE LOS RIELES:  En los tramos rectos la pérdida de peso de la cabeza de los rieles es de 0.00 trenes que pasan.  En las curvas: 0.2 R Dónde: E = peralte. pies/segundo R = radio de curva. pies Distanci a entre ejes de rueda pulgada s 18 20 22 24 26 28 30 34 36 38 40 42 44 48 54 60 66 72 84 96 108 144 Diámetro de las ruedas. . pulgadas V = velocidad.64 Kg/m en el riel exterior. 6%).  Nº 0000 para rieles de 50 a 60 lb/yarda. número de carros en las curvas. 4.5 a1 libra por tonelada por grado de curva de la parte del tren contenida en la curva. La legislación peruana permite un máximo de gradiente de 6 x 1000 (0. etc. Se considera 0. En la resistencia a la gradiente se debe considerar el peso total de los carros cargados y la locomotora.  Nº 000 para rieles de 40 a 45 lb/yarda. Resistencia a la aceleración y desaceleración. ancho y diámetro de las ruedas. radio de curvatura. Resistencia a las curvas. y si pierden 1/2 del peso de cabeza retirarlos. condición de los rieles y en las minas varía del 1 a 2% de la carga bruta. Se considera 20libras por cada ciento de gradiente. velocidad. Rieles que perdió 1/5 del peso de cabeza deben pasar a vías secundarias. Resistencia a la carga rodante 2.  RESISTENCIA A LA GRADIENTE: Para calcular la gradiente.  RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DE LA LOCOMOTORA: Se considera 20 libras por tonelada de la locomotora. En los cojinetes de rodamiento se3 considera de 20 libras por tonelada y en las bocinas de 30 libras por tonelada.  RESISTENCIA AL RODAMIENTO DE LOS TRENES Las resistencias que se generan en los trenes sobre los rieles.  RESISTENCIA A LA CARGA RODANTE: Esta resistencia depende de los cojinetes de los carros. se expresa en porcentaje en lugar de grados. pueden ser consideradas de las siguientes fuentes 1. Resistencia al movimiento de la locomotora 3. Resistencia a la gradiente 5.  Como regla se recomienda conexiones:  Nº 0 para rieles de 20 a 25 lb/yarda.  Los rieles necesitan ser unidas por conexiones de cobre las que son soldadas o empernadas al riel.  Nº 00 para rieles de 30 a 35 lb/yarda.  RESISTENCIA A LA ADHERENCIA DE LAS RUEDAS A LAS LÍNEAS DEL RIEL: . Resistencia de la adherencia de las ruedas a la línea riel 6.  RESISTENCIA A LAS CURVAS: Esta resistencia depende de la magnitud de la trocha en las curvas. 292 pies/segundo^2 igual a 0. esta resistencia es despreciada. del peso de la locomotora. es suficiente considerar una desaceleración de 0.146 s=284. . solamente el pin. Se estima en 20% para las de fierro fundido y 25% para las de acero. que equivale de 10 a 20 libras por tonelada de peso de la locomotora más los carros cargados.Trabajan mejor los clavos y tirafondos. v = velocidad en pies/segundo a= desaceleración.113 2 ×0.4 pies  ACCESORIOS PARA INSTALACION DE RIELES: Los principales accesorios de rieles tenemos: Eclisas. clavos de riel o escarpias.Esta adherencia depende del material de la rueda y la condición de la línea riel. y placas de asiento (su uso es un gasto adicional pero es compensado debido a que: .1 a 0. es decir.2 millas por hora por segundo. En las minas subterráneas. y la sección es cuadrada Clavos rieleros Pernos rieleros .Ayudan a dar inclinación de 1/20 a rieles. Por ejemplo.  CLAVOS Los clavos se miden debajo de la cabeza al extremo o punta.Duran más los durmientes. . tirafondos.146 a 0. pies/segundos^2 Remplazando: 2 s= 9. es suficiente considerar una aceleración de 0.  RESISTENCIA A LA ACELERACIÓN Y DESACELERACIÓN: Generalmente.113 pies/segundo (10 km/hora) para en: v2 s= 2a Dónde: S = distancia en pies. Para propósitos mineros.146 pies/segundo^2. Un tren que viaja a la velocidad de 9. la adherencia será menor si la línea estás mojada. 89 8.- .24 8.56 21.Tabla 4.81 La vida útil es de 20 años Por lo tanto los costos serán: 89.33 15.81 US $ 1 año 1 mes 1 dia cst de materiales= × × × 20 años 12 meses 26 dias 1 gdia cst de materiales=0.4 clavos de riel Dimensiones pulgadas 2 ½ x 5/16 2 ½ x 3/8 3 x 3/8 3 ½ x 3/8 4 x 3/8 3 ½ x 7/16 4 x 7/16 4 ½ x 7/16 4 x ½ 4½ x ½ 5 x 9/16 5 ½ x 9/16 6 x 9/16 Cantidad de clavos Peso recomendado en 200 lb de riele libras/ yarda 2 230 8 – 12 1 650 12 – 16 1 380 12 – 20 1 250 12 – 20 1 025 16 – 25 890 16 – 25 780 20 – 30 690 20 – 30 605 25 – 35 518 25 – 35 405 40 – 56 360 45 – 90 320 50 – 100  Materiales : Materiales Rieles Durmientes Eclisas Pernos Clavos TOTAL : Cantidad 2 7 8 16 28 Costo (US$) 35.014 US $ /gdia CALCULO DE COSTOS EN INTALACIONES DE RIELES 1.89 89. . 2.- . . . otros como madera. cemento. y personal. relleno..CARRITOS MINEROS: Sirven para transportar mineral. etc. varía de 0. chasis o truque. Capacidad. para trocha de 20”.    Las vagonetas de minas se caracterizan por los siguientes parámetros:  Capacidad de carga útil.Todos son de dos ejes.50 m3. cuentan con un .  Tipo “U”.Para transporte de mineral o de ganga o relleno está constituida por una caja o tolva.Es el peso del carro minero sin carga. Tipos de vagonetas de minas Según la forma de descarga se clasifican en:  Tipo cuchara.3 m3 a 2.  Tara.Es el cociente del peso del carro minero vacio a su carga útil .  Capacidad de 0. Cuentan con un seguro de volteo accionado con el pie que permite que el volteo de tolva sea hacia el lado opuesto del operador.De volteo lateral.  Medianas : de 1.7 m3...7. La caja y el bastidor van unidos rígidamente o mediante articulaciones.7 m3..  Número de ejes. construcción liviana y operación manual..3 m3. diseñados para trabajos pesados y de acarreo rápido. δ : Peso especifico del material transportado. La caja está confeccionada con chapas de acero.  Grandes : > a 2. Tara (qm).  Tipo “V”.Son de volteo frontal en una radio de 360°.. ruedas y enganches o acoplamiento..Se dividen en 3 categorías:  Pequeñas : hasta 1. ruedas de 14” ø aseguran su estabilidad.  Coeficiente de tara.De volteo lateral. Número de ejes.4 a 0.  Coeficiente de resistencia al movimiento. es el más difundido por su facilidad para ser accionados manualmente o con locomotora.. Coeficiente de tara (kt). Se calcula con la siguiente relación: qm kt = ──── Vδ   V : Capacidad del carro minero (m3 o en pies3). el fondo de la caja o tolva es redondeada o plano.  Espesor de la plancha: 3/16’’  Diámetro de la rueda : 12’’  Pintura base anticorrosiva. de material con una densidad de 1900Kg / metros cúbicos  Cambio y carguío de carros minero: . Son para trochas de 24” a 26” de ancho. Modelos de carritos mineros:  Modelo U-35  Longitud de la tolva : 1510 mm. seguro de volteo accionado con el pie que permite el volteo de tolva sea hacia el lado puesto del operador.100..  Tipo Gable (caja fija y puertas laterales).Tienen la base del cajón en forma de “V” invertida a 45°.  Tipo Gramby. con puertas laterales para descargar sin necesidad de voltear el carro.  Modelo U-24  Ancho de la tolva: 770 mm. aproximadamente 1025 Kg. 80.  Diámetro de rueda: 12"  Espesor de plancha: 3/16"  Capacidad: 0.54 metros cúbicos. con capacidades de 60.  Largo de la tolva: 800 mm. Se emplean para transporte de grandes toneladas.  Alto de la tolva: 870 mm. 70..  Ancho de la tolva: 800 mm.De volteo lateral a través de su 5ta rueda por una rampa ubicada a un lado de línea cauville y pistón neumático.120 pies3.  Largo de la tolva: 890 mm. basta solamente abrir manualmente y el mineral cae por sí mismo. acabado esmalte. entra al desquinche y deja el carro vacío 3 y se va al tope para proceder al carguío del carro 2  . no deben estar situados a más de 50 m del frente de trabajo. para el cambio de carros.57 US$ por lo tanto se tiene dos carritos mineros se tendrá: costo de carro minero=2× 0. el operador pisa la palanca de desacople con su pie derecho y el ayudante acopla el carro a la locomotora.Se denomina así a cualquier tipo de vehículo autopropulsado utilizado en vías férreas o ferrocarriles para impulsar o arrastrar otros tipos de unidades rodantes. o hasta un paso de caja (waste pass).57=1.  .  . si el material que se traslada es mineral.  El operador mueve la locomotora con los dos carros hacia delante. donde se encuentra un carro metalero 2 vacío.  Costo: Costo por guardia es de 0. el material es caja o hasta la parrilla del ingenio.14 US $ /gdia LOCOMOTORAS. Una vez lleno el carro 1.El operador sube a la locomotora y traslada el carro 1 hasta pasar el desvío hacia un desquinche de unos 3 m de largo.  .El ayudante empuja el carro vacío 2 hasta acoplar al convoy. delante del carro cargado 1. Posteriormente estos desquinches pueden ser utilizados para refugios o para acopio de materiales.De esta manera se continúa hasta llenar todos los carros del convoy y luego el operador y su ayudante trasladan el convoy hasta un paso de mineral (ore pass).Estos desvíos. Las locomotoras se diferencian de otros tipos de vehículos de vías férreas .  Tipos de locomotoras:  LOCOMOTORAS A AIRE COMPRIMIDO: Son máquinas que cuentan con unos recipientes o botellas de aire comprimido de 700 litro de capacidad aproximadamente.  Desventajas: Requiere de instalaciones especiales de aire a alta presión en superficie. pero hay que ser cuidadosos en la elección del tipo de motor. Pueden ser a vapor Eléctricas o Diésel. Tiene un rendimiento deficiente  Locomotoras a diésel.autopropulsados en que sólo se utilizan como unidades de arrastre y no están diseñadas para el transporte de pasajeros o de cargas. y recién acciona a los motores neumáticos  Ventajas: Buena seguridad.Son versátiles y tienen elevado coeficiente de tracción. pasa a una cámara de expansión donde es reducida a 200 ó 300 psi. Ya que la altura sobre el nivel del mar y la temperatura afectan la perdormance. que son transportados por la locomotora para su accionamiento. sin embargo esta última es la más utilizadas para el traslado de cargas puesto que no están expuestas a la falla del suministro eléctrico y son menos contaminantes que las de vapor. de . Las locomotoras son utilizadas para el traslado de cargas cuando se tienen áreas para el traslado ya definidas y que además la ruta a cubrir esta establecida y está acordado que será la misma durante largo tiempo. para enviarla al interior de la mina por una red especial de tuberías. El aire comprimido con presión de 200 a 3000 psi. No causa problemas por corrientes eléctricas ni gases tóxicos. Inicialmente constituyen una fuerte inversión. generalmente las minas pequeñas y algunas medianas las tienen en operación. porque reduce el rendimiento de la máquina y acorta sensiblemente la vida útil del banco de batería. también debe calcularse la capacidad en amperios hora de la batería que es la fuente de energía. toxicidad de los gases de escape e inflamación del gas grisú si se usa en minas de carbón. nos dará una operación segura y eficiente durante el ciclo de trabajo previamente calculado.preferencia deberá usarse un motor enfriado por aire. . con turbo admisión y transmisión hidrostática. No requiere de una instalación previa para operación aparte de la línea de cauville  Desventajas: No es posible su utilización en lugares donde la ventilación es deficiente. lo que a la mina a tener un sistema de ventilación que cumpla con los requerimientos de aire estipulados en el código nacional de minera. guardia) No es recomendable hacer trabajar una locomotora con un solo banco de batería.  Ventajas: Se puede transportar a cualquier lugar donde existe riel. se emplean para transporte de grandes toneladas de mineral por los niveles principales de la minas y desarrollan velocidades de 15 a 50 Km/h  Ventajas: Posee gran radio de acción y Es fácil de operar. Está latente el peligro de incendio.. Las locomotoras a batería tienen por norma tener 02 bancos de batería: un banco en operación y el otro en carga (para la 2da. Deben contar extintores contra fuegos. Solo el haber calculado correctamente ambos. Desarrollan velocidades de trabajo de 10 a 15 Km/h. En sí. y debe contar con 2 juegos de baterías. uno en operación y otro en carga.  Locomotoras a batería: Las locomotoras a batería son muy versátiles. 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. Cuando se deba calcular el tamaño de una locomotora. El problema de estas máquinas es la emisión de gases tóxicos. Son accionados por motores de combustión interna.  Locomotoras a trolley. No se puede utilizar en el transporte de grandes tonelajes. siempre permite que las locomotoras estén alimentadas con una tensión de +1.Son las más eficientes. Tiene limitaciones de capacidad debido a la poca duración de la batería. Son compactos y simples de operar.  Desventajas: Requiere de una estación de carguío de baterías.Es muy fácil de operar. Generador o transformador de corriente continua. No requiere de instalación previa para la operación. El sistema es peligroso por los riesgos de electrocución..10% de la tensión nominal de sus motores.  Ventajas: No genera gases tóxicos. Responde rápidamente a los controles. El código de minería da las pautas necesarias referentes a la sustentación de la línea. No es posible usarlo en minas de carbón . una línea de trole bien instalada con todos sus elementos de protección y seguridad. así como la altura mínima permisible. Su instalación inicial es cara. si bien el costo inicial es más elevado. aparte de confiabilidad es el rendimiento.  Desventajas: Se usa solo en labores donde existe línea a trolley. donde sus eclisas deben estar soldadas a ambas rieles con trozos de alambre de cobre para evitar las resistencias eléctricas. lo que se traduce en un menor costo/beneficio. y con la consiguiente correcta ubicación de los rectificadores a lo largo de la línea. de sección transversal en forma de 8 para su fácil instalación mediante grampas. Para su funcionamiento requieren de corriente continua de 220 a 255 voltios. cable conductor aéreo de cobre. Línea de cauville. Se utilizan en el transporte de grandes tonelajes a grandes distancias por los niveles principales de la mina. y desarrollan velocidades de 10 a 30 Km/h. El costo de energía consumida es menor comparado con otros tipos de locomotoras. aisladores y varillas de anclaje. los beneficios que reporta tener este sistema. Rt= Rr + 20x(-G) hacia abajo.  FUERZA DE FRENADO DE LA LOCOMOTORA Esta fuerza se asume de 80 a 85% de la fuerza de tracción. estas fuerzas aumentan a 25 y 30% respectivamente. FUERZA DE TRACCIÓN DE LA LOCOMOTORA La fuerza de tracción teórica de una locomotora con ruedas de fierro fundido es de 20% y de acero 25% de su peso. La fuerza de tracción se calcula con la siguiente formula.25 L = peso de la locomotora. Cuando se frena o para la locomotora.20 ruedas de acero = 0. la gravedad ayuda con 20 libras por tonelada corta por cada por ciento de gradiente hacia abajo. También se puede calcular con las siguientes formulas: Fuerza de frenado hacia abajo: F = 2 000 AL + W (Rt – 20G) – L (20G) Fuerza de frenado hacia arriba: F = 2 000 AL + W (Rr – 20G) + L (20G) figura 20 Dónde: A = adherencia a nivel. libras por tonelada corta . expresado en decimales ruedas de fierro fundido = 0. F=L× Rt +W × Rt Dónde: Rt= Rr + 20xG hacia arriba. toneladas cortas W = peso de la carga rodante (peso de carga + peso carros). toneladas cortas Rt = resistencia de los cojines de los carros. Cuando se usa arena. Esta fuerza debe ser por lo menos 15% mayor a la resistencia del tren. tolvas.25 entonces se tiene: W (F+ 20 G) L= 480−20 G  COSTO DE LOCOMOTORA POR GUARDIA. la adherencia A es igual a 0. carros con tolvas traslapadas. toneladas cortas a=¿ 0.1 a 0. Cuando se considera la aceleración: Una de las fórmulas de amplio uso para su determinación es la siguiente: W (F+ 20 G+100 a) L= 480−20 G−100 a 2.20 ruedas de acero = 0. mecanismos para vaciar. .Rr = resistencia de los cojines de a locomotora. libras por tonelada corta A = adherencia a nivel. martillos neumáticos o hidráulicos para romper las rocas mayores a la luz de las parillas.25 Cuando se utiliza ruedas de acero en una locomotora a troley.292 pies/segundo2 W = peso de la carga rodante. compuertas accionadas por pistones. por ciento F = resistencia a la carga rodante en función de W. locomotoras en tándem equipadas con controladores magnéticos o neumáticos para duplicar la fuerza de tracción y otros. por ciento  PESO DE LOS CARROS VACÍOS Estos varían de 46 a 63% del peso neto de la carga  CICLOS DE TRANSPORTE Estimar el tiempo de ciclo es difícil. Sin considerar la aceleración: Una de las fórmulas de mayor uso para gradientes a nivel o hacia arriba es la siguiente: W ( F +20 G) L= 2000 A−20−20 G Dónde: L = peso de la locomotora.2 mphps (millas por hora por segundo) = 0. libras por tonelada corta G = gradiente.146 a 0. expresado en decimales ruedas de fierro fundido = 0.  DETERMINACIÓN DEL PESO LA LOCOMOTORA 1. carros. Para hacer el ciclo más rápido se dispone de instalaciones y dispositivos tales como parrillas. toneladas cortas G = gradiente. 81US $ / gdia  FACTORES QUE DETERMINAN LA ELECCIÓN DEL TAMAÑO Lo fundamental para la elección es que el peso adherente de la máquina elegida sea el apropiado para que desarrolle el efecto de tracción necesario para poder arrancar y mover el tren con su máxima carga y con la máxima gradiente en contra Lo siguientes factores de diseño pueden afectar el efecto de tracción:  distribución de peso  relación de la potencia en caballos de fuerza del motor (o motores) con respecto al peso de la locomotora. La maquinaria debe ser capaz de suministrar una razonable aceleración y mantener una reserva de fuerza. Pesos en toneladas métricas Fuerzas en kilogramos (kg. Energía en kilowatt hora (kwh). salvo indicación contraria. Aceleraciones en kilómetros por hora por segundo (Km/hora/seg) Potencia mecánica en caballos de fuerza (hp).). Distancias en metros (mts. las unidades: Distancia Peso Fuerza Energía que intervienen serán expresadas.81 entonces se tendrá que: costo de la locomotora=23. Velocidades en kilómetros por hora (k/h).  Fuerzas que actúan sobre un tren .).Costo por guardia es de 23. con las siguientes abreviaturas.  UNIDADES Y ABREVIATURAS En el presente trabajo. 16 a 0. previa a la concertación de la venta. se tienen en cuenta conjuntamente bajo la denominación de resistencias del tren. Disposición de ruedas en locomotoras eléctricas 00 00 00 b b-b Los fabricantes de locomotoras tienen preparado un cuestionario referido al lugar donde va a operar la locomotora.Las fuerzas que tienden a acelerar un tren. son el esfuerzo desarrollado por el motor o los motores y la componente de peso en la dirección de la veta cuando se trata de tramos descendentes.11 0. .18 0. a fin de poder efectuar el cálculo y diseño de la máquina. En atención a los datos suministrados.  Coeficiente de adherencia El coeficiente de adherencia es aquel que depende de las condiciones en que se encuentra la línea de riel Tabla no 1 Tabla de coeficientes de adherencia estado del carril limpios y secos húmedos y limpios húmedos con barro húmedos con grasa con nieve valor coeficiente 0.20 0.11 El uso de arena mejora notablemente el valor del coeficiente de adherencia.25 a 0. Las fuerzas que retardan el movimiento del tren son: Las diferentes fuerzas de rozamiento.14 a 0. la componente del peso en las subidas.20 a 0.14 0. excepto el de frenado. Este cuestionario es enviado al cliente. y además el esfuerzo de fricción de los frenos.  Esfuerzo de tracción Es la fuerza neta ejercida por el motor en las ruedas motrices de la locomotora venciendo las resistencias y el propio peso de la locomotora El esfuerzo de tracción se expresa en libras fuerza o en kilogramos/fuerza y generalmente está referido a una velocidad especifica dentro de la curva esfuerzo de tracción-velocidad que los fabricantes tienen preparada para cada tipo de locomotora (curva de rendimiento). Todos los esfuerzos de rozamiento. procedimiento de cálculo y valores asignados  resistencias.  resistencia total (rt) rt = rd + / .se determinan en lbs/ton o en kg/ton.Se adjunta copia del mencionado cuestionario del fabricante de las locomotoras “Clayton”. las mismas que se han hallado a base de pruebas y experiencias propias de cada fabricante. en mts.  resistencia al arranque (ra) Locomotora: 12 kg/ion Carro minero pequeño: 13. r = radio de la curva más cerrada en mts. resistencias.5 kg/ton Carro minero grande: 11 kg/ton  resistencias a la rodadura (rd) Locomotora: 9 kg/ton Carro minero pequeño: 9 kg/ton Carro minero grande: 7 kg/ton  resistencia a la gradiente (rg) Kg/ton = 1000 x elevación vertical / longitud gradiente Expresado en gradiente es: 1 % = 10 kg/ton  resistencia a la curva (rc) rc= (135 (b+g)) / r b = distancia entre cada eje.rg + rc = kg/ton rd = resistencia a la rodadura rg = resistencia a la gradiente (+/-) rc = resistencia a la curva  potencia Las fórmulas que se indican incluyen un 10% menos por pérdidas en la transmisión: .. g = trocha en mts. Si el estado que presenta la vial es de rieles limpios y secos.800 kg. = rd +/.000 kg. Una línea férrea con rieles limpios y secos permite que la maquina desarrolle mejor su efecto de tracción y por ende la capacidad de arrastre. la condición de la vía es permanentemente mojada. potencia del motor en kw kw = (efecto de traccion x velocidad) / 326  potencia en hp hp = (efecto de traccion x velocidad) / 243 efecto de traccion: kilogramos Velocidad: kilómetros por hora Definición de conceptos 1) máximo esfuerzo de tracción posible El máximo esfuerzo posible que pueden desarrollar las ruedas motrices de una locomotora es el producto del coeficiente de adherencia por el peso en kilogramos aplicado a las ruedas motrices tenemos el siguiente Ejemplo: Una locomotora de 12tm de peso que opera en una galería principal de extracción.p.rg + rc (wt+wl) = kg donde: .t.000 x 0. Aunque limpio. Solución Peso adherente: 12tm = 12.15. venciendo las resistencias aunadas que se oponen. el coeficiente de adherencia seria 0.15 (ver tabla n°1) m. 2) esfuerzo de tracción necesario El esfuerzo de tracción necesario que requiere desarrollar el motor o motores de una locomotora para poder jalar un tren que pesa (wt) más el peso propio de la locomotora (wl).t. = peso locomotora kg x coeficiente adherencia: 12. se define por la siguiente formula: e.25= 3.000 x 0. por lo que el coeficiente de adherencia asignado es 0.15 = 1.n. Coeficiente de adherencia = 0.000 kg. y que presenta la disposición tipo e de ruedas.e. es decir 4 ruedas que son motrices.25 y el máximo efecto de tracción posible: 12. Determinar el máximo esfuerzo de tracción posible que puede desarrollar esta locomotora. 93 (68+6) = 882.82 kg. gradiente (+) ETE = 9 + 5 +7.635.882. c) Máximo esfuerzo de traccion teórico .52% La reserva de fuerza para aceleración 100% .1200. gradientes (-) ETS = 9-5+7. Porcentaje de esfuerzo de traccion usado = 882.28 kg / 1200kg = 73.93 kg/tm Calculo de esfuerzo de traccion .93 (23+6) =635. Máximo esfuerzo de tracción posible que puede desarrollar la locomotora: M.20 9 kg/tm 5 kg/tm 7. para que jale un tren compuesto de 10 carros tipo granby de 80 pies cúbicos.97 kg.T = 6000 kg x 0. 1 mt. 0.8 tm 5/1000 30mts. .73.00 kg. Datos adicionales peso carro vacío: peso carro cargado: gradiente curva = distancia ejes carros: coeficiente de adherencia = rd = rg = rc = 2.20 = 1200kg.E. Resumen a) Esfuerzo de traccion saliendo .82 kg.97 kg.52 = 26.entrando con carros vacios.saliendo en carros cargados. b) Esfuerzo de traccion entrando .48% .3 tm 6.etn = esfuerzo de traccion necesario kg rd = resistencia a la rodadura kg/tm rg = resistencia a la gradiente kg/tm rc = resistencia a la curva kg/tm wl = peso del tren tm wl = peso de la locomotora tm Ejemplo Determinar el esfuerzo de tracción necesario que desarrolla una locomotora de 6tm. capacidad .93 kg/tm PROCESO DE CÁLCULO TRABAJOS EN MINERÍA DE UNA LOCOMOTORA 1. RT1= 11. 09) velocidad requerida de la locomotora (estimada) . una cuando la locomotora sale cargada y con la gradiente a favor (-) y el otro valor cuando entraba a la mina con carros vacios y gradiente en contra (+)..distancia entre ejes (mts.peso cargado .saliendo con carros cargados 10) disponibilidad mecánica (estimada) 11) factor de demoras operativas por simultaneidad 12) carro minero tipo: .93 kg/tm RT2 = 21.) .) 08) radio de la curva más cerrada mts.FUERZA EN ACOPLAMIENTO La fuerza en el acoplamiento o en gancho de arrastre de la locomotora se calcula mediante la siguiente formula: F.peso vacío .Datos requeridos 01) cantidad de mineral a transportar por día (tm) 02) peso específico del mineral roto 03) guardias por día 04) horas de trabajo efectivo por guardia 05) distancia a transportar 06) gradiente de galería (%) 07) trocha de la vía (mts. = peso total del tren x resistencia total = kg En el ejemplo anterior determinamos que la resistencia total tenía 2 valores.entrando con carros vacíos .tipo de cojinetes ELECTRICA PARA .A. 1 Conversión de km/hora a mts/minuto a) b) c) d) e) KM / HORA 3 5 8 10 12 MTS / MINUTO 50 83. / VELOCIDAD MTS/MIN = TRAMO C: DISTANCIA MTS.2 TIEMPOS a) ENTRANDO CON CARROS VACIOS: TRAMO A: DISTANCIA MTS / VELOCIDAD MTS/MIN = TRAMO B: DISTANCIA MTS.33 133. TIEMPO TOTAL ENTRADO = b) SALIENDO CON CARROS CARGADOS: TRAMO A: DISTANCIA MTS / VELOCIDAD MTS/MIN = TRAMO B: DISTANCIA MTS / VELOCIDAD MTS/MIN = TRAMO C: DISTANCIA MTS / VELOCIDAD MTS/MIN = TIEMPO TOTAL SALIENDO = c) TIEMPO CARGA DE CARROS .6 200 3. / VELOCIDAD MTS / MIN =.2.33 166.DISTANCIA DE TRANSPORTE Y VELOCIDADES 3...CONSIDERACIONES ASUMIDAS A) Velocidades máximas consideradas: BATERÍA: 8 KM/HR TROLE: 10 KM/HORA B) Disponibilidad mecánica (tiempo empleado en el mantenimiento y reparación) NUEVA: 90 % USADA: 75 % C) Factor de trabajo: esperas del carguío y/o descarga debido a que más de una locomotora carga o descarga en el mismo lugar 65-90% 3. . e) TIEMPO CICLO TOTAL TRANSPORTE (IDA Y VUELTA) + CARGA + DESCARGA = f) TIEMPO EFECTIVO DE OPERACION POR HORA (60 MIN.Como se conoce la carga a transportar y a tipo de carro minero. MECANICA x FACTOR DE TRABAJO) 4. tomar el tiempo necesario. se estimara la cantidad de carros requeridos y se daba un tiempo para cada carro de acuerdo a experiencia.CALCULO DEL CONVOY 6a) Peso a transportar por viaje = 6b) Capacidad de la tolva de carro en = 6c) Capacidad de carga = Densidad mineral x capacidad de la tolva de carros mts 3 = 6d) Cantidad de carros Peso a transportar por viaje / capacidad del carro 6c) Peso total a transportar por viaje Peso por viaje + (# de carros x peso carro vacío) .. pero si el volteo es manual. d) TIEMPO DE DESCARGA Si se usa el volcador de carros.CANTIDAD DE MINERAL TRANSPORTADO 5a) por viaje = tm guardia / viajes guardia = 5b) por hora = viajes hora x tmviaje = 6. x DISP.VIAJES 4a) Cantidad de viajes por hora Tiempo efectivo de operación por hora / tiempo ciclo = 4b) Viajes por guardia Horas efectivas por guardia x viajes guardia = 5. este tiempo se incluye en el viaje de ida de la locomotora.. FUERZA EN EL ACOPLAMIENTO Peso del convoy x resistencia total saliendo = 9.. si los rieles están completamente secos y limpios. podemos usar el coeficiente 20% (200 kg/ton) ..resistencia total saliendo) Basado en 15% de coeficiente de adherencia (150 kg/ton).. lo que significa rieles completamente mojados. 8.RG + RC Nota para efectos de cálculo de la locomotora se toma el valor mayor.PESO DE LA LOCOMOTORA NECESARIA (Agregar un 10% más a la fuerza obtenida en el acoplamiento en atención al esfuerzo que tiene que realizar la locomotora para mover su propio peso) w1 = o o fuerza en el acoplamiento / (150 .7.CALCULO DE LA LOCOMOTORA 7a) Resistencias: A la rodadura (rd) Carro minero Grande - chico - 9 kg/ton 7 kg/ton A la gradiente (rg) RG = (1000 x altura vertical) / longitud gradiente = A la curva (rc) RC = (135 x (distancia ejes + trocha de vía)) / radio de curva más cerrada * Resistencia total a) Entrando: = RTE = RD + RG + RC b) Saliendo = RTS = RD . B) Esfuerzo de tracción necesario para arrancar el tren con la máxima carga.Peso de la locomotora = wl . ETA = WL (RG+RA) +WC (RG+RAC) = KG.Peso del mineral a transportar = wc .T = peso locomotora por coeficiente en kilogramos adherencia.Estado de la vía VALORES ASIGNADOS Resistencias: 1) AL ARRANQUE (RA) Carga 15 kg/tm Locomotora 12 kg/tm 2) A LA RODADURA (RD): Carros 9 kg/tm Locomotora: 9 kg/tm 3) A LA GRADIENTE: 10 kg por % de elevación PROCEDIMIENTO A) Determinar el máximo esfuerzo de tracción permitido por la locomotora: M.Gradiente de la vía = % .PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA CARGA MÁXIMA QUE PUEDE JALAR UNA LOCOMOTORA Datos . deberá ser mayor que los esfuerzos hallados para arrancar y hacer marchar el tren con la máxima carga y con la gradiente en contra. C) Esfuerzo de tracción necesaria para hacer marchar el tren con la máxima carga y la máxima gradiente en contra ETM = WL (RG4+RD) =+ WC (RG+RDC) = KG. con la máxima gradiente en contra. DETERMINACION El máximo esfuerzo de tracción permitido por la locomotora es kilogramos de fuerza.E. De no cumplirse con esto se deberá reducir la carga. EJEMPL O: . por lo que la locomotora es capaz de transportar la carga indicada CALCULO DE LA CAPACIDAD DE UNA BATERÍA PARA LOCOMOTORA El objetivo es calcular la capacidad en kwh.20 110 TM 15 KG/TM 12 KG/TM CARRO: LOCOMOTORA: 9 KG/TM 9 KG/TM CALCULO a) EMT= 15000 x 0. La gradiente de la veta es 5/1000 y los rieles están secos.  Peso de la locomotora  Mineral a transportar con gradiente a favor (mineral + carro) de carros vacíos con gradiente en contra  Gradiente  Longitud de transporte EJEMPLO: PESO LOCOMOTORA: 4 TM MINERAL A TRANSPORTAR : 35. DATOS DADOS POR EL CLIENTE.Comprobar que una locomotora de 15 tm puede transportar una carga de 110tm. DATOS GRADIENTE 5/1000: ADHERENCIA: CARGA: RESISTENCIA AL ARRANQUE CARGA: RESISTENCIA AL ARRANQUE LOCOMOTORA: RESISTENCIA RODADURA: 5KGT 0.10 TM PESO TREN CON CARROS VACIOS: 10 TM GRADIENTE: 5/1000 DISTANCIA TRANSPORTE: 2000 MTS (IDA Y VUELTA) RESISTENCIAS RD LOCO: 9 KM/TM .20 = 3.000 KG. O en amperios-hora (ah) que debe tener la batería de acumulador a de que pueda cumplir un ciclo de trabajo previamente calculado en atención a los datos y requerimientos. b) ETA = 15(12+5) + 110(15+5) = 2455KG c) ETM = 15(9+5)+110(5+9) = 1750KG. De donde: EMT es mayor que eta y ETM. incluido peso carros mineros.. = Esfuerzo de tracción kg. KWH = (4. B) Con gradiente a favor 156.75 KWH MÁS 10%: 0.RD CARGA: 9 KG/TM RG: 5 KG/TM . CASO A: Esfuerzo de tracción con gradiente en contra.  En los cálculos ejecutados determinamos los siguientes efectos de tracción: A) Con gradiente en contra: 196 kg.T.4 x 1) / 1000 = 0.  CALCULOS Esfuerzo de tracción con gradiente en contra: ETI = (4 x (9+5)) + (l0 x (9+5)) = 196 KG.t.8 x e.706 KWH Capacidad de la batería para efectuar 15 viajes: 1.10 x (9-5) = 156.     CAPACIDAD DE LA BATERIA FORMULA: KWH = (4. x distancia) / 1000 4.8 x 196 x 1) / 1000 = 0.8 x 156.706 x 15 = 25.75 kwh TOTAL CONSUMO POR VIAJE DE IDA Y VUELTA ENTRANDO: 0.016 KWH TOTAL: 1. Esfuerzo de tracción con gradiente a favor ET2 = (4 x (9-5)) + (35.40 kg. Esta forma considera una descarga correspondiente al 80% de la capacidad de la batería.40KG.94 KWH SALIENDO: 0.94kwh CASO B: Esfuerzo de tracción con gradiente a favor: KWH = (4.59 KWH . Distancia = en un solo sentido en kilómetros.8 = Constante E. 29 AH TABLA DE CAPACIDADES DE ARRASTRE DE LAS LOCOMOTORAS DE FABRICACION ESTÁNDAR MARCA “CLAYTON” PESO LOCOMOTORA TIPO POTENCIA MOTOR CAPACIDAD ARRASTRE A Nivel 1. será: AH = (25.0 10 12 CB CB Cb CB CB CB CB CB CB PESO LOCOMOTOR A TIPO 7 14 21 21 25 35 50 70 70 30 47 65 70 90 100 150 190 220 POTENCIA MOTOR CAPACIDAD ARRASTRE A Nivel 3.5 4 4.0 10.0 9.Para convertir los kilovatios-hora a amperios-hora usamos la formula siguiente: AH = (KW-H x 1000) / (No CELDAS BATERIAS x 2) Suponiendo que la batería que debe funcionar con esta locomotora tenga 60 elementos o celdas.0 6.0 Gradiente 5/1000 21 30 41 41 65 69 75 100 145  CT3 20 CT4 40 CT5 45 CT6 70 CT8 90 CT10 90 CT12 120 CT15 150 CT20 244 Peso en toneladas metricas 80 100 134 145 200 240 280 320 480  CB: locomotora a batería  CT: locomotora a trole  Capacidad de arrastre en toneladas métricas  Resistencia a la rodadura 9 kg/tm  Resistencia al arranque9 kg/tm Gradient e 5/1000 50 60 84 90 120 150 180 230 320 NOTA Los datos referentes a las capacidades de arrastre.0 4.5 5. .0 20. la capacidad en ah.0 5.5 7.0 15.0 12.75 3.0 8.59 x 1000) / (60 x 2) = 213. son referenciales. si no se efectúa un correcto plan de mantenimiento que de las garantías de una utilización prolongada. Los métodos empleados son los siguientes: METODO PREVENTIVO 1) Limpieza 2) Inspección 3) Lubricación Conjunto de actividades que tienden a prevenir las fallas antes que ocurran. en donde se dé especial énfasis a los siguientes puntos:   Evaluación periódica del personal de operación. son construidas lo más fuerte p0sible. mediante un acertado plan de mantenimiento. porque durante su vida promedio serán sometidas a una labor intensa.  Capacitación del personal técnico  Stock de repuestos originales mínimo indispensable  Instrumentos y herramientas apropiadas. eficiente y segura.  Controles de costos. a fin de que esta funcione tal y como ha sido diseñada. Método predictivo . Método correctivo 1) Corrección de errores 2) Cambio de piezas defectuosas 3) Control y comprobación de operación. Acciones destinadas a corregir defectos presentados por la máquina.  OBJETIVO Partiendo de la premisa que “aún no ha sido construida la máquina que nunca se malogre”. el objetivo es mantener las maquinas el mayor tiempo posible en operación. estas máquinas sufrirán el desgaste de sus componentes y se malograran. PLAN DE MANTENIMIENTO Está conformado por diversos trabajos orientados a lograr la máxima disponibilidad mecan1ca de las máquinas y equipos. MANTENIMIENTO Las locomotoras como todas las maquinas destinadas a trabajar en una mina. Pero por más fuertes que estén construidas. Los mismos que por estar muy ligados a su condición de operador tienen que ver con la seguridad y la eficiencia de la máquina. Con el auxilio hoy tan eficaz de la informática. LISTADO DE REPUESTOS MINIMOS INDISPENSABLES PARA LOCOMOTORAS ELECTRICAS DE MINA ITEM DESCRIPCION PIEZAS DF MAYOR DESCASTE VIDA UTIL PROMEDIO . nuestro plan de mantenimiento se adecua a un programa sencillo. fecha de iniciación. Y de las denominadas cr es decir. motoristas y ayudantes que deben efectuar diariamente ciertos trabajos de mantenimiento dentro del rango preventivo. permite realizar la sustitución oportuna de las piezas o componentes que por desgaste natural presenta o van a presentar problemas en el funcionamiento de la máquina. reparaciones efectuadas y costos. El stock de repuestos estaba dirigido principalmente a mantener las piezas de mayor desgaste (vida útil promedio). el personal de operación. resalta el de las piezas de reposición. ya que un stock mínimo indispensable de repuestos. de operación de la máquina y de la calidad del mantenimiento. Entre los argumentos que se usan normalmente para calificar la calidad del mantenimiento brindado a una máquina. El trabajo consiste en realizar las siguientes:  VERIFICACIONES: 1) Verificar correcto funcionamiento 2) Verificar accionamiento sistema de freno 3) Verificar el sistema de mando y protección 4) Verificar luces y bocinas. Cualquier mal funcionamiento que detecte el personal de operación. .1) Verificación de rodamientos 2) Verificación de aislamiento de motores 3) Verificación panel de control y cableado en general EVALUA EL ESTADO DE LOS COMPONENTES DE LA MAQUINA MEDIANTE EL USO DE INSTRUMENTOS ESPECIALES. aquellas que al fallar provocan la paralización de la máquina y cuya vida útil promedio están comprometida a las condiciones de trabajo.  LISTADO DE PIEZAS Y REPOSICION Repuestos No hay un buen programa de mantenimiento. que incluye datos como sus características. si este no está respaldado por un adecuado stock de repuestos. Toda máquina deberá estar debidamente identificada con un código y una tarjeta de control. deberá ser comunicado a su jefe de inmediato. Es importante indicar que. a fin de que este informe al departamento de mantenimiento. 02). CONTACTOS DEL CONTACTOR PRINCIPAL Y RESORTES RESORTE DEL SISTEMA HOMBRE MUERTO ZAPATA DE TROLE 4/6 MESES 4/8 MESES 4/6 MESES 4/6 MESES 6/20 MESES 12 MESES 12 MESES 4 MESES 2 MESES 8/12 MESES 8/12 MESES 6/12 MESES 6/12 MESES PIEZAS DENOMINADAS CRITICAS 01) 02) 03) 04) DEDOS COMPLETOS DEL SISTEMA DE ACELERACION DEDOS DEL SISTEMA DE CAMBIO DE MARCHA COMPLETOS CILINDRO SISTEMA DE CAMBIO DE MARCHA Y FRENO ELECTR BOBINA DEL CONTACTOR PRINCIPAL ITEM DESCRIPCION 05 06 07) 08) RESORTES PRINCIPALES DEL COMBINADOR FUSIBLE DE FUERZA FUSIBLE DE CONTROL BOBINA DE VALVULA SOLENOIDE DE FRENO DE EMERGENCIA PORTACARBON COMPLETO SOPORTE PORTACARBON PRESOSTATO CONTROL DE PRESION COMPRESORA TACO AMORTIGUADOR DE JEBE ENDURECIDO “CHEVRON” LLAVE DE ACCIONAMIENTO SISTEMA DE ACELERACION CLAXON KIT DE REPARACION DE VALVULA DE FRENADO COJINETE CAJA DE RUEDA RETEN DE ACEITE CAJA DE RUEDA ACOPLAMIENTO ENTRE MOTOR Y CAJA DE ENGRANAJES RELE DE SOBRECARGA SUPRESOR 09) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 20) VIDA UTIL PROMEDIO .03 04) 05) 6 07) 8 9) 10) 11 12) 13) CONTACTOS DE COBRE (SISTEMA ACELERACION) CARBONES DE MOTORES FARO SELLADO ZAPATAS DE FRENO Y/O FAJAS PUENTES DE CONEXION DE LOS DEDOS DE CONTACTO DEL SISTEMA DE ACELERACION ENCHUFES DE BATERIA.01. CONTACTOS Y RESORTES SEGMENTOS DE LOS CILINDROS DE LOS SISTEMAS DE CAMBIO DE MARCHA FILTRO DEL COMPRESOR FILTRO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION PUNTA DE CONTACTO DEL SISTEMA DE CAMBIO SENTIDO DE MARCHA Y RESORTES DE COMPRESION. Lo que se va a reflejar en un mejor desempeño en el trabajo El personal de mantenimiento debe ser dotado de las herramientas e instrumentos necesarios a fin de que puedan cumplir a cabalidad con la labor recomendada. sino también la estima personal. Tonelaje por turno de la locomotora: . La disponibilidad mecánica de las maquinas se elevaba en cuanto se mejore la operación. 6. ya que no solo permite el desarrollo técnico. Solución: 1. EJEMPLOS DE APLICACION: EJEMPLO 1: Dadas las siguientes condiciones.21) 22) 23) 24) 25) 26)  ELEMENTOS DE RESISTENCIA ENCHUFE DE BATERIA CABEZA DE TROLE COMPLETA TORNILLO SINFIN CORONA DENTADA RELE DE ENCLAVAMIENTO PERSONAL DE MANTENIMIENTO El conocimiento técnico y la responsabilidad. 6 dias a la semana 5. Las ruedas de la locomotora son de acero 7. Turnos de trabajo de la locomotora: 2 de 8 horas cada uno. son las dos condiciones básicas que deben poseer las personas que son asignadas a formar parte del equipo de mantenimiento. La aceleración es de 0. muchas de las fallas que presentan las locomotoras son atribuidas a deficiencias en la operación de la máquina.6% 3. Distancia de la tolva de concentradora: 5000 pies 4. seleccionar la locomotora a troley y carros para el transporte de mena de la mina a la concentradora: 1. 7 dias a la semana.  PERSONAL DE OPERACION El personal de operación debe ser capacitado y evaluado periódicamente. 2. Gradiente 6/1000 en descenso con carga = 0. La concentradora trata 2000 toneladas cortas/ dia.1 mphps. Carros provistos de rodamientos. La capacitación juego un rol importante. Comprobación: Gradiente = 0. Resistencia unitaria del tren: Aplicando: Rt = Rr + 20 G hacia arriba . Estimación del tiempo de ciclo de viaje: Llenado de un carro 1min Vaciado de un carro 1min Velocidad del convoy 32 808 pies por hora (10km/hora) Tiempo de viaje ida y vuelta: 60 min ¿ 2∗5000 pies =18.6)−100(0.7 dias∗2000 ton/ dia 6 dias∗2 turnos/ dia = 1166. Tiempo neto de trabajo por turno: 7 horas * 50 min/hora de trabajo =350 minutos 4.1)) L= =8.6)+100(0.1 ton/carro *1.7 = 222.6 % hacia abajo Carga rodante = 223toneladas cortas Carros vacíos = 92 toneladas cortas Peso locomotora = 9 toneladas 1.6666 se redondea a 1180 toneladas 2.288 = 38. Si se tiene los pesos reales de los carros vacíos y la carga. Numero de ciclos por turno: 350/40 =8. Peso de la carga rodante considerando peso de carro vacio igual a 70% de la carga: 10 carros * 13.7 casi 223 toneladas cortas 7.1) =8.3 casi 40 min 3.75 casi 9 ciclos 5.33 casi 9 toneladas.33 480−20(−0.288 m∈¿ 32 808 pies/hora Tiempo de ciclo considerando 10 carros: 2 * 10 + 18. Peso de la locomotora considerando que las ruedas son de acero: Aplicando: W (F+ 20 G+100 a) L= 480−20 G−100 a Se tiene: 223(20+20 (−0. Tonelaje por carro por viaje: 1180 ton =13.111 toneladas 9 viajes∗10 carros 6. se deben utilizar estos datos en lugar de los asumidos. 9 = 54.75 x 0.8 = 48. DETERMINACION DE LA FUERZA DEL MOTOR Para calcular la fuerza requerida.Rt = Rr + 20 (-G) hacia abajo Se tiene: Rt = 20 + 0. el tren puede acelerar y moverse.6 x 20 = 32 lb/ton hacia arriba Rt = 20 + (0. Porcentaje de fuerza para aceleración: Para tren cargado: 100 – 45. millas por hora 375 = Factor de conversión de libras millas por hora a HP . Fuerza de tracción: Aplicando: F = L x Rt + W + Rt Se tiene: Para tren cargado = 9 x 8 + 223 x 8 = 2066 libras Para tren descargado = 9 x 32 + 92 x 32 = 2332 libras 3. además sin ayudar de arena.8% 5.1% Para tren descargado: 100 – 51.95 Dónde: K = Kilowatts de suministro a la locomotora H = HP requeridos 0746 = factor de conversión de kilowatts a HP e = eficiencia del motor T = Fuerza de tracción de la locomotora.9% Para tren descargado: (2332 x 100)/4500 = 51. que es 15%. Porcentaje de fuerza de tracción utilizada: Para tren cargado: (2066 x 100)/4500 = 45. libras S = Velocidad. Fuerza de tracción teórica de la locomotora sin arena: F = 9 ton x 2000 lb/ton x 25% = 45000 libras 4.746 K= e H= T x5 3. se usan las siguientes formulas: H x 0.2% Desde que ambos porcentajes exceden el mínimo.6 x 20 ) = 8 ton/ton hacia abajo Resistencia de la locomotora con rodamientos = Rr = 20 lb/ton 2. en las minas en las que encontramos equipo pesado sobre rieles y las velocidades son altas.30 y 40 libras. números de las sapas y riel se deben usar como: Agujas de 3 ½ pies de longitud y sapa Nro 2 para rieles de 20. Agujas: La longitud de las agujas. Sapas Nos.5 x 0. Agujas de 5 pies de longitud y sapas Nros 3 y 4 para rieles de 40.30 y 40 libras.75 x 0.50 y 60 libras. 4.746 K= = 65 kilowatts 0.214 H= = 78. 50 y 60 libras. 2.90 78. 2 ½ y 3 para maniobras pequeñas. con frecuencias. 3.90 CAMBIAVIAS DE LOS RIELES Las siguientes recomendaciones son muy cercanas a las normas de la American MiningCongress: Sapas: Para las trochas de 42 pulgadas se recomienda: Sapas Nos. Agujas de 5 pies de longitud y sapas Nros 2 ½ y 3 para rieles de 20. Aguja de 7 ½ pies de longitud y sapas Nros 5 y 6 para rieles de 40. Aguja de 10 pies de longitud y sapa Nro 6 pueden ser utilizadas en lugares de cuidado con alternativa a la aguja de 7 ½ pies con sapa Nro 6. 5 y 6 para rieles de transporte.95 = Factor de eficiencia en trasmisión de reducción simple En el ejemplo: T = 4500 libras S = 10 km/hora = 6. 5 y 6 para rieles de transporte especialmente para alta velocidad.0.5 HP 3.214 millas/hora Entonces: 4500 x 6. Cambiavíasmás largas se usan. Los dos primeros durmientes de un cambiavías deben estar espaciados a 20 pulgadas de centro a centro. Sapas Nos. .95 Considerando una eficiencia de motor de e = 0. Peso material roto por carro: 6000 libras 5. Factor de seguridad por batería: 25 % 9.6% b = 700 pies a . Tonelaje transportado por locomotora por turno 4.5 millas/hora = 3. Resistencias: Locomotora Carros Gradiente = 2. Peso de la locomotora 2. Peso de la locomotora: Aplicando: L= W ( F +20 G+100 a) 480−20 x 0.1 mphps .5 para una aceleración de 0. Longitud y gradiente de la línea riel del echadero al lugar de llenado de carros: a = 1000 pies a + 0.1 Dónde: W = (3 + 2) x 10 = 50 toneladas cortas Considerando la gradiente más desfavorable +0. Aceleración: 0.5 millas/hora = 20 libras/tonelada = 30 libras/tonelada = 20 libras/tonelada Se desea saber: 1. Velocidad: Promedio Maxima 10. Tiempos de transporte neto: 6 horas 3. Locomotora con ruedas de acero 7.5% c = 300 pies horizontales 2.0.1 mphps 8. Número de carros por viaje: 10 6.5−100 x 0. Número de viajes por locomotora por turno 3. Carros: a = peso = 4000 libras b = cojinetes = bocinas 4.EJEMPLO 2: Se tiene las siguientes condiciones de trabajo: 1. Kilowatt/hora de capacidad total de las baterías Solución: 1. 1 = 5.5+100 x 0.5% de gradiente c.3% que excede el 15% min.5 x 6 ( ) Tiempo de viaje o ciclo: 20 + 18. Número de viajes por locomotora: Considerando un minuto para llenado y otro minuto para vaciado por carro: 10 x 1 + 10 x 1 = 20 minutos por viaje Tiempo de viaje por tren.43 casi 6 toneladas cortas Comprobación: A. Cargado saliendo de la mina a.3% G. Resistencia del tren vacío: 20 x 6 +20 x 20 = 520 libras E.L= 50(30+20 x 0. utilizando la velocidad promedio: 2000 x 2 5280 = 18. 300 pies horizontales . Resistencia unitaria del tren cargado: Aplicando Rt = Rr + (G x 20) = 20 + 0.6% de gradiente b.6 x 20) = 32 lb/ton C.5 x 20 = 30 lb/ton Resistencia unitaria del tren descargado Aplicando Rt = Rr + (G x 20) = 20 + (0.2 minutos Número de viajes por locomotora por turno: (6 x 60/38.5−100 x 0.25 = 1.5 toneladas cortas = 3000 libras F. Capacidad de batería: El tren viaja en las siguientes condiciones: A.1) 480−20 x 0. 1000 pies a – 0. 2.Resistencia del tren cargado: 20 x 6 + 20 x 50 = 1120 libras D.7 = 62. 700 pies a + 0. Fuerza de tracción teórica de la locomotora sin arena: 6 x 0.42 casi 9 viajes 3.Porcentaje de fuerza para aceleración 100 – 37.3% Para tren descargado (100 x 520)/3000 = 17.2 = 38.2 = 9. Tonelaje transportado por locomotora por turno: 9 viajes x 10 carros x 3 ton = 270 toneladas cortas 4.Porcentaje de fuerza de tracción utilizado: Para tren cargado (100 x 1120)/3000 = 37.2 minutos 2. toneladas cortas D = Longitud de cada sección.5% de gradiente c.286 Total Kw hora = 1. entrando en la mina a.6% de gradiente b.253/0.6)) Kw hora = = 0.573 1760000 b.5)) 1760000 = 0.5)) a.750 Descargado: T = 10 x 20 + 6 = 26 toneladas cortas 26 x 1000(30+20(+ 0.917 = 26.B. Kw hora = 56 x 700(30+20( 0.167 Total Kw hora por ciclo = 2.671 kw hora casi 42 kw hora EJEMPLO: 3 .620 1760000 Kw hora = 26 x 700(30+20(−0.63 = 41. 700 pies a -0. Descargado.0)) 1760000 = 0.5)) 1760000 Kw hora = 26 x 300(30+20( 0. 300 pies horizontales Para hallar losKw hora de cada sección. Kw hora = 56 x 300(30+20( 0.917 Total Kw hora por turno = 9 x 2.253 Considerando una eficiencia total del 63 % se tiene: Capacidad de batería = 26. cargado: T = 10 x (3 + 2) + 6 = 56 toneladas cortas 56 x 1000(30+20(0. por ciento Condición A. Kw hora = = 0.133 Total Kw hora = 1. usamos la siguiente formula: T x D(30+20 G) Kw hora = 1760000 Dónde: T = Tonelaje total de la carga rodante incluyendo la locomotora.0)) 1760000 = 0. 1000 pies a +0.414 = 0. pies G = Gradiente.891 c. 5%.5 = 25.Durante 4 horas efectivas se desea transportar 360 tc de mineral económico de la mina asía la tolva de concentradora con carros de 3 000 lbs de capacidad y peso de 1 880 lbs por carro. el ciclo durará 10 minutos. la gradiente es 0. con ruedas de rodajes cilíndricos.(10 + 10)) = 1.5 TC . Hallar: • Número de viajes • Toneladas por viaje • Número de carros necesarios • Peso del tren con carga SOLUCION: Grafico a) DETERMINACION DEL NUMERO DE VIAJES NV = 4/((10min/ciclo)/(60 min/hora) = 24 b) DETERMINACION TONALADAS POR VIAJE Ton/viaje = 360 TC/24 viajes = 15 c) DETERMINACION DEL NUMERO DE CARROS N° carros = (15 * 2 000)/3 000 = 10 d) DETERMINACION DEL PESO DEL TREN CON CARGA Peso tren carga = Pc + PL PC= 10(1 880 + 3 000) = 48 800 lbs = 24 TC PL = (24 * (20 + 10))/(500 .5 TC = 24 + 1. La locomotora usa rodajes cónicos. com/prod_detail.BIBLIOGRAFIA     https://es.es/documents/seleccion-de-locomotoraselectricas-para-trabajo-en- mineria.com/Carritos.php?prod=20 http://myslide.  https://es.html#.htm http://www.serminsa.facebook  Diseño de explotaciones e infraestructuras mineras subterráneas – UNIVERSIDAD PONTIFICIA DE MADRID.org/wiki/Locomotora .galeon.scribd.VZNf_9E1BKk.com/doc/155195653/Locomotora-de-Trole http://www.facsol.wikipedia.