clase_08_diseno_de_buzones_ycasos_de_estudio

7/31/2019 Clase_08_Diseno_de_Buzones_ycasos_de_estudio

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Diseo de Buzones

MI57G Manejo de minerales yventilacin


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Contenidos

Descripcin de buzones

Componentes

Criterios de Diseo

Capacidad de llenado

Ejemplos de aplicacin sistema detraspaso vertical


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Operacin de carguo desde pique

de traspaso

Se espera obtener una operacin:

Simple

De alto rendimiento

De bajo costo ySin riesgos


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Los buzones corresponden a sistemas de carguo

estacionarios que se ubican en el extremo inferiorde las chimeneas.

Reemplazan al sistema tradicional de carguomediante cargadores frontales, permitiendoobtener:

Menor tiempo de carguo Menor costos de operacin Menores requerimientos de ventilacin y Mayor seguridad en la operacin

BUZN - Descripcin


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BUZONES - descripcin El control del flujo del material a travs de

una chimenea se efecta mediante unavlvula de descarga, llamada buzn.

Un buzn debe cumplir dos condiciones:Permitir el paso del flujo sin obstculosCumplir con las condiciones de diseo

El diseo de un buzon tiene una estrecharelacin con las dimensiones de lostraspasos, tamaos granulomtricos yequipos de carguo y transporte.


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Componentes Buzones Los buzones estn compuestos bsicamente por:

Elementos fijos Elementos mviles y Unidad de fuerza y control

Esencialmente son:Elementos fijos: Socucho

TolvaEstructura de soporte

Elementos mviles: Cortina de cadenasBuzn de descarga

Unidad de fuerza y control: Instalaciones requeridas para elaccionamiento de los cilindros hidrulicos y en ocasiones

ventiladores auxiliares y semaforizacin.

Ancladas al cerro

Accionados por cilindroshidrulicos o neumticos


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Boca mvil

Tolva

Socucho

Chimenea

Estructura soporte


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Cilindro A

Tolva

Cortina de cadenas

Cilindro C

Cilindro B

Buzn o Boca

Tapas laterales

45

Socucho


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Socucho

Ducto metlico o de hormign generalmentede seccin rectangular que va ancladodirectamente al cerro.

Constituye el tramo de unin entre lachimenea y los dems elementos del buzn.

El fondo del socucho tiene una inclinacin tal

que permita el escurrimiento gravitacional delmineral, desde la chimenea a la tolva.

Lleva planchas de desgaste.


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Tolva Estructura metlica en forma de canal. Revestida interiormente en planchas de desgaste. Est fija a una estructura de soporte. Se conecta directamente con el socucho. Recibe el

mineral desde ah. Su pendiente es levemente

inferior. La parte inferior inicial de la tolva ( o chute de

descarga ) es un rea de impactos del materialproveniente de la chimenea.

Posee los elementos necesarios y la forma paraformar una cama de piedra con un talud naturalde escurrimiento.

En su parte final tiene una inclinacin ( ngulo dereposo natural )


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Estructura Soporta los elementos descritos.

Se compone bsicamente por vigas de distinto tamao yubicadas en distintas posiciones.

Pueden ser cuatro vigas ancladas en las paredes lateralesde la cavidad y tres vigas transversales en la parte superiorde la estructura.

Puede contar con pasillos laterales para la supervisin yoperacin.

Sobre la tolva se ubica la cadena que controla el flujo delmineral.

Su diseo obedece a criterios estructurales


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BUZN Es una pieza mvil de acero, revestida interiormente enpiezas de desgaste. Esta sujeta al extremo inferior de la tolva por pivote.

Pivotea entre - 2 a 31. El buzn puede girar en torno a este pivote por la

accin de dos cilindros hidrulicos. Este giro permite el posicionamiento del buzn sobre

los camiones o carros de ferrocarril para efectuar ladescarga del mineral.

La forma del buzn permite encauzar el escurrimiento

del mineral al ancho de la unidad de transporte. En su parte posterior posee el contrapeso y un

enclavamiento mecnico para mantener fijada suposicin ( arriba = cerrada ).


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CILINDROS HIDRULICOSAccionan los elementos mviles:

A: Se ubican bajo el buzn. Mediante su accionamiento se controla el giro

vertical del buzn. B: Se ubican sobre la cortina de cadenas.

Mediante su accionamiento se controla la presinsobre el portacadenas superior.

C: Se ubica sobre la cortina de cadenas, en elcentro, es el cilindro de mayor tamao. Mediante su accionamiento se controla la presin

sobre el portacadenas inferior.


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CADENAS Se disponen en forma consecutiva formando una

cortina sobre el mineral. Est sujeta en tres partes:

Un empalme fijo en la parte superior de laconexin entre socucho y tolva.

Una sujecin en el portacadenas accionadospor los cilindros B.

Una sujecin en el portacadenas accionado porel cilindro C.

El extremo de las cadenas ms cercano al buznse encuentra libre.

Mediante el accionamiento de los cilindros selevanta o baja la cortina de cadenas para controlar

el escurrimiento del mineral.


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Portacadenas:

- Son marcos metlicos que estn sujetos a loscilindros hidrulicos.

- El portacadenas superior permite presionar lascadenas.- El portacadenas inferior permite levantar lascadenas

Contrapeso:- Tambor metlico ubicado a un costado del buzn.- Debe ser llenado con carga muerta.- Se une por cables y un sistema de poleas al buznde descarga, lo cual permite contrarrestar la fuerza

que ejerce este sobre los cilindros de accionamiento. Instalaciones Anexas:Escaleras y pasillos, ventilador, nebulizador eiluminacin, alarma y extincin de incendios,telfono, sealizacin de seguridad.


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UNIDAD DE FUERZA Se emplaza en una estocada lateral.

Proporciona la presin hidrulica

requerida para el accionamiento de loscilindros.

Se compone de motores elctricos queaccionan bombas que impulsan el aceite.


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Diseo de buzones


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Consideraciones en el diseo

Flujo expedito del mineral.

Esfuerzos a los que el buzn estarsometido durante su operacin

Tamao de los equipos a los que el buzndescargar


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Seguridad

1. Se debe resguardar la zona de descarga

2. Solo personal autorizado para descolgar el

buzn.3. Cuando se llena el buzn vaco se debe usar

un protector o bien la zona ser aislada debidoal peligro de cada de rocas

4. El diseo debe considerar la infraestructuraadecuada si el personal trabaja en la zona dedescarga


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Principales causas de accidentes confatalidades en descarga por buzones

Fallas de la estructura

Fallas de la tolva

Destranque de colgaduras

Saca hmeda

Flujo de agua a travs de mineral quebrado

Fuente: Mine Safety and Health Administration (MSHA, USA)


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Esfuerzos sobre el buzn

Dinmicos: Vaciado sobre el piqueRoce en la salida por flujo de roca Tronaduras de destranque

Estticos: Carga sobre la compuerta pormaterial en el pique

El esfuerzo esttico define el esfuerzo necesariopara abrir o cerrar la compuerta.


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Esfuerzos estticos

buzn

alimentacin

z

El material en un containerque se llena generaesfuerzos de corte en elcontacto pared-material:

Esto causa que el esfuerzovertical sea menor que elpeso del material

TAW z

Referecia: Janssen, 1895: On the pressure of Grain in Silos (en sec. Docente)

Este esfuerzo se va al pique!!

W= peso

T= fuerza de corte


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Solucin de Janssen caso c=0

Caso C = 0

dc= 3 m

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Altura de la chimenea (m)

z[Kpa]

40

10

20

30

Cargamxima


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Esfuerzo en un pique vertical

2

( / )1 exp tan /( / )

tan

_ arg _

_

1/ 1 2(tan )

V

A P cMzM A P

M

z profundidad c a pique

A area pique

P perimetro

c cohesion

M

Beus, M.J et al (2001): Underground Mining Methods pp. 627-634


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Caso pique inclinado

2

( )( / )1 exp tan /( / )

tan

_

_ arg _

_

1/ 1 2(tan )

V

sen A P cM zM A P

M

inclinacin pique

z profundidad c a pique

A area pique

P perimetro

c cohesion

M


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Esfuerzos dinmicos- llenado en

pique semi-lleno

2

11

1

2

)(tan21/1)//(2

)//()tan(1

)exp(exp1

M

PAcMC

PAMC

CzCzC

Coood

zo

d

o


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Efecto de llenado sobre

amortiguacin de carga dinmica

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16

altura de llenado (m)

E

sfuerzovertical(Kpa) carga estatica

carga total

carga dinamica


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Esfuerzos dinmicos- llenado en

pique vacio o descolgadura5.0

211

stst

d h

d= esfuerzo dinmico

st= esfuerzo esttico

h= altura cada bloque peso W

st= deflexin de viga por peso W (caso quasi-esttico)

Ref: Gere y Timoshenko, 1997: Mechanics of materials


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Casos

H = 0 (colgadura en el buzn) : esfuerzodinmico 2 veces quasiestatico

H >>0 (bolones cayendo de altura, sin perdidade energa en choque):

0.5

2d

st st

h

Ejemplo:

Calcule el extra esfuerzodinamico por la caida de unbolon desde 100 m

H= 100 m

d/st= 11


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CAJA DE QUIEBRE Para disminuir el esfuerzo que produce la

columna de mineral, el ducto de salida delbuzn se construye con un ngulo ( 45 ).

A medida que aumenta este ngulo,aumenta la componente del esfuerzo en elsentido de la boca de descarga.

Este ngulo puede variar entre 33 y 46dependiendo de la humedad del mineral.


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CAJA DE QUIEBRE DEL

ESFUERZO TOTAL

b

6 a 10 m

Quiebre

P

Pr 2

Pr 1


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Carga viva

90

2

Planos de falla

pivote

= ngulo de reposo

= ngulo de friccin

H: altura de salidaL1: distancia bajocarga

L2: material sin carga

L1

H

1

90cos( )

2L H

L2

L1: largo carga viva

L2: largo posible carga equipos


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Caso traspaso inclinado

90

2

b

L2

a

2

1

tan(45 )

2

tan( )

aL

aL

b

b

a = 1.2 x d100

L1

Para que alcance el bolonmas grande


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Ejercicio en clases

Calcule el largo del sucucho para lassiguientes condiciones

Angulo de reposo = 40

Angulo de socucho = 45


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CAJA DE QUIEBRE

El largo de esta caja de quiebre - ductocomunica con el buzn con una inclinacindistinta de la chimenea, vara entre 6 y 12metros, dependiendo de la granulometra y

del tamao del buzn.

Si el material es fino, este se ir compactandoen la caja de descarga provocando una

disminucin en el dimetro del ducto,pudiendo llegar a producir colgaduras.

Si el material es hmedo se agudiza el

problema.


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CAJA DE QUIEBRE DEL

ESFUERZO TOTAL Se pretende que el material ejerza unapresin igual a la que ejerce el material vivo( el material sobre el talud de reposo ).

Todo el material que est sobre el ngulo dereposo gravitar sobre la compuerta.

Luego, para que el material escurra, esconveniente que el piso del buzn tenga almenos la inclinacin del material en reposo.


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CAJA DE QUIEBRE Para evitarlo se usan quiebres mayores (mineral

fino y hmedo ). Cualquier diseo de la boca del buzn, lmite

superior rectangular de la estructura del buzn,debe contemplar el estrechamiento por laconduccin con el cambio de direccin.

La altura sobre el carro o tolerancia entre el bordesuperior del equipo y el extremo inferior del buzn,debe ser tal que la cada de bolones no dae alequipo.

La distancia horizontal entre el eje del equipo detransporte y el extremo del buzn, debe asegurar unbuen llenado del equipo de transporte.


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CAJA DE QUIEBRE DEL

ESFUERZO TOTAL

Altura de

descarga

b


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CAJA DE QUIEBRE DEL

ESFUERZO TOTAL Como el material que pasa por el buzn es

de diferente granulometra (desarrollo yproduccin) el buzn debe tener unaseccin variable.

Esto se logra con compuertas adicionales o

de regulacin, que varan la seccin dedescarga y flexibilizan la operacin.


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CAJA DE QUIEBRE

Reguladorde seccinactuando

sobre

cadenas


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DIMENSIONAMIENTOLa altura del buzn queda definida por la distanciamnima medida diagonalmente ( ) a la proyeccinde la inclinacin del piso del buzn.

h : tamao mx. de colpa x 1,2cos

La seccin de la boca de descarga debe estar enrelacin con el dimetro mximo del boln que vaa fluir.

h

Distancia mnima


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RESTRICCIN!

La inclinacin del piso del buzn debe ser

tal, que los esfuerzos sobre la compuerta

sean mnimos y por otra parte no se

produzca reposo del material, lo cual

alterara la buena relacin D/d pudiendoseproducir colgaduras.


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TRANCADURAS EN BUZN

Es necesario que el buzn resista el trabajo de losexplosivos para resolver problemas detrancaduras.

Es necesario llevar un control de la vida del buznpara tener previamente fabricadas las partes quese daan ms frecuentemente y que deben sercambiadas.


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Casos de estudio

sistemas de traspaso


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Ejemplo 1: Glory Hole en Escocia

Bin de 5000 t

Pique de 3.8 m no

recubierto

Alimentador robusto tipoApron feeder a correade 200o ton/hr


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Ejemplo 2: El Teniente9 piques de traspaso desdediferentes minas:

OP 15 y 16 a sala de chancado(100% < 200 mm)

OP 20-21 material chancado a

trenes, capacidad de cadapique de 3000 toneladas

OPs 12 y 13 directo aferrocarril

OP 17-18 directo a trenes(sectores inferiores)

Diametro 3 m sin recubierto, a5 -10 metros por dao

Cohesion reduce piques a 1 mefectivo (OP 15 se mantiene

operativo en cada turno)


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Fresnillo Glory Hole Mexico


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Brunswick Mines Canada

Basalto es chancadoen superficie (< 200mm)

Pique es 67 m x 8 m

diametro

Recubierto conconcreto

Chute es recubiertode acero 1.3 m de

ancho y 2 metros dealto

Alimentador en labase a correa


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Carguio desde piques de traspaso


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Carguo desde piques

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