Download - ventilacion en tuneles parte 3
2.6 VENTILACION EN TUNELES
• Objetivo: mantención de la condición atmosférica: a consecuencia de las actividades que se efectúan para desarrollar el túnel.
• Necesidad: atmósfera limpia en el interior del túnel.
• Concentraciones indeseables en el aire, afectan la salud, la vida de las personas y la productividad.
• El aire fresco y los gases deben conducirse (por los mismos lugares por donde transita el personal, los equipos y los servicios)
• Gases: respiración, uso de explosivos, descomposición de substancias orgánicas, motores de combustión interna.
• Aire: 21% oxígeno; 78 % nitrógeno, 1 % argón.
• Aire seco, a nivel del mar y 15 ºC; 1,217 gr/m3.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
2.6 VENTILACION EN TUNELES
VENTILACION
• Sistema que haciendo uso de ventiladores y ductos, ventilan áreas
restringidas, aportando aire fresco y extrayendo aire viciado.
• Se emplean circuitos de alimentación de aire fresco y circuitos de
evacuación de aire viciado.
• Al proporcionar un ambiente más confortable, se obtienen mejores
rendimientos y mejor velocidad de avance.
• Mejora la productividad, la visibilidad y la seguridad.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
OBJETIVO GENERAL
• Llevar aire fresco a la frente en desarrollo:
respiración del personal
combustión completa de los motores diesel
dilución de los gases de la tronadura y de escape
regulación de la temperatura
eliminación del polvo en suspensión
OBJETIVO PARTICULAR
• Determinar el caudal y presión del aire requerido, para operar en un ambiente aceptable.
• Se determina en base a la legislación.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
CRITERIOS PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE 1.- Cálculo del caudal según desprendimiento de gas metano Se basa en el volumen de gas que se desprende cada 24 horas. Q = q / 864p (m3/seg) donde: q = volumen de gas que se desprende en 24 horas en m3
p = norma del contenido de metano en el aire. Está dado por la legislación de cada país. En Chile p = 0,5 %
2.6 VENTILACION EN TUNELES
CRITERIOS PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE 2.- Cálculo del caudal según el número de personas. Q = N x f (m3/min) donde: f = volumen de aire necesario por persona = 3 m3/min N = número de personas 3.- Cálculo del caudal según la temperatura temperatura depende de: temperatura exterior calor de compresión del flujo de aire que se introduce
calentamiento por la generación de aire comprimido absorción o condensación del vapor intercambio de temperatura entre el macizo rocoso y el aire. el cuerpo humano requiere temperaturas entre 21 y 25 °C
2.6 VENTILACION EN TUNELES
Legislación chilena: temperatura máxima en el interior del túnel no
podrá exceder de 30 °C para una jornada laboral de 8 horas.
Humedad relativa
Temperatura seca
Velocidad mínima del aire
85 % 24 a 30 °C 30 m/min
85 % 30 °C 120 m/min
2.6 VENTILACION EN TUNELES
CRITERIOS PARA EL CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE 4.- Cálculo del caudal según el polvo en suspensión No hay un método aceptado universalmente Se fija la velocidad del aire entre 18 m/min a 45 m/min en lugares de
alta formación de polvo. En Chile la velocidad máxima permitida en túneles con circulación de
personal es 150 m/min.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
5.- Cálculo del caudal según el consumo de explosivo Considera: formación de productos tóxicos por la detonación de explosivos, tiempo estimado en despejar el túnel de gases y cantidad máxima permitida de gases en la atmósfera, según normas Q = G x E /( T x f ) m3/min, donde G = formación de gases en m3 por la detonación de un kilo de explosivo, en general G = 0,04 m3/kg de explosivo. E = cantidad de explosivo a detonar en kilos. T = tiempo de dilución en minutos. Se puede suponer 30 min. f = porcentaje de dilución de los gases en la atmósfera. Mínimo 0,008 %. Así Q = (0,04 x E x 100) / ( 30 x 0,008) m3/min por lo que Q = 16,67 E m3/min
2.6 VENTILACION EN TUNELES
6.- Cálculo del caudal según el equipo diesel Q = V x c/y donde: Q = volumen de aire necesario para la ventilación en m3/min V = volumen de gases de escape del motor en m3/min c = concentración del componente tóxico del gas de escape que se
considera en particular ( % en volumen ) y = concentración máxima, higiénicamente segura, para el componente
tóxico que se está considerando (% en volumen) Comúnmente se afecta por un factor de seguridad Se busca no exceder de 0,25 % para el CO2, 0,005 % para el CO y 0,00125
% para el oxido de nitrógeno Al tratarse de varias máquinas diesel, la ventilación es una función
acumulativa de los requerimientos de cada máquina y debe proporcionarse en adición a la ventilación necesaria para todos los demás elementos.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
Algunas Consideraciones
• ningún motor diesel debe ser puesto en servicio subterráneo sin pruebas previas para calcular la ventilación segura que requiere.
• la ventilación segura varía entre 2,83 y 7,07 m3/min por HP, con el motor debidamente ajustado para eliminar el exceso de CO.
• según el reglamento de Seguridad Minera, el caudal que se debe considerar por cada equipo diesel es 2,83 m3/min por HP y a este resultado se le debe agregar la cantidad de aire necesario para controlar el resto de los contaminantes.
• Resumen: los factores que afectan la ventilación para motores diesel empleados en túneles son numerosos, por lo que determinar la ventilación segura a través de una sola fórmula puede ser peligroso.
• La correcta disolución de gases de escape reduce el peligro de formación de zonas locales altamente contaminadas y que este gas vuelva a penetrar al sistema de admisión de aire del motor.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
SISTEMAS DE VENTILACION
• Se utilizan dos sistemas en desarrollo de túneles.
• Sistema Impelente: el aire fresco es impulsado dentro de un ducto, ventila la frente y sale contaminado por el túnel.
para túneles de baja longitud y sección: menores a 400 m y 12 m2
• Sistema Aspirante: el aire fresco ingresa a la frente por el túnel y el aire contaminado es extraído por ductería.
para túneles de mayor sección y longitud
• Sistema Combinado: Aspirante - Impelente, que emplea dos tendidos de ductos. Uno extrae aire contaminado y el otro impulsa aire fresco a la frente.
• Mantiene el túnel y la frente con una renovación constante de aire y se reduce el tiempo de evacuación de gases.
• Presenta un mayor costo de instalación y mantención.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
PARTES DE UN VENTILADOR
• Ventilador: máquina rotatoria que expulsa aire en forma continua.
• Partes principales de un ventilador y que afectan sus propiedades
aerodinámicas:
Impulsor o hélice: al rotar imparte movimiento al aire.
Carcaza: estacionaria y guía el aire hacia y desde el impulsor.
CLASIFICACION
• Radiales o Centrífugos: el aire abandona el impulsor en una dirección perpendicular respecto al eje del impulsor.
• Axiales: la forma como el aire pasa a través del ventilador se asemeja al principio de acción de un par tornillo/tuerca.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
2.6 VENTILACION EN TUNELES
ELECCION DEL VENTILADOR
• OBJETIVO: elegir un ventilador conveniente en cuanto a su eficiencia, consumo de potencia y que asegure el mejor servicio.
• Interesa determinar la potencia requerida del motor que acciona al ventilador.
• El aire que queremos mover a través del circuito consume energía debido a las pérdidas de presión producidas por la resistencia del circuito.
• Esta energía debe ser vencida por el movimiento del ventilador.
• El ventilador pierde energía por roce en sus descansos, por vibraciones y por las transmisiones.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
Definiendo
Q = caudal de aire en m3/seg.
H = depresión del circuito en mm c.a. o kg/m2
Pot = potencia del motor en HP.
= eficiencia del ventilador. Varía entre 70 y 80 % según su tamaño, fabricación y punto de trabajo.
AHP = potencia necesaria para mover el caudal Q en un circuito cuya depresión es H en HP.
BHP = potencia al freno del ventilador en HP.
DE = eficiencia de la transmisión. Varía entre 90 % en transmisiones por poleas y correas a 100 % en transmisiones directas.
ME = eficiencia del motor. Varía entre 85 y 95 %.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
AHP = ( Q x H ) / 75 (HP)
BHP = ( Q x H ) / ( 75 x ) (HP)
Pot = BHP / (DE x ME) = (Q x H) / (75 x x DE x ME)
La potencia del motor es directamente proporcional a la
cantidad de aire y a la pérdida de presión del circuito.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
Ventiladores de Túneles
• Prácticamente se usan sólo ventiladores axiales, por su facilidad de instalación, donde el ventilador queda “confundido” con el ducto.
Ventiladores en Serie
• La curva de operación de dos ventiladores en serie, mantiene el caudal y suma las presiones.
• Siempre hay pérdidas de presión por turbulencias y por diferencias en el ángulo de calaje de las paletas.
Ventiladores en Paralelo
• Al requerirse mayor caudal y al no disponerse de ventiladores con suficiente capacidad, se consigue una suma de caudales, manteniendo la presión.
2.6 VENTILACION EN TUNELES Ventiladores en Serie: La curva de operación de dos ventiladores en
serie, mantiene el caudal y suma las presiones. Q1 = Q2 = Q3 = ... = Qn R = R1 + R2 + R3 + ... + Rn H = H1 + H2 + H3 + ... + Hn Ventiladores en Paralelo: se consigue una suma de caudales,
manteniendo la presión. Q = Q1 + Q2 + Q3 + ... +Qn 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn H = H1 = H2 = H3 = ... = Hn
2.6 VENTILACION EN TUNELES
DEFECTOS FRECUENTES EN INSTALACIÓN DE VENTILADORES AXIALES
• No usar cono de entrada en ventiladores impelentes • Deformación del cono de entrada por golpes. • No usar rejilla de protección en el cono de entrada. • Conexión directa de ductos plásticos al ventilador, por fugas en las
uniones. • Instalación de codos en la descarga de los ventiladores, que producen
alta resistencia al paso de aire. • Montar un ventilador aspirante con descarga sin cono o ducto que
reduzca la velocidad de salida.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
TIPOS DE DUCTOS
• Diámetros entre 300 y 1.200 mm • Metálicos; fabricados con planchas de fierro de 1 a 4 mm de espesor,
3 a 10 metros de largo, usados en secciones mayores de 16 m2 y longitudes superiores a 800 metros.
Bajo coeficiente de roce, buen hermetismo en uniones, bajo costo de mantención, alto peso, rígidos, de mayor costo y requieren menor potencia.
• Plásticos: flexibles y lisos; confección en PVC con tejidos de alta resistencia, en tiras de 5 a 30 metros. Se usan en sistemas impelentes y poseen anillos de acero en sus extremos para conectarlos entre si.
Bajo peso, flexibles, fáciles de almacenar, transportar e instalar. • Plástico reforzado; con una espiral de anillos de acero, más resistivo y
de mayor costo, usados para extraer aire.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
INFLUENCIA DEL DIAMETRO EN EL GASTO DE ENERGÍA
• El diámetro óptimo de la ductería influye en el costo del ventilador
asociado y en el gasto de energía.
• H = RQ2
• R = LP/A3 P = D A = D 2/4
• = coeficiente de resistencia aerodinámica en kg seg2/m4
• en mangas desde 0,0002 a 0,0006
• H = (6,48 L/D5) x Q2.
• A medida que aumenta el diámetro del ducto, baja en forma considerable
la caída de presión del sistema.
• Pot = HQ / 75, lo cual indica menor consumo a mayor D
2.6 VENTILACION EN TUNELES
2.6 VENTILACION EN TUNELES
IMPORTANCIA DE LAS FUGAS DE AIRE EN LA DUCTERIA
• Los tendidos de ducterías presentan fugas a través de sus uniones,
uniones al ventilador y por roturas.
• Las fugas pueden superar el 90 % del caudal impulsado.
• Aceptables fugas de un 30 % de la capacidad del ventilador.
• En ductos metálicos las fugas son menores, de 20 % para tubos bien
unidos y menores a un 10% en uniones con flanges apernados y con
empaquetaduras de goma.
• Al seleccionar la capacidad del ventilador se debe considerar:
• Q ventilador = Q requerido + Q fugas
• Los caudales por fugas se calculan a partir de nomogramas y fórmulas
basadas en experiencias de laboratorio.
2.6 VENTILACION EN TUNELES
INSTALACIONES DE DUCTOS Y DEFECTOS FRECUENTES • Empleo de codos abruptos, quiebres o cambios en el diámetro. • No obtener un alineamiento recto dentro del túnel. • Falta de alineamiento y fallas en las uniones. • En ductos plásticos se observa, no uso de cable de acero tensado
para colgar y mantener alineadas las tiras y amarres con alambres.
2.7 SANEAMIENTO
GENERAL
• Proceso de eliminación de rocas sueltas, a consecuencia de la tronadura o de la vibración producida por la perforación.
• Para que una roca caiga, debe estar suelta.
• Proteger la integridad física de las personas.
• Proteger maquinarias, equipos, instalaciones y herramientas.
• Observación de las condiciones de techo, cajas y frente: proceso permanente.
• El proceso de saneamiento se conoce como acuñadura.
• Acuñadura: manual o mecanizada.
• Realización desde el piso, canastillos o plataformas.
2.7 SANEAMIENTO
CUANDO Y DONDE
• A entrada de turno y al recibir la frente.
• Durante el turno en la medida que se requiera.
• Posterior a la ventilación, luego de una tronadura.
• En cualquier tipo de rocas.
• Énfasis en sectores de rocas incompetentes.
• Ante presencia de rocas sueltas, planchones abiertos, fallas geológicas.
• A lo largo de todo el túnel.
• Importancia de tener un programa de acuñadura.
2.7 SANEAMIENTO
PRACTICAS OPERACIONALES
• Probar estabilidad de techo y cajas.
• Uso de acuñador con largo adecuado
• Ubicación bajo techo acuñado
• Buena iluminación.
• No se pueden aprovechar los restos de tiros en la frente.
• Evitar contacto con líneas eléctricas.
• Observación del probable encadenamiento de rocas.
• Proteger equipos e instalaciones de la caída de rocas.
• Mantención del área libre de obstáculos y de las rocas que caen.
2.7 SANEAMIENTO
TIPOS DE ACUÑADURA
• Acuñadura Manual desde el piso. • Acuñadura Manual desde jaulas de seguridad • Acuñadura con equipo mecanizado: inspección visual
ubicación del equipo en zona segura a la mayor distancia de la
proyección de la caída.
inclinación del brazo no mayor a 45º
cuña del martillo paralela al túnel o levemente inclinada.
operación siempre finaliza con acuñadura manual.
FALTA GRAVE: TRABAJAR EN UNA FRENTE CON RIESGO DE CAIDA DE ROCAS POR FALTA DE ACUÑADURA
2.8 CARGUIO
GENERALIDADES EQUIPOS LHD • Origen en minería subterránea • Equipo autocargador, “similar” a un cargador frontal. • Balde de grandes dimensiones. Hasta 16 yd3
• Reducida altura. • Capacidad para transportar material en el mismo balde. • LHD = load – haul – dump: carga, transporta y descarga. • Constituido por dos cuerpos unidos por una articulación central. • Capacidad para efectuar curvas de pequeño radio. • Montado sobre neumáticos. • Motor diesel (o eléctrico). • Desplazamiento bi direccional.
LHD
Load - Haul - Dump
2.8 CARGUIO
2.8 CARGUIO EQUIPOS LHD
2.8 CARGUIO EQUIPOS LHD
2.8 CARGUIO
DIMENSIONES GENERALES
2.8 CARGUIO
CARACTERISTICAS EQUIPOS LHD
altos rendimientos
bajos costos
operación sobre neumáticos
capacidad para operar en pendientes
capacidad para operar en suelos irregulares
compactabilidad: carga, transporta y descarga
a veces independiente de un equipo de transporte
compatible con equipo de transporte.
2.8 CARGUIO
DESCRIPCION EQUIPOS LHD
• El balde gira en torno a un eje horizontal, perpendicular al cuerpo del equipo, accionado por un cilindro hidráulico.
• El levante del balde es accionado por otros cilindros hidráulicos independientes
• Este mecanismo le permite cargar camiones.
• Equipo de bajo perfil, largo y angosto.
• Su largo y bajo centro de gravedad, le otorga estabilidad.
2.8 CARGUIO
DESCRIPCION EQUIPOS LHD
2.8 CARGUIO
CONFIGURACION DEL CARGUIO
2.8 CARGUIO
REQUERIMIENTOS OPERACIONALES PARA EQUIPOS LHD
• Pendientes compatibles.
• Adecuadas vías de tráfico.
• Ventilación suficiente.
• Estaciones de seguridad para el personal.
• Infraestructura de mantención.
• Entrenamiento de operadores y mantenedores.
• Infraestructura de vaciado.
• Infraestructura de descarga a camiones.
2.8 CARGUIO
ESPECIFICACIONES GENERALES EQUIPOS LHD • Capacidad del balde y capacidad de carga
• Longitud, Ancho, Altura, Radio de Giro
• Velocidad, Tiempo de descarga
• Capacidad de los servicios
ESPECIFICACION MOTOR EQUIPOS LHD
• Marca, Tipo de enfriamiento: por aire
• Potencia, torque, sistema eléctrico, sistema alimentación combustible.
• Convertidor de torque, transmisión, ejes, dirección, servicios hidráulicos, sistemas de frenos.
2.8 CARGUIO
RENDIMIENTO EQUIPOS LHD
t1 = tiempo de carguío
t2 = tiempo de descarga
t3 = tiempo de transporte
t4 = tiempo de maniobras
Tiempo de ciclo = t1 + t2 + 2t3 +t4
= distancia/ velocidad
Ciclos por hora = 60 / (t1 + t2 + 2t3 + t4)
C = capac. de transporte = V * D * k vol balde * densidad * coef llenado
Ton. transportadas por hora = 60 * C / (t1 + t2 + 2t3 + t4)
Productividad = 60 * V * D * k / (cte + 2d/v) ton/hr
2.8 CARGUIO
• Iluminación • Area de Carguío • Fragmentación • Vía de tránsito • Areas de descarga • Distancias • Altura • Temperatura
• Agua en la vía • Operación • Mantención • Interferencias • Uso alternativo • Ventilación • Diseño de estocadas de
carguío
FACTORES QUE AFECTAN LA PRODUCTIVIDAD
2.8 CARGUIO
Disponibilidad Mecánica: (t. total – t mantención) / t. total
Utilización: (t operación + t pérdidas oper.) / (t total - t mantención)
TRANSPORTE, CAMIONES
CAMIONES Se hace masivo con la aparición del motor a explosión.
Requiere de una infraestructura básica, de tipo integracionista.
Brinda continuidad a la operación.
No posee rigidez de operación ni en los terminales ni en la vía.
Posee rapidez entre sus orígenes y destinos.
Existen diversas opciones de inversión para su aplicación.
El producto se lleva desde su origen a su destino sin transbordos.
Exige programación de la operación en la vía y en los terminales
2.9 TRANSPORTE
2.9 TRANSPORTE
REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
• Condiciones del Camino • Condiciones de Tráfico • Pendientes • Contaminación Ambiental • Inversiones y Costos de Operación
CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS • Capacidad de Carga • Capacidad de Aceleración • Capacidad de Trabajo Continuo • Velocidades Características
• Niveles de Emisión del Contaminante
Existen tres tipos: Convencionales, Articulados y de Bajo Perfil CAMIONES CONVENCIONALES - Baja inversión US$ 150.000 a 250.000 y baja vida útil
- Rendimientos competitivos en ciertos rangos.
- Fácil mantención, operación y acceso a repuestos.
- Baja capacidad de carga.
- Equipos rígidos: requieren mayor radio de curvatura.
- De mayor tonelaje: doble eje trasero.
- Menor capacidad para operar en pendientes.
- Dificultad para operar en terrenos en mal estado.
- Exigen baja granulometría de carga.
2.9 TRANSPORTE
DIMENSIONES CARACTERISTICAS
• Altura de transporte, ancho, ángulo de descarga.
• Altura máxima de la tolva en la descarga
• Altura de descarga, altura de carga.
• Altura de transporte sin carga
• Distancia entre ejes.
• Radios de giro interno y externo.
• Largo.
2.9 TRANSPORTE
2.9 TRANSPORTE
CAMIONES ARTICULADOS
• Articulación situada en el primer tercio delantero del equipo.
• Disminuir radios de curvaturas. Ahorros en diseño de caminos.
• Alta “ flotabilidad; capacidad de operar en caminos fangosos.
• Libertad de movimiento en terrenos no uniformes. Ejes traseros
pivotean respecto al eje transversal horizontal.
• Más veloces que los convencionales.
• Operan en pendientes más pronunciadas.
• Menor altura de carga que los convencionales.
• Mayor inversión ( sobre US$ 500.000) y vida útil de 15.000 horas.
2.9 TRANSPORTE
RENDIMIENTO DE UN SISTEMA LHD - CAMION
• Para un camión se define: Cb = Capacidad del balde del LHD (m3)
= Densidad de la roca fragmentada ( ton/m3 )
k = Factor de llenado del balde
CLHD = Capacidad del LHD = Cb x k x
Cc = Capacidad del camión (ton)
NL = Número de ciclos para llenar un camión= Cc/CLHD
NB = Número de baldadas para llenar el camión = entero [Cc/CLHD
2.9 TRANSPORTE
RENDIMIENTO DE UN SISTEMA LHD - CAMION
Fllc = Factor de llenado de la tolva del camión = NB x CLhD /Cc
t1 = Tiempo de carga del LHD (min)
t 2 = Tiempo de descarga del LHD (min)
t3 = Tiempo de viaje total del LHD
t4 = Tiempo de maniobras del LHD (min)
Tc1= Tiempo de llenado o carguío del camión
Tc1= NL ( t1 + t2 + t3 + t 4 )
2.9 TRANSPORTE
Dcc = Dist. viaje camión cargado al punto descarga (km)
Vcc = Veloc. camión cargado al punto descarga (km/hr)
Dcv = Dist. viaje camión vacío hacia la frente (km)
Vcv = Veloc. camión vacío (km/hr)
Tc1 = Tiempo de carga del camión (min)
Tc2 = Tiempo de descarga del camión (min)
Tc3 = Tiempo de viaje total del camión (min)
Tc3 = (Dcc / Vcc + Dcv / Vcv) x 60
Tc4 = Tiempo de maniobras del camión (min)
Rend. camión: Rc = (NB . CLHD . 60)/ (Tc1 + Tc2 + Tc3+ Tc4) ton/hr
2.9 TRANSPORTE
RENDIMIENTO DEL SISTEMA LHD CON N CAMIONES
Se considera que el LHD se encuentra saturado de camiones y
para el cálculo se tiene que el tiempo en que el camión demora en ir a descargar, retornar y maniobrar, debe ser menor o igual al tiempo que demora el LHD en cargar a los (n-1) camiones restantes.
Tiempo de llenado en carguío de los (n-1) camiones: Tc (N-1) = (N-1) NL x ( t1 + t2 + t3 + t 4 ) Tc2 + Tc3 + Tc4 Tc (N-1)
CLHD x (Tc2 + Tc3 + Tc4 ) + 1 N. Cc. ( t1 + t2 + t3 + t 4 )
2.9 TRANSPORTE
CURVAS DE DESEMPEÑO
• Variables involucradas en el cálculo de rendimientos: velocidad desempeñada y distancias recorridas (perfiles de transporte).
• Velocidad: f(condiciones en que el camión realiza el recorrido):
restricciones de velocidad, pendientes por tramo, estado carretera.
• Estimación de velocidades de los distintos trayectos: utilizando las curvas de desempeño del motor del camión y las curvas de desempeño del sistema de frenos.
• Las curvas esquematizan el comportamiento del equipo en condiciones de carga, potencia, marcha y pendientes de la ruta y a partir de ellas se obtiene el perfil de velocidades.
• Es fundamental determinar la fuerza necesaria a vencer para conseguir la rotación de la rueda.
• Resistencia a la Rodadura: fuerza que opone la pista de rodado al desplazamiento.
2.9 TRANSPORTE
Definiendo:
PB = Peso bruto del camión (ton)
CP = centímetros de penetración de la rueda en el terreno (cm)
PP = Pulgadas de penetración de la rueda en el terreno
PR = Resistencia a la rodadura
FR = Factor de resistencia a la rodadura (%)
PS = Pendiente en subida (%)
PD = Pendiente en bajada (%)
2.9 TRANSPORTE
• Asumiendo como ejemplo que la resistencia a la rodadura es aproximadamente un 2 % del peso bruto del camión y que por cada centímetro que penetre la rueda en el terreno, el valor de esta resistencia se incrementa en 0,6 % del peso bruto del equipo.
• Resistencia a la rodadura en toneladas. PR = PB x (0,02 + 0,006 x CP) ton FR = 2 + 0,6 x CP % • La pendiente efectiva en un tramo del perfil de transporte es: en subida (PS + FR) % en bajada (PB - FR) % horizontal FR %
2.9 TRANSPORTE
PRINCIPIOS DE ESTABILIZACION Y FORTIFICACION DE TUNELES
EFECTO DE UNA EXCAVACION EN EL
COMPORTAMIENTO DEL MACIZO ROCOSO
LA CONSTRUCCION DE UNA ESTRUCTURA SUBTERRANEA ES MÁS COMPLEJA QUE CUALQUIER DISEÑO ESTRUCTURAL CLÁSICO, PUES EL MEDIO DONDE SE TRABAJA ES:
MECANICAMENTE DISCONTINUO ANISOTROPO Y HETEROGENEO NO ELASTICO
COMPORTAMIENTO MACIZO ROCOSO
TODA EXCAVACION SUBTERRANEA GENERA CONDICIONES DE EQUILIBRIO INESTABLE POR CAMBIO EN EL CAMPO DE TENSIONES Y CARACTERISTICAS MECANICAS DEL MACIZO ROCOSO. SEGÚN LA NATURALEZA DEL MACIZO:
LA ROCA RESISTE PERFECTAMENTE
LA ROCA CEDE PARCIALMENTE
LA ROCA CEDE COMPLETAMENTE
EFECTOS PRIMARIOS DE UNA EXCAVACION
DESPLAZAMIENTO Y FALLA DE LA ROCA: SE HA ROTO EL EQUILIBRIO INICIAL IN SITU ESFUERZO SUPERFICIE: SE PRODUCE UNA ROTACION DE LOS ESFUERZOS. NO EXISTE TENSION NORMAL NI DE CORTE SOBRE LA SUPERFICIE ABIERTA EFECTO FLUJO AGUA: EN LOS LIMITES DE LA EXCAVACION EL FLUJO DE AGUA REDUCE SU PRESION A CONDICIONES ATMOSFERICAS Y FLUYE AL INTERIOR DE LA EXCAVACION
INVESTIGACIÓN
LA INVESTIGACION PERMITE GENERAR UN PRONOSTICO CUANTITATIVO SOBRE:
ESTRUCTURAS GEOLOGICAS
ESFUERZOS IN SITU CAPACIDAD DE AUTOSOPORTE
TAMAÑO BLOQUE RUGOSIDAD Y TIPO RELLENO
“ EL PROBLEMA MÁS DIFICIL DE CONTROLAR ES EL” NO PREVISTO ”
FACTORES QUE CREAN CONDICIONES DE EQUILIBRIO INESTABLE : FACTORES GEOLOGICOS ESTRUCTURAS CAMPO DE ESFUERZO IN SITU+ INDUCIDO PERMEABILIDAD AGUA SUBTERRANEA TIEMPO DE EXPOSICION RELAJACION DISEÑO GEOMETRIA TAMAÑO DE LA ABERTURA EFECTO DE ESCALA
“CONCEPTO INTEGRADO DE LOS PROCESOS DE CONSTRUCCION, TRONADURA Y ESTABILIZACION”
SE BUSCA EL “AUTOSOPORTE DE LA ROCA”
REDUCIR DAÑO ENTORNO
AUMENTAR SU RESISTENCIA
DISMINUIR LA DEFORMABILIDAD
INGENIERÍA DE LA EXCAVACION
DISEÑO EXCAVACION
DISEÑO DE TRONADURA
DISEÑO ESTABILIZACION
INGENIERIA EXCAVACION
UN ANALISIS DE ESTABILIZACION DE LA MASA ROCOSA DEBE CONSIDERAR DOS ASPECTOS: NO SE PUEDEN PREVENIR TODOS LOS DESPLAZAMIENTOS EN LA SUPERFICIE DE LA EXCAVACION UN ANALISIS EQUIVOCADO SOBRE EL DISEÑO DE LA EXCAVACION ES UN PROBLEMA MAYOR
PRINCIPIO DE ESTABILIZACION DEL MACIZO ROCOSO
MECANISMO DE CONTROL INESTABILIDAD
ESTABILIZACION: TERMINO COLECTIVO QUE INVOLUCRA TODOS LOS METODOS Y TRATAMIENTOS UTILIZADOS PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO MECANICO (RESISTENCIA) Y ATRIBUTOS DEL MACIZO ROCOSO.(DEFORMACION) LOS METODOS SON: REFUERZO
SOPORTE CONGELAMIENTO INYECCION DRENAJE
REFUERZO ACTIVO
LOS ELEMENTOS VAN INSTALADO AL INTERIOR DE LA ROCA Y SON ESTRUCTURALMENTE LIVIANOS Y FLEXIBLES. SU FUNCION ES MEJORAR LAS PROPIEDADES MECANICAS INTERNAS DEL MACIZO ROCOSO
PERNO DE ANCLAJE CABLES
CABLE BOLT SIMPLE CABLE STRAND O GRUPOS DE CABLES SIMPLES
LOS ELEMENTOS VAN INSTALADOS FUERA DE LA ROCA. ESTRUCTURALMENTE SON PESADOS Y RIGIDOS. SU FUNCION ES LA DE APLICAR UNA FUERZA REACTIVA SOBRE LA SUPERFICIE DE LA EXCAVACION: MARCOS PEFIL ACERO SOLIDO - MADERA HORMIGON ANILLOS DE HORMIGON HORMIGON PROYECTADO SISTEMAS DE RETENCION MALLA - CINTAS
REFUERZO PASIVO
FORTIFICACION ACTIVA: PERMITE AL MACIZO ROCOSO SER AUTOSOPORTANTE FORTIFICACION PASIVA: SOLO SOPORTA MASA ROCOSA QUE SE PUEDE DESPRENDER.
LAS TECNICAS MODERNAS DE REFUERZO DE ROCAS SE DIVIDEN EN TRES SISTEMAS:
ROCK BOLTING - CABLE BOLTING - GROUND STRAND
Relación entre longitud y capacidad para los tres sistemas de refuerzo, asociadas a la inestabilidad Superficial : 0 a 3 m: rock bolting Prof. media : 3 a 15 m: cable bolting Profunda : 10 a 30 m: ground strand
TECNICAS DE REFUERZO
ES LA TECNICA QUE MODIFICA Y MEJORA EL COMPORTAMIENTO MECANICO DEL MACIZO ROCOSO, MEDIANTE LA INCORPORACION DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES COMO REFUERZO EN SU INTERIOR.
ROCK BOLTING O PERNOS DE ANCLAJE
EL ELEMENTO DE ANCLAJE TIENE COMO OBJETIVO CUMPLIR TRES FUNCIONES: • SOPORTAR • CONFINAR • CONTRARESTAR EL ESFUERZO DE CORTE
MEJORAR RESISTENCIA AL CORTE
CONFINAR
SOPORTAR
REFORZAMIENTO CON PERNOS
SISTEMA DE REFUERZO MAS USADO EN ESTABILIZACION DE EXCAVACIONES SUBTERRANEA CONSUMO MUNDIAL: 500 MILLONES DE UNIDADES/AÑO 90 % SE INSTALA EN FORMA MANUAL USA 90 MILLONES CANADA 50 MILLONES AUSTRALIA 35 MILLONES
MANTIENEN EL EQUILIBRIO ORIGINAL, EVITANDO EL DESLIZAMIENTO DE BLOQUES Y DEFORMACIONES
Soporte de la Roca
Mantener Adherencia Bloque Conformar una Viga Arco de Autosoporte
¿ QUE HACEN LOS PERNOS ?
TIPOS DE PERNOS
•PERNO HELICOIDAL CON LECHADA •PERNO ESTRIADO CON RESINA •PERNO LISO LECHADO CON CABEZA EXPANSION •PERNO LISO CON CABEZA EXPANSION
FIBRA VIDRIO
RESINA BARRA
GROUT
BARRA
RESINA
SUPER
SWELLEX
BARRA
C. EXP
SPLIT
SET
CARACTERISTICAS REFORZAMIENTO CON PERNOS
VENTAJAS: ADAPTABLE A CUALQUIER GEOMETRIA BAJO COSTO FACIL INSTALACION Y MECANIZACION COMBINABLE CON OTROS SISTEMAS FUNCION: PERMITE AUTOSOPORTE DE LA ROCA EVITA DESLIZAMIENTO DE PLANOS SUSPENDE BLOQUES FIJA OTROS ELEMENTOS DE SOPORTE
FIBRA VIDRIO
RESINA
BARRA
GROUT
REFORZAMIENTO CON CABLES
EMPLEADO PARA ESTABILIZAR GRANDES VOLUMENES DE ROCA FLEXIBLES Y ALTA CAPACIDAD DE TRANSFERENCIA DE CARGA CABLE DE ACERO: ALTO CARBONO Y TERMO MECANICAMENTE TRATADO
CONFORMADO POR 7 ALAMBRES, 6 ENROLLADOS A UN SEPTIMO EN FORMA HELICOIDAL.
REFORZAMIENTO CON CABLES
VENTAJAS: FLEXIBLE Y FACIL DE DIMENSIONAR ALTA CAPACIDAD DE SOPORTE PERMITE MECANIZACION REFUERZO PERMANENTE FUNCION: AUTOSOPORTE DE LA ROCA EVITAR DESLIZAMIENTO DE PLANOS SUSPENDER BLOQUES FIJAR OTROS ELEMENTOS DE SOPORTE
REFORZAMIENTO CON GRUPO DE CABLES ANCLAJES DE LONGITUD SUPERIOR A 15 m. DISPUESTO EN ARREGLOS DE VARIOS CABLES CONFORMANDO ANCLAJES DE ALTA CAPACIDAD
SET STRAND
FORTIFICACION PASIVA RIGIDA MUY UTILIZADA HASTA LOS AÑOS 50 SE UTILIZA EN PEQUEÑA ESCALA
MARCOS DE MADERA
MARCOS DE ACERO
FORMADOS POR DOS O MAS PIEZAS DE PERFILES H EMPLEADOS EN ZONAS DONDE YA SE HA PRODUCIDO REDISTRIBUCION DE PRESIONES. PERFILES H VARIAN ENTRE 19 Y 37 KG/M
MARCOS DE ACERO DESLIZANTE
TRES SECCIONES DE PERFILES U. EMPLEADOS EN ZONAS CON PRESIONES CONSIDERABLES. PERFILES U: ACERO DE LIMITE ELASTICO 500 MPa
SHOTCRETE
ACTUA COMO AGENTE SELLANTE Y CONFINANTE DE LA RELAJACION DE LA ROCA
MALLA METALICA
ELEMENTO ACCESORIO: SE UTILIZA COMBINADO CON UN SISTEMA DE APERNADO PARA EVITAR CAIDA DE FRAGMENTOS DE ROCA SUELTA. EXISTEN DOS TIPOS MALLA • MALLA TEJIDA ROMBO Y BIZCOCHO •MALLA ELECTROSOLDADA
Medio Ambiente: sistema global, constituido por elementos naturales y artificiales, de naturaleza física, química, biológica y sociocultural, que interactúan permanentemente.
Se encuentran en constante modificación, por la acción humana o natural.
Rige y condiciona la existencia y el desarrollo de la vida.
Elementos del Medio Ambiente: geomorfología, aire, agua superficial y subterránea, flora, fauna, ruido, material particulado, paisaje, transporte.
DEFINICIONES AMBIENTALES
Impacto Ambiental: Cualquier cambio en el ambiente, adverso o beneficioso, a consecuencia de las actividades de una organización.
Contaminante: elemento cuya presencia en el ambiente, en ciertos niveles, concentraciones o períodos de tiempo constituye un riesgo a la salud de las personas, a la calidad de vida de la población, a la preservación de la naturaleza o a la conservación del patrimonio.
Contaminación: presencia en el ambiente de sustancias, elementos, energía o combinación de ellas, en concentraciones o permanencias superiores o inferiores a las establecidas en la legislación.
RESIDUOS AMBIENTALES EN TUNELES
Residuo Industrial Sólido: cualquier residuo manejado como sólido, independiente del material que se trate.
Residuo Industrial Líquido: efluente residual evacuado desde su lugar de emisión hasta un cuerpo de agua receptor.
Residuo Peligroso: presentan riesgo para la salud pública y/o efectos adversos al medio ambiente. (tóxicos, inflamables, reactivos, corrosivos, etc)
CIRCUITO AMBIENTAL
Centro
Generador
Es el túnel mismo y sus
instalaciones anexas
Lugar de
Retiro
Centro de
Manejo de
Residuos
Punto común de
recolección
Destino “final” de los residuos.
Tratamiento y
disposición final
GESTION DE RISES ACTIVIDADES Segregación Almacenamiento Transitorio Transporte Vaciado y Disposición Final en Vertederos o comercial
LOGISTICA Receptáculos de clasificación Segregación según peligrosidad y comerciabilidad Documentación Capacitación
GESTION DE RISES
No peligrosos comercializables: maderas, acero, tambores, fierro, cobre, bronce, cables, papeles y cartones.
No peligrosos no comercializables: plásticos, artefactos, arcillas, textiles, escombros de construcción, ladrillos, elementos de protección personal, cerámicas, cauchos.
Peligrosos comercializables: aceites, tambores contaminados, cilindros, baterías.
Peligrosos no comercializables: vidrios, asbestos, repuestos, tierra contaminada, químicos, fibra de vidrio.
GESTION DE RILES:
AGUA
El túnel drena agua a superficie.
El agua es recepcionada por un efluente.
Se busca no variar las características fisicoquímicas del efluente.
Requiere tratamiento previo, de su concentración de sólidos en suspensión, elementos químicos inorgánicos y orgánicos.
DERRAMES
Aceites usados, grasas y lubricantes derramados
accidentalmente, deben ser tratados en el lugar del accidente.
CALIFICACION GESTION AMBIENTAL Certificación ambiental: ISO 14.001, sistema de gestión
ambiental
Inventario de Aspectos Ambientales Significativos: definición, control, grado de significancia.
Requisitos Legales: normativa a aplicar, exigencias, Resoluciones de Calificación Ambiental, identificación permisos sectoriales.
Definición de Objetivos, Metas y Programas: definición, responsables, medios y plazos.
Medidas de Control: auditorias, control de operaciones, criterios de operación, plan de cierre, acciones correctivas.
Programas de Preparación y Respuesta a Emergencias: simulacros, revisión permanente.
Riesgo: evento probable, cuya ocurrencia produce un daño a las personas, bienes, proceso y entorno de la obra.
Incidente: acontecimiento no deseado que resulta en deterioro de la gestión, amagando el logro de los objetivos.
Bajo ciertas circunstancias puede o no terminar en pérdidas.
Accidente: suceso no deseado que resulta en daño físico a las personas, bienes, procesos y entorno. Responde a un contacto con una fuente de energía cuya potencia supera la capacidad límite del cuerpo y/o de las estructuras.
El acontecimiento no deseado, termina en una pérdida. Cuasiaccidente: el acontecimiento no deseado, no termina en una
pérdida.
Exposición (E): número de veces que el trabajador se expone a un evento en un período determinado.
Consecuencia (C) : grado de severidad que revisten los daños como
consecuencia de un accidente.
Probabilidad (P): frecuencia de ocurrencia del evento no deseado
Magnitud del Riesgo: suma de tres parámetros cuantitativos.
Representa la probabilidad de que ocurra un Incidente con
consecuencias precisas y la incidencia que tenga éste en el proceso,
considerando la vulnerabilidad para el negocio.
Su correcta determinación y aplicación requiere experiencia y
conocimiento acerca de los ítems que son sometidos a análisis.
Magnitud del Riesgo: medida que evalúa y jerarquiza el riesgo en
forma cuantitativa. f(P,E,C)
Administrar: lograr un objetivo mediante el esfuerzo ajeno.
Alcanzar la meta por los mejores medios, con el menor gasto y
mínimo tiempo, por lo común aprovechando las facilidades
existentes.
Administración de Riesgos: Estrategia destinada a evitar, reducir
y/o financiar las pérdidas incidentales que se generan en las
operaciones buscando minimizar sus efectos adversos sobre la
economía de las empresas, tanto como sobre la excelencia de sus
productos o servicios.
CAUSAS DE LOS INCIDENTES
Existencia de condiciones y acciones subestándares
Estándar es lo que está especificado en un Reglamento o en una Instrucción.
Subestándar es lo que se desvía de esa dirección.
Cuando un trabajador se desvía del reglamento o de la Instrucción, está cometiendo una Acción Subestándar
Cuando los equipos, herramientas, instalaciones, no están conforme a los diseños o especificaciones técnicas, estamos en
presencia de Condiciones Subestándares.
Acciones y Condiciones Subestándares: causa de todos los
Incidentes.
Si bien no todas las Acciones y Condiciones Subestándares
terminan en Incidentes, no se pueden permitir.
Acciones Subestándares: existen por falta de desarrollo y
fortalecimiento de los factores personales.
Condiciones Subestándares: existen por falta de desarrollo y
fortalecimiento de los factores del trabajo.
Factor Personal – Trabajador – Acción Subestándar
Factor del Trabajo – Supervisor – Condición Subestándar
FACTORES PERSONALES A DESARROLLAR Y FORTALECER POR LOS TRABAJADORES
Habilidad física
Habilidad intelectual
Capacidad de razonamiento
Conocimientos
Entrenamiento
Motivación hacia el trabajo
Planteamiento de aspectos a la supervisión
Responsabilidad hacia su persona
Compromiso con su fuente laboral
FACTORES DEL TRABAJO A DESARROLLAR Y FORTALECER POR LOS SUPERVISORES
Mantención preventiva de equipos, herramientas e instalaciones
Confección de reglamentos
Diseño de instalaciones y obras dentro de normas
Adquisición de herramientas, equipos y materiales de calidad.
En resumen:
Eliminar los incidentes significa terminar con las pérdidas
Eliminar los incidentes: controlar las Acciones y Condiciones subestándares
Controlar las Acciones y Condiciones Subestándares: desarrollar y fortalecer los Factores Personales y del Trabajo.
RIESGO CRITICO: ATROPELLAMIENTO
Reglamento Tránsito en Túnel: para conductores y peatones. Uso de cintas de confinamiento y de loros para regular el tránsito. Operadores: licencia municipal, interna y psicosensotécnica. Señalética y sistemas de comunicación (radios, semáforos), Programa de capacitación para reforzar conocimientos de las
normativas. Control en terreno: reforzar cumplimiento de procedimientos. Procedimiento escrito: requisitos, perfil, competencias del cargo y de
reemplazantes. Procedimientos de coordinación operación/mantención. Controles/observaciones aleatorios de supervisores para verificar
cumplimiento de normativa y observar conductas. Sistema evaluación: competencias y desempeño operadores
RIESGO CRITICO: INCENDIO TUNEL
Procedimiento de Emergencia para incendios en interior túnel
Procedimiento conocido para actuar en caso de incendio.
Capacitación y reinstrucción periódica a los trabajadores.
Existencia de brigadas de rescate y control de incendios.
Conocimiento de todo el personal para operar extintor, teléfonos de emergencia, autorrescatador.
Programa de simulacros de incendio para verificar el grado de conocimiento y respuesta de trabajadores y de brigadas de emergencia.
Programa de mantención de sistemas de detección y extinción de incendios.
Inspecciones para controlar estado de equipos y sistemas para control de incendios
RIESGO CRITICO: ELECTROCUCION Y CONTACTO CON ENERGIA ELECTRICA
Planos actualizados del emplazamiento y características de las instalaciones
Registros de inspecciones, control y mantenimiento de equipos e instalaciones
Instrucciones visibles: Prohíben accionamiento a personas no autorizadas.
Identificación de procedimientos a seguir en caso de incendios.
Conocimiento Primeros Auxilios a accidentado por contacto con energía eléctrica
Avisos "Peligro Corriente Eléctrica" en toda maquinaria o equipo eléctrico.
Conocimiento Procedimiento de Bloqueo y Desenergización de equipos.
RIESGO CRITICO: ELECTROCUCION Y CONTACTO CON ENERGIA ELECTRICA
Conocimiento Reglamento para intervención de líneas eléctricas: Decreto 72 Reglamento Eléctrico y Normativa Superintendencia de Electricidad y Combustible.
Personal autorizado y registrado para intervenir equipos eléctricos.
Programa de reinstrucción y capacitación para personal autorizado.
Elementos para bloqueo de equipos (candado y tarjeta) según procedimiento.
Equipos cuentan con dispositivo adecuado para la instalación de candados y tarjetas.
Libro de registro de los candados entregados: nombre del trabajador, fecha de entrega, código numérico y color.
Libro de registro de bloqueos, responsables de las intervenciones.
RIESGO CRITICO: CAIDA DE ROCAS
Jaula de protección para acuñadura, colocación de pernos y carguío de tiros.
Fortificación realizada de acuerdo a diseños y estándares previos.
Iluminación en la frente de trabajo con equipos especiales y con los equipos utilizados en el desarrollo.
Acuñadores de largo adecuado.
Práctica de tronadura específica para cada frente.
Asesoría geotécnica permanente.
Trabajadores instruidos en geotécnia básica y prácticas de acuñadura.
Observación de conductas para asegurar el correcto cumplimiento de la normativa.
RIESGO CRITICO: MANIPULACION EXPLOSIVOS Licencia de Manipuladores de Explosivos vigente. Registro actualizado de trabajadores con licencia vigente. Plan permanente de capacitación del Reglamento TRAME. Procedimiento de evacuación ante todo tipo de tronaduras. Elementos estándares para el resguardo de zonas a aislar por una
tronadura: cintas de confinamiento, letreros metálicos " PELIGRO NO PASAR DISPARO“
Conocimiento de las funciones que debe cumplir un loro. Vehículos de transporte de explosivos autorizados por
SERNAGEOMIN Letreros visibles de 20 x 80 con la palabra EXPLOSIVOS en letras de
color negro sobre fondo anaranjado, Banderolas de 40 x 40 con franjas verticales, amarillas y negras, Cadena de arrastre a tierra, dispositivo, corta- corriente, batería
aislada de modo de evitar el contacto con la estructura. Tubo de escape forrado con material antichispas ( aluminio, fibra
mineral u otra)
RIESGO CRITICO: MANIPULACION EXPLOSIVOS
Supervisores con instrumental para medición de gases y niveles de oxígeno.
Libro de tiros quedados,
Plan de inspección y observación de conductas para asegurar el cumplimiento de la normativa.
Control de salida y devolución de explosivos desde y hacia los polvorines
Plan de Emergencia para la atención de trabajadores intoxicados por gases.
RIESGO CRITICO: ATRAPADO POR EQUIPO EN MOVIMIENTO
Equipos con alarma de retroceso, balizas para su desplazamiento y focos especiales para el traslado.
Conocimiento de Procedimientos de traslado de jumbos y desplazamiento de equipos.
Inspecciones planeadas para revisar estándares de: señalización de rutas compartidas, estado y señalización de rutas de tráfico.
Operadores con licencia municipal clase D y autorizados por la Administración de la Obra.
Operadores sometidos a examen psicosensotécnico permanente.
Existencia de refugios o salvavidas.