Red Ingeniera de Minas

GENERALIDADES

En el siglo XVI en las minas de Alemania aparece por primera vez el transporte de minerales con pequeos carros tirados por los mineros, caballos o mulas a lo largo de las galeras. En la dcada del siglo XVIII el Ing. Richard Trevithich construye una mquina a vapor en cual no lleg a perfeccionar.

En 1,814 Stevenson construye su primera mquina a vapor denominada Blucher que desarrollaba una velocidad de 6.5 Km. por hora con 30 toneladas de traccin. El 15 de setiembre de 1,830 inaugura el primer tramo Manchester. Liverpool con el empleo de la locomotora a vapor. Finalmente stas fueron sustituidas con el uso de las locomotoras a aire comprimido, posteriormente Diesel y elctricas.

VIA O CAMINO DE RODADURA

PLATAFORMA

En cada punto de la va la plataforma viene definida por el perfil transversal y constituye el primer elemento resistente del camino

EL BALASTO El balasto o capa de roca fragmentada tiene por

finalidad de repartir la carga que las traviesas transmiten sobre el piso. El balasto se interpone entre la traviesa y la plataforma

LA MISIN DEL BALASTO ES:

Repartir la carga que la traviesa le transmite hasta el terreno.

Fija a las traviesas en sentido longitudinal y transversal.

Absorbe la energa cintica producida por los efectos de impacto producidos por las cargas mviles, actuando como amortiguador entre la va y la plataforma.

Protege a las traviesas y las mantiene secas, permitiendo el drenaje del agua.

Dimensin de las durmientes

Las dimensiones de la traviesa y de acuerdo a la fig.3.4 es igual a:

L = t + 2b + 2m. h = J + a = 1.4J L : Longitud de la traviesa. t : Ancho de la trocha. b : Ancho del patn de la riel. m : Distancia libre que

sobresale a los extremos de la va

h : Espesor mnimo del durmiente

J : Longitud del clavo o tirafondo de riel

a : Ancho mnimo del durmiente

Espaciamiento entre traviesas

La separacin depender de los siguientes factores: De las condiciones del terreno sobre el cual se va a

tender la lnea de cauville. Del peso que soportarn las rieles. Del tiempo que permanecer la instalacin de la lnea

de cauville.

Peso de riel (Lb/yard) Seccin durmiente (pulg.)

Hasta 20

20 a 30

35 a 40

Mas de 50

3 x 4

4 x 6

6 x 6

7 x 9

Fijacin de clavos

El Carril

Es el camino de rodamiento de los vehculos pero al mismo tiempo es un elemento de rigidez de la va (ensamblable de un lugar a otro). La eleccin de la forma de los carriles ms que todo debe a la experiencia y realizar los clculos precisos. La misin de carrilles o lneas de cauville es soportar las fuerzas que actan verticalmente y transmitirlas a las traviesas, luego al balasto y finalmente a la base natural o plataforma. Las partes principales son: la cabeza, el alma y el patn

Patn

Cabeza

Alma

La nomenclatura de los carriles se da en lb./yarda o Kg./m. Para elegir un carril se debe tener presente los siguientes:

La condicin de la superficie o terreno sobre el cual se va ha tender la lnea de cauville.

Peso de la locomotora y capacidad de los carros mineros.

El espaciamiento entre las traviesas. La intensidad del trfico a que estar

sometidas. La longitud estndar de una coyera es 30 pies

para rieles hasta 45 lb. Y 33 pies para rieles de 50 lb a ms

ESFUERZOS QUE SOPORTA EL RIEL

En reposo los vehculos ejercen sobre la va una carga esttica por cada eje; esta carga tiene la tendencia a flexionar el riel y es la que determina la seccin que esta debe tener.

Cuando los vehculos estn en movimiento se tienen varios fenmenos:

El movimiento del galope. El movimiento del balanceo lateral. Los choques debidos al peso sobre las juntas. En las curvas, la desigualdad reparticin del peso entre las

dos filas de rieles, sobre todo si la va no tiene peralte o lo tiene mal calculado.

De una forma general todos los golpes provenientes de las irregularidades de la va y que por un fenmeno de resonancia tienden a acentuarse

Fuerza Fuerza

Verticales Transversal

SELECCIN DE PERFIL

Los perfiles ligeros (7.5 a 15 lb./yd) son cada vez menos utilizados en beneficio de los perfiles medios (30 a 45 lb./yd) y pesados (60 a 120 lb./yd).

Hay muchas formulas para calcular el peso de la riel que se usara para el transporte; pero hay una mas sencilla, corrientemente admitida que permite determinar el valor mximo de sus diferentes parmetros compatibles con la elasticidad de la riel.

W. a p = ------------- 2k Donde: W = Es la carga que soporta por eje en toneladas. p = Es el peso de la riel en Kg./m lineal a = Es el espaciamiento entre durmientes. k = Coeficiente que varia en funcin de la velocidad.

DURACIN DE LOS RIELES En las observaciones hechas se han estimado que los

resultados aproximados es como sigue: En los tramos rectos la perdida de peso de la cabeza de los

rieles es de 0.25 Kg./m por cada 10,000.00 trenes que pasan.

En las curvas: - 0.36 Kg./m en el riel interior. - 0.64 Kg./m en el riel exterior. Los rieles que han perdido la 5ta parte del peso de su

cabeza se han propuesto que pasen a las vas secundarias, y si pierden la mitad del peso de su cabeza deben ser retirados. El peso de la cabeza es el 42% del peso de un riel Standard.

ACCESORIOS PARA INSTALACION DE RIELES

Tenemos dentro de los principales accesorios los siguientes:

Placa de asiento Clavos de Riel o Escarpias. Tirafondos, Eclisas

Seleccin de Riel

Peso de la

Riel(libras

/ yarda)

Espaciamiento de durmientes (pulgadas)

24 30 36 42

20

25

30

35

40

45

50

55

60

3800

4700

6700

8100

9700

11300

13300

15300

17700

3100

3800

5400

6400

7700

9100

10600

12300

14100

2500

3100

4500

5400

6400

7600

8900

10200

11600

2100

2700

3900

4600

5500

6500

7600

8800

10000

LOCOMOTORAS Las locomotoras son equipos de traccin por

adherencia que sirven para mover a los vagones durante la operacin de transporte.

Segn la energa utilizada, las locomotoras se dividen en: Locomotoras a aire comprimido, elctricas, a batera y diesel.

Locomotoras a trolley Las locomotoras a trolley no generan gases nocivos. Son

equipos de locomocin cuyos motores son accionados al hacer contacto el cable conductor areo (+) instalado a un promedio de 1.80 metros de altura mnimo con la lnea riel (-) a travs de una roldada o zapata de la prtiga (trolley o trole).

Para su funcionamiento se requiere corriente continua de 220 -255 V. Los componentes del sistema son:

Generador o transformador de corriente continua.

Cable conductor areo.-

Las partes principales de las locomotoras Elctricas son:

Ventajas y desventajas de locomotoras elctricas

Ventajas Son compactos y simples de operar Se utilizan en transporte de grandes tonelajes y

en distancias largas y en niveles principales. El costo de energa consumida es menor

comparada con otros tipos de locomotoras. Desventajas Se usa slo en labores donde existe lnea a

trolley. Su instalacin inicial es cara. El sistema es peligroso por los riesgos de

electrocucin. No es posible usar en minas de carbn.

Otras locomotoras elctricas

LOCOMOTORA DE ACUMULADORES O BATERIAS

Son locomotoras elctricas que funcionan con corriente elctrica continua generada por unos acumuladores del tipo cido o bsico o de ferronquel (alcalinas) conectados en paralelo (24 V) y que son transportados por la misma locomotora. Peridicamente son recargados en las estaciones de carguo de bateras

Ventajas y desventajas de locomotoras a batera

Ventajas. Se puede transportar a

cualquier lugar donde existe riel

Es muy fcil de operar Responde rpidamente a los

controles. No se requiere de instalacin

previa para la operacin. Desventajas Se requiere de una estacin

de carguo de bateras. No se puede usar en el

transporte de grandes tonelajes.

Tiene limitaciones de capacidad debido a la poca duracin de la batera

LOCOMOTORAS DIESEL

Son locomotoras que son accionadas por motores de combustin interna. Se emplean para el transporte de grandes tonelajes de mineral y por niveles principales de las minas. Estas locomotoras pueden construirse para cualquier fuerza de traccin, con reserva suficiente. Desarrollan velocidades de 15 a 50 Km./hr.

Ventajas y desventajas de Locomotoras Diesel

Ventajas Posee un gran radio de accin. ES fcil de operar. No requiere de una instalacin

previa para la operacin. A parte de la lnea de cauville.

Desventajas No es posible la utilizacin en

lugares donde la ventilacin es deficiente.

Se tiene el peligro de incendio, toxicidad de los gases de escape e inflamacin del gas gris si se usara en minas de carbn.

Deben contar con extinguidores contra fuegos.

LOCOMOTORAS A AIRE COMPRIMIDO Cuentan con unos recipientes o botellas de aire comprimido de 700

litros de capacidad que son transportados por la locomotora, para su accionamiento. El aire comprimido en los cilindros (con una presin de 2000 a 3000 psi.) pasa a una cmara de expansin donde es reducida a 200 300 psi. y recin accionan a los motores neumticos.

Ventajas y desventajas de locomotoras a aire comprimido

Ventajas La seguridad es buena. No causa problemas por corrientes elctricas ni

gases txicos. Desventajas Requiere de instalaciones especiales de aire a

alta presin en superficie y enviar a interior mina por red especial de tuberas a cierto nmero de estaciones de carga de recipiente de la locomotora.

Tiene un rendimiento deficiente.

CARROS MINEROS Los carros mineros con estructuras de acero, son utilizados

en todos los tipos de minera actual, sin importar el tipo de carro seleccionado, es recomendable por motivos prcticos estandarizar al equipo para simplificar as las reparaciones y limitar la cantidad de repuesto necesario en stock.

Las partes principales de carros mineros son:

Caractersticas de los carros

Los carros mineros se caracterizan por los siguientes parmetros:

Capacidad de carga til Tara Coeficiente de tara Numero de ejes Coeficiente de

resistencia al movimiento

TIPOS DE CARRO

Carros de tipo GRAMBY

Carros tipo U y V

Carros de tipo Gable (caja fija y puertas laterales)

Carros de vaciado frontal o tipo cuchara

Caractersticas de los tipos de

carros mineros Tipo Altura Tolva

(m)

Ancho Tolva

(m)

Largo Tolva

(m)

Peso Total

(Kg)

Cuchara

C-17

0.66 0.76 1.22 300

Tipo V

V - 25

V - 40

V - 60

0.79

0.81

0.97

0.95

0.97

1.14

1.46

1.91

2.13

720

874

1,090

Tipo U

U 24

U 27

U - 35

0.81

0.81

0.89

0.71

0.71

081

1.22

1.52

1.52

428

475

500

Tipo Gable

G 18

G 40

G 60

0.84

1.10

1.25

0.76

1.07

1.07

0.98

1.74

1.74

450

840

1,050

ESFUERSOS Y RESISTENCIA AL MOVIMIENTO

ADHERENCIA DE LAS LOCOMOTORAS Y CARROS MINEROS To = N To = .2000 PL Donde: To = Fuerza mxima que la locomotora puede comunicar a

las ruedas en trabajos exigentes; no siempre lo desarrollo; PL = Peso de la locomotora en TC. = Factor o coeficiente de adherencia; normalmente se

considera 0.25, pero con el uso de arenadores oscila entre 0.20 a 0.08

Valores de coeficiente de adherencia

para diferentes estados de riel

Estado del riel Coeficiente de adherencia /Velocidad del tren en Km./hr

Km./hr 0 5 10 15 20 30 40 50

Hmedos 0.25 0.23 0.21 0.20 0.185 0.17 0.16 0.15

Secos 0.34 0.32 0.30 0.28 0.26 0.24 0.22 0.21

Con arena 0.40 0.37 0.35 0.33 0.31 0.29 0.27 0.26

RESISTENCIAS SUPLEMENTARIAS

Son las fuerzas que se oponen al movimiento de la locomotora en determinadas circunstancia y son los que se presentan en los tramos no rectos ni horizontales de las vas; son las resistencias segn la presencia de curvas, gradiente, la inercia durante el movimiento con velocidades variables.

RESISTENCIA DEBIDO A LA GRADIENTE (RG)

La gradiente o pendiente de una va est dada por la diferencia de altura entre dos puntos de las misma y que distan 100 metros. ES muy importante saber, que es la pendiente de la va la que limita el nmero de carros que una locomotora puede jalar y tambin la posibilidad de detenerse rpidamente cuando est en marcha.

La resistencia a la gradiente se estima como:

RG = 20 lb./TC; por cada 1% de gradiente.

RESISTENCIA DEBIDO A LA INERCIA

Son las que aparecen al variar el rgimen de marcha, lo que supone un cambio de velocidad con una variacin de la resistencia. Se determina con la siguiente relacin:

RI = Ki.P.a/g. Donde: Ki : Coeficiente que vara de 1.05 a 1.08 P : Peso (lb/TC). a : Aceleracin del convoy (pies/seg2). g : Constante de aceleracin de la gravedad (32.3 pies/seg2)

PERALTE Es la altura exterior ms elevada que la

riel interior para compensar la fuerza centrfuga en las curvas. La cantidad que se necesita elevar la riel exterior se halla por la siguiente relacin:

Componente paralela a la va: P = P Sen = P. (h/t) Fuerza centrfuga durante el movimiento: F = M.V2/R = P.V2/g.R Estado de equilibrio msimo para evitar

vuelco: F = P PV2 P.h t.V2 ---- = ----- ; h = ------- g.R t g.R Donde: P : Peso del carro y carga h : Peralte : Trocaha R : Radio de curvatura g : Gravedad Se produce vuelco cuando: F > P o h

< t.V2/g.R

GRACIAS