CAPITULO IV TRANSPORTE SUBTERRANEO SOBRE

RIELES

Por: M.Sc. Ing. ESTEBAN, MARÍN PAUCARA

• Más difundido en minería subterránea convencional

• Es aplicable en diversas condiciones, por su gran rendimiento y seguridad.

• Alto rendimiento a distancias considerables• Puede ser utilizado a grandes profundidades

con el sistema de pique con chutes. 

• Está conformada por siguientes elementos o maquinarias y/o accesorios:

• Vía férrea, • Vehículos de transporte (vagonetas o carros

mineros), • Locomotoras, • Dispositivos de señalización y otros.

VIA FERREA

• La collera de rieles instalados soporta todo el material rodante y sirven de guía para el trayecto a seguir.

• La vía férrea está constituido por los sig. elementos: plataforma, balastro o balasto, traviesas, carril y accesorios.

PLATAFORMA• La plataforma viene definida por el perfil

transversal y constituye el primer elemento resistente del camino.

BALASTO

• 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.

• Debe tener un coeficiente de friabilidad que

permita resistir y desmenuzarse por efectos de las cargas que debe soportar.

• Balasto 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.

TRAVIESAS O DURMIENTES

• Soportan los rieles, los conservan a distancias y transmiten la presión a la capa del balasto.

• Pueden ser madera, metálicos o de hormigón

armado.

• Traviesas de madera: roble, pino, eucalipto, etc.,

• Traviesas de acero: resistencia, y durabilidad en minas donde el agua no sea ácida.

• Traviesas de hormigón armado: gran duración y aseguran la estabilidad de la vía.

• Dimensiones : 8”x 6” para vías principales. 7” x 5” para vías secundarias. 6” x 5” para vías provisionales.

• Dimensiones

L = t + 2b + 2m.h = J + ¼a = 1,4 J

Donde:L : Longitud de la traviesa.t : Ancho de la trocha.b : Ancho del patín de la riel.m : Distancia libre que sobresale a los extremos de la vía.h : Espesor mínimo del durmiente.J : Longitud del clavo o tirafondo de la riel.a : Ancho mínimo del durmiente.

CARRIL

• Los carriles tienen la función de soportar las fuerzas verticales y transmitir a las traviesas, al balasto, y plataforma.

• Los carriles se caracterizan por la resistencia a la flexión de la sección y de la superficie.

• Las partes principales son: cabeza, alma y patín.

• Las rieles están dadas en lb/yarda o en Kg/m. • La longitud estándar de una collera es de 30pies hasta

45 lb/yarda y 33pies de 50 lb/yarda a más.

• Al elegir los rieles debe tener en cuenta sig. Condic.:-Superficie a tender la línea cauville.-Peso de locomotora y capacidad de carros mineros.-Espaciamiento entre traviesas, intensidad de tráfico.

ESFUERZOS QUE SOPORTA EL RIEL

• 3 clases de fuerzas actúan sobre la vía de un riel: vertic., transver. y longitudin.

• Esfuerzos longitudinales: los rieles tienden a desplazarse en el sentido del avance o de la pendiente  

• Esfuerzos transversales: Se producen en vía recta y curvas.

 

 

• 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.-Los choques debidos al peso sobre las

juntas.-En curvas, la desigualdad de repartición del

peso entre la collera.

• Es el desnivel existente entre los rieles, la exterior más elevada que interior para compensar la fuerza centrifuga en las curvas.

• Los esfuerzos que se transmiten a la vía en curvas, pueden reducirse a un esfuerzo de gravedad G.

• Cada uno de estos esfuerzos puede descomponerse en dos fuerzas: una perpendicular y otra // a la vía y en sentido contrario.

SUPERELEVACIÓN O PERALTE

•  En ausencia de la fuerza centrifuga, el esfuerzo lateral sobrepasa el límite impuesto si: d > 0,08 s

• Donde:

d: Superelevación.s: ancho de la trocha.

• El peralte teórico está dada por:

V2 sh = d = 127 R

• Para el peralte práctico se toma a los 2/3 del valor teórico.

2 V2 sh = d = 3 127 R

s = T + 2 (g/2) Donde: h : Peralte teórico.

h : Peralte práctico.V : Velocidad.R : Radio de curvatura.s : Ancho de la vía más dos veces el

semiancho de la cabeza del riel.g : Ancho de la cabeza del riel.T : Trocha.

DESVÍOS O CAMBIOS

Para cambiar de vía los carros mineros o vagonetas, a veces se utilizan elementos sencillos, tales como placas de maniobra, provistas de algunasguías o placas giratorias de salta carril.

• Para empalmar las vías férreas se utilizan los cambios de aguja.

DURACION DE RIELES

• En los tramos rectos la pérdida de peso de la cabeza de los rieles es de 0,25 Kg/m por cada 10000,00 trenes que pasan.

• En las curvas: 0,36 Kg/m en el riel interior, y 0,64 Kg/m en el riel exterior.

• Rieles que perdien 1/5 del peso de cabeza deben pasar a vías secundarias, y si pierden 1/2 del peso de cabeza retirarlos.

• Los rieles necesitan ser unidas por conexiones de cobre las que son soldadas o empernadas al riel.

• Como regla se recomienda conexiones:Nº 0 para rieles de 20 a 25 lb/yarda.Nº 00 para rieles de 30 a 35 lb/yarda.Nº 000 para rieles de 40 a 45 lb/yarda.Nº 0000 para rieles de 50 a 60 lb/yarda.

ACCESORIOS PARA INSTALACION DE RIELES

• Los principales accesorios de rieles tenemos: Eclisas, clavos de riel o escarpias, tirafondos,

y placas de asiento (su uso es un gasto adicional pero es compensado debido a que:- Duran más los durmientes.- Trabajan mejor los clavos y tirafondos.- Ayudan a dar inclinación de 1/20 a rieles.

• Accesorios para instalación de rieles

TROCHA

• Se denomina trocha a la distancia entre las caras internas de las cabezas de los rieles

• En minería subterránea se utilizan trochas de 500. 600, 700 y 900 mm.

VAGONETAS O CARROS MINEROS

• Sirven para transportar mineral, relleno, otros como madera, cemento, etc., y personal.

• Para transporte de mineral o de ganga o relleno está constituida por una caja o tolva, chasis o truque, ruedas y enganches o acoplamiento.

• La caja está confeccionada con chapas de acero.• El fondo de la caja o tolva redondeada o plano. • La caja y el bastidor van unidos rígidamente o

mediante articulaciones. 

• Las vagonetas de minas se caracterizan por los siguientes parámetros:

- Capacidad de carga útil.- Tara.- Coeficiente de tara.- Número de ejes.- Coeficiente de resistencia al movimiento.

• Capacidad.- Se dividen en 3 categorías: Pequeñas : hasta 1,3 m3.Medianas : de 1,3 m3 a 2,7 m3.Grandes : > a 2,7 m3.

• Tara (qm).- Es el peso del carro minero sin carga.

• Coeficiente de tara (kt).- Es el cociente del peso del carro minero vacio a su carga útil , varía de 0,4 a 0,7. Se calcula con la siguiente relación:

qm

kt = ────

V δ

V : Capacidad del carro minero (m3 o en pies3).δ : Peso especifico del material transportado.

• Número de ejes.- Todos son de dos ejes.

TIPOS DE VAGONETAS DE MINAS

• Según la forma de descarga se clasifican en:• Tipo cuchara.- Son de volteo frontal en una

radio de 360°; construcción liviana y operación manual.

• Capacidad de 0,50 m3, para trocha de 20”.

• Tipo “V”.- De volteo lateral, diseñados para trabajos pesados y de acarreo rápido.

• Ruedas de 14” ø aseguran su estabilidad.• Cuentan con un seguro de volteo accionado

con el pie que permite el volteo de tolva sea hacia el lado opuesto del operador.

• Tipo “U”.- De volteo lateral; es el más difundido por su facilidad para ser accionados manualmente o con locomotora. 

• Cuentan con un seguro de volteo accionado con el pie que permite el volteo de tolva sea hacia el lado opuesto del operador.

• Tipo Gable (caja fija y puertas laterales).-

• Tienen la base del cajón en forma de “V” invertida a 45°, con puertas laterales para descargar sin necesidad de voltear el carro; basta solamente abrir manualmente y el mineral cae por sí mismo.

• Tipo Gramby.- De volteo lateral a través de su 5ta rueda por una rampa ubicado a un lado de línea cauville y pistón neumático.

• Se emplean para transporte de grandes Tn, con capacidades de 60, 70, 80,100,120 pies3.

• Son para trochas de 24” a 26” de ancho.

LOCOMOTORAS

• Son equipos de tracción por adherencia, sirven para mover los carros mineros durante la operación de transporte.

• El sistema de transporte minero subterráneo requiere de locomotoras pesadas y de mayores potencias debido al esfuerzo de tracción y la continuidad del trabajo .

• Según la energía utilizada, las locomotoras se dividen en locomotoras a:

• Aire comprimido, diesel, batería, y eléctricas.

LOCOMOTORAS A AIRE COMPRIMIDO• Son máquinas que cuentan con unos

recipientes o botellas de aire comprimido de 700 litro de capacidad aproximadamente, que son transportados por la locomotora para su accionamiento.

• El aire comprimido con presión de 200 a 3000 psi, pasa a una cámara de expansión donde es reducida a 200 ó 300 psi, y recién acciona a los motores neumáticos.

• Ventajas:- Buena seguridad.- No causa problemas por corrientes eléctricas ni gases tóxicos.

• Desventajas:- Requiere de instalaciones especiales de aire a alta presión en superficie, para enviarla al interior de la mina por una red especial de tuberías. -Tiene un rendimiento deficiente.

LOCOMOTORAS A DIESEL • Accionados por motores de combustión interna. • Se emplean para transporte de grandes Tn de

mineral por los niveles principales de la minas. • Desarrollan velocidades de 15 a 50 Km/h.

• Ventajas: - Posee gran radio de acción y - Es fácil de operar.- 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.- Está latente el peligro de incendio, toxicidad de los gases de escape e inflamación del gas grisú si se usa en minas de carbón.- Deben contar extintores contra fuegos.

LOCOMOTORAS A BATERIAS• En sí, 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.

• Desarrollan velocidades de trabajo de 10 a 15 Km/h.

• Debe contar con 2 juegos de baterías, uno en operación y otro en carga.

• Ventajas:- Se puede transportar a cualquier lugar donde existe riel.- Es muy fácil de operar.- Responde rápidamente a los controles.- No requiere de instalación previa para la operación.

• Desventajas:- Requiere de una estación de carguío de baterías.- No se puede utilizar en el transporte de grandes tonelajes.- Tiene limitaciones de capacidad debido a la poca duración de la batería.

LOCOMOTORAS A TROLLEY • Son equipos de tracción cuyos motores son

accionados al hacer contacto el cable conductor aéreo positivo (+) instalado a un promedio de 1,80 metros de altura mínimo con la líneas de riel que conduce la carga eléctrica negativa (-) a través de una roldana o zapata de la pértiga (trolley o trole).

• Para su funcionamiento requieren de corriente continua de 220 a 255 voltios, y desarrollan velocidades de 10 a 30 Km/h.

• Generador o transformador de corriente continúa.

• Cable conductor aéreo de cobre,de sección transversal en forma de 8 para su fácil instalación mediante grampas, aisladores y varillas de anclaje.

• Línea de cauville, donde sus eclisas deben estar soldadas a ambas rieles con trozos de alambre de cobre para evitar las resistencias eléctricas.

• Automático: desconecta el pase de corriente en caso de un corto circuito y vuelve a conectar automáticamente después de un tiempo.

• Pértiga: contacto móvil, pantógrafo o trolley, ubicada sobre la locomotora, cierra el circuito al hacer contacto con el cable conductor o lo abre en caso contrario.

• Ventajas:

- No genera gases tóxicos.- Son compactos y simples de operar.- Se utilizan en el transporte de grandes tonelajes a grandes distancias por los niveles principales de la mina.- El costo de energía consumida es menor comparado con otros tipos de locomotoras. 

• Desventajas:

-Se usa solo en labores donde existe línea a trolley.- Su instalación inicial es cara.- El sistema es peligroso por los riesgos de electrocución.- No es posible usarlo en minas de carbón.