Reporte Bomba de Lodo

[pic 1][pic 2]Universidad de Santiago de Chile

Facultad de ingeniería

Departamento de Minas

                               Servicios Generales Mina

Reporte Nº2: Proyecto Final

• Metodología Utilizada

Los tiempos de ciclo al interior de una mina, ya sea, en las etapas desarrollo, preparación y producción, son muy importantes, debido a que permiten estimar el tiempo que tarda en realizar cierto proceso que se está llevando a cabo.

Al momento de comenzar el acceso a la mina, es imprescindible el uso del jumbo de avance, que, para este caso, el utilizado corresponde a un Sandvik DD220L, ya que cubre las áreas a perforar, siendo la de desarrollo de 18,45 m2 y la de preparación de 14,56 m2 y además, perfora sin problemas los tiros de longitud de 4 m. Para todo ciclo de avance, es muy importante considerar los tiempos que tardan en ingresar y posicionar los equipos, perforar los tiros, soplar y cargar los tiros, retirar equipos y personal, tronar, ventilar, acuñar, entre otros.  

Por otro lado, para realizar la marina se implementó el uso de un camión Sandvik TH315, que presenta una capacidad de carga de 20 toneladas, el cual será cargado por un cargador frontal Sandvik LH307 de 6,7 toneladas, permitiendo realizar un match pala-camión de 3 pases. Cabe destacar, que estos equipos no deben superar los 20 km/h al interior de la mina, es por esto, que la velocidad del camión cargado con una pendiente del 10% es de 10,4 km/h, mientras que vacío es de 19,7 km/h, de igual forma, la velocidad del cargador frontal cargado con una pendiente del 10% es de 8,5 km/h, mientras que vacío es de 11,7 km/h.  Para complementar el tiempo de ciclo de carguío y transporte, es necesario considerar tiempos de aculatamiento, carga, descarga, maniobras, acarreos de ida y vuelta, entre otros.

Para la etapa de preparación y producción, la perforadora a utilizar corresponde a una Sandvik DL411, la cual se encarga de realizar las perforaciones radiales para el undercut y para producción.

En cuanto a los turnos que se llevarán a cabo en la mina, se realizarán turnos de 12x12 hrs con una eficiencia del 60%, es decir, las horas efectivas por turno serán de 7,2 hrs.

Luego de obtenido los tiempos de ciclo, es importante revisar los caudales y cantidades de agua expulsadas, tanto por el jumbo de desarrollo como la perforadora radial que se encuentran trabajando en la frente de trabajo, para ello es necesario considerar las unidades de medidas en sus respectivos sistemas internacionales con la finalidad de facilitar el cálculo. Los equipos de trabajo involucrarán un cantidad de agua, las cuales serán añadidas a las tasas de infiltraciones involucradas en el yacimiento, siendo esta igual a 70 l/min, involucrando un desarrollo ingenieril con el fin de extraer el fluido a la superficie, para establecer una adecuada y optima área de trabajo, involucrando estaciones de bombeo, las cuales contemplarán bombas que serán capaces de transportar el agua desde los niveles inferiores de trabajo hasta llegar a piscinas decantadoras, encargándose de almacenar tanto las infiltraciones producidas en la labor, como también el agua desechada en la frente de trabajo donde esta última tendrá una característica particular al contemplar diminutas partículas sólidas generando pulpas o lodos, provocando que la bomba establecida en la frente de trabajo se caracterice por tener efectividad en el transporte de aguas sucias debido a los detritus y partículas presentes en esta área. Además, estas bombas deben considerar y enfrentar las perdidas tanto lineales como singulares que se van a ir produciendo a lo largo del transporte del fluido por la tubería con el fin de establecer cuál será la distancia que la bomba deberá remontar desde los puntos inferiores a las siguientes estaciones de bombeo.

• Resultados obtenidos

A.1 Ciclo de Avance Desarrollo

En cuanto a los resultados obtenidos para la etapa de desarrollo, específicamente en la rampa de acceso, la cual presenta una longitud total de 4,1003 km, con una sección de 18,45 m2 considerando una densidad de roca de 2,7 ton/m3, se obtiene un tonelaje total para esta labor a extraer de 204264,2 ton. Por otro lado, cada avance presenta una longitud de tiros de 4 metros, en el cual, se efectúa una eficiencia de tronadura del 95%, por lo tanto, el avance real será de 3,8 metros. Considerando el avance real, se obtiene un tonelaje por avance de 189,30 ton, el cual se realizó con un total de 69 tiros cargados y 1 tiro hueco. El tiempo que tarda en realizar las perforaciones el jumbo es de 32,36 minutos, en el cual, 0,82 minutos los destina a cada tiro cargado y 4,19 minutos al tiro hueco. Finalmente, considerando todos los parámetros que se ven involucrados al momento de realizar la perforación y tronadura, se obtiene un tiempo total de 4,34 hrs. Con respecto al carguío y transporte, se debe considerar el tiempo que tarda el LHD en cargar el camión, el cual se efectúa en 3 pases. También se debe considerar la velocidad a la cual viaja el camión y a que pendiente lo hace, para este caso, el camión viaja por una rampa con una inclinación del 10% a una velocidad 10,4 km/h cuando se encuentra cargado, mientras que cuando se encuentra vacío su velocidad es de 19,7 km/h. Considerando todos los parámetros involucrados en el carguío y transporte, se obtiene un tiempo total de 7,38 hrs, lo cual significa que el tiempo total del ciclo para el avance de la rampa es de 12,55 hrs.

Por otro lado, realizando el mismo procedimiento de cálculo para la galería de transporte, se obtiene un tiempo de ciclo para perforación y tronadura de 4,95 hrs, mientras que, para el carguío y transporte, el tiempo de ciclo es de 6,25 hrs, por lo tanto, el tiempo total del ciclo para el avance de la galería de transporte es de 12,03 hrs.

A.2 Ciclo de Avance Preparación

Con respecto a la galería zanja, la cual presenta una longitud de 585 m, una sección de galería de 14,56 m2, se determina que el tonelaje por avance corresponde a 149,38 ton con una efectividad de tronadura del 95% con una cantidad de tiros cargados de 53 unidades y 1 tiro hueco. Considerando los parámetros involucrados en la perforación y tronadura, se obtiene un tiempo total de 4,95 hrs. Con respecto al carguío y transporte, considerando los parámetros de los equipos mencionados anteriormente, se obtiene un tiempo total de 6,25 hrs. Es decir, el tiempo de ciclo total para la galería zanja, es de, 12,03 hrs.

De igual forma, las estocadas son realizadas con una inclinación de 60° y 20 m de longitud, en total resultan 27 estocadas de carguío. Presenta un tonelaje total de 21220,40 ton, mientras que para el avance, el tonelaje es de 149,39 ton, para el cual, el tiempo empleado en perforación y tronadura es de 4,95 hrs, mientras que el tiempo empleado en el carguío y transporte es de 6,27 hrs. Por lo tanto, el tiempo de ciclo total para el avance de la estocada, corresponde a 12,06 hrs.

Así mismo, la galería de producción presenta un tonelaje total de 22997,52 ton, siendo el tonelaje por avance de 149,38 ton. Considerando los mismos parámetros ya mencionados con anterioridad, se tiene que el tiempo empleado para la perforación y tronadura es de 4,95 hrs, mientras que para el carguío y transporte es de 6,01 hrs, resultando como tiempo de ciclo total de 11,79 hrs.

Finalmente, la fabricación del undercut, se lleva a cabo gracias a la perforadora radial, la cual se encarga de realizar tiros ascendentes en un área de 19,32 m2, presentando un tonelaje total de 30522,89 ton y un tonelaje por avance de 74,35 ton, para el cual, el tiempo empleado en la perforación y tronadura es de 8,71 hrs, mientras que para el carguío y transporte es de 2,35 hrs, resultando así, un tiempo de ciclo de 11,89 hrs.

A.3 Ciclo de Avance Producción

En cuanto a etapa de producción, se considera que esta debe ser de 18658,93 ton/mes, por lo tanto, para alcanzar este ritmo, es necesario considerar el área de la UE equivalente a 415,44 m2, un avance de 0,55m y una densidad de la roca de 2,7 ton/m3, entregando un tonelaje de ciclo de 628,15 ton/día alcanzado una producción de 18844,36 ton/mes. Es por esta razón que se considera realizar una corrida de tiros en abanico con largo total de 222,44 m, lo cual requiere un tiempo de perforación de 116,36 minutos, en conjunto con los tiempos de maniobra del equipo y del ciclo de avance en operaciones de cargar tiros, de tronadura y ventilación, lo cual demanda un tiempo total del ciclo de perforación y tronadura de 4,34 hr. En cuanto al ciclo de carguío y transporte, este se lleva a cabo en 18,68 hrs. Resultando así, un tiempo de ciclo total de 23,85 hrs.

B.1 Dimensionamiento de bombas

Considerando la tasa de infiltración se obtiene un caudal para la bomba de 9,33 m3/ h con una operatividad de la bomba de 45%, utilizando una tubería de 2” de diámetro se obtiene una velocidad de flujo de 1,28 m/s, junto con ello considerando una densidad del agua de 1000 kg/m3 y una viscosidad dinámica de 0,001 kg/ms a una temperatura de 20º se obtiene el número de Reynolds de 64786, por lo cual es posible predecir el comportamiento del flujo como turbulento. A partir del material utilizado para la tubería involucrada en el transporte del fluido se puede asociar una rugosidad absoluta de 1,5x10-6 m. y por ende una rugosidad relativa de 3x10-5, obteniendo a partir de los parámetros anterior mente mencionados como diámetro, rugosidad relativa y Reynolds, un factor de fricción equivalente a 0,01.

Por otro lado, la tubería mencionada tiene una longitud equivalente a 4100,3 m. determinada a partir de la longitud total de la rampa ya que se encuentran directamente relacionadas.

En cuanto a las pérdidas lineales y singulares sufridas en el transporte del fluido, donde se involucran factores como la fricción, longitud del recorrido, diámetro, velocidad del flujo y gravedad, por lo cual, la perdida lineal calculada es de 64,8 m, mientras que para el cálculo de la perdida singular se considera un factor K producto de singularidades producidas por válvulas esféricas y de retención contempladas en el tramo posterior a cada bomba con la finalidad de evitar que el fluido tienda a volver a niveles inferiores, por lo tanto el factor K asociado es igual a 12. Considerando las perdidas lineales y singulares en conjunto con la profundidad a la cual se encuentra el yacimiento, se establece una altura a remontar (aprox.) que deberá vencer el fluido con el fin de ser llevada a la superficie por medio de una bomba. La altura total que debe alcanzar el fluido es iterada por la cantidad de bombas a utilizar, hasta encontrar la altura a la cual ésta podría trabajar, es por esto, que al considerar 4 bombas la altura a remontar es equivalente a 119,2 m. (considerando perdidas singulares después de cada bomba). Por consiguiente, el tipo de bomba elegida

corresponde a una bomba periférica de la marca Calpeda modelo TP-132A. Esta bomba trabaja en condiciones de presión igual a 25 bar, a una intensidad de 14,3 A. y un voltaje de 400V. y considerando un caudal 0,0015 m3/s lo cual otorga una eficiencia del 64%.

B.2 Estaciones de bombeo

Con respecto a las estaciones de bombeo las cuales están diseñadas considerando una pendiente del 18% y de iguales dimensiones a las galerías de sección 4,5x4,5m, las cuales pueden contener un volumen de acumulación equivalente a 253,1 m3 , lo cual supera al volumen de acumulación generada por la tasa de infiltración y el consumo de agua de los equipos equivalente a 127,21 m3 , por lo tanto, las estaciones de bombeo diseñadas son capaces de contener la infiltración producida en 1 día y 23 horas aproximadamente.[pic 3]

Ilustración 1 Diseño de estación de bombeo

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