Optimización y Seguridad en Sistemas de Transporte Vertical: Cables de Acero y Poleas
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Componentes Clave en Sistemas de Transporte Vertical
Catillete
El catillete soporta y absorbe los esfuerzos; su diseño debe ser calculado rigurosamente para garantizar la integridad estructural.
Skip
El skip es un vehículo de transporte vertical que opera mediante un cable.
Sistemas de Movimiento
Los principales sistemas de movimiento incluyen:
- Cable
- Huinche
- Poleas
Poleas y Catalinas: Diseño y Mantenimiento
Selección de Poleas
El diámetro de la polea (Ø) se selecciona en función del diámetro del cable (Ø) y la flexibilidad requerida.
- Existe una relación óptima entre la velocidad del cable y el diámetro de la polea para una mayor eficiencia económica.
- Se recomienda elegir la polea de mayor diámetro (Ø) posible para prolongar su vida útil.
Diámetro de Polea Adecuado
Las relaciones típicas para un diámetro de polea (D) adecuado son:
- D = 80 x d
- D = 60 x d
Donde:
- D: Diámetro de la polea
- d: Diámetro del cable
Corte y Geometría del Canal de la Polea
Arco del Canal
El arco del canal se mide en grados, con rangos comunes entre 135° y 150°.
Ancho del Canal
El ancho del canal se define por relaciones como:
- 3 x d
- 1.75 x d
Impacto de la Diferencia entre el Canal y el Diámetro del Cable
A) A mayor diferencia entre el ancho del canal y el diámetro del cable (d), se generará una mayor presión sobre el cable. Si el diámetro del cable es menor que el canal de alojamiento, la presión aumentará, provocando un mayor aplastamiento o deformación de la sección circular del cable. Esta situación conlleva un debilitamiento significativo y una mayor fatiga del cable, resultando en una falla prematura y una reducción de su vida útil.
B) Si el canal de la polea es ligeramente menor al diámetro del cable (d), el cable se asentará en aproximadamente el 50% de su perímetro.
El Canal Desgastado
El desgaste del canal provoca una acción de cuña a cada lado sobre el cable, lo que puede generar:
- Restricción de la rotación de la polea.
- Desgaste lateral del cable por roce.
Cables de Acero: Estructura y Seguridad
Composición del Cable de Acero
El cable de acero está compuesto por:
- Alma del cable
- Torones
- Alambres
a) Alma del Cable
Su función principal es servir de soporte para que los torones se apoyen, mantengan su diámetro y posición correcta, evitando deformaciones entre ellos. Además, contribuye a disminuir el aplastamiento entre los torones.
Materiales para el Alma
Generalmente se utilizan fibras, ya que otorgan mayor flexibilidad al cable.
b) Torón
Un torón es un grupo de alambres de acero conformados helicoidalmente.
Factor de Seguridad (FS) del Cable
El cable posee un factor de seguridad (FS), que es la razón entre la resistencia del cable y los esfuerzos que actúan sobre él.
σ: Esfuerzo
La fórmula es:
FS = σ_Resistivos / σ_Activos (≥ 1.0)
Ejemplo: Si FS = 0.8 (distinto de 1.0), el sistema colapsaría.
Esfuerzos Activos sobre el Cable
Los esfuerzos activos que actúan sobre el cable incluyen:
- Flexión
- Fricción
- Carga estática
- Carga dinámica
Dimensionamiento del Skip o Balde
Skip o Balde
Sus dimensiones dependen de la sección del pique por donde se desplazará y de la cantidad de mineral que debe manejar por hora/tiempo.
Tamaño del Skip
El tamaño del skip dependerá de la dimensión del pique, así como del tipo de mineral y/o estéril a transportar.
Puede ser de tipo skip doble o skip simple.