DISEÑO DE MUESTREADOR EN CORREAS PARA CONCENTRADOS DE MINERALES

UNIVERSIDAD DE LA SERENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA

“DISEÑO DE MUESTREADOR EN CORREAS PARA

CONCENTRADOS DE MINERALES"

Sebastián Angel Cerda

08 de Septiembre del 2015

Resumen

En minería, una de las actividades más importantes para conocer las características del mineral obtenido es el muestreo. Este consiste en tomar cierto volumen de mineral para ser analizado en un laboratorio, donde se miden diversos parámetros como son: tamaño de grano, pureza, composición química, humedad, entre otro.

Actualmente los métodos para tomar muestras en la mayoría de las empresas son bastante imprecisos, dejando que el factor humano influya de gran manera en la representatividad de la muestra.

En el siguiente proyecto se muestra el diseño de un muestreador para buzones de correas, el cual obedece a la norma JIS (ISO 3082) que se encarga de regular los parámetros correctos para este tipo de actividad. El proyecto se extiende desde el diseño hasta el análisis de costos.

Trabajo Propuesto

Se pretende diseñar un cortador de material para ser ubicado en el buzón o chute de una correa, el cual obedezca los parámetros exigidos por la norma JIS. Un cortador es una boquilla de ciertas dimensiones que se mueve de forma giratoria, por lo que al pasar por donde cae la muestra logra obtener material de toda el área. El material es retirado de alguna manera a definir según el diseño.

El sistema del cortador es adaptable para cualquier faena minera, pero ciertos aspectos son específicos dependiendo de su uso (tamaño de la boca del cortador y velocidad de corte). La cantidad de muestra que se desea obtener será variable, el sistema contará con un controlador que calibrará el dispositivo dependiendo de la cuota de material que se desee obtener.

Para obtener valores referenciales, los datos serán obtenidos por gentileza de Minera Cerro Negro Norte, Compañía de Aceros de Pacifico.

Límite de batería

El proyecto se extiende comprende los siguientes puntos:

Cálculo de parámetros.

Diseño del cortador.

Análisis de esfuerzo y deformación.

Selección de materiales y piezas.

Diseño plan de instalación.

Diseño plan de mantenimiento.

Exposición general del problema

En la actualidad, la mayoría de los procesos de muestreo en las faenas mineras, se desarrolla con la acción de un operador, el cual realiza en periodos determinados de tiempo, el muestreo en zonas de interés.

Lo que se observa en este tipo de muestreo, es que las muestras no son tomadas con las mismas condiciones durante las distintas jornadas de trabajo: varía el tiempo de muestreo, la cantidad tomada, el análisis que se le realiza a la muestra posteriormente, entre otras variables.

En consecuencia, una vez hecho el muestreo con su respectivo análisis y al encontrarse en éste defectos en la calidad del material en alguna etapa del proceso productivo, como lo son diferencias en la granulometría, porcentaje de ley deseada, etc., no se logra establecer de manera fidedigna una solución al problema, y mucho menos se logra obtener una estadística de estudio pues los resultados obtenidos no son representativos y confiables.

Por otro lado, este tipo de muestreo trae como consecuencias algunos peligros latentes para el personal de toma de muestras, lo que representa una preocupación constante en las empresas, como lo son: la exposición a caídas a equipos en movimiento, e intoxicación por la polución o soluciones tóxicas que se utilizan en el proceso.

Problemas del muestreo manual

En general, las faenas mineras presentan grandes problemas al no tener muestras representativas de su producto, generando retrasos en la producción y millonarias pérdidas. Algunos de estos problemas son:

• Imposibilidad de evaluar cada etapa del proceso productivo por separado. Para compensar lo anterior se realizan Compósitos semanales para evaluar el comportamiento macro de algunas etapas, sin poder considerar condiciones operacionales específicas importantes.

• Dificultad de tomar muestras con frecuencias que permitan analizar el proceso, evaluando las continuas variaciones de las condiciones operacionales.

• No se logra tener un set representativo de muestras, para el cual poder realizar un estudio estadístico de selección de aquellos resultados más representativos y confiables.

• Las muestras son tomadas por operadores de terreno, por lo que los horarios de corte de muestras no siempre son exactos, debido a que en ocasiones se debe dar prioridad en atender problemas operacionales en beneficio de la continuidad operacional.

Indudablemente todos estos problemas se traducen finalmente en costos monetarios que la compañía minera debe costear. Muchos de estos costos son debido a que el producto final no cumple con las especificaciones establecidas en el contrato hecho con el cliente, generando de esta manera multas o penalizaciones. Por otra parte el mal muestreo genera pérdidas al tener que costear más muestras de las necesarias.

Objetivos

Objetivo General:

• Optimizar el proceso de toma de muestra de mineral diseñando un muestreador.

Objetivos específicos:

• Disminuir el tiempo que tarda el operario en tomar la muestra.
• Hacer la muestra representativa.
• Diseñar un cortador mecánico que obtenga una muestra automáticamente.
• Disminuir costos operacionales.
• Definir un plan de mantenimiento para los equipos diseñados.

Diseño de muestreador

Parámetros de diseño

Según  éstos datos, los parámetros calculados por las ecuaciones, tomando en cuenta las restricciones en cada caso, son:

l = 0;45 -> 30mm como mínimo.

Vc = 1;5 m/s como máximo.

m = como mínimo.

Elementos físicos

Son tres los factores más importantes en el diseño dentro del ámbito físico:

• Material de construcción: es de suma importancia que las partes que estén en contacto con el material en movimiento tengan propiedades antiabrasivas, ya que estarán constantemente sometidas a desgaste. El resto de las partes deben tener propiedades anticorrosivas principalmente, además de resistir el estrés del sistema.

• Motor a utilizar: el motor debe contar con tres características: Torque necesario para contrarrestar las fuerzas que se generan, RPM variables a voluntad para cumplir con las velocidades de corte exigidas y freno motor propio para detener el sistema.

• Retiro de material: el cortador cumple la función de entregar una muestra representativa, pero también debe reducir los peligros asociados a tomar la muestra manualmente, por lo que se debe considerar la forma en que la muestra es entregada.

Prototipo N.1

Como primer prototipo de estudio, se diseñan las partes esenciales del cortador para definir su movimiento y funciones principales. Luego se pretende ajustar las dimensiones para cumplir con la norma JIS y realizar los análisis de esfuerzos y deformaciones para elaborar un plan de mantenimiento.

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