TRANSPORTE SOBRE RIELES.docx

"AÑO DE LA CONSOLIDACION DEL MAR DE GRAU"
ALUMNOS: PUMA POMA EDWIN GERMAN
PINO CLAVITEA ALAN
FLORES FLORES NORKA
CICLO : VII
CURSO : SERVICIOS AUXILIARES MINEROS
TEMA : TRANSPORTE SOBRE RIELES
DOCENTE: ING. MARCOS QUISPE PEREZ
MOQUEGUA - PERU
2016

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA
Escuela profesional de Ingeniería de Minas
1
SERVICIOS AUXILIARESMINEROS
CONTENIDO
TRANSPORTE SOBRE RIELES:.....................................................................................................................................3
1. CARROS MINEROS: ...................................................................................................................................................4
1.1 CARROS DE DESCARGA POR EL FONDO: ...................................................................................................4
1.2 CARROS TIPO GRANBY:................................................................................................................................4
1.3 CARROS DE PROPÓSITOS ESPECIALES:......................................................................................................5
2. COMPONENTES DE UNA VIA FERROVIARIA .........................................................................................................5
2.1 PLATAFORMA: ...............................................................................................................................................5
2.2 TROCHA: .........................................................................................................................................................5
2.3 DIÁMETRO DE LAS RUEDAS DE LA LOCOMOTORA: ................................................................................6
2.4 RIELES:.............................................................................................................................................................6
2.5 DURMIENTES:................................................................................................................................................6
2.6 BALASTO:........................................................................................................................................................8
2.7 CLAVOS: ..........................................................................................................................................................9
2.8 CURVAS:.......................................................................................................................................................10
2.9 PERALTE:......................................................................................................................................................10
3. RESISTENCIA AL RODAMIENTO DE LOS TRENES...............................................................................................11
3.1 RESISTENCIA A LA CARGA RODANTE:.....................................................................................................12
3.2 RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DE LA LOCOMOTORA: .......................................................................12
3.3 RESISTENCIA A LAS CURVAS:....................................................................................................................12
3.4 RESISTENCIA A LA GRADIENTE: ...............................................................................................................12
3.5 RESISTENCIA A LA ADHERENCIA DE LAS RUEDAS A LAS LÍNEAS DEL RIEL: ......................................12
3.6 RESISTENCIA A LA ACELERACIÓN Y DESACELERACIÓN: ......................................................................12
4. LOCOMOTORAS......................................................................................................................................................13
4.1 LOCOMOTORAS A AIRE COMPRIMIDO: .................................................................................................13
4.2 LOCOMOTORAS A DIESEL:........................................................................................................................14
4.3 LOCOMOTORAS A BATERIAS: ..................................................................................................................15
4.4 LOCOMOTORAS A TROLLEY: ....................................................................................................................16
5. FUERZA DE TRACCIÓN DE LA LOCOMOTORA ...................................................................................................17
6. FUERZA DE FRENADO DE LA LOCOMOTORA ....................................................................................................18
7. PESO DE LOS CARROS VACÍOS.............................................................................................................................18
8. CICLOS DE TRANSPORTE .......................................................................................................................................18
9. DETERMINACIÓN DEL PESO LA LOCOMOTORA................................................................................................18
10. DETERMINACION DE LA FUERZA DEL MOTOR ...............................................................................................22
11. CAMBIAVIAS DE LOS RIELES...............................................................................................................................23
12. LOCOMOTORAS DE BATERIAS ...........................................................................................................................23
CONCLUSIONES Y BIBLIOGRAFIA............................................................................................................................28

2
INTRODUCCION
En el siglo XVI en las minas de Alemania aparece por primera vez el transporte de
minerales con pequeños carros tirados por los mineros, caballos o mulas a lo largo
de las galerías. En la década del siglo XVIII el Ing. Richard Trevithich construye una
máquina a vapor en cual no llegó a perfeccionar.
En 1,814 Stevenson construye su primera máquina a vapor denominada “Blucher”
que desarrollaba una velocidad de 6.5 Km. por hora con 30 toneladas de tracción.
El 15 de setiembre de 1,830 inaugura el primer tramo Manchester. Liverpool con el
empleo de la locomotora a vapor. Finalmente éstas fueron sustituidas con el uso de
las locomotoras a aire comprimido, posteriormente Diesel y eléctricas.

3
TRANSPORTE SOBRE RIELES
La aplicación principal del transporte sobre rieles es llevar la mena de los lugares
de producción al punto de recolección como echadores o tolvas de la concentradora,
también se utiliza para el movimiento de personal y materiales.
Las razones principales por la que se opta por un transporte sobre rieles es su
capacidad de mover grandes tonelajes, grandes distancias, flexibilidad, seguridad,
confiabilidad y bajos costos de operación.
Las locomotoras, de acuerdo a la fuente de energía, actualmente son eléctricas y
diésel. Las locomotoras eléctricas pueden ser con baterías y a troley. La selección
de una locomotora con baterías o una a troley se basa en costos. Las locomotoras
diésel evitan los riesgos eléctricos pero contaminan el ambiente con gases de la
combustión y crean riesgos de incendio, por lo que es necesario una ventilación y
prevención de incendios adecuados.

4
1. CARROS MINEROS
El diseño de los carros mineros ha evolucionado de simples cajones a carros con
sofisticados mecanismos de descarga. En las minas pequeñas, se usan carros de
descarga lateral.
1.1 Carros de descarga por el fondo:
Para una operación eficiente y rápida se han diseñado estos carros con una
capacidad de carga de 15 a 30 toneladas. Este tipo de carros, con una tolva
adecuada, permite el vaciado continuo.
Figura 8
1.2 Carros tipo Granby:
Es te tipo de carros es de uso frecuente en minas de niveles múltiples para mover
grandes tonelajes. Requiere de instalaciones mecánicas para vaciar los carros.
A B B

5
1.3 Carros de propósitos especiales.
Es las minas se trasladan a personas y se mueven materiales tales como: madera,
explosivos, maquinarias, repuestos y otros. Para ser eficientes y seguros en el
manejo de personas y materiales, se usan carros de diseño especial adecuados a
la operación.
2. COMPONENTES DE UNA VIA FERROVIARIA
2.1 PLATAFORMA
En cada punto de la vía la plataforma viene definida por el perfil transversal y
constituye el primer elemento resistente del camino
2.2 TROCHA:
La trocha varía de acuerdo a la mina y las condiciones de la misma. En las minas
metálicas, las locomotoras son menos anchas y más altas que en las carboníferas.
En general, en las minas metálicas las trochas varían de 18 a 36 pulgadas. Otros
factores que determinan las trochas son la capacidad y peso de las locomotoras.

6
2.3 DIÁMETRO DE LAS RUEDAS DE LA LOCOMOTORA:
Las dimensiones de las ruedas varían de acuerdo al peso de la locomotora, luz del
piso a la locomotora y velocidad de la misma.
Peso de la locomotora toneladas
cortas
Diámetro de las ruedas (pulgadas)
1 - ½ 14
2 – 4 16 – 21
4 – 10 24 – 26
11 – 15 30 – 33
15 – 20 35 – 36
Relación del diámetro de las ruedas al peso de las locomotoras
Eje
Masa
Llanta
Pestaña
Diámetro
rueda:
6 a 14

7
2.4 RIELES:
En la generalidad, se considera de 10 libras de peso por yarda de riel, como mínimo,
por tonelada corta de peso por cada rueda de la locomotora.
2.4.1 ESFUERZOS QUE SOPORTA EL RIEL
Tres clases de fuerzas actúan sobre la vía de un riel: verticales, transversales y
longitudinales.
Esfuerzoslongitudinales: 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.
2.5 DURMIENTES:
Los durmientes de 4 x 6 pulgadas de sección pueden ser forzados colocando
durmientes de acero entre durmientes de madera. Los durmientes de 5 x 7
pulgadas presentan un buen servicio sin necesidad de refuerzos en casi todas las
condiciones. Se recomiendan los durmientes de 6 x 8 para rieles pesados, gradiente
alta, curvas cerradas, locomotoras pesadas y alto tráfico. La longitud de los
durmientes, preferentemente, debe ser el doble de la trocha o al menos la trocha
más de 24 pulgadas. La altura de la sección del durmiente será. Por lo menos, ¼
de pulgada más larga que la longitud del clavo y el ancho del durmiente debe ser
no menos de 1 3/8 pulgadas más largo que la longitud del clavo. El espaciamiento
de centro de los durmientes, generalmente, es de 24 pulgadas y en las partes de
alto tráfico, 16 pulgadas.

8
2.6 BALASTO:
Constituye la base de las vías férreas y están compuestos por agregados gruesos
(grava) los cuales le dan una buena estabilidad al suelo.

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Tabla: peso de rieles para locomotoras de 4 y 6 ruedas
Tabla: dimensiones de los durmientes en línea principal
Sección
pulgadas
Peso normal
riel, lb/ yd
Clavo
pulgadas
Espaciamiento durmientes
rieles de 30 pies, pulgadas
Intermedios Empalmes
4 x 6 60 – 75 3 ½ x ½ 21 ½ 16
5 x 7 60 – 80 4 ½ x ½ 22 ½ 22 ½
6 x 8 85 – 100 5 ½ x 9/16 24 24
2.7 CLAVOS:
Los clavos se miden debajo de la cabeza al extremo o punta, es decir, solamente
el pin, y la sección es cuadrada
Peso locomotora
toneladas cortas
Peso del riel, libras por yarda
Mínimo recomendado
locomotora de 4 ruedas
Mínimo recomendado
locomotora de 6 ruedas
2 12 – 16
4 16 – 25
5 16 – 25
6 20 – 30
8 25 – 30
10 30 – 40 20 – 30
13 30 – 50 25 – 40
15 40 – 50 30 – 40
20 50 – 60 40 – 50
25 60 – 70 50 – 60
30 75 – 85 60 – 70
35 80 – 85 70 – 80
40 85 – 90 75 – 85
50 95 – 10 85 – 95
Clavos rieleros Pernos rieleros

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Tabla: clavos de riel
Dimensiones
pulgadas
Cantidad de clavos
en 200 lb
Peso recomendado
de riele libras/ yarda
2 ½ x 5/16 2 230 8 – 12
2 ½ x 3/8 1 650 12 – 16
3 x 3/8 1 380 12 – 20
3 ½ x 3/8 1 250 12 – 20
4 x 3/8 1 025 16 – 25
3 ½ x 7/16 890 16 – 25
4 x 7/16 780 20 – 30
4 ½ x 7/16 690 20 – 30
4 x ½ 605 25 – 35
4 ½ x ½ 518 25 – 35
5 x 9/16 405 40 – 56
5 ½ x 9/16 360 45 – 90
6 x 9/16 320 50 – 100
2.8 CURVAS:
Las curvas en la minas, son cortas y se miden en radios. Los trenes ruedan más
suavemente en rieles con radios de curvatura mayor que en aquellos de radios
menores. Las curvas más frecuentes en las minas tienes 40, 50 o 60 pies de radio.
La experiencia aconseja que la trocha debe ser incrementada 1/16 pulgadas por
cada 2 ½ grados de curvatura.

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2.9 PERALTE:
Debido a la fuerza centrífuga, los trenes tienden a descarrilarse en las curvas.
Elevando el riel exterior de la curva, se contrapesa esta tendencia. En el Perú la
velocidad máxima es de 10 km/ hora (9.113pies /segundo), aunque en las vías de
extracción principales se permiten velocidades mayores.
El peralte se halla aplicando la siguiente formula:
𝑒 =
𝑔 ∗ 𝑉2
32.2 𝑅
Dónde:
E = peralte, pulgadas
G = trocha, pulgadas
V = velocidad, pies/segundo
R = radio de curva, pies

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Distancia
entre
ejes de
rueda
pulgadas
Diámetro de las ruedas, pulgadas
14 16 18 20 22 24 26 28 30 33 36
18 6
20 7 7
22 7 8 8
24 8 8 8 8
26 8 8 8 9 9
28 9 9 9 10 10
30 10 10 10 11 11 11
34 11 11 11 12 12 12 13
36 12 12 12 13 13 13 14
38 12 12 12 14 14 14 15 15
40 13 13 13 14 14 14 16 16 16
42 14 14 14 15 15 15 16 16 16
44 15 15 15 16 16 16 17 17 17 20
48 16 16 16 17 17 17 19 19 19 22 22
54 18 18 19 19 19 21 21 21 25 25
60 18 20 21 21 21 23 23 23 28 28
66 22 23 23 23 26 26 26 31 31
72 25 26 26 26 28 28 28 34 34
84 29 30 30 30 33 33 33 39 39
96 34 34 34 37 37 37 45 45
108 39 39 39 43 43 43 51 51
144 52 52 52 56 56 56 68 68
3. RESISTENCIA AL RODAMIENTO DE LOS TRENES
Las resistencias que se generan en los trenes sobre los rieles, pueden ser
consideradas de las siguientes fuentes.
1. Resistencia a la carga rodante
2. Resistencia al movimiento de la locomotora
3. Resistencia a las curvas.
4. Resistencia a la gradiente
5. Resistencia de la adherencia de las ruedas a la línea riel
6. Resistencia a la aceleración y desaceleración.

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3.1 RESISTENCIA A LA CARGA RODANTE:
Esta resistencia depende de los cojinetes de los carros, condición de los rieles y en
las minas varía del 1 a 2% de la carga bruta. En los cojinetes de rodamiento se3
considera de 20 libras por tonelada y en las bocinas de 30 libras por tonelada.
3.2 RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DE LA LOCOMOTORA:
Se considera 20 libras por tonelada de la locomotora.
3.3 RESISTENCIA A LAS CURVAS:
Esta resistencia depende de la magnitud de la trocha en las curvas, ancho y
diámetro de las ruedas, velocidad, radio de curvatura, número de carros en las
curvas, etc. Se considera 0.5 a1 libra por tonelada por grado de curva de la parte
del tren contenida en la curva.
3.4 RESISTENCIA A LA GRADIENTE:
Para calcular la gradiente, se expresa en porcentaje en lugar de grados. Se
considera 20libras por cada ciento de gradiente. En la resistencia a la gradiente se
debe considerar el peso total de los carros cargados y la locomotora. La legislación
peruana permite un máximo de gradiente de 6 x 1000 (0.6%).
3.5 RESISTENCIA A LA ADHERENCIA DE LAS RUEDAS A LAS LÍNEAS DEL
RIEL:
Esta adherencia depende del material de la rueda y la condición de la línea riel. Por
ejemplo, la adherencia será menor si la línea estás mojada. Se estima en 20% para
las de fierro fundido y 25% para las de acero, del peso de la locomotora.
3.6 RESISTENCIA A LA ACELERACIÓN Y DESACELERACIÓN:
Generalmente, esta resistencia es despreciada. Para propósitos mineros, es
suficiente considerar una aceleración de 0.146 a 0.292 pies/segundo^2 igual a 0.1
a 0.2 millas por hora por segundo, que equivale de 10 a 20 libras por tonelada de
peso de la locomotora más los carros cargados. En las minas subterráneas, es
suficiente considerar una desaceleración de 0.146 pies/segundo^2. Un tren que
viaja a la velocidad de 9,113 pies/segundo (10 km/hora) para en:
𝑠 =
𝑣2
2𝑎
Dónde:
S = distancia en pies.
v = velocidad en pies/segundo
a= desaceleración, pies/segundos^2

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Remplazando:
𝑠 =
9,1132
2 × 0,146
𝑠 = 284,4 𝑝𝑖𝑒𝑠
4. LOCOMOTORAS
Las locomotoras son equipos de tracción por adherencia que sirven para mover a
los vagones durante la operación de transporte.
Según la energía utilizada, las locomotoras se dividen en: Locomotoras a aire
comprimido, eléctricas, a batería y diésel.
4.1 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.

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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.
4.2 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.

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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.
4.3 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.

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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.
4.4 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.

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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 energía consumida es menor comparada con otros tipos de
locomotoras.
Desventajas
 Se usa sólo en labores donde existe línea a trolley.
 Su instalación inicial es cara.
 El sistema es peligroso por los riesgos de electrocución.
 No es posible usar en minas de carbón.
5. FUERZA DE TRACCIÓN DE LA LOCOMOTORA
La fuerza de tracción teórica de una locomotora con ruedas de fierro fundido es de
20% y de acero 25% de su peso. Cuando se usa arena, estas fuerzas aumentan a
25 y 30% respectivamente. Esta fuerza debe ser por lo menos 15% mayor a la
resistencia del tren. La fuerza de tracción se calcula con la siguiente formula.
𝐹 = 𝐿 × 𝑅𝑡 + 𝑊 × 𝑅𝑡
Dónde:
Rt= Rr + 20 x G hacia arriba.
Rt= Rr + 20 x (-G) hacia abajo.

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6. FUERZA DE FRENADO DE LA LOCOMOTORA
Esta fuerza se asume de 80 a 85% de la fuerza de tracción. Cuando se frena o para
la locomotora, la gravedad ayuda con 20 libras por tonelada corta por cada por
ciento de gradiente hacia abajo. También se puede calcular con las siguientes
formulas:
Fuerza de frenado hacia abajo:
F = 2 000 AL + W (Rt – 20G) – L (20G)
Fuerza de frenado hacia arriba:
F = 2 000 AL + W (Rr – 20G) + L (20G)
Dónde:
A = Adherencia a nivel, expresado en decimales
Ruedas de fierro fundido = 0.20
Ruedas de acero = 0.25
L = peso de la locomotora, toneladas cortas
W = peso de la carga rodante (peso de carga + peso carros), toneladas cortas
Rt = resistencia de los cojines de los carros, libras por tonelada corta
Rr = resistencia de los cojines de a locomotora, libras por tonelada corta
G = gradiente, por ciento
7. PESO DE LOS CARROS VACÍOS
Estos varían de 46 a 63% del peso neto de la carga
8. CICLOS DE TRANSPORTE
Estimar el tiempo de ciclo es difícil. Para hacer el ciclo más rápido se dispone de
instalaciones y dispositivos tales como parrillas, martillos neumáticos o hidráulicos
para romper las rocas mayores a la luz de las parillas, compuertas accionadas por
pistones, tolvas, carros con tolvas traslapadas, mecanismos para vaciar, carros,
locomotoras en tándem equipadas con controladores magnéticos o neumáticos
para duplicar la fuerza de tracción y otros.
9. DETERMINACIÓN DEL PESO LA LOCOMOTORA
1. Cuando se considera la aceleración:
Una de las fórmulas de amplio uso para su determinación es la siguiente:
𝐿 =
𝑾(𝑭 + 𝟐𝟎𝑮+ 𝟏𝟎𝟎𝒂)
𝟒𝟖𝟎 − 𝟐𝟎𝑮 − 𝟏𝟎𝟎𝒂

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2. Sin considerar la aceleración:
Una de las fórmulas de mayor uso para gradientes a nivel o hacia arriba es
la siguiente:
L =
W (F + 20G)
2000A − 20 − 20G
Dónde:
L = peso de la locomotora, toneladas cortas
𝑎 = 0.1 a 0.2 mphps (millas por hora por segundo) = 0.146 a 0.292
pies/segundo2
W = peso de la carga rodante, toneladas cortas
G = gradiente, por ciento
F = resistencia a la carga rodante en función de W, libras por tonelada corta
A = adherencia a nivel, expresado en decimales ruedas de fierro fundido =
0.20 ruedas de acero = 0.25
Cuando se utiliza ruedas de acero en una locomotora a troley, la adherencia
A es igual a 0.25 entonces se tiene:
L =
W (F + 20G)
480 − 20G
EJEMPLO:
Dadas las siguientes condiciones, seleccionar la locomotora a troley y carros
para el transporte de mena de la mina a la concentradora:
1. La concentradora trata 2000 toneladas cortas/ dia, 7 dias a la semana.
2. Gradiente 6/1000 en descenso con carga = 0.6%
3. Distancia de la tolva de concentradora: 5000 pies
4. Turnos de trabajo de la locomotora: 2 de 8 horas cada uno, 6 dias a la
semana
5. Carros provistos de rodamientos.
6. Las ruedas de la locomotora son de acero
7. La aceleración es de 0.1 mphps.
Solución:
1. Tonelaje por turno de la locomotora:
7 𝑑𝑖𝑎𝑠∗2000𝑡𝑜𝑛/𝑑𝑖𝑎
6 𝑑𝑖𝑎𝑠∗2 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜𝑠/𝑑𝑖𝑎
= 1166.6666 se redondea a 1180 toneladas

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2. Estimación del tiempo de ciclo de viaje:
Llenado de un carro 1min
Vaciado de un carro 1min
Velocidad del convoy 32 808 pies por hora (10km/hora)
Tiempo de viaje ida y vuelta:
60 min∗ 2 ∗ 5000 𝑝𝑖𝑒𝑠
32 808 𝑝𝑖𝑒𝑠/ℎ𝑜𝑟𝑎
= 18.288 𝑚𝑖𝑛
Tiempo de ciclo considerando 10 carros:
2 x 10 + 18.288 = 38.3 casi 40 min
3. Tiempo neto de trabajo por turno:
7 horas * 50 min/hora de trabajo =350 minutos
4. Numero de ciclos por turno: 350/40 =8.75 casi 9 ciclos
5. Tonelaje por carro por viaje:
1180 𝑡𝑜𝑛
9 𝑣𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠 ∗ 10 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜𝑠
= 13.111 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠
6. Peso de la carga rodante considerando peso de carro vacío igual a 70%
de la carga:
10 carros * 13.1 ton/carro *1.7 = 222.7 casi 223 toneladas cortas
7. Peso de la locomotora considerando que las ruedas son de acero:
Aplicando:
𝐿 =
𝑊(𝐹 + 20𝐺 + 100𝑎)
480 − 20𝐺 − 100𝑎
Se tiene:
𝐿 =
223(20+ 20(−0.6)+ 100(0.1))
480 − 20(−0.6)− 100(0.1)
= 8.33
L= 8.33 casi 9 toneladas.

22
Si se tiene los pesos reales de los carros vacíos y la carga, se deben
utilizar estos datos en lugar de los asumidos.
Comprobación:
Gradiente = 0.6 % hacia abajo
Carga rodante = 223toneladas cortas
Carros vacíos = 92 toneladas cortas
Peso locomotora = 9 toneladas
1. Resistencia unitaria del tren:
Aplicando:
Rt = Rr + 20 G hacia arriba
Rt = Rr + 20 (-G) hacia abajo
Se tiene:
Rt = 20 + 0.6 x 20 = 32 lb/ton hacia arriba
Rt = 20 + (0.6 x 20 ) = 8 ton/ton hacia abajo
Resistencia de la locomotora con rodamientos = Rr = 20 lb/ton
2. Fuerza de tracción:
Aplicando:
F = L x Rt + W + Rt
Se tiene:
Para tren cargado = 9 x 8 + 223 x 8 = 2066 libras
Para tren descargado = 9 x 32 + 92 x 32 = 2332 libras
3. Fuerza de tracción teórica de la locomotora sin arena:
F = 9 ton x 2000 lb/ton x 25% = 45000 libras
4. Porcentaje de fuerza de tracción utilizada:
Para tren cargado: (2066 x 100)/4500 = 45.9%
Para tren descargado: (2332 x 100)/4500 = 51.8%

23
5. Porcentaje de fuerza para aceleración:
Para tren cargado: 100 – 45.9 = 54.1%
Para tren descargado: 100 – 51.8 = 48.2%
Desde que ambos porcentajes exceden el mínimo, que es 15%, el tren puede
acelerar y moverse, además sin ayudar de arena.
10. DETERMINACION DE LA FUERZA DEL MOTOR
Para calcular la fuerza requerida, se usan las siguientes formulas:
𝐾 =
H x 0.746
e
H =
T x 5
3.75 𝑥 0.95
Dónde:
K = Kilowatts de suministro a la locomotora
H = HP requeridos
0746 = factor de conversión de kilowatts a HP
e = eficiencia del motor
T = Fuerza de tracción de la locomotora, libras
S = Velocidad, millas por hora
375 = Factor de conversión de libras millas por hora a HP
0.95 = Factor de eficiencia en trasmisión de reducción simple
En nuestro ejemplo:
T = 4500 libras
S = 10 km/hora = 6.214 millas/hora
Entonces:
H =
4500 x 6.214
3.75 𝑥 0.95
= 78.5 HP
Considerando una eficiencia de motor de e = 0.90
K =
78.5 x 0.746
0.90
= 65 kilowatts

24
11. CAMBIAVIAS DE LOS RIELES
Las siguientes recomendaciones son muy cercanas a las normas de la American
Mining Congress:
Sapas: Para las trochas de 42 pulgadas se recomienda:
 Sapas Nos. 2, 2 ½ y 3 para maniobras pequeñas.
 Sapas Nos. 3, 4, 5 y 6 para rieles de transporte.
 Sapas Nos. 5 y 6 para rieles de transporte especialmente para alta
velocidad.
Agujas:
La longitud de las agujas, números de las sapas y riel se deben usar como:
Agujas de 3 ½ pies de longitud y sapa Nro 2 para rieles de 20,30 y 40 libras.
Agujas de 5 pies de longitud y sapas Nros 2 ½ y 3 para rieles de 20,30 y 40
libras.
Agujas de 5 pies de longitud y sapas Nros 3 y 4 para rieles de 40, 50 y 60
libras.
Aguja de 7 ½ pies de longitud y sapas Nros 5 y 6 para rieles de 40,50 y 60
libras.
Aguja de 10 pies de longitud y sapa Nro 6 pueden ser utilizadas en lugares
de cuidado con alternativa a la aguja de 7 ½ pies con sapa Nro 6.
Cambiavías más largas se usan, con frecuencias, en las minas en las que
encontramos equipo pesado sobre rieles y las velocidades son altas.
Los dos primeros durmientes de un cambiavías deben estar espaciados a 20
pulgadas de centro a centro.

25
12. LOCOMOTORAS DE BATERIAS
En las minas, frecuentemente se usan las locomotoras de baterías para una mayor
facilidad o en operaciones permanentes.
Para calcular la capacidad de las baterías, se requiere conocer las condiciones de
trabajo y el perfil de la vía. Una manera de determinar la capacidad de las baterías
es convertir el trabajo pies – libra a kilowatt/hora de un viaje de ida y vuelta, luego
se multiplica por el número de viajes para obtener la capacidad.
EJEMPLO:
Se tiene las siguientes condiciones de trabajo:
1. Longitud y gradiente de la línea riel del echadero al lugar de llenado de carros:
a = 1000 pies a + 0.6%
b = 700 pies a - 0.5%
c = 300 pies horizontales
2. Tiempos de transporte neto: 6 horas
3. Carros:
a = peso = 4000 libras
b = cojinetes = bocinas

26
4. Peso material roto por carro: 6000 libras
5. Número de carros por viaje: 10
6. Locomotora con ruedas de acero
7. Aceleración: 0.1 mphps
8. Factor de seguridad por batería: 25 %
9. Velocidad:
Promedio = 2.5 millas/hora
Maxima = 3.5 millas/hora
10. Resistencias:
Locomotora = 20 libras/tonelada
Carros = 30 libras/tonelada
Gradiente = 20 libras/tonelada
Se desea saber:
1. Peso de la locomotora
2. Número de viajes por locomotora por turno
3. Tonelaje transportado por locomotora por turno
4. Kilowatt/hora de capacidad total de las baterías
Solución:
1. Peso de la locomotora:
Aplicando:
L =
W(F + 20G + 100a)
480 − 20𝑥0.5 − 100𝑥0.1
Dónde:
W = (3 + 2) x 10 = 50 toneladas cortas

27
Considerando la gradiente más desfavorable +0.5 para una aceleración de 0.1
mphps
L =
50(30+20x0.5+100x0.1)
480−20𝑥0.5−100𝑥0.1
= 5.43 casi 6 toneladas cortas
Comprobación:
A. Resistencia unitaria del tren cargado:
Aplicando Rt = Rr + (G x 20)
= 20 + 0.5 x 20
= 30 lb/ton
Resistencia unitaria del tren descargado
Aplicando Rt = Rr + (G x 20)
= 20 + (0.6 x 20)
= 32 lb/ton
C. Resistencia del tren cargado: 20 x 6 + 20 x 50 = 1120 libras
D. Resistencia del tren vacío: 20 x 6 +20 x 20 = 520 libras
E. Fuerza de tracción teórica de la locomotora sin arena:
6 x 0.25 = 1.5 toneladas cortas = 3000 libras
F. Porcentaje de fuerza de tracción utilizado:
Para tren cargado (100 x 1120)/3000 = 37.3%
Para tren descargado (100 x 520)/3000 = 17.3%
G. Porcentaje de fuerza para aceleración 100 – 37.7 =62.3% que excede el
15% min.
2. Número de viajes por locomotora:
Considerando un minuto para llenado y otro minuto para vaciado por carro:
10 x 1 + 10 x 1 = 20 minutos por viaje
Tiempo de viaje por tren, utilizando la velocidad promedio:

28
2000 𝑥 2
2.5𝑥(
5280
6
)
= 18.2 minutos
Tiempo de viaje o ciclo: 20 + 18.2 = 38.2 minutos
Número de viajes por locomotora por turno: (6 x 60/38.2 = 9.42 casi 9 viajes
3. Tonelaje transportado por locomotora por turno:
9 viajes x 10 carros x 3 ton = 270 toneladas cortas
4. Capacidad de batería:
El tren viaja en las siguientes condiciones:
A. Cargado saliendo de la mina
a. 1000 pies a – 0.6% de gradiente
b. 700 pies a + 0.5% de gradiente
c. 300 pies horizontales
B. Descargado, entrando en la mina
a. 1000 pies a +0.6% de gradiente
b. 700 pies a -0.5% de gradiente
c. 300 pies horizontales
Para hallar los Kw hora de cada sección,usamos la siguiente formula:
Kw hora =
T x D (30+20G)
1760000
Dónde:
T = Tonelaje total de la carga rodante incluyendo la locomotora, toneladas
cortas
D = Longitud de cada sección, pies
G = Gradiente, por ciento
Condición A, cargado:
T = 10 x (3 + 2) + 6 = 56 toneladas cortas
a. Kw hora =
56x1000 (30+20(0.5))
1760000
= 0.573

29
b. Kw hora =
56x700 (30+20(0.5))
1760000
= 0.891
c. Kw hora =
56x300 (30+20(0.0))
1760000
= 0.286
Total Kw hora = 1.750
Descargado:
T = 10 x 20 + 6 = 26 toneladas cortas
Kw hora =
26x1000 (30+20(+0.6))
1760000
= 0.620
Kw hora =
26x700 (30+20(−0.5))
1760000
= 0.414
Kw hora =
26x300 (30+20(0.0))
1760000
= 0.133
Total Kw hora = 1.167
Total Kw hora por ciclo = 2.917
Total Kw hora por turno = 9 x 2.917 = 26.253
Considerando una eficiencia total del 63 % se tiene:
Capacidad de batería = 26.253/0.63
Capacidad de batería = 41.671 kw hora casi 42 kw hora
DATO
El 4 de mayo de del año 2015, el precio de un kilowatt por hora (KWH) consumido era de
44.11 céntimos. El precio se mantuvo hasta el mes de junio. Para el 4 de julio de este año,
el valor sufrió un incremento a 45.29 céntimos por KWH. Desde ese momento, los miles de
hogares y negocios en la región empezaron a sentir la diferencia. Ahora, para el día cuatro
de este mes, el tarifario ha sido actualizado. 45.94 céntimos es el monto a pagar por cada
KWH. En tres meses, el precio de la luz se ha incrementado en 1.83 céntimos por KWH.
CAUSAS. Osinergmin, ente regulador del precio, informa que para que llegue a su consumo,
la luz pasa por tres procesos: generación, transmisión y distribución (Electrocentro). La
causa de este incremento se debe a la variación en el componente generación (origen de la
energía). La aplicación para compensar a las centrales eléctricas ha subido sus costos en
todo el país.

30
CONCLUSIONES:
 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.
BIBLIOGRAFIA:
 http://es.slideshare.net/alexa842003/la-trocha-estandar-y-su-aplicacion-en-
el-proyecto-tren-de-cercanias
 http://es.scribd.com/doc/132916979/LOCOMOTORAS-MINERAS
 http://es.scribd.com/doc/135774359/Locomotoras-BATERIAS
 LIBRO EQUIPAMIENTO DEMINAS SUBTERRANEAS (MANUEL FUENTES
LESCANO)

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