Rampas de Escape Como Sistema de Frenado

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<p>CAPTULO I</p> <p>INTRODUCCION</p> <p>1</p> <p>1. INTRODUCCIN 1.1. REALIDAD PROBLEMTICA Actualmente el proceso de acarreo involucra el movimiento de grandes volmenes de material, tanto mineral como desmonte, mediante el uso de volquetes de gran capacidad, circulando a diferentes velocidades por las vas principales las cuales de acuerdo a la topografa y el diseo de ingeniera cuentan con pendientes pronunciadas (8%-10%), esto constituye un peligro latente ya que la mayora de las vas no cuentan con las medidas de seguridad necesaria para evitar accidentes ante una posible falla del sistema de frenado (freno de servicio, freno de parqueo, freno de estacionamiento y el retardador dinmico) de los volquetes. Considerando an lo mencionado en el D.S. 046-94-EM en su Art. 196, tems h e i, que los denomina carreteras de alivio e indica la obligatoriedad de su construccin en vas con pendientes mayores a 5%. La ausencia de dispositivos de seguridad (rampas de escape) dificultan la parada de un volquete fuera de control, complicndose en operaciones de acarreo con situaciones de clima adverso tales como lluvia, neblina, etc., cuando falla el sistema de frenado del equipo, en la mayora de los casos ha dado como resultado la prdida de vidas y considerables daos al equipo. Por ello deben ser incorporadas necesariamente en el diseo de las vas principales de las minas, en estas rampas de escape podrn ponerse a buen recaudo los operadores y los volquetes que se encuentren fuera de control a causa de una falla en el sistema de frenado. Actualmente en la unidad minera Lagunas Norte, por su poltica de prevencin y seguridad, la compaa viene considerando la construccin de rampas de escape. A travs de esta investigacin se describen los parmetros adecuados para el diseo y construccin de las mismas en las vas principales A y B. Adems del riesgo en la falla del sistema de</p> <p>2</p> <p>frenado del volquete se suman otros factores como por ejemplo: climticos (neblina densa, lluvia, etc.), desconcentracin del operador, maniobras inadecuadas, piso resbaladizo etc.; ante estos riesgos se podran utilizar las rampas de escape a fin de que el operador y el equipo sean salvaguardados. En esta investigacin nos enfocamos netamente al peligro que existe ante la falla del sistema de frenado del volquete Komatsu 730E durante su recorrido por una va principal. Cuando el volquete sufre desperfectos y no es posible mantener un adecuado control sobre el mismo, existe una solucin, que garantiza una frenada eficiente, de todo tipo de vehculos, incluyendo a los de mayores dimensiones como de los volquetes Komatsu 730E, esta solucin es llamada RAMPAS DE ESCAPE. 1.2 ANTECEDENTES La explosin tecnolgica sufrida por el mundo entero a finales de los aos 70, ocasion un cambio brusco en la mentalidad de los empresarios y en el mundo de las industrias de la poca. Han pasado ms de 35 aos y la velocidad del avance cientfico y tecnolgico no se ha detenido, lo que ha repercutido en la forma de abordar el concepto de produccin en la minera en funcin del proceso de acarreo y los sistemas de seguridad para la prevencin de accidentes.[1] En 1997, la compaa minera internacional B.H.P., debido a un inaceptable ratio de incidentes relacionados a volquetes pesados y vehculos livianos y como resultado de un accidente fatal por falla del sistema de frenado de uno de sus volquetes en una de sus minas de carbn llamada Blackwater, estableci como estndar internacional en todas sus minas el diseo y construccin de rampas de escape como solucin a los problemas de frenado. [1]</p> <p>3</p> <p>A nivel mundial en minas como en Australia, Canad y en Sudamrica (Veladero-Chile) y en el Per en minas como Cerro Verde y BHP Billinton Tintaya, se han diseado y construido rampas de escape obteniendo resultados positivos ante una falla del sistema de frenado de los distintos tipos de volquetes que transitan por diferentes minas del mundo. La transnacional BHP Billinton ha realizado estudios especficos de diseo y construccin de las rampas de escape en distintas minas de esta corporacin internacional. Esta empresa minera a travs de su rea de ingeniera y desarrollo ha generado un documento llamado Mine Road Design Guidelines (Manual de diseo de vas mineras) que ha sido creado en referencia a estudios realizados sobre rampas de escape en todas las minas que conforman esta corporacin. Las rampas de escape o de emergencia tambin se han utilizado en las carreteras de trnsito pesado en los pases de Mxico y Australia, estas rampas permiten detener con seguridad a los volquetes de carga pesada que tuvieran problemas de frenado, por lo general estas rampas son tramos largos construidas de arena o grava, las cuales se ubican junto a las carreteras con una gradiente considerable y diseada para dar cabida a volquetes grandes. El tipo de grava o arena permite disipar la velocidad del camin de manera controlada, lo que permite al conductor que se detenga de manera segura [1]. En la ciudad de Mxico se han aplicado normas como la PROY-NOM-036SCT2-2007 sobre rampas de emergencia para frenado en carreteras. Humberto Trevio Landois, Subsecretario de Transporte y Presidente del Comit Consultivo Nacional de Normalizacin de Transporte Terrestre de Mxico, orden la publicacin de la Norma Oficial Mexicana PROY-NOM036-SCT2-2007, en el Diario Oficial de la Federacin, haciendo mencin a las rampas de emergencia para frenado en carreteras. [2]</p> <p>4</p> <p>El lunes 17 de Abril del 2007 en la carretera Puebla-Orizaba en la rampa de emergencia en Cumbres de Maltrata ocurri un accidente de un mnibus, este accidente fue ocasionado por la impericia del conductor, ya que la rampa de emergencia cuenta con el sealamiento adecuado y ha sido utilizada de manera exitosa en los ltimos aos. En el parte policial indica que la principal causa del accidente fue que el autobs, con un sobre cupo de pasajeros, se qued sin frenos por el mal estado mecnico de la unidad, sumado a la impericia del conductor al abordar la rampa de emergencia. La rampa ha sido empleada a la fecha en 53 ocasiones por diferentes tipos de vehculos y en todos los casos de manera exitosa: en el ao 2003 por 11 vehculos; el 2004 por 19; en el 2005 por 15 y en lo que va del presente ao 8 vehculos. [2] En la industria minera del carbn al Oeste de Virginia de acuerdo a BrickStreet Mutual Insurance Co. La cual est concientizada en temas de seguridad minera, tuvo que registrar varios accidentes, dentro de los cuales est involucrado el descarrilamiento de los volquetes de las vas principales. [3] La mayora de minas al oeste de Virginia y Pennsylvania sufren del problema del descarrilamiento de sus volquetes, sumando a esto que cuando se descarrilaban los volquetes generaban accidentes fatales los cuales generan grandes prdidas, es por eso que decidieron implementar las rampas de escape para as evitar prdidas humanas y un dao considerable a los equipos.[3] El 10 de Febrero del 2004 en la mina Colony Bay ubicada en Boone County, aproximadamente a las 18:30 hrs. en una de sus vas principales ocurri un accidente fatal, la vctima era el operador de un volquete gigante, las investigaciones indicaron que al equipo le fall el sistema de frenado en el momento que se encontraba descendiendo en un rampa, en la cual perdi el control del volquete y choc contra el muro de un estanque de sedimentos y luego avanz 21 mts. a lo largo de la va, paralelo al 5</p> <p>estanque, cayendo finalmente a travs de un terrapln al estanque, el operador fue auxiliado y hospitalizado pero falleci el 26 de febrero del 2004. Ante las estadsticas presentadas por la Administracin de la Carretera Federal de U.S. en 1989 es que reportan en el Manual de Usuarios "Sistema de Evaluacin de accidentes en vas principales" como prueba de la magnitud de accidentes de los volquetes, por la ausencia de rampas de escape. En uno de los estados de USA, uno de cada seis accidentes de volquetes fue causado por la falta de control del volquete en descenso. En 1981, un estudio de la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) estim que los incidentes de volquetes descarrilados totalizaron 2,450 al ao, causando prdidas de hasta $37 millones hasta aquel entonces. Del total, se estim que en promedio 2150 volquetes descarrilados usan rampas de escape generndose prdidas aproximadamente sobre el milln de dlares entre todos ellos. El faltante se estim en 300 choques de los volquetes, por no usar rampas de escape, generndose prdidas mayores a los 36 millones de dlares. La mayora de los volquetes descarrilados sobrepasan las 60,000 libras, concluyndose que la causa principal de la falla del sistema de frenado se deba al sobrecalentamiento del mismo. [9] A partir de 1990, se llegaron a construir 170 rampas de escape de los volquetes, dentro de 27 estados en USA, tres veces ms de lo reportado en 1970. Mientras que la mayora de estas rampas se localizan en estados occidentales, ubicndose 60 rampas en 12 estados localizados al este del Ro Mississippi. Los estados que no cuentan con rampas de escape son primordialmente los estados sureos y los de la zona de las Praderas. Las rampas construidas hasta el momento han reportado un informe, en el cual se indica la variacin sobre el grado de su uso. Pero an as el uso inusual no puede condicionar la construccin de una rampa de escape. [9]</p> <p>6</p> <p>La combinacin de volquetes de carga pesada y el descenso en rampas de gran pendiente, por mucho para tiempo han presentado condiciones y otros potencialmente peligrosas operadores de volquetes</p> <p>operadores de otros equipos en la rampa. El problema de la prdida del control del volquete es generalmente debido a fracasos del freno. La falta de entrenamiento de los conductores para controlar un volquete acelerado en las rampas de descensos no es slo arriesgado sino tambin puede tener desfavorables consecuencias econmicas para la empresa minera. [9] El siguiente grfico (Figura 1) nos muestra en porcentaje, el total de los accidentes involucrados con el acarreo y transporte durante el 2008 en Per:</p> <p>FIGURA 1: Accidentes fatales por tipo Ao 2008 Fuente: Wikipedia</p> <p>7</p> <p>Los antecedentes revisados con relacin al presente tema nos conducen a considerar el diseo de las rampas de escape durante la elaboracin del planeamiento estratgico como la herramienta que nos estamos involucrados. 1.3 MARCO TERICO Las condiciones prevalecientes del sitio en donde se construye una rampa principal en casos extremos pueden determinar el diseo de un alineamiento vertical con tangentes de pendientes descendentes continuas y prolongadas. La combinacin de estas condiciones con fallas mecnicas de los vehculos, principalmente en sus sistemas de frenos, puede propiciar la ocurrencia de accidentes fatales. Para evitar en lo posible tales accidentes puede recurrirse al diseo de las rampas de emergencia para frenado, tambin conocidas como rampas de escape o simplemente rampas de emergencia. Algunas investigaciones aportaban datos sobre el uso, como las caractersticas y la velocidad de los volquetes que ingresaban a una rampa y la velocidad a la que viajaban antes de ser detenidos. A partir de esa informacin se construyeron frmulas para determinar la longitud de las rampas en funcin de la velocidad de ingreso de los vehculos, la inclinacin de stas y la resistencia de rodado de su superficie. Las fuerzas que actan en cada volquete, tal como se muestra en la Figura 2, y que afectan la velocidad de stos incluyen el motor, frenos y la sumatoria de fuerzas que actan directamente sobre el mvil. La fuerza del motor y de los frenos pueden ser ignoradas en el diseo de las rampas, puesto que stas debern ser diseadas considerando el caso ms desfavorable, el cual es que los vehculos estn completamente fuera de control y que los frenos estn descompuestos. permitir adelantarnos a los hechos y de esa forma mitigar el riesgo en el que</p> <p>8</p> <p>FIGURA 2: Fuerzas que actan sobre un volquete</p> <p>Ahora bien, la sumatoria de fuerzas que acta sobre el vehculo es: la inercia, el aire, la resistencia al rodado y la pendiente La inercia puede ser definida como una fuerza que se resiste al movimiento del vehculo o lo mantiene, a menos que sobre el vehculo acte una fuerza externa. La inercia podra ser superada por un incremento o una disminucin de la velocidad del vehculo. La resistencia al rodado y la gradiente pueden romper la inercia de un vehculo. La resistencia al rodado es la resistencia al movimiento generado por el rea de contacto entre los neumticos de los vehculos y la superficie de la carpeta de rodado y es aplicable solamente cuando el vehculo est en movimiento. Su influencia depende principalmente del tipo de superficie en la que el mvil se desplace. La pendiente se debe al efecto de la gravedad, pudiendo ser sta positiva (gradiente) o negativa (pendiente) y se expresa como la fuerza requerida para mover un vehculo a travs de una distancia vertical. La resistencia del aire es una fuerza negativa y que retarda el movimiento al estar sta en contacto con muchas superficies del vehculo. El aire causa una significativa resistencia para velocidades por encima de los 80 Km./h y es despreciable bajo los 30 Km./h. Generalmente, el efecto de la resistencia del aire ha sido despreciable en la determinacin de las 9</p> <p>longitudes de las rampas de escape, debido a que introduce un pequeo factor de seguridad en su diseo. 1.3.1 RAMPAS PRINCIPALES Son las rampas por donde transitan constantemente los volquetes para el carguo, acarreo y descarga, estas rampas cuentan con un diseo especial de acuerdo a las dimensiones del vehculo mas grande que transite por dicha rampa, por lo general son de doble sentido y con una pendiente adecuada para el transito normal de los volquetes. Estas rampas deben contar con sus bermas de seguridad y su respectiva sealizacin. Se les conoce tambin con el nombre de Haul Road. 1.3.2 RAMPAS DE ESCAPE Las rampas de escape tienen un buen potencial para interceptar y detener a volquetes fuera de control, sin embargo el costo de construccin y mantenimiento de estas rampas de escape podra ser muy altos dependiendo de las condiciones topogrficas, los costos mas altos en los que se incurren son atribuidos principalmente a su preparacin en el corte o relleno de material y los materiales para la superficie del runaway. Las rampas de escape generalmente tiene tres reas bsicas en su diseo y construccin: rea de acceso, de desaceleracin y de frenado. Es como una va auxiliar conectada a la rampa principal, especialmente acondicionada para disipar la energa cintica de los volquetes que queden fuera de control por fallas mecnicas o elctricas, principalmente en sus sistemas de frenos, desacelerndolos en forma controlada y segura, mediante el uso de materiales granulares sueltos y aprovechando, en su caso, la accin de la gravedad. Las rampas de escape, son construidos normalmente paralelos y adyacentes a las rampas principales. Este tipo de rampas utiliza material 10</p> <p>granular suelto, de manera que se aumente la resistencia al rodado para la detencin t...</p>