Guía de selección de cables para minería: 8 pasos para equipos móviles

Selección de cables para minería: la respuesta rápida

Seleccione un cable para minería siguiendo este orden: defina la máquina y la ruta, clasifique el movimiento del cable, calcule la carga eléctrica, diseñe el circuito de protección, especifique la construcción completa del cable, documente los riesgos mecánicos y ambientales, confirme la norma aplicable y valide el diseño propuesto con respecto a un programa de cableado escrito.

El voltaje es un filtro, no el método de selección. Dos cables pueden pertenecer a la misma clase de voltaje y aun así tener diferente flexibilidad de conductor, pantallas, conductores piloto, refuerzo, revestimiento exterior, límites de flexión y uso previsto. Elegir basándose únicamente en el voltaje es como elegir botas de trabajo solo por la talla: técnicamente relevante, pero insuficiente para saber dónde se van a usar.

1. Defina la máquina, el circuito y la ruta.

Comience con el equipo, ya que el cable se comporta como parte de esa máquina. Registre si el circuito alimenta una cargadora, perforadora, cortadora, excavadora, dragalina, bomba, cinta transportadora, tuneladora, subestación móvil u otra carga. Luego, trace el punto de suministro, la ruta del cable, la distancia de recorrido, la longitud del cable y cada guía, rodillo, polea, cruce y punto de entrada.

La ruta suele revelar el requisito que oculta el nombre del producto. Un cable que se desplaza 5 m durante el mantenimiento tiene una función distinta a la de uno que acompaña a una cargadora durante todo el turno. Lo mismo ocurre con un cable de bomba vertical, un cable de dragalina que atraviesa roca fracturada y un cable enrollable que pasa por una curva en S.

• Equipo: Tipo de máquina, potencia nominal, tipo de motor o accionamiento, método de arranque y ciclo de funcionamiento.
• Ruta: Punto de suministro, recorrido, secciones verticales, cruces, guías, exposición a vehículos y acceso para inspección.
• Instalación existente: Marcado del cable, longitud, terminaciones, acopladores, prensaestopas, carrete y detalles del alivio de tensión.
• Evidencia del servicio: Fotografías de toda la ruta, el carrete, los puntos de entrada y cualquier lugar donde se hayan producido daños repetidos.

2. Clasificar las tareas fijas, de arrastre, de enrollamiento y de manipulación.

Un cable de arrastre se mueve con equipo móvil y puede entrar en contacto con el suelo o pasar por un sistema de manipulación. Un cable de enrollado se enrolla y desenrolla repetidamente de un tambor. Un cable de alimentación normalmente suministra energía a los equipos de distribución sin la misma flexión continua. WorkSafe Western Australia considera el arrastre y el enrollado como tareas distintas y las relaciona con los requisitos de seguridad y continuidad de tierra específicos de cada equipo en los sistemas aplicables.

Para un carrete, indique el diámetro del núcleo del tambor, el diámetro de la brida, el ancho útil, el número de capas, el ángulo de flotación, la velocidad de la línea, la aceleración, la fuerza de tracción, los cambios de dirección y si el cable sufre torsión o flexión inversa. Para una ruta de arrastre, indique la distancia de arrastre, la superficie, la tensión, los cruces y el método de manipulación. No se sabe si el tambor se adaptará después de que llegue el cable, por lo que debe confirmar su geometría antes de realizar el pedido.

Utilice el dedicado Guía sobre cables de arrastre y cables enrollables para minería cuando el movimiento es la primera decisión sin resolver.

3. Calcular la tensión, la corriente, la capacidad de corriente y la caída de tensión.

Confirme la tensión de funcionamiento del sistema y la tensión nominal del cable; están relacionadas, pero no son intercambiables. Calcule la corriente de carga a partir de los datos del equipo y, a continuación, evalúe la carga de arranque o cíclica, la longitud del recorrido, la caída de tensión admisible, las condiciones ambientales, la agrupación, el método de instalación y las suposiciones de temperatura utilizadas para la capacidad de corriente.

IEC 60228 Define los requisitos de los conductores dentro de su ámbito de aplicación, mientras que la recopilación de datos sobre estándares de cables y fabricantes aporta detalles de construcción y aplicación. Ninguna de estas fuentes reemplaza el cálculo del proyecto. Un electricista cualificado debe confirmar la sección del conductor, la coordinación de las protecciones, la resistencia a fallas y la caída de tensión del circuito en cuestión.

4. Haga coincidir las pantallas, la conexión a tierra y los circuitos de verificación de tierra.

Los conductores de puesta a tierra proporcionan la conexión a tierra del equipo. Un conductor de verificación de tierra forma parte de un circuito de monitoreo que se utiliza para comprobar la continuidad del circuito de tierra en los sistemas aplicables. Cumplen funciones distintas, y el proveedor necesita la configuración específica, no una solicitud genérica de un conductor de puesta a tierra.

Las construcciones de media tensión pueden agregar pantallas conductoras, pantallas aislantes y pantallas metálicas para controlar la tensión eléctrica y soportar la trayectoria de la corriente de falla del sistema. El diseño de la pantalla debe coincidir con las terminaciones, los acopladores, el método de puesta a tierra y el sistema de protección. Para las máquinas de minería continua de alta tensión en las minas de carbón subterráneas de EE. UU., 30 CFR 75.824 Aborda la protección contra cortocircuitos, sobrecargas, fallas a tierra y subtensión. Esta norma tiene una jurisdicción definida; no es una plantilla de diseño universal.

5. Especifique la construcción del cable como un sistema.

Lea el cable desde el conductor hacia afuera. El cobre de hilos finos admite la flexión, pero el diseño del conductor por sí solo no determina su vida útil dinámica. El aislamiento, las pantallas, los rellenos, el refuerzo, la cubierta interior, la cubierta exterior, la disposición del núcleo y el equilibrio de fabricación influyen en cómo el cable soporta la tensión eléctrica, la flexión, la tensión y la torsión.

Para una comparación más amplia de América del Norte, consulte la Guía de cables mineros SHD-GC, tipo G-GC y tipo W. Para la planificación de aplicaciones en diferentes familias regionales, utilice el Gama de cables para minería y túneles solo después de que se haya definido el deber.

6. Convierta los peligros de la ruta y los daños antiguos en datos de especificación.

Describa el entorno en términos de mecanismos, no de adjetivos. La denominación "de alta resistencia" no le indica a un ingeniero de cables si el riesgo predominante es la abrasión contra la roca, la presión lateral en una polea, la exposición al aceite, la entrada de agua, la flexión a bajas temperaturas, la torsión en un carrete o el calor en una terminación.

Registre la temperatura ambiente mínima y máxima, la presencia de agua o inmersión, lodo, aceites, combustibles, productos químicos, luz solar, requisitos de resistencia al fuego y acceso para inspección. Las fotos deben mostrar tanto el contexto como el primer plano; una herida en la chaqueta fotografiada sin la guía o el cruce que la causó solo cuenta una parte de la historia.

7. Confirmar la norma aplicable, la jurisdicción y la evidencia de aprobación.

La nomenclatura de los cables para minería es regional. Los tipos W, G-GC, SHD-GC y MP-GC son designaciones comunes en Norteamérica; en otros mercados se utilizan las normas AS/NZS, SANS, VDE o especificaciones del proyecto. El hecho de que las etiquetas de voltaje sean similares no implica que estos tipos sean equivalentes. Cualquier alternativa propuesta debe compararse cláusula por cláusula, y las desviaciones deben aprobarse antes de la fabricación.

ANSI/ICEA S-75-381/NEMA WC 58 Cubre cables portátiles y de alimentación eléctrica para minas y aplicaciones similares dentro de su alcance declarado. Confirme la edición nombrada por el proyecto. En los Estados Unidos, los requisitos de cables de arrastre subterráneos para carbón se distribuyen en 30 CFR Parte 75, Subparte G y disposiciones específicas para equipos como 30 CFR 18.35. Las minas de metales y no metales siguen una vía regulatoria diferente, que incluye 30 CFR Parte 57, Subparte K.

Si se requiere la aprobación de MSHA u otra homologación, solicite pruebas de la construcción y el marcado exactos que se ofrecen. Un folleto o certificado de un cable similar no constituye una homologación para el producto propuesto, y la homologación no sustituye las comprobaciones de tensión, capacidad de corriente, movimiento, accesorios e instalación.

8. Elabore un cronograma de solicitud de cotización (RFQ) y valide la oferta.

Incluya un circuito en cada línea del diagrama de cableado. Incluya la máquina, el sistema y la tensión del cable, la corriente de carga o el área del conductor, la disposición del núcleo, las funciones de apantallamiento y monitorización, la longitud de la ruta, la longitud de cable requerida, el servicio de movimiento, los datos de curvatura o bobinado, el entorno, las terminaciones, la norma aplicable y la documentación requerida.

• Eléctrico: Tensión de funcionamiento y nominal, corriente, ciclo de arranque, nivel de fallo, ajustes de protección y límite de caída de tensión.
• Mecánico: Uso en arrastre o enrollado, límites de flexión, geometría del tambor, tensión, velocidad, torsión, guías y cruces.
• Construcción: Conductores, aislamiento, pantallas, conductores de tierra y piloto, refuerzo, cubierta y marcado de cables.
• Ambiente: temperatura, agua, aceite, productos químicos, abrasión, rayos UV, requisitos de inflamabilidad y clasificación de la mina.
• Interfaces: Acoplamientos, prensaestopas, terminaciones, carretes, alivio de tensión y planos de compatibilidad.
• Documentos: Norma y edición, ficha técnica, sección transversal, dimensiones y tolerancias, plan de pruebas, comprobante de aprobación, programa de tambores y desviaciones.

Compare las ofertas con el mismo cronograma. Solicite a cada proveedor que especifique las suposiciones y desviaciones, en lugar de ocultarlas en una descripción genérica de "equivalencia". El ingeniero responsable y el fabricante deben validar la construcción final con respecto al ciclo de trabajo real.

Cuando el cronograma esté completo, Enviar los datos de la aplicación del cable minero para su revisión y cotización técnica.. El proceso de cotización facilita la selección; no reemplaza la aprobación de ingeniería ni la revisión del cumplimiento de las normas en obra.

Errores comunes en la selección de cables para minería

• Comenzando con un nombre de tipo familiar: El nombre puede pertenecer a otro estándar, sufijo de voltaje o función de movimiento.
• Considerar la flexibilidad como una idoneidad variable: El ciclo repetido de tambores añade tensión, capas, torsión y cuestiones de flexión inversa.
• Elegir un compuesto de revestimiento de forma aislada: El rendimiento en servicio depende de la construcción completa, el espesor, el refuerzo, el procesamiento y la exposición.
• Confusión entre puesta a tierra y comprobación de tierra: Una proporciona una vía de conexión a tierra; la otra admite la monitorización de la continuidad en los sistemas aplicables.
• Ignorando los accesorios: El cable, los acopladores, las terminaciones, los prensaestopas, el carrete y el sistema de protección deben funcionar conjuntamente.
• Aceptar un equivalente no documentado: Se requiere una hoja de datos completa y un cronograma de desviaciones vinculado a los requisitos del proyecto especificado.

La inspección y la reparación siguen formando parte de la selección.

Un cable adecuado requiere, sin embargo, un manejo controlado, protección de la ruta, inspección, pruebas eléctricas y criterios de reemplazo documentados. Tanto WorkSafe como las directrices mineras de Queensland consideran la gestión de cables y los equipos de enrollado como parte del sistema, en lugar de una decisión de compra única.

Este artículo no es un procedimiento de reparación. El trabajo, las pruebas, el empalme y la reparación de cables de alta tensión deben cumplir con los requisitos aplicables de desenergización, puesta a tierra, aislamiento y trabajo calificado. Para aplicaciones subterráneas de carbón en EE. UU., 30 CFR 75.830 y 30 CFR 75.831 Proporcionar disposiciones específicas para reparaciones y trabajos eléctricos según la aplicación.

Fuentes y alcance editorial

Esta guía es un marco de selección, no una homologación de cables, un certificado de conformidad ni un diseño de instalación. Los enlaces a normativas describen sus respectivas jurisdicciones. Los enlaces a productos y categorías muestran construcciones de referencia; no garantizan la idoneidad para un proyecto.

• WorkSafe WA: electricidad, cables de arrastre y enrollados
• IEC 60228: conductores de cables aislados
• Listado estándar ANSI/ICEA S-75-381/NEMA WC 58
• 30 CFR Parte 75, Subparte G
• Registros de productos aprobados por MSHA