CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención se relaciona con la industria de la minería y construcción. En particular, la presente invención se relaciona con un dispositivo de manguera que permite transportar de manera simultánea múltiples elementos en su estructura interior sin que estos se contacten dentro de la manguera.

ESTADO DEL ARTE

[0002] En la actualidad, durante el procedimiento de carga de los tiros en un frente rocoso es necesario introducir en las perforaciones diversos elementos de manera secuencial, como mangueras de limpieza de tiros que inyectan agua y/o aire, sondas de inspección para verificar la profundidad y estado de la perforación, mangueras de carga de emulsión explosiva, etc. Al realizarse todas las tareas mencionadas anteriormente mediante instrumentos separados, los vehículos que cargan los equipos se vuelven más voluminosos para incorporar mayor cantidad de mangueras y sondas, dificultando su movimiento en el entorno de minería subterránea. Además, al requerir de diversas mangueras y sondas, los procedimientos para posicionar los componentes frente a los tiros, introducir mangueras y sondas y su posterior retiro se repiten múltiples veces por cada uno de los tiros, extendiendo los tiempos requeridos para el procedimiento de carga de los tiros.

[0003] Adicionalmente, con el avance de las tecnologías de carguío robotizado de explosivos en minería subterránea, y específicamente en carguío de explosivos subterráneo horizontal de desarrollo de túneles, se requiere una serie de tareas previas al carguío de explosivos para asegurar que este se realice de manera adecuada. Entre estas tareas se encuentra la limpieza de las perforaciones y la medición de la profundidad, ángulo del tiro, entre otros, en donde para cada una de estas tareas es necesario usar un instrumento distinto incorporado de alguna forma a una manguera u otro elemento flexible que se introduce al tiro.

[0004] Por otro lado, en la medida que las diferentes tareas referidas al carguío de explosivos van siendo automatizadas y el personal humano deja de estar presente en la zona del frente de perforación, también se hace necesario el reducir la cantidad de tareas a ejecutar por los sistemas robotizados, combinando tareas que pueden realizarse de manera simultánea cuando no hay humanos en las cercanías. [0005] Dentro de lo conocido está la publicación US20210164765A1 , que divulga un método para cargar pozos con una suspensión a base de agua a granel o explosivos con suspensión de base acuosa caracterizado por la sensibilización del producto mediante la mezcla de una matriz de suspensión no explosiva o de baja sensibilidad con gas comprimido (por ejemplo, aire) al final de la manguera de suministro. Sin embargo, el documento citado indica que la alimentación de aire se realiza por una línea separada en otra manguera que se inserta dentro de la manguera dosificadora de explosivo. Esto genera problemas de interferencia entre las múltiples mangueras y obliga a mantener repuestos de todas las mangueras. Además, más componentes implican más puntos de falla.

[0006] Por lo tanto, es deseable reducir los tiempos que involucra el procedimiento de carga de los tiros para así mejorar los tiempos de producción. Además, es necesario obtener una forma de transportar los diferentes componentes para emulsiones explosivas por separado, de modo que el explosivo final solo se combine al momento de cargar el tiro, evitando transportar explosivo mezclado a través de circuitos presurizados, válvulas, bombas y mangueras en donde existe el riesgo de causar alguna detonación accidental. También es deseable contar con una forma segura de transmitir energía eléctrica a través de la manguera sin que ello cause una ignición accidental de los componentes que trasporta, especialmente en las mangueras que transportan materiales explosivos o inflamables.

DESCRIPCION RESUMIDA DE LA INVENCIÓN

[0007] En la presente divulgación se describe una manguera multipropósito que reduce los tiempos requeridos para el procedimiento de carga de las perforaciones para tiros, que comprende múltiples conductos interiores donde se introducen cables de señales, alimentación eléctrica, sondas y sensores de inspección, y que además permite inyectar diferentes fluidos como aire, agua, emulsiones, etc. por separado. Del mismo modo la manguera descrita permite transportar los diferentes componentes para elaborar emulsiones explosivas por separado y solo los combina al introducirlos dentro de la perforación para tiro en la salida de la manguera.

[0008] El presente dispositivo de manguera posee dos o más conductos que conectan fluidamente los extremos de la manguera, en donde los dos o más conductos están separados por un cuerpo de separación. Los conductos del dispositivo de manguera están adaptados para transportar aire, agua, emulsiones, cables eléctricos y cables transmisores de señales entre otros, permitiendo realizar múltiples operaciones asociadas a la carga de tiro sin necesidad de cambiar la manguera insertada en el tiro, permitiendo realizar las operaciones de inspección, preparación y carga de explosivos en los tiros más rápidamente.

[0009] La tecnología aquí presentada donde la manguera puede incorporar en su misma estructura múltiples conductos, donde uno o vahos de ellos pueden ser utilizados para alimentación de aire en la misma aplicación. Además, gracias a los múltiples conductos en su estructura, se puede cablear y agregar instrumentación utilizando la misma manguera.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

[0010] La Figura 1 muestra una vista esquemática de un dispositivo de manguera de la presente tecnología con múltiples conductos separados en su interior.

[0011] La Figura 2 muestra una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera de la presente tecnología en donde se observa un conducto de fluidos con un mayor diámetro equivalente y múltiples conductos menores en su periferia.

[0012] La Figura 3 muestra una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera de la presente tecnología en donde se observan dos conductos de fluidos con un mayor diámetro equivalente y otros dos conductos menores.

[0013] La Figura 4 muestra una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera de la Figura 3 pero con mayor número de conductos.

[0014] Las Figuras 5 y 6 muestran una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera de la presente tecnología en donde se observa un conducto de fluidos con un mayor diámetro equivalente y múltiples conductos menores ubicados en un costado del interior del dispositivo de manguera.

[0015] La Figura 7 muestra una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera de la presente tecnología con múltiples conductos de diferentes secciones transversales separados en su interior.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0016] La presente invención se refiere a un dispositivo de manguera para minería que permite realizar múltiples operaciones asociadas a la carga de tiro sin necesidad de cambiar la manguera insertada en el tiro, que comprende dos o más conductos que conectan fluidamente los extremos de la manguera, en donde los dos o más conductos están separados por un cuerpo de separación

[0017] El cuerpo separador está elaborado de un material flexible aislante eléctrico que permite enrollar y desenrollar el dispositivo de manguera manteniendo la separación entre los conductos, pudiendo fabricarse de PVC, HDPE o caucho, entre otros.

[0018] Los conductos poseen diferentes geometrías según sea adecuado para el contenido del conducto. De este modo la sección transversal de los conductos puede ser sustancialmente circular, ovalada, cuadrada, triangular, hexagonal, polígonos regulares, polígonos irregulares, polígonos cóncavos o polígonos convexos. Sin embargo, las geometrías con formas más suaves y redondeadas son preferibles por sobre aquellas geometrías con vértices agudos, debido a que los vértices tienden a concentrar esfuerzos y sufrir fatiga de manera acelerada, propiciando fallas prematuras en los conductos.

[0019] Como se ha mencionado, las geometrías de los conductos se escogen en base al contenido del conducto, de esta manera los conductos circulares y ovalados son preferidos cuando se transportan fluidos debido a que distribuyen de manera más uniforme la presión. Del mismo modo, conductos rectangulares son preferidos cuando se pasan a través de ellos cables planos como los utilizados en la transmisión de señales informáticas.

[0020] A continuación, se describen realizaciones ejemplares para ¡lustrar los principios de la invención. Las realizaciones ejemplares se proporcionan para ¡lustrar aspectos de la invención, pero la invención no se limita a ninguna realización. El alcance de la invención abarca numerosas alternativas, modificaciones y equivalentes, sólo limitadas por las realizaciones de las reivindicaciones.

[0021] En la Figura 1 muestra una vista esquemática de un dispositivo de manguera 100 de la presente tecnología con múltiples conductos 200 que conectan fluidamente los extremos de la manguera 100 mientras se mantienen separados en su interior por un cuerpo separador 101 , permitiendo transferir entre los extremos de la manguera 100 diferentes elementos sin que estos se mezclen o contacten al interior de la manguera 100.

[0022] En la Figura 2 muestra una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera 100 de la presente tecnología en donde se observa un conducto de fluidos 201 con un mayor diámetro o mayor diámetro equivalente y múltiples conductos menores en su periferia separados en su interior por un cuerpo separador 101 , en donde los conductos menores son conductos de comunicación y energización 202. Esto permite, por ejemplo, transportar un fluido líquido o gaseoso, y además incorporar un sensor en la punta, el cual puede energizarse y enviar su información a través de los cables que se insertan en el cuerpo de la manguera, reduciendo el riesgo de corte de cable por interacción externa del cable con la manguera.

[0023] En la Figura 3 muestra una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera 100 de la presente tecnología en donde se observan dos conductos de fluidos 201 con un mayor diámetro equivalente, lo que permite, por ejemplo, transportar en uno de los conductos de fluidos 201 una matriz para explosivos y transportar en el otro de los conductos de fluidos 201 un aditivo para explosivos, de modo que los componentes se transfieren a través del dispositivo de manguera 100. Además, se ¡lustran otros dos conductos menores, en donde uno de los conductos menores es un conducto de comunicación y energización 202 con una sección transversal aplanada que facilita pasar múltiples cables de manera ordenada uno al lado del otro o bien facilita pasar cables planos para transferencia de datos. El otro de los conductos menores es un conducto de comunicación y energización 202 o bien un conducto de fluidos 201 , por el cual es posible pasar, por ejemplo, agua o aire a presión para lavar y/o limpiar la zona a la salida del dispositivo de manguera 100.

[0024] En la Figura 4 muestra una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera de la Figura 3 pero con mayor número de conductos de comunicación y energización 202 en la zona exterior del cuerpo separador 101 más alejada de los dos conductos de fluidos 201 con un mayor diámetro equivalente. Esto permite agregar energización y transmisión de datos para sensores adicionales de modo de medir características de los fluidos transportados en cada uno de los conductos con mayor diámetro equivalente. También se pueden utilizar sensores para medir el espacio en donde se moverá la manguera, medir distancia, velocidad, temperatura o cualquier otra variable física que sea requerida.

[0025] En las Figuras 5 y 6 muestran una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera 100 de la presente tecnología en donde se observa un conducto de fluidos 201 con un mayor diámetro equivalente y múltiples conductos de fluidos 201 y conductos de comunicación y energización 202 de menor diámetro equivalente agrupados en un costado del cuerpo separador 101. Esto permite, por ejemplo, reforzar un solo lado de la manguera en el caso de que los múltiples conductos de fluidos 201 y conductos de comunicación y energización 202 requieran protección adicional, conservando de mejor manera las características de flexibilidad de la manguera incluso cuando lleva refuerzos. Además, el espesor de esas zonas puede ajustarse para que el área de mayor tamaño sea capaz de soportar una determinada presión de trabajo, si es que fuera necesario.

[0026] En la Figura 7 muestra una vista esquemática de otra realización del dispositivo de manguera 100 de la presente tecnología con múltiples conductos de fluidos 201 y conductos de comunicación y energización 202 de diferentes secciones transversales separados en su interior por el cuerpo separador 101 . Esto permite utilizar distintos tipos de cables con diversas geometrías y usos, fluidos de distintas densidades y cualquier tipo de material que se requiera, minimizando la cantidad de sistemas adicionales que ingresan con la manguera, simplificando el sistema y disminuyendo los puntos de fallas por las interferencias que comúnmente ocurren al trabajar con múltiples cables y mangueras en un mismo lugar.

[0027] La manguera puede ser construida con un material base antiestático, especialmente cuando a través de la manguera se transportan materiales explosivos o las materias primas para formar materiales explosivos. Cuando la manguera no transporta materiales explosivos o las materias primas para formar materiales explosivos entonces la manguera se construye preferentemente mediante materiales poliméricos flexibles que puedan tener o no propiedades antiestáticas. Para los conductos donde circula fluido, la pared del conducto posee una pared lo suficientemente gruesa para soportar la presión de trabajo, que puede ser variable, según el fluido.

[0028] Los conductos pueden ser recubiertos interiormente mediante materiales poliméricos flexibles para mejorar su resistencia a la abrasión o para reducir el roce de la superficie interior.

[0029] En algunas modalidades de la presente tecnología la manguera se recubre exteriormente mediante recubrimientos flexibles o articulados en base a materiales poliméricos, materiales cerámicos, materiales metálicos, materiales compuestos, manteniendo la flexibilidad requerida para enrollar la manguera en un carrete. Los materiales compuestos pueden ser por ejemplo a base de fibra de vidrio, fibras de carbono, fibras poliméñcas o fibras metálicas.

[0030] En la presente tecnología la selección de los diámetros de la manguera se realiza en base a los parámetros técnicos que se deban cumplir. Por ejemplo, el diámetro exterior se define en base al diámetro de las perforaciones en donde se introduce la manguera, determinando que el diámetro exterior debe ser menor que el diámetro de la perforación.

[0031] Para los diámetros interiores de los conductos de sección circular, y el diámetro equivalente de los conductos de sección no circular, el espesor de pared del cuerpo separador se determina de modo que este de soporte al contenido, ya sean cables o fluidos y resista los esfuerzos de presión, torsión y tracción a los que se ve sometida la manguera. Para los conductos que transportan fluidos, su diámetro o diámetro equivalente está dado por la capacidad de carga que tenga la bomba con la que se bombea el fluido a través del conducto.

[0032] Con respecto al largo, observa que este solo está limitado por las pérdidas que tienen los elementos que se transportan en su interior, perdidas de presión en el caso de los fluidos y pérdidas en calidad de señal o resistencia eléctrica en el caso de los cables de comunicación y cables de energía.

[0033] En una realización, la tecnología se refiere a un dispositivo de manguera 100 que comprende al menos dos conductos 200 que conectan fluidamente los extremos de la manguera 100, en donde los al menos dos conductos 200 están separados por un cuerpo separador 101 , permitiendo transferir cables y fluidos entre los extremos de la manguera 100 sin que estos se mezclen o contacten al interior de la manguera 100. Preferentemente al menos un conducto 200 es un conducto de fluidos 201 .

[0034] En una realización preferente de la presente tecnología, en al menos un conducto de fluidos (201 ) transporta uno de entre aire, agua, emulsión explosiva, una matriz para explosivos y un aditivo para explosivos.

[0035] En una realización preferente de la presente tecnología, al menos un conducto 200 es un conducto de comunicación y energización 202 que transporta un cable de alimentación eléctrica y/o un cable comunicación.

[0036] En una realización preferente de la presente tecnología, al menos dos conductos 200 son conductos de fluidos 201 , en donde uno de los conductos de fluidos 201 está adaptado para transportar una matriz para explosivos y el otro de los conductos de fluidos 201 está adaptado para transportar un aditivo para explosivos, en donde el dispositivo de manguera 100 además comprende un mezclador en el extremo de salida para mezclar la matriz para explosivos con el aditivo para explosivos. Esto permite transportar las materias primas para formar explosivos por separado, sin necesidad de transportar emulsiones explosivas al interior de la manguera. [0037] En una realización preferente de la presente tecnología, el mezclador es un mezclador pasivo, sin embargo, también puede utilizarse un mezclador mecánico activo energizado y controlado a través de uno o más conductos de comunicación y energización 202 del mismo dispositivo de manguera 100.

[0038] En una realización preferente de la presente tecnología, el dispositivo de manguera 100 además comprende al menos un sensor en su extremo de salida, energizado y controlado a través de uno o más conductos de comunicación y energización 202 del mismo dispositivo de manguera 100. El al menos un sensor puede ser, por ejemplo, una unidad de medición inercial (IMU), un sensor de presión, un caudalímetro, una termocupla, entre otros.

[0039] En una realización preferente de la presente tecnología, el dispositivo de manguera 100 además comprende un recubrimiento protector exterior flexible o articulado.

EJEMPLOS DE APLICACIÓN

EJEMPLO 1.

[0040] En una realización de la presente tecnología se elaboró una manguera de PVC con una abertura principal y múltiples conductos en cuyo interior se incorporan un cable de señal y uno de alimentación para un sensor que mide la distancia recorrida y los ángulos internos de cada perforación. Por la abertura principal de la manguera se provee aire a alta presión para limpiar las perforaciones mientras el sensor realiza las mediciones de distancia y ángulos. El sensor se encapsula y se monta en la punta, de modo que el aire de limpieza no afecta el sensor, el cual se encuentra aislado. La manguera se almacena en un carrete desde donde va conectado el compresor que provee el aire y se recupera la señal del cable que entrega la información de las mediciones. Además, la manguera entra y sale del tiro accionada por un traccionador de mangueras accionado por motores hidráulicos, sin embargo, los traccionadores neumáticos o eléctricos también son adecuados para realizar la labor.

[0041] En esta modalidad, se comparó el tiempo requerido para limpiar un tiro, medir su profundidad y medir sus ángulos de inclinación, comparando el tiempo empleado por los métodos convencionales utilizando múltiples elementos flexibles de manera secuencial, con el tiempo requerido por la manguera de la presente tecnología, determinándose que, para este caso en particular, la manguera descrita permite reducir los tiempos entre un 30% y un 50% en el tiempo total requerido para cargar las perforaciones con explosivos. EJEMPLO 2.

[0042] En otra realización de la presente tecnología se elaboró una manguera de PVC para minería subterránea y carguío de perforaciones horizontales. Dicha manguera se elaboró con dos conductos, donde uno de los conductos tiene mayor diámetro que el otro. A través del conducto de mayor diámetro se dispensa matriz explosiva y en el conducto de menor diámetro, se dispensa aditivo, mientras que en la punta de salida de la manguera la matriz explosiva y el aditivo se mezclan mediante un mezclador estático formando un explosivo. La manguera tiene la capacidad de soportar la presión del bombeo en caso de que el producto explosivo sea bombeable, para poder llenar el tiro por completo.

[0043] En esta modalidad, la tecnología aquí descrita permite ingresar una única manguera a las perforaciones para rellenarlas con explosivo, sin embargo, dicho explosivo solo se prepara al momento de salir de la manguera los componentes para su formación, por lo que no hay material explosivo al interior de la manguera mientras se carga. De esta manera, la manguera solo contiene materias primas, otorgando una ventaja de seguridad sobre las mangueras convencionales donde la mezcla de matriz explosiva y aditivo se realiza antes de ingresar los componentes a la manguera, por lo que las mangueras transportan explosivo en su interior.

[0044] Es importante notar que cuando hay una falla en el proceso y la manguera debe cortarse, las mangueras del estado de la técnica quedan con material explosivo en su interior y la operación para desecharla requiere cuidados especiales para evitar la detonación accidental del explosivo dentro de la manguera. En cambio, en esta modalidad de la presente tecnología, la manguera se puede cortar y lavar con menor riesgo, pues la manguera no contiene explosivos y puede lavarse con agua sin riesgo de cristalización del explosivo.

NÚMEROS DE REFERENCIA

[0045] A continuación se incorpora un listado con los componentes de la invención y sus respectivos números de referencia en las figuras.

100 Dispositivo de manguera

101 Cuerpo separador

200 Conducto

201 Conducto de Fluidos

202 Conducto de Comunicación y Energización [0046] Por último, cabe destacar que distintos parámetros particulares de la invención, como las dimensiones, la elección de materiales, y aspectos específicos de las configuraciones preferidas descritas anteriormente pueden vahar o ser modificadas en función de los requerimientos de operación. En consecuencia, las configuraciones específicas descritas anteriormente no pretenden ser limitantes, y dichas variaciones y/o modificaciones se encuentran dentro del espíritu y alcance de la invención.