criterios de selección de equipo de perforacion
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1
Criterios de seleccin de
perforadoras en Minera
Subterranea
MSc. Carlos Retegui Ordoez
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ndice Numero
diapositiva
1. Introduccin 3
2. Tiempo de ciclo 65
3. Mtodos de perforacin 72
4. Sistemas de montaje 98
5. Velocidad de penetracin 116
6. Caractersticas generales y de diseo 129
7. Operaciones bsicas y prctica operativa 156
8. Criterios tcnico econmicos de seleccin 163
9. Mantenimiento de equipos 189
10. Seguridad y prevencin de accidentes 194
11. Impacto de la seleccin de la perf. en costos totales 205
12. Optimizacin operativa 211
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3
1. Introduccin
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Objetivo
Al final del presente curso- taller, los participantes tendrn
las mejores herramientas tcnicas, conceptuales y de
diseo para poder decidir sobre el mtodo y equipo de
perforacin que incremente la productividad de las
operaciones en mina.
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La perforacin de roca es un procedimiento fundamental para arrancar el material en la minera subterrnea.
La perforacin tiene una gama de aplicaciones extensa y variable, por eso hoy se tiene distintos equipos
diseados para tratar con distintas maneras de perforar
roca.
La perforacin de rocas en minera subterrnea se efecta principalmente para:
Labores de Preparacin y desarrollo
Labores de produccin
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1. Tipos de Unidades
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Perforacin horizontal o inclinada Perforacin vertical hacia arriba Perforacin vertical hacia abajo
Perforadoras ligeras
Perforacin de frontones y tneles Sistemas de perforacin de piques y chimeneas (Raise Boring,
Blind hole, Alimak) Perforadoras de avance o desarrollo
Perforacin de tajos horizontales Perforadoras de tajos verticales Perforadoras radiales Perforadoras taladros largos (DTH)
Perforadoras de produccin
Empernadoras Perforadoras continuas de tneles Perforadoras diamantinas
Perforadoras para trabajos especficos
Clasificacin de equipos
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JACK HAMMER
JACK LEG
STOPER
Tipos de perforadoras livianas
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Jack Hammer
Utilizada para la perforacin vertical o inclinada hacia abajo.
Avance mediante el peso propio de la perforadora.
CONSUMO DE AIRE: 50 100 l/s
DIAMETRO PERFORACION: 22 45 mm
LONGITUDES: 400 640 mm
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Caractersticas principales
Peso: 17kg a 23 kg
Frecuencia: 2040 a 2100 golpes por minuto
Rotacin: 130 a 170 rpm
VENTAJAS:
Para rocas duras no muy permeables
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Desventajas
Alto nivel sonoro
Desvi de la perforacin por la flexibilidad del varillaje
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Jackleg
Perforadora con pata de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa
mayormente para la construccin de galeras,
subniveles, rampas
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Caractersticas principales
Especificaciones
Longitud de la perforadora 686.00 mm
Peso de la perforadora 33.00 kg
Carrera del pistn 73.25 mm
Carrera til del pistn 66.70 mm
Frecuencia de impacto 2250.00 golpes/min
Peso de la Pata 15.00 kg
Carrera de la pata de avance 270.00 mm
interior del cilindro de avance 67.00 mm
Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3
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Fcil de usar til para perforacin de tiros cortos Rpida mantencin Bajo precio Adaptable a cualquier tipo de roca Se adopta a cualquier tipo de terreno
Ventajas:
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Peligro al no controlar bien la vlvula de circuito de aire No recomendable para tiros largos perforacin ruidosa, contacto directo con el polvo y agua Limitante con la altura de la seccin
Desventajas:
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Stopper
Perforadora que se emplea para la construccin de chimeneas y tajeo en labores de explotacin
(perforacin vertical hacia arriba).
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Caractersticas principales
Especificaciones
Dimetro del cilindro 79.40 mm
Carrera del pistn 73.25 mm
Carrera til del pistn 66.70 mm
Frecuencia de impacto 2250.00 gol/min
Longitud de la perforadora 1549.00 mm
Peso incluyendo la pata de avance 40.80 kg
Dimetro interior del cilindro avance 69.80 mm
Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3
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JUMBO
RAISE BORING
ALIMAK
BLIND HOLE
Tipos de perforadora avance y desarrollo
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JUMBOS
Son vehculos donde se colocan 1 o mas perforadoras hidrulicas que pueden ser operadas por una sola
persona en la cabina o a control remoto.
Estos estn diseados para perforar horizontalmente tanto en frontones como en tajeo.
El accionamiento de las bombas hidrulicas de las perforadoras puede ser mediante energa elctrica o
generada por un motor diesel.
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Pueden estar montados sobre rieles o sobre ruedas.
La seccin de trabajo va desde los 6 a 210 metros cuadrados dependiendo de la cantidad de perforadoras
instaladas sobre la unidad mvl.
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Capacidad de excavacin con mltiples
perforadoras
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Perforacin
mecanizada para
minera subterrnea
FRONTEO
TALADROS
LARGOS
EMPERNADO
RES
BAJO PERFIL
TUNELERIA
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RAISE BORING
Es un procedimiento constructivo para la ejecucin mecanizada de piques o chimeneas entre dos niveles
dentro de una mina o en un proyecto de ingeniera civil.
El procedimiento, desarrollado en la dcada de los 50 en Estados Unidos, consiste bsicamente en perforar un
barreno piloto y luego ensanchar la perforacin hacia
arriba mediante una cabeza escariadora.
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Se perfora con dimetros habituales entre 2 y 3 m, a unas profundidades de 100 a 200 m, aunque se han
llegado a 6 m de dimetro y ms de 1000 m de
profundidad.
Caractersticas de
operacin
Rendimientos
Dimetro piloto desde 121/4 a 15.
Dimetro chimenea desde 1.5 a 6.0 m.
Empuje escariado 1920 kN.
Nominal 12 20 m/da.
Operacional 4 -6 m/turno (depende de la roca)
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Entre las ventajas de este sistema
o Alta seguridad y buenas condiciones de trabajo
o Productividad mayor que con con explosivos (por
ejemplo, mtodo VCR o Alimak),
o El perfil liso de las paredes, la sobre excavacin
inexistente
o Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas.
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En cuanto a los inconvenientes,
o Inversin elevada
o El costo de excavacin unitario es alto
o Poca flexibilidad en dimensiones y cambios de
direccin.
o Dificultades en rocas en malas condiciones y la
necesidad de personal especializado.
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Video RB
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Sistema ALIMAK
Se emplea, desde 1957, en la perforacin de chimeneas donde no es posible el acceso superior necesitando un
nivel de trabajo en el subsuelo.
Es un mtodo flexible y econmico. Consta de los siguientes elementos:
jaula,
plataforma de trabajo,
motores de accionamiento,
carril gua y elementos auxiliares.
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La elevacin de la plataforma se realiza a travs, de un carril gua curvado empleando motores de aire comprimido, elctricos o diesel.
La fijacin del carril a la roca se lleva a cabo con pernos de anclaje, y tanto las tuberas de aire como de agua necesarias para la
perforacin, ventilacin y el riego se sitan en el lado interno del
carril gua para su proteccin.
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Las fases en la construccin de la chimenea son las siguientes:
o perforacin y carga de los barrenos (operacin realizada
con perforadora neumtica)
o descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay
una voladura, hay que retirar la plataforma)
o ventilacin y riego
o elevacin de la plataforma y desatar el techo
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BLIND HOLE
Este mtodo consiste en el uso de mquinas electrohidrulicas para la excavacin de chimeneas
mineras en forma ascendente.
Lo que se hace para la realizacin de las chimeneas es perforar el tiro gua y se realiza el ensanchamiento de la
chimenea al dimetro que se necesite.
El material excavado cae por gravedad al nivel de la mquina y ser guiado por un colector para prevenir
riesgos.
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El empuje se obtiene de los sistemas hidrulicos de bombas de alta presin y la rotacin de un motor
elctrico de unos 250 HP que va con la transmisin
inmediatamente bajo el escariador.
Para alcanzar la altura de excavacin se adicionan en el cuerpo de la mquina, a nivel de piso barras especiales,
estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura con
el desarrollo de la chimenea.
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El equipo perforador de la maquina contiene tres elementos principales:
Set de barras:
Est compuesto por tubos de perforacin y estabilizadores, ambos
construidos con acero fundido. Las barras poseen centros huecos que
permiten que un fluido (por lo general agua), sea encaminado desde la
maquina a la broca piloto para remover la roca triturada durante la
operacin.
El estabilizador tiene como funcin disminuir al mnimo la desviacin
del orificio piloto y as mantener el dimetro total del orificio piloto.
Cortador de rocas:
Est compuesto por las unidades de brocas tricnicas. que tienen la
funcin de cortar la roca mediante compresin la cual es ejercida
desde el set de barras.
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El tricono gua.
Est compuesto por un conjunto de tres brocas pequeas que estn unidos en una misma barra cuya funcin es realizar el
orificio piloto de la perforacin
Tricono gua
Cortador de Rocas
Set de barras
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La excavacin de chimeneas con equipos Blind Hole se realiza siguiendo rigurosos procedimientos de trabajo y
como la operacin de los equipos se realiza a distancia,
desde un panel de control, lo transforma en un mtodo
altamente seguro, ya que el personal siempre estar
fuera de la lnea de excavacin.
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Con este mtodo se perfora chimeneas desde 0,5 m hasta 1.5 m.
Caractersticas de
operacin
Rendimientos
Dimetro piloto desde 9 a 97/8 . Dimetro chimena desde
0.6 a 1,5 m.
Empuje escariado 1285 kN.
Nominal 7 m/da.
Operacional 0,49 m/hora
(9 m/da).
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Perforadoras Horizontales
Perforadoras Radiales
Perforadoras Taladros Largos.
Tipos de perforadora produccion
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Perforadoras Horizontales
En produccin los jumbos permiten la mecanizacin de las operaciones de perforacin y tienen la capacidad de
posesionar perforadoras de avance para perforar
barrenos segn las rdenes del operario
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Perforadoras radiales
Jumbo Radial
o Pueden tener Perforadoras Neumticas o Hidrulicas tipo
martillo en la cabeza (OTH) o perforadoras tipo Down the
Hole (DTH)
o Estn montadas sobre vehculos o son estacionarios,
tienen carruseles que permiten el cambio de barrenos.
o Rendimiento en condiciones optimas es de 6000 a 8000
mts. mensuales barrenados.
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o Utilizado principalmente en minera subterrnea para
realizar taladros largos en forma radial, generalmente desde
una galera o labor inferior
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Perforadoras de taladros largos
Este tipo de perforadoras se usan para realizar taladros
verticales hacia abajo y pueden ser del Martillo en la
cabeza OTH o DTH.
La perforadora DTH permite la perforacin de barrenos
mucho ms largos que las perforadoras con martillo en
cabeza.
Existen perforadoras nematicas tipo track drill e
hidrulicas tipo rock drill
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Perforadoras con Martillo en Cabeza (OTH)
Perforadora DTH.
Tipos de perforador taladros largos
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Perforadoras OTH
Estn montados sobre vehculos de orugas
Pueden tener martillos neumticos o hidrulicos
Perforan dimetros entre 64-102 mm.
Contienen carruseles para barrenos y logran perforar hasta 50 m
Mxima inclinacin de trabajo: 30
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Perforadoras DTH
Se usan en minera subterrnea en el rea de produccin.
Dimetro de perforacin entre 50 y 210 mm.
Montado sobre orugas , tienen una velocidad de traslado entre 1 y 3.8 km/hr
Capacidad de trabajar en zonas irregulares y vencer pendientes.
Barrido del barreno (agua o aire).
Poseen martillo en fondo . Este mtodo de perforacin est indicado para rocas duras y dimetros superiores a
los 150 mm.
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50
Wagon drill
Diseada para perforar con martillo de
fondo de 2, 3 y 4, en diametro de 2 (70 mm) hasta 5 (127 mm).
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Perforadoras para trabajos especficos
Son perforadoras altamente especializadas que sirven para para realizar tareas especificas en construccin.
Veremos 3 tipos:
Empernadoras (bulonadoras), que son aquellas que sirven para sostenimiento mediante pernos de anclaje
Tuneleras continuas, son maquinas de construccin continua de tneles
Perforadoras de exploracin
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Longitudes de buln de 1,5 a 1,8 metros y
alturas de techo de hasta 2,5 metros.
SISTEMA DE PERFORACION
Lub. air consumo. (at 3 bar): 6 l/s
Water consumption : 1.25 l/s
Weight: 75 kg
Empernadoras
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53
Longitudes de buln de 1,5 a 3,5 metros y
alturas de techo de hasta 9,5 metros.
SISTEMA DE PERFORACION
Lub. air consump. (at 3 bar): 6 l/s Water consumption: 1.25 l/s
Weight: 75 kg
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Minera continua construccin de tneles
sin perforacin y tronadura (TBM)
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TUNEL BORING MACHINE (TBM)
Areas mximas : 70-300 m2 aprox.
Profundidad :mayores a 25 km
Dimetro : 1 - 19.5 mts
trabajo en menor tiempo y de mayor calidad a fin de cuentas sale mas barato que hacerlo por perforacin y voladura
Producen una pared de los tneles Lisa
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En la perforacin de sondaje se puede definir dos
grandes rubros:
a) Diamantina, en la que al producirse la
perforacin lo que se extrae es un testigo de roca.
b) Circulacin Reversa, donde se destruye
absolutamente la roca y se saca un detrito.
Ocasionalmente se combinan ambos mtodos en
yacimientos que tienen una sobrecarga estril donde no
es necesario muestrear la primera parte del pozo, por
tanto se recurre primero a la perforacin con circulacin
reversa, que es ms rpida y econmica, para
posteriormente continuar con la diamantina.
Perforadoras de exploracin
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Diamantina Circulacin reversa
Segunda etapa Primera etapa
Recupera un trozo de roca
(testigo)
Recupera detritos
Costo de 2 a 3 veces
superior
Se utiliza tanto en
superficie como en interior
mina
Rendimiento 3 veces mayor
(Rpida y econmica)
Ha sido principalmente de
superficie, por los malos
resultados desde el punto
de vista de la calidad de la
informacin de la muestra
cuando se ha utilizado en
minas subterrneas
CARACTERSTICAS DE TIPOS DE
SONDAJES
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La abertura en el extremo de la broca diamantada permite cortar un
testigo slido de roca que se desplaza hacia arriba en la tubera
de perforacin y se recupera luego en la superficie.
Estndares bsicos de barras de perforacin
7/8 pulgadas (EX) (Dimetro)
13/16 pulgada (AX)
1 5/8pulgadas (BX)
21/8 pulgadas (NX).
La mayora de barras de perforacin son de10
pies de largo (3,048 m).
Despus de los primeros 10 pies de perforacin,
se atornilla una nueva seccin de tubo en el
extremo superior y as sucesivamente.
Cabezal de perforacin de diamantina
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SONDAJE CON DIAMANTINA
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Perforadoras diamantinas
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Especificaciones tcnicas
Capacidad de
profundidad 960 m
Tamao barra de
perforacin A-N
Par mx. 700 Nm
Velocidad mx. 1800 rpm
Altura 1470 mm
Longitud 4150 mm
Peso 1500 kg
Longitud de avance 850 m
Anchura 950 cm
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DIAMEC U8
sonda subterrnea ms potente
avance con un cilindro hidrulico telescpico permite
una perforacin fiable de
sondeos rectos
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Perforadoras de superficie con diamantina
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La roca molida (cuttings) se recoge continuamente a medida que
avanza la perforacin y constituyen la muestra del subsuelo.
Estndares bsicos de barras de
perforacin
Dimetro:
6" (15,2 cm)
8" (20,3 cm)
20 pies de largo (6,096 m).
Cada barra es muy pesada y requiere el
uso de una gra o winche para levantarla y colocarla sobre el agujero de perforacin
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SONDAJE CON AIRE REVERSO
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Schramm T685WS Taladro Montado en Camin
GRAN RESISTENCIA
MONTADO SOBRE CAMIN
MOTOR EN CUBIERTA DE 760 HP (567 KW)
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Drilltech D40K
EQUIPADAS CON MOTORES DIESEL DE
600 HP
PROFUNDIDADES DE 600 MTS
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65
2. Tiempo de ciclo
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En perforacin subterrnea se puede distinguir dos tipos
de tiempos o ciclos:
1. Ciclo especifico de perforacin: este es el tiempo
que se demora la perforadora en realizar los taladros
en el frente y se puede definir como:
Ce = T posicionar +T penetrar + T cambio de barras+ T penetrar
Este tiempo de ciclo se usa en produccin cuando la perforacin
es independiente a las otras labores unitarias.
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Ciclo especifico Perforacin
Posicionar
Penetrar
Cambiar barra
Penetar
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Video
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2. Tiempo de ciclo en labores con un frente: En este tipo
de labor la perforacin debe esperar que todas las
operaciones unitarias siguientes sean realizadas para
volver a perforar.
Las labores de este tipo son:
Tneles
Galeras
Rampas
Cruceros
Sub niveles
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Ciclo de perforacin en frentes
Perforacin Carga de taladros
Voladura
Ventilacin
Acarreo y transporte desatado de roca
sostenimiento
Marcar puntos
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video
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3. Mtodos de perforacin
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La perforacin en roca esta referida a realizar un hoyo o taladro con el fin de arrancar material para construir
(tneles, cmaras, pozos, etc.) o extraer materiales y
minerales econmicos (minera)
Existen muchos mtodos de perforacin que se han desarrollado a lo largo de la historia, en el cuadro
siguiente se ven los mtodos usados actualmente
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Mtodos de perforacin
Mtodos convencionales
Rotativos
Escareo (perforacin continua)
Triconos
Brocas de corte
sondajes
Rotacin Percusin
Martillo en la cabeza (OTH)
Martillo en el fondo (DTH)
Mtodos no convencionales
Mtodos trmicos
Jet Pearcing
Perforacin laser
Perforacin con microondas
Mtodos Qumicos
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Mtodos de perforacin en minera
subterrnea
Perforacin Subterrnea
ENERGIA MECANICA
Rotativos
Escareo (perforacin continua)
Raise BORING
BIND HOLE
TBM
Triconos
Taladros largos
Rotacin Percusin
Martillo en la cabeza (OTH)
Perf. Neumticas
Perf. Hdraulicas
Martillo en el fondo (DTH)
Perforadoras hidrulicas
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Mtodo rotacin percusin
La perforacin de rotacin y percusin se basa en principio de golpear (percutir) un cincel (broca),
empujando y girando (rotar), para que se produzca la
rotura de la roca en pequeos fragmentos (detritus) que
se van limpiando y se forma el hoyo.
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En la actualidad este trabajo se hace con maquinas que aceleran el proceso de penetracin en la roca.
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La transmisin de la energa cintica (Ec) en perforadoras OTH se hace en forma de onda de choque
atraves del varillaje , cuando la onda de choque llega a
la broca se convierte en trabajo que penetra la roca.
En el caso de perforadoras DTH la transmisin de la Energa cintica es directa, con lo cual se logra mayor
penetracin en rocas duras.
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Esta energa cintica de una perforadora RP se puede calcular con la siguiente frmula:
Ec= m* Ap * Ip
Donde;
m Presin de fluido dentro del cilindro (30% a 40% menor que la presin de trabajo nominal o del
compresor)
Ap rea de la cara del pistn
lp Carrera del pistn
ng frecuencia de impactos
La potencia CINETICA del martillo o perforadora es
Pc = Ec * ng
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La rotacin, que se produce despus de cada golpe o percusin, tiene la finalidad de girar la broca con el
propsito de que esta acte en distintos puntos en el
fondo del barreno.
La velocidad de rotacin esta en funcin al tipo de roca y al tipo de broca que se utiliza.
Ejemplo (brocas de 51mm a 89mm)
o cuando la brocas son de tipo pastilla los rpm estn
entre 80- 150 y se produce un giro de 10- 20
o Cuando son brocas de botones los rpm estn entre
40-60 y se produce un giro de 5- 7
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El empuje es necesario para que la broca siempre este en contacto con la superficie de perforacin, la falta o
exceso de empuje produce los siguiente efectos.
Mayor
consumo
Barrenos.
Calentamiento
de barreno.
Mayor Gasto de
brocas
Vibracin
Desviacin de
taladros
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El barrido o soplado de barrenos se hace con el fin de evacuar los detritus y mantener siempre libre el fondo de
taladro. Este se puede hacer con aire o agua
Si el barrido es incorrecto :
Mayor consumo de energa Atascos de la barra Desgaste prematuro varillaje
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Para hallar el caudal de barrido se usa las siguientes formulas:
= .
+ .
= +
.
Donde:
va = velocidad ascencional (m/s)
Q = caudal (m3/min)
D = dimetro broca (m)
d = dimetro barreno(m)
dr = densidad de la roca (gr/cm3)
dp= diametro de detrito (mm)
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Velocidades de barrido con aire
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Caso Practico 1
Calcular la Energa cintica (Ec) y Potencia (Pc) de un
perforadora hidrulica de que tiene las siguientes
caractersticas:
Presin de trabajo (m) = 200 bar
Carrera del pistn (Ip) = 80 mm
Dimetro del pistn (p) = 60 mm
Frecuencia de impacto(Ng)= 80 Hz
Solucion:
Ec= m* Ap * Ip
Para solucionar este problema debemos convertir m de bar a Kg-f/m, esto porque lp y p los expresamos en m.
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Ap = 2 = 3.1416 (60
2)= 2827 mm
1 bar = 10 197.16 kg-f/m entonces 200 bares = 2 039 432.5 kg-f/m
Remplazamos en Ec.
Ec = (2 039432.5 kg-f/m * 0.65) * 0.002827 m * 0.80 m= 2298.50 kgf- m
Hallamos la energa o potencia de impacto (Pi) en KW Si, 1 kgf-m = 0.009806 KW
Ec = Pi = 29,43 KW.
Potencia cintica
Pc = Ec*ng = 2298.5 *80 = 183 880 kgf-m
Si 1 kgf-m = 0.00000272 KW/hr.
Pc= 0.50 KW/hr.
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Mtodo rotativo de perforacin
Este mtodo utiliza solo la rotacin para romper la roca, para logar esto se necesita que el empuje sea muy
considerable.
El empuje mnimo (lb.) esta en funcin a la resistencia a la compresin de la roca (RC en Mpa.) y al dimetro de
la broca (D en pulg.)
Em = 28,5 * RC* D
Este gran empuje se puede obtener del peso de la perforadora o un sistema hidrulico capaz de presionar
la broca lo suficiente para que escarie la roca.
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La perforacin se realiza con brocas diseadas para cada aplicacin. En minera se usa los triconos, que son
un sistema de tres brocas cnicas que actan (rotan)
independientemente generando mejor penetracin en la
roca.
Brocas para
perforacin
rotativa
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La velocidad de rotacin est en funcin a la dureza de la roca y el tipo de triconos (Dientes de acero o insertos
de carburo)
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Caso practico 2
Se quiere determinar el empuje mnimo necesario para perforar una roca de 210 Mpa de resistencia a la
compresin con una perforadora rotativa con broca de 4
pulgadas.
solucin:
Em = 28,5 * RC* D
Em = 28,5 * 200* 4
Em = 22, 800 Lb.
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Sistemas constructivos con perforacin
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Seleccin del mtodo de perforacin
El criterio mas usado para definir el mtodo de perforacin se basa en:
La Resistencia a la compresin de las rocas
Dimetro del taladro
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Seleccin del mtodo de perforacin
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Sin embargo la seleccin tambin debe considerar las variables:
Mtodos de explotacin
Capacidad de mecanizacin de las operaciones.
Tcnicas de perforacin y voladura
Costos
Capacidad de automatizacin
Mantenimiento, etc.
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Mtodo de explotacin vs. mtodo de
perforacin
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4. Sistemas de montaje
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Los sistemas de montaje de perforadoras en minera subterrnea estn directamente relacionados con los
usos y necesidades de perforacin.
Se utilizan vehculos de ruedas, de orugas y sobre reles. Tambin plataformas, skis y otros montajes especiales.
Se puede clasificar el montaje de la siguiente manera:
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Sistema de Montaje de Perforadoras
Mviles
Sobre Ruedas
Neumticos
Rieles
Sobre Orugas
Fijos
Sobre Plataformas
Montajes Especiales
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Sistema de montaje mvil : Jumbo
Chasis
corredera
Perforadora
Brazo de perforacin
Sistema hidrulico
Unidad de potencia
Tren de potencia
Carrete
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Partes principales del chasis
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Partes principales tren de potencia
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Unidad de potencia
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Brazo de perforacin
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Correderas o deslizadoras
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Carrete
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Sistema hidrulico
-
Sistema elctrico
-
Circuitos de agua y aire
-
111
Deslizadera y
perforadora
Carrete del
cable
cabina
armario
Motor
elctrico
canasto
-
Sistemas mviles: track drill y rock drill
Pluma o castillo
Perforadora
neumtica brazo
orugas
Sistema hidrulico
Motor neumtico
Carrusel de barras Deslizadora
-
Sistemas fijos
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116
5. Velocidad de penetracin
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La velocidad de penetracin en roca depende de muchos factores externos como:
Caractersticas de perforacin
Mecanizacin de la perforacin
Potencia de la perforadora
Longitud y Dimetro del taladro
Habilidad del perforista
Propiedades fsicas de las rocas
Distribucin de tensiones
Estructura interna de la roca.
Caractersticas geolgicas
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Estos factores hacen que el calculo de la velocidad de perforacin sea complicado.
Todos los fabricantes de perforadora elaboran bacos para poder tener una aproximacin a la velocidad de
penetracin con ciertos supuestos geolgicos.
Tambin se han planteado formulas empricas, estas generalmente se usan para el diseo y requerimiento de
perforadoras.
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Velocidad de perforacin para perforadoras
Rotacin Percusin
Propiedades geolgicas
Propiedades de la perforadora
30 KW
40 KW
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La formula emprica para hallar la velocidad de penetracin en perforadoras RP es:
VP = (
.)
Donde :
Pi potencia impacto en KW
D dimetro de taladro en mm
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Caso Practico 3
Calcular la velocidad de penetracin en roca dura y suave de un martillo hidrulico que tiene las siguientes
caractersticas:
Presin de trabajo alcanzada (m) = 180 bar para roca suave
Presin de trabajo alcanzada (m) = 150 bar para roca dura
Carrera del pistn (Ip) = 450 mm
Dimetro del pistn (p) = 60 mm
Frecuencia de impacto(Ng) = 102 Hz
Dimetros de la broca = 45 mm a 64 mm
Solucion:
Ec= m* Ap * Ip
Determinamos Ap = 3.1416 (30/2) = 706.86 mm
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Roca suave
Convertimos presin a kg-f/m= 180 bar * 10 197.16 = 1 835 489.2 kg-f/m
Ap = = 2 = 2827 mm = 0.002827 m
Remplazamos en Ec.
Ec = (1 835 489.2 kg-f/m * 0.65) * 0.002827m * 0.450 m = 1518 kg-f.m
Convertimos esta energa a Kw si, 1 Kkgf-m = 0.009806 Kw
Ec = Pi = 15 KW.
Roca Dura
Convertimos presin a kg-f/m= 150 bar * 10 197.16 = 1 529 574 kg-f/m
Ap = = 2 = 2827 mm = 0.002827 m
Remplazamos en Ec.
Ec = (1 529 574 kg-f/m * 0.65) * 0.002827m * 0.450 m = 1264 kg-f .m
Convertimos esta energa a Kw si, 1 Kkgf-m = 0.009806 Kw
Ec = Pi = 13 KW
-
Remplazamos los valores en la formula y construimos la grfica para cada dimetro de broca:
VP = (
.)
Roca suave Roca Dura
m/min m/min
45 2.25 1.95
48 2.06 1.78
51 1.89 1.64
54 1.75 1.51
57 1.62 1.40
60 1.51 1.31
63 1.41 1.22
66 1.32 1.14
Velocidad perforacindimetro
de la broca
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
45 48 51 54 57 60 63 66
ve
loci
da
d p
erf
ora
ci
n e
n m
/m
in.
diametro en mm
-
Velocidad de penetracin en perforadoras
rotativas con triconos
La formula emprica para hallar la velocidad de perforacin con perforadoras rotativas es
VP =(.
.)
Donde:
E = Empuje en kg
N = la velocidad de rotacin en rpm
RC= resistencia a la compresin de la roca en Mpa
D dimetro de la broca en mm
-
El empuje E se calcula en base a:
=( + )
Donde
Em = 28,5*RC* D
EMax = 2 *Em
E en lb. D en pulg. y RC en Mpa.
Una regla practica cuando las perforadoras utilizan su peso bruto (PB) para
aplicar el empuje ( o pull down):
E = 0.65 PB
-
Caso practico 4
Determinar la velocidad de penetracin de una perforadora rotativa que usa una broca tricnica de 100
mm para las siguientes rocas:
Tipo de roca Resistencia a la
compresin (Mpa)
Velocidad de
rotacin (RPM)
Suave 140 100
Media 180 60
Dura 210 40
-
Solucin DATOS
diametro 100 mm
diametro 3.94 pulgadas
tipo de roca Mpa RPM
suave 140 100
medio 180 60
dura 210 40
determinamos E
tipo de roca Em Emax. E (lb.) E (kg.)
suave 15709 31417 23563 10688
medio 20197 40394 30295 13742
dura 23563 47126 35344 16032
Determinamos Velocidad de Perforacin
suave 55.2 m/hr.
medio 25.8 m/hr.
dura 14.7 m/hr.
-
Sin embargo esta VP es cuando no existe tiempos muertos y la disponibilidad de la perforadora es 100%,
en la realidad esto no es as, entonces si la
disponibilidad es 80% tenemos la velocidad media de
perforacin:
= .
Determinamos Velocidad de Perforacin y la velocidad media
VP VM
suave 55.2 m/hr. 27.13 m/hr
medio 25.8 m/hr. 16.53 m/hr
dura 14.7 m/hr. 11.49 m/hr
-
129
6. Caractersticas generales y de diseo
-
Perforadoras Ligeras
Son aquellas maquinas que tienen un peso tal, que puede ser
operadas por una sola persona, generalmente usan aire
comprimido para funcionar, es decir son neumticas.
Son de fcil operacin y mantenimiento, permiten perforar en zonas
estrechas o de difcil acceso.
Debido a su bajo requerimiento de energa permiten una buena
relacin de costo por metro perforado.
-
Partes principales de una perforadora
Neumtica
Porta barreno
grapa
Vlvula reguladora paso de aire mango
-
Barreno integral
-
Perforadoras de avance o desarrollo
La necesidad operativa de incrementar las secciones, velocidad de
produccin e incremento de dimetros llevaron a que se mecanice
la perforacin, es decir, a que se introduzcan perforadoras
montadas sobre vehculos o sistemas de perforacin.
Los sistemas constructivos de perforacin involucran perforadoras
diseadas para construir labores verticales como piques y
chimeneas, y tiene un alto grado de mecanizacin.
-
Perforadoras hidrulicas
La diferencia principal con las neumticas es que usan una serie de bombas para introducir un caudal de aceite lograr el movimiento
del pistn y la rotacin del varillaje, esto permite mayor potencia de
trabajo.
Existen muchos modelos y estn fabricadas de acuerdo al uso, las partes principales se ven en la siguiente diapositiva
-
Partes principales de perforadora hidrulica
Pistn
bo
cin
a
Vlvula de fluidos
Sistema de
transmisin
potencia
Sellos
Culata
Motor
hidrulico
-
La perforacin hidrulica supone un avance tecnolgico con
respecto a la neumtica porque:
o Se logra mayor presin con menor perdida de
potencia en el trabajo, con esto se reduce el
consumo de energa a 1/3 en comparacin de los
sistemas neumticos.
o Menor costo de accesorios de perforacin (aceros),
debido a que se usan pistones mas largos y de
menor seccin, se estima que la vida til de los
aceros se puede elevar hasta en 20%
-
o Se incrementa la velocidad de penetracin entre 50%
a 100% con respecto a las perforadoras neumticas
o Mejores condiciones ambientales y de seguridad, se
genera menor ruido debido a que no existe escape
de aire.
o Mayor versatilidad en la perforacin debido a que se
puede regular la presin y velocidad de la maquina.
o Mayor facilidad de mecanizacin de las operaciones
de perforacin (cambio automtico de varillaje,
perforacin con mltiples martillo y un solo operador,
operaciones remotas, etc.)
-
Caractersticas principales
Especificaciones
Presin de Trabajo 75 a 250 bares
Frecuencia de impacto 2000 a 6000 golpes/min
Potencia de impacto 6 a 80 KW
Frecuencia 60 a 180 Hz.
-
Varillaje de para perforadoras hidrulicas
-
Jumbos para trabajos especficos
Jumbos de avance y tajeo horizontal:
Estas maquinas se usan en:
o Desarrollo de galeras, cruceros, rampas.
o Tajos donde se perfora horizontalmente
Se deben disear las labores de acuerdo a las dimensiones y rea de cobertura de la mquina
-
altura
Longitud del Jumbo
Largo del brazo
Longitud del
barreno
-
Jumbos para tneles:
Son mquinas de mayores dimensiones que estn equipadas con varias perforadoras hidrulicas, adems suelen ser
articuladas, con los que se logra mayor movilidad dentro del
tnel
-
Jumbos de bajo perfil
Estas maquinas son de menor altura que los convencionales y se usan en labores donde no se pueden excavar secciones
mayores a 20 m2
-
147
-
Perforadoras de Produccin
La perforacin de produccin esta ligada al mtodo de
explotacin del yacimiento. Los equipos y el grado de
mecanizacin de estos estn en funcin directa al diseo
geomtrico de las labores de extraccin de los minerales.
En los yacimientos estrechos (vetas), se usan perforadoras
manuales, en los tajos donde el banqueo se hace
perforando horizontalmente se usan Jumbos, en otros
mtodos donde las dimensiones del yacimiento lo permiten
se usan perforadoras radiales, rock drill o perforadoras tipo
DTH.
-
Jumbos radiales
Son perforadoras que pueden realizar taladros largos desde un galera en forma radial o paralela, algunas
caractersticas bsicas
Para galeras pequeas a medianas dimetros de perforacin en el
rango de 48 a 127 mm. Carruseles con capacidad de 17+1 barras
para perforacin mecanizada de hasta 32 m.
Para galeras medianas a grandes en el rango de dimetros de
perforacin de 89 a 165 mm, adaptado para equipar martillos en fondo
y carrusel con capacidad de 35+1 barras para perforacin mecanizada
de hasta 63 m.
-
150
-
Perforadoras para taladros largos
Son perforadoras montadas sobre orugas generalmente tipo rock drill (con martillos hidrulicos) o track drill
(martillos neumticos).
Estas estn diseadas para perforar horizontal o con una leve inclinacin (menor a 30) en bancos hacia abajo.
Se usan en produccin y pueden tener sistema DTH o OTH
-
Sistema de perforacin
-
Partes de Rock drill
-
156
7. Factores operacionales y prctica
operativa
-
Factores operacionales
La perforacin es una de las actividades mas delicadas del proceso minero porque con esta se inicia la
explotacin del yacimiento.
La perforacin es un proceso costoso y de alta precisin, de los resultados de esta dependern las
siguientes etapas de minado.
Los factores operativos necesarios para que esta actividad se realice de la mejor forma son:
-
Factores Operativos
Planeamiento y gestin
Buenos programas de perforacin : detalle,
asignacin y supervisin.
Capacidad tcnica para el control del diseo y planes
control del consumo de insumos y estandarizacin
de parmetros.
Maquina
Buena relacin de Potencia y Diseo con el trabajo
asignado
Disponibilidad mecnica alta
Bajo consumo de energa
Factor humano
Habilidades para operar la mquina
Disposicin y disciplina para respetar los procedimientos.
Capacidad tcnica para entender y solucionar los parmetros (diseos de
malla, dimetros, paralelismo, etc.)
-
Practicas operativas
La perforacin en minera subterrnea debe basarse en un procedimiento escrito que pueda estandarizar las
actividades unitarias con el objeto de lograr mayor
eficiencia y seguridad.
Este procedimiento es particular en cada operacin y para cada tipo de perforadora, si embargo podemos
esquematizarlo de la siguiente manera:
-
Fase: planeamiento
Establecer Secuencia de perforacin por zonas con base al plan de Minado.
1 Calcular el numero de taladros necesarios para cumplir el plan de desarrollo y produccin.
2 Asignar las perforadoras en cada frente de trabajo.
3 Optimizar el uso de maquinas. evitar maquinas stand by.
Diseo de malla de perforacin de con base a estndares establecidos.
1 Establecer plantillas de malla de acuerdo a la zona de trabajo, calidad de la roca, estabilidad del frente, mtodo de explotacin, etc.
2 estandarizar el uso de aceros de perforacin (brocas, barrenos, etc.).
Ubicacin de los taladros programados en el
terreno.
1 Marcar con topografa las mallas establecidas, generando un reporte digital de los puntos a perforar.
2 generar y proveer planos, diagramas y toda la informacin necesaria a la supervisin
-
Fase: Operacin
Antes de la Perforacin
1 Reunin de seguridad y explicacin del trabajo.
2 Elaboracin de ATS (anlisis de trabajo seguro)
3 Ejecutar el check list de la mquina y herramientas
.
Durante la operacin.
1 Respetar los diseos de perforacin
2 Controlar y documentar todos los eventos durante la perforacin. ( # de taladros, orden de perforacin, tiempo efectivo, demoras operativas y no operativas, etc.)
Despues de la perforacin
1 medicin de los taladros y reporte final de los taladros perforados.
2 reporte de tiempos y consumos (combustible, energa, aceros, etc.)
3 reporte de eventos y llenado de los reportes de cambio de guardia.
-
Fase: gestin
Elaboracin de estadisticas
1 Estadsticas de consumo: de combustible o energa, aceros de perforacin, consumibles, etc..
2 Estadsticas de operacin : velocidad de perforacin en cada tipo de roca, tiempos, etc.
3 Demoras operativas y no operativas.
.
Anlisis de parmetros
1 Establecer ratios de consumos por zona/maquina/insumo
2 Establecer los ciclos de perforacin por zona / tipo de trabajo/ maquina
3 Establecer la eficiencia operativas por cada maquina/zona
retroalimentacin
1 Elaboracin de planes.
2 identificacin de oportunidades de mejora
3 Elaboracin y control de presupuestos (costos asignados).
-
163
8. Criterios tcnico-econmicos de
seleccin
-
Existe un gran desarrollo tecnolgico en perforacin subterrnea, esto ha hecho que cada vez existan
mquinas mas especializadas.
La seleccin de las perforadoras debe ser cuidadosa porque cualquier falla ver reflejada en la eficiencia
operativa y por tanto en el costo.
Normalmente en una mina existen diferentes trabajos de desarrollo y produccin, entonces existen diferentes
tipos de perforadora operando.
-
Tipos de perforadoras en operacin
-
Criterio seleccin de perforadoras subterrneas
Aspectos tcnicos
Mtodo (s) de minado
seguridad
Produccin requerida
Caractersticas geomtricas y dimensiones de labores de desarrollo / produccin
Compatibilidad con otros equipos y maquinas.
infraestructura auxiliar (electricidad, ventilacin, talleres, etc.)
Aspectos econmicos
Financieros
Precio, costo beneficio, valor de rescate
Financiamiento: Tasa de inters, vida til econmica
Costo de mantenimiento y reparacin
Costo de aceros y accesorios.
-
Mtodo Shirinkage
Produccin Preparacin/desarrollo horizontal Preparacin/desarrollo vertical
Criterio tcnico
-
Mtodo sub level stoping
Produccin Preparacin/desarrollo horizontal
Preparacin/desarrollo vertical
-
Mtodo cmaras y pilares
Produccin Preparacin/desarrollo horizontal
Preparacin/desarrollo vertical
-
Block caving
Produccin Preparacin/desarrollo horizontal
Preparacin/desarrollo vertical
-
Criterio econmico
Se evala bsicamente el costo de operacin de la mquina.
En este costo se debe considerar
Costos fijos: Intereses del capital invertido, depreciacin, impuestos y seguros.
Costos variables : combustible, lubricantes, aceros de perforacin y mano de obra directa.
-
Algunas definiciones importantes
Inversin (V): se refiere al valor de la maquina, este puede ser CIF/FOB o puede incluir aranceles e impuestos.
Valor rescate (vr): es el monto econmico que se piensa recuperar al final de la vida til de maquina, generalmente se
expresa en un % del valor inicial
-
Vida til (N) : es el periodo durante la maquina trabaja con un rendimiento econmicamente justificable
Inversin media anual (VIMA) :es el valor que se considera como invertido al principio de cada ao de la vida de la maquina.
VIM =((N+1)/2N) x V
V= valor de la maquina o inversin
-
Depreciacin (D) : es el costo que resulta de la disminucin en el valor de la maquina como consecuencia de su uso
D = (V-vr)/ve
ve= vida econmica en horas.
Inters de capital invertido (I) : cualquier empresa para comprar maquinaria adquiere fondos de bancos o mercado de capitales,
pagando una tasa de inters la misma que debe ser calculada
en el costo operativo.
-
MO mantenimiento y reparacin: son los costos que se originan en la conservacin de la maquinas. (mantenimiento preventivo).
Es difcil establecer un promedio de costo debido a las diferentes condiciones de trabajo, por eso se estimar en base a
un %MR (tablas), V y vr.
-
Perforadora de ORUGAS 0.70%
cargadores Sobre Llantas ( de 1 a 3,5 yd3) 0.60%
Cargadores Sobre Llantas ( de 4 a 8 yd3) 0.60%
Retroexcavadora de Oruga 0.60%
Tractores de Oruga (250 HP) 0.60%
Motoniveladoras 0.60%
Rodillo 0.55%
MR= %MR * (V/ve)
Gastos de Mantenimiento y Reaparacion (MR)
-
Consumo de Combustibles y Lubricantes: El consumo de combustible es dado por el fabricante, hay que corregir por
altura (perdida de potencia de motor por altura geogrfica).
Los consumos de lubricantes y dems consumibles tambin son dados por los fabricantes. Para el calculo previo se ha
relacionado este al consumo de combustible.
-
Mano de Obra directa : se considera al personal que esta directamente involucrado en la operacin de la maquina
(perforista). El costo generalmente es proporcionado por RRHH.
Aceros de perforacin : de debe determinar la vida til de cada uno de ellos, inicialmente se determina en base a tablas del
fabricante, sin embargo se debe llevar una estadstica del
consumo en campo para tener mejor datos.
-
Caso prctico 5
El plan minero de mina Rocasa sido diseado para el mtodo corte
y relleno con 14 metros de altura rebaje en los niveles superiores y
de 17 a 20 metros de altura rebaje en los niveles inferiores.
La altura rebaje inferior incluye mayores costos por tonelada de
mineral, pero tiene menores costos teniendo en cuenta el refuerzo
de rocas. El minado apunta que empezar desde el nivel ms
profundo para minimizar las prdidas de mineral en pilar horizontal.
Calcular el costo horario de las perforadoras necesarias para la
explotacin con los siguientes datos:
-
Precio Maquinas
Jumbo 2 brazos 600,000
Perf. taladros largos 800,000.
Valor rescate
Jumbo 10%
Perf. Taladros largos 12%
Vida til en horas
Jumbo 60,000
Perf. Taladros largos 80,000
Tasa de inters
Jumbo 12%
Perf. Taladros largos 8%
-
Solucin
Corte y relleno
Produccin Preparacin/desarrollo
-
Determinamos la inversin promedio anual, con los datos proporcionados para el Jumbo de 2 brazos:
A.- DATOS
Potencia de Motor
600,000 US$
Valor residual - termino de vida util (10%) 60,000 US$
540,000 US$
60,000 Vida Util Hrs (ve)
8.33 Aos (N)
2.0 Guardias/da
10.00 Hrs efect./Gdia.
Horas de operacin por ao 7,200.00 Horas
US$
N+1 x V
2 N
Tasa Interes efectiva anual (TEA) 12.00%Condiciones de Operacin PROMEDIO
Maquina JUMBO 2brazos
Inversin Anual Promedio = 336,000.00
VALOR DE LA MAQUINA (V)
Precio Base de Depreciacin
Tiempo de Depreciacin
Inversin Anual Promedio =
-
Calculamos el costo de propiedad horario de la perforadora Jumbo:
Calculo del costo de Operacin, debemos saber que:
La mquina consume 10 gph de diesel
El precio del diesel 3.75 $/galon.
El consumo de grasa y lubricantes representa 68% del
precio del combustible
Los gastos de mantenimiento MR = 0.70
B.- COSTO DE POSESIN o PROPIEDAD
US $/ Hr.
9.00
(N+1/2N) x V x i x N 5.60
Vida Util HrsCosto de Posesin por Hora 14.60
Precio Base Depreciacion
Tiempo Depreciacion (hrs)Depreciacin por Hora = =
Costo Financiero = =
=
-
Calculamos el costo de propiedad horario de la perforadora Jumbo:
Calculo del costo de Operacin, debemos saber que:
La mquina consume 10 gph de diesel
El precio del diesel 3.75 $/galon.
El consumo de grasa y lubricantes representa 68% del
precio del combustible
Los gastos de mantenimiento MR = 0.70
B.- COSTO DE POSESIN o PROPIEDAD
US $/ Hr.
9.00
(N+1/2N) x V x i x N 5.60
Vida Util HrsCosto de Posesin por Hora 14.60
Precio Base Depreciacion
Tiempo Depreciacion (hrs)Depreciacin por Hora = =
Costo Financiero = =
=
-
Calculamos la mano de obra directa, los costos de aceros de perforacin y el costo total horario del Jumbo
C.- COSTOS DE OPERACIN US $/ Hr.
Consumo Diesel 10.00 Gln/hr 3.75 US$ / Galn 37.50
Consumo de aceite, grasas, filtros, etc. (% consumo combustible segun dato) 25.31
Mantenimiento y Reparacion MR=%MR*(V/ve) 7.00
Costo de Operacin por Hora 69.81
F MANO DE OBRA DIRECTA Personas 1.00 $ hr/mes
2500.00 240.00 10.42G Accesorios Vida Util Precio
Hrs. Efect. USD $
Aceros de perforacion 200.00 2000 10.00
10.00
H COSTO TOTAL HORARIO 104.83
basico + bonificaciones
US $/ Hr.
Costo Accesorios
-
Solucin para la Perforadora de taladros largos: Determinamos la inversin promedio anual, con los datos
proporcionados :
A.- DATOS
Potencia de Motor
800,000 US$
Valor residual - termino de vida util (10%) 80,000 US$
720,000 US$
80,000 Vida Util Hrs (ve)
11.11 Aos (N)
2.0 Guardias/da
10.00 Hrs efect./Gdia.
Horas de operacin por ao 7,200.00 Horas
US$
N+1 x V
2 N
Tasa Interes efectiva anual (TEA) 8.00%Condiciones de Operacin PROMEDIO
Maquina DTH
Inversin Anual Promedio = 436,000.00
VALOR DE LA MAQUINA (V)
Precio Base de Depreciacin
Tiempo de Depreciacin
Inversin Anual Promedio =
-
Calculamos el costo de propiedad horario de la perforadora DTH:
Calculo del costo de Operacin, debemos saber que:
La mquina consume 12 gph de diesel
El precio del diesel 3.75 $/galon.
El consumo de grasa y lubricantes representa 60% del
precio del combustible
Los gastos de mantenimiento MR = 0.75
B.- COSTO DE POSESIN o PROPIEDAD
US $/ Hr.
9.00
(N+1/2N) x V x i x N 4.84
Vida Util HrsCosto de Posesin por Hora 13.84
Precio Base Depreciacion
Tiempo Depreciacion (hrs)Depreciacin por Hora = =
Costo Financiero = =
=
-
Calculamos la mano de obra directa, los costos de aceros de perforacin y el costo total horario de la perforadora DTH
C.- COSTOS DE OPERACIN US $/ Hr.
Consumo Diesel 12.00 Gln/hr 3.75 US$ / Galn 45.00
Consumo de aceite, grasas, filtros, etc. (% consumo combustible segun dato) 27.90
Mantenimiento y Reparacion MR=%MR*(V/ve) 7.50
Costo de Operacin por Hora 80.40
F MANO DE OBRA DIRECTA Personas 1.00 $ hr/mes
2500.00 240.00 10.42G Accesorios Vida Util Precio
Hrs. Efect. USD $
Aceros de perforacion 200.00 3000 15.00
15.00
H COSTO TOTAL HORARIO 119.66
basico + bonificaciones
US $/ Hr.
Costo Accesorios
-
189
9. Mantenimiento de equipos
-
El mantenimiento se realiza de acuerdo a las especificaciones de fabricante y generalmente esta
referido a lubricacin y cambio de piezas que se
desgastan por el uso.
-
Las partes que tienen un mantenimiento preventivo especificado son:
-
o Sistema Hidrulico : para percusin,
rotacin, avance y posicionamiento
del boom.
o Sistema de Agua : Para el barrido de la
broca y enfriamiento del aceite hidrulico.
o Sistema de Aire : Para
lubricacin y presurizacin del
cabezal (front head) de la
perforadora.
o Sistema Elctrico : Para
la operacin y control de
los motores elctricos
-
Mantenimiento diario
1. Engrasar todos los puntos indicados
2. Tenga cuidado de la lubricacin del brazo hidrulico y de la viga de
avance.
3. Revisar el ajuste de los pernos.
4. Revisar el nivel de aceite; agregar aceite cuando sea necesario.
5. Revisar el ajuste de los terminales.
6. Revisar los apoyos centralizadores.
7. Observar si existen fugas de agua y aceite.
8. Observar la condicin de los filtros de retorno.
9. Cuando cambie mangueras recuerde taparlas para mantenerlas
limpias, adems no olvide de taponear las conexiones de la
perforadora cuando la remueva para reparacin.
10.Mantenga la limpieza tambin cuando reemplace el acumulador.
-
194
10. Seguridad y prevencin de accidentes
-
La seguridad en el trabajo es el tema mas importante en la minera subterrnea.
Existe legislacin y reglamentos para regular y prevenir accidentes, estos varan en cada pas, si embargo todos
buscan eliminar los accidentes.
La gestin de la seguridad es integral, para esto se han diseado sistemas, que a travs de la capacitacin,
procedimientos, anlisis situacionales, etc. permiten que
se cumpla los objetivos planteados.
-
El sistema se basa bsicamente en:
Sistema Gestin
Identificacin de peligros evaluacin y control riesgos
IPERC
Procedimiento Escrito de Trabajo Seguro
PETS
Anlisis de trabajo seguro
ATS
-
IPERC
Se debe construir una matriz de peligros, riesgos y los controles para controlar los accidentes en cada proceso.
-
PETS
Siempre se debe escribir el procedimiento del trabajo a realizar, este debe ser conocido por todos los
trabajadores involucrados.
-
Procedimiento trabajo seguro en perforacin
Use todo el EPP Requerido
Cuando arranque realice la prueba de verificacin de los frenos de servicio inmediatamente.
No esta permitido llevar pasajeros.
Si es elctrico Asegrese que el cable est apropiadamente fijado, y que el tapn y el enchufe este limpio para evitar el dao a ellos.
Observe la longitud del cable.
Verifique la tensin y la longitud del cable al manejar hacia la ubicacin de trabajo
Conducir
Todos los procedimientos de mantenimiento se han ejecutado.
La transmisin esta en neutral.
La vlvula selectora de control del brazo hidrulico en la posicin
adecuada.
Revisar la altura adecuada el techo de seguridad.
Mover el brazo a la posicin de manejo, rotar la viga de avance sobre el brazo y baje el extremo posterior contra el brazo.
Mover el extensor, viga de avance y la perforadora a la posicin posterior.
Antes de operar verificar que el freno de parqueo est funcionando perfectamente.
Antes de arrancar
Abrir la vlvula del fondo para eliminar el agua que puede haber aumentado en el lubricador y el tanque principal.
Revisar los niveles de aceite del tanque hidrulico y Lubricador central y agregue cuando sea necesario.
Revisar el nivel de agua en el purificador de agua (si posee uno) y agregar cuando sea necesario
Verificar
-
Arrancar la bomba de agua y el compresor.
Revisar que los controles de operacin y el panel de control estn en la posicin central (neutro) y las perillas de parada de emergencia estn en la posicin aplicado.
Arrancar el Sistema hidrulico, presionando el botn de arranque (start).
Utilizando las gatas ubicar el jumbo paralelamente al eje axial del tnel.
Posicionar la viga de avance paralela con el eje de rotacin del brazo, para ello es posible utilizar el sistema de paralelismo automtico.
Ver la malla de perforacin a utilizar y revisar la secuencia de los taladros a perforar.
Usando el cilindro de extensin de la viga de avance posicionarlo contra la roca.
arrancar la perforadora
Estacionar a una distancia adecuada del frente de Perforacin.
Apagar el motor diesel y aplicar el freno de parqueo.
Conectar el interruptor principal de corriente y el de luces.
Conectar la manguera de agua. Antes se debe limpiar las mangueras para abrir las lneas de alimentacin.
Revisar el lugar de perforacin, que exista una visin adecuada y el techo de la galera este segura.
Conectar la manguera de aire cuando sea necesario. Limpiar la manguera antes de conectarla.
Antes de perforar
-
Haga reposar la perforadora a una distancia de 5 10 cm de la parte posterior para prevenir la fatiga del resorte amortiguador de choques.
Remover la broca y cambiarla por una nueva.
Mover la viga de avance y el brazo hidrulico a la posicin de traslado.
Verificar la altura correcta del techo de seguridad protector al momento del traslado.
Desconectar la manguera de agua. En lugares donde las temperaturas sean extremadamente fras corte el flujo de agua inmediatamente..
Subir las gatas. Desconectar la lnea de alimentacin de energa elctrica y desconecte el interruptor generacin
Observar la viga de avance para impedir al cable caerse, y tener el cuidado de no golpear los extremos de las alimentaciones.
Maneje cuidadosamente y evite las paradas sbitas.
Cuando se detenga estacione el jumbo en una lugar seguro y apropiado, utilizando las gatas dispuestas
.
Al final
Coloque los controles de la rotacin, percusin y de avance a la posicin de perforacin.
Revise que la inyeccin de agua est operando.
El agua debe fluir libremente a travs del barreno de la perforadora.
La presin recomendada de trabajo es:
Con flujo separado 5 15 bar. Con flujo central 5 10 bar. Cuando la broca este penetrando en la roca un poco, entonces usted puede aplicar todo el poder de perforacin adelante.
La percusin y el avance estarn operando ahora a todo el poder posible.
Revise que el barreno est en el medio de los centralizadores.
Ajuste la posicin de la viga de avance cuando sea necesario.
perforar
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ATS
Antes de realizar una labor se debe identificar los riesgos y determinar los controles por cada uno de los
trabajadores, estos deben quedar documentados.
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NUNCA!
Usar herramientas no autorizadas
Usar equipo o accesorios en mal estado Transportar personas en la perforadora
Introducir la manos en partes en
movimiento ( usar guardas)
Usar prendas o elementos que
puedan quedar atrapadas en partes
en movimiento
Usar el aire comprimido para limpiar
la ropa de trabajo.
No deben faltar o estar en mal estado
los seguros de mangueras o tubos
que trabajan con alta presin.
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SIEMPRE ANTES DE PERFORAR!
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205
11. Impacto de la seleccin de la perforadora
en los costos totales
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El costo de perforacin es inversamente proporcional a la velocidad de penetracin de la perforadora
CP = 1/VP
De esta relacin se deduce que el impacto en el costo total de perforacin, esta influido por la mejor seleccin
de la mquina , es decir que se debe elegir la maquina
de mayor rendimiento para las condiciones de la
operacin.
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Caso prctico 6
En una mina donde se produce 117,000 TM/mes de mineral y donde se extrae 13 750 TM/mes de desmonte
por la preparacin, se tiene los siguientes datos de los
costos e inversiones:
Costos Totales US$ $/TMExploracion 228,204 0.95
Perforacin DESARROLLO 50,922 3.70
Perforacin PRODUCCION 157,507 1.35
Voladura DESARROLLO 20,177 1.47
Voladura PRODUCCIN 91,832 0.78
Sostenimiento 8,661 1.41
Carguio DESARROLLO 35,140 2.56
Carguio PRODUCCION 247,385 2.11
transporte desarrrollo 9,839 0.72
transporte produccion 90,415 0.77
Planta
Chancado 386,043 2.99
Flotacin 391,121 3.02
Refinacin 1,439,311 162.96
3,156,558 184.79
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Determinar impacto del costo de perforacin y el costo de las perforadoras en el costo total.
Peforacin Perforadora Exploracion 500,000 2 1,000,000 15,120
Perforadora Desarrollo 500,000 1 500,000 9,360
Perforadora Produccion 500,000 2 1,000,000 18,720
Voladura Bulk Loader 450,000 1 450,000 6,804
Carguio SCOOPTRAM 350,000 4 1,400,000 26,208
Transporte dumper 400,000 7 2,800,000 52,416
Auxiliares 200,000 3 600,000 11,412
Planta CHANCADO 5,000,000 1 5,000,000 93,600
FLOTACION 5,000,000 1 5,000,000 93,600
REFINACION 50,000,000 1 50,000,000 648,000
67,750,000 975,240
Valor Unitario
Equipo
Inversin total
inicial (CAPEX) cant. Equipo
costo de
propiedad
mensual
-
Solucin:
El impacto del costo de perforacin representa el 6.6 % del
total mensual Costos Totales US$ % del costo total
Exploracion 228,204 7.2%
Perforacin DESARROLLO 50,922 1.6%
Perforacin PRODUCCION 157,507 5.0%Voladura DESARROLLO 20,177 0.6%
Voladura PRODUCCIN 91,832 2.9%
Sostenimiento 8,661 0.3%
Carguio DESARROLLO 35,140 1.1%
Carguio PRODUCCION 247,385 7.8%
transporte desarrrollo 9,839 0.3%
transporte produccion 90,415 2.9%
Planta
Chancado 386,043 12.2%
Flotacin 391,121 12.4%
Refinacin 1,439,311 45.6%
3,156,558 100%
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Si consideramos que el costo mensual de las perforadoras se
representan en la amortizacin + la depreciacin entonces el
impacto en el costo total del equipo es 0.89% del costo total
depreciacin
mensual x equipo
Depreciacin y
amortizacin Total % costo total
Peforacin Perforadora Exploracion 500,000 2 10,800 4,320 15,120 0.48%
Perforadora Desarrollo 500,000 1 5,400 3,960 9,360 0.30%
Perforadora Produccion 500,000 2 5,400 3,960 18,720 0.59%Voladura Bulk Loader 450,000 1 4,860 1,944 6,804 0.22%
Carguio SCOOPTRAM 350,000 4 3,780 2,772 26,208 0.83%
Transporte dumper 400,000 7 4,320 3,168 52,416 1.66%
Auxiliares 200,000 3 2,160 1,644 11,412 0.36%
0.00%
Planta CHANCADO 5,000,000 1 54,000 39,600 93,600 2.97%
FLOTACION 5,000,000 1 54,000 39,600 93,600 2.97%
REFINACION 50,000,000 1 270,000 378,000 648,000 20.53%
975,240 31%
Equipo
amortizacion
mesualxequipo
Valor Unitario
Equipo
cant.
Equipo
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12. Optimizacin Operativa
-
La optimizacin operativa en la perforacin va estar influida por el uso de software de diseo y la
automatizacin de la perforacin
Diseo con sotfware
Mejor calculo de los parmetros geomtricos, burden espaciamiento.
Mejor calculo de explosivos que resulta en mejor fragmentacin y mayor avance.
automatizacin
control informtico permite medir todos los parmetros de perforacin y adaptarlos a las necesidades requeridas y adems con la utilizacin de sensores y servo vlvulas permite situar los barrenos en su posicin exacta, evitando las imprecisiones que son provocadas por errores humanos
Mejores resultados
Ahorro de mano de obra Menor tiempo de perforacin
Menor sobre perforacin Control de la operacin Ahorro en varillaje y explosivos
Menores costos de excavacin y seguridad en el trabajo
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La automatizacin permite poder perforar
automticamente una malla completa bajo
la direccin de un software y el mnimo
de interferencia por parte del operador.
Es apropiado para todas las aplicaciones
que requieren una localizacin exacta de
los barrenos para dar un perfil deseado
con un mnimo de sobre excavacin y un
mnimo de dao a la roca circundante.
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bibliografa
Introduccin al Jumbo Hidrulico
Universidad Nacional de Ingeniera- Centro de formacin tcnica.
Manual de perforacin y voladura de Rocas
Instituto GeoMinero Espaa
Manual Prctico de Voladura
3ra Edicin EXSA
Ing. Jess Ramos Salazar
El equipo y sus costos de operacin
CAPECO 1996
Universidad Politcnica de Valencia
PoliBlog
Ing. Victor Piqueras.
-
Paginas Web
www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/escolares_extraccion_
equipos_asociados.asp
www.accessscience.com/undergroudmine
www.atlascopco.com.pe/
pol.atlascopco.com/
www.mining.sandvik.com/
www.serminsa.cl/