criterios de selección de equipo de perforacion

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  • 1

    Criterios de seleccin de

    perforadoras en Minera

    Subterranea

    MSc. Carlos Retegui Ordoez

  • 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

  • 3

    1. Introduccin

  • 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.

  • 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

  • 6

    1. Tipos de Unidades

  • 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

  • 8

    JACK HAMMER

    JACK LEG

    STOPER

    Tipos de perforadoras livianas

  • 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

  • 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

  • Desventajas

    Alto nivel sonoro

    Desvi de la perforacin por la flexibilidad del varillaje

  • 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

  • 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

  • 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:

  • 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:

  • Stopper

    Perforadora que se emplea para la construccin de chimeneas y tajeo en labores de explotacin

    (perforacin vertical hacia arriba).

  • 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

  • 18

    JUMBO

    RAISE BORING

    ALIMAK

    BLIND HOLE

    Tipos de perforadora avance y desarrollo

  • 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.

  • 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.

  • Capacidad de excavacin con mltiples

    perforadoras

  • 22

    Perforacin

    mecanizada para

    minera subterrnea

    FRONTEO

    TALADROS

    LARGOS

    EMPERNADO

    RES

    BAJO PERFIL

    TUNELERIA

  • 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.

  • 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)

  • 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.

  • 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.

  • Video RB

  • 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.

  • 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.

  • 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

  • 32

  • 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.

  • 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.

  • 35

  • 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.

  • 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

  • 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.

  • 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).

  • 40

    Perforadoras Horizontales

    Perforadoras Radiales

    Perforadoras Taladros Largos.

    Tipos de perforadora produccion

  • 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

  • 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.

  • o Utilizado principalmente en minera subterrnea para

    realizar taladros largos en forma radial, generalmente desde

    una galera o labor inferior

  • 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

  • 45

    Perforadoras con Martillo en Cabeza (OTH)

    Perforadora DTH.

    Tipos de perforador taladros largos

  • 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

  • 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.

  • 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).

  • 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

  • 52

    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

  • 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

  • Minera continua construccin de tneles

    sin perforacin y tronadura (TBM)

    54

  • 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

    -

  • 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

    56

  • 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

    57

  • 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

    58

    SONDAJE CON DIAMANTINA

  • Perforadoras diamantinas

    59

    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

  • 60

    DIAMEC U8

    sonda subterrnea ms potente

    avance con un cilindro hidrulico telescpico permite

    una perforacin fiable de

    sondeos rectos

  • 61

    Perforadoras de superficie con diamantina

  • 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

    62

    SONDAJE CON AIRE REVERSO

  • Schramm T685WS Taladro Montado en Camin

    GRAN RESISTENCIA

    MONTADO SOBRE CAMIN

    MOTOR EN CUBIERTA DE 760 HP (567 KW)

    63

  • Drilltech D40K

    EQUIPADAS CON MOTORES DIESEL DE

    600 HP

    PROFUNDIDADES DE 600 MTS

    64

  • 65

    2. Tiempo de ciclo

  • 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.

  • Ciclo especifico Perforacin

    Posicionar

    Penetrar

    Cambiar barra

    Penetar

  • Video

  • 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

  • Ciclo de perforacin en frentes

    Perforacin Carga de taladros

    Voladura

    Ventilacin

    Acarreo y transporte desatado de roca

    sostenimiento

    Marcar puntos

  • video

  • 72

    3. Mtodos de perforacin

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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.

  • En la actualidad este trabajo se hace con maquinas que aceleran el proceso de penetracin en la roca.

  • 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.

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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)

  • Velocidades de barrido con aire

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • 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

  • 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)

  • 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.

  • Sistemas constructivos con perforacin

  • 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

  • Seleccin del mtodo de perforacin

  • 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.

  • Mtodo de explotacin vs. mtodo de

    perforacin

  • 98

    4. Sistemas de montaje

  • 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:

  • Sistema de Montaje de Perforadoras

    Mviles

    Sobre Ruedas

    Neumticos

    Rieles

    Sobre Orugas

    Fijos

    Sobre Plataformas

    Montajes Especiales

  • Sistema de montaje mvil : Jumbo

    Chasis

    corredera

    Perforadora

    Brazo de perforacin

    Sistema hidrulico

    Unidad de potencia

    Tren de potencia

    Carrete

  • Partes principales del chasis

  • Partes principales tren de potencia

  • Unidad de potencia

  • Brazo de perforacin

  • Correderas o deslizadoras

  • Carrete

  • 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

  • 116

    5. Velocidad de penetracin

  • 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

  • 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.

  • Velocidad de perforacin para perforadoras

    Rotacin Percusin

    Propiedades geolgicas

    Propiedades de la perforadora

    30 KW

    40 KW

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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.

  • 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.

  • SIEMPRE ANTES DE PERFORAR!

  • 205

    11. Impacto de la seleccin de la perforadora

    en los costos totales

  • 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.

  • 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

  • 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%

  • 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

  • 211

    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

  • 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.

  • 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/