criterios de selección de perforadoras en minería subterranea

1

Criterios de selección de

perforadoras en Minería

Subterranea

MSc. Carlos Reátegui Ordoñez

Índice Numero

diapositiva

1. Introducción 3

2. Tiempo de ciclo 65

3. Métodos de perforación 72

4. Sistemas de montaje 98

5. Velocidad de penetración 116

6. Características generales y de diseño 129

7. Operaciones básicas y práctica operativa 156

8. Criterios técnico económicos de selección 163

9. Mantenimiento de equipos 189

10. Seguridad y prevención de accidentes 194

11. Impacto de la selección de la perf. en costos totales 205

12. Optimización operativa 211

3

1. Introducción

Objetivo

Al final del presente curso- taller, los participantes tendrán

las mejores herramientas técnicas, conceptuales y de

diseño para poder decidir sobre el método y equipo de

perforación que incremente la productividad de las

operaciones en mina.

• La perforación de roca es un procedimiento fundamental

para arrancar el material en la minería subterránea.

• La perforación tiene una gama de aplicaciones extensa

y variable, por eso hoy se tiene distintos equipos

diseñados para tratar con distintas maneras de perforar

roca.

• La perforación de rocas en minería subterránea se

efectúa principalmente para:

– Labores de Preparación y desarrollo

– Labores de producción

6

1. Tipos de Unidades

• Perforación horizontal o inclinada

• Perforación vertical hacia arriba

• Perforación vertical hacia abajo

Perforadoras ligeras

• Perforación de frontones y túneles

• Sistemas de perforación de piques y chimeneas (Raise Boring, Blind hole, Alimak)

Perforadoras de avance o desarrollo

• Perforación de tajos horizontales

• Perforadoras de tajos verticales

• Perforadoras radiales

• Perforadoras taladros largos (DTH)

Perforadoras de producción

• Empernadoras

• Perforadoras continuas de túneles

• Perforadoras diamantinas

Perforadoras para trabajos específicos

Clasificación de equipos

8

JACK HAMMER

JACK LEG

STOPER

Tipos de perforadoras livianas

Jack Hammer

• Utilizada para la perforación 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

Características principales

• Peso: 17kg a 23 kg

• Frecuencia: 2040 a 2100 golpes por minuto

• Rotación: 130 a 170 rpm

VENTAJAS:

Para rocas duras no muy permeables

Desventajas

Alto nivel sonoro

Desvió de la perforación 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 construcción de galerías,

subniveles, rampas

Características principales

• Especificaciones

Longitud de la perforadora 686.00 mm

Peso de la perforadora 33.00 kg

Carrera del pistón 73.25 mm

Carrera útil del pistón 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

Ø interior del cilindro de avance 67.00 mm

Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3

• Fácil de usar

• Útil para perforación de tiros cortos

• Rápida mantención

• Bajo precio

• Adaptable a cualquier tipo de roca

• Se adopta a cualquier tipo de terreno

Ventajas:

• Peligro al no controlar bien la válvula de circuito de aire

• No recomendable para tiros largos

• perforación ruidosa, contacto directo con el polvo y agua

• Limitante con la altura de la sección

Desventajas:

Stopper

• Perforadora que se emplea para la construcción de

chimeneas y tajeo en labores de explotación

(perforación vertical hacia arriba).

Características principales

• Especificaciones

Diámetro del cilindro 79.40 mm

Carrera del pistón 73.25 mm

Carrera útil del pistón 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

Diámetro 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 vehículos donde se colocan 1 o mas perforadoras

hidráulicas que pueden ser operadas por una sola

persona en la cabina o a control remoto.

• Estos están diseñados para perforar horizontalmente

tanto en frontones como en tajeo.

• El accionamiento de las bombas hidráulicas de las

perforadoras puede ser mediante energía eléctrica o

generada por un motor diesel.

• Pueden estar montados sobre rieles o sobre ruedas.

• La sección de trabajo va desde los 6 a 210 metros

cuadrados dependiendo de la cantidad de perforadoras

instaladas sobre la unidad móvíl.

Capacidad de excavación con múltiples

perforadoras

22

Perforación

mecanizada para

minería subterránea

FRONTEO

TALADROS

LARGOS

EMPERNADO

RES

BAJO PERFIL

TUNELERIA

RAISE BORING

• Es un procedimiento constructivo para la ejecución

mecanizada de piques o chimeneas entre dos niveles

dentro de una mina o en un proyecto de ingeniería civil.

• El procedimiento, desarrollado en la década de los 50 en

Estados Unidos, consiste básicamente en perforar un

barreno piloto y luego ensanchar la perforación hacia

arriba mediante una cabeza escariadora.

• Se perfora con diámetros habituales entre 2 y 3 m, a

unas profundidades de 100 a 200 m, aunque se han

llegado a 6 m de diámetro y más de 1000 m de

profundidad.

Características de

operación

Rendimientos

Diámetro piloto desde 121/4 “

a 15”.

Diámetro chimenea desde

1.5 a 6.0 m.

Empuje escariado 1920 kN.

Nominal 12 – 20 m/día.

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, método VCR o Alimak),

o El perfil liso de las paredes, la sobre excavación

inexistente

o Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas.

• En cuanto a los inconvenientes,

o Inversión elevada

o El costo de excavación unitario es alto

o Poca flexibilidad en dimensiones y cambios de

dirección.

o Dificultades en rocas en malas condiciones y la

necesidad de personal especializado.

• Video RB

Sistema ALIMAK

• Se emplea, desde 1957, en la perforación de chimeneas

donde no es posible el acceso superior necesitando un

nivel de trabajo en el subsuelo.

• Es un método flexible y económico. Consta de los

siguientes elementos:

• jaula,

• plataforma de trabajo,

• motores de accionamiento,

• carril guía y elementos auxiliares.

• La elevación de la plataforma se realiza a través, de un carril guía

curvado empleando motores de aire comprimido, eléctricos o diesel.

• La fijación del carril a la roca se lleva a cabo con pernos de anclaje,

y tanto las tuberías de aire como de agua necesarias para la

perforación, ventilación y el riego se sitúan en el lado interno del

carril guía para su protección.

• Las fases en la construcción de la chimenea son las

siguientes:

o perforación y carga de los barrenos (operación realizada

con perforadora neumática)

o descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay

una voladura, hay que retirar la plataforma)

o ventilación y riego

o elevación de la plataforma y “desatar” el techo

32

BLIND HOLE

• Este método consiste en el uso de máquinas

electrohidráulicas para la excavación de chimeneas

mineras en forma ascendente.

• Lo que se hace para la realización de las chimeneas es

perforar el tiro guía y se realiza el ensanchamiento de la

chimenea al diámetro que se necesite.

• El material excavado cae por gravedad al nivel de la

máquina y será guiado por un colector para prevenir

riesgos.

• El empuje se obtiene de los sistemas hidráulicos de

bombas de alta presión y la rotación de un motor

eléctrico de unos 250 HP que va con la transmisión

inmediatamente bajo el escariador.

• Para alcanzar la altura de excavación se adicionan en el

cuerpo de la máquina, 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:

Está compuesto por tubos de perforación 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

operación.

El estabilizador tiene como función disminuir al mínimo la desviación

del orificio piloto y así mantener el diámetro total del orificio piloto.

– Cortador de rocas:

Está compuesto por las unidades de brocas tricónicas. que tienen la

función de cortar la roca mediante compresión la cual es ejercida

desde el set de barras.

– El tricono guía.

– Está compuesto por un conjunto de tres brocas pequeñas que

están unidos en una misma barra cuya función es realizar el

orificio piloto de la perforación

Tricono guía

Cortador de Rocas

Set de barras

• La excavación de chimeneas con equipos Blind Hole se

realiza siguiendo rigurosos procedimientos de trabajo y

como la operación de los equipos se realiza a distancia,

desde un panel de control, lo transforma en un método

altamente seguro, ya que el personal siempre estará

fuera de la línea de excavación.

• Con este método se perfora chimeneas desde 0,5 m

hasta 1.5 m.

Características de

operación

Rendimientos

Diámetro piloto

desde 9 a 97/8 ”.

Diámetro

chimenéa desde

0.6 a 1,5 m.

Empuje escariado

1285 kN.

Nominal 7 m/día.

Operacional 0,49

m/hora

(9 m/día).

40

Perforadoras Horizontales

Perforadoras Radiales

Perforadoras Taladros Largos.

Tipos de perforadora produccion

Perforadoras Horizontales

• En producción los jumbos permiten la mecanización de

las operaciones de perforación y tienen la capacidad de

posesionar perforadoras de avance para perforar

barrenos según las órdenes del operario

Perforadoras radiales

• Jumbo Radial

o Pueden tener Perforadoras Neumáticas o Hidráulicas tipo

martillo en la cabeza (OTH) o perforadoras tipo Down the

Hole (DTH)

o Están montadas sobre vehículos 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 minería subterránea para

realizar taladros largos en forma radial, generalmente desde

una galería 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 perforación de barrenos

mucho más largos que las perforadoras con martillo en

cabeza.

Existen perforadoras neúmaticas tipo track drill e

hidráulicas tipo rock drill

45

Perforadoras con Martillo en Cabeza (OTH)

Perforadora DTH.

Tipos de perforador taladros largos

Perforadoras OTH

• Están montados sobre vehículos de orugas

• Pueden tener martillos neumáticos o hidráulicos

• Perforan diámetros entre 64-102 mm.

• Contienen carruseles para barrenos y logran perforar

hasta 50 m

• Máxima inclinación de trabajo: 30°

Perforadoras DTH

• Se usan en minería subterránea en el área de

producción.

• Diámetro de perforación 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 método de perforación

está indicado para rocas duras y diámetros superiores a

los 150 mm.

50

Wagon drill

Diseñada para perforar con martillo de

fondo de 2”, 3” y 4”, en diametro de 2 ¾ “

(70 mm) hasta 5” (127 mm).

Perforadoras para trabajos específicos

Son perforadoras altamente especializadas que sirven para para realizar tareas especificas en construcción.

Veremos 3 tipos:

Empernadoras (bulonadoras), que son aquellas que sirven para sostenimiento mediante pernos de anclaje

Tuneleras continuas, son maquinas de construcción continua de túneles

Perforadoras de exploración

52

Longitudes de bulón 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 bulón 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

Minería continua construcción de túneles

sin perforación y tronadura (TBM)

54

TUNEL BORING MACHINE (TBM)

• Aéreas máximas : 70-300 m2 aprox.

• Profundidad :mayores a 25 km

• Diámetro : 1 - 19.5 mts

• trabajo en menor tiempo y de mayor calidad a fin de cuentas

sale mas barato que hacerlo por perforación y voladura

• Producen una pared de los túneles Lisa

-

En la perforación de sondaje se puede definir dos

grandes rubros:

a) Diamantina, en la que al producirse la

perforación lo que se extrae es un testigo de roca.

b) Circulación Reversa, donde se destruye

absolutamente la roca y se saca un detrito.

Ocasionalmente se combinan ambos métodos en

yacimientos que tienen una sobrecarga estéril donde no

es necesario muestrear la primera parte del pozo, por

tanto se recurre primero a la perforación con circulación

reversa, que es más rápida y económica, para

posteriormente continuar con la diamantina.

Perforadoras de exploración

56

Diamantina Circulación 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

(Rápida y económica)

Ha sido principalmente de

superficie, por los malos

resultados desde el punto

de vista de la calidad de la

información de la muestra

cuando se ha utilizado en

minas subterráneas

CARACTERÍSTICAS DE TIPOS DE

SONDAJES

57

La abertura en el extremo de la broca diamantada permite cortar un

testigo sólido de roca que se desplaza hacia arriba en la tubería

de perforación y se recupera luego en la superficie.

Estándares básicos de barras de perforación

7/8 pulgadas (EX) (Diámetro)

13/16 pulgada (AX)

1 5/8pulgadas (BX)

21/8 pulgadas (NX).

La mayoría de barras de perforación son de10

pies de largo (3,048 m).

Después de los primeros 10 pies de perforación,

se atornilla una nueva sección de tubo en el

extremo superior y así sucesivamente.

Cabezal de perforación de diamantina

58

SONDAJE CON DIAMANTINA

Perforadoras diamantinas

59

Especificaciones técnicas

Capacidad de

profundidad 960 m

Tamaño barra de

perforación A-N

Par máx. 700 Nm

Velocidad máx. 1800 rpm

Altura 1470 mm

Longitud 4150 mm

Peso 1500 kg

Longitud de avance 850 m

Anchura 950 cm

60

DIAMEC U8

sonda subterránea más

potente

avance con un cilindro

hidráulico telescópico permite

una perforación fiable de

sondeos rectos

61

Perforadoras de superficie con diamantina

La roca molida (cuttings) se recoge continuamente a medida que

avanza la perforación y constituyen la muestra del subsuelo.

Estándares básicos de barras de

perforación

Diámetro:

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 grúa o “winche” para levantarla

y colocarla sobre el agujero de perforación

62

SONDAJE CON AIRE REVERSO

Schramm T685WS Taladro Montado en Camión

GRAN RESISTENCIA

MONTADO SOBRE CAMIÓN

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 perforación subterránea se puede distinguir dos tipos

de tiempos o ciclos:

1. Ciclo especifico de perforación: 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 producción cuando la perforación

es independiente a las otras labores unitarias.

Ciclo especifico Perforación

Posicionar

Penetrar

Cambiar barra

Penetar

• Video

2. Tiempo de ciclo en labores con un frente: En este tipo

de labor la perforación debe esperar que todas las

operaciones unitarias siguientes sean realizadas para

volver a perforar.

Las labores de este tipo son:

» Túneles

» Galerías

» Rampas

» Cruceros

» Sub niveles

Ciclo de perforación en frentes

Perforación Carga de taladros

Voladura

Ventilación

Acarreo y transporte “desatado de roca”

sostenimiento

Marcar puntos

• video

72

3. Métodos de perforación

• La perforación en roca esta referida a realizar un hoyo o

taladro con el fin de arrancar material para construir

(túneles, cámaras, pozos, etc.) o extraer materiales y

minerales económicos (minería)

• Existen muchos métodos de perforación que se han

desarrollado a lo largo de la historia, en el cuadro

siguiente se ven los métodos usados actualmente

Métodos de perforación

Métodos convencionales

Rotativos

Escareo (perforación continua)

Triconos

Brocas de corte

sondajes

Rotación Percusión

Martillo en la cabeza (OTH)

Martillo en el fondo (DTH)

Métodos no convencionales

Métodos térmicos

Jet Pearcing

Perforación laser

Perforación con microondas

Métodos Químicos

Métodos de perforación en minería

subterránea

Perforación Subterránea

ENERGIA MECANICA

Rotativos

Escareo (perforación continua)

Raise BORING

BIND HOLE

TBM

Triconos

Taladros largos

Rotación Percusión

Martillo en la cabeza (OTH)

Perf. Neumáticas

Perf. Hdraulicas

Martillo en el fondo (DTH)

Perforadoras hidráulicas

Método rotación percusión

• La perforación de rotación y percusión se basa en

principio de golpear (percutir) un cincel (broca),

empujando y girando (rotar), para que se produzca la

rotura de la roca en pequeños 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 penetración en la roca.

• La transmisión de la energía cinética (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 transmisión de la

Energía cinética es directa, con lo cual se logra mayor

penetración en rocas duras.

• Esta energía cinética de una perforadora RP se puede

calcular con la siguiente fórmula:

Ec= ρm* Ap * Ip

Donde;

ρm Presión de fluido dentro del cilindro (30% a 40%

menor que la presión de trabajo nominal o del

compresor)

Ap Área de la cara del pistón

lp Carrera del pistón

ng frecuencia de impactos

• La potencia CINETICA del martillo o perforadora es

Pc = Ec * ng

• La rotación, que se produce después de cada golpe o

percusión, tiene la finalidad de girar la broca con el

propósito de que esta actúe en distintos puntos en el

fondo del barreno.

• La velocidad de rotación esta en función 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 están

entre 80- 150 y se produce un giro de 10- 20°

o Cuando son brocas de botones los rpm están 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 perforación, la falta o

exceso de empuje produce los siguiente efectos.

Mayor

consumo

Barrenos.

Calentamiento

de barreno.

Mayor Gasto de

brocas

Vibración

Desviación 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 energía

Atascos de la barra

Desgaste prematuro varillaje

• Para hallar el caudal de barrido se usa las siguientes

formulas:

𝒗𝒂 = 𝟗. 𝟓𝟓 ∗ 𝝏𝒓

𝝏𝒓+𝟏 ∗ 𝒅𝒑𝟎.𝟔

𝑸 = 𝒗𝒂 ∗ 𝑫𝟐 +𝒅𝟐

𝟏. 𝟐𝟕

Donde:

va = velocidad ascencional (m/s)

Q = caudal (m3/min)

D = diámetro broca (m)

d = diámetro barreno(m)

dr = densidad de la roca (gr/cm3)

dp= diametro de detrito (mm)

Velocidades de barrido con aire

Caso Practico 1

Calcular la Energía cinética (Ec) y Potencia (Pc) de un

perforadora hidráulica de que tiene las siguientes

características:

Presión de trabajo (ρm) = 200 bar

Carrera del pistón (Ip) = 80 mm

Diámetro del pistón (Øp) = 60 mm

Frecuencia de impacto(Ng)= 80 Hz

Solucion:

Ec= ρm* Ap * Ip

Para solucionar este problema debemos convertir ρm de bar a Kg-f/m², esto porque lp y

Øp los expresamos en m.

Ap = 𝜋𝑟2 = 3.1416 ∗ (60

2)²= 2827 mm²

1 bar = 10 197.16 kg-f/m² entonces 200 bares = 2 039 432.5 kg-f/m²

Remplazamos en Ec.

Ec = (2 039432.5 kg-f/m² * 0.65) * 0.002827 m² * 0.80 m= 2298.50 kgf- m

Hallamos la energía o potencia de impacto (Pi) en KW Si, 1 kgf-m = 0.009806 KW

Ec = Pi = 29,43 KW.

Potencia cinética

Pc = Ec*ng = 2298.5 *80 = 183 880 kgf-m

Si 1 kgf-m = 0.00000272 KW/hr.

Pc= 0.50 KW/hr.

Método rotativo de perforación

• Este método utiliza solo la rotación para romper la roca,

para logar esto se necesita que el empuje sea muy

considerable.

• El empuje mínimo (lb.) esta en función a la resistencia a

la compresión de la roca (RC en Mpa.) y al diámetro 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 hidráulico capaz de presionar

la broca lo suficiente para que escarie la roca.

• La perforación se realiza con brocas diseñadas para

cada aplicación. En minería se usa los triconos, que son

un sistema de tres brocas cónicas que actúan (rotan)

independientemente generando mejor penetración en la

roca.

Brocas para

perforación

rotativa

• La velocidad de rotación está en función 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 mínimo necesario para

perforar una roca de 210 Mpa de resistencia a la

compresión con una perforadora rotativa con broca de 4

pulgadas.

solución:

Em = 28,5 * RC* D

Em = 28,5 * 200* 4

Em = 22, 800 Lb.

Sistemas constructivos con perforación

Selección del método de perforación

• El criterio mas usado para definir el método de

perforación se basa en:

– La Resistencia a la compresión de las rocas

– Diámetro del taladro

Selección del método de perforación

• Sin embargo la selección también debe considerar las

variables:

– Métodos de explotación

– Capacidad de mecanización de las operaciones.

– Técnicas de perforación y voladura

– Costos

– Capacidad de automatización

– Mantenimiento, etc.

Método de explotación vs. método de

perforación

98

4. Sistemas de montaje

• Los sistemas de montaje de perforadoras en minería

subterránea están directamente relacionados con los

usos y necesidades de perforación.

• Se utilizan vehículos de ruedas, de orugas y sobre

ríeles. También plataformas, ski´s y otros montajes

especiales.

• Se puede clasificar el montaje de la siguiente manera:

Sistema de Montaje de Perforadoras

Móviles

Sobre Ruedas

Neumáticos

Rieles

Sobre Orugas

Fijos

Sobre Plataformas

Montajes Especiales

Sistema de montaje móvil : Jumbo

Chasis

corredera

Perforadora

Brazo de perforación

Sistema hidráulico

Unidad de potencia

Tren de potencia

Carrete

• Partes principales del chasis

• Partes principales tren de potencia

• Unidad de potencia

• Brazo de perforación

• Correderas o deslizadoras

• Carrete

• Sistema hidráulico

• Sistema eléctrico

• Circuitos de agua y aire

111

Deslizadera y

perforadora

Carrete del

cable

cabina

armario

Motor

eléctrico

canasto

Sistemas móviles: track drill y rock drill

Pluma o castillo

Perforadora

neumática brazo

orugas

Sistema hidráulico

Motor neumático

Carrusel de barras Deslizadora

Sistemas fijos

116

5. Velocidad de penetración

• La velocidad de penetración en roca depende de

muchos factores externos como:

Características de perforación

Mecanización de la perforación

Potencia de la perforadora

Longitud y Diámetro del taladro

Habilidad del perforista

Propiedades físicas de las rocas

Distribución de tensiones

Estructura interna de la roca.

Características geológicas

• Estos factores hacen que el calculo de la velocidad de

perforación sea complicado.

• Todos los fabricantes de perforadora elaboran ábacos

para poder tener una aproximación a la velocidad de

penetración con ciertos supuestos geológicos.

• También se han planteado formulas empíricas, estas

generalmente se usan para el diseño y requerimiento de

perforadoras.

Velocidad de perforación para perforadoras

Rotación Percusión

Propiedades geológicas

Propiedades de la perforadora

30 KW

40 KW

• La formula empírica para hallar la velocidad de

penetración en perforadoras RP es:

VP =𝟑𝟏 ∗ (𝑷𝒊

𝑫𝟏.𝟒)

Donde :

Pi potencia impacto en KW

D diámetro de taladro en mm

Caso Practico 3

• Calcular la velocidad de penetración en roca dura y

suave de un martillo hidráulico que tiene las siguientes

características:

Presión de trabajo alcanzada (ρm) = 180 bar para roca suave

Presión de trabajo alcanzada (ρm) = 150 bar para roca dura

Carrera del pistón (Ip) = 450 mm

Diámetro del pistón (Øp) = 60 mm

Frecuencia de impacto(Ng) = 102 Hz

Diámetros de la broca = 45 mm a 64 mm

Solucion:

Ec= ρm* Ap * Ip

Determinamos Ap = 3.1416 (30/2)² = 706.86 mm

• Roca suave

Convertimos presión a kg-f/m²= 180 bar * 10 197.16 = 1 835 489.2 kg-f/m²

Ap = 𝐴 = 𝜋𝑟2 = 2827 mm² = 0.002827 m²

Remplazamos en Ec.

Ec = (1 835 489.2 kg-f/m² * 0.65) * 0.002827m² * 0.450 m = 1518 kg-f.m

Convertimos esta energía a Kw si, 1 Kkgf-m = 0.009806 Kw

Ec = Pi = 15 KW.

• Roca Dura

Convertimos presión a kg-f/m²= 150 bar * 10 197.16 = 1 529 574 kg-f/m²

Ap = 𝐴 = 𝜋𝑟2 = 2827 mm² = 0.002827 m²

Remplazamos en Ec.

Ec = (1 529 574 kg-f/m² * 0.65) * 0.002827m² * 0.450 m = 1264 kg-f .m

Convertimos esta energía a Kw si, 1 Kkgf-m = 0.009806 Kw

Ec = Pi = 13 KW

• Remplazamos los valores en la formula y construimos la gráfica para cada

diámetro de broca:

VP =𝟑𝟏 ∗ (𝑷𝒊

𝑫𝟏.𝟒)

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 perforacióndiámetro

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

ció

n e

n m

/m

in.

diametro en mm

Velocidad de penetración en perforadoras

rotativas con triconos

• La formula empírica para hallar la velocidad de

perforación con perforadoras rotativas es

VP =(𝟔𝟑.𝟗 ∗𝑬´ ∗𝑵

𝑹𝑪𝟐∗ 𝑫𝟎.𝟗 )

Donde:

E’ = Empuje en kg

N = la velocidad de rotación en rpm

RC= resistencia a la compresión de la roca en Mpa

D diámetro de la broca en mm

El empuje E se calcula en base a:

𝑬 =(𝑬𝒎 + 𝑬𝒎𝒂𝒙)

𝟐

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 penetración de una

perforadora rotativa que usa una broca tricónica de 100

mm para las siguientes rocas:

Tipo de roca Resistencia a la

compresión (Mpa)

Velocidad de

rotación (RPM)

Suave 140 100

Media 180 60

Dura 210 40

• Solución

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 Perforación

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 así, entonces si la

disponibilidad es 80% tenemos la velocidad media de

perforación:

𝐕𝐌 = 𝟐 𝐕𝐏𝟎.𝟔𝟓

Determinamos Velocidad de Perforación 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. Características generales y de diseño

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 neumáticas.

Son de fácil operación y mantenimiento, permiten perforar en zonas

estrechas o de difícil acceso.

Debido a su bajo requerimiento de energía permiten una buena

relación de costo por metro perforado.

Partes principales de una perforadora

Neumática

Porta barreno

grapa

Válvula reguladora paso de aire mango

Barreno integral

Perforadoras de avance o desarrollo

La necesidad operativa de incrementar las secciones, velocidad de

producción e incremento de diámetros llevaron a que se mecanice

la perforación, es decir, a que se introduzcan perforadoras

montadas sobre vehículos o sistemas de perforación.

Los sistemas constructivos de perforación involucran perforadoras

diseñadas para construir labores verticales como piques y

chimeneas, y tiene un alto grado de mecanización.

Perforadoras hidráulicas

– La diferencia principal con las neumáticas es que usan una serie

de bombas para introducir un caudal de aceite lograr el movimiento

del pistón y la rotación del varillaje, esto permite mayor potencia de

trabajo.

– Existen muchos modelos y están fabricadas de acuerdo al uso, las

partes principales se ven en la siguiente diapositiva

Partes principales de perforadora hidráulica

Pistón

bo

cin

a

Válvula de fluidos

Sistema de

transmisión

potencia

Sellos

Culata

Motor

hidráulico

La perforación hidráulica supone un avance tecnológico con

respecto a la neumática porque:

o Se logra mayor presión con menor perdida de

potencia en el trabajo, con esto se reduce el

consumo de energía a 1/3 en comparación de los

sistemas neumáticos.

o Menor costo de accesorios de perforación (aceros),

debido a que se usan pistones mas largos y de

menor sección, se estima que la vida útil de los

aceros se puede elevar hasta en 20%

o Se incrementa la velocidad de penetración entre 50%

a 100% con respecto a las perforadoras neumáticas

o Mejores condiciones ambientales y de seguridad, se

genera menor ruido debido a que no existe escape

de aire.

o Mayor versatilidad en la perforación debido a que se

puede regular la presión y velocidad de la maquina.

o Mayor facilidad de mecanización de las operaciones

de perforación (cambio automático de varillaje,

perforación con múltiples martillo y un solo operador,

operaciones remotas, etc.)

Características principales

• Especificaciones

Presión 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 hidráulicas

Jumbos para trabajos específicos

• Jumbos de avance y tajeo horizontal:

• Estas maquinas se usan en:

o Desarrollo de galerías, cruceros, rampas.

o Tajos donde se perfora horizontalmente

• Se deben diseñar las labores de acuerdo a las

dimensiones y área de cobertura de la máquina

altura

Longitud del Jumbo

Largo del brazo

Longitud del

barreno

• Jumbos para túneles:

– Son máquinas de mayores dimensiones que están equipadas

con varias perforadoras hidráulicas, además suelen ser

articuladas, con los que se logra mayor movilidad dentro del

túnel

• 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 Producción

La perforación de producción esta ligada al método de

explotación del yacimiento. Los equipos y el grado de

mecanización de estos están en función directa al diseño

geométrico de las labores de extracción 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

métodos 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 galería en forma radial o paralela, algunas

características básicas

Para galerías pequeñas a medianas diámetros de perforación en el

rango de 48 a 127 mm. Carruseles con capacidad de 17+1 barras

para perforación mecanizada de hasta 32 m.

Para galerías medianas a grandes en el rango de diámetros de

perforación de 89 a 165 mm, adaptado para equipar martillos en fondo

y carrusel con capacidad de 35+1 barras para perforación mecanizada

de hasta 63 m.

150

Perforadoras para taladros largos

• Son perforadoras montadas sobre orugas generalmente

tipo rock drill (con martillos hidráulicos) o track drill

(martillos neumáticos).

• Estas están diseñadas para perforar horizontal o con

una leve inclinación (menor a 30°) en bancos hacia

abajo.

• Se usan en producción y pueden tener sistema DTH o

OTH

Sistema de perforación

Partes de Rock drill

156

7. Factores operacionales y práctica

operativa

Factores operacionales

• La perforación es una de las actividades mas delicadas

del proceso minero porque con esta se inicia la

explotación del yacimiento.

• La perforación es un proceso costoso y de alta

precisión, de los resultados de esta dependerán las

siguientes etapas de minado.

• Los factores operativos necesarios para que esta

actividad se realice de la mejor forma son:

Factores Operativos

Planeamiento y gestión

Buenos programas de perforación : detalle,

asignación y supervisión.

Capacidad técnica para el control del diseño y planes

control del consumo de insumos y estandarización

de parámetros.

Maquina

Buena relación de Potencia y Diseño con el trabajo

asignado

Disponibilidad mecánica alta

Bajo consumo de energía

Factor humano

Habilidades para operar la máquina

Disposición y disciplina para respetar los procedimientos.

Capacidad técnica para entender y solucionar los parámetros (diseños de

malla, diámetros, paralelismo, etc.)

Practicas operativas

• La perforación en minería subterránea 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 operación y

para cada tipo de perforadora, si embargo podemos

esquematizarlo de la siguiente manera:

Fase: planeamiento

Establecer Secuencia de perforación por zonas con base al plan de Minado.

1 Calcular el numero de taladros necesarios para cumplir el plan de desarrollo y producción.

2 Asignar las perforadoras en cada frente de trabajo.

3 Optimizar el uso de maquinas. evitar maquinas stand by.

Diseño de malla de perforación de con base a estándares establecidos.

1 Establecer plantillas de malla de acuerdo a la zona de trabajo, calidad de la roca, estabilidad del frente, método de explotación, etc.

2 estandarizar el uso de aceros de perforación (brocas, barrenos, etc.).

Ubicación de los taladros programados en el

terreno.

1 Marcar con topografía las mallas establecidas, generando un reporte digital de los puntos a perforar.

2 generar y proveer planos, diagramas y toda la información necesaria a la supervisión

Fase: Operación

Antes de la Perforación

1 Reunión de seguridad y explicación del trabajo.

2 Elaboración de ATS (análisis de trabajo seguro)

3 Ejecutar el check list de la máquina y herramientas

.

Durante la operación.

1 Respetar los diseños de perforación

2 Controlar y documentar todos los eventos durante la perforación. ( # de taladros, orden de perforación, tiempo efectivo, demoras operativas y no operativas, etc.)

Despues de la perforación

1 medición de los taladros y reporte final de los taladros perforados.

2 reporte de tiempos y consumos (combustible, energía, aceros, etc.)

3 reporte de eventos y llenado de los reportes de cambio de guardia.

Fase: gestión

Elaboración de estadisticas

1 Estadísticas de consumo: de combustible o energía, aceros de perforación, consumibles, etc..

2 Estadísticas de operación : velocidad de perforación en cada tipo de roca, tiempos, etc.

3 Demoras operativas y no operativas.

.

Análisis de parámetros

1 Establecer ratios de consumos por zona/maquina/insumo

2 Establecer los ciclos de perforación por zona / tipo de trabajo/ maquina

3 Establecer la eficiencia operativas por cada maquina/zona

retroalimentación

1 Elaboración de planes.

2 identificación de oportunidades de mejora

3 Elaboración y control de presupuestos (costos asignados).

163

8. Criterios técnico-económicos de

selección

• Existe un gran desarrollo tecnológico en perforación

subterránea, esto ha hecho que cada vez existan

máquinas mas especializadas.

• La selección de las perforadoras debe ser cuidadosa

porque cualquier falla verá reflejada en la eficiencia

operativa y por tanto en el costo.

• Normalmente en una mina existen diferentes trabajos de

desarrollo y producción, entonces existen diferentes

tipos de perforadora operando.

Tipos de perforadoras en operación

Criterio selección de perforadoras subterráneas

Aspectos técnicos

Método (s) de minado

seguridad

Producción requerida

Características geométricas y dimensiones de labores de desarrollo / producción

Compatibilidad con otros equipos y maquinas.

infraestructura auxiliar (electricidad, ventilación, talleres, etc.)

Aspectos económicos

Financieros

Precio, costo beneficio, valor de rescate

Financiamiento: Tasa de interés, vida útil económica

Costo de mantenimiento y reparación

Costo de aceros y accesorios.

Método Shirinkage

Producción Preparación/desarrollo horizontal Preparación/desarrollo vertical

Criterio técnico

Método sub level stoping

Producción Preparación/desarrollo horizontal

Preparación/desarrollo vertical

Método cámaras y pilares

Producción Preparación/desarrollo horizontal

Preparación/desarrollo vertical

Block caving

Producción Preparación/desarrollo horizontal

Preparación/desarrollo vertical

Criterio económico

• Se evalúa básicamente el costo de operación de la

máquina.

• En este costo se debe considerar

– Costos fijos: Intereses del capital invertido, depreciación,

impuestos y seguros.

– Costos variables : combustible, lubricantes, aceros de

perforación y mano de obra directa.

• Algunas definiciones importantes

– Inversión (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 económico que se piensa

recuperar al final de la vida útil de maquina, generalmente se

expresa en un % del valor inicial

– Vida útil (N) : es el periodo durante la maquina trabaja con un

rendimiento económicamente justificable

– Inversión media anual (VIMA) :es el valor que se considera

como invertido al principio de cada año de la vida de la maquina.

VIM =((N+1)/2N) x V

V= valor de la maquina o inversión

– Depreciación (D) : es el costo que resulta de la disminución en

el valor de la maquina como consecuencia de su uso

D = (V-vr)/ve

ve= vida económica en horas.

– Interés de capital invertido (I) : cualquier empresa para comprar

maquinaria adquiere fondos de bancos o mercado de capitales,

pagando una tasa de interés la misma que debe ser calculada

en el costo operativo.

– MO mantenimiento y reparación: son los costos que se originan

en la conservación de la maquinas. (mantenimiento preventivo).

– Es difícil establecer un promedio de costo debido a las

diferentes condiciones de trabajo, por eso se estimará 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 (<240 HP) 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 geográfica).

– Los consumos de lubricantes y demás consumibles también 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 operación de la maquina

(perforista). El costo generalmente es proporcionado por RRHH.

– Aceros de perforación : de debe determinar la vida útil de cada

uno de ellos, inicialmente se determina en base a tablas del

fabricante, sin embargo se debe llevar una estadística del

consumo en campo para tener mejor datos.

Caso práctico 5

El plan minero de mina Rocasa sido diseñado para el método 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 más

profundo para minimizar las pérdidas de mineral en pilar horizontal.

Calcular el costo horario de las perforadoras necesarias para la

explotación 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 útil en horas

– Jumbo 60,000

– Perf. Taladros largos 80,000

– Tasa de interés

– Jumbo 12%

– Perf. Taladros largos 8%

Solución

Corte y relleno

Producción Preparación/desarrollo

– Determinamos la inversión 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 Años (N)

2.0 Guardias/día

10.00 Hrs efect./Gdia.

Horas de operación por año 7,200.00 Horas

US$

N+1 x V

2 N

Tasa Interes efectiva anual (TEA) 12.00%Condiciones de Operación PROMEDIO

Maquina JUMBO 2brazos

Inversión Anual Promedio = 336,000.00

VALOR DE LA MAQUINA (V)

Precio Base de Depreciación

Tiempo de Depreciación

Inversión Anual Promedio =

– Calculamos el costo de propiedad horario de la perforadora Jumbo:

– Calculo del costo de Operación, debemos saber que:

» La máquina 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 POSESIÓN o PROPIEDAD

US $/ Hr.

9.00

(N+1/2N) x V x i x N 5.60

Vida Util HrsCosto de Posesión por Hora 14.60

Precio Base Depreciacion

Tiempo Depreciacion (hrs)Depreciación por Hora = =

Costo Financiero = =

=

– Calculamos el costo de propiedad horario de la perforadora Jumbo:

– Calculo del costo de Operación, debemos saber que:

» La máquina 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 POSESIÓN o PROPIEDAD

US $/ Hr.

9.00

(N+1/2N) x V x i x N 5.60

Vida Util HrsCosto de Posesión por Hora 14.60

Precio Base Depreciacion

Tiempo Depreciacion (hrs)Depreciación por Hora = =

Costo Financiero = =

=

– Calculamos la mano de obra directa, los costos de aceros de

perforación y el costo total horario del Jumbo

C.- COSTOS DE OPERACIÓN US $/ Hr.

Consumo Diesel 10.00 Gln/hr 3.75 US$ / Galón 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 Operación 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

• Solución para la Perforadora de taladros largos: – Determinamos la inversión 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 Años (N)

2.0 Guardias/día

10.00 Hrs efect./Gdia.

Horas de operación por año 7,200.00 Horas

US$

N+1 x V

2 N

Tasa Interes efectiva anual (TEA) 8.00%Condiciones de Operación PROMEDIO

Maquina DTH

Inversión Anual Promedio = 436,000.00

VALOR DE LA MAQUINA (V)

Precio Base de Depreciación

Tiempo de Depreciación

Inversión Anual Promedio =

– Calculamos el costo de propiedad horario de la perforadora DTH:

– Calculo del costo de Operación, debemos saber que:

» La máquina 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 POSESIÓN o PROPIEDAD

US $/ Hr.

9.00

(N+1/2N) x V x i x N 4.84

Vida Util HrsCosto de Posesión por Hora 13.84

Precio Base Depreciacion

Tiempo Depreciacion (hrs)Depreciación por Hora = =

Costo Financiero = =

=

– Calculamos la mano de obra directa, los costos de aceros de

perforación y el costo total horario de la perforadora DTH

C.- COSTOS DE OPERACIÓN US $/ Hr.

Consumo Diesel 12.00 Gln/hr 3.75 US$ / Galón 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 Operación 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 lubricación y cambio de piezas que se

desgastan por el uso.

• Las partes que tienen un mantenimiento preventivo

especificado son:

o Sistema Hidráulico : para percusión,

rotación, avance y posicionamiento

del boom.

o Sistema de Agua : Para el barrido de la

broca y enfriamiento del aceite hidráulico.

o Sistema de Aire : Para

lubricación y presurización del

cabezal (front head) de la

perforadora.

o Sistema Eléctrico : Para

la operación y control de

los motores eléctricos

Mantenimiento diario

1. Engrasar todos los puntos indicados

2. Tenga cuidado de la lubricación del brazo hidráulico 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 condición de los filtros de retorno.

9. Cuando cambie mangueras recuerde taparlas para mantenerlas

limpias, además no olvide de taponear las conexiones de la

perforadora cuando la remueva para reparación.

10.Mantenga la limpieza también cuando reemplace el acumulador.

194

10. Seguridad y prevención de accidentes

• La seguridad en el trabajo es el tema mas importante en

la minería subterránea.

• Existe legislación y reglamentos para regular y prevenir

accidentes, estos varían en cada país, si embargo todos

buscan eliminar los accidentes.

• La gestión de la seguridad es integral, para esto se han

diseñado sistemas, que a través de la capacitación,

procedimientos, análisis situacionales, etc. permiten que

se cumpla los objetivos planteados.

• El sistema se basa básicamente en:

Sistema Gestión

Identificación de peligros evaluación y control riesgos

IPERC

Procedimiento Escrito de Trabajo Seguro

PETS

Análisis 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 perforación

Use todo el EPP Requerido

Cuando arranque realice la prueba de verificación de los frenos de servicio inmediatamente.

No esta permitido llevar pasajeros.

Si es eléctrico Asegúrese que el cable está apropiadamente fijado, y que el tapón y el enchufe este limpio para evitar el daño a ellos.

Observe la longitud del cable.

Verifique la tensión y la longitud del cable al manejar hacia la ubicación de trabajo

Conducir

Todos los procedimientos de mantenimiento se han ejecutado.

La transmisión esta en neutral.

La válvula selectora de control del brazo hidráulico en la posición

adecuada.

Revisar la altura adecuada el techo de seguridad.

Mover el brazo a la posición 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 posición posterior.

Antes de operar verificar que el freno de parqueo esté funcionando perfectamente.

Antes de arrancar

Abrir la válvula del fondo para eliminar el agua que puede haber aumentado en el lubricador y el tanque principal.

Revisar los niveles de aceite del tanque hidráulico 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 operación y el panel de control estén en la posición central (neutro) y las perillas de parada de emergencia estén en la posición aplicado.

Arrancar el Sistema hidráulico, presionando el botón de arranque (start).

Utilizando las gatas ubicar el jumbo paralelamente al eje axial del túnel.

Posicionar la viga de avance paralela con el eje de rotación del brazo, para ello es posible utilizar el sistema de paralelismo automático.

Ver la malla de perforación a utilizar y revisar la secuencia de los taladros a perforar.

Usando el cilindro de extensión de la viga de avance posicionarlo contra la roca.

arrancar la perforadora

Estacionar a una distancia adecuada del frente de Perforación.

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 líneas de alimentación.

Revisar el lugar de perforación, que exista una visión adecuada y el techo de la galería 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 hidráulico a la posición 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 frías corte el flujo de agua inmediatamente..

Subir las gatas. Desconectar la línea de alimentación de energía eléctrica y desconecte el interruptor generación

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 súbitas.

Cuando se detenga estacione el jumbo en una lugar seguro y apropiado, utilizando las gatas dispuestas

.

Al final

Coloque los controles de la rotación, percusión y de avance a la posición de perforación.

Revise que la inyección de agua está operando.

El agua debe fluir libremente a través del barreno de la perforadora.

La presión 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 perforación adelante.

La percusión y el avance estarán operando ahora a todo el poder posible.

Revise que el barreno está en el medio de los centralizadores.

Ajuste la posición 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 presión.

¡SIEMPRE ANTES DE PERFORAR!

205

11. Impacto de la selección de la perforadora

en los costos totales

• El costo de perforación es inversamente proporcional a

la velocidad de penetración de la perforadora

CP = 1/VP

• De esta relación se deduce que el impacto en el costo

total de perforación, esta influido por la mejor selección

de la máquina , es decir que se debe elegir la maquina

de mayor rendimiento para las condiciones de la

operación.

Caso práctico 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 preparación, se tiene los siguientes datos de los

costos e inversiones:

Costos Totales US$ $/TM

Exploracion 228,204 0.95

Perforación DESARROLLO 50,922 3.70

Perforación PRODUCCION 157,507 1.35

Voladura DESARROLLO 20,177 1.47

Voladura PRODUCCIÓN 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

Flotación 391,121 3.02

Refinación 1,439,311 162.96

3,156,558 184.79

• Determinar impacto del costo de perforación y el costo

de las perforadoras en el costo total.

Peforación 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

Inversión total

inicial (CAPEX) cant. Equipo

costo de

propiedad

mensual

• Solución:

El impacto del costo de perforación representa el 6.6 % del

total mensual Costos Totales US$ % del costo total

Exploracion 228,204 7.2%

Perforación DESARROLLO 50,922 1.6%

Perforación PRODUCCION 157,507 5.0%Voladura DESARROLLO 20,177 0.6%

Voladura PRODUCCIÓN 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%

Flotación 391,121 12.4%

Refinación 1,439,311 45.6%

3,156,558 100%

Si consideramos que el costo mensual de las perforadoras se

representan en la amortización + la depreciación entonces el

impacto en el costo total del equipo es 0.89% del costo total

depreciación

mensual x equipo

Depreciación y

amortización Total % costo total

Peforación 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. Optimización Operativa

• La optimización operativa en la perforación va estar

influida por el uso de software de diseño y la

automatización de la perforación

Diseño con sotfware

•Mejor calculo de los parámetros geométricos, burden espaciamiento.

•Mejor calculo de explosivos que resulta en mejor fragmentación y mayor avance.

automatización

•control informático permite medir todos los parámetros de perforación y adaptarlos a las necesidades requeridas y además con la utilización de sensores y servo válvulas permite situar los barrenos en su posición exacta, evitando las imprecisiones que son provocadas por errores humanos

Mejores resultados

•Ahorro de mano de obra

•Menor tiempo de perforación

•Menor sobre perforación

•Control de la operación

•Ahorro en varillaje y explosivos

•Menores costos de excavación y seguridad en el trabajo

La automatización permite poder perforar

automáticamente una malla completa bajo

la dirección de un software y el mínimo

de interferencia por parte del operador.

Es apropiado para todas las aplicaciones

que requieren una localización exacta de

los barrenos para dar un perfil deseado

con un mínimo de sobre excavación y un

mínimo de daño a la roca circundante.

bibliografía

Introducción al Jumbo Hidráulico

Universidad Nacional de Ingeniería- Centro de formación técnica.

Manual de perforación y voladura de Rocas

Instituto GeoMinero España

Manual Práctico de Voladura

3ra Edición EXSA

Ing. Jesús Ramos Salazar

El equipo y sus costos de operación

CAPECO 1996

Universidad Politécnica 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/