PERFORACION CON DTH NEUMATICO E HIDRAULICOPERFORACION CON DTH

NEUMATICO E HIDRAULICO

INGENIERO : HUMBERTO HENRIQUEZ A.INTERCADE DIVISION – CHILE

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PERFORACION CON DTH NEUMATICO E HIDRAULICO

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PERFORACION HIDRAULICA

ORIGEN DEL ESTUDIO

En la búsqueda permanente de reducir costos y de aumentar los rendimientos y productividades, en una mina probaron implementar un cambio en la perforación Down The Hole con una tecnología Sueca llamada WASSARA, la cual, reemplaza elaire comprimido como fuente de energía en el martillo, por agua industrial a alta presión.•Realizaron una prueba piloto con un total de 16.000 metros a perforar en una mina Subterránea

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OBJETIVOS Y ALCANCES DEL ESTUDIO

Realizar una evaluación del sistema de perforación hidráulica de alta presión v/s perforación Down The Hole neumática, tomando como base los indicadores de fábrica. El alcance del estudio, considera la evaluación con los primeros resultados de la prueba piloto. El trabajo se basa en la evaluación Técnico - Económica del proyecto.

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DESCRIPCION DEL SISTEMA NEUMATICO

• Descripción general del sistema• Costos de los componentes del sistema• Evaluación cualitativa del sistema• Indicadores de la perforación Neumática• Gastos y costos del sistema neumático.

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DESCRIPCION DEL SISTEMA HIDRÁULICO

• Características del sistema • Selección del equipo hidráulico• Estimación de costos

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DESCRIPCION GENERAL DEL SISTEMA

• El sistema neumático estaba integrado por una infraestructura de tres compresores de superficie modelos GA-250. Estos compresores entregan 1.500 cfm cada uno, con una presión de salida de 6.8 bar (100 psi).

• Através de redes el aire llega hasta los equipos elevadores de presión, modelos DG 418, que toman la presión de la red y la elevan a 17 bar.

• El DG-418, alimenta los martillos del Modelo COP 54 que se encuentran en tres equipos Simba H-264 y en un equipo modelo M-6 C.

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CARACTERISTICAS DE LA ROCA

• La calidad de roca es clasificada como competente, con un RQD promedio de 80% y resistencia a la compresión simple de la roca intacta, varía entre 150 y 200 MPa. Además se tiene un régimen de esfuerzos moderados, alcanzando un promedio de 20 MPa. Lo anterior ha permitido aplicar con éxito el método de explotación subterráneo Sub levelStopping con L.B.H. (Long Blast Hole)

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METODO SUBLEVEL STOPPING

• Se aplica desde 1983, donde la perforación de producción se realiza con tres equipos DTH modelo H-264 y un equipo modelo M 6 C, todos de marca Atlas Copco, en un diámetro de 5 1/2" con un largo de perforación que varía entre los 40 y 70 metros, y un índice de perforación promedio de 30Ton/m

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SIMBA M 6 C

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EQUIPOS DE PERFORACION

• La zanja de extracción o de nivel base, se perfora con dos equipos Simbamodelo H-264 de marca Atlas Copco, con un diámetro de perforación de 3”, y un largo que varía entre los 16 y 25 m. Estos equipos son del tipo Top Hammer

• Los otros equipos H-264, son del tipo Down The Hole, accionados por aire a una presión promedio de 17 bar.

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COSTO HORARIO PERFORACION NEUMATICA

Desde la base de datos sobre lo gastado por los equipos que constituyen el gasto del sistema neumático, durante tres años consecutivos, se obtuvieron los siguientes datos:

DESCRIPCIONITEM

UNIDAD US$/Hr

Mano de Obra HORA 18

Compresores GA - 250 HORA 4,1

Compresores DG - 418 HORA 7,12

Equipos de Perforación D.T.H. HORA 61,56

TOTAL HORA DE OPERACIÓN HORA 90,89

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ACEROS DE PERFORACION NEUMATICO

ITEM VIDA UTIL COSTO(metros) (US$/Mp)

Martillo COP 54 10.000 0.402

Bit de Inserto d = 5 ½” 1.000 0.453

Barras 89 mm 1.000 0.27

Costo Unitario Metro Perforado Aceros 1.12

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DIAMETROS MARTILLOS COP

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MARTILLO DTH

DTH Secoroc COP 64 Gold

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MARTILLO DTH

NEUMATICO TRW

MISSION

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COSTO METRO PERFORACION

COSTO DIRECTO RENDIMIENTOS COSTO – METRO

SISTEMA ACEROS EFECTIVO OPERATIVO EFECTIVO OPERATIVO (US$/H) (US$/Mp) (m/Hef) (m/Hop) (US$/Mp) US$/Mp)

90.89 1.12 9.41 7.9 9.66 11.51

COSTO METRO PERFORADO FINAL 10.78 12.63

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RESUMEN SISTEMA NEUMATICO

El rendimiento operativo promedio del parque de equipos DTH es de 8 (m/h), con un costo aproximado a los 12 (US$/m).

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COSTOS DE ACEROS DE PERFORACION

ITEM VIDA UTIL COSTOMetros US$/m.perf

Martillo Cop 54 10000 0,40Bit de Inserto 5 ½” 1000 0,45

Barras 89 mm 1000 0,27

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EVALUACION CUALITATIVA DE LA PERFORACION NEUMATICA

COSTOS E INVERSION VALORES DEINVERSION ALTOS. COSTOS ALTOS, POR NO AVANZAR TECNOLOGIA

AMBIENTE DE TRABAJO RUIDOSO, POLVO, DIFICIL DE MANTENER LIMPIO, CALOR

SERVICIOS (AGUA, EE, AC.) TENDIDOS DE DISTRIBUCION DIFICILES, PELIGROSOS

CONOCIMIENTO DEL SISTEMADE PERFORACION

OPERADORES Y MANTENEDORES LO CONOCEN, TIENEN EXPERTICIA

MUESTRA DE DETRITUS FACIL DE EXTRAER

DISEÑO Y CALIDAD DE LAPERFORACION

BUENA

PRESION DEL AIRE COMPRIMIDO NO EXISTEN EN EL MERCADO COMPRESORES QUE SUPEREN 17 BAR

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DTH HIDRAULICO

• La perforación con agua es una innovacióntecnológica de avanzada. Aprovecha la granpresión que puede generar hasta 205 bar en el impacto del martillo a la roca, obteniendo un rendimiento instantáneo en la perforación, mayor al DTH neumático

• La gran diferencia entre los dos sistemas son laspresiones de trabajos a que están sometidos.

• DTH neumático, presión máxima de trabajo..17 bar • DTH hidráulico, presión máxima de trabajo.. 205

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DTH HIDRAULICO

DTH WASSARA

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BOMBA CON MOTOR DIESEL

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DTH WASSARA

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MODELOS WASSARA

MODELO DIÁMETRO CAUDAL PRESIÓN

(Plg) (Lt/min) (bar)

WASSARA W - 80 3 1/2 – 4 120 180WASSARA W – 100 4 1/2 – 5 200 180WASSARA W – 150 5 1/2 – 6 360 180WASSARA W – 200 6 ½ 450 180

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CONSUMO DE AGUA

• Se supuso que el sistema hidráulico operaría con un equipo, con una Disponibilidad Física del 85% y Operativa del 70%, significa que trabajaría 11.3 horas por día, y si se considera un consumo de 180 litros por minuto, se calculó que el consumo(Q) diario del sistema hidráulico para la prueba piloto sería:

Q = 11.3(h/día) x 60 (min/h) x 180(lt/min) = 122 m3/día

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RENDIMIENTOS

Rendimiento instantáneo perfor. neumática …..16,3 m/HrRendimiento efectivo perforación neumática … 9.41m/Hr (Refec)Pérdidas rendimiento 57,7%

El rendimiento efectivo de la perforación neumática por pérdidas operacionales baja a 7.9 m/Hr, es decir un 15,96%De acuerdo a rendimientos entregados en diagrama para perforación hidráulica se espera obtener un rendimiento instantáneo promedio de 0.5 m/min, equivale a 30 m/Hr., lo que hacía suponer esperar un rendimiento efectivo:

Refec = 30 (m/H) x 0.577 = 17.1 (m/H) Rendimiento operativo de: Rop =17.1 (m/Hr)x(1-0.1596) = 14.4 (m/Hr)

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PERFORACION HIDRAULICA

RENDIMIENTO INSTANTANEO

0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.90

0 10 20 30 40

Largo de perforación

Mt/m

in W. TARGETNEUMÁTICO

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VALORES EN DOLARES DE INFRAESTRUCTURA

INVERSIÓN PROYECTO HIDRÁULICO

DESCRIPCIÓN Ud V.UTIL PRECIO COMPRA INVERS (m/ud) (m/Ud) (US$/Ud) (Ud (US$)

Bomba W-100 Horas 8.000 70.000 1 70.000 Martillo Metro 8.000 7.207 2 14.414Barras Metro 615 286 42 12.012Bits Metro 500 558 34 18.972Repuestos 16.000 20.000 1 20.000

Total Inversión para 16.000 metros 135.318

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COSTO HORARIO BOMBA

Para establecer el costo horario de la Bomba W-100 y hacerlo comparable con el sistema neumático, se consideró la cantidad de metros a perforar en las 8,000 horas de vida útil estimada por fábrica. Luego, en esta cantidad de horas con un rendimiento efectivo de 17,1 metros por hora, el equipo tiene un potencial de perforación que llega a los 136.800 metros. Como la inversión de la Bomba y repuestos menores es de US$70.000), se tiene que el costo de capital horario es de 8.75 (US$/Hr).

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COSTO VS RENDIM. EFECTIVO

COSTO VS RENDIMIENTO EFECTIVO

02468

1012141618202224

8 11 14 17 20

RENDIMIENTO (m/Hef)

us$/

m NEUMATICOHIDRAULICO

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COSTO METRO EN PERFORACION HIDRAULICA

EQUIPO-DTH BOMBA W-100 ACEROS AGUA M.O. (US$/H) (US$/H) (US$/m) US$/m) (US$/m)

61.56 15.59 2.49 0.10 1.05

TOTAL UNIT EFECTIVO 8.15 US$/m TOTAL UNIT OPERATIVO 8.99 US$/m

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SISTEMA NEUMATICO SISTEMA HIDRÁULICO RENDIMIENTO COSTOS RENDIMIENTO COSTOS UNITARIOS REALES REALES PROYECTADOS PROYECTADOS

Efecti Opertiv Efect Opertiv Efect Opertiv Efect Opertiv(m/h) (m/h) (us$/m) (US$/m) (m/h) (m/h) (US$/m) (US$/m)

9.41 7.9 10.78 12.63 17.1 14.4 8.15 8.99

Observación : Sin costo Capital 8.37

COSTO METRO EN PERFORACION HIDRAULICA

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RENDIMIENTO INSTANTANEO

REND. INSTANTANEO DESCENDENTE

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,901,00

0 10 20 30 40

Largo de perforación

Mt/m

in W. TARGETW. REALNEUMÁTICO

REND. INSTANTANEO ASCENDENTE

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,90

0 10 20 30 40

Largo de perforaciónM

t/min W. TARGET

HID. REALNEUMÁTICO

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COSTO REAL METRO EN PERFORACION HIDRAULICA

EQUIPO-DTH BOMBA W-100 MANO DE OBRA AGUA ACEROS(US$/H) (US$/H) (US$/m) (US$/m) (US$/m)

61.56 14.54 18 0.10 3.39

TOTAL UNITARIO OPERATIVO ASCENDENTE (US$/m) 12.45 TOTAL UNITARIO OPERATIVO DESCENDENTE (US$/m) 14.10

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CONCLUSIONES

En la mina donde se realizó este estudio el sistema neumático es más confiable porque siempre han trabajado con aire comprimido.

Los costos operativos del Sistema Neumático que se presentan en este trabajo (12.63 (US$/m)), es conocido y confiable en el tiempo.En cuanto a los resultados obtenidos con la perforación hidráulica, estos son en el caso Ascendente es casi igual 12.45 (US$/m) y en el caso Descendente el costo es 14.10(US$/m), con rendimientos operativos de 10,5 m/Hr y 8,8 m/HrEn cuanto al sistema operativo tuvieron muchos problemas y pérdidas de tiempo que sin duda afectaron directamente a los rendimientos y a los costos

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UTILIZACION ACTUAL

El Sistema de perforación con DTH Wassaralentamente se está introduciendo en la minería chilena. Actualmente Julio 2007, se está perforando en la mina El Teniente y mina Andina, ambas de Codelco Chile.Se están ocupando equipos Wassara para perforar tiros largos en desarrollo de chimeneas con VCR y posiblemente ocuparán en la perforación de tiros largos en niveles de hundimiento de Panel Caving.