SIMIN 2007 - Optimización de la Perforación

Optimizacin de Perforacin Frontal en desarrollo de tneles y galeras.Diana BaldenAgosto, 20071

ContenidosAtlas Copco Underground Rock Excavation (URE) Atlas Copco Productos computarizados Caractersticas L2C XL3C

Experiencia Tneles Autopista Nor Oriente Distribucin Consumo de Repuestos - Costos Distribucin Costos de Perforacin

Integracin Mquina - Proyecto Inicio Proyecto Experiencias Resultados

Conclusiones

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Atlas CopcoUbicado al centro de Suecia, nuestra compaa desarrolla, produce y vende equipos para excavacin subterrnea y superficial.

La divisin URE desarrolla para todo el mundo un extenso rango de equipos para minera y tneles para diferentes aplicaciones subterrneas.

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Productos Computarizados Atlas CopcoSistema de Control del Equipo Computarizado (RCS) El primer equipo RCS fue lanzado en 1998 y fue un Rocket Boomer L2C Y se ha continuado por todas las otras familias de productos.

Ms de 400 equipos se han entregado con RCS

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Diseo Rig Control SystemSistema Distribuido Diseo Modular Sistema CAN bus

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Can busDesarrollado por Bosch & Intel cerca de los 90s por la industria automotriz Usado por varias otras industrias Maquinaria Forestal Industria Textil Control trfico Gras

Alrededor de 40 cables en la puerta de los modelos previos reemplazados por 3 cables en la Volvo S80

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Equipos para minera y tunelera diferentes?Los objetivos:MineraPara los mineros las metas de produccin productiva son medidas en Toneladas o m3.

TuneleraHacer el frente de avance del tnel tan rpido como sea posible.

Minar las toneladas a un costo ms bajo como sea posible. Minimizar la dilucin del mineral. Asegurar una alta utilizacin de los equipos. Cumplir con las regulaciones de seguridad y medio ambiente.

Consideraciones detalladas de requerimientos en el diseo. Tiempo y costos estn fuertemente relacionados. La utilizacin de los equipos es una prioridad secundaria. Cumplir con las regulaciones de seguridad y medio ambiente.

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Equipos para construccinm216,7 x 13,0

200 15011,7 x 8,2 13,6 x 9,0

19,2 x 10,8 17,3 x 9,7

100 50 0Rocket Boomer L2 Rocket Boomer E2 Rocket Boomer WE3 Rocket Boomer XL3 Rocket Boomer WL4

L2C y XL3C utilizados en Autopista Nor- Oriente8

Brazos Rpidos y Movimientos de VigaTiempo de Posicionamiento entre tiros se redujo en un 50% 65 m2 tnel carretero 105 tiros 4 m holes Equipo de 2 y 3 brazosndice Perforadora/Brazo Perforacin Neta Posicionamiento Tiempo Round COP 1238/ BUT 35 80% 20% 100

COP 1838 / BUT 35

73%

27%

76

COP 3038 / BUT 35

64%

36%

57

COP 3038 / BUT 45

80%

20%

46

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Equipos para construccinMantenibilidad Ergonoma Calidad Disponibilidad Eficiencia

Automatizacin

Medio Ambiente

Bajos costos totales

Filosofa de diseo10

Carctersticas L2C & XL3C

Coverage area

XL3C, marc rcord 60.000 mts. perforados en un mes, con un solo operador

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L2C & XL3CCaractersticasBrazos con movimientos rpidos

BeneficiosTiempo de posicionamiento se redujo al 50 % Incrementando la capacidad de perforacin, y el tiempo del posicionamiento de la viga (tiempo no productivo) fue reducido. Exactitud del posicionamiento +/- 7.5 cm. Reduce la sobre excavacin y las zapateras gracias a la exactitud del posicionamiento de la viga. 30 % ms cobertura de rea para un frente, 75 % para tiros de empernado.

Alta precisin de los brazos result en 50 % menos de defleccin. Extensin del brazo 2,5 m.

El L2C se emple con sistema ABC Regular

El XL3C se emple con sistema ABC Total

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Conclusiones13

Sacyr & Atlas Copco

Atlas Copco

La tercera Autopista ms importante de Santiago, despus de la construccin del Tnel Lo Prado y Meln

Atlas Copco asume el reto de introducir equipos altamente mecanizados con el sistema ABC Regular y Total, es asi que fbrica arrienda el primer XL3C con ABC total a Sacyr en Chile.

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Antecedentes Autopista Nor OrienteConstruccin de 3 tneles. Equipos utilizados R.B. L2C y XL3C Inicio de excavacin Junio 2006 El equipo R.B. XL3C, perfor 197.898 de avance, respecto del L2C 120.897 Y en fortificacin el tnel principal perfor 36.206 con el R.B. XL3C y 20.536 con R.B. L2C. El soporte fue provisto por 3.000 pernos de roca Atlas Copco Swellex Mn 16 de 3,6 metros

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Informacin GeneralMtto x 25 dias x mes x 8 hras x dia turno A + camioneta Repuestos y mangueras hidrulicas /mt perforado, El suministro de aceros, es mediante un contrato por metro perforado. Segn la calidad y el tipo de roca, se logr un avance efectivo de 3,65 m. en promedio. Los barrenos de fortificacin fueron de 3,6 m. de largo, instalando pernos de soporte inmediato de roca Swellex estndar Mn 16. La contribucin del Swellex a la construccin de los tneles fue altamente valiosa. Han demostrado ser un mtodo eficiente y confiable para manejar la formacin de roca tanto andesticas como volcnicas. Donde la roca era demasiado fracturada fue necesario instalar marcos alemanes de refuerzo, retrasando el ciclo.

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Antecedentes Autopista Nor OrienteContrato por los 3 tneles de 4.5 km. de un total de 24.9 Km.:MANQUEHUE II MONTE GORDO MANQUEHUE I TUBO DERECHO TUBO IZQUIERDO

TUNEL LONGITUD ALTURA ANCHO EQUIPO UTILIZADO

1.660 6,98 11,8 L2C XL3C

1.690 10,0 22,5 * L2C XL3C

680 7,4 11,0 XL3C

680 7,4 11,0

COBERTURA MXIMA ALTURA ANCHO

L2C

XL3C

13,4 9,3

15,6 12,5

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Antecedentes Autopista Nor OrienteMONTE GORDO Volcnica y Prfidos 80 100 45 4,12 3,60 1,7 1,8 mt/min 85% MANQUEHUE II MANQUEHUE I Volcnica 80 100 45 4,0 3,6 45 3,90 3,60 TUBO DERECHO TUBO IZQUIERDO

TUNEL TIPO DE ROCA RESISTENCIA A LA COMPRESION DIMETRO DE BARRENOS LONGITUD DE TIRO LONGITUD DE TIROSFORTIFICACIN VELOCIDAD DE PENETRACIN DISPONIBILIDAD MECNICA

Roca volcnica tipo andestica 80 100 45 3,90 3,60 1,8 2 mt/min. 89 90%

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Caractersticas L2C XL3C Sistema ABCGeneralidades:EQUIPO / MODELO MODELO PERFORADORA AO DE FABRICACIN VIGA BARRAS L2C L2C 1838 ME T38 05 1999 4,3 4,3 XL3C XL3C 1838 ME T38 07 2006 4,9 4,9

ARRIENDO Renta mensual fija sin mnima de horas de operacin Consumo Repuestos Consumo Aceros perforacin frontal Consumo Aceros perforacin empernado Mano de Obra Tcnico, 25 das x mes, 8 horas x da turno A

CONSIDERACIONES Depende de la ubicacin geogrfica y tipo de equipo Depende de los metros perforados Depender del tipo de roca Depender del tipo de roca Depende de la ubicacin geogrfica y tipo de equipo

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Informacin:EQUIPO / MODELO Total Metros Perforados (solo avance) Total Horas Percusin (hrs) Rendimiento (m/hr) L2C 141.433 1.798 78,661 XL3C 234.104 2.696 86.834

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Carguo Perforacin

Actividad por Turno Instalacin y entrada del Equipo Preparacin para la Navegacin - Marcado de la frente Perforacin de la frente. Perforacin de tiros para fortificacin. Carguo de explosivos y disparo Ventilacin y Acuado Fortificacin - Pernos Swellex Fortificacin - Shotcrete Extraccin de marina y transporte al botadero Imprevistos + Tiempos muertos Horas totales

R.B.L2C R.B. XL3C Promedio 0,42 0,30 0,30 0,14 0,13 0,13 3,25 2,17 2,71 0,58 0,58 0,58 2,37 2,37 2,37 0,67 0,67 0,67 0,83 0,83 0,83 1,65 1,65 1,65 3,08 3,08 3,08 0,67 0,50 0,58 13,66 12,28 12,90

Nota: - Carguo por 114 tiros, con 3 cuadrillas de cargadores. 25 pernos Swellex / disparo

Tronadura

Shotcrete Ciclo de Trabajo Tnel Autopista Nor Oriente

Ventilacin y

Fortificacin Acuadura

Ciclo de Trabajo / Jornada Tnel Monte Gordo Manquehue II

Marina

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Fases del Proyecto1. Surveying 2. Investigate 3. Pre-grouting

4. Drilling

5. Charging

6. Blasting&Ventilation

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Fases del Proyecto7. Loading 8. Scaling 9. Rock reinforcement

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Ciclo de Trabajo/Jornada en %Instalacin y entrada del Equipo

R.B. XL3C4% 26% 5% 2% 1% 18%

R.B. L2C

Preparacin para la Navegacin - Marcado de la frente Perforacin de la frente.

5% 23%

3% 1% 24%

Perforacin de tiros para fortificacin. Carguo de explosivos y disparo

13% 7% 5%

19%

4% 12% 6% 5% 17%

Ventilacin y Acuado

Fortificacin - Pernos Sw ellex Fortificacin - Shotcrete

Extraccin de marina y transporte al botadero Imprevistos + Tiempos muertos

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Conclusiones

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ABC Bsico

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Look out distancia

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Direccin de Referencia

Hardware

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ABC RegularLos planos de perforacin y otros datos relacionados con el tnel pueden ser creados fcilmente en la computadora de oficina del lugar de trabajo con una aplicacin de software basada en Windows desarrollada por Atlas Copco. Tunnel Manager Lite

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1. Creacin

2. Ingreso de data a TM

3. Salida desde TM

Detalle data Tnel

Tunnel line Laser line Drill plan

Preparacin4. Transferir data al equipo

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Plano Lnea Tnel Secciones

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Plano de Perforacin

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ABC TotalEn el modo automtico, una funcin integrada de deteccin de colisin de brazo controla y evita colisiones entre los brazos.

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Diagrama de Perforacin

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Modo Auto

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ABC Total VS Regular.Regular: Es recomendable para minera y secciones medianas y pequeas. Series M&L Cantidad mnima requerida durante la perforacin, 2 operadores

Total: Recomendable para obras civiles de grandes secciones. Series L,X,W. Perforacin automtica del 75% del round de disparo. Un solo operador puede hacer la pega completa. Cantidad mnima requerida durante la perforacin, de 1 a 2 operadores.

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Consumo de Repuestos L2CConsumo de Repuestos Jun 06 - Dic 06(USD - %)Compresor 2%

Sistema elctrico 24%

Perforadoras 22%

Sistema Canbus ( RCS) 0,1%

Motor diesel 1% Mangueras hidrulicas 9%

Consumo de aceites y petroleo 7% Sistema Hidrulico 33%

Chasis Dc-15 u otros 0,3%

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Consumo de Repuestos XL3CConsumo de Repuestos Total Obra - (USD - %)

Sistema elctrico 12,9% Consumo de aceites y petrleo 7,1% Chasis 1,6%

Compresor 1,2%

Perforadoras 17,6%

Sistema Canbus ( RCS) 2,3%

Motor diesel 1,8% Mangueras hidrulicas 19,2%

Sistema Hidrulico (filtros vlvulas, incluye la viga BMH y los Tubos Telescpicos) 33%

Sistema de Lubricacin 0,2%

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Distribucin de Costos de Perforacin %XL3C :Distribucin de Costos Perforacin (USD/MP)Combustibles y aceites 2% Otros Costos Obra 11% Energa 27%

Repuestos 28%

Agua 1%

Mano de Obra Ayudante Mano de Obra 1% Operador 1%

Mantencin y Reparacin 5%

Acero 24%

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Distribucin de Costos de Perforacin %L2C :Distribucin de Costos Perforacin (USD/MP)Combustibles y aceites 3% Otros Costos Obra 9% Energa 23%

Agua 1% Repuestos 32%

Mano de Obra Ayudante 1%

Acero 23% Mano de Obra Operador 2% Mantencin y Reparacin 6%

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Conclusiones

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Conclusiones:Empresa comprometida en transferir la ms alta tecnologa, crear y desarrollar soluciones innovadoras. Los equipos elegidos para la construccin de este tnel L2C y XL3C, permiten fcilmente, las operaciones de fortificacin adecuado a las necesidades de estabilidad de terreno, empleando el mismo brazo para la perforacin en vertical, lo ms prximo a la frente de perforacin. Es apropiado para todas las aplicaciones que requieren una localizacin exacta de los barrenos para dar un perfil des-eado con un mnimo de sobre excavacin y un mnimo de dao a la roca circundante. Esto, junto con un avance ms largo, puede dar un aumento considerable de la rentabilidad. Permite trabajar con un personal en el equipo, de manera eficiente, lo cual disminuye los costos de operacin, pero si precisa de un ayudante de operador para la fortificacin, si son ms, se reduce el rendimiento de la mquina considerablemente. Por tanto, la ayuda a la toma de decisiones en la compra de equipo de perforacin con sistemas de automatizacin tan amplios no tiene como finalidad modelar al ser humano (con vistas a sustituirlo), sino aadir valor al operador humano asistindole en el proceso de construccin de un tnel.

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ConclusionesEl ABC Regular y Total, permiten generar reportes de la serie de barrrenos:

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Nuestro compromiso es mejorar su productividad a travs de la interaccin y la innovacin.

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Documents

SIMIN 2007 - Optimización de la Perforación