PERFORACION CON DTH NEUMATICO E HIDRAULICO

INGENIERO: HUMBERTO HENRIQUEZ A

INTERCADE DIVISION - CHILE

PERFORACION HIDRAULICA

ORIGEN DEL ESTUDIOEn la bsqueda permanente de reducir costos y de aumentar los rendimientos y productividades, en una mina probaron implementar un cambio en la perforacin Down The Hole con una tecnologa Sueca llamada WASSARA, la cual, reemplaza el aire comprimido como fuente de energa en el martillo, por agua industrial a alta presin.

Realizaron una prueba piloto con un total de 16.000 metros a perforar en una mina Subterrnea

OBJETIVOS Y ALCANCES DEL ESTUDIO

Realizar una evaluacin del sistema de perforacin hidrulica de alta presin v/s perforacin Down The Hole neumtica, tomando como base los indicadores de fbrica. El alcance del estudio, considera la evaluacin con los primeros resultados de la prueba piloto. El trabajo se basa en la evaluacin Tcnico -Econmica del proyecto.

DESCRIPCIN DEL SISTEMA NEUMTICO:

Descripcin general del sistema Costos de los componentes del sistema Evaluacin cualitativa del sistema Indicadores de la perforacin Neumtica Gastos y costos del sistema neumtico.

DESCRIPCIN DEL SISTEMA HIDRULICO

Caractersticas del sistema Seleccin del equipo hidrulico Estimacin de costos

Descripcin general del sistema

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

Atravs de redes el aire llega hasta los equipos elevadores de presin, modelos DG 418, que toman la presin 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.

Caractersticas de la roca

La calidad de roca es clasificada como competente, con un RQD promedio de 80% y resistencia a la compresin simple de la roca intacta, vara entre 150 y 200 MPa. Adems se tiene un rgimen de esfuerzos moderados, alcanzando un promedio de 20 MPa. Lo anterior ha permitido aplicar con xito el mtodo de explotacin subterrneo Sub levelStopping con L.B.H. (Long Blast Hole)

METODO SUBLEVEL STOPPING

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

SIMBA M 6 C

EQUIPOS DE PERFORACION

La zanja de extraccin o de nivel base, se perfora con dos equipos Simba modelo H-264 de marca Atlas Copco, con un dimetro de perforacin de 3, y un largo que vara 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 presin promedio de 17 bar.

COSTO HORARIO PERFORACIN NEUMTICA

Desde la base de datos sobre lo gastado por los equipos que constituyen el gasto del sistema neumtico, durante tres aos 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 Perforacin D.T.H. HORA 61,56

TOTAL HORA DE OPERACIN HORA 90,89

ACEROS DE PERFORACIN NEUMTICO

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

Martillo COP 54 10.000 0.402

Bit de Inserto d = 5 1.000 0.453

Barras 89 mm 1.000 0.27

Costo Unitario Metro Perforado Aceros 1.12

Dimetros martillos COP

Martillo DTH

DTH Secoroc COP 64 Gold

MARTILLO DTH NEUMATICO TRW MISSION

COSTO METRO PERFORACIN

COSTO DIRECTO RENDIMIENTOS COSTO - METROSISTEMA 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

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).

COSTOS DE ACEROS DE PERFORACION

ITEM VIDA UTIL COSTOMetros US$/m.perf

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

Barras 89 mm 1000 0,27

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

DISEO Y CALIDAD DE LAPERFORACION

BUENA

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

DTH HIDRAULICO

La perforacin con agua es una innovacin tecnolgicade avanzada. Aprovecha la gran presin que puedegenerar hasta 205 bar en el impacto del martillo a la roca, obteniendo un rendimiento instantneo en la perforacin, mayor al DTH neumtico

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

DTH neumtico, presin mxima de trabajo.. 17 bar DTH hidrulico, presin mxima de trabajo... 205

DTH HIDRAULICO

DTH WASSARA

BOMBA CON MOTOR DIESEL

DTH WASSARA

MODELOS WASSARA

MODELO DIMETRO CAUDAL PRESIN

(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 6 450 180

CONSUMO DE AGUA

Se supuso que el sistema hidrulico operara con un equipo, con una Disponibilidad Fsica del 85% y Operativa del 70%, significa que trabajara 11.3 horas por da, y si se considera un consumo de 180 litros por minuto, se calcul que el consumo(Q) diario del sistema hidrulico para la prueba piloto sera:

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

RENDIMIENTOS

Rendimiento instantneo perfor. neumtica ..16,3 m/HrRendimiento efectivo perforacin neumtica 9.41m/Hr (Refec)Prdidas rendimiento 57,7%

El rendimiento efectivo de la perforacin neumtica por prdidas operacionales baja a 7.9 m/Hr, es decir un 15,96%De acuerdo a rendimientos entregados en diagrama para perforacin hidrulica se espera obtener un rendimiento instantneo promedio de 0.5 m/min, equivale a 30 m/Hr., lo que haca 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)

PERFORACION HIDRAULICA

RENDIMIENTO INSTANTANEO

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

0 10 20 30 40

Largo de perforacin

M

t

/

m

i

n W. TARGETNEUMTICO

VALORES EN DOLARES DE INFRAESTRUCTURA

INVERSIN PROYECTO HIDRULICO

DESCRIPCIN 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 18.972

Repuestos 16.000 20.000 1 20.000

Total Inversin para 16.000 metros 135.318

COSTO HORARIO BOMBA

Para establecer el costo horario de la Bomba W-100 y hacerlo comparable con el sistema neumtico, se consider la cantidad de metros a perforar en las 8,000 horas de vida til estimada por fbrica. Luego, en esta cantidad de horas con un rendimiento efectivo de 17,1 metros por hora, el equipo tiene un potencial de perforacin que llega a los 136.800 metros. Como la inversin 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).

COSTO VS RENDIM. EFECTIVO

COSTO VS RENDIMIENTO EFECTIVO

02468

1012141618202224

8 11 14 17 20

RENDIMIENTO (m/Hef)

u

s

$

/

m NEUMATICOHIDRAULICO

COSTO METRO EN PERFORACIN 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

SISTEMA NEUMATICO SISTEMA HIDRULICO 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

Observacin : Sin costo Capital 8.37

RENDIMIENTO INSTANTANEO

REND. INSTANTANEO DESCENDENTE

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

0 10 20 30 40

Largo de perforacin

M

t

/

m

i

n

W. TARGETW. REALNEUMTICO

REND. INSTANTANEO ASCENDENTE

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

0 10 20 30 40

Largo de perforacinM

t

/

m

i

n

W. TARGETHID. REALNEUMTICO

COSTO REAL METRO EN PERFORACIN 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

CONCLUSIONES

En la mina donde se realiz este estudio el sistema neumtico es ms confiable porque siempre han trabajado con aire comprimido.

Los costos operativos del Sistema Neumtico que se presentan en este trabajo (12.63 (US$/m)), es conocido y confiable en el tiempo.En cuanto a los resultados obtenidos con la perforacin hidrulica, estos son en el caso Ascendente es casi igual 12.45 (US$/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 prdidas de tiempo que sin duda afectaron directamente a los rendimientos y a los costos

UTILIZACION ACTUAL

El Sistema de perforacin con DTH Wassara lentamente se est introduciendo en la minera chilena. Actualmente Julio 2007, se est perforando en la mina El Teniente y mina Andina, ambas de Codelco Chile.

Se estn ocupando equipos Wassara para perforar tiros largos en desarrollo de chimeneas con VCR y posiblemente ocuparn en la perforacin de tiros largos en niveles de hundimiento de Panel Caving.

PERFORACION CON DTH NEUMATICO E HIDRAULICOPERFORACION HIDRAULICAOBJETIVOS Y ALCANCES DEL ESTUDIODESCRIPCIN DEL SISTEMA NEUMTICO:DESCRIPCIN DEL SISTEMA HIDRULICODescripcin general del sistemaCaractersticas de la rocaMETODO SUBLEVEL STOPPINGSIMBA M 6 CEQUIPOS DE PERFORACIONCOSTO HORARIO PERFORACIN NEUMTICAACEROS DE PERFORACIN NEUMTICODimetros martillos COPMartillo DTHCOSTO METRO PERFORACINRESUMEN SISTEMA NEUMATICOCOSTOS DE ACEROS DE PERFORACIONEVALUACION CUALITATIVA DE LA PERFORACION NEUMATICADTH HIDRAULICODTH HIDRAULICOBOMBA CON MOTOR DIESELDTH WASSARA MODELOS WASSARACONSUMO DE AGUARENDIMIENTOSPERFORACION HIDRAULICAVALORES EN DOLARES DE INFRAESTRUCTURACOSTO HORARIO BOMBACOSTO VS RENDIM. EFECTIVOCOSTO METRO EN PERFORACIN HIDRAULICA RENDIMIENTO INSTANTANEOCOSTO REAL METRO EN PERFORACIN HIDRAULICACONCLUSIONESUTILIZACION ACTUAL