Docente: Ing. Benjamín Manuel Ramos Aranda
Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
UNIDAD I - MÉTODOS Y EQUIPOS DE PERFORACIÓN. TEMA Nº 10 – MAQUINAS PERFORADORAS PERFORA DORAS ROTOPERCUT ROTOPERCUTIV IVA A MECANIZADAS Y MECANIZADAS Y ACCESORIOS: RENDIMIENTO Y MANTENIMIENTO . Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
UNIDAD I - MÉTODOS Y EQUIPOS DE PERFORACIÓN. TEMA Nº 10 – MAQUINAS PERFORADORAS PERFORA DORAS ROTOPERCUT ROTOPERCUTIV IVA A MECANIZADAS Y MECANIZADAS Y ACCESORIOS: RENDIMIENTO Y MANTENIMIENTO . Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
PROPOSITO DE CLASE:
Identificar y determinar el rendimiento, mantenimiento y cuidado de las máquinas perforadoras rotopercutivas mecanizadas.
Criterios a tomar en cuenta en la selección de máquinas perforadoras rotopercutivas.
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Tiempo de ciclo
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Tiempo de ciclo
En perforación subterránea se puede distinguir dos tipos de tiempos o ciclos:
1. Ci Cicl clo o esp espec ecif ific ico o de de pe perf rfor orac ació ión n: este es el tiempo que se demora la perforadora en realizar los taladros en el frente y se puede definir como: Ce = T po sic ion ar +T penetrar + T cam bio d e barras + T pen etrar
Este tiempo de ciclo se usa en producción cuando la perforación es independiente a las otras labores unitarias. Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
Ciclo especifico Perforación Posicionar
Penetrar
Penetar
Cambiar barra Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
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 Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
Ciclo de perforación en frentes Perforación
Carga de taladros
Voladura
Marcar puntos
Ventilación
sostenimiento
“desatado de roca”
Acarreo y transporte
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Factores operacionales y práctica operativa
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Factores operacionales
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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 : Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
Factores Operativos
Planeamiento y gestión
Buenos programas de perforación : detalle, asignación y supervisión.
Maquina
Buena relación de Potencia y Diseño con el trabajo asignado
Factor humano
Habilidades para operar la máquina
Disposición y disciplina para respetar los procedimientos.
Capacidad técnica para el control del diseño y planes Disponibilidad mecánica alta
control del consumo de insumos y estandarización de parámetros.
Bajo consumo de energía
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Capacidad técnica para entender y solucionar los parámetros (diseños de malla, diámetros, paralelismo, etc.)
Practicas operativas
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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:
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Fase: planeamiento
Establecer Secuencia de perforación por zonas con base al plan de Minado.
Calcular el numero de taladros necesarios para cumplir el plan de desarrollo y producción. 1
Diseño de malla de perforación de con base a estándares establecidos .
1 Establecer plantillas de malla de Ubicación de los taladros acuerdo a la zona de trabajo, calidad de programados en el terreno 2 Asignar las perforadoras en cada la roca, estabilidad del frente, método de frente de trabajo. explotación, etc.
.
3 Optimizar el uso de maquinas. evitar 2 estandarizar el uso de aceros de 1 Marcar con topografía las mallas establecidas, generando un reporte maquinas stand by. perforación (brocas, barrenos, etc.). digital de los puntos a perforar. 2 generar y proveer planos, diagramas y toda la información necesaria a la supervisión
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Fase: Operación
Antes de la Perforación Reunión de seguridad explicación del trabajo. 1
y
Durante la operación.
1 Respetar 2 Elaboración de ATS (análisis de perforación trabajo seguro)
los
diseños
de
Después de la perforación
2 Controlar y documentar todos los 3 Ejecutar el check list de la eventos durante la perforación. ( # 1 medición de los taladros y reporte de taladros, orden de perforación, final de los taladros perforados. máquina y herramientas tiempo efectivo, demoras operativas . y no operativas, etc.) 2 reporte de tiempos y consumos (combustible, energía, aceros, etc.) 3 reporte de eventos y llenado de los reportes de cambio de guardia.
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Fase: gestión
Elaboración de estadísticas
Análisis de parámetros Estadísticas de consumo: de combustible o energía, aceros de perforación, consumibles, etc.. 1 Establecer ratios de consumos por zona/maquina/insumo 2 Estadísticas de operación : velocidad de perforación en cada 2 Establecer los ciclos de tipo de roca, tiempos, etc. perforación por zona / tipo de trabajo/ maquina 3 Demoras operativas y no operativas. 3 Establecer la eficiencia operativas por cada maquina/zona
1
.
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Retroalimentación 1 Elaboración de planes. 2 identificación de oportunidades de mejora 3 Elaboración y control de presupuestos (costos asignados).
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Criterios técnico-económicos de selección
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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.
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Tipos de perforadoras en operación
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Criterio selección de perforadoras subterráneas
Aspectos técnicos
Aspectos económicos
Método (s) de minado
Financieros
seguridad
Precio, costo beneficio, valor de rescate
Producción requerida
Financiamiento: Tasa de interés, vida útil económica
Características geométricas y dimensiones de labores de desarrollo / producción
Costo de mantenimiento y reparación
Compatibilidad con otros equipos y maquinas.
Costo de aceros y accesorios.
infraestructura auxiliar (electricidad, ventilación, talleres, etc.)
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Criterio técnico
Método Shirinkage
Producción
Preparación/desarrollo horizontal
Preparación/desarrollo vertical
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Criterio técnico
Método sub level stoping
Producción
Preparación/desarrollo horizontal
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Preparación/desarrollo vertical
Criterio técnico
Método cámaras y pilares
Producción
Preparación/desarrollo horizontal
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Preparación/desarrollo vertical
Criterio técnico
Block caving
Producción
Preparación/desarrollo horizontal
Preparación/desarrollo vertical
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Criterio económico •
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Se evalúa básicamente el costo de operación de la máquina. En este costo se debe considerar –
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Costos fijos: Intereses del capital invertido, depreciación, impuestos y seguros. Costos variables : combustible, lubricantes, aceros de perforación y mano de obra directa .
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Criterio económico •
Algunas definiciones importantes –
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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
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Criterio económico –
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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 Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
Criterio económico –
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.
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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. Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
Criterio económico
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–
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.
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Criterio económico Gastos de Mantenimiento y Reaparacion (MR) MR= %MR * (V/ve) Perforadora de ORUGAS cargadores Sobre Llantas ( de 1 a 3,5 yd3) Cargadores Sobre Llantas ( de 4 a 8 yd3) Retroexcavadora de Oruga Tractores de Oruga (<240 HP) Tractores de Oruga (>250 HP) Motoniveladoras Rodillo
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0.70%
0.60% 0.60% 0.60% 0.60% 0.60% 0.60% 0.55%
Criterio económico
–
–
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.
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Criterio económico –
–
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.
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Selección de Equipo de perforación: Nos encontramos con galerías de 6 a 20 [m2]): Por
lo que utilizaremos un Jumbo electrohidráulico para el desarrollo de galerías. Para
seleccionar el equipo necesario para cada caso, basarse en la sección ([m2]) y utilizar los catálogos de Atlas Copco.
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Jumbo Electro-Hidráulico para el Desarrollo de Galerías: MÁQUINA PERFORADORA (VA DISPUESTA AHÍ)
BOOM
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FEED
Ejemplo
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Perforación Horizontal BOOMER Rango completo de equipos para perforación de túneles y diámetros de perforación entre 38 a 64mm. Area de Cobertura -Un brazo: 6 - 70 m2 -Dos brazos: 8 - 90 m2 -Tres brazos: 20 -169 m2
Peso 7.6 39 Ton –
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Selección de Jumbos Hidraúlicos
Chasis: *Estabilidad. *Radio de Curvatura. *Dimensiones reducidas. *Techo protector o Cabina. *Iluminación Suficiente *La disposición de los componentes. ( facilidad en mantenimiento)
Perforadora: * Diámetro de taladro. * Capacidad VS Consumo de Energía. * Dispositivo anti-atasque. * Barrido Separado. * Sistema internos de amortiguación de energía. Ahorro en Aceros de Perforación Consumo de repuestos
Cabezal del Brazo: *Rotación (°) *Diseño rígido.
Brazo: *Estabilidad. *Simplicidad de movimiento. *Velocidad de movimiento. *Paralelismo automático. (Preciso) Sistemas de Control de Perforación: *Confiable. *Simplicidad. *Sistemas automáticos de perforación.(RPC-F,FPCI) *Acceso a instrumentos de control de la perforación.
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Viga de Avance: *Longitud de avance. *Longitud efectiva de perforación. *Empuje uniforme. (F de avance) *Extensión del avance.
Selección de máquina de perforación: No necesitamos maquinas de perforación “poderosísimas” para desarrollar galerías “pequeñas-medianas” . Por lo que escoger perforadoras tan poderosos, se refleja finalmente en costos.
Además
las máquinas perforadoras trabajan para cierto rango de diámetros de perforación (y también para ciertos tipos de adaptador shank).
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Mantenimiento de equipos
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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.
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Mantenimiento de equipos
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Mantenimiento de equipos •
Las partes que tienen un mantenimiento preventivo especificado son:
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Mantenimiento de equipos o
o
Sistema Hidráulico : para percusión, rotación, avance y posicionamiento del boom.
Sistema Eléctrico : Para la operación y control de los motores eléctricos
o
o
Sistema de Agua : Para el barrido de la broca y enfriamiento del aceite hidráulico.
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Sistema de Aire : Para lubricación y presurización del cabezal (front head) de la perforadora.
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.
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Mantenimiento diario 6. 7. 8. 9.
Revisar los apoyos centralizadores. Observar si existen fugas de agua y aceite. Observar la condición de los filtros de retorno. 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.
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Seguridad y prevención de accidentes
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Seguridad y prevención de accidentes
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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. Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
Seguridad y prevención de accidentes
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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.
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El sistema se basa básicamente en:
Sistema Gestión SG
Identificación de peligros evaluación y control riesgos
IPERC
Procedimiento Escrito de Trabajo Seguro
PETS
Análisis de trabajo seguro
ATS Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
IPERC •
Se debe construir una matriz de peligros, riesgos y los controles para controlar los accidentes en cada proceso.
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PETS •
Siempre se debe escribir el procedimiento del trabajo a realizar, este debe ser conocido por todos los trabajadores involucrados.
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Procedimiento trabajo seguro en perforación Verificar 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
Antes de arrancar 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.
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Conducir 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
Procedimiento trabajo seguro en perforación arrancar la perforadora
Antes de perforar 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.
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.
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Procedimiento trabajo seguro en perforación
Al final
perforar 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. •
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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 .
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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.
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¡NUNCA! Usar herramientas no autorizadas Usar equipo o accesorios en mal estado
Transportar personas en la perforadora
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.
Introducir la manos en partes en movimiento ( usar guardas) Usar prendas o elementos que puedan quedar atrapadas en partes en movimiento Docente: Ing. Benjamín M. Ramos Aranda
¡SIEMPRE ANTES DE PERFORAR!
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TRABAJO PARA CASA Preparar un informe técnico sobre «Accesorios de Perforación Rotopercutiva». El trabajo será presentado el lunes 20 de Abril. Se les informa que el criterio de calificación está en función de: Presentación y puntualidad. Desarrolla la idea central. Las ideas presentadas son organizadas y fundamentadas. Capacidad de síntesis. Llega a conclusiones y presenta alternativas al tema desarrollado. •
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