27.Jorge Velarde SANDVIK

PERFORACION ROTATIVAOctubre 2005Ing. Jorge Velarde

PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS INSTITUTO INTERAMERICANO DE CAPACITACION

Sandvik Minig & Construction

Elementos para una optima PerforacinDimetro del HoyoSeleccionar el dimetro de broca que da el mejor producto final.Encuentre el Burden, espaciamiento y la altura del Banco.Obtenga la mejor fuerza x distribucin.Mejore la Fragmentacin

Dimetro de la Broca y el Tubo


Optima Perforacin./Use el Tubo mas largo posible para el hoyo deseado Minimice la Desviacin del Hoyo Maximice la capacidad de Barrido Mejore la vida til de la Barra

Capacidad del ComprensorSeleccione la Capacidad del comprensor para lograr un optimo barrido.


Factores Principales en Perforacin RotativaResistencia de comprensin de la rocaOptimizar la velocidad de barridoOptimizacin del peso sobre la BrocaOptimizacin de la Rotacin RPMCompetencia del operador


1. Identificacin de Resistencia de la RocaDesde:Muestras de NcleosResultados de la Perforacin Resistencia de Comprensin ( C )C = 2.18 x W x R / 0.00002 x P x DP = Prom. ndice penetracin neta (pie/hora)W = Prom. Peso sobre la broca ( libras )R = Prom. Velocidad de Rotacin (RPM)D = Dimetro de Broca (Pulgadas)a = 9


2. Velocidad de BarridoVelocidad de Barrido (V)V = 183 x CFM / D - dDonde: D = Dimetro de la Broca (pulgadas) d = Dimetro del Tubo (pulgadas) CFM = Volumen aire del comprensor cfm

Para operaciones en altura sobre el nivel del mar, usar el factor de correccin por altura


2. Velocidad de Barrido

DETRITOSVELOCIDADPs/ minVELOCIDADMts/ segFinos yMineral roto5,00025Grueso y Mineral pesado7,00035Grueso y mineral humedo10,00050


2. Velocidad de Barrido../Dos factores muy importantes los define:Velocidad se Barrido, determinado por CAUDAL DEL AIRE suministrado por el comprensor, medido en CFM o metro3 /segEl tamao del AREA ANULAR. Es rea entre el dimetro del tubo de perforacin y la pared del barreno o hueco.


3. Optimo Peso sobre la BrocaEs el balance de energa entre el peso sobre la broca y la resistencia de la roca.

Optimo Peso = (C x D) / 5Donde:C = Resistencia de compresin roca (psi)D = Dimetro de la broca, pulgadas5 = ConstantePermite obtener un nivel ptimo de utilizacin de la energa disponible


Mximo Peso sobre la BrocaMximo Peso = 810 x DDonde:D = Dimetro de la Broca (Pulgadas)

Es el mximo peso que la broca debe soportar, no debera sobrepasarse este valor

Es importante comparar el rango de pesos que ofrecen los diferentes proveedores.


Dureza y Resistencia de Comprensin de Roca

Dureza Relat.

Escala Mohs

R.CompPSI

Muy Suave

1 - 2

< 2000

Suave

2- 3

2000 - 5000

Media

3 4.5

5000 - 10000

Media Dura

4.5 - 6

10000-20000

Dura

6 - 7

20000-30000

Muy Dura

> 7

> 30000


Seleccin del Tipo de BrocaEl tipo de broca basado en la resistencia de la roca:Tipo de Broca = C / 10,000Donde:C = Resistencia de Comprensin en psi

El resultado ser expresado como un entero


Tipo de Broca TriconoEl tipo de inserto se selecciona de acuerdo a la dureza del terreno.El inserto ms agresivo ser para obtener una mayor penetracinSe clasifican de acuerdo a la Resistencia de Compresin de la roca:CLASE 1 : 0 a 20,000 psiCLASE 2 : 20,000 a 30,000 psiCLASE 3: 30,000 a 40,000 psiCLASE 4: ms de 40,000 psi


4. Requerimiento de Rotacin y Fuerza El ratio de penetracin se incrementa proporcio-nalmente con el incremento de las RPM, mediante un ptimo peso sobre la brocaFuerza ( Pull Down ) expresada en HP:HP = 4.95 x D x R (W / 1000 ) / CDonde:R: Velocidad Rotacin de la Broca en RPMD: Dimetro de la broca (Bit) en pulgadasW: Optimo Peso sobre la Broca (libras)C: Resistencia de comprensin de la rocaa = 1.6El resultado es la fuerza requerida en RPM


Ratio de Penetracin ProyectadaEs mximo con el ptimo peso sobre la broca y mximo RPMPenetracin Neta ( P ):P = 2.18 x W x R / 0.2 x C x D x C/10000Donde:W = Peso optimo sobre la broca en librasR = Veloc. rotacin optima broca en RPMC = Resistencia de comprensin roca en psiD = Dimetro de la broca en pulgadasa = 0.9El buen nivel utilizado permite:Mayor vida de la brocaMayor ratio de penetracinMnimo nivel de vibraciones


Costo x Metro Total

Perfo 1

Perfo 2

Perfo 3

Perf 4

Vida Broca

(metros)

3000

2000

2000

3000

Penetracion

(met / hor)

25

25

30

30

Costo broca ($)

4000

4000

4000

4000

Costo Perfo

($ / hora)

150

150

150

150

Costo Total

( $ / metr)

7.33

8.00

7.00

6.33


Ahorro de Costo x 20,000 metro/mes

Perfo 1

Perfo 2

Perfo 3

Perfo 4

Costo Total

( $ / mes)

146,600

160,000

140,000

126,600

Ahorro Mensual

( $ / mes)

13,400

0

20,000

33,400


Tpico Ciclo de PerforacinPerforacin 65%Manipuleo de Barra 17%Posicionamiento 10%Traslados y ubicacin8%


AREA ANULARDiferencia entre el dimetro de la broca y el dimetro del tubo de perforacin.

Esta diferencia debe ser entre 1 a 3


La Economa del HoyoExisten muchas formas de describirla y analizarla CTP = (Valor de las Brocas + Costo/ hora Equipo)/ Long. PerforacinCTP = $Broca /Longitud Perf. + Costo/ hora del Equipo/ VDP CTP = {$ Broca + (Hrs. Op.)(Costo/ hora del Equipos)}/Longitud

CTP: costo total de perforaci VDP: velocidad de penetracinDistribucin 30 a 20%de los costos:70 a 80%


Con los siguientes valores variables calculamos el CTP:

Costo de la Broca6,000 $ Longitud Perforada6,000 pies Horas perforacin/ broca 100 hrs Velocidades de penetracin 60 ps/ hr Costo Equipo de Perf./Hora 200 $/ hrImpacto Econmico


Clculo del CTP

Dos Formulas disponibles:CTP = {$ Broca + (Hrs. Op.)(Costo/ hora equipos)}/LongituCTP = {6.000 + (100)(200)}/6.000 = 4,33 $/ pieCTP = $Broca /Longitud Perf. + Costo/ hora del Equipo/ VDP CTP = 6,000/6,000 + 200/60 = 4,33 $/ pieEjemplo


Impacto Econmico

VARIABLEVALORCosto broca6,000 $Long. Perforacin6,000 psVeloc. Penetracin100 hrsVelo. penetracin60 ps/ hrCosto equipo/ hr200 $/ hrCTP4.33 $/ pe

+ -VALOR- 10%5,400 $6,000 ps100 hrs60 ps/ hr200 $/ hr4.23 $/ pe

+ -VALOR6,000 $+ 10%6,600 ps110 hrs60 ps/ hr200 $/ hr4.24 $/ pe

+ -VALOR- 50%3,000 $6,000 ps117.7 hrs- 15%51 ps/ hr200 $/ hr4.42 $/ pe

VARIABLEVALORCosto broca6,000 $Long. Perforacin6,000 psVeloc. Penetracin100 hrsVelo. penetracin60 ps/ hrCosto equipo/ hr200 $/ hrCTP4.33 $/ pe

+ -VALOR6000 $6000 ps100 hrs+ 10%66 ps/ hr200 $/ hr4.03 $/ pe


Resumen:Caso Base: $4.3310% Descuento: $4.23 10% Longitud adicional: $4.2415% Ms lento y 50% desc. $4.42 10% Incremento en la VDP (ROP) $4.03 Impacto Econmico


Ahorros por la mayor Productividad de la Perforadora:Depende de: Costo por Hora de la Perforadora Longitud Perforada Velocidad de Penetracin (ROP)

Los diseos en las Brocas deben atacar los factores econmicos ms importantes


Nuestra Meta: REDUCIR los Costos totales de la Perforacin para nuestros Clientes a Travs deProductos y Servicios conValor AgregadoEconoma del hoyo


Economa Impacto del CTP variando 2 parmetros:VDP y Longitud perforadaCaso Base: Metros (pies) 6,000, VDP (ROP) 60 y Costo de la broca $6,000.00CTP


Economa Impacto del CTP variando 2 parmetros:VDP y Longitud perforadaCaso (2): Metros (pies) 2,000, VDP 50 y Costo de la broca $6,000.00CTP- 67%- 17%


Economa Impacto del Costo $ por Hora de la Perforadora (Broca con menos Metros y VDP (ROP) Caso (3): Metros (pies 2,000, VDP 30 y Costo de la Broca $6,000.00CTP- 67%- 50%


ConclusionesAltos ratios de Penetracin se logra con:Alta velocidad rotacin (RPM) y Optimo peso sobre la brocaEl requerimiento de fuerza se incrementa con:C: resistencia de comprensin de la RocaPeso sobre la brocaR: velocidad de rotacin broca (RPM)


Conclusiones...Perforadoras Rotativas con ms alto ratios de Penetracin sern las MAS PRODUCTIVAS


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GRACIAS

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