Dimensionamiento de Equipos: Perforación

Dimensionamiento de Equipos para las Operaciones Unitarias

Definida la vida útil de la explotación y los movimientos de materiales a realizar durante ese tiempo, tenemos determinado el ritmo de explotación de la mina y con ello el rendimiento exigido por nuestra faena, por lo tanto tenemos nuestro punto de partida para la definición de las actividades a realizar para cumplir con dicho rendimiento.

En el caso de la perforación tendremos que diseñar la malla de perforación, la cual podrá estar definida como un global en el caso de no discriminar sectores específicos de la explotación, o podrá definirse una malla particular para cada caso existente (mineral, estéril, sectores conflictivos, pre corte, bancos dobles, etc.). Recordemos que sobre la base del tipo de roca a perforar determinaremos el tipo de perforación más adecuada.

Cualquiera sea la situación necesitamos definir:

1. Diámetro de perforación.
2. Burden.
3. Espaciamiento entre tiros.
4. Disposición espacial relativa de los tiros.
5. Ángulo de inclinación de los tiros.
6. Largo de perforación (altura de banco + pasadura).

Definido el diámetro deberá determinarse (bajo criterios teóricos y/o empíricos) el burden y espaciamiento. Además debemos determinar la disposición espacial de los tiros, con lo cual quedará definida nuestra malla de perforación.

Definido lo anterior más la longitud de los tiros, se podrá determinar el tonelaje a mover involucrado en la operación de perforación, siendo:

Tt = Tonelaje a remover por cada tiro (toneladas)

B = Burden (metros)

E = Espaciamiento (metros)

H = Altura de Banco (metros)

P = Pasadura (metros)

d = Densidad de la Roca (toneladas/m³)

Tmb = Tonelaje a remover por metro barrenado (toneladas)

Tap = Tonelaje a remover por área sometida a Perforación (toneladas)

T = Tonelaje total por período (toneladas)

Tenemos que:

Tt = B x E x H x d (ton)

Con lo cual podremos obtener índices como:

Tmb = Tt / (H + P) (ton/mb)

Tap = Tt / (B x E) (ton/m²)

Con lo cual podremos tener una aproximación de:

Número de tiros necesarios por período, para cumplir con el programa de explotación de la mina (tiros o perforaciones):

Nt = T / Tt (tiros)

Metros barrenados requeridos por período, para cumplir con el ritmo de explotación de la mina (metros barrenados):

Mbt = T / Tmb (mb)

Área sometida a la perforación por período (metros cuadrados):

Asp = T / Tap (m²)

Para calcular el rendimiento de un equipo de perforación tendremos que determinar:

DFp = Disponibilidad física del equipo de perforación (%).

UTp = Utilización del equipo de perforación (%).

FOp = Factor operacional del equipo de perforación (%).

FR = Factor de Roca (%), que castiga la velocidad de perforación en función de la dificultad operacional que impone la roca.

TDp = Turnos a trabajar por día en perforación (turnos/día).

HTp = Horas trabajadas por turno en perforación (horas).

VP = Velocidad de perforación instantánea del equipo (mb/hora), determinada por catálogo.

Con estos datos se procede al cálculo del rendimiento del equipo de la siguiente manera:

Velocidad real de Perforación:

VPr = VP x FR x DFp x UTp x FOp x 10^-8 (mb/hra)

Rendimiento por Turno:

MbT = VPr x HTp (mb/turno)

Rendimiento por Día:

MbD = MbT x TDp (mb/día)

Definiendo los días a trabajar por período en perforación como DPp, se tiene que el número de equipos requeridos para cumplir con la producción es:

Nº Equipos = Mbt / (MbD x DPp)

Resultado con el cual se realizará un análisis criterioso que permita definir un número entero de equipos para la operación (lo que incluye a los equipos de reserva). Dependiendo del equipo a utilizar tendrá que realizarse el dimensionamiento de equipos auxiliares de perforación necesarios (compresores, remolcadores, grupos electrógenos, etc.)