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COSTOS DE PERFORACION Y VOLADURA EN MINERIA SUPERFICIAL MSc Carlos Reátegui Ordoñez Consultor de Intercade

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INDICE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Introducción................................................................... Análisis de los costos para la toma de decisiones….. . Costo de operación de perforación……………………. . Cálculo del costo de perforación………………………. . Cálculo del costo horario de perforación……………… . Optimización del costo de perforación…………………. Costo total de perforación……………………………….. Costos de operación de voladura……………………… . Optimización de los costos de voladura……………….. Beneficio/costo……………………………………………. Bibliografía…………………………………………………

3 6 20 52 103 119 164 174 273 318 325

MSc Carlos Reátegui Ordoñez - Consultor Intercade

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

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1. INTRODUCCION


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La optimización de cualquier proceso de producción debe estar dirigida a buscar el aumento de su productividad y la reducción de los costos .

La perforación y voladura son las actividades unitarias que dan inicio al proceso de minado o arranque del material con valor económico.



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El planeamiento adecuado de estas actividades y el control de los costos son vitales en el proceso de beneficio del mineral e influirán en el costo final del producto. La optimización de los costos en esta etapa, impactará de manera definitiva en las siguientes etapas productivas (excavación, transporte y chancado/molienda).


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2. ANALISIS DE LOS COSTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES



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Los costos son los valores de los recursos reales o financieros utilizados para la producción en un periodo dado. Si tomamos esta definición, podemos asegurar que los costos serán la mejor información para la toma de decisiones en una actividad, esto porque el valor de cada componente de la actividad puede ser monitoreado, analizado y optimizado.


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Todas las empresas utilizan la contabilidad de costos como modelo para la toma de decisiones, este modelo es medianamente efectivo dependiendo de la calidad de la información que tenga. Es decir que depende del nivel de detalle y calidad con la que se costea las actividades unitarias en el proceso.



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TIPOS DE COSTOS Para el análisis de costos totales, generalmente se dividen en : • Fijos: aquellos que por su naturaleza son independientes al volumen de producción. Por ejemplo: mano de obra, alquiler de equipo, etc. • Variables: aquellos que son directamente proporcionales al volumen de producción en el periodo dado. Por ejemplo: aceros de perforación, explosivos, etc.


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Estos costos pueden ser representados gráficamente, como costos fijos y costos variables, cuya suma da el costo total. • Los costos fijos son una línea paralela al eje de la producción (P). • Los costos variables son una función de la producción (P), es decir que aumentan en función al aumento de la producción. • El costo total es la suma de los costos anteriores.



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Costo ($)

Costo total

Variable

Fijo

Producción (TM)


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Los costos promedios o unitarios, son el resultado de dividir el costo total entre las unidades producidas. El costo promedio fijo (CPF) resulta de la división del costo fijo total (CFT) entre la producción (P). El costo promedio fijo se representa como una curva decreciente con aproximación asintótica al eje de la producción. Interpretando esta curva podemos decir, que a mayor producción el costo promedio baja, sin embargo en un punto estabiliza.



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Costo fijo promedio (curva naranja)

Costo ($)

Producción (TM)


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El costo variable promedio (CVP) se calcula al dividir el costo variable total (CVT) por la cantidad producida (P). El costo variable promedio se representa gráficamente con una curva en forma de U, la cual refleja la eficiencia de producción ascendente, luego descendente según los cambios de volumen. Interpretando esta curva podemos decir que existe una cantidad producida donde el costo variable es el más eficiente, luego este costo volverá a incrementarse.



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Costo variable promedio (curva azul)

Costo ($)

Producción


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El costo total promedio (CTP) se calcula al dividir el costo total (CT) por la cantidad producida (P) o de sumar el CPF más el CVF. Interpretando la curva podemos decir que existe una cantidad de producto óptimo, donde el costo total es el más bajo, luego de este punto el costo volverá a incrementarse.



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Costo total promedio (curva roja)

Costo ($)

Producción (TM)


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MAYOR PRODUCTIVIDAD

La producción óptima con el menor costo es el punto mínimo de las curvas CPT y CPV (punto de mayor productividad). Para determinar este punto se deben llevar estadísticas de la producción y los costos. Estas permiten graficar las curvas correspondientes.



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PUNTO DE MAYOR PRODUCTIVIDAD

Costo ($)

Producción (TM)


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3. COSTO EN LA OPERACION MINERA DE PERFORACION



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La perforación es realizar una cantidad de taladros (hoyos) diseñados y localizados estratégicamente para contener una carga explosiva de manera que se pueda arrancar la roca de forma eficiente y económica. La fase de la perforación es la más costosa y debe ser la más precisa, ya que una perforación incorrecta puede ser la causa de aumentos del costo a largo plazo en las otras actividades como excavación, transporte, chancado, etc.


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Para el planeamiento de la perforación y voladura se requiere de la información de otras áreas de mina. Se deben considerar los parámetros geométricos de minado que son determinantes en la selección de las perforadoras. Se debe considerar la secuencia de minado del plan a corto plazo.



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AREAS QUE INTERVIENEN EN EL PLANEAMIENTO DE PERFORACION Y VOLADURA PLANEAMIENTO MINA CORTO PLAZO

OPERACION MINA (CONTROL DE EQUIPOS)

GEOTECNIA

TOPOGRAFIA

PLANEAMIENTO PERFORACION Y VOLADURA

OPERACION MINA PERFORACION Y VOLADURA

GEOLOGIA MINA

ORE CONTROL

PROCESO DE PERFORACION Y VOLADURA


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PARAMETROS DE MINADO

A. B. C. D. E.

Ancho de minado Proyección de disparo Distancia de seguridad Espacio entre vías de acceso Vía de acceso

F. Zona de operación δ - Angulo de resistencia interna β - Angulo de talud de banco Hb – Altura de banco



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SECUENCIA DE MINADO PROCESO MINADO Sección transversal de un tajo

Angulo de talud operacional Angulo talud final z

VISTA EN PLANTA

2

3

1

1 Material en proceso de extracción 2 Material listo para la extracción 3 Zona en proceso de perforación


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En este video se aprecia la secuencia de minado en una operación a tajo abierto. http://youtu.be/cS3NA70P61k MSc Carlos Reátegui Ordoñez - Consultor Intercade


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ESTIMADO PRODUCCION Para el diseño y planeamiento de las operaciones de perforación

se

necesita

información

que

es

proporcionada por otras áreas en mina.

Esta información debe ser fluida y muy ajustada a la realidad debido a que la perforación es crítica en el proceso de minado.


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Flujo de información para planeamiento de perforación PLANEAMIENTO Plan de producción. Secuencia de minado. Modelo de bloques corto plazo. Limpieza zona a perforar.

GEOTECNIA Frialdad de las rocas. Factor de resistencia a la voladura.

TOPOGRAFIA ACTUALIZADA Ubicación del diseño de la malla en el terreno. Levantamiento de taladros perforados. Delimitación del mineral disparado. Levantamiento topográfico finalizada la extracción.

GEOLOGIA MINA Geología estructural. Densidad de las rocas. Mapeo litológico de la zona a perforar.

ORE CONTROL Muestreo de Blast Hole. Delimitación del mineral después de la voladura. Asignación de nombre al polígono.

PLANEAMIENTO DE PERFORACION Y VOLADURA

Establecer una secuencia de perforación por zonas con base al plan de Minado. Sectorización zona de perforación por polígonos. Diseño de malla de perforación de los polígonos con base a estándares establecidos. Ubicación de los taladros programados en el terreno, con los parámetros asignados.

Ejecuta la perforación de taladros programados en el polígono. Realiza el carguío de taladros con explosivo de acuerdo al proyecto. Programa y ejecuta el disparo. Evalúa el disparo. Establece los estándares de perforación y voladura.

OPERACIONES PERFORACION Y VOLADURA



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La producción requerida (cantidad de material requerido) es proporcionado por planeamiento, esta información sirve para determinar el diámetro de taladro, tipo de perforadora y la cantidad de equipos. Existen otros factores de campo necesarios para el diseño de la perforación como: geología, geotecnia, altura de los bancos, tamaño de los equipos de excavación y de transporte.


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CRITERIO Y SELECCION DE EQUIPOS

El primer paso en el proceso de perforación, es seleccionar el diámetro de taladro más apropiado.

Existe un axioma “mientras más grande es el diámetro del taladro, menor es el costo de perforación por unidad de producción”.



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En la práctica el aumento del diámetro de perforación reduce el costo total de perforación; sin embargo, se pierde algún grado del control de la fragmentación que incrementa el costo de excavación, transporte y chancado; además se puede generar bloques sobre dimensionados que requieren de voladura secundaria.


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La forma más sencilla de determinar el diámetro del taladro es relacionarla a la altura del banco.

Como una guía empírica el diámetro de taladro deberá estar entre 0.5% y 1% del largo requerido de perforación.



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Una fórmula sugerida por C. McKenzie es: d = H/0.150 d = diámetro (mm) H = altura del taladro (m) Si relacionamos el burden (B) y el espaciamiento (E) al diámetro de taladro. B = (20 a 40) d E = 1.15 B (para malla alterna o triangular)


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El tamaño de las perforadoras está relacionado al rango del diámetro de taladro que pueden perforar, al uso en la industria y el sistema de perforación usado.



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Construcción Agregado Minerales industriales Oro Carbón Cobre Hierro Diámetro de barreno 2”

3”

4”

5”

51mm

76mm

102mm

127mm

6” 152mm

7”

8”

9”

178mm

203mm

229mm

10”

11”

254mm

279mm

12” 305mm

13”

14”

15”

16”

330mm

356mm

381mm

406mm

PV-351 110,000 LB DM-H2 90,000 LB DM-H3 PV-271/PV-275 DM-M2 125,000 LB Load

75,000 LB 75,000 LB 50,000 LB 60,000 LB 45,000 LB 30,000 LB 30,000 LB

DMLSP DML DM45 T4BH

Clave Rotativa Rotativa o DTH DTH

DM30

DM25SP ROC L8 CM780D CM760D ROC L6 ROC L7/L7CR ECM720 ROC F9 ROC F6 ECM660III ROC F7 ROC D3/D5/D7 ECM585MC ECM470 25,000 LB

Martillo en cabeza/COPROD


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Producción requerida. Parámetros geométricos del diseño del tajo. Información geológica y geotécnica.



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Costo de equipo (incluido costo financiero y de seguros). Costo de mantenimiento (repuestos, grasas). Costo de los aceros de perforación (brocas, barras, acoples, etc.).


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En el tipo de energía que usa el martillo de la perforadora (neumáticas o hidráulica). Tecnología (adecuación a los sistemas de control en mina). Diseño, ergonomía y versatilidad.



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Criterios mecánicos: potencia de motor, capacidad de compresor, tren portante (orugas, ruedas). Características del martillo y ubicación: rotación, percusión o ambos, encima del barreno (drifters) en el fondo (down the hole). Características de las barras y brocas (aceros de perforación).


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martillo superior

cabeza rotatoria

rotación percusión aire comprimido

martillo de fondo cabeza rotatoria

cabeza rotatoria

broca de percusión

broca triconica

martillo de fondo



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Hidráulicas

Neumáticas


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Perforadora rotativa MSc Carlos Reátegui Ordoñez - Consultor Intercade


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CASO PRACTICO 1

Dentro del plan de operaciones se tiene pensado ingresar a una nueva zona mineralizada. Calcularemos el número de perforadoras necesarias para iniciar los trabajos en dicho sector.


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Datos de Planeamiento Total Produccion densidad material in situ Altura de Banco Sub Perforacion Berma Operativa rampa angulo Talud gradiente max Hrs. Eff./dia dias de trabajo rendimiento /perforadora disponibilidad operativa

TM TM/m3 m m m m grados %

8,532,821.00 2.50 12.00 2.40 6.00 10.00 65.00 10.00

Tal /hra %

16.00 360.00 2.30 85.00



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Zona mineralizada


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Planeamiento, Productividad y Costos Cuadro N° 3

mineral

RESUMEN DEL PROGRAMA DE PRODUCCION MINA

desmonte

2008 Und.

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Total 2008

Sep

Oct

Nov

Dic

Tajos Abiertos Oxidos

TMS

300,000

300,000

300,000

300,000

300,000

300,000

350,000

350,000

350,000

400,000

400,000

400,000

4,050,000

Total Oxidos

TMS

300,000

300,000

300,000

300,000

300,000

300,000

350,000

350,000

350,000

400,000

400,000

400,000

4,050,000

TMS/dia

9,677

10,714

9,677

10,000

9,677

10,000

11,290

11,290

11,667

12,903

13,333

12,903

11,094

0.69

0.69

0.69

0.69

0.69

0.69

0.69

0.70

0.70

0.70

0.70

0.70

222,989 31 7,193

220,636 28 7,880

222,465 31 7,176

223,137 30 7,438

223,476 31 7,209

223,162 30 7,439

223,498 31 7,210

361,458 31 11,660

630,000 30 21,000

651,000 31 21,000

630,000 30 21,000

651,000 31 21,000

0.74

0.74

0.74

0.74

0.74

0.74

0.64

1.03

1.80

1.63

1.58

1.63

Producción Oxidos dia CuT % CuS % Desmonte

TMS

N° de Dias Producción Desmonte dia

TMS/dia

D/M Producción Total Oxidos

300,000

300,000

300,000

300,000

300,000

350,000

350,000

350,000

400,000

400,000

400,000

0.70 4,482,821 12,267 1.11 4,050,000

TMS

300,000

Aporte Cu Fino Oxidos

TM

2082

2082

2082

2082

2082

2082

2429

2450

2450

2800

2800

2800

28222

Aporte Cu Fino

TM

2082

2082

2082

2082

2082

2082

2429

2450

2450

2800

2800

2800

28222



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Diseño de Pit Altura de banco: 12 m

Ancho rampa: 10 m

Angulo de talud: 65°

Gradiente rampa: 10%

Berma: variable 6 m – 8m


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calculos diametro taladro mm pulg malla B (m) E (m) area m2 volumen m3

96.00 4 2.88 3.31 9.54 114.46

volumen

286.16

TM



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Calculo de Nro. de Perforadoras cantidad taladros und. taladros /dia taladros/hora # Perforadoras

Und.


50 Construcción Agregado Minerales industriales Oro Carbón Cobre Hierro Diámetro de barreno 2”

3”

4”

5”

51mm

76mm

102mm

127mm

6” 152mm

7”

8”

9”

178mm

203mm

229mm

10”

11”

254mm

279mm

PV-351 DM-H2 DM-H3 PV-271/PV-275 DM-M2

12” 305mm

13”

14”

15”

16”

330mm

356mm

381mm

406mm

125,000 LB Load

110,000 LB 90,000 LB

75,000 LB 75,000 LB 50,000 LB 60,000 LB 45,000 LB 30,000 LB

DMLSP DML DM45 T4BH

30,000 LB DM30 DM25SP ROC L8 CM780D CM760D ROC L6 ROC L7/L7CR ECM720 ROC F9 ROC F6 ECM660III ROC F7 ROC D3/D5/D7 ECM585MC ECM470 25,000 LB

Clave Rotativa Rotativa o DTH DTH Martillo en cabeza/COPROD



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CARACTERISTICAS DEL EQUIPO SELECCIONADO

Tipo : Rock drill Motor: 350 HP diesel Compresor: 700 cfm Martillo hidráulico Ubicación del martillo: drifter Sistema de perforación rotación/percusión Carrusel para 5 barras. Colector de detritus y polvo Cabina ROC GPS, software


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CALCULO DEL COSTO DE PERFORACION



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Para determinar el costo de perforación se debe evaluar una serie de actividades que involucran la operación de perforación y voladura.

Estas actividades involucran varias áreas operativas de la mina, la calidad y oportunidad de la información suministrada determina la precisión del cálculo.


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ACTIVIDADES DEL PROCESO DE PERFORACION Y VOLADURA Cliente

Operación Perforación y Voladura

1. Elaboración de secuencia de perforación.

Operaciones Mina (Control de equipos)

Ore Control

5. Perforación del polígono. 6. Toma de muestras de perforación.

2. Sectorización de zona por polígonos.

7. Medición de longitud de perforación.

Proceso

8. Carguío de taladros con explosivos .

3. Diseño de malla de perforación.

9. Disparo. 4. Ubicación de los taladros en campo.

10. Inspección del disparo. 11. Evaluación del disparo.

Proveedor

Planeamiento perforación y Voladura

Topografía

Geotecnia

Geología Mina

Operación perforación y Voladura



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SECUENCIA DE PERFORACION La secuencia de perforación se elabora en base a la cantidad requerida de material. Plan de minado. Relación mineral/desmonte. Necesidades operacionales y de construcción.


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Planeamiento debe proporcionar: • El detalle del plan minado. • Modelo isométrico. • Secciones.



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