Resumen de Optimización técnico-económica de perforación de barrenos en terrenos homogéneos: búsqueda de leyes de desgaste para bocas de perforación
Rubén Mayoral Fernández
El futuro de la investigación en disciplinas relacionadas con la minería pasa por encontrar una simbiosis perfecta con la actividad económica de la empresa privada que ha de financiarla, dado que las administraciones públicas no pueden afrontar su elevado coste. Por lo tanto, las tendencias actuales en investigación minera deben incluir siempre una duplicidad de enfoque: técnico y económico. Mediante el análisis de presupuestos, se concluye que el coste de la perforación es el que mayor peso específico tiene dentro de la operación minera. De entre los diferentes elementos que integran esta tecnología, la boca de perforación es el que mayor influencia tiene sobre la reducción de coste y el aumento de rendimientos operativos. En la bibliografía se encuentran trabajos sobre desgastes en bocas de perforación, pero adolecen de la introducción de la componente económica. Se centran en la caracterización y clasificación de los desgastes, el estudio de sus causas y la influencia puntual de determinados aspectos geotécnicos sobre los diferentes tipos. Se plantea un doble objetivo. Primero, establecer un sistema experimental y deducir unos parámetros que permitan determinar qué diseño de boca de perforación es óptimo, para unas condiciones de terreno determinadas. En una segunda parte, se busca determinar el tipo de comportamiento que tienen los niveles de desgaste abrasivo en bocas de perforación. En esta tesis doctoral se ha realizado un extenso trabajo de campo sobre rendimientos de perforación con diferentes tipos de bocas. Se ha diseñado un procedimiento de ensayo que permite estudiar el rendimiento operativo de la boca, a lo largo de la vida útil de la misma. El método se desarrolló durante la ejecución de un túnel. Se realizaron 11313,5 m de perforación bajo condiciones controladas, lo cual permitió contar con una amplia población de datos, obtenidos de una serie de muestras cuya caracterización quedó sujeta a un patrón diseñado "ex profeso" para este trabajo. Con el fin de contrastar este método experimental en una operación minera, se completó el trabajo de campo con una nueva serie de ensayos realizados en una mina de cielo abierto, realizándose 3968 m de perforación controlada. Así se comprobó la validez del proceso de elección de muestras, toma de datos, tratamiento de la información y optimización técnico-económica deducido. Con los datos recogidos a lo largo de la fase experimental, se hizo un análisis gráfico de resultados, el cual permite establecer cuál de los posibles diseños es óptimo de acuerdo a criterios técnicos. La variable económica se introduce mediante la deducción de dos parámetros que serán denominados "producto controlado" y "cociente combinado" que permiten cuantificar numéricamente esta optimización en la elección de la boca. El primero se basa estrictamente en la mejora del rendimiento operativo y reducción de coste. El segundo combina estos factores con la durabilidad. Aplicando estos dos parámetros a la población de muestras, se establece un orden comparativo de eficiencia técnico-económica, tanto en el caso de la perforación subterránea como a cielo abierto. Una vez determinado el diseño óptimo, se realizó un nuevo estudio comparativo sobre muestras de rango de coste similar. Se dedujo un nuevo parámetro de comparación denominado "producto duración-velocidad", que permite una mayor optimización técnica. Dada la gran influencia del desgaste por abrasión en el rendimiento de las bocas de perforación, esta tesis doctoral se completa con un estudio sobre la relación entre la formación del plano de desgaste del botón y los metros de perforación. Se realizó un análisis gráfico sobre la curva de desgaste concluyendo que la velocidad de desgaste de la boca tiene un doble comportamiento. Es casi lineal en un primer intervalo y decrece en un segundo. A medida que el plano de desgaste aumenta, la boca se hace más sensible a cambios de pendiente en la ley que lo rige. Es evidente que todo trabajo investigador es siempre inconcluso, por lo que quedan planteadas nuevas líneas de investigación. Futuros trabajos deberán ir encaminados a la aplicación del método con nuevas experiencias, liberando alguna de las variables que se fijaron como hipótesis, para estudiar la incidencia de éstas sobre los resultados. Por otra parte, en el apartado de desgaste, se podría realizar una investigación numérica o matemática que permitiera ajustar esta curva por una función determinada, consiguiendo un modelo predictivo. El trabajo que aquí se expone tiene una clara vocación y aplicación práctica, que el autor desarrolló ampliamente mejorando los rendimientos de perforación de las operaciones mineras que estaban a su cargo durante el desarrollo de la misma.
