CLASE 2 PERFORACION

Clase 2. Perforación Rotopercutiva
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¿Cuál es el principio de operación de
estos equipos?
Básicamente la
perforación se basa
en el impacto de
una pieza de acero
(pistón), que
transmite la energía
a la roca por medio
de un elemento
final (broca o bit).
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Clasificación equipos rotopercutivos
Martillo en Cabeza (Top Hammer)
En estas perforadoras
dos de las acciones
básicas,
rotación
y
percusión, se producen
fuera
del
barreno,
transmitiéndose
estas
acciones a través del
varillaje hasta la broca o
bit. Estas perforadoras
pueden
ser
de
accionamiento neumático
o hidráulico.
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Clasificación equipos rotopercutivos
Down the Hole (D.T.H.)
MARTILLO EN FONDO:
La percusión se realiza
directamente sobre la
broca, mientras que la
rotación se efectúa en el
exterior.
El accionamiento del
pistón se lleva a cabo
neumáticamente,
mientras que la rotación
puede ser neumática o
hidráulica.
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Pregunta. ¿Martillo en fondo o Martillo
en Cabeza)
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Importante es Saber su Campo de
Aplicación
T ip o d e P e rfo ra d o ra
M a rtillo e n C a b e z a
M a rtillo e n fo n d o
D iá m e tro d e P e rfo ra c ió n (m m )
C ie lo A b ie rto
S u b te rrá n e o
5 0 -1 2 7
3 8 -6 5
7 5 -2 0 0
1 0 0 -1 6 5
L a s v e n ta ja s p rin c ip a le s q u e re p re s e n ta la p e rfo ra c ió n ro to p e rc u tiv a
son:
•
•
•
•
•
A p lic a b le a to d o s lo s tip o s d e ro c a , d e s d e b la n d a s a d u ra s .
L a g a m a d e d iá m e tro s d e p e rfo ra c ió n e s a m p lia .
L o s e q u ip o s s o n v e rs á tile s , p u e s s e a d a p ta n b ie n a d ife re n te s
tra b a jo s y tie n e n u n a g ra n m o v ilid a d .
N e c e s ita n d e u n s o lo h o m b re p a ra s u m a n e jo y o p e ra c ió n .
M a n te n im ie n to fá c il y rá p id o .
P o r lo ta n to , s u c a m p o d e a p lic a c ió n e s :
-
O b ra s c iv ile s s u b te rrá n e a s : tú n e le s , c a v e rn a s d e c e n tra le s
h id rá u lic a s , c a rre te ra s , e tc .
M in a s s u b te rrá n e a s p rin c ip a lm e n te y e x p lo ta c io n e s a c ie lo a b ie rto
(m e d ia n a y g ra n m in e ría ).
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Fundamentos de la Perforación
Rotopercutiva
PERCUSIÓN: La energía mecánica utilizada por este método
de perforación es Energía Cinética, que se transmite desde
el pistón hacia la broca en forma de onda de choque.
Cuando la onda de choque alcanza la broca, una parte de la
energía se transforma en trabajo haciendo penetrar la
broca y el resto se refleja y retrocede a través del varillaje.
IMPORTANTE (martillo en Cabeza)
•Pérdida de Energía en unión de barras
(8% a 10%)
• Onda de Choque que llega a la broca,
parte se refleja
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Fundamentos de la Perforación
Rotopercutiva
ROTACIÓN: La rotación hace girar la broca entre impactos
sucesivos, tiene como misión hacer que ésta actúe sobre
puntos distintos de la roca en el fondo de la perforación.
En cada tipo de roca existe una velocidad óptima de rotación
para la cual se producen los detritos de mayor tamaño al
aprovechar la superficie libre del hueco que se crea en
cada impacto.
IMPORTANTE
•Existencia de diferentes tipos de Brocas
o Bit (pastilla y botones)
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Broca de Perforación o Bit
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Fundamentos de la Perforación
Rotopercutiva
EMPUJE: Con el fin de asegurar una buena transmisión de la
energía a la roca, la broca o bit debe estar en contacto
permanente; esto se consigue con la fuerza de empuje
suministrada por un motor o cilindro de avance, que debe
adecuarse al tipo de roca y bit.
IMPORTANTE
•Empuje Insuficiente baja la velocidad de
penetración, produce mayor desgaste
•Empuje excesivo baja la velocidad de
penetración, dificulta desenroscado de
barras y aumenta desviación de tiros
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Fundamentos de la Perforación
Rotopercutiva
BARRIDO: Para que la perforación resulte eficaz, es necesario
que el fondo de la perforación se mantenga
constantemente limpio evacuando el detrito justo después
de su formación. Si esto no se realiza, se consumirá una
gran cantidad de energía en la trituración de esas
partículas traduciéndose en desgastes y pérdidas de
rendimientos, además del riesgo de atascos.
IMPORTANTE
•El barrido con aire se utiliza en trabajos a cielo abierto,
donde el polvo producido puede eliminarse por medio de
captadores. El barrido con agua es el sistema más
utilizado en perforación subterránea que sirve además
para suprimir el polvo
•Las partículas se evacuan por el espacio anular
comprendido entre las barras y la pared de la perforación
•Importancia del detritus como material de taco
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Perforación con Martillo en Cabeza
Top Hammer Drilling
Sistema mas clásico o convencional, cuyo empleo se
vio limitado por la perforación DTH y Rotativa, pero
con el uso de energía hidráulica, tiene amplias
aplicaciones
P e r fo r a d o r a s N e u m á tic a s
E n e s t e ti p o d e p e r fo r a d o r a s , e l m a r tillo e s a c c i o n a d o
c o m p r im id o , la s p a r t e s p r in c i p a l e s d e e s te s is t e m a s o n :
•
•
•
•
•
p o r a ir e
C ilin d r o c e r r a d o c o n u n a t a p a d e la n te r a q u e d is p o n e d e u n a
a b e r tu r a a x i a l d o n d e v a c o l o c a d o e l e le m e n t o p o r ta b a r r a s , a s í
c o m o u n d is p o s i tiv o r e t e n e d o r d e b a r r a s d e p e r fo r a c i ó n .
E l p is tó n q u e c o n s u m o v im ie n t o a l te r n a tiv o g o lp e a e l v á s ta g o o
c u la t a a tr a v é s d e la c u a l s e t r a n s m ite la o n d a d e c h o q u e a l a s
b a rra s .
L a v á lv u la q u e r e g u la e l p a s o d e a i r e c o m p r im id o e n v o lu m e n
fija d o y d e f o r m a a lte r n a tiv a a la p a r te a n t e r io r y p o s t e r io r d e l
p is tó n .
U n m e c a n is m o d e r o t a c ió n , b i e n d e b a r r a e s tr i a d a o r o ta c i ó n
in d e p e n d ie n te .
E l s is te m a d e b a r r id o q u e c o n s is te e n u n tu b o q u e p e r m it e e l
p a s o d e l a i r e h a s t a e l in t e r i o r d e l a s b a r r a s .
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Perforación Neumática
Características y Ventajas
Características típicas de estos equipos.
Relación diámetro pistón/diámetro de perforación
Carrera del pistón
Frecuencia de golpeo
Velocidad de rotación
Consumo relativo de aire
15-1.7
35-95 mm
1500-3400 golpes/min
40-400 RPM
2.1-2.8 (m3/min. cm
diámetro)
Ventajas:
Gran simplicidad
Fiabilidad y bajo mantenimiento
Facilidad de reparación
Precios de adquisición bajos
Acceso a lugares de trabajo difíciles
Limitaciones
Longitudes de perf. Limitadas
(entre 3 y 15 m)
Alto consumo de aire comprimido
Desgaste por onda de choque en sarta
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Perforación Hidráulica
Principios
Una perforadora hidráulica consta básicamente de los
mismos elementos constructivos que una neumática
La diferencia más importante entre ambos sistemas esta
referido a la utilización de un motor que actúa sobre un
grupo de bombas que suministran un caudal de
aceite que acciona las componentes de rotación y
movimiento alternativo del pistón.
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Perforación Hidráulica
Características y Ventajas
Características típicas de estos equipos.
Presión de Trabajo
Frecuencia de golpeo
Velocidad de rotación
Consumo relativo de aire
7.5 a 25 MPa
2000-5000 golpes/min
0 a 500 RPM
0.6-0.9 (m3/min. cm
diámetro)
Ventajas
Menor consumo de energía: Las perforadoras hidráulicas trabajan con fluidos a
presiones muy superiores a las accionadas neumáticamente y además, las
caídas de presión son mucho menores. Por lo tanto, la utilización de la
energía es más eficiente, siendo necesario sólo 1/3 de la que se consume
con los equipos neumáticos.
Menor costo de accesorios de perforación: La forma de la onda de choque es
mucho más uniforme en los martillos hidráulicos que en los neumáticos,
donde se producen niveles de tensión muy elevados que son el origen de la
fatiga sobre el acero y de una serie de ondas secundarias de bajo contenido
energético. En la práctica, se ha comprobado que la vida útil de la sarta se
incrementa en un 20% para perforadoras hidráulicas.
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Perforación Hidráulica
Ventajas
Mayor capacidad de perforación: Debido a la mejor transmisión de
energía de la onda, las velocidades de penetración de las
perforadoras hidráulicas son de un 50% a un 100% mayores que
los equipos neumáticos.
Mejores condiciones ambientales: Los niveles de ruido en una
perforadora hidráulica son sensiblemente menores a los generados
por una neumática, debido a la ausencia del escape de aire.
Además, la hidráulica ha permitido un mejor diseño de los equipos,
haciendo que las condiciones generales de trabajo y seguridad
sean mucho más favorables.
Mayor elasticidad de la operación: Es posible variar dentro de la
perforadora la presión de accionamiento del sistema, la energía por
golpe y frecuencia de percusión.
Mayor facilidad para la automatización: Estos equipos son mucho
más aptos para la automatización de operaciones, tales como el
cambio de varillaje, mecanismos antiatranque, etc.
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Perforación Hidráulica
Limitaciones
•
Mayor inversión inicial
•
Reparaciones más complejas y costosas que en las
perforadoras neumáticas, requiriéndose una mejor
organización y formación de personal de
mantenimiento.
¿Cuál seleccionaría Usted??
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Parámetro Importante (Costo/metro)
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En concreto y como todas las cosas
DEPENDE……
Consideraciones
•
Económicas: La hidráulica tiene “en general” menor
costo/metro que la neumática
•
Operacionales: La hidráulica tiene mayor rendimiento y se
puede automatizar mejor que la neumática
•
Seguridad – Ambientales: La hidráulica es más segura ya que
en general se puede operar a distancia y con comandos, emite
menos ruido.
•
Inversión y Mantención: La hidráulica es mas costosa y de
mantención mas compleja
Lo importante: Considerar el tipo de trabajo, la seguridad y las
lucas!! i n i c i o a t r á s s i g u i e n t e