Informe de perforación

Tema: equipos de perforación, sus principales características y usos
Introducción
Dentro de las operaciones mina, una de especial interés por cuanto determinará la
producción de la faena es la perforación. Esta etapa define el primer paso de la secuencia de
extracción. Según el mejoramiento continuo, es de vital importancia la correcta elección de
los equipos para esta etapa, pues toda decisión en esta etapa afectará las posteriores. En una
faena minera, la perforación ocupa entre el 6% al 8% de los costos operacionales. En la
elección de la perforadora, deben considerarse tanto los aceros de perforación (entiéndase
tricono, barras, shank adapter, etc...) así como también el tipo de perforadora montada en
oruga o neumático. Todo esto previa definición de la faena, es decir si será utilizada en
minería subterránea o a rajo abierto. En nuestro caso sólo nos enfocaremos en las
perforadoras utilizadas para faenas de extracción a cielo abierto y subterráneo.
Equipos de perforación en la minería de hoy
Antiguamente hace ya cientos de años los equipos de perforación se trataban simplemente
de una cuña y un mazo, con solo esas dos herramientas se hacían perforaciones que
difícilmente superaban el metro, de esa práctica diaria que hacían los antiguos mineros se
conoció el sentido de la rotopercucion, el mismo principio que emplean las maquinas en la
actualidad. Hoy en día estamos rodeados de maquinas, como dije en la introducción nos
centraremos en solo las perforadoras que tienen uso en la minería, por eso dividiremos este
informe en dos partes las cuales serán:

Perforadoras de uso en minería de cielo abierto

Perforadoras de uso en minería subterránea
En este informe daremos a conocer las principales características de cada perforadora, su
funcionamiento y el uso que le pueden dar las compañías mineras en sus faenas, otro punto
importante es que la mayoría de las maquinas a mostrar son de un solo fabricante que en
este caso es atlas copco por la sencilla razón de que la mayoría de los modelos disponibles
son de este fabricante
Equipos de perforación de cielo abierto
Hay muchos diseños diferentes de perforadoras para aplicaciones de superficie, pero todos
han de ser a la vez productivos y económicos.
Las perforadoras trabajan en entornos rigurosos, caracterizados por calor o frío, agua y
grandes cantidades de residuos de perforación. A pesar de que normalmente se realiza un
esfuerzo considerable para protegerlas del entorno en el que trabajan, un fallo prematuro de
una perforadora puede arruinar la productividad.
En esta parte del informe nos centraremos en 3 perforadoras de cielo abierto las cuales son:



DM-45
DM-M3
PV-351
Pero antes de ver cada modelo mostraremos las partes de una perforadora de cielo abierto.
Descripción de equipos de perforación
Las perforadoras en general se dividen en 4 partes:
1.
2.
3.
4.
Undercarridge (orugas)
Sala de maquinas
Torre de perforación
Cabina de perforación
Descripción de perforadora diesel:
Torre de perforación
Sala de maquinas
Cabina de operador
Tren de rodado

SALA DE MAQUINAS: En la sala de maquinas es donde se genera la
energía hidráulica de perforación, neumática para el barrido y sistema
hidráulico para funciones auxiliares.

TORRE DE PERFORACION: La torre de perforación es la encargada de
aplicar la energía a la roca, rotación, pull-down y aire.

CABINA DE PERFORACION: Desde este punto el operador selecciona
todos los movimientos, tanto para traslado del equipo como las funciones de
perforación.

TREN DE RODADO: Es utilizado para el traslado y posicionamiento del
equipo.
Descripción perforadoras eléctricas:
Sala de maquinas
Carrete de cable
Motor eléctrico que activa las bombas
hidráulicas y permite la perforación
Componentes de la torre de perforación:
Cabezal de rotación
Sistema de avance
Carrusel porta barras
Como vimos anteriormente en la figura una de las partes importantes de la torre de
perforación es el cabezal de rotación el cual está compuesto en forma general de la
siguiente manera:




Sistema de engranaje
El ángulo de inclinación de las
perforadoras es de 30°, en escala
de 5 en 5.
conducido por motores hidráulicos
Reducción de engranaje recto
Velocidad variable
Motores de desplazamiento variable
Modelo estándar de las perforadoras
Como pueden ver en las perforadoras de cielo abierto esta todo lo que se necesita para
perforar sobre el chasis, los gatos hidráulicos sirven para nivelar y sostener la perforadora
cuando esta está trabajando, tienen bombas hidráulicas que hacen funcionar el sistema de
engranaje para la rotación de la barra y permite su funcionamiento para el sistema de
avance también, cuenta con un compresor integrado que generalmente es de tornillo para
hacer la tarea de evacuar el detritus.
Ahora que sabemos los componentes básicos de una perforadora estamos en condición de
entender las diferencias entre los siguientes modelos.
Perforadora DM-45
El modelo DM-45 de Atlas copco es una perforadora montada sobre orugas, utiliza un
motor diesel para impulsar el compresor y el sistema hidráulico, ocupa un sistema multipass en la perforación y su uso en las faenas es para pozos de tronadura, en la cabina del
operador usa sistema eléctrico sobre los controles hidráulicos.
Características principales:
MÉTODO DE
PERFORACION
DIÁMETRO DE
PERFORACION
PULL-DOWN
PULL-BACK
SINGLE PASS
MÁXIMA
PROFUNDIDAD
PESO DE LA MAQUINA
ROTATORIA y DTH
5 7/8” – 9”
149mm – 229mm
45000 lbf
22000 lbf
27 pies
170 pies
200000 N
98000 N
7.7 m
52 m
95000 lb
41 ton
Cabina de DM-45
CABEZAL DE ROTACION:
2 MOTORES DE ROTACION
TORQUE DE 7200 LBS/PIE
PRESION DE ROTACION 4500 PSI
RELACION DE GIRO 15:1
Esta es una perforadora de mediano rango de perforación, como dice en la tabla es una
perforadora que utiliza el sistema de rotación empleando para esa tarea los triconos de
diámetro adecuada, pero también se puede adaptar y utilizar el sistema Down the hole
utilizando para ellos bits de perforación.
Rotativa
DTH
Perforadora DM-M3
La DM-M3 es una perforadora montada sobre orugas, cabezal hidráulico y perforación
en multi-pasos, El bastidor es fabricado y soldado por AC, El acero es ASTM A572 de
baja aleación, en viga doble “T”; 24” x 146 lbs/ft. (61 cm x 217 kg/m).Se utilizan
refuerzos radiales para evitar esfuerzos adicionales al utilizar refuerzos triangulares, La
DM-M3 usa tres gatos de nivelación, dos en lado de perforación de 7” x 60” (17.8 cm
x 152.4 cm) diámetro y uno en lado opuesto de 8” x 72” (20.3 cm x 182.9 cm)
diámetro, Un soporte de barras hidráulico es utilizado para alinear la barra de
perforación durante el cambio y usado también en la perforación angular. La DM-M3
usa enfriadores separados para aceite hidráulico y compresor y otro para el refrigerante
del motor diesel, ambos enfriadores reciben aire a temperatura ambiente en vez de aire
caliente. La cabina está térmicamente aislada y presurizada, montada sobre
amortiguadores de goma y equipada con vidrios tinteados, asiento giratorio suspensión
ajustable y dos puertas con chapa de seguridad, todas las funciones están controladas
desde la cabina por el operador.
Características principales:
MÉTODO DE
PERFORACION
DIÁMETRO DE
PERFORACION
PULL-DOWN
PULL-BACK
SINGLE PASS
MÁXIMA
PROFUNDIDAD
PESO DE LA MAQUINA
ROTATORIA y DTH
9 7/8” - 12 ¼”
251mm – 311 mm
90000 lbf
41500 lbf
37 pies
240 pies
400000 N
185000 N
11.3 m
73 m
230000 lb
104 ton
•
Dos motores hidráulicos
•
Rango de velocidad: 0 200 rpm, variable.
•
Torque to 10,183 ft-lbs
(13,805 Nm).
•
Relacion de giro 14.81:1
Compressor Standard: CAT 3508 @ 850 HP - 1900 cfm a
110 psi (53.8 m3/min a 758 kpa)
•
Un rodado “tipo
excavadora”, “CAT
350 especial”.
Utiliza 4 rodillos
superiores y 12
rodillos inferiores y
zapatas de tres
barras
reemplazables.
Los controles son
eléctricos sobre las
válvulas hidráulicas,
distribuidos por zonas
de acuerdo a su función
Perforadora pit viper 351
La perforadora Pit Viper, tiene el objetivo de satisfacer la demanda de perforación en
grandes diámetros desde 10 5/8" hasta 16" (269 - 406 mm).
Fue diseñada con el propósito de ofrecer nuevas aplicaciones y soluciones tecnológicas en
minería a cielo abierto, Escuadras de refuerzo con radio en su chasis cuenta con:
Cuatro gatos de nivelación
•
10” diámetro interior x 72” carrera
•
Gatos traseros, conectados hidráulicamente para minimizar torsiones en la
estructura principal
Tanques de agua y combustible montados dentro de la estructura principal.
•
900 Gal. Tanque de Agua
•
2 x 600 Gal. Tanques de combustible.
En su diseño se consideraron todos los conceptos técnicos que han permitido se destaque en
el mercado de perforadoras de superficie, fabricada de acero tubular rectangular con
soldadores certificados , cuenta con motores hidráulicos para el tensado de los cables de
avance, cilindros hidráulicos para el tensado de los cables de levante lo que asegura un
exacto alineamiento del cabezal de rotación lo que mejora la vida útil de los cables, la
potencia de la maquina puede provenir de un motor eléctrico o diesel .
Características principales:
MÉTODO DE
PERFORACION
DIÁMETRO DE
PERFORACION
PULL-DOWN
PULL-BACK
SINGLE PASS
MÁXIMA
PROFUNDIDAD
PESO DE LA MAQUINA
ROTATORIA DE SINGLE PASS
10 5/8” - 16”
270 mm – 406mm
115000 lbf
75000 lbf
65 pies
135 pies
511000 N
334000 N
19.8 m
41.1 m
415000 lb
188 ton
-
Relación de giro 15 : 1
-
Presión de rotación 4500 psi
-
2 Motores de rotación 14
in³/rev. c/u desp. Variable
-
Torque 19000 lbs-pie @ 87
RPM
10300 Lbs-pie @ 162 RPM
Bombas principales para control de
propulsión, avance y rotación
Compresor de aire de hasta
3800cfm, el mayor en
perforadoras fabricadas,
110 psi para mejorar la vida
útil del tricono
Avance impulsado por energía
hidráulica, 358 hp de fuerza en
cada oruga, 20% de pendiente
máxima y con una velocidad de
1.77km/h
vista desde la cabina del operador:
Cabina del operador
Equipos de perforación de minería subterránea
Los equipos de perforación subterránea son muy especiales, deben ser diseñados de tal
manera que se puedan mover dentro de una labor subterránea, por esa razón son diseñados
de muy baja altura, con una plataforma o chasis muy flexible para poder maniobrar dentro
de la labor, deben ser lo mínimamente contaminante por que en una labor subterránea el
aire escasea, la mayoría de las maquinas vienen con un compresor integrado como lo vimos
en las maquinas perforadoras de cielo abierto, no vienen montadas en orugas sino que en
ruedas etc.
Podemos decir que en la minería subterránea hay una amplia gama de perforadoras, hay
maquinas para perforar de forma radial, horizontal, de fortificación para Split-set, de
exploración, pero en este informe nos centraremos en dos modelos, quizás las que sean
necesarias para llevar a cabo una mina subterránea, dejaremos fuera las maquinas de
exploración o de fortificación por que quizás eso requiera de un tema especial y no ser visto
de manera rápida, los modelos a ver son los siguientes:

Boomer

Simba
Pero antes de ver los modelos mencionados veremos en forma general como se componen
las maquinas de perforación subterránea, estas se dividen en 4 partes:
1.
2.
3.
4.
Sistema de rodado
Brazos de perforación
Cabina del operador
Sala de maquinas
Maquina de perforación subterránea:
Estos son los brazos de perforación,
accionados por las bombas
hidráulicas para empuje y
movilidad y por el compresor para
impulsar el aire y el agua
Esta es la cabina de perforación, de
aquí se hacen las maniobras de la
maquina, en algunos modelos la
cabina es externa, es manejada por
joystick por el operador a un par de
metros de distancia
Carrete de cable eléctrico
Motor diesel
Sistema de rodado, las mayoría de
las maquinas son con neumáticos.
Boomer L2-D
Esta máquina perforadora es para el uso de avance en los túneles, explotación y desarrollo, hay
de uno, dos y tres brazos, hay en versión eléctrica - diesel, es una maquina muy versátil, muy
exacta en los diagramas de tiro, fácil y rápida de maniobrar gracias a que está montada en ruedas.
Características principales:
Área de cobertura
Diámetro de perforación
Profundidad de la perforación
Presión hidráulica
Agua utilizada
aire
Rotación
torque
Peso de la maquina
104 m2
88 mm
4968 mm
200 bar
1.1 l/s
6 l/s
340 rpm
640 N M
23600 kg
Bombas hidráulicas, 2
unidades separadas, una
para cada brazo con una
presión máxima de 250 bar
2 brazos con perforadoras
cop 1838
Compresor de tornillo atlas copco 5
GAR, de máxima capacidad de 26
l/s
Estas perforadoras en los brazos permite un ángulo de elevación hacia arriba de 75° y hacia abajo de 45°,
hacia los lados permite una oscilación de 45° y un ángulo de giro de su chasis de 38°
Simba M6-C
Las simbas son maquinas perforadoras capaces de perforar radialmente los 360°, controlado por
computadora y un sistema de avance de 3.7 m de largo, perfora hoyos de 51 mm hasta 89 mm de
diámetro, tiene un chasis articulado con motor diesel de baja emisión, tracción en las 4 ruedas y
dirección articulada para maniobrar fácilmente, su uso se basa en el levantamiento de techo,
ventilación etc.
Características principales:
Diámetro de perforación
Profundidad de la perforación
Presión hidráulica
Agua utilizada
aire
Rotación
torque
Peso de la maquina
95 mm a 178 mm
51000 mm
250 bar
50 l/ min
8 l/s
107 rpm
3900 N M
20900 kg
Estas maquinas son capaces de perforar en los 360°, al igual que la boomer esta máquina se
desplaza por las labores con su motor diesel, una vez instalados conecta su cable de electricidad
con una sub estación y con la electricidad hace funcionar las bombas hidráulicas, estas bombas
hidráulicas le dan la fuerza a los brazos y al sistema de avance de la perforadora.
Cabina de operador con
joystick electrónicos y
pantallas a color de
diagramas
Sistema eléctrico de 63000 watt de
poder
Perforadora cop 54, con un
carrusel de 27 barras mas la barra
inicial.
Compresor de tornillo atlas copco
5 GAR, de máxima capacidad de
26 l/s
Este tipo de perforadoras tiene un brazo que se puede mover 45° grados hacia adelante de su
horizontal y 30° grados hacia abajo con respecto a su horizontal, 360° con respecto a su vertical y el
chasis puede girar 41° en su traslado.
Conclusión
He tratado de resumir lo más posible las principales características de las maquinas
perforadoras, como vimos anteriormente son muy parecidas una de la otra, quizás su mayor
diferencia se basa en el diámetro de la perforación, la profundidad, por que los otros
detalles son mínimos, nos dimos cuenta que existen perforadoras diesel e hidráulicas pero
el verdadero corazón de la perforadora se basa en las bombas hidráulicas, dicho de otra
forma las bombas hidráulicas son como el corazón de la perforadora y la sangre seria el
aceite hidráulico respectivamente, en fin, vimos en este informe múltiples detalles que
enseña en término medio el funcionamiento y uso de una perforadora cielo abierto y
subterránea.
Bibliografía
 www.atlascopco.cl
 manual de operador pit viper 351 elaborado para minera
spence
 presentación de inducción de instructores de atlas copco