Clase 2. Perforación Rotopercutiva inicio atrás siguiente ¿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). inicio atrás siguiente 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. inicio atrás siguiente 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. inicio atrás siguiente Pregunta. ¿Martillo en fondo o Martillo en Cabeza) inicio atrás siguiente 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 ). inicio atrás siguiente 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 inicio atrás siguiente 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) inicio atrás siguiente Broca de Perforación o Bit inicio atrás siguiente 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 inicio atrás siguiente 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 inicio atrás siguiente 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 . inicio atrás siguiente 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 inicio atrás siguiente 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. inicio atrás siguiente 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. inicio atrás siguiente 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. inicio atrás siguiente 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?? inicio atrás siguiente Parámetro Importante (Costo/metro) inicio atrás siguiente 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