2018-101027 DENNIS ALONZO CONDORI TUCO PRACT.PRE1

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
“PERFORACIÓN TH Y DTH PARA OPERACIONES DE SUPERFICIE”
CURSO
PRACTICAS PRE-PROFESIONALES 1
DOCENTE
Ing. Edwin Mamani Perca
PRESENTADO POR:
Dennis Alonzo Condori Tuco
TACNA – PERÚ
2023
2018-101027
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 2
CAPITULO I ...................................................................................................................... 3
1
PROPÓSITO Y OBJETIVOS ...................................................................................... 3
1.1
PROPÓSITO ......................................................................................................... 3
1.2
OBJETIVOS.......................................................................................................... 3
CAPITULO II ..................................................................................................................... 4
2
MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 4
2.1
PERFORACIÓN TH (TOP HAMMER)............................................................... 4
2.1.1 Definición: ....................................................................................................... 4
2.1.2 Conceptos clave: ............................................................................................. 4
2.1.3 Equipos y herramientas utilizados: ................................................................. 5
2.1.4 Proceso de perforación TH:............................................................................. 6
2.1.5 Aplicaciones y usos en operaciones de superficie: ......................................... 8
2.1.6 Ventajas y desventajas de la perforación TH: ................................................. 9
2.1.6.1 Ventajas: ................................................................................................... 9
2.1.6.2 Desventajas: ........................................................................................... 10
2.2
PERFORACIÓN DTH (DOWN-THE-HOLE) ................................................... 11
2.2.1 Definición: ..................................................................................................... 11
2.2.2 Conceptos clave: ........................................................................................... 11
2.2.3 Equipos y herramientas utilizados: ............................................................... 12
2.2.4 Proceso de perforación TH:........................................................................... 14
2.2.5 Aplicaciones y usos en operaciones de superficie: ....................................... 16
2.2.6 Ventajas y desventajas de la perforación TH: ............................................... 18
2.2.6.1 Ventajas: ................................................................................................. 18
2.2.6.2 Desventajas: ........................................................................................... 19
2.3
COMPARACIÓN ENTRE PERFORACIÓN TH Y DTH ................................. 20
2.3.1 Principio de funcionamiento: ........................................................................ 20
2.3.2 Tipo de formaciones adecuadas: ................................................................... 20
2.3.3 Velocidad de penetración: ............................................................................. 21
2.3.4 Calidad del agujero: ...................................................................................... 21
2.3.5 Profundidad de perforación: .......................................................................... 21
CAPITULO III .................................................................................................................. 22
3
CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE ......................... 22
I
3.1 MEDIDAS DE SEGURIDAD DURANTE LAS OPERACIONES DE
PERFORACIÓN ....................................................................................................................... 22
3.1.1 Medidas de seguridad para perforación TH (Top Hammer): ........................ 22
3.1.2 Medidas de seguridad para perforación DTH (Down-The-Hole): ................ 23
3.2
CONSIDERACIONES AMBIENTALES Y MITIGACIÓN DE IMPACTOS .. 24
3.2.1 Perforación TH (Top Hammer): .................................................................... 24
3.2.1.1 Control del polvo:................................................................................... 24
3.2.1.2 Manejo de residuos y derrames: ............................................................. 24
3.2.1.3 Protección de cuerpos de agua: .............................................................. 24
3.2.2 Perforación DTH (Down-The-Hole): ............................................................ 25
3.2.2.1 Control de ruido: .................................................................................... 25
3.2.2.2 Manejo de desechos de perforación: ...................................................... 25
3.2.2.3 Prevención de la erosión del suelo: ........................................................ 25
3.2.2.4 Protección de la calidad del aire:............................................................ 25
CONCLUSIONES ............................................................................................................ 26
II
INTRODUCCIÓN
La perforación TH (Top Hammer) y DTH (Down-The-Hole) son técnicas fundamentales
utilizadas en operaciones de superficie en diversos sectores industriales. Estas técnicas de
perforación se emplean para acceder a recursos naturales, construir infraestructuras y llevar a cabo
actividades de minería a cielo abierto, entre otras aplicaciones.
En el campo de la extracción de recursos naturales, la perforación TH y DTH desempeña
un papel crucial. En la industria minera, estas técnicas permiten llegar a yacimientos subterráneos
desde la superficie, posibilitando la extracción eficiente de minerales, petróleo y gas. Esto es
esencial para garantizar el abastecimiento de materias primas y energía para diversas industrias y
sectores.
Además, en la construcción de infraestructuras, la perforación TH y DTH se utiliza para
crear agujeros y aberturas necesarios. En proyectos de construcción de carreteras, puentes, túneles
y cimientos de edificios, estas técnicas son esenciales para la instalación de pilotes, anclajes,
drenajes y otros elementos estructurales.
En el ámbito de la minería a cielo abierto, la perforación TH y DTH juega un papel
fundamental en la fragmentación y voladura de rocas en los bancos de mineral. Estas técnicas
permiten la extracción eficiente del mineral, mejorando la productividad y reduciendo los costos
operativos en la industria minera.
Además, las técnicas de perforación TH y DTH también se emplean en la exploración
geotécnica y estudios del subsuelo. Estas técnicas proporcionan información valiosa sobre la
composición y las características geológicas del terreno, permitiendo una toma de decisiones
informada en el desarrollo de proyectos de ingeniería y construcción.
2
CAPITULO I
1
1.1
PROPÓSITO Y OBJETIVOS
PROPÓSITO
El propósito del informe sobre las perforadoras de roca TF (Top Hammer) y DTH (Down-TheHole) es proporcionar información detallada y análisis sobre el desempeño, la eficiencia y las
características técnicas de estas herramientas utilizadas en la industria de la perforación.
1.2
OBJETIVOS
•
Describir las características técnicas y los componentes clave de las perforadoras
TF y DTH, como el martillo, la broca, el sistema de percusión y el sistema de
extracción de polvo.
•
Evaluar la durabilidad y confiabilidad de las perforadoras TF y DTH en condiciones
operativas adversas, como altas temperaturas, alta humedad o entornos
extremadamente polvorientos.
•
Comparar las ventajas y desventajas de las perforadoras TF y DTH en función de
factores como la profundidad de perforación, el diámetro de perforación, el tipo de
roca y la eficiencia energética.
•
Analizar los costos asociados con el uso de perforadoras TF y DTH, incluyendo el
costo de adquisición, los costos de mantenimiento y reparación, y la vida útil de los
componentes.
•
Evaluar la seguridad y las medidas de control de riesgos asociadas con la operación
de perforadoras TF y DTH, incluyendo aspectos como la vibración, el ruido y los
protocolos de seguridad en el lugar de trabajo.
3
CAPITULO II
2
2.1
MARCO TEÓRICO
PERFORACIÓN TH (TOP HAMMER)
2.1.1
Definición:
La perforación TH (Top Hammer) es una técnica
de perforación en la cual un martillo percutor se ubica en
la parte superior del taladro para transmitir energía de
impacto a la broca. Este martillo percutor se encuentra
dentro de un tubo de perforación y es accionado por un
mecanismo
de
impacto,
generalmente
un
pistón
neumático, que golpea repetidamente la parte superior del
taladro.
2.1.2
•
Conceptos clave:
Martillo percutor: Es el componente principal de la perforadora TH. El martillo
percutor transmite la energía de impacto a la broca a través del taladro. Puede ser
accionado neumáticamente, hidráulicamente o con energía eléctrica.
•
Taladro: Es una barra de acero que se inserta en el suelo o la roca para realizar la
perforación. El taladro puede estar compuesto por varias secciones de tubería de
perforación conectadas entre sí.
•
Broca: Es la herramienta de corte ubicada en la parte inferior del taladro. La broca
realiza el trabajo de perforación, cortando o triturando la roca y permitiendo la
extracción de material.
4
•
Sistema de extracción de polvo: Durante el proceso de perforación, se genera
polvo y escombros. Un sistema de extracción de polvo se utiliza para eliminar estos
residuos y mantener un entorno de trabajo limpio y seguro.
•
Sistema de rotación: En la perforación TH, la rotación del taladro se logra
mediante la aplicación de fuerza en la parte superior del taladro. Esto puede ser
realizado por una unidad de rotación independiente o utilizando la fuerza de
impacto del martillo percutor.
•
Eficiencia de penetración: Se refiere a la capacidad de la perforadora TH para
penetrar en la roca de manera rápida y eficiente. La eficiencia de penetración
depende de factores como la potencia del martillo percutor, el diseño de la broca y
la dureza de la roca.
2.1.3
Equipos y herramientas utilizados:
En la perforación TH (Top Hammer), se utilizan varios equipos y herramientas específicas
para llevar a cabo el proceso de perforación. A continuación, se mencionan algunos de los
principales equipos y herramientas utilizados:
•
Perforadora TH: Es el equipo principal utilizado en la perforación TH. Consiste
en una máquina de perforación que incluye un mecanismo de impacto, como un
martillo percutor, que se ubica en la parte superior del taladro para transmitir la
energía de impacto a la broca.
•
Martillo percutor: Es un componente clave de la perforadora TH. El martillo
percutor está diseñado para generar impacto y golpear repetidamente la parte
superior del taladro, transmitiendo la energía necesaria para perforar la roca. Puede
ser accionado por aire comprimido, energía hidráulica o electricidad.
5
•
Taladro: Es una barra de acero que se inserta en el suelo o la roca para realizar la
perforación. El taladro es la parte que conecta el martillo percutor con la broca y
transmite la energía de impacto.
•
Broca: Es la herramienta de corte ubicada en la parte inferior del taladro. La broca
está diseñada con insertos de carburo de tungsteno u otro material resistente para
cortar y triturar la roca durante el proceso de perforación.
•
Tubos de perforación: Son secciones de tubería de acero conectadas entre sí que
componen el taladro. Los tubos de perforación se introducen en el suelo o la roca a
medida que avanza la perforación, y se añaden o se retiran según sea necesario para
alcanzar la profundidad deseada.
•
Sistema de extracción de polvo: Durante la perforación, se genera polvo y
escombros que deben ser eliminados para mantener un entorno de trabajo limpio y
seguro. Los sistemas de extracción de polvo, como los sistemas de aspiración o la
inyección de agua, se utilizan para recoger y transportar los desechos generados
durante el proceso de perforación.
•
Equipo de perforación auxiliar: Además de los equipos principales, se utilizan
otros equipos auxiliares, como compresores de aire o unidades de energía
hidráulica, para suministrar la energía necesaria para el funcionamiento del martillo
percutor y otros sistemas de la perforadora TH.
2.1.4
Proceso de perforación TH:
El proceso de perforación TH (Top Hammer) implica una serie de pasos y etapas que se
llevan a cabo para perforar rocas y suelos. A continuación, se describe el proceso general de
perforación TH:
6
•
Preparación del equipo: Antes de comenzar la perforación, se realiza la
preparación del equipo. Esto implica verificar y ajustar el martillo percutor, la broca
y otros componentes de la perforadora TH. También se asegura el suministro
adecuado de aire comprimido, energía hidráulica o electricidad, dependiendo del
tipo de martillo percutor utilizado.
•
Posicionamiento y fijación: El equipo de perforación TH se coloca en la posición
adecuada sobre la superficie o la plataforma de perforación. Se asegura que el
equipo esté estable y se fija correctamente al suelo o la estructura de soporte.
•
Inicio de la perforación: Se comienza la perforación al bajar el taladro con la broca
en la roca o el suelo. El martillo percutor comienza a golpear la parte superior del
taladro, transmitiendo la energía de impacto a la broca. La rotación puede ser
realizada por una unidad de rotación independiente o utilizando la fuerza de
impacto del martillo percutor.
•
Avance de la perforación: A medida que el martillo percutor golpea la parte
superior del taladro, se avanza en la perforación. Los tubos de perforación se
agregan o se retiran según sea necesario para alcanzar la profundidad deseada.
Durante este proceso, se puede aplicar lubricante o agua para reducir la fricción y
mejorar la eficiencia de perforación.
•
Extracción de polvo y escombros: Durante la perforación, se generan polvo y
escombros. Para mantener un entorno de trabajo limpio y seguro, se utiliza un
sistema de extracción de polvo, como un sistema de aspiración o la inyección de
agua, para recoger y transportar los desechos generados durante el proceso de
perforación.
7
•
Monitoreo y ajuste: Durante todo el proceso de perforación, se monitorean
diversos parámetros, como la velocidad de penetración, la presión del aire o la
energía hidráulica, la temperatura y otros factores relevantes. Si es necesario, se
realizan ajustes en la operación, como cambios en la velocidad de perforación, la
presión o el ángulo de inclinación, para optimizar el rendimiento y la eficiencia de
la perforación.
•
Finalización de la perforación: Una vez que se ha alcanzado la profundidad
objetivo, se detiene la perforación y se retira el taladro junto con la broca de la
perforadora TH. Se realiza una inspección final para asegurarse de que la
perforación se haya completado de manera satisfactoria.
2.1.5
Aplicaciones y usos en operaciones de superficie:
Las técnicas de perforación TH (Top Hammer) se utilizan en diversas aplicaciones
y usos en operaciones de superficie. Algunos ejemplos destacados son los siguientes:
•
Construcción de infraestructuras: La perforación TH se emplea en la
construcción de infraestructuras, como carreteras, puentes, túneles y
cimientos de edificios. Se utiliza para crear agujeros y aberturas necesarios,
como la instalación de pilotes, anclajes, drenajes y otros elementos
estructurales.
•
Explotación de canteras y minería a cielo abierto: En la industria de la
minería y la extracción de materiales, la perforación TH se utiliza para la
fragmentación y voladura de rocas en canteras y minas a cielo abierto.
Permite la extracción eficiente de minerales, piedras y otros materiales
útiles.
8
•
Perforación geotécnica: La perforación TH se aplica en estudios
geotécnicos y de exploración del subsuelo. Ayuda a obtener información
sobre la composición del suelo, las características geológicas y la estabilidad
del terreno, lo que es crucial en la planificación de proyectos de ingeniería
y construcción.
•
Exploración de petróleo y gas: La perforación TH se utiliza en la
exploración de yacimientos de petróleo y gas en operaciones en tierra.
Permite alcanzar las capas profundas de la Tierra para acceder a los recursos
energéticos y determinar la viabilidad de la extracción.
•
Extracción de minerales: En la minería subterránea, la perforación TH se
utiliza para crear galerías, túneles y pozos de ventilación. Ayuda en la
extracción de minerales valiosos y proporciona acceso seguro a las zonas de
trabajo subterráneas.
•
Investigación medioambiental y geológica: La perforación TH se aplica
en estudios de investigación medioambiental y geológica, como la toma de
muestras de suelos y rocas para el análisis de contaminantes, la
identificación de estratos geológicos y la evaluación de la calidad del agua
subterránea.
2.1.6
Ventajas y desventajas de la perforación TH:
2.1.6.1 Ventajas:
•
Alta velocidad de perforación: La perforación TH permite una alta velocidad de
penetración en comparación con otras técnicas de perforación. El martillo percutor
9
en la parte superior del taladro proporciona una energía de impacto directa y
eficiente, lo que resulta en una perforación más rápida.
•
Eficiencia en rocas duras: La perforación TH es especialmente efectiva en rocas
duras y abrasivas. El diseño de la broca y la transmisión directa de la energía de
impacto permiten una mayor eficiencia de perforación en este tipo de terrenos.
•
Control direccional: La perforación TH permite un mejor control direccional en
comparación con otras técnicas de perforación. La ubicación del martillo percutor
en la parte superior del taladro ayuda a mantener la dirección deseada de la
perforación.
•
Versatilidad: La perforación TH se puede utilizar en una amplia gama de
aplicaciones y condiciones geológicas. Es adecuada para perforar diferentes tipos
de rocas y suelos, lo que la hace versátil en diversas industrias, como la minería, la
construcción y la exploración geotécnica.
2.1.6.2 Desventajas:
•
Profundidad limitada: La perforación TH tiene una profundidad de
perforación limitada en comparación con otras técnicas, como la perforación
DTH. Esto se debe a la necesidad de un martillo percutor ubicado en la parte
superior del taladro, lo que puede limitar la longitud total del taladro.
•
Limitaciones en suelos blandos: La perforación TH puede ser menos
eficiente en suelos blandos y no consolidados. La energía de impacto puede
hacer que el suelo se compacte y dificulte la extracción del taladro.
•
Mantenimiento y desgaste: Los componentes del sistema de perforación
TH, como el martillo percutor y la broca, están sujetos a desgaste y requieren
10
un mantenimiento regular. Esto implica la sustitución de piezas desgastadas
y un mayor costo operativo.
•
Vibraciones y ruido: Durante la perforación TH, se generan vibraciones y
ruido significativos. Esto puede causar molestias para el personal de
perforación y el entorno circundante, y puede requerir medidas adicionales
de control de vibraciones y reducción de ruido.
2.2
PERFORACIÓN DTH (DOWN-THE-HOLE)
2.2.1
Definición:
La perforación DTH, también conocida como perforación
Down-The-Hole, es una técnica utilizada en la industria de la
minería y la construcción para perforar agujeros en el suelo, rocas
o formaciones geológicas. Se caracteriza por utilizar un martillo
de fondo, también conocido como martillo DTH, que se coloca en
la parte inferior de la broca de perforación.
2.2.2
•
Conceptos clave:
Martillo de fondo (DTH Hammer): Es un componente clave en la perforación
DTH. Consiste en un martillo accionado por aire comprimido o un fluido de
perforación que genera impactos repetidos en la parte inferior de la broca para
romper la roca y permitir la perforación.
•
Broca (Bit): Es la herramienta de corte montada en la parte inferior del martillo de
fondo. Hay diferentes tipos de brocas DTH disponibles, como brocas de carburo de
tungsteno, brocas de diamante y brocas de arrastre, que se eligen según las
características del terreno y los objetivos de perforación.
11
•
Circulación de aire o lodo: Durante la perforación DTH, se utiliza aire
comprimido o un lodo de perforación para limpiar los detritos de la perforación y
enfriar la broca. El aire o el lodo se bombean a través de la tubería de perforación
y sale por los orificios de descarga en la broca, llevándose los residuos de la
perforación.
•
Tubería de perforación (Drill Pipe): Es una tubería resistente que se utiliza para
transmitir la energía del martillo de fondo a la broca y llevar el aire o el lodo de
perforación. La tubería de perforación se agrega en secciones y se conecta mediante
juntas roscadas.
•
Control de presión: Durante la perforación DTH, es esencial mantener una presión
adecuada en el sistema de perforación para optimizar la eficiencia y la vida útil de
las herramientas. Se utilizan reguladores y manómetros para controlar y monitorear
la presión del aire o el lodo.
•
Profundidad de perforación y diámetro del agujero: La perforación DTH se
puede utilizar para perforar agujeros de diferentes diámetros y profundidades. La
selección de la broca y el martillo de fondo adecuados depende de los requisitos
específicos del proyecto.
2.2.3
Equipos y herramientas utilizados:
En la perforación DTH se utilizan varios equipos y herramientas para llevar a cabo el
proceso de perforación. Aquí tienes una lista de los principales equipos y herramientas utilizados
en la perforación DTH:
•
Martillo de fondo (DTH Hammer): Es el componente principal del sistema DTH.
Hay una variedad de martillos de fondo disponibles, diseñados para adaptarse a
12
diferentes tamaños de brocas y condiciones de perforación. El martillo de fondo
genera los impactos necesarios para romper la roca y permitir la perforación.
•
Brocas (Bits): Son las herramientas de corte que se montan en la parte inferior del
martillo de fondo. Las brocas DTH están disponibles en diferentes diseños y
materiales, como brocas de carburo de tungsteno, brocas de diamante y brocas de
arrastre. La elección de la broca depende de la formación geológica, el tamaño del
agujero y los objetivos de perforación.
•
Tubería de perforación (Drill Pipe): Es una tubería de acero resistente que se
utiliza para transmitir la energía del martillo de fondo a la broca y para transportar
el aire o el lodo de perforación. La tubería de perforación se compone de secciones
roscadas que se unen para alcanzar la profundidad de perforación deseada.
•
Compresor de aire: Proporciona el aire comprimido necesario para accionar el
martillo de fondo y limpiar los detritos de la perforación. Los compresores de aire
se seleccionan según la capacidad de entrega de aire requerida y la presión de
trabajo necesaria.
•
Sistema de circulación de aire o lodo: Durante la perforación DTH, se utiliza aire
comprimido o un lodo de perforación para limpiar los detritos y enfriar la broca. El
sistema de circulación incluye tuberías, válvulas, reguladores de presión y otros
componentes necesarios para el suministro y control del aire o el lodo.
•
Cabrestante: Es un equipo utilizado para subir y bajar la tubería de perforación y
el martillo de fondo al pozo. El cabrestante facilita el manejo y control de la
profundidad de perforación.
13
•
Unidad de potencia: Proporciona la energía necesaria para alimentar el martillo
de fondo y otros componentes eléctricos o hidráulicos del sistema de perforación.
•
Manómetros y reguladores de presión: Se utilizan para monitorear y controlar la
presión del aire o el lodo durante la perforación. Estos instrumentos ayudan a
mantener la presión adecuada para una operación eficiente y segura.
•
Herramientas de manejo y accesorios: Incluyen llaves de tubo, elevadores de
tubería, abrazaderas y otros dispositivos utilizados para el montaje, desmontaje y
manipulación de la tubería de perforación, el martillo de fondo y las brocas.
2.2.4
Proceso de perforación TH:
El proceso de perforación DTH, o perforación Down-The-Hole, implica una serie de pasos
para llevar a cabo la perforación de un agujero en el suelo o una formación geológica utilizando la
técnica DTH. A continuación, se describe el proceso general de perforación DTH:
•
Martillo de fondo (DTH Hammer): Es el componente principal del sistema DTH.
Hay una variedad de martillos de fondo disponibles, diseñados para adaptarse a
diferentes tamaños de brocas y condiciones de perforación. El martillo de fondo
genera los impactos necesarios para romper la roca y permitir la perforación.
14
•
Brocas (Bits): Son las herramientas de corte que se montan en la parte inferior del
martillo de fondo. Las brocas DTH están disponibles en diferentes diseños y
materiales, como brocas de carburo de tungsteno, brocas de diamante y brocas de
arrastre. La elección de la broca depende de la formación geológica, el tamaño del
agujero y los objetivos de perforación.
•
Tubería de perforación (Drill Pipe): Es una tubería de acero resistente que se
utiliza para transmitir la energía del martillo de fondo a la broca y para transportar
el aire o el lodo de perforación. La tubería de perforación se compone de secciones
roscadas que se unen para alcanzar la profundidad de perforación deseada.
•
Compresor de aire: Proporciona el aire comprimido necesario para accionar el
martillo de fondo y limpiar los detritos de la perforación. Los compresores de aire
15
se seleccionan según la capacidad de entrega de aire requerida y la presión de
trabajo necesaria.
•
Sistema de circulación de aire o lodo: Durante la perforación DTH, se utiliza aire
comprimido o un lodo de perforación para limpiar los detritos y enfriar la broca. El
sistema de circulación incluye tuberías, válvulas, reguladores de presión y otros
componentes necesarios para el suministro y control del aire o el lodo.
•
Cabrestante: Es un equipo utilizado para subir y bajar la tubería de perforación y
el martillo de fondo al pozo. El cabrestante facilita el manejo y control de la
profundidad de perforación.
•
Unidad de potencia: Proporciona la energía necesaria para alimentar el martillo
de fondo y otros componentes eléctricos o hidráulicos del sistema de perforación.
•
Manómetros y reguladores de presión: Se utilizan para monitorear y controlar la
presión del aire o el lodo durante la perforación. Estos instrumentos ayudan a
mantener la presión adecuada para una operación eficiente y segura.
•
Herramientas de manejo y accesorios: Incluyen llaves de tubo, elevadores de
tubería, abrazaderas y otros dispositivos utilizados para el montaje, desmontaje y
manipulación de la tubería de perforación, el martillo de fondo y las brocas.
2.2.5
Aplicaciones y usos en operaciones de superficie:
La perforación DTH (Down-The-Hole) se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones y
usos en operaciones de superficie. Algunas de las principales aplicaciones son las siguientes:
•
Minería: La perforación DTH se utiliza en la industria minera para la extracción
de minerales y rocas. Se emplea en operaciones como la perforación de barrenos
para voladuras, la exploración de yacimientos minerales, la extracción de muestras
16
de mineral para análisis y la instalación de anclajes en roca para soporte de
excavaciones.
•
Construcción de pozos de agua: La perforación DTH se utiliza en la construcción
de pozos de agua para extraer agua subterránea. Es una técnica eficiente para
perforar a través de formaciones geológicas y rocas duras, permitiendo la
instalación de tuberías y equipos de bombeo para el suministro de agua potable o
para fines industriales y agrícolas.
•
Geotermia: La perforación DTH se emplea en la perforación de pozos geotérmicos
para la extracción de calor del subsuelo. Esta técnica permite alcanzar las
profundidades necesarias para acceder a fuentes de calor geotérmico y aprovecharlo
para la generación de energía eléctrica o la calefacción y refrigeración de edificios.
•
Construcción y cimentación: En la construcción, la perforación DTH se utiliza
para la instalación de pilotes, anclajes y otros elementos de cimentación. Permite
perforar en terrenos compactos y rocosos, facilitando la creación de bases estables
para estructuras como puentes, edificios y estructuras de ingeniería civil.
•
Voladuras controladas: La perforación DTH es utilizada en operaciones de
voladuras controladas en canteras, minas y construcción. Permite perforar barrenos
precisos para la colocación de explosivos, lo que permite fragmentar la roca de
manera controlada y segura para fines de excavación, demolición y construcción.
•
Investigación geotécnica y medioambiental: La perforación DTH se utiliza en
estudios geotécnicos y ambientales para obtener muestras de suelo y roca en
diferentes profundidades. Estas muestras se analizan para evaluar la estabilidad del
17
suelo, la contaminación y otras características del terreno con fines de planificación
y diseño de proyectos.
Las perforadoras con martillo de fondo son muy utilizadas en el Perú especialmente en el
sector minero, aunque también se utilizan para hacer pozos de agua o de gas. Por el área de estudio
nos enfocaremos en el sector minero.
Minería Subterránea:
•
Producción mineral en MINSUR
•
Desarrollo de chimeneas y servicios en Cobriza
•
Desarrollo de chimeneas de producción y servicios en CIA Minera Horizonte.
Minera a cielo abierto:
•
Producción de mineral en Mina Santa Rosa
•
Producción de mineral en La Virgen
•
Producción a iniciarse en Alto Chicama
•
Drenaje central en el fondo de los tajos abiertos
2.2.6
Ventajas y desventajas de la perforación TH:
2.2.6.1 Ventajas:
•
Alta velocidad de perforación: La perforación DTH permite una alta velocidad
de penetración en comparación con otras técnicas de perforación. Esto se debe a la
acción de impacto directo del martillo de fondo, que ayuda a romper la roca de
manera eficiente y rápida.
•
Calidad del agujero: La perforación DTH produce agujeros de alta calidad y
precisión. La combinación de impacto y rotación en la broca DTH permite una
perforación estable y precisa, lo que resulta en agujeros limpios y uniformes.
18
•
Perforación en terrenos duros: La perforación DTH es especialmente efectiva en
terrenos duros y rocosos. La acción de impacto del martillo de fondo y la selección
de brocas adecuadas permiten perforar en formaciones geológicas resistentes.
•
Versatilidad en diámetro de agujero: La perforación DTH puede adaptarse a una
amplia gama de diámetros de agujeros, desde pequeños hasta grandes. Esto permite
su aplicación en diversas industrias, como minería, construcción, geotermia y
exploración geológica.
•
Control de la dirección de perforación: La perforación DTH ofrece un buen
control de la dirección de perforación. Esto es especialmente importante en
aplicaciones como la instalación de anclajes o la perforación direccional, donde se
requiere una precisión en la orientación del agujero.
2.2.6.2 Desventajas:
•
Consumo de energía y aire comprimido: La perforación DTH requiere
compresores de aire potentes para suministrar el aire comprimido necesario. Esto
puede resultar en un consumo considerable de energía y requerir equipos
adicionales para la generación de aire comprimido.
•
Costos de mantenimiento: El martillo de fondo y las brocas DTH están sujetos a
desgaste debido al impacto constante. Esto implica costos de mantenimiento y
reemplazo de estas herramientas con el tiempo.
•
Vibraciones y ruido: La perforación DTH produce vibraciones y ruido
significativos debido a la acción de impacto. Se requieren medidas de seguridad y
control para minimizar los efectos negativos en los operadores y el entorno de
trabajo.
19
•
Limitaciones en terrenos blandos: Aunque la perforación DTH es efectiva en
terrenos duros, puede encontrar limitaciones en terrenos blandos y poco
consolidados. En estos casos, la acción de impacto puede resultar en un
hundimiento excesivo y dificultades para mantener la estabilidad del agujero.
2.3
COMPARACIÓN ENTRE PERFORACIÓN TH Y DTH
La perforación TH (Top Hammer) y la perforación DTH (Down-The-Hole) son dos
técnicas de perforación utilizadas en la industria minera y de construcción. A continuación, se
presenta una comparación entre ambas:
2.3.1
•
Principio de funcionamiento:
Perforación TH: En la perforación TH, el martillo de fondo se encuentra en la parte
superior de la columna de perforación. El impacto se genera en la parte superior de
la broca, y la energía se transmite a través de la columna de perforación a la broca.
•
Perforación DTH: En la perforación DTH, el martillo de fondo se coloca en la parte
inferior de la broca. El impacto se genera directamente en la broca, proporcionando
una mayor eficiencia de energía y una mejor transferencia de impacto a la
formación rocosa.
2.3.2
•
Tipo de formaciones adecuadas:
Perforación TH: La perforación TH es adecuada para formaciones más blandas y
menos abrasivas, como arcilla, arena y rocas sedimentarias menos consolidadas.
•
Perforación DTH: La perforación DTH es más adecuada para formaciones duras y
abrasivas, como granito, basalto y rocas duras en general.
20
2.3.3
•
Velocidad de penetración:
Perforación TH: La velocidad de penetración en la perforación TH tiende a ser
menor en comparación con la perforación DTH, especialmente en formaciones
rocosas más duras.
•
Perforación DTH: La perforación DTH ofrece una mayor velocidad de penetración
debido a la eficiencia del impacto directo en la broca y la capacidad de perforar
formaciones rocosas más duras de manera más efectiva.
2.3.4
•
Calidad del agujero:
Perforación TH: La perforación TH puede generar un agujero más limpio y
uniforme en formaciones blandas, pero puede presentar más problemas de
desviación y control de la dirección del agujero.
•
Perforación DTH: La perforación DTH proporciona una excelente calidad del
agujero en formaciones duras y ofrece un mejor control de la dirección del agujero.
2.3.5
•
Profundidad de perforación:
Perforación TH: La perforación TH es más adecuada para perforaciones de menor
profundidad, generalmente hasta unos pocos cientos de metros.
•
Perforación DTH: La perforación DTH es capaz de perforar a mayores
profundidades, lo que la hace más adecuada para aplicaciones como pozos de agua
profundos o perforaciones geotérmicas.
21
CAPITULO III
3
3.1
CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE
MEDIDAS
DE
SEGURIDAD
DURANTE
LAS
OPERACIONES
DE
PERFORACIÓN
Durante las operaciones de perforación con perforadoras TH (Top Hammer) y DTH
(Down-The-Hole), se deben seguir medidas de seguridad específicas para garantizar la protección
de los trabajadores. A continuación, se detallan algunas medidas de seguridad clave para cada tipo
de perforación:
3.1.1
•
Medidas de seguridad para perforación TH (Top Hammer):
Zona de exclusión: Establecer una zona de exclusión alrededor de la perforadora
TH para mantener a los trabajadores no autorizados fuera de la zona de peligro.
Solo el personal autorizado debe estar presente en el área de trabajo.
•
Sujeción y estabilización: Asegurarse de que la perforadora TH esté correctamente
sujeta y estabilizada antes de comenzar las operaciones de perforación. Esto evita
movimientos o desplazamientos peligrosos durante el proceso de perforación.
•
Mantenimiento de herramientas y brocas: Realizar inspecciones regulares de las
herramientas y brocas utilizadas en la perforación TH para detectar posibles daños
o desgastes. Reemplazar o reparar cualquier herramienta o broca en mal estado para
evitar accidentes.
•
Protección contra caídas de objetos: Utilizar pantallas o mallas de seguridad para
proteger a los trabajadores de la caída de objetos o proyecciones de material durante
las operaciones de perforación.
22
•
Control de polvo y gases: Implementar medidas para controlar el polvo y los gases
generados durante la perforación, como la utilización de sistemas de supresión de
polvo y la ventilación adecuada en el área de trabajo.
3.1.2
•
Medidas de seguridad para perforación DTH (Down-The-Hole):
Control de la presión del aire: Asegurarse de que la presión del aire utilizada en la
perforación DTH esté dentro de los límites de seguridad recomendados por el
fabricante de la perforadora. No exceder la presión máxima establecida para evitar
fallas o accidentes.
•
Uso de protección auditiva: Debido al ruido intenso generado por la perforación
DTH, los trabajadores deben utilizar protectores auditivos adecuados para prevenir
daños en la audición.
•
Manipulación segura de la tubería de perforación: La tubería utilizada en la
perforación DTH puede ser pesada y requerir manipulación cuidadosa. Los
trabajadores deben recibir capacitación en técnicas adecuadas de levantamiento y
manipulación para evitar lesiones musculoesqueléticas.
•
Evaluación de formaciones geológicas: Antes de la perforación DTH, se debe
realizar una evaluación adecuada de las formaciones geológicas para identificar
posibles riesgos, como presencia de agua, gas o rocas inestables. Tomar las medidas
de seguridad necesarias según las características específicas del terreno.
•
Monitoreo de la presión de perforación: Realizar un monitoreo regular de la presión
de perforación durante las operaciones para asegurarse de que se mantenga dentro
23
de los límites seguros. Cualquier aumento repentino o anormal de la presión debe
investigarse y abordarse de inmediato.
3.2
CONSIDERACIONES AMBIENTALES Y MITIGACIÓN DE IMPACTOS
Durante las operaciones de perforación con perforadoras TH (Top Hammer) y DTH
(Down-The-Hole), también es importante tener en cuenta las consideraciones ambientales y
aplicar medidas de mitigación de impactos. A continuación, se presentan algunas consideraciones
y acciones relacionadas con el aspecto ambiental específico de cada tipo de perforación:
3.2.1
Perforación TH (Top Hammer):
3.2.1.1 Control del polvo:
Durante la perforación TH, se puede generar polvo en el área de trabajo. Para mitigar este
impacto, se pueden emplear sistemas de supresión de polvo, como la rociadura de agua, para
mantener bajo control la dispersión del polvo.
3.2.1.2 Manejo de residuos y derrames:
Se deben tomar medidas adecuadas para la gestión de residuos, como la recolección y
disposición adecuada de los desechos generados durante la perforación. Además, se deben
establecer procedimientos de respuesta y limpieza en caso de derrames de sustancias como
combustibles o lubricantes.
3.2.1.3 Protección de cuerpos de agua:
Si la perforación TH se lleva a cabo en áreas cercanas a cuerpos de agua, se deben
implementar medidas para prevenir la contaminación del agua. Esto puede incluir la
implementación de barreras de contención y el uso de productos químicos biodegradables y no
tóxicos cuando sea posible.
24
3.2.2
Perforación DTH (Down-The-Hole):
3.2.2.1 Control de ruido:
La perforación DTH puede generar niveles de ruido elevados. Para mitigar este impacto,
se deben utilizar barreras acústicas y se debe proporcionar a los trabajadores equipo de protección
auditiva adecuado.
3.2.2.2 Manejo de desechos de perforación:
Los desechos generados durante la perforación DTH, como los lodos de perforación, deben
ser manejados de manera adecuada. Se pueden emplear sistemas de reciclaje y tratamiento de
lodos, y se debe disponer de acuerdo con las regulaciones ambientales pertinentes.
3.2.2.3 Prevención de la erosión del suelo:
Durante la perforación DTH, es importante evitar la erosión del suelo en el área de trabajo.
Se pueden implementar medidas como la revegetación, la implementación de barreras físicas y el
control de la escorrentía para minimizar la erosión y proteger la calidad del suelo.
3.2.2.4 Protección de la calidad del aire:
La perforación DTH puede generar emisiones de polvo y gases. Para mitigar estos
impactos, se pueden utilizar sistemas de supresión de polvo y se deben emplear equipos de
combustión limpia para reducir las emisiones atmosféricas.
25
CONCLUSIONES
➢ En conclusión, tanto la perforación TH (Top Hammer) como la perforación DTH (DownThe-Hole) son técnicas ampliamente utilizadas en operaciones de perforación superficial.
Cada una tiene sus propias características y beneficios, y la elección entre ellas depende
de las condiciones específicas del terreno y los objetivos del proyecto.
➢ La perforación DTH es preferida en formaciones rocosas más duras y profundas. Esta
técnica ofrece una mayor velocidad de penetración y permite perforaciones más profundas
en comparación con la perforación TH. La perforación DTH es especialmente útil en
proyectos de minería subterránea, pozos de agua profundos y voladuras controladas.
➢ Ambas técnicas tienen ventajas y desventajas en términos de costos, eficiencia, capacidad
de perforación y mantenimiento. Es importante evaluar cuidadosamente las condiciones
del terreno, los requisitos del proyecto y las consideraciones ambientales antes de
seleccionar la técnica de perforación más adecuada.
➢ En términos de seguridad, tanto la perforación TH como la perforación DTH requieren la
implementación de medidas de seguridad rigurosas para proteger a los trabajadores y
minimizar los riesgos. El cumplimiento de los protocolos de seguridad, el uso de equipos
de protección personal adecuados y la capacitación adecuada del personal son
fundamentales para garantizar operaciones seguras.
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