“AÑO DE LA INVERSIÓN PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA”

“UNIVERSIDA NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ”

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS

TEMA: RESUMEN DE PERFORADORAS NEUMÁTICAS, IGNEAS Y PLATAFORMA ALIMAK

CÁTEDRA:

MAQUINARIA Y EQUIPO MINERO

CATEDRÁTICO:

Aníbal, MALLQUI TAPIA

ALUMNO:

Julio, MALCA OLLERO

SEMESTRE:

VI

2013

PERFORACIÓN

DEFINICION:

La perforación es aquella acción de aperturar en el macizo rocoso denominados TALADROS u orificios con el objetivo de alojar una carga explosiva o para tal vez otros fines y romper el material rocoso con fines economicos.

Para tal operación que es la perforación se realizan una serie de procesos que se realizan simultáneamente en la figura podemos observar un tipo de perforación que se realizaba antiguamente:- Impacto- Fuerza de avance- Rotación- Barrido

PROPIEDADES DE LAS ROCAS QUE AFECTAN A LA PERFORACIONSon propiedades físicas de las rocas que influyen en los mecanismos de penetración.

*DUREZA- Resistencia de una capa superficial a la penetración en ella de otro cuerpo más duro.

*RESISTENCIA- Propiedad de oponerse a su destrucción bajo una carga exterior, estática o dinámica.

* ABRASIDAD- capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo mas duro en el proceso de rozamiento durante una perforación.

*TEXTURA- referida a la estructura de lo s granos de los minerales constituyentes de esta.

* ESTRUCATURA- son aquellas que afectan a la linealidad de la perforaciuon estas son :esquistocidad, planos de estratificación, juntas, diaclasas y fallas asi como también el rumbo y buzamiento de estas.

Clasificación de las perforadora

Por la fuente de energía requerida

a. Ignea o térmica, aquella que utiliza calor superior a 2,000 °C, combinado con chorros de agua fría y rotación de la columna de perforación.

b. Eléctrica, que utiliza la energía eléctrica.c. De carburación, porque utiliza combustible (generalmente gasolina combinada con

aceite).d. Neumática, porque utiliza aire comprimido.e. Hidráulica, porque utiliza generalmente aceite a alta presiónf. Sónicos, porque utilizan vibraciones de alta frecuencia (a nivel experimental)g. Iluminación, al utilizar luz concentrada (rayos laser, a nivel experimental)h. Nuclear, por utilizar principios de reacción nuclear (a nivel experimental) i. Otros, como químicos (proyectiles balísticos) a nivel experimental

Por el trabajo del inserto

a. Fusión/rotación/enfriamiento (fundición)b. Percusión (cincelado)c. Percusión/rotación

Convencional (cincelado y corte)

Con ensanches escalonados (broca iniciadora y escariadoras)

d. Presión/rotación (peso y giro o presión de barra o columna de perforación e. Presión/rotación/corte/desgaste de la roca (broca diamantina de corona)

Por el apoyo con que cuentan

a.- Manuales

Sin apoyo (pick hammer, jack hammer)

Con apoyo o con empujador (jack leg, stoper)

b.- De avance automático

Sobre brazos (drifter neumática e hidráulica) En castillo o mástil (perforadora rotativa)

c.- Ancladas (Pack sac, raise borer)

Por la ubicación del martillo

a.- En la máquina perforadora (jack leg, stoper, jack hammer, raise borer)

b.- Sobre la barra o en castillo (drifter, perforadora rotativa)

c.- En la punta del barreno o columna (down the hole)

*PERFORADORA IGNEA O TERMICA (JET PIERCING, CHORRO TALADRANTE)

Se basa en la decrepitación de las rocas gracias a los rapidos cambios de temperatura producidos por chorros de gases de combustión de 2200ºC a 3000ºC y a una velocidad supersónica de 1800 m/s.

Entre sus características mas resaltantes esta que el agua de refrigeración alrededor del quemador evita su fusión y ayuda en su escape como vapor al aumentar la presión de evacuación de los detritus. Sus velocidades de perforación llegan de 3 a 12m/h y algunos casos favorables hasta 20m/h.

Requerimientos:-kerosene o petróleo -oxigeno o aire comprimido-agua

FuncionamientoEl kerosene y oxigeno gaseoso son apoirtadios por conductos de la columna de perforación ala cámara de combustión del mechero de reacción; los productos de combustión y el vapor de agua engendrados durante la perforación van evacuando la roca desintegrada del fondo del taladro.

*PERFORADORA ELECTRICA Las ventajas para este tipo de perforadoras son por el uso de energía eléctrica cuya trasmisión es fácil y no existe perdida de potencias, y entre sus deventajas esta representadas por el mayor desgaste de la barrena, poca profundidad del taladro y el riesgo de descargas eléctricas.

REQUERIMIENTOSenergía eléctrica

FUNCIONAMIENTOse oprime el botón de accionamiento, iniciándose la rotación del motor que es trasmitido por medio del reductor, al barreno. El detritus es evacuado sacando e introduciendo alternativamente la varilla helicoidal, sin detener la perforación.

*PERFORADORA de CARBURACION O MOTOPERFORADORA/ROMPEDPORA PIOJAR ATLAS COPCO

Son perforadoras manuales de percusión y/o rotación con motor a gasolina, ideal para pequeñas tareas de perforación. El encendido es electrónico mediante un dispositivo de arranque.

REQUERIMIENTOS Como combustible usa gasolina mezclada con aceite grado 40 en una proporción de 12:1 o 20:1

FUNCIONAMIENTOFunciona bajo el principio de pistones opuestos que se desplazan en un mismo cilindro.El pistón del motor B va conectado por medio de una biela al cigüeñal del motor.El pistón del martillo A se desplaza libremente en el cilindro.

*PERFORADORA NEUMATICA Utiliza aire comprimido para accionar a la perforadora.

Requiere un caudal de aire de 0.20 a más de 6m3/min y requiere presiones de hasta 90 lb/pulg2

Tipos de perforadoras convencionales -PICK HAMMER (martillo picador, rompedor)sin pistón de avance, percusivas y/o rotativas; cuentan con una empuñadura en T para ambas manos. Se utilizan principalmente en perforaciones verticales o casi verticales. En caso de solo ser percusivas, se les conoce como pavin breaker (rompe pavimentos).

-JACK LEG (pata plegable) cuenta con un dispositivo de avance plegable y acoplable (pata, pie de avance, empujador, etc.)Son roto percusivas. Se usan para perforaciones horizontales o cercanas a la vertical.

-STOPER (tapón), cuenta con una barra neumática acoplada fijamente y en un mismo eje axial, constituyendo un conjunto.Son roto-percusivas. Se usan para perforaciones verticales o muy cercanas a la vertical.

-DRIFTER (llevado por algo, móvil, ala deriva), que se moviliza sobre un brazo alimentador montado sobre una plataforma de perforación. Son roto-percusivas y propios de jumbos (de mucho volumen) y sus características son muy variadas, dependiendo de los requerimientos de perforación.

PRINCIPIODE LA PERFORACION NEUMATICA

Percusión:

En la perforación por percusión o impacto y fuerza de avance, la energía cinética se trasmite desde un pistón a la culata del barreno e inserto en forma de Onda de Choque

De Válvula Oscilante o de Chapaleta.

El aire comprimido ingresa en la perforadora a través de la Válvula de entrada de aire, corre por los conductos pasando la válvula oscilante en forma de disco y llegando a la cámara posterior del cilindro, accionando al émbolo hacia adelante.

De Válvula Tubular

Utiliza una válvula en forma de tubo, cuyo funcionamiento es similar al anterior. Es utilizado en máquinas de mayores dimensiones.

Percusión - Rotación

El inserto gira entre impactos sucesivos actuando siempre sobre puntos distintos de la roca en el fondo del taladro.

El número de golpes por revolución (giro completo) está supeditado al número de dientes de la caja de trinquetes.

Rotación por Barra Estriada

En su movimiento de retroceso, el émbolo es rotado mediante una tuerca estriada de bronce encajada en el émbolo

Rotación por Rueda de Trinquetes

En su movimiento de retroceso del pistón, el mandril de rotación girará u determinado ángulo y por lo mismo, el barreno.

Percusión

Los impactos producidos por el golpe del pistón sobre la culata del barreno, originan unas ondas de choque (Energía cinética) que se transmiten al inserto a través del barreno.

Descripción de una Jack leg

Perforadora

Todas las marcas y sus modelos cuentan con barrido por agua y excepcionalmente por aire comprimido. .- Pistón, barra, pie de avance, empujador, pata neumática

Es un dispositivo acoplable o fijo cuyas funciones son soportar a la perforadora y mantener al barreno en contacto firme con la roca, además de frenar los movimientos de retroceso de la herramienta que se producen cuando el pistón se acelera y se retarda dentro del cilindro.

Características:

- Longitud total 54 a 71 pulgadas

- Longitud de avance 35 a 52 pulgadas

- Diámetro del pistón 2 ¾ a 2 5/8 pulgadas

- Peso 33 a 50 libras

- Material Aluminio

Funcionamiento:

El aire comprimido ingresa por los agujeros especiales en la perforadora o por la manguera de aire (racor o enchufe), pasa por la válvula de regulación y el cuello del émbolo hacia el anillo de soporte, empujándolo hacia arriba o hacia adelante.

Accesorios

Lubricadora o aceitera

Es un depósito pequeño de aceite que se intercala en la manguera de aire comprimido, para enviar el aceite a la corriente de aire por medio de una válvula, que una vez lleno de aceite, asegura una lubricación constante del equipo.

Acoplamiento de garras

Son conexiones seguras y rápidas para las mangueras de aire a la perforadora.

Requiere de abrazaderas y empaquetaduras (sellos) de jebe.

Mangueras de jebe, malla metálica y tela

De 3 a 7 capas, resistentes a la abrasión y corte.

Descripción de una Stoper

Exteriormente, consta con las mismas partes de una jack leg, a excepción de la empuñadura; en el cabezal va adherido el Pistón de avance, axialmente.

Este pistón de avance cuenta en su extremo inferior con una punta para el apoyo sobre el piso. El mando del pistón se efectúa desde la perforadora.

Interiormente, es similar a la jack leg.

Características (modelo TY-280-JS):

- Peso total 50 kg

- Longitud cerrada 2,27 m

- Diámetro del cilindro 0,076 m

- Carrera del pistón 0,068 m

Descripción de una Drifter

CaracterísticasSon máquinas accionadas por aire comprimido que van montadas sobre brazos directrices (deslizaderas) en una plataforma de perforación con un tren de rodaje sobre carriles, neumáticos u orugas.

El avance y retroceso de la perforadora es automático sobre este brazo, por tornillo sin fin, cable de acero o cadena.

Composición

Ver gráficos correspondientes

Funcionamiento

El motor neumático reversible (con reductor) transmite la rotación al tornillo de avance o husillo; al girar éste, la tuerca se desplaza con la perforadora por el brazo o bancada.

Descripción de una Perforadora Neumática Moderna

CaracterísticasEs una drifter percu-rotativa de rotación independiente.

Está equipada con un motor de aire de tipo pistón para rotación separada, impulsado por un motor de rueda de engranajes.

El diámetro del pistón (cabezal) es de 120 mm, la carrera del pistón es de 66 mm y consume 228 lts/seg de aire comprimido.

Utiliza barrenos integrales de 25 mm o varillaje extensible de 32 - 38 mm.

Son silenciosas (relativo al escape del aire comprimido).

Cuenta con amortiguación interna.

Barrenos, varillas de perforación

Concepto

Son barras de acero especial de mayor dureza que la roca.

Transmiten el golpe, presión y/o rotación al terreno produciéndose la trituración de la roca de acuerdo al diámetro del extremo cortante o rompiente.

El acero de las barras debe reunir los siguientes requisitos:

- Alta resistencia a la fatiga

- Alta resistencia a la flexión

- Alta resistencia al desgaste en roscas y culatas

Barrenos integrales

Consisten de una barra con una culata forjada a un extremo y una broca, forjada también, con inserto al otro extremo.

Las barras generalmente son designados H19, H22 y H25 donde H indica la barra hexagonal y los números indican las medidas en milímetros entre caras opuestas del hexágono.

Serie de Barrenos Integrales

Nombre Diámetro Inserto Longitud Total

Patero 40 mm 0,80 a 1,20 m

Seguidor 39 mm 1,60 m

Pasador 38 - 37 mm 2,40 a 3,20 m

Varillas acoplables o de acoplamiento

Forman un tren o columna de barras para perforar taladros largos, gracias a las roscas externas en sus extremos y a las roscas internas de los manguitos de acoplamiento o coplas, que une a las varillas, adaptadores de culata y brocas.

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Componentes:

Barras de Extensión.- O varillas de extensión, de sección hexagonal o circular con rosca de mayor, igual o menor diámetro. También existen varillas con roscas dobles para en caso de desgaste de la primera parte de la rosaca, ésta se corta y se puede entonces seguir perforando con la segunda parte. Existen barras con culata, espiga y collar en un extremo y rosca en el otro; como barras a las que se acoplan la espiga y collar.

Brocas

Son los elementos del cuerpo de perforación que realizan el trabajo de trituración de la roca.

La parte de la broca que está en contacto con la roca es un metal de carburo de tungsteno y cobalto.

La caja (socket) pueden ser de longitud corta o mayor (honda), con superficie interior lisa (cónica) o roscada (cilíndricamente).

Pueden ser de los tipos:

De pastillas o de cincel, de una sola pastilla o plaquita, de 3 pastillas o plaquitas, de 4 plaquitas dispuestas en ángulo recto o en cruz, un solo inserto de 4 pastillas o plaquitas en cruz o en X (en este último caso, las plaquitas forman ángulos de 75° y 105° unas con otras

Brocas de botones, que disponen de unos botones o insertos cilíndrico de carburo de tungsteno distribuidos sobre la superficie de la misma.

Se adaptan mejor a la peroforación rotativa, obteniéndose velocidades de avance superiores con con brocas de pastillas.

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Brocas especiales, con diseño especial como las brocas Patilladoras, Rameadoras o Escariadoras y las brocas Balísticas.

q.- Broca tricónica, trépano

Es propio de la perforación rotativa (rotación/presión).

Consiste de un cuerpo que se compone de tres rodillos cónicos móviles (mediante cojinetes de bolas y de rodillos) equipados con insertos de metal duro (cincel o botones) distribuidos en los tres rodillos de manera que toda la superficie del fondo del taladro sea cubierta cuando la broca esté en rotación.

Plataforma trepadora Alimak

Características

Es un equipo que permite el desarrollo seguro de chimeneas verticales e inclinadas (39° a 90°)de sección circular o rectangular, en diferentes tipos de rocas.La sección de la chimenea va de 1.6.m * 1.6. m a 2.4 m * 2,4 m a más (9 a 20 m 2 existiendo para ellos plataformas plegables) y las longitudes de 13 a más de 900 m.

La perforación, carguío y desate se efectúa debajo de la cubierta protectora.El disparo se efectúa cuando la plataforma se halla en la Estación.El personal (perforista y ayudante) viaja en la jaula debajo de la plataforma.

Requerimientos

Aire comprimido

Agua

Energía eléctrica

Petróleo (para la propulsión a diesel, para chimeneas largas).

t.3.- Componentes

Plataforma de Trabajo,

construido de acero soldado; cuenta con una cubierta protectora, barandilla, escotilla, soporte de barrenos. Su peso oscila entre 280 y 420 kg.Equipo de accionamiento

comprende dos engranajes de tornillo sin fin, cada uno provisto de piñones trepadores que se apoyan sobre el carril guía por medio de rodillos. Cuenta con motores que son activados por aire comprimido, electricidad o petróleo. El conjunto cuenta con frenos de mando y frenos centrífugos.Jaula o cabina

constituido de tubos de acero y recubierto con tela mecánica, suspendida debajo de la plataforma, pudiendo bascular en chimeneas inclinadas.Carril guía o monorriel con cremallera

que soporta y guía la plataforma trepadora; conducen a través de 4 tuberías interiores el aire, agua y electricidad al frente de trabajo (la conducción de la electricidad es mediante un cable bipolar con aislamiento de plástico y sirve para la comunicación telefónica, detonación y control remoto de suministro de aire y agua).Ascensores de servicio y de seguridad

conocidos como Alitrolley (con propulsión neumática, eléctrica o diesel-hidraulica) y Alicab (con propulsión neumática o eléctrica) respectivamente, y que son similares a las jaulas. Aseguran la comunicación entre la estación y la plataforma de trabajo.Carretes de Manguera y/o Cable eléctrico

para enrollar - desenrrollar los mismos. Pueden ser accionados en forma manual, por electricidad, o por aire comprimido.

Circuito de aire, agua y electricidad

que desde las tomas respectivas instaladas en la Estación, son transportados al frente de trabajo.Equipo de seguridad constituido por un Dispositivo de freno automático al exceder la velocidad de subida/bajada de la jaula de 54 m/min o al cortarse la energía, dos pares de zapatos trepadores de acero, dos ganchos con cinturones y sogas adecuados, además de la palanca para operar manualmente la jaula.

Funcionamiento

Inicialmente se apertura en forma convencional la chimenea piloto con sección de 3,00 * 3,00 m y longitud no menor de 5 m.

Sobre el material derribado o sobre un andamio se perforan taladros para la curva o chaflán, para el anclaje y para el tecle. Se dispara la zona a curvear.

Se instala el tecle, se sube y ancla el carril curvo armado y luego los carriles rectos a ambos lados.

Se instala la plataforma y sus componentes, se efectún pruebas, y luego se trabaja con este equipo.