Download - Clase 1 Principios de Perforacion
Introducción al arranqueIntroducción al arranque
Explotación de MinasExplotación de Minas Dos etapasDos etapas
Arranque de materialArranque de material Manejo de materialManejo de material
Arranque:Arranque: Perforación para colocar explosivos Perforación para colocar explosivos TronaduraTronadura
Métodos de perforaciónMétodos de perforación Perforación tiene diferentes objetivos:Perforación tiene diferentes objetivos:
Exploración y reconocimiento de Exploración y reconocimiento de yacimientos o depósitos minerales yacimientos o depósitos minerales ccantidad y calidad.antidad y calidad.
Estudios geotécnicos Estudios geotécnicos propiedades de la propiedades de la roca.roca.
Inserción y detonación de cargas Inserción y detonación de cargas explosivas con fines de explosivas con fines de fragmentación.fragmentación.
Colocación de elementos de Colocación de elementos de refuerzorefuerzo
Nos concentramos en los dos últimosNos concentramos en los dos últimos
Métodos de perforaciónMétodos de perforación Crear hueco cilíndrico en la roca Crear hueco cilíndrico en la roca es es
necesario aplicar energía. necesario aplicar energía. Métodos de perforación:Métodos de perforación:
MecánicosMecánicos TérmicosTérmicos HidráulicosHidráulicos Ondas (sonoras o luminosas)Ondas (sonoras o luminosas) OtrosOtros
En excavación de rocas, se utilizan En excavación de rocas, se utilizan exclusivamente sistemas de perforación exclusivamente sistemas de perforación que se basan en la aplicación de energía que se basan en la aplicación de energía mediante métodos mecánicos.mediante métodos mecánicos.
Sistemas mecánicos de Sistemas mecánicos de perforaciónperforación PERCUSIÓNPERCUSIÓN
La herramienta horada la roca La herramienta horada la roca por efecto de impactos por efecto de impactos sucesivossucesivos
alta frecuenciaalta frecuencia
gran energíagran energía
rotación entre golpe y golpe rotación entre golpe y golpe
La rotación, en este caso, no La rotación, en este caso, no contribuye mayormente al contribuye mayormente al proceso de fracturamiento de proceso de fracturamiento de la roca.la roca.
Sistemas mecánicos de Sistemas mecánicos de perforaciónperforación ROTACIÓNROTACIÓN
La herramienta penetra la La herramienta penetra la roca por la acción roca por la acción conjunta de: conjunta de:
torque de rotacióntorque de rotación
fuerza de empuje fuerza de empuje aplicada sobre la aplicada sobre la superficie rocosa.superficie rocosa.
Perforación por Perforación por percusiónpercusión
ComponentesComponentes
MAQUINA PERFORADORAMAQUINA PERFORADORA: La : La máquina perforadora máquina perforadora es la que genera las fuerzas de penetración; vale es la que genera las fuerzas de penetración; vale decir, convierte la energía original que alimenta a la decir, convierte la energía original que alimenta a la máquina en energía mecánica de impacto.máquina en energía mecánica de impacto.
BARRA O COLUMNA DE BARRASBARRA O COLUMNA DE BARRAS: Transmite la : Transmite la energía de impacto desde la máquina perforadora al energía de impacto desde la máquina perforadora al macizo rocoso.macizo rocoso.
HERRAMIENTA DE PERFORACIÓNHERRAMIENTA DE PERFORACIÓN: Es el elemento o : Es el elemento o componente que aplica la energía a la roca. En la componente que aplica la energía a la roca. En la terminología minera se le denomina terminología minera se le denomina BROCA o BIT.BROCA o BIT.
Sistemas NeumáticosSistemas Neumáticos Fuente de energía: Fuente de energía: aire comprimido aire comprimido
para el accionamiento de la máquina para el accionamiento de la máquina perforadora. perforadora.
Dos sistemas según cómo se acoplan Dos sistemas según cómo se acoplan las componentes del sistema:las componentes del sistema: Sistema convencional o top-hammerSistema convencional o top-hammer Sistema DTH o down-the-holeSistema DTH o down-the-hole
Top-HammerTop-Hammer Sus componentes se acoplan en el Sus componentes se acoplan en el
orden siguiente:orden siguiente: Máquina perforadoraMáquina perforadora Columna de barrasColumna de barras HerramientaHerramienta
DTHDTH Sus componentes se acoplan en el Sus componentes se acoplan en el
orden siguiente:orden siguiente: Unidad de rotaciónUnidad de rotación Columna de barrasColumna de barras Máquina perforadora o martilloMáquina perforadora o martillo HerramientaHerramienta
Sistemas HidráulicosSistemas Hidráulicos Fuente de energía: fluido hidráulico (aceite Fuente de energía: fluido hidráulico (aceite
a presión) para el accionamiento de la a presión) para el accionamiento de la máquina perforadora. máquina perforadora.
Su modalidad funcional es exclusivamente Su modalidad funcional es exclusivamente del tipo del tipo CONVENCIONAL O TOP-CONVENCIONAL O TOP-HAMMERHAMMER
Se la llama Se la llama rotopercusión, rotopercusión, dado que dado que combina:combina: Efecto de impactos Efecto de impactos Efecto predominante Efecto predominante Torque de rotación más enérgico Torque de rotación más enérgico contribuye contribuye
parcialmente en el proceso mismo de ruptura y parcialmente en el proceso mismo de ruptura y penetración de la rocapenetración de la roca
Perforación rotativaPerforación rotativa
Sistema de perforaciónSistema de perforación Los sistemas rotativos no poseen una Los sistemas rotativos no poseen una
MÁQUINA PERFORADORA MÁQUINA PERFORADORA propiamente talpropiamente tal
Utilizan directamente la energía Utilizan directamente la energía eléctrica (motores) o combinaciones eléctrica (motores) o combinaciones electro-hidráulicas para: rotación, electro-hidráulicas para: rotación, fuerza de empuje y otros.fuerza de empuje y otros.
También es frecuente el uso de un También es frecuente el uso de un motor diesel como unidad de potencia motor diesel como unidad de potencia en combinaciones diesel-hidráulico y en combinaciones diesel-hidráulico y diesel-eléctrico.diesel-eléctrico.
Campos de aplicaciónCampos de aplicación
Campo de AplicaciónCampo de AplicaciónSISTEMA DE
PERFORACIÓNTIPO DE
ACCIONAMIENTOMODALIDAD FUNCIONAL
CAMPO DE APLICACIÓN
PERCUSIÓN
Neumático
Convencional (Top-hammer)
Minería subterráneaDiám = 27 a 41 mmMinería a rajo abiertoDiám = 35 a 127 mm
Down-the-hole
Minería a rajo abiertoDiám = 89 a 200 mmMinería subterráneaDiám = 89 a 165 mm
HidráulicoConvencional (Top-hammer)
Minería subterráneaDiám = 35 a 89 mm
Minería a rajo abiertoDiám = 51 a 127 mm
ROTACIÓNEléctrico Diesel - hidráulico Diesel -
eléctrico
Minería a rajo abiertoDiám = 150 a 381 mm
Perforación por percusiónPerforación por percusión
IntroducciónIntroducción Tres sistemas posibles:Tres sistemas posibles:
Accionamiento neumático convencional o Accionamiento neumático convencional o top-hammer.top-hammer.
Accionamiento neumático down-the-hole Accionamiento neumático down-the-hole (DTH)(DTH)
Accionamiento hidráulico, sólo top-Accionamiento hidráulico, sólo top-hammerhammer
Top-HammerTop-Hammer Energía se transmite por la barra Energía se transmite por la barra Energía se transfiere a través de la Energía se transfiere a través de la
herramienta (bit)herramienta (bit) A mayor longitud de barras, menor la A mayor longitud de barras, menor la
energía que se transmite eficientementeenergía que se transmite eficientemente DTHDTH
Martillo al fondo de la perforaciónMartillo al fondo de la perforación Eficiencia independiente del largo de Eficiencia independiente del largo de
barrasbarras
Sistemas neumáticos Top-Sistemas neumáticos Top-HammerHammer Concepto:Concepto:
Barrido Impacto Fuerza de avance RotaciónBarrido Impacto Fuerza de avance Rotación
Sistemas neumáticos Top-Sistemas neumáticos Top-HammerHammer Funcionamiento:Funcionamiento:
Mecanismo de percusión Mecanismo de percusión Dispositivo de distribución del aire Dispositivo de distribución del aire Mecanismo de rotación Mecanismo de rotación Mecanismo de empuje o avance Mecanismo de empuje o avance Dispositivo de barrido del detritus Dispositivo de barrido del detritus Dispositivo de lubricaciónDispositivo de lubricación
Sistemas Neumáticos DTHSistemas Neumáticos DTH Equipos Equipos
minería minería subterráneasubterránea
Sistemas Neumáticos DTHSistemas Neumáticos DTH Equipos minería Equipos minería
a rajo abiertoa rajo abierto
Sistemas hidráulicosSistemas hidráulicos Solo Top-HammerSolo Top-Hammer
EXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILEEXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILE
Sistemas hidráulicos - Sistemas hidráulicos - avanceavance
Sistemas hidráulicos - Sistemas hidráulicos - producciónproducción
Sistemas hidráulicos – Rajo Sistemas hidráulicos – Rajo AbiertoAbierto Actualmente se Actualmente se
llega a equipos llega a equipos que perforan que perforan grandes grandes diámetros: 12”diámetros: 12”
Aplicación de la energíaAplicación de la energía IndentaciónIndentación
RotaciónRotación
Aplicación de la energíaAplicación de la energía Fuerza de empuje. Cumple 3 Fuerza de empuje. Cumple 3
funciones:funciones: Contrarrestar la fuerza que ejerce el Contrarrestar la fuerza que ejerce el
fluido a presión en la parte posterior del fluido a presión en la parte posterior del cilindro de la máquinacilindro de la máquina
Contrarrestar la fuerza de reacción de la Contrarrestar la fuerza de reacción de la roca, de acuerdo con el principio acción -roca, de acuerdo con el principio acción -reacciónreacción
Optimizar el proceso de aplicación de la Optimizar el proceso de aplicación de la energíaenergía
Velocidad de avance vs. Velocidad de avance vs. propiedades de la rocapropiedades de la roca Energía específica:Energía específica:
Energía requerida para remover la Energía requerida para remover la unidad de volumen de roca. Se expresa unidad de volumen de roca. Se expresa en [kgm/cm3]en [kgm/cm3]
Perforación por percusiónPerforación por percusión
Prácticas de perforaciónPrácticas de perforación
EXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILEEXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILE
Progreso de la perforaciónProgreso de la perforación
DesarrollosDesarrollos
Chimeneas - AlimakChimeneas - Alimak
EXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILEEXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILE
Chimeneas - VCRChimeneas - VCR
EXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILEEXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILE
Arranque en minas Arranque en minas subterráneassubterráneas
EXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILEEXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILE
Arranque en minas Arranque en minas subterráneassubterráneas
Arranque en minas Arranque en minas subterráneassubterráneas
EXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILEEXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILE
Arranque en minas Arranque en minas subterráneassubterráneas
Perforación por rotaciónPerforación por rotación
PrincipioPrincipio Aplicar energía a la roca Aplicar energía a la roca
haciendo rotar una haciendo rotar una herramienta (trépano) herramienta (trépano) conjuntamente con la acción conjuntamente con la acción de una gran fuerza de empuje de una gran fuerza de empuje
Tres variantes:Tres variantes: Rotación con trépano cortante Rotación con trépano cortante
(roca blanda, perforación para (roca blanda, perforación para petróleo)petróleo)
Rotación con trépano triturante Rotación con trépano triturante (rocas medianas a duras, (rocas medianas a duras, diámetro mínimo de 150 mm)diámetro mínimo de 150 mm)
Rotación con herramienta Rotación con herramienta abrasiva (exclusivamente para abrasiva (exclusivamente para sondajes)sondajes)
EXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILEEXPLOTACIÓN DE MINAS – UNIVERSIDAD DE CHILE
Descripción del equipoDescripción del equipo
Herramientas de Herramientas de perforaciónperforación Trépanos cortantes:Trépanos cortantes:
Roca blandaRoca blanda Trépanos Trépanos
triturantes:triturantes: Tres rodillos cónicos Tres rodillos cónicos
con dientes con dientes triconostriconos
Ver parámetros de Ver parámetros de diseño…diseño…
Variables de operaciónVariables de operación Velocidad de rotación (rpm)Velocidad de rotación (rpm) Fuerza de empuje Fuerza de empuje depende dureza de la depende dureza de la
rocaroca Diámetro de perforaciónDiámetro de perforación Velocidad y caudal del aire de barridoVelocidad y caudal del aire de barrido
Remoción o barrido del detritus desde el fondo del Remoción o barrido del detritus desde el fondo del tiro.tiro.
Extracción del detritus hacia afuera.Extracción del detritus hacia afuera. Refrigeración y lubricación de los rodamientos del Refrigeración y lubricación de los rodamientos del
tricono.tricono. Desgaste de los trépanosDesgaste de los trépanos Consumos de energía:Consumos de energía:
RotaciónRotación EmpujeEmpuje Aire de barridoAire de barrido