modulo i maquinas perforad. en mineria
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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
TECNOLOGIA EN MAQUINARIA MINERA
MAQUINAS PERFORADORAS EN
MINERIA
Ing. Máximo V. Mayta Lino
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LOS AVANCES SE HAN INTRODUCIDO EN DOS CAMPOS.
EN LA PERFORACION ROTATIVA.- Que el diámetro alcanza hasta 15 pulg. Con control informatizado del par de rotación y empuje de acuerdo a la resistencia de la roca.
EN EL CAMPO DE LA PERFORACION PERCUSIVA.- Se destaca el logro de la perforación hidráulica, que a base de alta frecuencia y presiones en circuito cerrados de aceite, se ha logrado un gran ahorro energético y una velocidades de penetración.
TAMBIEN LLEGANDO A USAR UN ROBOT, que permite realizar la perforación automatizada.
CLASIFICACION SEGÚN EL
PRINCIPIO DE MOVIMIENTO
- PERCUSION- ROTACION- PERCUSION-ROTACION
PERFORADORA PERCUSIVA
POSEE UN PISTON DE ACERO Y COMO ACCESORIO UNA BARRENA QUE TERMINA EN CORTE.
LA ENERGIA CINETICA PROCEDENTE DEL PISTON ES TRANSMITIDO A LA CULATA DEL BARRENO, LLEGANDO A TRAVES DEL INSERTO AL TERRENO BAJO LA FORMA DE PERCUSION.
LA PERFORACIÓN POR PERCUSIÓN ES EL MÉTODO MÁS COMÚN, USADO EN CASI TODOS LOS TIPOS DE ROCA, YA SEA EN PERFORACIÓN EN CABEZA O EN LA DE MARTILLO DE FONDO
Down-The-Hole- (DTH)
MARTILLO HIDRAULICO PERCUSIVO
MARTILLO HIDRAULICO PERCUSIVO
PERFORADORA ROTATIVA
ESTA MAQUINA SE BASA EN EL
PRINCIPIO ROTATIVO, EL AVANCE SE
REALIZA POR DESGASTE DE LA ROCA
CAUSADA POR LA BROCA.
SE DISTINGUE LOS SIGUIENTES
TIPOS:
ROTACION TRITURACION,
ROTACION – CORTE, y
ROTACION ABRASIVO
PERFORACION DE ROTACION-TRITURACION
ES UN MÉTODO DE INTENSO DESARROLLO.
ORIGINALMENTE FUE USADA EN
PERFORACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO, y
ACTUALMENTE USADA EN LA
PERFORACIÓN PARA LA VOLADURA EN
MINAS A CIELO ABIERTO.
EMPLEAN BROCAS TRICONICAS
MAQUINAS PERFORADORAS CON MARTILLOS EN CABEZA
EL PISTON DEL MARTILLO GOLPEA
A LA CULATA DEL BARRENO O AL
ADAPTADOR DE CULATA LO QUE
CREA UNA ONDA DE CHOQUE QUE
SE TRANSMITE A LA ROCA A
TRAVES DEL VARILLAJE Y LA
ROTACION SE REALIZAN FUERA
DEL TALADRO.
MECANISMO DE ROTACION
EL PISTON ES HUECO Y EN SU INTERIOR VA UN
EJE PROVISTO DE RANURAS HELICOIDALES EN
LAS QUE PENETRAN LOS DIENTES DE UNA
MATRIZ DE BRONCE SOLIDARIA.
EL EJE ES SOLIDARIO DE LAS PARTES FIJAS DEL
MARTILLO POR MEDIO DE LA RUEDA DEL
TRINQUETE, CON QUE PUEDE GIRAR
LIBREMENTE EN UN SENTIDO IGUAL QUE EL
PISTON.
ESTE AL VOLVER HACIA ATRÁS INMOVILIZA AL
EJE, POR LO QUE EL PISTON ESTA
CONDICIONADA A SEGUIR LAS RANURAS
HELICOIDALES Y A GIRAR.
PARA CONSEGUIR LA ROTACION DEL BARRENO, EXISTE UNA PENETRACION DE LAS ESTRIAS RECTAS DE LA PARTE DELANTERA DEL PISTON Y LAS RANURAS CORRESPON DIENTES DEL CASQUILLO PORTA BARRENA.
LA RELACION DE DIAMETRO DEL PISTON AL DIAMETRO DE TALADRO ES 1.5 A 1.7.
LA CARRERA DE 50 A 95 mm Y LA FRECUENCIA DE 1500 A 2800 GOLPES/MINUTO.
CON BROCAS DE INSERTOS LA ROTACION
DEL PISTON ES 35º, O APROXIMADAMENTE
1/10 DE VUELTA.
LA VELOCIDAD DE ROTACION OSCILA
ENTRE 80 A 150 RPM
CON BROCAS DE BOTONES LA
ROTACION ES DE 5º A 7º DE VUELTA
POR GOLPE O IMPACTO.
LA VELOCIDAD OSCILA ENTRE 40 A
60 RPM, PARA 51 A 89 mm DE
DIAMETRO DE LOS BOTONES
MECANIZACION DE MINAS
EQUIPOS DE PERFORACION PARA
EXCAVACION MECANIZADA
JUMBOS SON EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA
PERFORACION EN RAMPAS O TUNELES, MEDIANTE TALADROS HORIZONTALES, VERTICALES E INCLINADOS.
LOS COMPONENTES BASICOS SON:
. EL MECANISMO DE TRASLACION
. EL SISTEMA DE ACCIONAMIENTO
. LOS BRAZOS
. LAS DESLIZADERAS
. LOS MARTILLOS
CLASES DE JUMBOS
SOBRE RIELES : RAIL DRILL
SOBRE NEUMATICOS : CAVO DRILL
SOBRE ORUGAS : TRACK DRILL
LAS CAVO DRILL SON LAS MAS EXTENDIDAS POR SU GRAN MOVILIDAD, POR LA RESISTENCIA FRENTE AL AGUA CORROSIVA Y POR LOS MENORES DESGASTES SOBRE PISOS IRREGULARES.
EN LA MAYORIA DE LOS CASOS EL CHASIS ES ARTICULADO POSIBILITANDO LOS TRABAJOS DE EXCAVACION CON CURVAS.
DIAMETROS DE TALADROS PARA SECCION DE TUNELES
PERFORADORA HIDRAULICA
EN EL DISEÑO DE LAS MAQUINAS PERFORADORAS, EL CAMBIO DE MODELOS NEUMATICOS A HIDRAULICOS VIENE DADO POR EL AUMENTO DE POTENCIA Y MAYOR RENDIMIENTO.
LA VELOCIDAD DE PERFORACION SE TRIPLICA, MIENTRAS QUE EL CONSUMO DE ENERGIA SE REDUCE A UNA TERCERA PARTE.
AL MISMO TIEMPO EL DESARROLLO DE LOS SISTEMAS HIDRAULICOS HA DADO LUGAR A UNA MEJORA DE LA DINAMICA DE PERCUSION Y POR CONSIGUIENTE A UNA TRANSMISION DE ENERGIA MAS EFICAZ.
UN JUMBO HIDRÁULICO ES UN EQUIPO DE BAJO
PERFIL DISEÑADO SOBRE TODO PARA
REALIZAR PERFORACION EN TUNELES,
RAMPAS O TAJEOS EN MINAS SUBTERRANEAS.
LA LONGITUD DE PERFORACIÓN ES VARIABLE
JUMBO HIDRAULICO
PERFORADORAS HIDRAULICAS PARA SU FUNCIONAMIENTO REQUIEREN DE
ENERGIA HIDRAULICA, SU DISEÑO ES SIMILAR A LAS MAQUINAS PERFORADORAS NEUMATICAS.
POSEE UN PISTON QUE TRANSMITE LA ENERGIA DE IMPACTO A LA BARRA DE PERFORACION Y UNA VALVULA DE CONTROL QUE DIRIGE EL FLUIDO HIDRAULICO A PRESION, GENERANDO EL MOVIMIENTO ALTERNATIVO EN AVANCE Y RETROCESO DEL PISTON
LA PARTE GIRATORIA DIFIERE DE LA PERFORADORA NEUMATICA POQUE ES PROPULSADA POR UN MOTOR HIDRAULICO EN LUGAR DE UNO DE AIRE
PARTES DEL JUMBO HIDRÁULICO
BRAZO Y AVANCE JUMBO HIDRÁULICO
SISTEMAS DEL JUMBO SISTEMA HIDRÁULICO: para percusión,
rotación, avance y posicionamiento del boom.
SISTEMA DE AGUA: Para el barrido de la broca y enfriamiento del aceite hidráulico.
SISTEMA DE AIRE: Para lubricación y presurización del cabezal de la perforadora.
SISTEMA ELÉCTRICO: Para la operación y control de los motores eléctricos.
CARACTERISTICAS MEDIAS DE LAS
PERFORADORAS HIDRAULICAS
CARACTERISTICAS VALORES
PRESION DE TRABAJO (Mpa) 7.5 – 25
POTENCIA DE IMPACTO (Kw) 6 – 20
FRECUENCIA DE GOLPE (golpes/min) 2000 – 5000
VELOCIDAD DE ROTACION (RPM) 0 – 500
PRESION DE TRABAJO (Mpa) 100 – 1800
CONSUMO RELATIVO DE AIRE (m3/min.cm. diámetro) 0.6 – 0.9
VENTAJAS DEL USO DE LAS
MAQUINAS PERFORADORAS
HIDRAULICAS
1. AUMENTO EN LA VELOCIDAD DE PENETRACION
SE INCREMENTA DE 200 A 300 VECES, ESTO SE HA OBTENIDO CON EL INCREMENTO SUSTANCIAL DE LA PRESION DE TRABAJO DEL FLUIDO, LLEGANDO EN ALGUNOS CASOS HASTA 250 BARES
2. AUMENTO EN LA PRODUCTIVIDAD DE PERFORACION.
POR EL AUMENTO DE LA VELOCIDAD DE PENETRACION Y EL USO DE BROCAS DE MAYOR DIAMETRO, SE INCREMENTA LA PRODUCTIVIDAD.
3. AHORRO EN LOS BARRERNOS DE
PERFORACION
POR LA PRESION DE TRABAJO, SE NECESITA UN AREA DE SECCION TRANSVERSAL DEL PISTON MAS PEQUEÑO, POR LO QUE ES MAS SENCILLO DISEÑAR UN PISTON LARGO Y DELGADO QUE IMPARTE MENOS ESFUERZO DAÑINO A LOS BARRENOS, MIENTRAS SUMINISTRA MAS ENERGIA POR GOLPE A TRAVES DEL CULATIN, BARRA, BROCA, Y ROCA SIN INCREMENTAR LA NATURALEZA DESTRUCTIVA DE LA ENERGIA TRANSMITIDA QUE ES LA CAUSA DE ROTURA DE LOS ACEROS DE PERFORACION.
LA REDUCCION ASCIENDE EN ALGUNOS CASOS DEL 10 % EN LOS COSTOS DE LOS ACEROS.
4.- AHORRO EN EL CONSUMO DE
ENERGIA
UNA PERFORADORA HIDRAULICA
NORMALMENTE NECESITA DE UNA
TERCERA PARTE DE ENERGIA DE LO QUE
REQUIERE UNA PERFORADORA
NEUMATICA DE IGUAL RENDIMIENTO.
EL JUMBO HIDRAULICO CONSUME EL 25
% DE LA ENERGIA REQUERIDA POR UN
JUMBO NEUMATICO.
5. AHORRO DE LA MANO DE OBRA
AL HACER LA COMPARACION DE UN JUMBO
NEUMATICO E HIDRAULICO, EL AHORRO ES DE
40 A 50 % POR LONGITUD DE TUNEL.
6. MAYOR DISPONIBILIDAD MECANICA
SE HA COMPROBADO QUE LOS
COMPONENTES HIDRAULICOS, INCLUYENDO
LA PERFORADORA TIENEN UNA DISPOBILIDAD
MECANICA MAYOR QUE LOS NEUMATICOS.
7. MENORES COSTOS DE OPERACIÓN
POR LAS SIGUIENTES RAZONES:
. PERFORACION AUTOMATICA
. CIERRE POR BAJO NIVEL DE ACEITE
. CIERRE POR BAJO NIVEL DE PRESION DE
AGUA
. CIERRE POR BAJO NIVEL DE VOLTAJE
. CABEZAL FRONTAL PRESURIZADO.
. PRESIONES VARIABLES PARA ADAPTAR A LA
PERFORADORA A LOS DIFERENTES TIPOS DE
ROCA.
. LIMPIEZA CON AGUA DE ALTA PRESION.
. REDUCCION EN EL CONSUMO DE ENERGIA.
. ECONOMIA DE BARRAS DE PERFORACION.
8.- MAYOR CAPACIDAD DE PERFORACION:
DEBIDO A LA MEJOR TRANSMISION DE
ENERGIA Y FORMA DE LA ONDA, LAS
VELOCIDADES DE PENETRACION DE LAS
PERFORADORAS HIDRAULICAS SON DE 50
A UN 100 % MAYORES QUE LAS QUE LOS
EQUIPOS NEUMATICOS
ONDAS DE CHOQUE EN MARTILLOS
HIDRAULICOS Y NEUMATICOS
9. MEJORES CONDICIONES
AMBIENTALES
NIVEL SONORO REDUCIDO
EXISTE UNA REDUCCION EN EL NIVEL DEL RUIDO
DE 10 A 15 DECIBELES EN EL RANGO DE BAJA
FRECUENCIA (30 Hz), LA REDUCCION SE DEBE A
QUE NO EXISTE ESCAPE DE AIRE.
AMBIENTE SIN NEBLINA
LA AUSENCIA DEL AIRE DE ESCAPE SIGNIFICA
TAMBIEN LA ELIMINACION DE LA NEBLINA DE
ACEITE Y AGUA Y LOS ADITIVOS
ANTICONGELANTES EN EL AMBIENTE LABORAL.
NIVEL DE RUIDO PRODUCIDO POR LAS
MAQUINAS PERFORADORAS
10.- MAYOR ELASTICIDAD DE LAS
OPERACIONES
ES POSIBLE VARIAR DENTRO DE LA
PERFORADORA LA PRESION DE
ACCIONAMIENTO DEL SISTEMA Y LA
ENERGIA POR GOLPE Y FRECUENCIA DE
PERCUSION.
11.- MAYOR FACILIDAD PARA LA
AUTOMATIZACION
ESTOS EQUIPOS SON MUCHO MAS APTOS PARA LA AUTOMATIZACION DE OPERACIONES TALES, COMO EL CAMBIO DE VARILLAJE, MECANISMOS ANTIATASQUE, ETC.
COMPARACION DE PRODUCTIVIDAD PERFORADORAS NEUMÁTICA E HIDRAULICAS
DESCRIPCIÓN
TIPO DE PERFORADORA
NEUMATICA
TAMROCK C40
HIDRÁULICA
COP 1038 HD
Tamaño de la broca 1 3/8 pulg 1 3/4 pulg
Diseño de
perforación (banco)2, 3 pies 3, 3 1/2 pies
Toneladas rotas 0.500 Tn/pie 0.875 Tn/pie
Velocidad de
penetración 35.6 pulg/min 52.4 pulg/min
Productividad 1.48 Tn/min 3.82 Tn/min
Incremento 2.58 veces
ENERGÍA REQUERIDA POR LAS PERFORADORAS NEUMÁTICAS E HIDRÁULICAS
DESCRIPCIÓN
TIPO DE PERFORADORA
NEUMÁTICA
TAMROCK C40
HIDRÁULICA
COP 1038 HD
Amperios / hora
(promedio) 134.4 87
Voltaje (voltios) 550 550
Energía (Kilowatts) 73.92 47.85
INCONVENIENTES DEL USO DE LAS
PERFORADORAS HIDRAULICAS
MAYOR INVERSION INICIAL
REPARACIONES MAS COMPLEJAS Y COSTOSAS QUE EN LAS PERFORADORAS NEUMATICAS, REQUIRIENDOSE UNA MEJOR ORGANIZACIÓN Y FORMACION DEL PERSONAL DE MANTENIMIENTO.
CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE
JUMBOS
CHASIS: *ESTABILIDAD.
*RADIO DE CURVATURA.
*DIMENSIONES REDUCIDAS.
*TECHO PROTECTOR O CABINA.
*ILUMINACIÓN SUFICIENTE
*LA DISPOSICIÓN DE LOS COMPONENTES.
(FACILIDAD EN MANTENIMIENTO)
PERFORADORA:
* DIÁMETRO DE TALADRO.
* CAPACIDAD VS CONSUMO DE NERGÍA.
* DISPOSITIVO ANTI-ATASQUE.
* BARRIDO SEPARADO.
* SISTEMA INTERNOS DE MORTIGUACIÓN
DE ENERGIA.
- AHORRO EN ACEROS DE PERFORACIÓN
- CONSUMO DE REPUESTOS
VIGA DE AVANCE:
*LONGITUD DE AVANCE.
*LONGITUD EFECTIVA DE PERFORACIÓN.
*EMPUJE UNIFORME (F. DE AVANCE)
*EXTENSIÓN DEL AVANCE.
CABEZAL DEL BRAZO:
*ROTACIÓN (°)
*DISEÑO RÍGIDO.
BRAZO:
*ESTABILIDAD.
*SIMPLICIDAD DE MOVIMIENTO.
*VELOCIDAD DE MOVIMIENTO.
*PARALELISMO AUTOMÁTICO. (PRECISO)
SISTEMAS DE CONTROL DE PERFORACIÓN:
*CONFIABLE.
*SIMPLICIDAD.
*SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE PERFORACIÓN.
*ACCESO A INSTRUMENTOS DE CONTROL DE LA PERFORACIÓN.
Brocas roscadas
Características generales
Insertos de botones
Orificios de barrido
Canal de evacuación de detritos
Faldón
Brocas roscadas
Número de
Parte
Diámetro Ros
ca
Tipo
Atlas Copco mm Botón
9050 4566 51 R32 Esférico
9051 0316 64 T38 Esférico
Brocas de mayor rotación en el mercado peruano
¿Cómo se conectan la barra y la broca?
SE DEBE DE CONSIDERAR QUE LAS BROCAS DE BOTONES POSEEN DOS PRESENTACIONES EN BASE A LA GEOMETRÍA DEL BOTÓN:
1. BOTÓN ESFÉRICO (RECOMENDADO PARA TERRENOS DUROS O MUY DUROS EN DONDE EL TERRENO SE PRESENTA MUY DURO Y COMPACTO)
2. BOTÓN BALÍSTICO (RECOMENDADO PARA TERRENOS MÁS SUAVES EN DONDE LA ROCA NO PRESENTA MAYOR RESISTENCIA AL AVANCE)
BROCAS DE BOTONES
• SI NO SE TIENE EL DEBIDO CUIDADO EN LA ELECCIÓN DEL TIPO DE BOTÓN SE CORRE EL RIESGO DE UNA VIDA ÚTIL MUY CORTA CON PÉRDIDAS PREMATURAS DE BROCA DEBIDO A ROTURA DE BOTÓN.
• TAMBIÉN SE DEBE DE CONSIDERAR UN ADECUADO INTERVALO DE AFILADO PARA PODER CONSERVAR LA FORMA DEL BOTÓN EL CUAL ES IMPORTANTE PARA EFECTOS DE LOGRAR UNA ADECUADA VIDA ÚTIL Y ALTA VELOCIDAD DE PENETRACIÓN.
BROCAS DE BOTONES
TIPOS DE BROCAS DE BOTONES
broca frente plano faldón liso
Broca frente drop center faldón retráctil
Broca guía frente drop center.
Para terreno duro a muy duro, macizo.
Aplicación
Para terreno fracturado o conglomerado, dureza variable
Aplicación
Para taladros bastante largos como complemento al sistema de tubos guiadores.
Aplicación
Tipo de
Falla
Causa Remedio
Botón
quebrado.
Debido a
sobre
perforación.
Reducir intervalo entre
afilados o dar de baja
broca una vez llegado a
su vida útil.
Rotura de
botón.
Debido a mal
equipo o
método de
afilado.
Usar método y equipo
apropiados para el
afilado.
Rotura de
botón.
Debido a
presencia de
“piel de
serpiente”.
Revisar barrido y
adecuarlo para eliminar
sobrecalentamiento del
botón.
Fallas en la broca
Tipo de
Falla
Causa Remedio
Rotura
transversal del
faldón de la
broca.
Rosca de barra con
desgaste excesivo,
percusión en vacío
y mal emboquillado
(posicionamiento y
excesiva presión al
iniciar el
emboquillado)
Utilizar barras con
desgaste de rosca
similar al de la
broca, eliminar
percusión en vacío
y mejorar prácticas
de emboquillado.
T1
Fallas en la broca
MARTILLOS DE FONDO
CONOCIDO COMO DOWN THE HOLE (DTH)
SE OBTIENEN TALADROS PROFUNDOS DE
GRAN DIAMETRO
LA PERCUSION SE REALIZA DIRECTAMENTE
SOBRE LA BROCA DE PERFORACION,
MIENTRAS QUE LA ROTACION EN EL
EXTERIOR DEL TALADRO.
LA ROTACION PUEDE SER NEUMATICO O
HIDRAULICA
LAS DTH SE DESARROLLO EN 1951
POR STENUICK CON UNA AMPLIA
DIFUSION EN MINERIA SUPERFICIAL,
DONDE SE REALIZARON TALADROS DE
105 A 915 mm .
A PARTIR DE 1975 CON LOS NUEVOS
METODOS DE TALADROS LARGOS Y
DE CRATERES INVERTIDOS SE
INTRODUCE EN LA MINERIA
SUBTERRANEA, MECANIZANDO LOS
METODOS CONVENCIONALES
ESQUEMA DE LOS COMPONENTES DE
MARTILLO EN FONDO
1. MOTOR DE
ROTACION.
2. MORDAZA GUIA.
3. MOTOR DE EMPUJE.
4. ACOPLAMIENTO.
5. TUBOS.
6. MARTILLO
PERFORADOR
7. BROCA
EL FLUIDO DE ACCIONAMIENTO ES AIRE
COMPRIMIDO.
LA LIMPIEZA DEL DETRITUS SE
EFECTUA POR EL ESCAPE DEL AIRE DEL
MARTILLO A TRAVES DE LOS ORIFICIOS
DE LA BROCA.
LA FRECUENCIA DE GOLPE OSCILA
ENTRE 600 Y 1,600 GOLPES/min
LA RELACION CARRERA/DIAMETRO
PISTON DE 1.6 A 2.5 EN LOS CALIBRES
PEQUEÑOS, TENDIENDO A 1 EN LOS
GRANDES
OPERACIÓN DEL MARTILLO DE FONDO
SE TIENE EN CUENTA LAS SIGUIENTES CONSIDERACIONES:
1. PRESION DE EMPUJE
2. VELOCIDAD DE ROTACION
3. PRESION DE AIRE
4. CAUDAL DE AIRE
5. VELOCIDAD DE AIRE
6. LUBRICACION
7. PESO TOTAL SOBRE EL BIT
8. DESGASTE Y REAFILADO DE LA BROCA
PRESION DE EMPUJE
COMO REGLA GENERAL SE REQUIERE UN PESO
NECESARIO O PRESION PARA MANTENER LA
BROCA DENTRO DEL CUERPO DEL MARTILLO,
ENTRE 250 A 500 Lib/DIAMETRO DE BROCA
A MEDIDA A QUE LA PERFORACION PROFUNDIZA
SE ADICIONA MAS TUBERIAS A LA COLUMNA DE
PERFORACION, EL PESO SOBRE LA BROCA NO
PODRA EXCEDER EL PESO RECOMENDADO POR LO
QUE EL SISTEMA DE ALIMENTACION SE DEBE
RETENER Y LA PRESION DE ROTACION DEBERA SER
MONITORIZADA PARA MANTENER EL PESO OPTIMO
SOBRE LA ROCA.
VELOCIDAD DE ROTACION
CUANDO SE ESTA PERFORANDO CON LA DTH, EL
SOLO PROPOSITO DE LA ROTACION ES MOVER LOS
BOTONES DE LA BROCA HACIA LA ROCA FIRME
DESPUES DE CADA IMPACTO
LOS BOTONES EXTERIORES DE LA BROCA SON MUY
SENSIBLES A LA VELOCIDAD DE ROTACION.
SI LA VELOCIDAD DE ROTACION ES DEMASIADO
LENTA, LOS BOTONES IMPACTARAN SOBRE
MATERIAL PREVIAMENTE FRACTURADO, CAUSANDO
ATASCAMIENTOS Y ROTACION ERRATICA Y DE BAJO
RATIO DE PENETRACION.
SI LA VELOCIDAD DE ROTACION ES
DEMASIADO RAPIDA, LA VELOCIDAD DE
PENETRACION NO AUMENTA PERO LOS
BOTONES DE CALIBRACION SE
DESGASTARAN EXCESIVAMENTE DEBIDO A
LAS FUERZAS DE RODAMIENTO.
LA APROPIADA VELOCIDAD DE ROTACION ES
UN COMPROMISO ENTRE LA VELOCIDAD DE
PENETRACION Y LA VIDA DE LA BROCA.
CADA TIPO DE ROCA TENDRA SU OPTIMA
VELOCIDAD DE ROTACION
TIPO DE ROCA DURA MEDIA BLANDAMUY
BLANDA
VELOCIDAD
RPM10-30 20-40 30-50 40-60
VELOCIDAD DE ROTACION
Velocidad Rotacional = 1.66 X Vp ; RPM
Vp : Velocidad de penetración; m/hr
PRESION DE AIRE
LOS MARTILLOS DTH USAN COMPRESORAS DE AIRE DE ALTA CAPACIDAD CON PRESIONES HASTA DE 350 PSI.
CUANDO SE UTILIZA ALTAS PRESIONES EN LOS MARTILLOS OCASIONARA UN MAYOR ESFUERZO, LO QUE LLEVARA A UN PUNTO UN DESGASTE DE COMPONENTES.
A MEDIDA QUE SE INCREMENTA LA PROFUNDIDAD DE LA PERFORACION, DISMINUYE LA PRESION DIFERENCIA EN EL PISTON, DEBIDO A QUE EL AIRE EN LA SALIDA DEL MARTILLO NECESITA UNA MAYOR PRESION PARA ALCANZAR LA BOCA DEL TALADRO.
CAUDAL DE AIRE
EL CAUDAL DE AIRE COMPRIMIDO REQUERIDO POR DIFERENTES EQUIPOS DTH ES DE ACUERDO A LA MARCA Y MODELO, ALCANZANDO EL CONSUMO DE 150 A 1000 CFM
SE DEBE COMPROBAR EL DIAMETRO ADECUADO DE LAS MANGUERAS
VELOCIDAD DEL AIRE
LA VELOCIDAD DEL AIRE EN SU ASCENSO DEBE SER TAL QUE SEA CAPAZ DE EXTRAER LOS DETRITUS DEL FONDO DEL TALADRO.
LA VELOCIDAD DEPENDE DEL PESO ESPECIFICO DEL MATERIAL PERFORADO.
EL RANGO DE LA VELOCIDAD DEL AIRE ESTA ENTRE 4000 A 10000 pies/min.
COMO REGLA PRACTICA, LA DIFERENCIA DEL DIAMETRO DE BROCA Y EL DIAMETRO DE BARRA DEBE SER ENTRE 1.5 PULG. Y EN LA CORRECCION POR ALTURA POR CADA 100 METROS SE DESCUENTA UN 10%.
LUBRICACION
EL LUBRICANTE DEBE SER CON EL GRADO ADECUADO A LAS CONDICIONES CLIMATICAS Y DE OPERACIÓN.
LAS CARACTERISTICAS BASICAS QUE DEBE TENER SON:
ALTA RESISTENCIA DE LA CAPA ENTRE PIEZAS.
BUENA ADHERENCIA.
BUEN PROTECTOR FRENTE A LA CORROSION.
ANTIOXIDANTE
NO EXPLOSIVO
PESO TOTAL SOBRE LA BROCA
SE RECOMIENDA PARA CADA TIPO DE MARTILLO UN RANGO DE VALORES PARA EL PESO SOBRE EL BIT.
A MEDIDA QUE AUMENTA LA PROFUNDIDAD DE PERFORACION, SE INCREMENTA EL NUMERO DE BARRAS QUE PESAN SOBRE EL BIT, DEBIENDO IR REDUCIENDO LA CARGA QUE SE APLICA AL BIT YA QUE EL PESO TOTAL DEBE MANTENERSE CONSTANTE.
SI LA PERFORACION ES PROFUNDA PUEDE SER NECESARIO CAMBIAR EL EMPUJE POR RETENCION.
EN FORMA PRACTICA SE RECOMIENDA 500 LIBRAS DE PESO SOBRE EL BIT POR CADA PULGADA DE DIAMETRO DE BROCA.
DESGASTE Y REAFILADO DE LA BROCA
UNA BROCA DESGASTADA PRODUCE INCONVENIENTES EN LA PERFORACION ASI COMO:
MENOR VELOCIDAD DE PENETRACION. DISMINUCION EN EL TAMAÑO DEL DETRITUS. VIBRACION Y GIRO IRREGULAR DE LA COLUMNA DE PERFORACION, y
MAYOR PELIGRO DE FRACTURA DE LOS BOTONES.
EL REAFILADO DE LA BROCA DEPENDE DE LAS CARACTERISTICAS DE CADA FORMACION ROCOSA.
PRINCIPALES PROBLEMAS EN LA BROCA
EXCESIVO DESGASTE DE LA BROCA: SOPLADO INADECUADO, VELOCIDAD DE ROTACION ELEVADA, EXCESIVO PESO SOBRE LA BROCA.
ROTURA DE BOTONES: DESGASTE DE LA MATRIZ DE ACERO Y VELOCIDAD DE ROTACION INADECUADO
ROTURA DE BOTONES EXTERIORES: TIEMPO EXCESIVO ENTRE REAFILADO, VELOCIDAD DE ROTACION INADECUADA, EXCESIVA CARGA SOBRE EL BIT.
APLICACIONES DEL DTH
1.- PERFORACION DE BANCOS
2.- CAPTACION DE AGUA
3.- PERFORACION EN PRODUCCION
SUBTERRANEA
4.- REFUERZO DE ROCA
5.- PERFORACION DE LA CAPA DE
RECUBRIMIENTO
Cia Minera CONDESTABLE S.A.
Equipo Boomer 281+ Kit LHD 157
Perforadora COP 1238ME (15KW)
Tipo de Malla Paralela Vert. (1.5x1.5) (30%70%)
Longitud de Taladro 15 - 20 metros
Diámetro 64mm (2 ½”)
Tipo de Roca Calizas, brechas,Cuarzitas (170 MPa)
Veloc. de Penetración 24 m.p/hr
Rendimiento por día 200 m.p/día
Producción Mensual 5,000 m.p/mes
5.5 ton/m.p 27,500 ton/mes
Disponibilidad Mecánica 90 %
Desviación (a 20 mts) Vert. 0.4 m(2%) / Radial 0.8m(4%)
Costo (Incl. Rptos, Aceros 3.04 $ / m.p
Aceros, Energ., M.O) 0.55 $ / ton
VENTAJAS DE LA DTH RAPIDEZ Y ALTA PRODUCTIVIDAD
PERFORA TALADROS RECTOS Y PROFUNDOS
EXCELENTE CALIDAD DE TALADROS
MENOS PERFORACION, MENOR CONSUMO DE EXPLOSIVOS.
LA VELOCIDAD DE PENETRACION ES CONSTANTE
VIDA MAS LARGA DE LOS TUBOS QUE LAS DE VARILLAS
SE REQUIERE UN PAR Y UNA VELOCIDAD DE
ROTACION MENORES QUE EN OTROS METODOS DE PERFORACION
EL NIVEL DE RUIDO DE OPERACIÓN ES MENOR.
DESVENTAJAS DE LAS DTH
1. CADA MARTILLO ESTA DISEÑADO PARA UNA GAMA DE DIAMETROS MUY ESTRECHA QUE OSCILA EN UNOS 12 mm.
2. EL DIAMETRO MAS PEQUEÑO ESTA LIMITADO POR LAS DIMENSIONES DEL MARTILLO CON UN RENDIMIENTO ACEPTABLE, QUE EN LA ACTUALIDAD ES DE UNOS 76 mm.
3. EXISTE UN RIESGO DE PERDIDA DEL MARTILLO DENTRO DE LOS TALADROS POR ATASCAMIENTO.
4. REQUIERE COMPONENTES DE ALTA PRESION Y CAPACIDADES.
SISTEMA DTH
EL SISTEMA DHT FUE DESARROLLADO
PARA VENCER LOS PROBLEMAS
ASOCIADOS CON LA RECTITUD DEL
TALADRO SUFRIDA POR
PERFORADORAS TOPHAMMER. TUBOS
GUÍA RÍGIDOS CON GRAN DIÁMETRO
EXTERNO, FUERON DESARROLLADOS
PARA MANTENER LA SERIE DE
PERFORACIÓN EN UN CURSO DE LÍNEA
RECTA, Y MEJORAR EL FLUJO.
CONSECUENCIAS DE LA DESVIACIÓN DE TALADROS
LAS PRINCIPALES CONSECUENCIAS DE LA DESVIACIÓN DE TALADRO SON:
- FRAGMENTACIÓN INCONTROLADA DE MATERIAL ROTO.
- POSIBLES TIROS FALLADOS DEBIDOS A LA INTERSECCIÓN ENTRE LOS TALADROS SE DETONAN EN INTERVALOS INDESEABLES.
- EXCESIVA PRESIÓN Y ESPACIO ENTRE TALADROS ADYACENTES.
- VOLADURA SECUNDARIA. - CONDUCE A COSTOS MÁS ALTOS DE
CARGADO, TRANSPORTE Y MOLIENDA. .
Exito
• Equipos• Repuestos• Operación• Servicios
Maquinarias
• Habilidad• Salud• Espìritu• Seguridad
factor humano
• Planeamiento• Juicio• Coordinaciòn
Estrategia
AUTOMATIZACION
¿QUÉ ES AUTOMATIZACIÓN?
ES UN COMPLEMENTO TECNOLÓGICO AGREGADO A LA MÁQUINA, PERMITIENDO ASÍ ELIMINAR LA OPERACIÓN MANUAL Y AL MISMO TIEMPO AUMENTA LA PRODUCTIVIDAD DEL OPERADOR.
ES SÓLO UN COMPONENTE EN LA OPERACIÓN TELEREMOTA DE LA MINA
NIVELES DE AUTOMATIZACION
1. AUTOMATIZACION BASICO
2. AUTOMATIZACION REGULAR
3. AUTOMATIZACION TOTAL
LOS PLANOS DE PERFORACIÓN Y OTROS DATOS RELACIONADOS CON EL
TÚNEL PUEDEN SER CREADOS FÁCILMENTE EN LA COMPUTADORA DE LA
OFICINA DEL LUGAR DE TRABAJO CON UNA APLICACIÓN DE SOFTWARE.
LA TRANSFERENCIA DE DATOS ENTRE LA COMPUTADORA DE LA OFICINA
Y EL EQUIPO DE PERFORACIÓN ES POR MEDIO DE UNA TARJETA.
• UNA FUNCIÓN COMÚN DE PROFUNDIDAD DE BARRENO PUEDE SER
ACTIVADA QUE PERMITE QUE TODOS LOS BARRENOS TERMINEN EN EL
MISMO PLANO SIN TENER EN CUENTA EL PUNTO DE PARTIDA.
ANOTACIÓN DE DATOS DE BARRENO PARA ANÁLISIS SUBSIGUIENTE DE
LA VOLADURA.
AUTOMATIZACION TOTAL
EL SISTEMA ADMINISTRATIVO PUEDE SER ACTUALIZADO AUTOMÁTICAMENTE CON LA INFORMACIÓN MÁS RECIENTE. SIN NECESIDAD DE INTERVENCIÓN MANUAL.
EL OPERADOR DEL EQUIPO SIEMPRE TIENE ACCESO A LOS PLANES DE PRODUCCIÓN ACTUALIZADOS.
NO ES NECESARIO ESCRIBIR INFORMES DEL TRABAJO, LOS ARCHIVOS DE REGISTROS SON GUARDADOS AUTOMÁTICAMENTE.
LAS ORDENES DE TRABAJO PUEDEN SER PRODUCIDAS DURANTE EL TURNO Y ENVIADAS AL EQUIPO DE PERFORACIÓN ESPECÍFICO.
EL DIAGNÓSTICO DE FALLAS PUEDE SER HECHO A DISTANCIA. EL SERVICIO DIAGNOSTICA EL PROBLEMA Y ELIGE LAS PIEZAS DE RECAMBIO ADECUADAS ANTES DE IR HASTA EL EQUIPO.
CIA. MINERA CONDESTABLE S.A.COLUMNA DE PERF. BOOMER 281 + KIT LHD-157
COLUMNA SP T38 + BROCA FP
7304 3593 01 7324 8515 20 x 12 7514 3664 50
SHANK COP 1238 T38 BARRA SP T38 x 4’ BROCA HD T38 x 2½”
1800 mts. 2400 mts. 650 mts:
COSTO POR METRO PERFORADO = 1.65 $/m
INCLUYE: Afiladora, copas de afilado, mano de obra afilado.
EMPRESA MINERA ISCAYCRUZCOLUMNA DE PERFORACION SIMBA H-357
COLUMNA SP T38 + BROCA HD
7304 3593 01 7324 8512 20 x 12 7514 6764 50
SHANK COP 1238 T38 BARRA SP T38 x 4’ BROCA HD T38 x 2½”
1650 mts. 3000 mts. 350 mts:
COSTO POR METRO PERFORADO = 1.20 $/m
INCLUYE: Afiladora, copas de afilado, mano de obra afilado.
PERFORADORA DE ROTACION TRITURACION
1 CASTILLO O
MASTIL
2 SALA DE
MAQUINAS
3 PIN DE TIRO
4 CABINA DE
OPERADOR
5 PLATAFORMA DE
PERFORACION
6 SISTEMA DE
TRACCION Y
NIVELACION
1
3
2
5
4
6
PERFORACION ROTATIVA
LA PERFORACIÓN ROTATIVA USANDO AIRE COMO MEDIO DE BARRIDO DEL DETRITUS ES UNA PRÁCTICA COMÚN EN LA PERFORACIÓN DE TALADROS PARA VOLADURA EN MINERÍA A CIELO ABIERTO.
PARAMETROS PRINCIPALES DE PERFORACION
Fuerza de Empuje (Pull Down)
Velocidad de Rotación (RPM)
Caudal de Aire de la Comprensora (cfm)
Presión de aire en la broca (35 a 55 psi)
Velocidad de Barrido (Bailing Velocity)
BV mínimo para materiales ligeros 5,000 pies/minuto.
FUERZA DE EMPUJE (PULLDOWN)
El empuje aplicado sobre la broca debe ser losuficiente para sobrepasar la resistencia a la compresiónde la roca.
La velocidad de penetración aumentaproporcionalmente con el empuje, hasta que llega unmomento en que por efecto del enterramiento de losinsertos de carburo de tungsteno de los conos deltricono se produce remolienda en el fondo del taladro,dañando prematuramente el faldón y la parte central dela broca. (“coring”) .
Dependiendo del tipo de broca se aplica una fuerzamáxima entre 2,000 a 8,000 lbs/pulg de diámetro debroca.
VELOCIDAD DE ROTACIÓN (RPM)
Las velocidades de rotación varían desde 35a 150 RPM, dependiendo del tipo del terreno.
A medida que aumenta la velocidad derotación, disminuye las horas de vida de losrodamientos, pero aumenta la velocidad depenetración.
PESO QUE SOPORTA LA BROCA
El Peso máximo que soporta la Broca por cadapulgada de Diámetro de la broca se obtiene demultiplicar: Ejemplos
7,000 libras x 9” = 63,000 lbs.
7,000 libras x 9.875” = 69,125 lbs.
7,000 libras x11.00” = 77,000 lbs
7,000 libras x 12 .250” = 85,750 lbs.
La función principal de un compresor esentregar el mayor caudal posible a una presiónde trabajo determinada y a la mínimatemperatura posible.
El caudal (pies cúbicos/minuto) proporcionadorealiza la acción de barrido de los detritus.
CAUDAL DE AIRE DEL COMPRESOR (CFM)
La presión entregada coadyuva a esteproposito y tiene acción refrigerante en elsistema de rodamientos de los conos.
El aire frio tiene una acción refrigerante enel paquete de rodamiento. A menortemperatura, mayor vida de rodamientos.
Aire de la Comprensora (CFM)
EFICIENCIA DEL AIRE COMPRIMIDO A
DIFERENTES ALTURAS
La “regla del pulgar’ establece que por
cada 1,000 pies de altura , el compresor
pierde un 3% de eficiencia.
Ejemplo: Si un compresor de 2,600
CFM, va a trabajar a 4,000 metros
sobre el nivel del mar.
Su Eficiencia Volumétrica será
sólamente del 60% , (1,560 CFM).
Presión del Aire
Además de contar con
suficientes volúmenes de aire,
se debe controlar la caída de
presión de aire que llega a la
broca para obtener una óptima
vida de los cojinetes.
La caída de presión de la broca
debe ser mínima de 35 a 55
PSI.
Caída de Presión
L a caída de presión, es igual a:
Presión con tricono (lectura en
cabina), MENOS
Presión sin tricono (lectura en
cabina).
Velocidad de Barrido
(volumen de aire)
BV = (183.3 x ACFM) / (D2 – d2)
BV = Velocidad de barrido (pie por minuto)
ACFM = Pie cúbico real de aire libre por minuto
descargado por el compresor.
183.3 = Factor de conversion.
D = Diámetro del taladro que se está perforando. (pulg).
d = Diámetro exterior de las barras de perforación que se está
usando. (pulg.) .
BV = (183.3 x ACFM) / (D2 – d2)
Ejemplo:
ACFM : 1,560 cfm.
D : 9”
d : 7.250 “
Factor : 183.3
BV = (183.3 x 1,560) / (9^2 – 7.250^2)
BV = 10,000 pie por minuto
BV = (285,948) / (28.44)
Mariposa
Tubo de aire
Pasaje de aire
a los
rodamientos
Boquilla
Refuerzo
del faldón
Elementos de una broca
Boton de empuje
Polin Mayor
Polin Menor
Rodamiento Bola
Conos
Inserto / Muelas de acero
Pierna
Sapata estabilizadora
Material duro
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
Broca de insertos Broca de dientes
BROCAS TRICONICAS
PARTES INTERNAS DE LA BROCA TRICONICA
PERFORADORA DE ROTACION
Y CORTE
LA PERFORACIÓN POR ROTACIÓN Y
CORTE ES EMPLEADA EN PERFORACIÓN
DE FORMACIONES ROCOSAS BLANDAS Y
DE UNA ALTA COMPRESIVIDAD DE HASTA
1500 BAR.
TUVO SU MAXIMO DESARROLLO EN LA
DECADA DE 1940 EN LAS MINAS
AMERICANAS DEL CARBON
LAS BROCAS POSEEN ELEMENTOS DE CARBURO DE TUNGSTENO O LOS DIAMANTES SINTETICOS POLICRISTALINOS QUE VARIAN EN SU FORMA Y ANGULO, ASI COMO:
BROCA BILABIAL O DE TENEDOR,
BROCAS TRIALETAS O MULTIALETAS, y
BROCAS DE LABIOS REEMPLAZABLES CON ELEMENTOS ESCAREADORES
EN EL MÉTODO DE
ROTACIÓN Y CORTE, LA
ENERGÍA ES TRANSMITIDA
A LA BROCA A TRAVÉS DE
UN TUBO DE
PERFORACIÓN QUE GIRA Y
PRESIONA AL CORTADOR
CONTRA LA ROCA. LOS
FILOS DE CORTE EJERCEN
UNA PRESIÓN CONTRA LA
ROCA QUE PRODUCE LA
ROTURA DE LA MISMA.
PERFORADORAS ABRASIVO-ROTATIVA
LA PERFORACIÓN POR ROTACIÓN
ABRASIVA ES NORMALMENTE USADA
EN PROSPECCIÓN CUANDO SE
DESEA OBTENER UNA MUESTRA O
TESTIGO; EN ESTE CASO SE USA UNA
BROCA EN FORMA DE ARO, CON
INSERCIÓN DE DIAMANTES.
PERFORACION DIAMANTINA
ESTE METODO CON LAS BROCAS
CILINDRICAS OFRECEN EL SISTEMA
MAS RAPIDO Y PRACTICO PARA
SUMINISTRAR MUESTRAS SOLIDAS Y
CONTINUAS, A LA QUE SE LE
DENOMINA “TESTIGO” O “CORE”,
QUE ES LA REPRESENTATIVIDAD DEL
TERRENO QUE ATRAVIESAN.
PARTES DE UNA PERFORADORA
DIAMANTINA
EL CAMION
LA MAQUINA PERFORADORA
EL CASTILLO
LA UNIDAD DE BOMBEO
SISTEMA “WIRE LINE”
BROCAS.
TUBOS
ACCESORIOS DE PERFORACION
SISTEMA WIRE LINE
ESTE SISTEMA DE ELEVACION, SIRVE
PARA EXTRAER EL TESTIGO POR EL
INTERIOR DE LA TUBERIA DE
PERFORACION, SIN NECESIDAD DE SACAR
TODAS LAS TUBERIAS. CONSTA DE LAS
SIGUIENTES PARTES:
ELEVADOR
BARRILES DE MUESTRAS (CORE
BARRELS)
ENCHUFE DE PESCA (OVERSHOT)
ELEVADOR.-
EL MOTOR DE LA MAQUINA PERFORADORA ACCIONA A ESTE SISTEMA POR INTERMEDIO DE UN CABLE QUE SE ENCUENTRA EN UNA TAMBORA (WINCHE) QUE ALMACENA EL ALAMBRE DE ACERO NECESARIO DE 3/16” DE DIAMETRO Y DE 4,000 A 5,000 PIES DE LONGITUD.
LA TAMBORA DE LA WINCHA Y EL SISTEMA IZADOR PUEDE ESTAR ACONDICIONADADA JUNTO CON LA MAQUINA O FUERA DE ELLA
EN EL EXTREMO QUE SE INTRODUCE AL
TALADRO SE ACONDICIONA UN
ADITAMENTO DE RECUPERACION
LLAMADO “OVERSHOT” (CAMPANA
EXTRACTORA) QUE TIENE LA FUNCION
QUE UNA VEZ LLEGADO HASTA EL FONDO
CON UN SISTEMA PARA ENGRAMPAR EL
CABEZAL DEL TUBO “CORE BARREL”
(SACA TESTIGO), LO ASEGURA PARA SU
RECUPERACION INMEDIATA.
BARRILES DE MUESTRA (CORE BARRELS).-
SON PIEZAS TUBULARES QUE PERMITEN LA
RECUPERACION DE UNA MUESTRA.
SE TIENE LOS SIGUIENTES TIPOS:
1. TUBO UNICO SACATESTIGOS
2. TUBO DOBLE SACA TESTIGO, TIPO RIGIDO
3. TUBO DOBLE SACATESTIGO TIPO
GIRATORIO.
ENCHUFE DE PESA (OVERSHOT).-
ES EL ADITAMENTO INDEPENDIENTE DE
RECUPERACION DEL TUBO INTERIOR,
SUSPENDIDO DE UN CABLE DE ACERO.
