Perforacin a rotopercusin con martillo en cabeza

Perforacin a Rotopercusin Perforacin a RotopercusinLa perforacin a rotopercusin es el sistema clsico de perforacin de barrenos que aparece con el desarrollo industrial del siglo XIX. Este sistema, junto con la invencin de la dinamita, constituyen dos hitos en el desarrollo del arranque de rocas en minera y obras civiles.

Este tipo de perforadoras se usan tanto en obras pblicas subterrneas como en minas o explotaciones a cielo abierto: tneles, carreteras, cavernas de centrales hidrulicas, etc.Perforacin a RotopercusinLas acciones bsicas que tienen lugar sobre el sistema de transmisin de energa hasta la boca de perforacin son las siguientes:

La percusin: los impactos producidos por el golpe del pistn originan unas ondas de choque se que transmiten a la boca a travs del varillajeLa rotacin: se hace girar la boca para cambiar la zona de impactoEl empuje: para mantener en contacto la roca con la bocaEl barrido: donde el fluido permite extraer el detritus del fondo del barreno

Perforacin a RotopercusinLas acciones bsicas que tienen lugar sobre el sistema de transmisin de energa hasta la boca de perforacin son las siguientes:

Perforacin a RotopercusinDependiendo del lugar donde est instalado el martillo, las perforadoras a rotopercusin se clasifican en:

Perforadoras con martillo en cabeza, que a su vez pueden ser de accionamiento neumtico o hidrulico. Aqu la rotacin y la percusin se producen fuera del barreno, transmitindose a travs de una espiga y del varillaje hasta la boca de perforacin.

Perforacin a rotopercusinDependiendo del lugar donde est instalado el martillo, las perforadoras a rotopercusin se clasifican en:

Perforadoras con martillo en fondo, en ingls Down the Hole (D.T.H.), donde la accin del pistn se lleva a cabo de una forma neumtica y la accin de rotacin puede ser tanto de tipo hidrulico como neumtico. En ese caso la percusin se realiza directamente sobre la boca de perforacin, mientras que la rotacin se efecta en el exterior del barreno.

Perforacin a rotopercusinLas gamas ms habituales de dimetros utilizados con estas perforadoras dependen del campo de aplicacin, segn se puede ver en la tabla siguiente:

Tipo de perforadoraDimetro de perforacin (mm)Cielo abiertoSubterrneoMartillo en cabeza50 12738 65Martillo en fondo75 200100 165Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaPerforacin a rotopercusin con martillo en cabezaLa forma habitual de perforacin de una roca a rotopercusin es la perforacin con martillo en cabeza.

El principio de corte se basa en el impacto realizado en el exterior de la perforacin de un pistn de acero sobre una barrena o varillaje, que a su vez transmite la energa al fondo del taladro por medio del elemento final (boca) que fragmenta en esquirlas la roca. Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaPara asegurar una seccin circular en el barreno, a cada golpe gira el til para presentar a su corte nueva roca virgen en el fondo del barreno. Adems, es preciso evacuar del barreno los detritus (barrido), lo que se consigue mediante insuflado de aire al fondo del taladro.

Parte de la energa del impacto se pierde en la transmisin y en los cambios de seccin del varillaje, por lo que la velocidad de penetracin de la perforacin disminuir con la profundidad del barreno.Es un sistema que conceptualmente es similar al barrenado manual, donde un operario golpea con una maza la cabeza de una barrena. Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaSimba S7 D: Equipo de perforacin de barrenos largos con martillo en cabeza.

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaSe pueden distinguir los martillos manuales de las perforadoras de martillo en cabeza propiamente dichas. Los primeros son equipos sencillos, actualmente en desuso salvo en demoliciones o perforaciones de pequea seccin no mecanizable.

Los segundos son equipos pesados que, en consecuencia, precisan de su montaje en chasis especiales.Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaPerforacin manual con martillo en cabeza

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaLas perforadoras con martillo en cabeza pueden accionarse mediante martillos neumticos y martillos hidrulicos.

El desarrollo de los martillos hidrulicos en los aos sesenta y comienzos de los setenta supuso un gran avance tecnolgico en la perforacin de rocas.

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaTanto las perforadoras neumticas como las hidrulicas constan de los siguientes elementos:

Un cilindro que con su movimiento alternativo golpea el extremo de una barrenaUn mecanismo de rotacin incorporado al pistn (barra rifle o rueda trinquete) o independiente de ste (motor de rotacin)Un sistema que permite el barrido del barreno mediante una aguja de barrido que atraviesa el pistn o bien por medio de la inyeccin del fluido de barrido lateralmente en la cabeza frontal de la perforadora

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaPerforadoras neumticas

El accionamiento de estas perforadoras es mediante aire comprimido, con una misma presin tanto para el mecanismo de impacto como para el aire de barrido. Son perforadoras que se han empleado de forma tradicional para barrenos de menos de 150 mm de dimetro. Su peso y tamao son menores que el de las perforadoras hidrulicas. Presentan un consumo de aire de unos 2,1-2,8 m3/min por cada centmetro de dimetro, la velocidad de rotacin es de 40-400 rpm y la carrera del pistn de 35-95 mm.

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaPerforadoras neumticas

La rotacin del varillaje puede realizarse mediante:

Barra estriada o rueda de trinquete: Muy generalizado en perforadoras ligeras

Motor independiente: Barrenos de gran dimetro

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaPerforadoras neumticas

Las longitudes de perforacin con este sistema no superan habitualmente los 30 m debido a las importantes prdidas de energa debidas a las transmisin de la onda de choque y a las desviaciones de los barrenos. Lo normal es utilizar barrenos cortos, con longitudes entre 2 y 15 m y el empleo de dimetros pequeos, entre 38 y 100 mm. Adems, a medida que aumenta la longitud del barreno, se precisa de una mayor presin de aire de barrido.

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaEntre las ventajas de las perforadoras neumticas cabe destacar las siguientes:

Gran simplicidadFiabilidad y bajo mantenimientoFacilidad de reparacinPrecios de adquisicin bajos

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaPerforadoras hidrulicas

Estos equipos se introdujeron al principio en los trabajos subterrneos, pero poco a poco, se estn imponiendo en la perforacin en superficie.Estructuralmente la perforadora hidrulica es similar a la neumtica, aunque el accionamiento se realiza mediante un grupo de bombas que suministran un caudal de aceite que impulsa los componentes. Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaPerforadoras hidrulicas

Adems, estas unidades van equipadas con un compresor cuya funcin es suministrar aire para el barrido del detritus, pudindose incrementar la presin del aire con la profundidad del barreno. La presin de trabajo de estos equipos ronda entre 7,5 y 25 MPa, la potencia de impacto entre 6 y 20 kW y la velocidad de rotacin entre 0 y 500 rpm. Aqu el consumo relativo de aire comprimido es menor, entre 0,6 y 0,9m3/min por cada centmetro de dimetro.

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaMartillo hidrulico

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaLas ventajas tecnolgicas de las perforadoras hidrulicas son las siguientes:

Menor consumo de energa: tres veces menosMenor coste de accesorios de perforacin: incremento del 20% de la vida til del varillajeMayor capacidad de perforacin: velocidades de penetracin entre un 50 y un 100% mayores

Perforacin a rotopercusin con martillo en cabezaLas ventajas tecnolgicas de las perforadoras hidrulicas son las siguientes:

Mejores condiciones ambientales: ms limpios y silenciososMayor elasticidad en la operacin: posibilidad de variar la presin de accionamiento, la energa y la frecuencia de golpeoMayor facilidad para la automatizacin: cambio de varillaje, mecanismos antiatranque, etc.

Perforacin a rotopercusin mediante jumbosPerforacin a rotopercusin mediante jumbosJumbo es el nombre que recibe una unidad de perforacin equipada con uno o varios martillos perforadores sobre brazos hidrulicos giratorios de control automtico dondepuede montarse un martillo de perforacin o una cesta donde pueden alojarse uno o dos operarios y que permite el acceso a cualquier parte del frente.

Es una mquina diseada para realizar labores subterrneas de forma rpida y automatizada: avance de tneles y galeras, bulonaje y perforacin transversal, banqueo con barrenos horizontales y minera por corte y relleno, entre otras.

Perforacin a rotopercusin mediante jumbosJumbo

Perforacin a rotopercusin mediante jumbosCon diverso peso y dimensiones, el mecanismo de traslacin de los jumbos normalmente es autopropulsado por un tractor montado sobre neumticos, cadenas o carriles, aunque existen modelos remolcados. Cuando trabajan se estacionan y su accionamiento es elctrico, aunque pueden disponer de un motor disel para el desplazamiento.

Los martillos perforadores son hidrulicos para conseguir mayores potencias que los neumticos, funcionando a rotopercusin: la barrena gira continuamente ejerciendo a la vez un impacto sobre el fondo del taladro. Se precisa un aporte de agua para arrastrar los detritus y refrigerar la boca de perforacin.Perforacin a rotopercusin mediante jumbosCon esta mquina se pueden alcanzar rendimientos que superan los 3,5 m/min de velocidad instantnea de perforacin. Adems, estn computarizados, de forma que se automatiza la direccin de los taladros, el impacto y la velocidad de los martillos, e incluso la secuencia y disposicin de los taladros.

En pocas horas, un slo operario puede perforar la pega completa del frente del tnel.