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Integrantes:
Brillyt Alarcón C. Rocío Alvarez S. Camila Barcaza Z. Rosalía Durán P.
Curso: !A "o#ulo: Carguío y trans$orte %ec&a entrega: '()*(+,
INDICE
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Introducción…………………………………………………………………………
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………….. Desarrollo
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INDICE
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Introducción…………………………………………………………………………
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………….. Desarrollo
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INTRODUCCION
La perforación de producción y desarrollo son importantes atapas del procedimiento de extracción minera. Espec Específic íficame amente nte en el proce proceso so de perfo perforac ración ión de desarr desarroll olloo es don donde de cumple cumple su principal función el equipo jumbo el cual se encarga de perforar los túneles para luego ser cargados, explotados y transportados por equipos mineros, todo un proceso que es muy complejo en la minería. Con el desarrollo de la minería a nivel mundial, oy podemos encontrar una alta gama de equipos o erramientas que facilitan el proceso de estas operaciones. Los equipos y m!todos de perforación conforman una de las mayores inversiones que acen las empresas. "or lo tanto, es importante saber en cual invertir, reconociendo sus características. En el informe anali#aremos el equipo jumbo uno de los principales equipos en la minería subterr$nea específicamente en la creación de túneles. %e dar$n a conocer las características m$s relevantes, como por ejemplo sus valores económicos, sus partes y su evolución en el tiempo
METODOS DE PERFORACION %&%'E()% *E "E+E')C&-+. Los sistemas de penetración de la roca que an sido desarrollados y clasificados por orden de aplicación son )/ (EC)+&C-%
0 "ercusión 0 otación 0 oto percusión
1/ 'E(&C-%
0 %oplete o lan#a t!rmica 0 "lasma 0 2luido caliente 0 Congelación
C/ 3&*)4L&C-% 0 Corro de agua 0 Erosión 0 Cavilación */ %-+&C-% E/ 64&(&C-%
2/ ELEC'&C-%
7/ %&%(&C-% 3/ +4CLE)E%
0 5ibración de alta frecuencia 0 (icrovoladura 0 &nducción magn!tica 0 )rco el!ctrico 0 &nducción magn!tica 0 ayo l$ser 0 2usión 0 2isión
) pesar de la enorme variedad de sistemas posibles de penetración de la roca en minería y obra pública la perforación se reali#a actualmente de una forma casi general utili#ando la energía mec$nica. "or este motivo en el presente informe se trataran exclusivamente los m!todos mec$nicos ya que nuestro informe se basa en las perforadoras de desarrollo m$s conocidas como jumbo. Los componentes principales de un sistema de perforación de este tipo son la perforadora que es la fuente de energía mec$nica, el varillaje que es el medio de transmisión de esa energía, la boca que es útil que ejerce sobre la roca dica energía y el fluido de barrido que efectúa la limpie#a y evacuación del detritus producido.
TIPOLOGIA DE LOS TRABAJOS DE PERFORACION EN EL ARRANQUE CON EXPLOSIVOS *entro de la amplia variedad de los trabajos de excavación con explosivos se an desarrollado un gran número de m$quinas que dan lugar a dos procedimientos de perforación. )/ "erforación (anual %e lleva a cabo con equipos ligeros manejados a mano por los perforistas. %e utili#a en trabajos de peque8a envergadura donde por las dimensiones no es posible utili#ar otras m$quinas o no est$ justificado económicamente su empleo. 1/ "erforación mec$nica Los equipos de perforación van montados sobre unas estructuras de tipo mecano con las que el operador consigue controlar todos los par$metros de la perforación desde unas posiciones cómodas. Estas estructuras o casis pueden ir montadas sobre neum$ticos u orugas y ser automotrices o remolcables. "or otro lado los tipos de trabajo tanto en obras de superficie como subterr$neas, pueden clasificarse en los siguientes grupos. 9.0 "erforación de banqueo Es el mejor m!todo para la voladura de rocas ya que se dispone de un frente libre para la salida y proyección del material y permite una sistemati#ación de las labores. %e utili#a tanto en proyectos de cielo abierto e interior con barrenos verticales generalmente y tambi!n ori#ontales en algunos casos poco frecuente. :.0 "erforación de avance de galerías y túneles %e necesita abrir un ueco inicial o cuele acia el que sale el resto de la roca fragmentada por las dem$s cargas. La perforación de los barrenos se puede llevar a cabo manualmente, pero la tendencia es acia la mecani#ación total con el empleo de jumbos de uno o varios bra#os.
;.0 "erforación de producción Este t!rmino se utili#a en las explotaciones mineras, fundamentalmente subterr$neas para aquellas labores de extracción del mineral. Los equipos y los m!todos varían según los sistemas de explotación, siendo un factor común el reducido espacio disponible en las galerías para efectuar los barrenos. <.0 "erforación de cimeneas En mucos proyectos subterr$neos de minería y obra pública es preciso abrir cimeneas. )unque existe una tendencia acia la aplicación del m!todo aise 1oring, aun oy se utili#a el m!todo de barrenos largos y otros sistemas especiales de perforación combinados con las voladuras. =.0 "erforación de rocas con recubrimiento La perforación de maci#os rocosos sobre los que yacen lecos de materiales es consolidar obligan a utili#ar m!todos especiales de perforación con entubado. 'ambi!n se emplean en los trabajos de perforación y voladuras submarinas. >.0%ostenimiento de roca En mucas obras subterr$neas y algunas a cielo abierto es necesario reali#ar el sostenimiento de las rocas mediante el bulo nado o cementado de cables, siendo la perforaci>n a fase previa en tales trabajos.
CAMPOS DE APLICACIÓN DE LOS DIFERENTES METODOS DE EXPLOTACION Los dos grandes m!todos mec$nicos de perforaci>n de rocas son los rotopercutivos y rotativo. •
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(!todo rotopercutivo %on los m$s utili#ados en casi todos los tipos de roca, tanto si el martillo se sitúa en cabe#a como en el fondo del barreno. (!todo rotativo %e subdividen a su ve# en dos grupos, en el primero la penetración se reali#a por trituración, empleando triconos ?para rocas de dure#a media a alta/, y en el segundo el barreno se reali#a por corte, utili#ando bocas especiales ?para rocas blandas/.
)tendiendo a la resistencia a compresión de las rocas y al di$metro de perforación se pueden delimitar los campos de aplicación de los diferentes m!todos. -tros criterios que intervienen en la selección de los equipos de perforación son económicos, de dise8o mec$nico, mantenimiento y servicio, capacidad operativa, adaptabilidad a los equipos de las explotaciones y las condiciones del $rea de trabajo, ?accesibilidad, tipo de roca, fuentes de energía, etc/.
PERFORACION ROTOPERCUTIVA Aspectos generales.
El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pie#a de acero ?pistón/ que golpea a un @til que a su ve# transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final ?boca/. Los equipos rotopercutivos se clasifican en dos grandes grupos según donde se encuentre colocado el martillo. •
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(artillo en cabe#a En estas perforadoras dos de las acciones b$sicas, rotación y percusión se "roducen fuera del barreno, transmiti!ndose a trav!s de una espiga y del varillaje asta la boca de perforación. Los martillos pueden ser de accionamiento neum$tico o idr$ulico. (artillo en fondo La perforación se reali#a directamente sobre la boca de perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno. El accionamiento del pistón se lleva a cabo neum$ticamente mientras que la rotación puede ser neum$tica o idr$ulica.
Las ventajas principales que presenta la perforación rotopercutiva son
Es aplicable a todos los tipos de roca desde blandas a duras.
La gama de di$metros de perforación es amplia.
Los equipos son vers$tiles, pues se adaptan bien a diferentes trabajos y tienen una gran movilidad.
+ecesitan un solo ombre para su manejo y operación.
El mantenimiento es f$cil y r$pido.
El precio de adquisición no es elevado.
En virtud de esas ventajas y características los tipos de obras donde se utili#an son o
o
En obras publicas subterr$neas túneles, cavernas de centrales idr$ulicas, depósitos de residuos, etc., y de superficie carreteras, autopistas, excavaciones industriales, etc. En minas subterr$neas y en explotaciones a cielo abierto de tama8o medio y peque8o.
FUNDAMENTOS DE LA PERFORACION ROTOPERCUTIVA La perforación a roto percusión se basa en la combinación de las siguientes acciones
"ercusión Los impactos producidos por el golpeo del pistón originan unas ondas de coque que se transmiten a la boca a trav!s del varillaje ?en el martillo en cabe#a/ o directamente sobre ella ?en el martillo en fondo/.
otación Con este movimiento se ace girar la boca para que los impactos se produ#can sobre la roca en distintas posiciones.
Empuje "ara mantener en contacto el @til de perforaci>n con la roca se ejerce un empuje sobre la sarta de perforación.
1arrido El fluido de barrido permite extraer el detritus del fondo del barreno.
El proceso de formación de las indentaciones con el que se consigue el avance en este sistema de perforación, se divide en cinco instantes y estas son a/ )plastamiento de las rugosidades de la roca por contacto con el @til. b/ )parición de grietas radiales a partir de los puntos de concentración de tensiones y formación de una cu8a en forma de v. c/ "ulveri#ación de la roca de la cu8a por aplastamiento. d/ *esgajamiento de fragmentos mayores en las #onas adyacentes a la cu8a. e/ Evacuación de detritus por el fluido de barrido. Esta secuencia se repite con la misma cadencia de impactos del pistón sobre el sistema de transmisión de energía asta la boca. El rendimiento de este proceso aumenta proporcionalmente con el tama8o de las esquirlas de roca que se liberan. Percusión
La energía cin!tica AEA del pistón se transmite desde el martillo asta la boca de perforación a trav!s del varillaje, en forma de onda de coque. El despla#amiento de esta onda se reali#a a alta velocidad y su forma depende fundamentalmente del dise8o del pistón.
Cuando la onda de coque alcan#a la boca de perforación una parte de la energía se transforma en trabajo aciendo penetrar el @til y el resto se refleja y retrocede a trav!s del varillaje. La eficiencia de esta transmisión es difícil de evaluar, pues depende de mucos factores tales como el tipo de roca, la forma y dimensión del pistón, las características del varillaje, el dise8o de la boca ?bit/, etc. )dem$s, ay que tener en cuenta que en los puntos de unión de las varillas por medio de manguitos existen perdidas de energía por reflexiones y ro#amientos que se transforman en calor y desgastes en las rocas. En la primera unión las p!rdidas oscilan entre el B y el 9D de la energía de la onda de coque. En los martillos en fondo la energía del pistón se transmite directamente sobre la boca por lo que el rendimiento es mayor. En estos sistemas de perforación la potencia de percusión es el par$metro que m$s influye en la velocidad de penetración. Rotación
La rotación que ace la boca entre impactos sucesivos tiene como misión acer que esta actúe sobre puntos distintos de la roca en el fondo del barreno. En cada tipo de roca existe una velocidad óptima de rotación para la cual se producen los detritus de mayor tama8o al aprovecar la superficie libre del ueco que se crea en cada impacto. Cuando se perfora con bocas de pastillas las velocidades de rotación m$s usuales oscilan entre B y 9= r.p.m. con unos $ngulos entre indentaciones de 9 a :. En el caso de bocas de botones. las velocidades deben ser m$s bajas entre < y > r.p.m. que proporcionan $ngulos de giro entre = y las bocas de mayor di$metro requieren velocidades incluso inferiores. Empuje
La energía generada por e9 mecanismo de impactos del martillo debe transmitirse a la roca por lo que es necesario que la boca se encuentre en contacto permanente con el fondo del barreno. Esto se consigue con la fuer#a de empuje suministrada por un motor o cilindro de avance que debe adecuar al tipo de roca y boca de perforación. 4n empuje insuficiente tiene los siguientes efectos negativos reduce la velocidad de penetración, produce un mayor desgaste de varillas y manguitos, aumenta la perdida de apriete del varillaje y e9 calentamiento del mismo. "or e9 contrario, si e9 empuje es excesivo disminuye tambi!n la ve9ocidad de perforación, dificulta e9 desenroscado de varillaje, aumenta e9 desgaste de las bocas, e9 par de rotación y las vibraciones del equipo, así como la desviación de los barrenos. )l igual que sucede con la rotación, esta variable no influye de forma decisiva sobre las velocidades de penetración. Barrido
"ara que la perforación resulte efica#, es necesario que e9 fondo de los barrenos se mantenga constantemente limpio evacuando e9 detritus justo despu!s de su formación. %i esto no se reali#a, se consumir$ una gran cantidad de energía en la trituracion de esas partículas traduci!ndose en desgastes y perdidas de rendimientos, adem$s del riesgo de atascos. El barrido de los barrenos se reali#a con e9 fluido de aire, agua o espuma que se inyecta a presión acia e9 fondo a trav!s de un orificio central del varillaje y de unas aberturas practicadas en las bocas de perforación. Las partículas se evacuan por e9 ueco anular comprendido entre e9 varillaje y la pared de los barrenos. El barrido con aire se utili#a en trabajos a cielo abierto, donde e9 polvo producido puede eliminarse por medio de captadores. que sirve adem$s para suprimir e9 polvo, aunque supone generalmente una p!rdida de rendimiento del orden del 9D al :D. El barrido con agua es e1 sistema más utilizado en perforación subterránea
La espuma como agente de barrido se emplea como complemento al aire, pues ayuda a la elevaron de partículas gruesas asta la superficie y ejerce un efecto de sellado sobre las paredes de los barrenos cuando se atraviesan materiales sueltos. Las velocidades ascensionales para una limpie#a eficiente con aire oscilan entre 9= y los ; mFs.
PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA Este sistema de perforación se puede calificar como el m$s cl$sico o convencional y aunque su empleo por accionamiento neum$tico se vio limitado por los martillos idr$ulicos en la d!cada de los setenta a eco resurgir de nuevo este m!todo complement$ndolo y ampli$ndolo en su campo de aplicación. PERFRA!RA" #E$%A&'CA"
4n martillo accionado por aire comprimido consta b$sicamente de 0 4n cilindro cerrado con una tapa delantera que dispone de una abertura axial donde va colocado el elemento portabarreras, así como un dispositivo retenedor de las varillas de perforación. 0 El pistón que con su movimiento alternativo golpea el v$stago o culata a trav!s de la cual se transmite la onda de coque a la varilla. 0 La v$lvula que regula el paso de aire comprimido en volumen fijado y de forma alternativa a la parte anterior y posterior del pistón. 0 4n mecanismo de rotación, bien de barra estriada o de rotación independiente.
0 El sistema de barrido que consiste en un tubo que permite e9 pasó del aire asta el interior del varillaje. Estos elementos son comunes a todos los tipos de martillos existentes en e9 mercado, variando únicamente algunas características de dise8o di$metro del cilindro, longitud de la carrera del pistón conjunto de v$lvulas de distribución, etc. Las longitudes de perforación alcan#adas con este sistema no suelen superar los ;m. debido a las importantes p!rdidas de energía en la transmisión de la onda de coque ya las desviaciones de los barrenos. Como se a indicado, la rotación del varillaje puede conseguirse por dos procedimientos diferentes a/ Con barra estriada o rueda de trinquetes b/ Con motor independiente. El primer grupo est$ muy generali#ado en las perforadoras de gran di$metro donde es necesario un par mayor. En la rotación por barra estriada el pistón tiene forma tubular y rodea a esta por medio de la tuerca de rotación. La barra va conectada a los componentes est$ticos del martillo por medio de trinquetes. El extremo frontal del pistón tiene unas estrías planas que engranan con las del buje de rotación. Esto ace que durante la carrera de retroceso el pistón gire arrastrando en el mismo sentido al varillaje. Las barras estriadas pueden elegirse con diferentes pasos, de tal manera que cada ;, < o = embaladas se consiga una vuelta completa. En la rotación por rueda de trinquetes, el extremo frontal del pistón tiene estrías rectas y elicoidales. Las estrías rectas engranan con las de la tuerca del buje de rotación, la cual va unida interiormente a la rueda de trinquetes. 'ambi!n en este caso las varillas solo giran durante la carrera de retroceso del pistón. El segundo procedimiento, que es !l m$s extendido utili#a un motor exterior al martillo neum$tico o idr$ulico. Las ventajas que presenta son 0 Con un pistón del mismo tama8o se posee m$s energía en el martillo, ya que al eliminar la barra estriada aumenta la superficie @til del pistón sobre la que actúa al aire a presión. 0 %e dispone de mayor par, por lo que se puede trabajar con di$metros y longitudes mayores. 0 "ermite adecuar la percusión y la rotación a las características de la roca a penetrar. 0 )umenta el rendimiento de la perforación.
Este tipo de perforadoras disponen de unos engranajes cilíndricos para transmitir e9 movimiento de rotaci>n a las varillas. El campo de aplicación de las perforadoras neum$ticas de martillo en cabe#a, se a ido estrecando cada ve# m$s acia los barrenos cortos con longitudes entre ; y 9= m. de di$metro peque8o de = mm. a 9 mm. en rocas duras y terrenos de difícil acceso. Esto se a debido fundamentalmente al alto consumo de aire comprimido, unos :,< mt:Fmin. por cada centímetro de di$metro y a los fuertes desgastes que se producen en todos los accesorios, varillas, manguitos, bocas, etc., por la frecuencia de impactos y forma de la onda de coque transmitida con pistones de gran di$metro. +o obstante, perforadoras neum$ticas presentan aun las numerosas ventajas 0 7ran simplicidad. 0 2iabilidad y bajo mantenimiento. 0 2acilidad de reparación. 0 "recios de adquisición bajos 0 "osibilidad de utili#ación de antiguas instalaciones de aire comprimido en explotaciones subterr$neas. PERFRA!RA" ('!RA$)'CA"
) finales de los a8os sesenta y comien#o de los setenta, tuvo lugar un gran avance tecnológico en la perforación de rocas con e9 desarrollo los martillos idr$ulicos. 4na perforadora idr$ulica consta b$sicamente de los mismos elementos constructivos que una neum$tica. La diferencia m$s importante entre ambos sistemas estriba en que en lugar de utili#ar aire comprimido, generado por un compresor accionado por un motor diesel o el!ctrico, para e9 gobierno del motor de rotación y para producir e9 movimiento alternativo del pistón, un motor actúa sobre un grupo d. bombas que suministran un caudal de aceite que acciona aquellos componentes. )unque en un principio la introducción de estos equipos fue m$s fuerte en trabajos subterr$neos, con el tiempo, se a ido imponiendo en la perforación de superficie complementando a las perforadoras neum$ticas. Las ra#ones por las que la perforación idr$ulica supone una mejora tecnológica sobre la neum$tica son las siguientes a/ (enor consumo de energía Las perforadoras idr$ulicas trabajan con fluidos a presiones muy superiores a las accionadas neum$ticamente y adem$s, las caídas de presión son muco menores. b/ (enor costo accesorio de perforación La transmisión de energía en los martillos idr$ulicos se efectúa por medio de pistones mas alargados y de menor di$metro que los correspondientes a los martillos neum$ticos. La fatiga generada en el varillaje depende de las secciones de este y del tama8o del pistón del golpeo. La forma de la onda de coque es muco m$s limpia y uniforme en los martillos idr$ulicos que en los neum$ticos, donde se producen niveles de tensión muy
elevados que son el origen de la fatiga sobre el acero y de una serie de ondas secundarias de bajo contenido energ!tico. En la pr$ctica, se a comprobado que la vida útil del varillaje se incrementa para las perforadoras idr$ulicas aproximadamente un :D. c/ (ayor capacidad de perforación *ebido a la mejor transmisión de energía y forma de la onda las velocidades de penetración de las perforadoras idr$ulicas son de un = a un 9D mayor que las de los equipos neum$ticos. d/ (ejores condiciones ambientales Los niveles de ruido en una perforadora idr$ulica son sensiblemente menores a los generados por una neum$tica, debido a la ausencia del escape de aire. "rincipalmente, esto es así en el campo de las bajas frecuencias, donde los auriculares protectores son menos eficientes. )dem$s, en las labores subterr$neas no se produce la niebla de agua y aceite en el aire del frente, mejorando el ambiente y la visibilidad del operario. "or otro lado, la idr$ulica a permitido un dise8o m$s económico de los equipos, aciendo que las condiciones generales de trabajo y seguridad sean muco m$s favorables. e/ (ayor elasticidad de la perforación Es posible variar dentro de la perforadora la presión de accionamiento del sistema y la energía por golpe y frecuencia de percusión. f/ (ayor facilidad para la automati#ación Estos equipos son muco m$s aptos para la automati#ación de operaciones, tales como el cambio de varillaje, mecanismos antiatranque, etc. "or el contrario, los inconvenientes que presentan son 0 (ayor inversión inicial. 0 eparación m$s complejas y costosas que !l las perforadoras neum$ticas, requiri!ndose una mejor organi#ación y formación del personal de mantenimiento.
PERFORACION CON MARTILLO EN EL FONDO El funcionamiento de un martillo en el fondo se basa en que el pistón golpea directamente la boca de perforación, el fluido de accionamiento es aire comprimido que se suministra a trav!s de un tubo que constituye el soporte y ace girar el martillo. La rotación es efectuada por un simple motor neum$tico o idr$ulico, montado en el carro en su superficie lo mismo que el sistema de avance. La presión de aire es una variable que tiene una mayor influencia sobre la penetración obtenida en un martillo en el fondo. El dise8o actual de los martillos en el fondo es muco m$s simple que el de los primitivos que incorporaban una v$lvula de mariposa para dirigir el aire alternativamente a la parte superior del pistón. Los martillos sin v$lvulas son accionados por las nervaduras o resaltes del propio pistón, permitiendo aumentar la frecuencia de golpeo, disminuir sensiblemente el consumo de aire y el riesgo de dieseli#acion. "ara evitar la entrada del agua, por efecto de la presión idr$ulica, los martillos pueden disponer de una v$lvula antirretorno en la admisión del aire. La relación carrera di$metro del pistón en los martillos en cabe#a es menor o igual a 9, pero en los martillos en el fondo como las dimensiones del pistón est$n limitadas por el di$metro del barreno, para obtener la suficiente energía por golpe la relación anterior es del orden de 9.> a :.= en los calibres peque8os y tendiendo a 9 en los grandes. Cuando se perfora una formación rocosa en presencia de agua debe disponerse de un compresor con suficiente presión de aire para proceder en determinados momentos a su evaluación. *e lo contrario, el peso de la columna de agua ar$ caer el rendimiento de perforación. En cuanto al empuje que debe ejercerse para mantener la boca lo mas en contacto con la roca, una buena regla practica es la de aproximarse a los B= Gg. "or cada centímetro de di$metro. 4n empuje excesivo no aumentara la penetración, sino que acelerara los desgastes de la boca y aumentara los esfuer#os sobre el sistema de rotación. Cuando se perfore a alta presión se precisara al principio una fuer#a de avance adicional para superar el efecto de contraempuje del aire en el fondo del barreno sucediendo lo contrario cuando la profundidad sea grande y el número de tubos tal que supere al peso recomendado, siendo necesario entonces que el perforista accione la retención y rotación para un empuje optimo sobre la boca. )dem$s del aire como fluido de barrido se puede emplear el agua y la inyección de un espumante. Este último, presenta diversas ventajas ya que se consigue una buena limpie#a en grandes di$metros con aire insuficiente, con velocidades ascensionales m$s bajas ?asta . mFs/, y permite mantener estables las paredes de los taladros en formaciones blandas. Este m!todo es especialmente indicado en la perforación de po#os de agua en terrenos poco consolidados. La lubricación de los martillos en el fondo es de vital importancia. Los consumos de aceite varían con los diferentes modelos, pero como regla general se recomienda 9 litro de aceite por ora por cada 9m; F min de caudal de aire suministrado. Cuando se
perfora a alta presión se aconseja un consumo mínimo continuo a 9 litroFora. %i se emplea agua o espumantes debe aumentarse la cantidad de aceite. En cuanto al tama8o de los tubos, estos deben tener unas dimensiones tales que permitan la correcta evacuación del detritus por el espacio anular que queda entre ellos y la pared del barreno. Las ventajas de la perforación con martillo en el fondo, frente a otros sistemas son 0 La velocidad de penetración se mantiene pr$cticamente constante a medida que aumenta la profundidad de los barrenos. 0 Los desgastes de las bocas son menores que con el martillo en cabe#a debido a que el aire de accionamiento que pasa a trav!s de la boca limpiando la superficie del fondo asciende efica#mente por el peque8o espacio anular que queda entre la tubería y la pared del barreno. 0 5ida m$s larga de los tubos que de las varillas y manguitos. 0 *esviaciones de los barrenos muy peque8as, por lo que son apropiados para taladros de gran longitud. 0 La menor energía por impacto y la alta frecuencia de golpeo favorece su empleo en formaciones descompuestas o con estratificación desfavorable. 0 %e precisa un par y una velocidad de rotación menor que en otros m!todos de perforación. 0 +o se necesitan barras de carga y con carros de peque8a envergadura es posible perforar barrenos de gran di$metro a profundidades elevadas. 0 El costo por metro lineal es en di$metros grandes y rocas muy duras menores que en perforación rotativa. 0 El consumo de aire es m$s bajo que con martillo en cabe#a neum$tico. 0 El nivel de ruido en la #ona de trabajo es inferior a estar el martillo dentro de los barrenos. "or el contrario los inconvenientes que presenta son 0 5elocidad de penetración bajas. 0 Cada martillo est$ dise8ado para una gama de di$metros muy estreca que oscila en unos 9:mm. 0 El di$metro m$s peque8o est$ limitado por las dimensiones del martillo con un rendimiento aceptable, que en la actualidad es de unos >mm.
0 Existe un riesgo de p!rdida del martillo dentro de los barrenos por arranques y desprendimiento del mismo. 0 %e precisan compresores de alta presión con elevados consumos energ!ticos.
SISTEMA DE AVANCE Como se a indicado anteriormente, para obtener un rendimiento elevado de las perforadoras las bocas deben estar en contacto con la roca y en la posición adecuada en el momento en que el pistón transmite su energía mediante el mecanismo de impactos. "ara conseguir esto, tanto en la perforación manual como en la mecani#ada se debe ejercer un empuje sobre la boca que oscila entre los ; y = H+, para los equipos de tipo peque8o, asta los mayores de 9=H+, en las perforadoras grandes. Los sistemas de avance pueden ser los siguientes 0 empujadores. 0 *esli#aderas de cadena. 0 *esli#aderas de tornillo. 0 *esli#aderas de cable. 0 *esli#aderas idr$ulicas. Los empujadores telescópicos se utili#an tanto para la perforación de barrenos ori#ontales como verticales, denomin$ndose en este último caso empujadores de columnas. E%P$*A!RE"
1$sicamente, un empujador consta de dos tubos. 4no exterior de aluminio o de metal ligero, y otro interior de acero que es el que va unido a la perforadora. El tubo interior actúa como un pistón de doble efecto, control$ndose su posición y fuer#a de empuje con una v$lvula que va conectada al circuito de aire comprimido. !E")'+A!ERA" !E CA!E#A
Este sistema de avance est$ formado por una cadena que se despla#a por un motor neum$tico o idr$ulico, según el fluido que se utilice en el accionamiento del martillo, a trav!s de un reductor y un pistón de ataque. La cadena actúa sobre la cuna del martillo que se despla#a sobre el lado superior de la desli#adera. Las ventajas de este sistema, son el bajo precio, la facilidad de reparación y la posibilidad de longitudes de grandes avances. "or el contrario, presenta algunos inconvenientes como son mayores desgastes en ambientes abrasivos, peligroso si se rompe la cadena perforando acia arriba y dificultad de conseguir un avance suave cuando las penetraciones son peque8as. !E")'+A!ERA" !E &R#'))
En este caso el avance se produce al girar el tornillo accionado por un motor neum$tico. Este tornillo es de peque8o di$metro en relación con su longitud superiores a 9.B m. Las principales ventajas de este sistema son una fuer#a de avance m$s regular y suave, gran resistencia al desgaste, muy potente y adecuado para barrenos profundos, menos voluminoso y m$s seguro que el sistema de cadena. %in embargo, los inconvenientes que presentan son un alto precio, mayor dificultad de reparación y longitudes limitadas. !E")'+A!ERA" !E CAB)E
En Canad$ es un sistema muy popular que va montado sobre unos jumbos denominados stopeIagons. 1$sicamente consta de un perfil ueco de extrusión sobre el que se desli#a la perforadora. 4n pistón se despla#a en su interior unido por ambos extremos a un cable que sale por los extremos a trav!s de unos cierres. El accionamiento del pistón es neum$tico. Las ventajas que presentan son bajo precio, la simplicidad y facilidad de reparación, la robuste# y vida en operación. Los inconvenientes principales son est$n limitados a equipos peque8os y a barrenos cortos, las p!rdidas de aire a trav!s de los cierres de los extremos y el peligro en caso de rotura de los cables. !E")'+A!ERA" ('!RA$)'CA"
El r$pido desarrollo de la idr$ulica en la última d!cada a eco que este tipo de desli#aderas incluso se utilice en perforadoras neum$ticas. El sistema consta de un cilindro idr$ulico que despla#a a la perforadora a lo largo de la vida soporte. 5entajas de este m!todo simplicidad y robuste#, facilidad de control y precisión, capacidad para perforar grandes profundidades y adaptabilidad a gran variedad de m$quinas y longitudes de barrenos. *esventajas mayores precios, necesidad de un accionamiento idr$ulico independiente, peor adaptación en las perforadoras percutivas que en la rotativa y desgaste en el cilindro empujador.
SISTEMA DE MONTAJE En los tipos de trabajo que reali#an los equipos de perforación, los sistemas de montaje pueden diferenciarse según sean para aplicaciones subterr$neas o a cielo abierto. *entro de este epígrafe tambi!n se describen los martillos manuales. "'"&E%A !E %#&A*E PARA AP)'CAC'#E" "$B&ERRA#EA"
Los equipos de perforación que m$s se utili#an en labores de interior son los siguientes 0 Jumbos para excavación de túneles y galerías, explotaciones por corte y relleno, por c$maras, pilares, etc.
0 "erforadoras de barrenos largos en abanico en el m!todo de c$maras por subniveles. 0 "erforadoras de barrenos largos para sistemas de cr$teres invertidos y c$maras por banqueo. )ora pasaremos a nuestro tema de importancia el *$%B.
JUMBO
%on unidades de perforación equipadas con uno o varios martillos perforadoras cuyas principales aplicaciones en labores subterr$neas se encuentran en 0 )vance de túneles y galerías. 0 1olonaje y perforación transversal. 0 1anqueo con barrenos ori#ontales. 0 (inería por corte y relleno. Los componentes b$sicos de estos equipos son el mecanismo de traslación, el sistema de accionamiento, los bra#os, las desli#aderas y los martillos. Estas m$quinas pueden ser remolcables o m$s abitualmente autopropulsadas. Estas últimas disponen de un tren de rodaje sobre neum$ticos, orugas o carriles. El primero es m$s extendido por la gran movilidad que posee ?asta 9= H(F3%/, por la resistencia frente a las aguas corregidas y por los menores desgastes sobre pisos irregulares. Los casis en la mayoría de los casos son articulados posibilitando los trabajos de excavaciones con curvas. El montaje sobre orugas se utili#a con muy mal piso galerías estrecas, con pendientes altas ?9= 0 :/ y pocas curvas. +o son muy frecuentes en trabajos subterr$neos. Los jumbos sobre carriles, que an caído muy en desuso, encuentran aplicación cuando los fracasos presentan una gran longitud, peque8a sección, problemas de ventilación y los equipos de carga y transporte del material se despla#an tambi!n sobre carril. Con estos equipos es imprescindible que desde cada posición de jumbo puedan todos los barrenos previstos. Las fuentes de energía pueden ser diesel, el!ctrica o de aire comprimido. Los motores diesel que sirven para el accionamiento del tren de rodadura, por transmisión mec$nica o idr$ulica pueden usarse tambi!n para accionar todos los elementos de perforación incluidas las unidades compresoras e idr$ulicas. Este sistema se utili#a en proyectos de peque8as envergaduras y cuando no existen problemas de contaminación en la frente. ($s abitual es emplear el motor diesel para el despla#amiento del equipo y un motor el!ctrico para el accionamiento de los elementos de perforación. En este caso se necesita disponer de una instalación de distribución de energía el!ctrica. "or último el aire comprimido solo se usa cuando se dispone de una red en buen estado, en caso contrario el sistema se deseca casi siempre. El número y dimensión de los bra#os est$ en función del avance requerido, la sección del túnel y el control de la perforación para evitar sobrexcavaciones. Como criterios generales debe cumplirse que el número de barrenos que reali#a cada bra#o sea aproximadamente el mismo, la superposición de coberturas entre bra#os no sea superior del ;D y el orden de ejecución de los barrenos sea el que permita globalmente unos tiempos de despla#amiento del bra#o menor.
Las perforadoras pueden ser rotopercutivas o rotativas, según el tipo de roca que se desee volar el di$metro de perforación y el rendimiento exigido. Como para esos calibres el varillaje, tanto si es integral como extensible, est$ entre los := mm y los ; mm de di$metro, las perforadoras de interior son muco m$s ligeras que las de cielo abierto con energías por golpe m$s bajas y frecuencias de impacto mayores.
PREVENCION ANTE ESTE EQUIPO Las mangueras de alimentación deben llevarse perfectamente alineadas y siempre que sea posible, fijas a los astiales. En caso que sea inevitable el paso de veículos por encima de ellas en algún punto, se proteger$n adecuadamente. Los empalmes deben estar en perfectas condiciones. 0Las reparaciones temporales o improvisadas deber$n proibirse. La instalación de agua tendr$ las debidas condiciones para que no falte en ningún momento. %e revisar$ frecuentemente la instalación de aire, así como el estado de los martillos perforadores del Jumbo para evitar los accidentes que pudieran producirse por su mal estado. Comprobar antes de su uso que tanto al Jumbo como los martillos, se encuentren en perfectas condiciones de uso. )ntes de desarmar un martillo debe cerrarse el paso del aire.
&mplementos o Epp que debe utili#ar el operario que ocupe esta maquinaria 90)uriculares. :0Casco. ;0Cal#ado de seguridad. <0(ascarilla con filtro mec$nico para polvo. =0Lentes. >07uantes si es que lo requiere necesario.
EJEMPLO DE UN EQUIPO JUMBO "or experiencias según datos físicos tomados en terreno tomamos el equipo ocGetboomer :B: de la compa8ía )tlas Copco utili#ado en (inera Carola, Codelco El %alvador, etc
En minera Carola existen distintos tipos de diagrama de perforación =x<, >x<, >x=, aora nosotros anali#aremos el diagrama de >x< sus tiempos de perforación, largo y di$metro de la perforación.
ocGetboomer :B: el último número del modelo, o sea el dos significa el número de bra#os tambi!n est$ el ocGetboomer :B9 o sea un solo bra#o. Largo de la barra <,= metros. "erforación Efectiva ;,B metros. +K de perforaciones >= +K maricones : *i$metro del tiro <=mm *i$metro del maricon ;9F: 'iempo de demora por perforación ; M < minutos 'iempo para perforar la frente completa 9ora M 9 ora ; minutos (etros totales perforados :< metros.
R-C/0B--"/R '1'
El 1oomer :B: es un equipo idr$ulico de perforación frontal con dos bra#os para túneles de tama8o peque8o a mediano y producción minera con secciones transversales de asta <= m:. Est$ equipado con un sistema de control directo ?*C%/ robusto y fiable. El 1oomer :B: tiene dos bra#os 14' :B flexibles y martillos C-" que optimi#an la productividad. Características y venta2as •
•
• •
%istema *C% idr$ulico y fiable con función antiatranque, para un mayor aorro en barrenas de perforación. (otor diesel de bajas emisiones que combina un bajo impacto ambiental con un alto rendimiento. obusto bra#o 14' :B, para un posicionamiento directo, r$pido y sencillo. (artillo C-" 9>;B3*N o C-" 9B;B3*N para diferentes condiciones de roca. )mbos est$n equipados con un doble sistema de amortiguación para obtener la m$xima vida útil de los fungibles.
Datos t3cnicos 4ni#a#es: "3trico Im$eriales
%istema de aire Capacidad, m$x.
9:,= lFs a bar
(anómetro, presión de aire
%í
1ra#o +úmero de bra#os
:
1ra#o
14' :B
Extensión del bra#o, m$x.
9:= mm
Extensión de la desli#adera, m$x.
9:= mm
7iro de la desli#adera
;>O
Pngulo de elevación, m$x.
N >=OF0;O
(antenimiento del paralelismo
Completo
Pngulo de giro, m$x.
N<=OF0:=O
"eso, sólo bra#o
9= Gg
5eículo transportador Cabina con omologación 2-"%F-"%, nivel sonoro QB= d1?)/
-ptional
)siento fijo para trabajar
-pcional
)siento fijo para despla#amiento
%í
4nidad de aire acondicionado, con función de calefacción
-pcional
(otor
*eut# < cilindros, *R9< L< ?'ier ;F%tage &&&)/
"otencia nominal
=B GS a :; rpm
"ar
: +m a 9= rpm
*irección articulada
T<9O $ngulo de dirección
'racción a las cuatro ruedas
%í
%istema de dirección idrost$tica
%í
'ransmisión
3idrost$tico, ClarG 9:
Eje, delantero
*ana 9>
Eje, trasero
*ana 9>, T BO oscilación
1loqueo del diferencial en el eje delantero
)utom$tico
+eum$ticos
9:.x:
3olgura de ejes exteriores
9=O
7atos idr$ulicos, delanteros
: extensible
7atos idr$ulicos, traseros
:
2renos de servicio
: circuitos independientes
2renos de emergencia y estacionamiento
%)3
*epósito de combustible, volumen
> l
Catali#ador de escape
%í
%ilenciador
%í
%istema el!ctrico
:< 5olt
1aterías
:x )
Luces de despla#amiento
Bx S
Luces de trabajo
;x= S
Luces de freno
%í
Extintor
%í
%istema de lubricación central
%í
+ivel de burbuja
%í
1ocina
%í
1ali#a
%í
)larma de marca atr$s
%í
Hit de aviso de lubricación del martillo
%í
%istema de control %istema de control
%istema de control directo, *C%
*imensiones y peso )ncura
9RR mm
)ltura con cabina
;= mm
)ltura con teco subido
; mm
)ltura con teco bajado
:; mm
Longitud
99B; mm con desli#aderas 1(3 :;<;
)ltura libre sobre el suelo
:R mm
adio de giro, exterior
= mm
adio de giro, interior
:B mm
%istema el!ctrico "otencia instalada total
9:= GS
5oltaje
;B09 5
2recuencia
=0> 3#
(!todo de arranque
Estrella0tri$ngulo ?9 5 0 sólo arranque directo/
"rotección contra sobrecarga para motores el!ctricos
'!rmico
Cuentaoras de percusión
%í
Cuentaoras de percusión en el display del operador
%í
(edidor digital de voltajeFamperaje en el armario el!ctrico
%í
&ndicador de secuencias de fase
%í
&ndicador de fallo a tierra
%í
Cargador de batería
%í
'ransformador
< G5)
Carrete de cable, di$metro
9> mm
%istema idr$ulico 1ombas idr$ulicas
: unidades, una para cada bra#o
1ombas descargadas en el arranque
%í
5olumen del depósito de aceite idr$ulico
9R= l
&ndicador de temperatura de aceite en el depósito de aceite
%í
1omba de llenado de aceite el!ctrica
%í
&ndicador del filtro de aceite
%í
)ceite enfriado por agua
%í
2iltración
9> Um
)ceite idr$ulico
(ineral
%istema de agua 1omba booster de agua
El!ctrico, 2lygt
Capacidad, m$x.
9 lFmin a 9;,= bar
"resión de entrada de agua, mín.
: bar
"rotector de caudal de agua
%í
(artillo (artillo
C-" 9>;B3*N, C-" 9B;B3*N
ANEXO
Boomer E1 C
Boomer E, C
Boomer )1 C
NOMENCLATURA
(m (ilímetros Hg Hilogramos HmF Hilómetros por ora HI HiloIatt R/m: Revoluciones por minuto m3: Metros cúbicos yd3: Yardas cubicas
CONCLUSION
Como ya describimos en la introducción, la perforación de desarrollo es de gran importancia, como tambi!n es de gran relevancia conocer ciertas características de los equipos encargados de estas faenas. Los equipos o m!todos tienen diferentes par$metros, como tama8o, velocidad o capacidad los cuales debemos anali#arlos junto con los par$metros de la mina y así percatarse en cual invertir, lo que tiene relación con la rentabilidad.
BIBLIOGRAFIA
