ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS MAQUINARIA MINERA
Ing. Manuel Figueroa Galiano
INTRODUCCIÓN Existen distintos métodos de perforación de rocas, diferenciados principalmente por el tipo de energía que utilizan (Ej: mecánicos, térmicos, hidráulicos, etc.). En minería y en obras civiles la perforación se realiza, actualmente, utilizando energía mecánica.
INTRODUCCIÓN Existen distintos métodos de perforación de rocas, diferenciados principalmente por el tipo de energía que utilizan (Ej: mecánicos, térmicos, hidráulicos, etc.). En minería y en obras civiles la perforación se realiza, actualmente, utilizando energía mecánica.
PERFORACION TERMICA (JET PIERCING) El origen de este método se remonta a 1927, cuando Stores lo intentó aplicar en Alemania en una mina con vetas de cuarzo. En la década de los años 30 se llevaron a cabo experiencias en los yacimientos de taconitas en la zona de Mesabi, y fue después de 1947 cuando, con el empleo de quemadores con diseño especial se consiguió realizar una perforación eficiente y con altos rendimientos, basada en la decrepitación de la roca en lugar de su fusión, gracias a los rápidos cambios de, temperatura producidos por el vapor de agua y los gases de combustión, que a su vez sirven para evacuar los detritus producidos. Actualmente, este método ha perdido campo de aplicación frente a las grandes perforadoras rotativas, quedando su empleo reducido al corte de rocas ornamentales.
Proceso de Perforación Térmica El proceso de penetración depende de una característica de las rocas que se denomina decrepitabilidad (Spallability) y que se basa en la la diferente diferente capacidad capacidad de de dilatación con la la temperatura temperatura de los cristales constituyentes de las rocas. Las propiedades que afectan a la decrepitabilidad de las rocas son muy complejas, pero puede establecerse la siguiente relación:
“To” es la temperatura crítica a la cual la roca pasa a ser plástica.
Según la ecuación anterior, las rocas serán más fácilmente perforables con este método cuando: •Exista una alta dilatación térmica por debajo de 700 º C. •Alta difusividad térmica a temperaturas inferiores a los 400°C. •Estructura intergranular intergranular homogénea sin productos de alteración, alteración, arcillas,
caolines, micas, etc. •Reducido porcentaje de minerales blandos de baja temperatura de fusión o descomposición.
El equipo básico o quemador consiste en una cámara de combustión, donde se atomiza el combustible (gas-oil) que se mezcla con el oxígeno al ser alimentados bajo presión. El inyector incrementa la velocidad de salida de los gases de combustión. La temperatura de la llama puede llegar en el extremo del quemador a los 3.000 C cuando se inyecta oxígeno y a los 2.000 C si es aire comprimido. El agua de refrigeración alrededor del quemador evita su fusión y ayuda en su escape como vapor al aumentar los gases y la presión de evacuación de los detritus . °
°
Sección de un Quemador
1.3. Descripción de perforadoras
1.3.1. Perforadora Ígnea o Térmica (Jet piercing, chorro taladrante) a. Características. Consiste en preparar el taladro desintegrando las rocas con un chorro de gases a 2 200°C y a una velocidad supersónica de 1 800 m/s y alternados con chorros de agua y por giro de la columna de perforación. La perforadora está equipada con sistemas automáticos que mantienen la distancia óptima entre el mechero y el fondo del taladro y regulan la proporción de combustibles. Se han logrado aperturar taladros de 18 a 22 cm. De diámetro y hasta 20 . De longitud. La velocidad de perforación llega hasta 15 m/hora. En escala industrial sólo es utilizada en explotación a cielo abierto.
Kerosene o petróleo (consumo de 150 gl/hora) Oxígeno (consumo de 350 m³/hora) Agua (consumo de 3 m³/hora) Existen perforadoras que utilizan ácido nítrico, aire comprimido y oxígeno
c. Componentes Mástil Dispositivos de admisión de oxígeno, kerosene y agua. Mecanismo rotativo (02 motores eléctricos). Reductor de RPM. Varillaje o Barra de perforación – 160 mm. Cámara de combustión (mechero de reacción) Ventilador aspirador de polvos, gases y vapor. Trompa aspiradora. Conducto de aspiración (sujeto al mástil). Tambor o winche con cables de acero y poleas. Depósito de agua, kerosene y oxígeno.
Calentador de agua. Bombas de impulsión de agua, kerosene y oxígeno. Fluidómetros (control de consumo de agua, kerosene y oxígeno). Manómetros (control de presión de agua, kerosene y oxígeno). Plataforma sobre orugas. Cabina y tablero de control. Sistema automático de distancia mechero-fondo del taladro.
Corte de rocas Se utiliza en canteras de granito ornamental en la fase primaria de independización de bloques del macizo rocoso, abriendo rozas o canales transversales a los bancos de explotación de una anchura de 60 a 80 mm y una profundidad que puede llegar a los 10 m. Ventajas : Posibilidad de perforar formaciones muy duras y abrasivas. Facilidad para ensanchar los barrenos. Eliminación parcial del arranque convencional con explosivos en rocas ornamentales. Altas velocidades de perforación en rocas que decrepitan bien.
Desventajas: Las máquinas comparables a las grandes perforadoras rotativas son caras. El costo de la energía es muy alto. Elevado nivel de ruido y poco control sobre el polvo producido .
d. Funcionamiento.
El kerosene y oxígeno gaseoso son aportados por conductos de la columna de perforación a la cámara de combustión, alcanzando altas temperaturas y estos productos de combustión son proyectados desde las boquillas del mechero de reacción con una velocidad supersónica y funden la roca, para luego recibir una inyección de agua fría que agrietan la roca (esta agua es transportada por la columna de perforación); si la energía cinética elevada de los chorros de gas proporciona el arranque de las partículas desintegradas de la roca. Los productos de combustión y el vapor de agua engendrados durante la perforación van evacuando la roca desintegrada del fondo del taladro a superficie, con la ayuda de 02 ventiladores aspiradores a través de una Trompa Aspiradora y Conducto sujeto al mástil.
Perforadora Ígnea o Térmica (Jet piercing, chorro taladrante)
La distribución porcentual de los costos, de acuerdo con el Surface Mining, es la siguiente:
Oxigeno……………………………………………… Mano de obra………………………………………. Concesión de patente…………………………….. Gas- oil…….……………………………………….. Escariadores……………………………………...... Energía……………………………………………… Mantenimiento……………………………………… Agua………………………………………………….
% 31.0 14.4 11.0 10.0 10.3 1.3 18.0 4.0
PERFORACION CON CHORRO DE AGUA Los equipos constan básicamente de una central hidráulica accionada por un motor eléctrico, y acoplada a una bomba hidráulica de alta presión, que a su vez acciona un multiplicador de presión, constituido por un pistón de doble efecto y movimiento alternativo, capaz de realizar entre 60 y 80 ciclos por minuto. El efecto multiplicador se consigue por la diferencia relativa de superficies activas del pistón, uno de los cuales impulsa el agua a través de una boquilla inyectora de zafiro sintético con un orificio de 0.1 a 1 mm de diámetro. Actualmente, en minería se utilizan en el corte de rocas ornamentales y en la perforación de barrenos para anclaje en diámetros de 24 y 32 mm.
Métodos de perforación de rocas Actualmente, en trabajos de minería tanto a tajo abierto como en minería subterránea y en obras civiles, la perforación se realiza utilizando energía mecánica, lo que define distintos métodos de perforación y componentes de perforación.
Los principales componentes de un sistema de perforación de este tipo son: a) Perforadora, fuente de energía mecánica. b) Varillaje, medio de transmisión de dicha energía. c) Broca o bit, útil que ejerce sobre la roca la energía. d) Barrido, efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido.
Clasificación de las perforaciones 1. Según el método mecánico de perforación a) Métodos rotopercutivos: son muy utilizados en labores subterráneas y trabajos menores en minería a cielo abierto (precorte), tanto si el martillo se sitúa en la cabeza como en el fondo de la perforación. En este método tiene lugar la acción combinada de percusión, rotación, barrido y empuje.
Perforación rotopercutiva: corresponde al sistema más clásico de perforación de rocas, utilizado desde el siglo XIX. En este tipo de perforación se emplea la acción combinada de percusión, rotación, empuje y barrido, ya sea en equipos manuales para labores menores (pequeña minería y obras civiles de poca envergadura) o mecanizados( principalmente en minería subterránea de gran escala minas subterráneas y en obras civiles de gran envergadura, como la construcción de una caverna o túnel carretero.
Las principales ventajas de este método de perforación, en comparación al método rotativo, son: - Es aplicable a todos los tipos de roca, desde blandas hasta duras. - Permite una amplia gama de diámetros de perforación (desde 1" hasta 8"). - En el caso de perforación mecanizada, los equipos tienen gran movilidad (puede ser montada la perforadora en camiones sobre ruedas). - Requiere de una persona para operar la perforadora.
b) Métodos rotativos: se subdividen en dos grupos, según si la penetración en la roca se realiza por trituración (triconos) o por corte (brocas especiales). El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas. En este tipo de perforación no existe la percusión.
2. Según el tipo de maquinaria a) Perforación manual: en este tipo de perforación se utilizan equipos ligeros operados por perforistas. Este método se emplea en trabajos de pequeña envergadura, donde, principalmente por dimensiones, no es posible usar otras máquinas o no se justifica económicamente su empleo.
b) Perforación mecanizada: en una perforación mecanizada, los equipos van montados sobre estructuras llamadas orugas, desde donde el operador controla en forma cómoda todos los parámetros de perforación.
3. Según el tipo de trabajo a) Perforación de banqueo: perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minería subterránea (L.B.H.). Este tipo de perforación se emplea, en general, para la minería a cielo abierto y para algunos métodos de explotación subterránea, como el hundimiento por subniveles.
b) Perforación de avance de galerías y túneles: perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o mecanizada. Los equipos y métodos varían según el sistema de explotación, pero por lo general para minería en gran escala subterránea se utilizan los equipos de perforación llamados "jumbos", que poseen desde uno a tres o más brazos de perforación y permiten realizar las labores en forma rápida y automatizada
c) Perforación de producción: con este nombre se conoce el conjunto de los trabajos de extracción del mineral que se realiza en las explotaciones mineras. Una perforación de producción corresponde a la que se ejecuta para cumplir los programas de producción que están previamente establecidos.
d) Perforación de chimeneas y piques: se trata de las labores verticales, que son muy utilizadas en minería subterránea y en obras civiles. En ellas se emplean métodos de perforación especiales, entre los cuales destacan el Raise Boring y la jaula trepadora Alimak.
e) Perforación con recubrimiento: se utiliza; por ejemplo, en perforación de pozos de captación de aguas y perforaciones submarinas.
Los recubrimientos pueden estar formados por lechos naturales de arcillas, arenas, gravas, etc., así como por rellenos de materiales compactados o no, escolleras, pedraplenes, etc. La perforación puede realizarse, como se verá a continuación, con martillo en cabeza o martillo en fondo y consiste en atravesar el recubrimiento al mismo tiempo que se lleva a cabo la entubación, para proseguir después el barrenado en la roca compacta. Una característica importante de estas técnicas es que el barrido debe ser muy eficaz, pudiendo realizarse a través de un adaptador o espiga con circulación central de fluido, o por medio de una cabeza de barrido independiente o lateral, en cuyo caso la presión del fluido debe ser mayor. Los dos métodos desarrollados se conocen por OD y ODEX.
Método OD En este caso la entubación se realiza por percusión y rotación utilizando para ello un tubo exterior de revestimiento cuyo extremo inferior monta una corona de carburo de tungsteno. Interiormente, se dispone de un varillaje convencional cuya prolongación se lleva a cabo con manguitos independientes de los tubos. Tanto los tubos como el varillaje se conectan al martillo mediante un adaptador de culata especial que transfiere la rotación y la percusión a ambos. Fig. 2. Operaciones en el sistema OD
Fig.1 Equipo de Perforación OD
Método ODEX (Overburden Drilling with the Eccentric) En este método la entubación se efectúa gracias a las vibraciones de la perforadora y al propio peso de la tubería. El equipo consiste en una broca escariadora excéntrica que ejecuta un taladro de un calibre mayor que el del tubo exterior que desciende a medida que avanza la perforación. Una vez alcanzada la profundidad prevista, la sarta gira en sentido contrario, de modo que la broca escariadora se vuelve concéntrica perdiendo diámetro, pudiendo así extraerse por el interior de la tubería de revestimiento. A continuación, se introduce el varillaje convencional y se continúa la perforación.
f) Perforación con sostenimiento de rocas: este tipo de perforación se utiliza principalmente en labores subterráneas cuando se requiere colocar pernos de anclaje, y se realiza como método de fortificación para dar así estabilidad al macizo rocoso.
Equipos de Perforación manual. Sistema de perforación más convencional de perforación, utilizado muy frecuentemente para labores puntuales y obras de pequeña escala debido principalmente a la facilidad en la instalación de la perforadora y los requerimientos mínimos de energía para funcionar (un compresor portátil). Esto permite realizar labores de perforación en zonas de difícil acceso sin que sea necesario personal muy experimentado para la operación y mantención de las perforadoras, lo que significa un menor costo por metro perforado.
Perforación
manual
con
martillo
en
cabeza
Este sistema de perforación se puede calificar como el más clásico o convencional, y aunque su empleo por accionamiento se vio limitado por los martillos en fondo y equipos rotativos, la aparición de los martillos hidráulicos en la década de los setenta lo ha hecho resurgir, ampliando su campo de aplicación.
Perforadoras neumáticas En este tipo de perforadoras, el martillo es accionado por aire comprimido. Los principales componentes de este sistema son: Cilindro cerrado con una tapa delantera que dispone de una abertura axial donde va colocado el elemento portabarras, así como un dispositivo retenedor de barras de perforación. El pistón, que con su movimiento alternado golpea el vástago o culata a través de la cual se transmite la onda de choque a las barras. La válvula, que regula el paso de aire comprimido en un volumen determinado y de manera alternativa a la parte anterior y posterior del pistón. El mecanismo de rotación, ya sea de barra estriada o de rotación independiente. El sistema de barrido, que consiste en un tubo que permite el
Accesorios a. Empujadores: son los accesorios utilizados para dar el empuje que requiere la perforadora. Básicamente, un empujador consta de dos tubos: uno exterior de aluminio o de un metal ligero y otro interior de acero, el que va unido a la perforadora. El tubo interior actúa como un pistón de doble efecto, controlándose su posición y fuerza de empuje con una válvula que va conectada al circuito de aire comprimido. Esto permite avanzar con la perforación y usar el accionamiento neumático del empujador para el avance respectivo.
b. Barrenos integrales: es el conjunto de barras que unen la fuente de energía mecánica (pistón) con la roca mediante el bit. Las barras integrales están constituidas por un culatín que está en contacto directo con el pistón de la perforadora y una barra que va unida a la broca o bit, que es el elemento que está en contacto con la roca. Este dispositivo es el que ejerce el mecanismo de fractura y avance sobre el macizo rocoso.
Características principales Las longitudes de perforación que se alcanzan mediante este sistema de perforación neumático suelen no superar los 30 m debido a las importantes pérdidas de energía en la transmisión de la onda de choque y desviaciones que tienen lugar en la perforación.
Característica
Valores
Relación diámetro pistón/diámetro de perforación
15/1,7 mm/mm
Carrera del pistón
35 - 95 mm
Frecuencia de golpeo
1500 a 3400 golpes/min.
Velocidad de rotación
40 - 400 RPM
Consumo relativo de aire
2,1 - 2,8 (m3/min cm. diámetro)
El campo de aplicación de las perforadoras neumáticas de martillo en cabeza se ha ido estrechando cada vez más hacia perforaciones cortas -de longitudes entre 3 y 15 m, y diámetros entre 50 mm a 100 mm-, fundamentalmente debido a que la frecuencia de impactos y la forma de la onda de choque que se transmite con pistones de gran diámetro conllevan a un elevado consumo de aire comprimido (2,4 m3/min por cada centímetro de diámetro) y a fuertes desgastes que se producen en todos los accesorios (barras, manguitos, brocas, etc.). Estas características constituyen la principal desventaja de las perforadoras neumáticas. No obstante, estos equipos presentan aún numerosas ventajas
- Gran simplicidad de manejo. - Fiabilidad y bajo costo de mantenimiento.
- Facilidad de reparación.
- Bajos precios de mercado.
- Posibilidad de funcionar conectados a antiguas instalaciones de aire comprimido de minas subterráneas.
Perforación Mecanizada La necesidad de incrementar los diámetros de perforación (sobre 3") para responder a mayores ritmos de producción en los trabajos mineros, y el desarrollo tecnológico en el ámbito de la automatización de las operaciones introdujeron importantes cambios a la perforación de rocas. La mecanización utiliza sistemas que permiten relacionar los valores de las variables de rotación, empuje, percusión, barrido con los de las variables dependientes de la roca (dureza, resistencia) y con las posibilidades de los equipos de perforación, en función de una mayor velocidad de penetración y mayor rendimiento, que en definitiva llevan a un menor costo por metro perforado.
Perforadoras hidráulicas con martillo en cabeza (O.T.H) A finales de los años sesenta y comienzo de los setenta tuvo lugar un gran avance tecnológico en la perforación de rocas a causa del desarrollo de los martillos hidráulicos. Una perforadora hidráulica consta básicamente de los mismos elementos que una neumática. Sin embargo, la principal diferencia entre ambos sistemas radica en que las perforadoras hidráulicas utilizan un motor que actúa sobre un grupo de bombas, las que suministran un caudal de aceite que acciona los componentes de rotación y movimiento alternativo del pistón.
Aunque en un principio la introducción de estos equipos fue más importante en trabajos subterráneos, con el tiempo se han ido imponiendo en los trabajos de perforación de superficie, complementando a las perforadoras neumáticas. La perforación hidráulica supone una superioridad tecnológica en relación con la perforadora neumática debido a las siguientes características:
Menor consumo de energía: Las perforadoras hidráulicas trabajan con fluidos a presiones muy superiores a las accionadas neumáticamente y, además, las caídas de presión son mucho menores. Por lo tanto, la utilización de la energía es más eficiente, siendo necesario sólo 1/3 de energía de la que se consume con los equipos neumático
Menor costo de accesorios de perforación: en los martillos hidráulicos la transmisión de energía se efectúa por medio de pistones más alargados y de menor diámetro que los de los martillos neumáticos. La fatiga generada en las barras depende de la sección y del tamaño del pistón. La forma de la onda de choque es mucho más uniforme en los martillos hidráulicos que en los neumáticos, 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 energético. En la práctica, se ha comprobado que la vida útil de la sarta se incrementa en 20% para perforadoras hidráulicas.
Mayor capacidad de perforación: debido a la mejor transmisión de energía de la onda, las velocidades de penetración de las perforadoras hidráulicas son entre 50% y 100% mayores que en los equipos neumáticos.
Mejores condiciones ambientales: los niveles de ruido en una perforadora hidráulica son sensiblemente menores a los generados por una neumática debido a la ausencia del escape de aire. Además, la tecnología de la perforadora hidráulica ha logrado el desarrollo de mejores diseños de equipos, haciendo que las condiciones generales de trabajo y seguridad sean mucho más favorables.
Mayor elasticidad de la operación: en la perforadora hidráulica es posible variar la presión de accionamiento del sistema, la energía por golpe y la frecuencia de percusión
Mayor facilidad para la automatización: estos equipos son mucho más aptos para la automatización de operaciones, tales como el cambio de varillaje y mecanismos antiatranque, entre otros. Por el contrario, los inconvenientes que presentan son: Mayor inversión inicial, debido a todos los componentes asociados a la perforadora, a su sistema de avance automático y a las características de las fuentes de energía que utiliza (energía eléctrica e hidráulica). Reparaciones más complejas y costosas que en las perforadoras neumáticas, requiriéndose una mejor organización y formación de personal de mantenimiento
Principales características
Característica
Unidades
Presión de trabajo
7,5 - 25 MPa
Potencia de impacto
6 - 20 kw
Frecuencia de golpeo
2000 - 5000 golpes/min
Velocidad de rotación
1 - 500 RPM
Consumo relativo de aire
0,6-0,9 (m3/min. cm diámetro)
Perforadoras con martillo en fondo (D.T.H) Los martillos que poseen estos equipos fueron desarrollados por Stenuick en 1951, y desde entonces se han venido utilizando tanto en minas a cielo abierto como en minas subterráneas asociadas al uso de métodos de explotación de taladroslargos (L.B.H.) y V.C.R. Actualmente, en el caso de obras de superficie, este método de perforación está indicado para rocas duras y diámetros superiores a los 150 mm .
El funcionamiento de un martillo en fondo se basa en que el pistón golpea directamente a la broca durante la perforación, generalmente con una frecuencia de golpeo que oscila entre 600 y 1.600 golpes por minutos. El fluido de accionamiento es aire comprimido, que se suministra a través de un tubo que constituye el soporte y hace girar el martillo. La rotación es efectuada por un simple motor neumático o hidráulico, montado en el carro situado en superficie (figura anterior). La limpieza del detrito se efectúa por el escape del aire del martillo a través de los orificios de la broca.
Considerando la posible percusión en vacío de los martillos, que implica una pérdida de energía, los martillos de estas perforadoras suelen ir provistos de un sistema de protección, que cierra el paso del aire al cilindro cuando la broca no se apoya en la roca del fondo del taladro.
En el caso de la perforación de rocas en presencia de agua, puede ocurrir que la columna de agua disminuya el rendimiento de la perforación, por lo que es aconsejable disponer de un compresor con una presión de aire suficiente para proceder a la evacuación del líquido.
En cuanto al empuje, una regla práctica es la de aproximarse a los 85 kg por cada centímetro de diámetro. Un empuje excesivo no aumentará la penetración sino que acelerará los desgastes de la broca y aumentará los esfuerzos sobre el sistema de rotación. Cuando se perfore a alta presión (en rocas de gran resistencia como un granito) se precisará al inicio una fuerza de avance adicional para superar el efecto de contraempuje del aire del fondo de la perforación. Por el contrario, cuando la profundidad de perforación sea grande (sobre 20 metros) y el número de tubos sea tal que supere el peso recomendado, será necesario entonces que el perforista accione la retención y rotación para mantener un empuje óptimo sobre la broca.
Las velocidades de rotación recomendadas varían en función del tipo de roca. Los valores se señalan en la siguiente tabla: Velocidades de rotación aconsejadas en función del tipo de roca
Tipo de roca
Velocidad de rotación (RPM)
Muy blanda
40-60
Blanda
30-50
Media
20-40
Dura
10-30
En la práctica puede ajustarse la velocidad de rotación a la de avance utilizando la siguiente expresión:
Velocidad de rotación (RPM) = 1.66 x Velocidad de penetración (m/h)
En cuanto al tamaño de las barras, éstas deben tener dimensiones adecuadas que permitan la correcta evacuación de los detritos por el espacio anular que queda entre ellas y la pared del barreno. Los diámetros recomendados en función del diámetro de perforación se señalan en la siguiente tabla: Diámetros recomendados en función del diámetro de perforación
Diámetro de perforación (mm) 102-115
Diámetro de las barras (mm) 76
127-140
102
152-165
114
200
152
- La perforación con martillo en fondo presenta ventajas en relación con la utilización del martillo en cabeza: - Los desgastes de las brocas son menores que con martillo en cabeza debido a que el aire de accionamiento que pasa a través de la broca limpiando la superficie del fondo asciende eficazmente por el pequeño espacio anular que queda entre la tubería y la pared del pozo. -
- El consumo de aire es más bajo que con martillo en cabeza neumático. - La velocidad de penetración se mantiene prácticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforación. - La vida útil de las barras es más larga en relación con las utilizadas con martillo en cabeza.
Las desviaciones de los barrenos son muy pequeñas, por lo que son apropiados para perforaciones de gran longitud. El costo por metro lineal en diámetros grandes y rocas muy duras es menor que con perforación rotativa. La velocidad de penetración se mantiene prácticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforación. La velocidad de penetración se mantiene prácticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforación. El costo por metro lineal en diámetros grandes y rocas muy duras es menor que con perforación rotativa. El consumo de aire es más bajo que con martillo en cabeza neumático.
- El nivel de ruido en la zona de trabajo es inferior al estar el martillo dentro de la perforación. El martillo en fondo presenta ciertos inconvenientes respecto del martillo en cabeza, los que se señalan a continuación: - Cada martillo está diseñado para una gama de diámetros muy estrecha, que oscila entre 12 y sobre 200 mm. - El diámetro más pequeño está limitado por las dimensiones del martillo con un rendimiento aceptable, que en la actualidad es de unos 76 mm. - Existe un riesgo de pérdida del martillo dentro de los barrenos por desprendimientos de roca. - Se precisan compresores de alta presión con elevados consumos energéticos.
Dimensiones y características principales En la siguiente tabla se señalan las principales características de algunos martillos en fondo: Diámetros recomendados en función del diámetro de perforación
Características Dimensiones Diámetro de perforación (mm)
100
125
150
200
300
Diámetro del pistón (mm)
75
91
108
148
216
Carrera del pistón (mm)
100
102
102
100
100
Peso del martillo (kg)
38,5
68,5
106
177
624
Consumo de aire (m3/min a 1 MPa)
4,7
6,7
10,1
17,1
28,2
Accesorios de perforación en equipos mecanizados Deslizaderas Uno de los accesorios que sirven para alojar el elemento de perforación (pistón) y realizar el avance en forma mecanizada es la llamada "deslizadera", la cual va montada en los brazos de los jumbos y a la que se puede incorporar un conjunto de aparatos automatizados e integrados al panel de control del operador. a. Deslizaderas de cadena: este sistema de avance está formado por una cadena que se desplaza por dos canales y que es arrastrada por un motor neumático o hidráulico, según el fluido que se utilice en el accionamiento del martillo, a través de un reductor y piñón de ataque. La cadena actúa sobre la cuna del martillo que se desplaza sobre el lado superior de la deslizadera.
Este sistema es muy utilizado tanto en equipos de superficie como subterráneos debido a su bajo precio, a la facilidad de reparación y a la posibilidad de lograr grandes longitudes de perforación. Algunos inconvenientes de este sistema son los mayores desgastes en ambientes abrasivos, el peligro que representa si se rompe la cadena perforando hacia arriba y la dificultad de conseguir un avance suave cuando las penetraciones son pequeñas.
b. Deslizaderas de tornillo: en estas deslizaderas el avance se produce al girar el tornillo accionado por un motor neumático. Este tornillo es de pequeño diámetro en relación con su longitud y está sujeto a esfuerzos de pandeo y vibraciones durante la perforación. Por esta razón, no son usuales longitudes superiores a los 1,8 m. Las principales ventajas de este sistema son: una fuerza de avance más regular y suave, y gran resistencia al desgaste. Se trata, además, de un sistema menos voluminoso y más seguro que el de cadenas.
Sin embargo, los inconvenientes que presentan son: un alto precio, mayor dificultad de reparaci ón y longitudes limitadas.
