UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA SEDE JOSÉ MIGUEL CARRERA TÉCNICO UNIV. EN MINERÍA Y METALURGIA
Equipos de perforación manual Stopper
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Nombre de los Integrantes: Jorge Madrid Jorge Godoy Profesor: José Luis Fernández
02 de Octubre de 2015
UTFSM Sede Viña del Mar, Técnico en minería y metalurgia.
Índice 1 Contenido Índice ................................................................................................ ...................................... 2
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Introducción ................................................... ........................................................................................................ ................................................................. ............ 3
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La perforación perfo ración manual ...................................................... .................................................................................................... .............................................. 4 3.1
¿Qué es la perforación en la minería? .................................................. ...................................................................... .................... 4
3.2
La Perforación manual .............................................. ............................................................................................. ............................................... 4
3.3
Energía de trabajo de que usan las perforadoras perfo radoras ................................................... ...................................................... ... 5
4
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componentes principales de un sistema de perforación mecánica ................................. 7
LA PERFORADORA ................................................................................................. 7
EL VARILLAJE VAR ILLAJE ................................................... ....................................................................................................... ....................................................... ... 7
LA BOCA, CABEZA DE PERFORACIÓN O BIT: .................................................. 8
EL FLUIDO DE BARRIDO ....................................................................................... ........................................................................... ............ 8
4.1
Sistema Perforación con martillo en cabeza ................................................. ........................................................... .......... 9
4.2
Máquina Perforadora Perforado ra neumática .............................................................................. 9
Equipos de perforación manual .................................................................................... .......................................................................... .......... 10 5.1
Accesorios usados por estos equipos ..................................................................... 12
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Tipos de equipos perforadores manuales...................................................................... 13
7
La Stoper ...................................................................................................................... 14
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Conclusión ..................................................... .......................................................................................................... ............................................................... .......... 16
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Bibliografía .................................................... ......................................................................................................... ............................................................... .......... 17 2
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2 Introducción Desde tiempos muy antiguos el hombre ha perforado los suelos para su beneficio y desarrollo, como para realizar la extracción extracción de aguas o los mismos minerales que se encontraban en los suelos, con la fuerza de sus manos y las herramientas que ellos fabricaban lograban hacer perforaciones. Este mismo principio de la perforación, fue incluido en la minería antigua en donde con palas y picotas perforaban y picaban rocas para la extracción de los minerales. Con el paso del tiempo la minería comenzó a hacer un negocio muy rentable, esto género que se quisiera extraer cada vez mucho más, ya la fuerza humana y las herramientas no daban abasto para las producciones que se expectaban y el desarrollo de las tecnología de trabajo, las herramientas , comenzaron a industrializar la minería, creando herramientas más eficientes que no dependían de la fuerza humana sino de que otras fuerzas como la mecánica, hidráulica, neumática, eléctrica y la energía petrolera. Siendo aquí donde se incorporan las perforadoras manuales, de diferentes tipos marcas y siendo usadas para diferentes trabajos dentro de la minería como la perforación de avance, piques y la perforación de las chimeneas, esta última posee una característica muy especial ya que se hacía en forma ascendente , pero esto no fue impedimento ni una mayor complicación para la industria minera por que como ya se mencionó anteriormente se desarrollaron diversas máquinas perforadoras manuales y para dicha perforación se diseñó la perforadora Stopper, que fue el equipo que se utilizó para las perforaciones de formas ascendente o las llamadas chimeneas.
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3 La perforación manual 3.1 ¿Qué es la perforación en la minería? Se entiende como perforación en minería la acción o acto que, a través de medios mecánicos, tiene como finalidad construir un agujero. Para que esto se logre debe extraerse todo el material destruido destruid o dentro del agujero mediante la utilización de aire comprimido o agua. La labor de perforación tiene diversas aristas, dependiendo de su objetivo final. Asimismo, combina variadas tecnologías tecnologías que se debe conocer conocer para optar por la mejor solución.
3.2 La Perforación manual Se lleva a cabo con equipos ligeros manejados a mano por los mineros, es decir, con máquinas perforadora livianas (< a 50 kg), en trabajos de pequeña envergadura, donde por las dimensiones de los trabajos donde por las dimensiones de los trabajos no es posible utilizar máquinas perforadoras, o bien, por qué se justifica económicamente su empleo y por ende se privilegia este tipo de operación.
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3.3 Energía de trabajo de que usan las perforadoras Tal y como se señaló, la perforación de las rocas en minería y en trabajos de obras públicas se realiza actualmente utilizando la energía mecánica, específicamente, máquinas perforadoras que proporcionan movimientos de Percusión, Rotación y/o Roto percusión a la cabeza de perforación para que esta destruya la roca.
Percusión: • Los impactos producidos por el golpe del pistón que se encuentra en una cámara
al interior de la máquina perforadora, originan unas ondas de choque que se transmiten a través del barreno hasta la roca o fondo del taladro. • El movimiento y percusión del pistón es controlado mediante un sistema de
Válvula.
Rotación: • La rotación que tiene como propósito hacer girar la cabeza de perforación de
manera de hacer que ésta actúe sobre puntos distintos de la roca en el fondo de la perforación, barreno o taladro.
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Roto percusión: • Es la combinación de ambos movimientos, es decir la rotación de la cabeza de
perforación entre impactos sucesivos.
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4 Componentes principales de un sistema de perforación mecánica
LA PERFORADORA :
que es el equipo principal de todo el sistema y
consiste en la fuente de energía mecánica de todo el sistema de perforación.
EL VARILLAJE : que es el medio de transmisión de esa energía y son piezas de acero altamente resistentes y que son las encargadas de transmitir la energía de la perforadora al bit o cabeza de perforación.
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LA BOCA, CABEZA DE PERFORACIÓN O BIT: que es el útil o elemento que ejerce sobre la roca la energía generada por la perforadora, destruyéndola.
EL FLUIDO DE BARRIDO : que es el agua que ingresa en la perforación y que efectúa la limpieza y evacuación del detritus producido hacia fuera de ella.
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4.1 Sistema Perforación con martillo martillo en cabeza Los equipos de perforación manuales estudiados
emplean este este sistema de
perforación que se puede calificar como el más clásico, y aunque se ha visto limitado por el uso de los martillos en fondo y equipos rotativos, la aparición de los martillos hidráulicos en la década del setenta lo ha hecho resurgir, ampliando su campo de aplicación. En estas perforadoras perforador as dos de las acciones básicas, rotación y percusión, se producen fuera del barreno, transmitiéndose estas acciones a través del varillaje varillaje hasta la broca o bit. Estas máquinas perforadoras pueden ser de accionamiento neumático o hidráulico.
4.2 Máquina Perforadora neumática Este tipo de máquina perforadora emplea martillo en cabeza que es accionado por aire comprimido y es el componente básico de los equipos perforadores. Los principales componentes de este sistema son: 1- 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. 2- El pistón de con su movimiento alternativo golpea el vástago vástago o culata a través de la cual se transmiten la onda de de choque a las barras. 3- La válvula que regula el paso del aire comprimido en volumen fijado y de forma alternativa a la parte anterior y posterior del pistón 4- Un mecanismo de rotación, bien de barra estriada o rotación independiente 5- El sistema de barrido que consiste en un tubo que permite el paso del aire hasta el interior de las barras.
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5 Equipos de perforación manual Son los equipos más convencionales de perforación, utilizados por lo general para labores puntuales de obras de pequeña y mediana envergadura principalmente por la facilidad en la instalación y uso de los equipos (equipos livianos de menos de 50kg de peso ) y a los requerimientos mínimos de energía para funcionar (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. Un equipo de perforación manual está compuesto por: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
aceitera o pato lubricador manguera de aire barrena broca, bit o cabeza separador de agua cilindro neumático o empujador manguera de agua taladro percutor (máquina perforadora)
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Estos equipos son accionados mediante aire comprimido y requieren también suministro de agua (para evitar la formación de polvo humectando las partículas sólidas resultantes de la perforación y sacarlas de ella) y mantener refrigerada la broca y la cabeza de perforación. Además son operados por el comúnmente comúnmente llamado perforista perforista o perforo y su ayudante u oficial.
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5.1 Accesorios usados por estos equipos Barrenas integrales: Las perforadoras manuales trabajan con un conjunto de barras que unen la fuente de energía mecánica (producida por el pistón de la máquina perforadora) 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.
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.
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6 Tipos de equipos perforadores manuales La perforación manual se efectúa con tres tipos de perforadoras livianas, las jacklegs y las stopers empleadas en minas subterráneas, subterráneas, y las sinkers o güagüas güagüas empleadas en trabajos de superficie y en minas subterráneas para la construcción de piques y perforación de cachorreo (tronadura secundaria).
Las Jacklegs se emplean para perforación de avance
(socavones
y
galerías
pequeñas),
chimeneas inclinadas y otros trabajos menores como desquinches o instalación de patas mineras.
Las Stopers se emplean para perforación de chimeneas verticales o subverticales, pues están diseñadas
para
efectuar
en
forma
eficiente
perforaciones verticales y ascendentes.
Las
Sinkers
o
güagüas
se
emplean
preferentemente para trabajos de perforación en superficie, aunque también para la ejecución de piques,
pues
son
especiales
para
hacer
perforaciones descendentes en lugares estrechos.
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7 La Stoper La stoper es el equipo de perforación manual utilizado para perforaciones verticales ascendentes principalmente para trabajos de chimeneas y empernado de fortificación. Se usa exclusivamente en minería subterránea y se basa en los principios de perforación manual con accionamiento accionami ento neumático ya mencionados con anterioridad. Sin embargo este tipo de perforadora manual tiene grandes diferen cias con respecto a las demás: a.- Solo puede realizar perforaciones verticales ascendentes b.- A diferencia de la jackleg su cilindro sostenedor o empujador es rígido y no posee la facilidad de perforar en ángulo c.- se utiliza exclusivamente en minería subterránea El Stoper está constituido por las siguientes partes:
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A continuación se puede apreciar algunas características técnicas de un stoper drill modelo S250 de la empresa Boart Longyear
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8 Conclusión La utilización de equipos de perforación manual en la minería, como las jackleg, las sinnker y la Stoper, que se utiliza para perforaciones verticales. Han contribuido al desarrollo de la minería en los tiempos que se comenzó a industrializar las mineras, en donde se agilizo el trabajo de los mineros y se implementó uso de energía mecánica para la perforación, no obstante a lo anterior debido a las nuevas tecnologías se han desarrollando equipos cada vez más modernos para la gran minería con dimensiones cada vez mayores haciendo que estos equipos de perforación se apliquen casi únicamente en la pequeña minería o la minería artesanal. La perforadora Stoper, diseñada para las perforaciones verticales y en algunos casos para la colocación de pernos de fortificación en los lugares verticales de la labor es un equipo de perforación que cumple una función en específico y se utiliza exclusivamente en la minería subterránea La aplicabilidad en la minería miner ía de las Stopers depende mucho de las dimensiones de la chimenea a realizar ya que si esta corresponde a una dimisión muy grande su avance seria lento por lo que sería apropiado buscar otro método de perforación de chimeneas, pero no dejan de ser necesarias ya que las chimeneas que corresponden a la ventilación y a algunos de los servicios anexos (sistema eléct rico, drenaje) las Stopers son una buena opción para la creación de estas chimeneas que son de dimensiones menores. Esta necesidad aun de la industria minera por las perforadoras Stopers, generan que las empresas fabricantes sigan sacando modelos de esta, para entregar mayor tecnología y eficiencia al equipos de perforación manual “Stopers”.
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9 Bibliografía http://app.boartlongyear.com/brochures/S250_Brochure_English_Jan_2012(App).pdf https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/escolares_extraccion_equipos_asociado s.asp http://ww2.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Image/portal/ODAS_TP/Materiales_para_odas_ 2012/5%20Mineria/Oda%2026_equipos/preparación%20de%20equipo.pdf http://es.slideshare.net/ElvisMisme/4-maquinaria http://lingjuan.en.ec21.com/YSP45_Stoper_Rock_Drill_YT28--1753268_2562334.html http://www.ikonet.com/es/diccionariovisual/energia/energia-geotermica-y-fosil/minas-decarbon/perforadora-con-empujador-neumatico.php
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