c Minero Horizonte_peru

Gerencia Tcnica Jennmar Latinoamrica

AV. CORDILLERA 482, QUILICURA FONO (562) 6805305, SANTIAGO, CHILE

Octubre, 2012

NOTA TCNICA

ANLISIS SOBRE PRUEBAS A ANCLAJES PYTHON E HIDRABOLT __________________________________________________________________________

1) INTRODUCCIN

Con el propsito de entregar un resumen de las distintas pruebas a las cuales han sido sometido los

pernos denominados Python e Hydrabolt, se entregar los puntos de mayor relevancia para ilustrar las

ventajas y desventajas que ofrece cada uno de este tipo de anclajes, con lo cual se permita tener

alternativas validadas y que constituyan opciones a ser consideradas en el soporte de las excavaciones

subterrneas de Consorcio Minero Horizonte de Per.

Ambos anclajes estn constituidos por un tubo previamente comprimido, al cual se le ha reducido su

dimetro original, para luego expandirlo mediante presiones aplicadas al inyectarle agua.

El principio de actuacin de ambos elementos es, en trminos generales, una accin de tensiones de

direccin radial, la cual se traduce en un aumento de la fuerza de friccin ejercida desde el elemento

de acero sobre las paredes de la perforacin donde se instala. De esta forma se genera una

transferencia de carga desde el perno hacia la roca, aumentando la resistencia del entorno del macizo

rocoso donde est actuando.

Se ilustra ambos tipos de anclaje:

Python

Hydrabolt



2) ANLISIS

Para presentar un anlisis de manera lo ms objetiva posible, se separar en dos partes las pruebas y

resultados obtenidos, esto es ensayos de laboratorio y pruebas de campo.

2.1) ENSAYOS DE LABORATORIO

Se gestion diversos ensayos de laboratorio de materiales, encargados a la Pontificia Universidad

Catlica del Per (registro: MAT-AGO-0797-1/2012, segn norma de ensayo ASTM A370-11), de los

cuales se resume lo siguiente:

2.1.1 Ensayo de TRACCION El siguiente cuadro muestra los resultados obtenidos

PARAMETRO PYTHON HYDRABOLT COMENTARIO

CARGA MAX. (kN) 16.5 11.8 PYTHON MAYOR UN 28.5% ESFUERZO MAX. (MPa) 583 458 PYTHON MAYOR UN 21.4% ESFUERZO FLUENCIA (MPa) 567 439 PYTHON MAYOR UN 22.6% ALARGAMIENTO (%) 10.4 16.0 PYTHON MENOR UN 35.0%

2.1.2 Ensayo de COMPRESION El siguiente cuadro muestra los resultados obtenidos


CABEZA CARGA MAX. (kN) 82.48 52.36 PYTHON MAYOR UN 36.5%

CABEZA FLUENCIA (kN) 45.60 35.41 PYTHON MAYOR UN 22.4%

CENTRO CARGA MAX. (kN) 84.41 48.94 PYTHON MAYOR UN 42.0%

CENTRO FLUENCIA (kN) 48.01 30.95 PYTHON MAYOR UN 35.5%

COLA CARGA MAX. (kN) 73.63 50.34 PYTHON MAYOR UN 31.6%

COLA FLUENCIA (kN) 46.16 29.16 PYTHON MAYOR UN 36.8%

2.1.3 Ensayo de CORTE o CIZALLE

Segn Teora de Von Mises


RESISTENCIA AL CORTE (MPa) 337 264 PYTHON MAYOR UN 21.7%

De los tres cuadros se puede concluir que el Perno Python presenta rendimientos superiores al

Hydrabolt, tanto en respuesta ante cargas de traccin, compresivas y de cizalle.



Es importante destacar que para los ensayos de traccin y compresin se evalu las tres zonas

(cabeza, cuerpo y cola) de ambos elementos, ante el cual el Python muestra una amplia diferencia a

favor en trminos de resistencia sobre el Hydrabolt.

2.2) Pruebas de terreno

Las pruebas de terreno tienen como finalidad comprobar los desempeos declarados de manera

terica, ratificando los ensayos de laboratorio, as como observar los detalles operativos que deben

ser considerandos para obtener un rendimiento aceptable del anclaje.

Se instalaron cerca de 500 pernos Python de 7 de longitud, de los cuales 31 unidades (6,2%) fue

testeado segn norma ASTM-D4435, Pull Test aplicando cargas cclicas y con control de

desplazamiento, lo cual arroj una muestra representativa para las zonas definidas de la mina donde

se program dichas pruebas.

El promedio obtenido para el perno Python supera las 14 Ton de resistencia a la traccin cumpliendo

cabalmente con la norma antes descrita, ratificando los ensayos de laboratorio y especificaciones de

catlogo.

Fueron testeados 5 pernos Hydrabolt alcanzando la rotura del 100% de ellos en su boquilla y un

promedio de 9,54 Ton de resistencia a la traccin. Este punto ratifica la condicionante de un aspecto crtico del Hydrabolt para su funcionamiento que se detalla en Conclusiones de esta nota.

Los tiempos de inflado fueron en promedio; Python = 32.5 segundos, Hydrabolt = 33 segundos.

Cabe sealar que cuando la presin de inflado se mantiene cercana a los 6 Bares el Python alcanza su

expansin de manera correcta.

Como observacin se apunta que al instalarse los pernos Hydrabolt mediante equipo apernador o

empernador (Bolter) un porcentaje de ellos no lograron alcanzar inflado del 100%, debiendo

repasarse esta accin unos das despus, lo cual constituye una situacin de seguridad importante,

adems del incremento en el tiempo real de instalacin del perno.



3) CONCLUSIONES

3.1 Se concluye que el desempeo declarado en especificaciones tcnicas y ensayos de laboratorio independiente (Pontificia Universidad Catlica de Per) del perno Python, superan

las 14 ton de resistencia a la traccin - incluso sin aplicar mas carga por razones de seguridad este resultado obtenido en terreno ratifican al Python como un elemento de calidad

comprobada y confiable para las condiciones donde fue testeado.

3.2 El rendimiento registrado en terreno al Hydrabolt arroj una resistencia a la traccin que promedio las 9.54 Ton.

3.3 Los tiempos de instalacin de ambos elementos es similar y cercano a los 33 segundos de inflado.

3.4 En cuanto al resto de la operacin de instalacin hay una curva de aprendizaje, donde la maniobrabilidad se va desarrollando en los operadores cuando se familiarizan con cierto tipo

de prcticas, en este caso est por razones lgicas ms asimilada en los operadores la

instalacin del Hydrabolt. En el caso del Python es necesario un tiempo de entrenamiento para

lograr un adecuado desempeo en la instalacin y fundamentalmente mejorar el correcto

inflado con las presiones que correspondan.

3.5 Los resultados obtenidos por parte de la PUCP, en trminos de resistencias, principalmente a la cabeza o zona expuesta de ambos tipos de anclaje una vez instalados

evidencia lo siguiente:

Python: Carga Mxima (Fu) = 82.48 kN, Carga Fluencia (Fy) = 45.6 kN

Hydrabolt: Carga Mxima (Fy) = 52.36 kN, Carga Fluencia (Fy) = 35.41 kN

Esto permite concluir que tanto la evidente mayor resistencia del Python (en un 36.5%) como

la relacin Fu/Fy o ductilidad de ambos elementos - que para el Python es de 1.81 y para el

Hydrabolt 1,47 otorgan un dato relevante en el desempeo in-situ, ya que es un punto

crtico cuando dicha zona es sometida a los habituales golpes de equipos y principalmente

cuando se expone a los efectos de la tronadura cercana. Con esto, al daarse la zona del

Hydrabolt que queda expuesta, cuestiona su efectividad post instalacion, ya que deriva en el

vaciado del agua contenida disminuyendo su principio de actuacin Compresiva y donde

mayor ponderacin (cerca del 40%) se le ha dado en la evaluacin de ambos anclajes, en

contradiccin al escaso peso de ponderacin entregado a la resistencia de carga de rotura

(7.4%).



3.6 De acuerdo a lo visto en terreno cerca del 70% de los pernos Hydrabolt instalados en los hastiales de las labores presentan dao, derivando en el vaciado del agua contenida. Esto

pone de manifiesto el punto antes detallado.

3.7 Para consideraciones de mediano y largo plazo no se menciona en la evaluacin la componente calidad del agua empleada en la mina, la cual segn su pH puede afectar de

manera importante el desempeo de un perno que acta con este elemento como agente

compresivo.

3.8 Por ltimo se deja en evidencia que el perno Python es un elemento ampliamente utilizado en el mundo, tanto en obras civiles de largo plazo como en minera, constituyendo un

elemento confiable y cuya mxima efectividad se alcanza, como en todo proceso, mediante

una curva de aprendizaje, la cual depende de las capacidades y condicionantes existentes en

cada obra, pero principalmente la voluntad de realizar mejoras que optimicen los ciclos en un

contexto de seguridad, calidad y costo efectivo.

Jennmar deja a entera disposicin su voluntad para apoyar mejoras que observamos factibles

tcnica y operacionalmente y que agreguen valor a nuestros clientes.

Henry Martnez

Gerente Tcnico Regional Jennmar Latinoamrica

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