METODOS Y EQUIPO DE PERFORACION 01 .pptx

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Métodos y equipos de perforación I ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS Ing. Manuel Figueroa Galiano MAQUINARIA MINERA 1 Ing. Manuel Figueroa Galiano

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Diapositiva 1

Mtodos y equipos de perforacin IESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS Ing. Manuel Figueroa GalianoMAQUINARIA MINERA1Ing. Manuel Figueroa Galiano1Ing. Manuel Figueroa GalianoExisten distintos mtodos de perforacin de rocas, diferenciados principalmente por el tipo de energa que utilizan (Ej: mecnicos, trmicos, hidrulicos, etc.). En minera y en obras civiles la perforacin se realiza, actualmente, utilizando energa mecnica.INTRODUCCIN2Ing. Manuel Figueroa GalianoPERFORACION TERMICA (JET PIERCING)El origen de este mtodo se remonta a 1927, cuando Stores lo intent aplicar en Alemania en una mina con vetas de cuarzo. En la dcada de los aos 30 se llevaron a cabo experiencias en los yacimientos de taconitas en la zona de Mesabi, y fue despus de 1947 cuando, con el empleo de quemadores con diseo especial se consigui realizar una perforacin eficiente y con altos rendimientos, basada en la decrepitacin de la roca en lugar de su fusin, gracias a los rpidos cambios de, temperatura producidos por el vapor de agua y los gases de combustin, que a su vez sirven para evacuar los detritus producidos.Actualmente, este mtodo ha perdido campo de aplicacin frente a las grandes perforadoras rotativas, quedando su empleo reducido al corte de rocas ornamentales.3Ing. Manuel Figueroa GalianoProceso de Perforacin TrmicaEl proceso de penetracin depende de una caracterstica de las rocas que se denomina decrepitabilidad (Spallability) y que se basa en la diferente capacidad de dilatacin con la 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 relacin:

To es la temperatura crtica a la cual la roca pasa a ser plstica.Segn la ecuacin anterior, las rocas sern ms fcilmente perforables con este mtodo cuando:

Exista una alta dilatacin trmica por debajo de 700 C.Alta difusividad trmica a temperaturas inferiores a los 400C.Estructura intergranular homognea sin productos de alteracin, arcillas, caolines, micas, etc.Reducido porcentaje de minerales blandos de baja temperatura de fusin o descomposicin.4Ing. Manuel Figueroa GalianoEl equipo bsico o quemador consiste en una cmara de combustin, donde se atomiza el combustible (gas-oil) que se mezcla con el oxgeno al ser alimentados bajo presin. El inyector incrementa la velocidad de salida de los gases de combustin.La temperatura de la llama puede llegar en el extremo del quemador a los 3.000C cuando se inyecta oxgeno y a los 2.000C si es aire comprimido.El agua de refrigeracin alrededor del quemador evita su fusin y ayuda en su escape como vapor al aumentar los gases y la presin de evacuacin de los detritus .

Seccin de un Quemador5Ing. Manuel Figueroa GalianoIng. Manuel Figueroa Galiano61.3. Descripcin de perforadoras1.3.1. Perforadora gnea o Trmica (Jet piercing, chorro taladrante)Caractersticas.Consiste en preparar el taladro desintegrando las rocas con un chorro de gases a 2 200C y a una velocidad supersnica de 1 800 m/s y alternados con chorros de agua y por giro de la columna de perforacin.

La perforadora est equipada con sistemas automticos que mantienen la distancia ptima entre el mechero y el fondo del taladro y regulan la proporcin de combustibles.

Se han logrado aperturar taladros de 18 a 22 cm. De dimetro y hasta 20 . De longitud.

La velocidad de perforacin llega hasta 15 m/hora.

En escala industrial slo es utilizada en explotacin a cielo abierto.Ing. Manuel Figueroa Galiano7Kerosene o petrleo (consumo de 150 gl/hora)Oxgeno (consumo de 350 m/hora)Agua (consumo de 3 m/hora)Existen perforadoras que utilizan cido ntrico, aire comprimido y oxgenoc. Componentes

MstilDispositivos de admisin de oxgeno, kerosene y agua.Mecanismo rotativo (02 motores elctricos).Reductor de RPM.Varillaje o Barra de perforacin 160 mm.Cmara de combustin (mechero de reaccin)Ventilador aspirador de polvos, gases y vapor.Trompa aspiradora.Conducto de aspiracin (sujeto al mstil).Tambor o winche con cables de acero y poleas.Depsito de agua, kerosene y oxgeno.Calentador de agua.Bombas de impulsin de agua, kerosene y oxgeno.Fluidmetros (control de consumo de agua, kerosene y oxgeno).Manmetros (control de presin de agua, kerosene y oxgeno).Plataforma sobre orugas.Cabina y tablero de control.Sistema automtico de distancia mechero-fondo del taladro.Corte de rocasSe utiliza en canteras de granito ornamental en la fase primaria de independizacin de bloques del macizo rocoso, abriendo rozas o canales transversales a los bancos de explotacin 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.Eliminacin parcial del arranque convencional con explosivos en rocas ornamentales.Altas velocidades de perforacin en rocas que decrepitan bien.

Desventajas:Las mquinas comparables a las grandes perforadoras rotativas son caras.El costo de la energa es muy alto.Elevado nivel de ruido y poco control sobre el polvo producido.8Ing. Manuel Figueroa GalianoIng. Manuel Figueroa Galiano9El kerosene y oxgeno gaseoso son aportados por conductos de la columna de perforacin a la cmara de combustin, alcanzando altas temperaturas y estos productos de combustin son proyectados desde las boquillas del mechero de reaccin con una velocidad supersnica y funden la roca, para luego recibir una inyeccin de agua fra que agrietan la roca (esta agua es transportada por la columna de perforacin); si la energa cintica elevada de los chorros de gas proporciona el arranque de las partculas desintegradas de la roca.

Los productos de combustin y el vapor de agua engendrados durante la perforacin van evacuando la roca desintegrada del fondo del taladro a superficie, con la ayuda de 02 ventiladores aspiradores a travs de una Trompa Aspiradora y Conducto sujeto al mstil.d. Funcionamiento.Ing. Manuel Figueroa Galiano10

Perforadora gnea o Trmica (Jet piercing, chorro taladrante)La distribucin porcentual de los costos, de acuerdo con el Surface Mining, es la siguiente: %Oxigeno 31.0Mano de obra. 14.4Concesin de patente.. 11.0Gas- oil... 10.0Escariadores...... 10.3Energa 1.3Mantenimiento 18.0Agua. 4.011Ing. Manuel Figueroa GalianoPERFORACION CON CHORRO DE AGUALos equipos constan bsicamente de una central hidrulica accionada por un motor elctrico, y acoplada a una bomba hidrulica de alta presin, que a su vez acciona un multiplicador de presin, constituido por un pistn 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 pistn, uno de los cuales impulsa el agua a travs de una boquilla inyectora de zafiro sinttico con un orificio de 0.1 a 1 mm de dimetro.Actualmente, en minera se utilizan en el corte de rocas ornamentales y en la perforacin de barrenos para anclaje en dimetros de 24 y 32 mm.

12Ing. Manuel Figueroa Galiano

13Ing. Manuel Figueroa GalianoMtodos de perforacin de rocas

Actualmente, en trabajos de minera tanto a tajo abierto como en minera subterrnea y en obras civiles, la perforacin se realiza utilizando energa mecnica, lo que define distintos mtodos de perforacin y componentes de perforacin.

Los principales componentes de un sistema de perforacin de este tipo son:

a) Perforadora, fuente de energa mecnica.

b) Varillaje, medio de transmisin de dicha energa.

c) Broca o bit, til que ejerce sobre la roca la energa.

d) Barrido, efecta la limpieza y evacuacin del detrito producido.14Ing. Manuel Figueroa GalianoClasificacin de las perforaciones1. Segn el mtodo mecnico de perforacin

a) Mtodos rotopercutivos: son muy utilizados en labores subterrneas y trabajos menores en minera a cielo abierto (precorte), tanto si el martillo se sita en la cabeza como en el fondo de la perforacin. En este mtodo tiene lugar la accin combinada de percusin, rotacin, barrido y empuje.

Perforacin rotopercutiva: corresponde al sistema ms clsico de perforacin de rocas, utilizado desde el siglo XIX. En este tipo de perforacin se emplea la accin combinada de percusin, rotacin, empuje y barrido, ya sea en equipos manuales para labores menores (pequea minera y obras civiles de poca envergadura) o mecanizados( principalmente en minera subterrnea de gran escala minas subterrneas y en obras civiles de gran envergadura, como la construccin de una caverna o tnel carretero.15Ing. Manuel Figueroa GalianoLas principales ventajas de este mtodo de perforacin, en comparacin al mtodo rotativo, son:

- Permite una amplia gama de dimetros de perforacin (desde 1" hasta 8").

- Es aplicable a todos los tipos de roca, desde blandas hasta duras. - En el caso de perforacin mecanizada, los equipos tienen gran movilidad (puede ser montada la perforadora en camiones sobre ruedas).

- Requiere de una persona para operar la perforadora.

16Ing. Manuel Figueroa Galianob) Mtodos rotativos: se subdividen en dos grupos, segn si la penetracin en la roca se realiza por trituracin (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 perforacin no existe la percusin.

17Ing. Manuel Figueroa Galiano2. Segn el tipo de maquinaria

a) Perforacin manual: en este tipo de perforacin se utilizan equipos ligeros operados por perforistas. Este mtodo se emplea en trabajos de pequea envergadura, donde, principalmente por dimensiones, no es posible usar otras mquinas o no se justifica econmicamente su empleo.

18Ing. Manuel Figueroa Galianob) Perforacin mecanizada: en una perforacin mecanizada, los equipos van montados sobre estructuras llamadas orugas, desde donde el operador controla en forma cmoda todos los parmetros de perforacin.

19Ing. Manuel Figueroa Galiano3. Segn el tipo de trabajo

a) Perforacin de banqueo: perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minera subterrnea (L.B.H.). Este tipo de perforacin se emplea, en general, para la minera a cielo abierto y para algunos mtodos de explotacin subterrnea, como el hundimiento por subniveles.

20Ing. Manuel Figueroa Galianob) Perforacin de avance de galeras y tneles: perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o mecanizada. Los equipos y mtodos varan segn el sistema de explotacin, pero por lo general para minera en gran escala subterrnea se utilizan los equipos de perforacin llamados "jumbos", que poseen desde uno a tres o ms brazos de perforacin y permiten realizar las labores en forma rpida y automatizada

21Ing. Manuel Figueroa Galianoc) Perforacin de produccin: con este nombre se conoce el conjunto de los trabajos de extraccin del mineral que se realiza en las explotaciones mineras. Una perforacin de produccin corresponde a la que se ejecuta para cumplir los programas de produccin que estn previamente establecidos.

22Ing. Manuel Figueroa Galianod) Perforacin de chimeneas y piques: se trata de las labores verticales, que son muy utilizadas en minera subterrnea y en obras civiles. En ellas se emplean mtodos de perforacin especiales, entre los cuales destacan el Raise Boring y la jaula trepadora Alimak.

23Ing. Manuel Figueroa Galianoe) Perforacin con recubrimiento: se utiliza; por ejemplo, en perforacin de pozos de captacin de aguas y perforaciones submarinas.

24Ing. Manuel Figueroa GalianoLos recubrimientos pueden estar formados por lechos naturales de arcillas, arenas, gravas, etc., as como por rellenos de materiales compactados o no, escolleras, pedraplenes, etc.

La perforacin puede realizarse, como se ver a continuacin, con martillo en cabeza o martillo en fondo y consiste en atravesar el recubrimiento al mismo tiempo que se lleva a cabo la entubacin, para proseguir despus el barrenado en la roca compacta.

Una caracterstica importante de estas tcnicas es que el barrido debe ser muy eficaz, pudiendo realizarse a travs de un adaptador o espiga con circulacin central de fluido, o por medio de una cabeza de barrido independiente o lateral, en cuyo caso la presin del fluido debe ser mayor.

Los dos mtodos desarrollados se conocen por OD y ODEX.25Ing. Manuel Figueroa Galiano Mtodo ODEn este caso la entubacin se realiza por percusin y rotacin 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 prolongacin 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 rotacin y la percusin a ambos.

Fig.1 Equipo de Perforacin OD Fig. 2. Operaciones en el sistema OD26Ing. Manuel Figueroa GalianoMtodo ODEX (Overburden Drilling with the Eccentric)En este mtodo la entubacin se efecta gracias a las vibraciones de la perforadora y al propio peso de la tubera.El equipo consiste en una broca escariadora excntrica que ejecuta un taladro de un calibre mayor que el del tubo exterior que desciende a medida que avanza la perforacin. Una vez alcanzada la profundidad prevista, la sarta gira en sentido contrario, de modo que la broca escariadora se vuelve concntrica perdiendo dimetro, pudiendo as extraerse por el interior de la tubera de revestimiento. A continuacin, se introduce el varillaje convencional y se contina la perforacin.

27Ing. Manuel Figueroa Galianof) Perforacin con sostenimiento de rocas: este tipo de perforacin se utiliza principalmente en labores subterrneas cuando se requiere colocar pernos de anclaje, y se realiza como mtodo de fortificacin para dar as estabilidad al macizo rocoso.

28Ing. Manuel Figueroa GalianoEquipos de Perforacin manual.

Sistema de perforacin ms convencional de perforacin, utilizado muy frecuentemente para labores puntuales y obras de pequea escala debido principalmente a la facilidad en la instalacin de la perforadora y los requerimientos mnimos de energa para funcionar (un compresor porttil). Esto permite realizar labores de perforacin en zonas de difcil acceso sin que sea necesario personal muy experimentado para la operacin y mantencin de las perforadoras, lo que significa un menor costo por metro perforado.29Ing. Manuel Figueroa GalianoPerforacin manual con martillo en cabeza

Este sistema de perforacin se puede calificar como el ms clsico o convencional, y aunque su empleo por accionamiento se vio limitado por los martillos en fondo y equipos rotativos, la aparicin de los martillos hidrulicos en la dcada de los setenta lo ha hecho resurgir, ampliando su campo de aplicacin.30Ing. Manuel Figueroa GalianoPerforadoras neumticasEn 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, as como un dispositivo retenedor de barras de perforacin.

El pistn, que con su movimiento alternado golpea el vstago o culata a travs de la cual se transmite la onda de choque a las barras.

La vlvula, que regula el paso de aire comprimido en un volumen determinado y de manera alternativa a la parte anterior y posterior del pistn.

El mecanismo de rotacin, ya sea de barra estriada o de rotacin independiente.

El sistema de barrido, que consiste en un tubo que permite el paso del aire hasta el interior de las barras.31Ing. Manuel Figueroa GalianoAccesorios

a. Empujadores: son los accesorios utilizados para dar el empuje que requiere la perforadora. Bsicamente, 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 acta como un pistn de doble efecto, controlndose su posicin y fuerza de empuje con una vlvula que va conectada al circuito de aire comprimido. Esto permite avanzar con la perforacin y usar el accionamiento neumtico del empujador para el avance respectivo.

32Ing. Manuel Figueroa Galianob. Barrenos integrales: es el conjunto de barras que unen la fuente de energa mecnica (pistn) con la roca mediante el bit. Las barras integrales estn constituidas por un culatn que est en contacto directo con el pistn de la perforadora y una barra que va unida a la broca o bit, que es el elemento que est en contacto con la roca. Este dispositivo es el que ejerce el mecanismo de fractura y avance sobre el macizo rocoso. 33Ing. Manuel Figueroa Galiano

Caractersticas principalesLas longitudes de perforacin que se alcanzan mediante este sistema de perforacin neumtico suelen no superar los 30 m debido a las importantes prdidas de energa en la transmisin de la onda de choque y desviaciones que tienen lugar en la perforacin.

Caracterstica ValoresRelacin dimetro pistn/dimetro de perforacin 15/1,7 mm/mmCarrera del pistn 35 - 95 mmFrecuencia de golpeo 1500 a 3400 golpes/min.Velocidad de rotacin 40 - 400 RPMConsumo relativo de aire 2,1 - 2,8 (m3/min cm. dimetro)34Ing. Manuel Figueroa GalianoEl campo de aplicacin de las perforadoras neumticas de martillo en cabeza se ha ido estrechando cada vez ms hacia perforaciones cortas -de longitudes entre 3 y 15 m, y dimetros 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 dimetro conllevan a un elevado consumo de aire comprimido (2,4 m3/min por cada centmetro de dimetro) y a fuertes desgastes que se producen en todos los accesorios (barras, manguitos, brocas, etc.). Estas caractersticas constituyen la principal desventaja de las perforadoras neumticas.

No obstante, estos equipos presentan an numerosas ventajas35Ing. Manuel Figueroa Galiano- Gran simplicidad de manejo.- Fiabilidad y bajo costo de mantenimiento.- Facilidad de reparacin.

- Bajos precios de mercado.

- Posibilidad de funcionar conectados a antiguas instalaciones de aire comprimido de minas subterrneas.36Ing. Manuel Figueroa GalianoPerforacin Mecanizada

La necesidad de incrementar los dimetros de perforacin (sobre 3") para responder a mayores ritmos de produccin en los trabajos mineros, y el desarrollo tecnolgico en el mbito de la automatizacin de las operaciones introdujeron importantes cambios a la perforacin de rocas.

La mecanizacin utiliza sistemas que permiten relacionar los valores de las variables de rotacin, empuje, percusin, barrido con los de las variables dependientes de la roca (dureza, resistencia) y con las posibilidades de los equipos de perforacin, en funcin de una mayor velocidad de penetracin y mayor rendimiento, que en definitiva llevan a un menor costo por metro perforado.37Ing. Manuel Figueroa GalianoPerforadoras hidrulicas con martillo en cabeza (O.T.H)

A finales de los aos sesenta y comienzo de los setenta tuvo lugar un gran avance tecnolgico en la perforacin de rocas a causa del desarrollo de los martillos hidrulicos.

Una perforadora hidrulica consta bsicamente de los mismos elementos que una neumtica. Sin embargo, la principal diferencia entre ambos sistemas radica en que las perforadoras hidrulicas utilizan un motor que acta sobre un grupo de bombas, las que suministran un caudal de aceite que acciona los componentes de rotacin y movimiento alternativo del pistn.

38Ing. Manuel Figueroa GalianoAunque en un principio la introduccin de estos equipos fue ms importante en trabajos subterrneos, con el tiempo se han ido imponiendo en los trabajos de perforacin de superficie, complementando a las perforadoras neumticas.La perforacin hidrulica supone una superioridad tecnolgica en relacin con la perforadora neumtica debido a las siguientes caractersticas:

Menor consumo de energa:

Las perforadoras hidrulicas trabajan con fluidos a presiones muy superiores a las accionadas neumticamente y, adems, las cadas de presin son mucho menores. Por lo tanto, la utilizacin de la energa es ms eficiente, siendo necesario slo 1/3 de energa de la que se consume con los equipos neumtico 39Ing. Manuel Figueroa GalianoMenor costo de accesorios de perforacin: en los martillos hidrulicos la transmisin de energa se efecta por medio de pistones ms alargados y de menor dimetro que los de los martillos neumticos. La fatiga generada en las barras depende de la seccin y del tamao del pistn. La forma de la onda de choque es mucho ms uniforme en los martillos hidrulicos que en los neumticos, donde se producen niveles de tensin muy elevados que son el origen de la fatiga sobre el acero y de una serie de ondas secundarias de bajo contenido energtico. En la prctica, se ha comprobado que la vida til de la sarta se incrementa en 20% para perforadoras hidrulicas.

40Ing. Manuel Figueroa GalianoMayor capacidad de perforacin: debido a la mejor transmisin de energa de la onda, las velocidades de penetracin de las perforadoras hidrulicas son entre 50% y 100% mayores que en los equipos neumticos.

Mejores condiciones ambientales: los niveles de ruido en una perforadora hidrulica son sensiblemente menores a los generados por una neumtica debido a la ausencia del escape de aire. Adems, la tecnologa de la perforadora hidrulica ha logrado el desarrollo de mejores diseos de equipos, haciendo que las condiciones generales de trabajo y seguridad sean mucho ms favorables.

41Ing. Manuel Figueroa GalianoMayor elasticidad de la operacin: en la perforadora hidrulica es posible variar la presin de accionamiento del sistema, la energa por golpe y la frecuencia de percusinMayor facilidad para la automatizacin: estos equipos son mucho ms aptos para la automatizacin de operaciones, tales como el cambio de varillaje y mecanismos antiatranque, entre otros.

Por el contrario, los inconvenientes que presentan son:

Mayor inversin inicial, debido a todos los componentes asociados a la perforadora, a su sistema de avance automtico y a las caractersticas de las fuentes de energa que utiliza (energa elctrica e hidrulica).

Reparaciones ms complejas y costosas que en las perforadoras neumticas, requirindose una mejor organizacin y formacin de personal de mantenimiento42Ing. Manuel Figueroa GalianoCaracterstica UnidadesPresin de trabajo7,5 - 25 MPaPotencia de impacto6 - 20 kwFrecuencia de golpeo2000 - 5000 golpes/minVelocidad de rotacin1 - 500 RPM Consumo relativo de aire0,6-0,9 (m3/min. cm dimetro)Principales caractersticas

43Ing. Manuel Figueroa GalianoPerforadoras 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 subterrneas asociadas al uso de mtodos de explotacin de taladroslargos (L.B.H.) y V.C.R.Actualmente, en el caso de obras de superficie, este mtodo de perforacin est indicado para rocas duras y dimetros superiores a los 150 mm.

44Ing. Manuel Figueroa GalianoEl funcionamiento de un martillo en fondo se basa en que el pistn golpea directamente a la broca durante la perforacin, 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 travs de un tubo que constituye el soporte y hace girar el martillo. La rotacin es efectuada por un simple motor neumtico o hidrulico, montado en el carro situado en superficie (figura anterior).

La limpieza del detrito se efecta por el escape del aire del martillo a travs de los orificios de la broca.

45Ing. Manuel Figueroa GalianoConsiderando la posible percusin en vaco de los martillos, que implica una prdida de energa, los martillos de estas perforadoras suelen ir provistos de un sistema de proteccin, 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 perforacin de rocas en presencia de agua, puede ocurrir que la columna de agua disminuya el rendimiento de la perforacin, por lo que es aconsejable disponer de un compresor con una presin de aire suficiente para proceder a la evacuacin del lquido.46Ing. Manuel Figueroa GalianoEn cuanto al empuje, una regla prctica es la de aproximarse a los 85 kg por cada centmetro de dimetro.

Un empuje excesivo no aumentar la penetracin sino que acelerar los desgastes de la broca y aumentar los esfuerzos sobre el sistema de rotacin. Cuando se perfore a alta presin (en rocas de gran resistencia como un granito) se precisar al inicio una fuerza de avance adicional para superar el efecto de contraempuje del aire del fondo de la perforacin.

Por el contrario, cuando la profundidad de perforacin sea grande (sobre 20 metros) y el nmero de tubos sea tal que supere el peso recomendado, ser necesario entonces que el perforista accione la retencin y rotacin para mantener un empuje ptimo sobre la broca.47Ing. Manuel Figueroa GalianoVelocidades de rotacin aconsejadas en funcin del tipo de rocaTipo de roca Velocidad de rotacin (RPM)Muy blanda 40-60Blanda 30-50Media 20-40Dura 10-30Las velocidades de rotacin recomendadas varan en funcin del tipo de roca. Los valores se sealan en la siguiente tabla:

En la prctica puede ajustarse la velocidad de rotacin a la de avance utilizando la siguiente expresin: Velocidad de rotacin (RPM) = 1.66 x Velocidad de penetracin (m/h)48Ing. Manuel Figueroa GalianoDimetros recomendados en funcin del dimetro de perforacinDimetro de perforacin (mm) Dimetro de las barras (mm)

102-115 76127-140 102152-165 114200 152En cuanto al tamao de las barras, stas deben tener dimensiones adecuadas que permitan la correcta evacuacin de los detritos por el espacio anular que queda entre ellas y la pared del barreno. Los dimetros recomendados en funcin del dimetro de perforacin se sealan en la siguiente tabla:

49Ing. Manuel Figueroa Galiano

La perforacin con martillo en fondo presenta ventajas en relacin con la utilizacin del martillo en cabeza:

La velocidad de penetracin se mantiene prcticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforacin. Los desgastes de las brocas son menores que con martillo en cabeza debido a que el aire de accionamiento que pasa a travs de la broca limpiando la superficie del fondo asciende eficazmente por el pequeo espacio anular que queda entre la tubera y la pared del pozo.

- - La vida til de las barras es ms larga en relacin con las utilizadas con martillo en cabeza.

El consumo de aire es ms bajo que con martillo en cabeza neumtico.

50Ing. Manuel Figueroa Galiano

La velocidad de penetracin se mantiene prcticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforacin.

El costo por metro lineal en dimetros grandes y rocas muy duras es menor que con perforacin rotativa.

La velocidad de penetracin se mantiene prcticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforacin.Las desviaciones de los barrenos son muy pequeas, por lo que son apropiados para perforaciones de gran longitud.

El costo por metro lineal en dimetros grandes y rocas muy duras es menor que con perforacin rotativa.

El consumo de aire es ms bajo que con martillo en cabeza neumtico.

51Ing. Manuel Figueroa Galiano El nivel de ruido en la zona de trabajo es inferior al estar el martillo dentro de la perforacin.El martillo en fondo presenta ciertos inconvenientes respecto del martillo en cabeza, los que se sealan a continuacin: Cada martillo est diseado para una gama de dimetros muy estrecha, que oscila entre 12 y sobre 200 mm.

- El dimetro ms pequeo est limitado por las dimensiones del martillo con un rendimiento aceptable, que en la actualidad es de unos 76 mm.

Existe un riesgo de prdida del martillo dentro de los barrenos por desprendimientos de roca.

Se precisan compresores de alta presin con elevados consumos energticos.52Ing. Manuel Figueroa GalianoDimetros recomendados en funcin del dimetro de perforacinCaractersticas DimensionesDimetro de perforacin (mm) 100125 150 200 300Dimetro del pistn (mm) 75 91 108 148 216Carrera del pistn (mm) 100 102 102 100 100Peso del martillo (kg) 38,5 68,5 106 177 624Consumo de aire (m3/min a 1 MPa) 4,7 6,7 10,1 17,1 28,2Dimensiones y caractersticas principales

En la siguiente tabla se sealan las principales caractersticas de algunos martillos en fondo:

53Ing. Manuel Figueroa GalianoAccesorios de perforacin en equipos mecanizadosDeslizaderas

Uno de los accesorios que sirven para alojar el elemento de perforacin (pistn) 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 est formado por una cadena que se desplaza por dos canales y que es arrastrada por un motor neumtico o hidrulico, segn el fluido que se utilice en el accionamiento del martillo, a travs de un reductor y pin de ataque. La cadena acta sobre la cuna del martillo que se desplaza sobre el lado superior de la deslizadera.

54Ing. Manuel Figueroa GalianoEste sistema es muy utilizado tanto en equipos de superficie como subterrneos debido a su bajo precio, a la facilidad de reparacin y a la posibilidad de lograr grandes longitudes de perforacin. 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 pequeas.

55Ing. Manuel Figueroa Galianob. Deslizaderas de tornillo: en estas deslizaderas el avance se produce al girar el tornillo accionado por un motor neumtico. Este tornillo es de pequeo dimetro en relacin con su longitud y est sujeto a esfuerzos de pandeo y vibraciones durante la perforacin. Por esta razn, no son usuales longitudes superiores a los 1,8 m.

Las principales ventajas de este sistema son: una fuerza de avance ms regular y suave, y gran resistencia al desgaste. Se trata, adems, de un sistema menos voluminoso y ms seguro que el de cadenas.

56Ing. Manuel Figueroa GalianoSin embargo, los inconvenientes que presentan son: un alto precio, mayor dificultad de reparacin y longitudes limitadas.

57Ing. Manuel Figueroa Galianoc. Deslizaderas hidrulicas: el rpido desarrollo de la hidrulica en la ltima dcada ha hecho que este tipo de deslizaderas se utilice incluso en perforadoras neumticas. El sistema consta de un cilindro hidrulico que desplaza la perforadora a lo largo de una viga soporte. Las deslizaderas hidrulicas presentan las siguientes ventajas: simplicidad y robustez, facilidad de control y precisin, capacidad para perforar grandes profundidades y adaptabilidad a gran variedad de mquinas y longitudes de barrenos.

Por el contrario, los problemas que plantean son: mayores precios, la necesidad de contar con un accionamiento hidrulico independiente, se adaptan mejor en las perforadoras rotativas que en las percutivas y presentan ms desgastes en el cilindro empujador.

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