Integrantes:Paula Avilés V.

Mauricio ContrerasDiego Diaz V.

Fabián Galleguillos R.Valentina Rivera.

Curso: 3° AMódulo: Perforación de rocas.

Profesores: Cristian Silva

Josselynne PasarínFecha: 08/11/2010

Escuela Técnico Profesional

Área de MineríaEspecialidad de

Explotación Minera 

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Índice

Introducción……………………………………..02Objetivos…………………………………………03Aspectos teóricos…………………………………04-05Desarrollo………………………………………...06-26 Perforación con tricono……………………..06-22 Perforación con cabezal de corte…………....23-26Conclusión………………………………………..27Anexo……………………………………………..28-33Bibliografía………………………………………..34

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Introducción

La perforación de rocas dentro del campo de las voladuras es la primera operación que se realiza y tiene como finalidad abrir unos huecos, con la distribución y geometría adecuada dentro de los macizos, donde alojar a las cargas de explosivo y sus accesorios iniciadores.

En este informe trataremos específicamente la perforación rotativa, los tipos de perforación rotativa, como se aplica y en donde, además mostrar algunos equipos.

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Objetivos

General:

Comprender el funcionamiento de la perforación rotativa.

Específicos:

Conocer dónde y porque se ocupa la perforación rotativa.Conocer algunos equipos y accesorios ocupados en la perforación rotativa.

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Aspectos Teóricos

Tricono: Cabeza de perforación que consta de dientes insertados en engranajes que giran, triturando la roca y sacando detritus.

Sarta de perforación: Son las partes que componen una perforadora.

Perforación de Corte: Perforación realizada con diamantina.

Diamantina: Es un bit que tiene incorporado diamante industrial en la boca, de dureza 40 en la escala de Mohs.

Perforación: Primera operación minera que se realiza para labores tanto de desarrollo como de producción; anterior a la tronadura.

Amortización: Recuperación de una inversión.

Rotación: Es un movimiento que efectúa la barra sobre su propio eje, optimiza la calidad de la perforación.

Empuje: Presión ejercida sobre la roca para aprovechar la energía enviada a través del barreno, para causar la trituración del material cuando se ejerce la fuerza.

Barra o barreno: Elemento de la perforadora que transmite energía hacia la cabeza de perforación que hace contacto directo con la roca.

Acoplamiento: Unión de dos piezas o cuerpos que se encajan a la perfección.

Varillaje: Conjunto de las varillas que forman la armazón de un objeto.

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Desarrollo

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A pesar de la enorme variedad de sistemas posibles de penetración de la roca, en minería y obra pública la perforación se realiza actualmente, de una forma casi general, utilizando la energía mecánica. Por este motivo, en el presente informe se tratarán exclusivamente los métodos mecánicos. Los componentes principales de un sistema de perforación de este tipo son:La perforadora que es la fuente de energía mecánica. El varillaje que es el medio de transmisión de esa energía. La boca que es el útil que ejerce sobre la roca dicha energía.El fluido de barrido que efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido.

Los métodos rotativos de perforación se subdividen en dos grupos, según que la penetración se realice por trituración, empleando triconos, o por corte utilizando bocas especiales. El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas.

La perforación rotativa es ocupada para la realización de sondajes (para la etapa de exploración en el campo de la minería, y para el estudio de estructuras en el campo de la ingeniería civil) y para la creación de accesos a yacimientos petrolíferos.

Perforación con triconos.

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Hasta 1949 la mayor parte de las perforaciones eran realizadas con perforadoras rotopercutiva, y solo en rocas muy blandas se aplicaba la perforación rotativa, mediante bocas de corte.La apertura en Estados Unidos de grandes explotaciones de carbón a cielo abierto, con espesores de recubrimiento que alcanzaban hasta 40 m, y la aparición en el mercado de un explosivo a granel barato y de gran eficiencia energética como el ANFO, fueron acontecimientos que impulsaron a los fabricantes de perforadoras a diseñar equipos de gran capacidad, capaces de alcanzar elevadas velocidades de perforación. Simultáneamente, se comenzaron a utilizar de forma generalizada en la minería las bocas denominadas triconos, desarrolladas en el campo del petróleo desde 1907, y a aplicar el aire comprimido como fluido de evacuación de los detritus formados durante la perforación. Los diámetros de los barrenos varían entre las 2"y las 171 /l" (50 a 444 mm), siendo el rango de aplicación más frecuente en minería a cielo abierto de 6" a 121 /4"(152 a 311 mm). Diámetros mayores están limitados a minas con una elevada producción, y por debajo de 6" casi no se emplean debido a los problemas de duración de los triconos a causa del reducido tamaño de los cojinetes. Este método de perforación es muy versátil, ya que abarca una amplia gama de rocas, desde las muy blandas, donde comenzó su aplicación, hasta las muy duras, donde han desplazado a otros sistemas, como es el caso de la perforación térmica (Jet Piercing) en las taconitas. Dado que la perforación rotativa con triconos es la más extendida, este capítulo está enfocado hacia los grandes equipos capaces de ejercer elevados empujes sobre la boca, ya que las unidades que trabajan con trépanos son más sencillas de diseño y de menor envergadura.

Montaje y sistemas de propulsión

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Hay dos sistemas de montaje para las perforadoras rotativas: sobre orugas o sobre neumáticos. Los factores que influyen en la elección de un tipo u otro son las condiciones del terreno y el grado de movilidad requerido.Si la superficie de trabajo presenta fuertes pendientes o desniveles, el montaje sobre orugas es el más indicado, ya que proporciona la máxima estabilidad, maniobrabilidad y flotabilidad.Un eje rígido situado en la parte trasera de la máquina quina y un eje pivotante permite al equipo oscilar y mantener las orugas en contacto con el terreno constantemente.La mayoría de las grandes perforadoras van montadas sobre orugas planas, ya que éstas pueden soportar mayores cargas y transmitir menor presión al suelo en el desplazamiento.Las perforadoras montadas con orugas de teja, tipo tractor, son útiles en terrenos difíciles y accidentados como los que se pueden presentar en las obras públicas.El principal inconveniente del montaje sobre orugas es su baja velocidad de traslación, 2 a 3 km/h, por lo que si la máquina debe perforar en varios bancos de la explotación distantes entre sí, es más aconsejable seleccionar un equipo montado sobre camión cuya velocidad media de desplazamiento es diez veces superior. Sin embargo, en las grandes operaciones los equipos se desplazan poco, ya que perforan un gran número de barrenos en reducido espacio.Las máquinas más ligeras suelen ir montadas sobre camión, con chasis de 2 ó 3 ejes y sólo las de mayor envergadura con más de 60.000 libras de empuje se construyen sobre chasis de 4 ejes. Durante la perforación, estas unidades se apoyan sobre 3 ó 4 gatos hidráulicos que además de soportar el peso sirven para nivelar la máquina.

Fuentes de energía

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Las fuentes primarias de energía pueden ser: motores diesel o eléctricos. En perforadoras con un diámetro de perforación por encima de 9" (230 mm) está generalizado el empleo de energía eléctrica a media tensión, alimentando la perforadora con corriente alterna mediante cable de cuatro conductores con recubrimiento de goma. Las perforadoras medianas y pequeñas, que suelen estar montadas sobre camión, pueden ser accionadas por uno o dos motores diesel. Un reparto medio de la potencia instalada en estas unidades para las diferentes operaciones y mecanismos es la siguiente:- Movimiento de elevación y traslación: 18%- Rotación: 18%- Empuje: 3%- Nivelación: 2%- Captación de polvo: 3%- Barrido y limpieza del detritus con aire comprimido: 53%- Equipos auxiliares: 3% En caso de accionamiento diesel, éste puede efectuarse con el mismo motor que acciona el camión, o con un motor independiente. En la actualidad, suele ser más usual y eficiente la segunda configuración, dadas las diferentes características de los motoresque se necesitan.

Sistemas de rotación

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Con el fin de hacer girar las barras y transmitir el par, las perforadoras llevan un sistema de rotación montado generalmente sobre un bastidor que se desliza a lo largo del mástil de la perforadora.El sistema de rotación directo puede estar constituido por un motor eléctrico o hidráulico. El primero, es el más utilizado en las máquinas grandes, pues aprovecha la gran facilidad de regulación de los motores de corriente continua, en un intervalo de 0 a 100 r/min. En los diseños más antiguos se empleaba el sistema Ward Leonard y en los más modernos se usan thyristores o rectificado en estado sólido. El sistema hidráulico consiste en un circuito cerrado con una bomba de presión constante y un convertidor de par con el que se logra variar la velocidad de rotación del motor hidráulico, situado en la cabeza de la sarta de perforación. Este tipo está muy extendido enlos equipos pequeños y medianos.Los sistemas mecánicos o indirectos son el de la Mesa de Rotación, muy popular en el campo del petróleo pero poco utilizado en las máquinas mineras, y el denominado de Falsa Barra Kelly.

Sistema de empuje y elevación

Para obtener una buena velocidad de penetración en la roca es preciso un determinado empuje que depende tanto de la resistencia de la roca como del diámetro del barreno que se pretende perforar. Como el peso de las barras no es suficiente para obtener la carga precisa, se hace necesario aplicar fuerzas adicionales que suelen transmitirse casi exclusivamente a través de energía hidráulica.Existen básicamente cuatro sistemas. Los tres primeros son los conocidos por Cremallera y Piñón Directo, CadenaDirecta y Cremallera y Piñón con Cadena.

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Mástil y cambiador de barras

La estructura del mástil, que soporta las barras y la cabeza de rotación, debe estar diseñada para resistir las flexiones debidas al peso, el esfuerzo de empuje y las tensiones originadas por el par de rotación. Los diseños más frecuentes han sido de tipo reticular, de sección normal o tubular. Los equipos modernos disponen de una estructura de vigas cajón que permiten el empleo de mayores longitudes de mástil y la aplicación de altos pares de rotación.Los mástiles suelen ser abatibles mediante cilindros hidráulicos o tubos telescópicos, ya que para efectuar los traslados importantes es preciso bajar el centro de gravedad de la máquina. Los tiempos de elevación del mástil oscilan entre 2 y 5 minutos.La perforación inclinada, suele ser perjudicial por los esfuerzos de fatiga a los que se somete al mástil y a las barras, además de la disminución en la capacidad de empuje y dificultad en la evacuación de los detritus, traduciéndose todo ello en un descenso de la producción, que en el caso de rocas duras puede llegar hasta el 20%. La inclinación se puede regular entre los 00 y 300, con intervalos de 5° generalmente. Aun cuando es recomendable que se seleccione una máquina que permita perforar los barrenos con una sola barra, hay que preverla necesidad de abrir barrenos de mayor longitud, lo cual obliga a que el mástil lleve un sistema porta barras, así como un mecanismo de accionamiento de las mismas para su colocación o desacoplamiento. Los equipos disponen de sistemas del tipo bandeja, de una a tres barras normalmente, o del tipo revólver que con más de cuatro barras tienen una capacidad de perforación de 50-60 metros. El accionamiento es hidráulico en ambos sistemas. Los tiempos invertidos en los cambios de barras oscilan entre los 2 y los 6 minutos por cada una de ellas.

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Cabina de mando

La cabina de mando, presurizada y climatizada, contiene todos los controles e instrumentos requeridos en las maniobras de la unidad durante la perforación.Estos suelen ser los siguientes:- Control del motor principal y caja de cambios.- Control de elevación y descenso de la torre.- Control de los gatos de nivelación.- Control de velocidad de rotación.- Control de empuje sobre el tricono.- Control de inyección de agua.- Control del carrusel, etc.Normalmente, está ubicada cerca del mástil, permitiendo observar todos los movimientos realizados con las barras durante el trabajo.

Sistema de evacuación de los detritus

El aire comprimido cumple las siguientes funciones:- Enfriar y lubricar los cojinetes del tricono.- Limpiar el fondo del barreno y- Elevar el detrito con una velocidad ascensional adecuada.El aire circula por un tubo desde el compresor al mástil y desde éste, por manguera flexible protegida, a la cabeza de rotación, de donde pasa al interior de la barra de perforación que lo conduce hasta la boca, saliendo entre los conos para producir la remoción del detritus elevándolo hasta la superficie. Si los trozos son grandes y el caudal de aire insuficiente, vuelven a caer en el fondo, produciéndose su remolienda hasta alcanzar el tamaño adecuado para ascender. La falta de aire produce así un consumo de energía innecesario, una menor velocidad de penetración y un mayor desgaste de la boca. Por el contrario, si la velocidad ascensional es muy alta aumentan los desgastes en el centralizador y en las barras de perforación.

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Sarta de perforación

La sarta de perforación está formada por el acoplamiento de rotación, las barras, el estabilizador y el tricono.

Acoplamiento de rotación Este elemento transmite el par de rotación desde la cabeza hasta la sarta que se encuentra debajo.

BarraLa longitud de las barras depende de la longitud del barreno. Sirven para transmitir el empuje sobre la boca y para canalizar por su interior el aire comprimido necesario para la limpieza del barreno y enfriamiento de los cojinetes. Suelen estar construidas de acero con un espesor de 1" (25 mm) y en ocasiones de hasta 11/2" (38 mm). Las roscas más usadas en los acoplamientos son del tipo API, BECO, etc.

Estabilizador Va colocado encima de la boca de perforación, tiene la misión de hacer que el tricono gire correctamente según el eje del barreno e impida que se produzca una oscilación y pandeo del varillaje de perforación.Las ventajas derivadas de su utilización son las siguientes:- Menores desviaciones de los barrenos, sobre todo cuando se perfora inclinado.. - Mayor duración del tricono y aumento de la velocidad de penetración, debido a un mejor aprovechamiento del empuje.- Menor desgaste de los faldones, de la hilera peritérica de insertos y de los cojinetes.- Mayor estabilidad de las paredes del barreno, debido a que las barras de perforación no sufren pandeo.- Mejora de la carga de explosivo.El estabilizador debe tener un diámetro próximo aldel barreno, normalmente 1/8" (3 mm) más pequeño que el tricono.Existen dos tipos de estabilizadores, de aletas y de rodillos.Los estabilizadores de aletas son de menor coste, pero requieren un recrecido de material anti desgaste, originan una disminución del par

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de rotación disponible y una mala estabilización en terrenos muy duros después de perforar los primeros barrenos.Los estabilizadores de rodillos con insertos.de carburo de tungsteno requieren un menor par de rotación, tienen un mayor coste y son más eficientes que los de aletas.

Perforación en una pasada (Single Pass)La utilización de mástiles altos de hasta 27 m, que permiten la perforación de cada barreno en una sola pasada sin maniobras de prolongación de la sarta, tiene las siguientes ventajas:- Se elimina la colocación de barras, que supone unos tiempos muertos de 2 a 6 minutos por cada una.- Se reducen los daños a las roscas.- Aumenta la producción del orden de un 10 a un 15%.- Facilita la limpieza del barreno.- Permite un flujo continuo de aire a través de la boca, lo que es especialmente interesante en barrenos con agua.- Disminuyen las pérdidas en la transmisión de esfuerzos de empuje y rotación al no disponer de elementos de unión entre las barras.Los inconvenientes del varillaje de pasada simple son:- Los mástiles más altos producen mayor inestabilidad, especialmente con cabeza de rotación.- Se requiere un mejor anclaje trasero del mástil.- Se precisan mayores cuidados cuando se traslada la perforadora.- La cadena de transmisión del empuje requiere un mejor diseño.

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Amortiguador de impactos y vibraciones

Desde 1967, se han desarrollado una serie de sistemas de absorción de impactos y vibraciones que han permitido obtener las siguientes ventajas:- Reducir el coste de mantenimiento de la perforadora, al disminuir los impactos axiales y de tensión transmitidos al mástil.- Aumentar la velocidad de penetración, pues se consigue un mejor contacto entre el tricono y la roca, posibilitando el uso del binomio empuje/velocidad de rotación más adecuado a la formación rocosa.- Aumentar la vida del tricono, debido a la amortiguaciónde los impactos cíclicos transmitidos a los cojinetes, rodamientos y a la estructura de corte.- Disminuir el nivel de ruido en la cabina del operador, por la eliminación de contacto directo de metal entre la cabeza de rotación y la barra. La utilización de estos elementos es muy adecuada en los siguientes casos: terrenos fracturados, alternancia de capas duras y blandas y formaciones duras.Los tipos de amortiguadores de impactos utilizados son:- Amortiguador horizontal.- Amortiguador vertical.- Amortiguador de nitrógeno.

Ensanchadores de barrenosEsta es una práctica interesante ya que posibilita el empleo de columnas de explosivo asimilables a cargas esféricas. Las ventajas del sistema de recámaras, frente al convencional de barrenos uniformes, pueden resumirse en:- Menor volumen de roca perforada.- Mayor rendimiento de perforación.- Menores tiempos de maniobras.- Menor volumen de retacado, y- Perfil de escombro más apto para excavadora.

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Elementos auxiliares

Eliminación del polvo Durante la perforación se crea una gran cantidad de polvo que si no es eliminado, además de afectar a la salud del personal, puede crear problemas de mantenimiento en la perforadora. La supresión del polvo puede hacerse por dos procedimientos:- Sistema húmedo.- Sistema seco.*El sistema húmedo consiste en añadir una pequeña cantidad de agua con o sin espumante al aire de barrido. El polvo formado en el fondo del barreno es apelmazado y sale al exterior junto con el detritus de perforación. Este sistema tiene la ventaja de su gran simplicidad, pero presenta algunos inconvenientes:- Reduce la vida del tricono entre un 15 y un 20%.- Si se abusa del caudal de agua se forma una papilla espesa y abrasiva de difícil eliminación que causa un gran desgaste en la sarta de perforación.- En climas fríos origina problemas operativos. *El sistema seco consiste en un colector de polvo formado por un conjunto de ciclones y filtros, tiene la ventaja de su gran eficiencia y de no afectar a la vida de los triconos. Cuando se encuentra agua durante la perforación es poco efectivo y requiere un mayor mantenimiento. La cabina y la sala de máquinas suelen estar presurizadas para evitar la entrada de polvo.

NivelaciónCuando la máquina está en situación de perforar se apoya sobre los gatos de nivelación que se encuentran anclados al bastidor, y cuya altura se regula desde la cabina. Cada perforadora suele disponer de tres a cuatro gatos y en esa operación se invierte alrededorde 1 minuto. El empleo de un gato hidráulico en cada esquina de la máquina es la configuración que proporciona la mejor distribución de cargas, reduciendo los esfuerzos de torsión al conjunto, las vibraciones al mástil y las averías en general.

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EstabilidadPara obtener una alta productividad, las perforadoras deben ser capaces de desplazarse con el mástil y sarta de perforación en posición vertical. Por esto, los equipos deben estar diseñados de tal forma que el centro de gravedad, aun cuando la unidad se esté desplazando, se encuentre lo más bajo posible y centrado con respecto al tren de rodaje. Cuando las perforadoras van montadas sobre orugas éstas pueden sobredimensionarse para aumentar la estabilidad y disponer de un contrapeso para equilibrar mejor el conjunto.

Capacidad para remontar pendientesLos equipos sobre orugas son capaces de remontar pendientes mantenidas del 10 al 12% y alcanzar pendientes máximas del 20% durante recorridos cortos.

Inyección de aceite o grasaLa inyección de aceite al aire de barrido produce una lubricación suplementaria de los rodamientos del tricono, consiguiéndose una mayor duración del mismo. Si el caudal es excesivo, se puede producir un taponamiento de los pasos de aire en los rodamientos y un fallo prematuro de los mismos, así como un apelmazamiento del polvo que puede impedir su fácil evacuación.Cuando se emplean compresores de paletas se ha visto que la vida de los triconos aumenta significativamente, debido a que el aire lleva consigo una pequeña cantidad de aceite. Por esto, si los compresores que montan las perforadoras son de tornillo se recomienda inyectar aceite al aire de barrido.

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Practica operativa. Variables de perforación

Las variables internas que intervienen en la perforación rotativa son:- Empuje sobre la boca.- Velocidad de rotación.- Desgaste de la boca.- Diámetro del barreno, y- Caudal de aire para la evacuación del detrito.

Las variables externas son las siguientes:- Características resistentes de la formación rocosa.- Eficiencia del operador.

Empuje sobre la bocaEl empuje aplicado sobre la boca debe ser suficiente para sobrepasar la resistencia a compresión de la roca, pero no debe ser excesivo para evitar fallos prematuros o anormales del tricono.La velocidad de penetración aumenta proporcionalmente con el empuje, hasta que se llega a un agarrotamiento del tricono contra la roca por efecto del enterramiento de los dientes o insertos, ohasta que por la alta velocidad de penetración y el gran volumen de detritus que se produce no se limpia adecuadamente el barreno.En formaciones duras, un empuje elevado sobre la boca puede producir roturas en los insertos antes de presentarse un agarrotamiento o un defecto de limpieza.También, disminuye la vida de los cojinetes, pero no necesariamente la longitud perforada por el tricono.Cuando se perfora una roca, los triconos pueden trabajar en tres situaciones distintas.a) Empuje insuficienteb) Avance eficiente yc) Enterramiento del útil.

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Velocidad de rotaciónLa velocidad de penetración aumenta con la velocidad de rotación en una proporción algo menor que la unidad, hasta un límite impuesto por la evacuación del detritus. Las velocidades de rotación varían desde 60 a 120 r/min para los triconos con dientes de acero y 50 a 80 r/min para los de insertos de carburo de tungsteno.

Desgaste de la bocaCuando se utilizan triconos de dientes, la velocidad de penetración disminuye considerablemente conforme aumenta el desgaste de la boca. Un tricono a mitad de uso, la velocidad de penetración puede reducirse de un 50 a un 75% con respecto a la obtenida con un tricono nuevo.

Diámetro de perforaciónLa refleja cómo la velocidad de penetración obtenida con empuje y velocidad de rotación constantes es proporcional al inverso del diámetro de perforación al cuadrado.

Caudal de aireCuando la perforación se efectúa con menos aire que el necesario para limpiar con efectividad el barreno, se producen los siguientes efectos negativos:- Disminución de la velocidad de penetración.- Aumento del empuje necesario para perforar.- Incremento de las averías de la perforadora, debido al mayor par necesario para hacer girar el tricono. Aumento del desgaste en el estabilizador, en la barra y en el tricono.

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Criterios de selección de perforadoras

Una vez determinado el diámetro de perforación a utilizar, que depende de:- Producción requerida.- Tamaño y número de equipos de carga y transporte.- Altura de banco.- Limitaciones ambientales del entorno y- Costes de operación.

Teniendo en cuenta las propiedades geomecánicas de la roca a perforar, se determinarán:

- Las características de la perforadora.- El tipo de tricono.- El varillaje y los accesorios. El diseño adecuado de una perforadora requiere la consideración de la potencia de rotación necesaria para hacer girar el tricono y el medio adecuado de evacuación de los detritus.

Velocidad de penetración

La velocidad de penetración depende de muchos factores externos: características geológicas, propiedades físicas de las rocas, distribución de tensiones y estructura interna. Esto hace que la determinación de la velocidad de penetración durante el desarrollo de un proyecto sea una tarea difícil para el ingeniero proyectista, pero necesaria ya que la decisión que se tome va a incidir decisivamente en el resto de las operaciones.

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Existen dos procedimientos para la determinación de la velocidad de penetración:1. Recogida de muestras representativas y realización de ensayos a escala por las casas fabricantes de triconos. Estas emiten un informe en el que se indican:- Tipo de tricono recomendado.- Empuje y velocidad de rotación aconsejadas.- Velocidad de penetración estimada y- Duración prevista del tricono.

La fiabilidad de los resultados depende de la representatividad de las muestras enviadas y, en general, son conservadores a efectos de cálculo de producción y costes, pues en las pruebas no se tiene en cuenta el efecto de las discontinuidades y el relleno de éstas.

2. Cálculo de la velocidad de penetración a partir de la resistencia a compresión simple de la roca. Este procedimiento se basa en la utilización de fórmulas empíricas propuestas por diversos investigadores.

Costos

AmortizaciónLa vida operativa de estas máquinas se puede estimar entre 50.000 y 100.000 horas para las perforadoras eléctricas y de 16.000 a 30.000 horas para las unidades diesel-hidráulicas sobre camión. Para calcular el coste de amortización se divide el precio de adquisición menos el valor residual por el número de horas pre-vistos.

Intereses, seguros e impuestosLa mayor parte de la maquinaria se compra con dinero prestado y por tanto deben tenerse en cuenta los intereses, además de los costes de seguros e impuestos que el equipo origina.

Mantenimiento

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Representa los costes de reparación de averías y el mantenimiento preventivo. Se puede estimar multiplicando el precio de la máquina por 5 x 10- 5 en perforadoras eléctricas o por 6 x 10-5 en las unidades diesel.

Mano de obraCorresponde al coste horario del perforista, incluyendo cargas sociales, vacaciones, etc., y también el del ayudante en los casos en que se precise.

EnergíaEste coste puede ser de energía eléctrica o diesel, y se calcula a partir de las especificaciones de los motores.

Aceites y grasasSe determina a partir de los datos suministrados por el fabricante, referidos a cambios de aceite, sistemas hidráulicos y capacidades de los cárteres o depósitos. Suele estimarse entre un 15 y un 20% del coste de energía.

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Perforación rotativa por corte

La perforación rotativa por corte tuvo su máximo desarrollo en la década de los años 40 en las minas americanas de carbón para el barrenado del recubrimiento y del propio mineral. Con la aplicación creciente en cielo abierto de los equipos rotativos con tricono, este método ha quedado limitado al campo de las rocas blandas con diámetros generalmente pequeños medios, en clara competencia con los sistemas de arranque directo. En trabajos subterráneos ha sido la perforación rotopercutiva la que ha relegado a los equipos rotativos a las rocas de dureza baja a media y poco abrasivas, potasas, carbón, etc.La perforación por corte en los barrenos de producción se realiza con bocas cuya estructura dispone de elementos de carburo de tungsteno u otros materiales como los diamantes sintéticos poli cristalinos, que varían en su forma y ángulo, pudiéndose distinguir los siguientes tipos:a) Bocas bilabiales o de tenedor, en diámetros de 36 a 50 mm.b) Bocas trialetas o multialetas, en diámetros de 50 a 115 mm.c) Bocas de labios reemplazables, con elementos escariadores y perfil de corte escalonado en diámetros desde 150 mm hasta 400 mm.

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Fundamento de la perforación por corte

Las acciones de una boca de corte sobre la roca son, según Fish, las siguientes:1. Deformaciones elásticas por las tensiones debidas a la deflexión angular de la boca y torsión a la que se somete a la misma.2. Liberación de las tensiones de deformación, con un impacto subsiguiente del elemento de corte sobre la superficie de la roca y conminación de ésta.3. Incremento de tensiones en la zona de contacto boca-roca con desprendimiento de uno o varios fragmentos que una vez evacuados permiten reiniciar el nuevo ciclo.

Las experiencias realizadas por Fairhurst (1964) demuestran que. el empuje y el par de rotación sobre la boca sufren grandes variaciones debido a la naturaleza discontinua de formación de los detritus.

Evacuación del detrito

El detrito de perforación se elimina con un fluido de barrido que puede ser aire, en los trabajos a cielo abierto, agua o aire húmedo en los trabajos de interior.Las ventajas que reporta el empleo de aire con inyección de agua son las siguientes:

- Facilita la evacuación de detritus y aumenta la velocidad de avance.- Refrigera las bocas de perforación y disminuye los desgastes.- Evita el col matado del barreno.- Elimina el polvo, lo cual es importante en terrenos abrasivos.

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Útiles de corte

La eficiencia de corte de un útil depende en gran medida del diseño del mismo, de acuerdo con el tipo de roca que se desea perforar.El ángulo de ataque "Cl» varía generalmente entre 110° y 140°, siendo tanto más obtuso cuanto más dura es la roca a perforar, pues de lo contrario se produciría el astillamiento del metal duro. En ocasiones se llega a diseños con contornos redondeados.El ángulo del labio de corte «b» varía entre 75° y 80°, y el ángulo de corte «y» entre -6° y 14°, siendo positivo en rocas blandas y negativo en rocas duras.Por último, el ángulo de desahogo vale x = 90° - b = y.

La velocidad de rotación está limitada por el creciente desgaste que sufren las bocas al aumentar el número de revoluciones. Además de la propia abrasividad de las rocas, es necesario tener en cuenta que los desgastes aumentan conforme se aplica un empuje mayor y las fuerzas de rozamiento entre la roca y la boca se hacen más grandes.Como límites prácticos de la perforación rotativa pueden fijarse dos: la resistencia a la compresión de las rocas, que debe ser menor de 80 MPa, y el contenido en sílice, que debe ser inferior al 8%, pues de lo contrario los desgastes serán antieconómicos.Eimco-Secoma ha desarrollado un ensayo para medir la perforabilidad y abrasividad de las rocas. Consiste en efectuar sobre una muestra de roca un taladro con un empuje y una velocidad de rotación constante, la boca es de carburo de tungsteno y el barrido con agua.Se obtiene una curva de penetración-tiempo, y a partir de ésta el índice de perforabilidad o dureza expresada en 1/10mm de avance y midiendo el desgaste sufrido por el útil calibrado durante 30 segundos se determina la abrasividad en décimas de mm de desgaste del borde.Las rocas se clasifican, en función de los dos parámetros, en cuatro grupos o zonas que permiten definir los métodos de perforación más adecuados.

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Zona IZona de dureza muy débil y de poca abrasividad.Dominio de la perforación rotativa en seco, presión pequeña.

Zona IIZona de dureza débil y poca abrasividad. Dominio de la perforación rotativa en seco, o con inyección de aire a presión media.

Zona IIIZona de dureza media y poca abrasividad. Dominio de la perforación rotativa, empujes grandes con inyección de agua a alta presión. El empuje sobre la barrena puede llegar hasta 20 kN.

Zona IVZona de gran dureza y alta abrasividad. Dominio de la roto-percusión hidráulica.Los parámetros de perforación que corresponden a cada zona, para unos diámetros de perforación comprendidos entre 30 y 51 mm.

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Conclusión

A través de este informe y de los resultados obtenidos de nuestra investigación, podemos concluir que el sistema de perforación rotativo tiene mayores ventajas sobre el sistema de perforación rotopercutivo, porque a través de la perforación con tricono se puede lograr los mismo resultados que con perforación rotopercutiva pero con menor costo, esto se podría apreciar en una faena minera de cielo abierto. Si se tratase de exploración, se podría mezclar la perforación con tricono, para poder saber que mineral tiene el yacimiento y su ley, esto por el hecho de ser una perforación más rápida y económica. Si los resultados obtenidos de la perforación con tricono son positivos se procedería a perforar con diamantina, que entrega una información más concreta y confiable sobre el yacimiento, esto porque a pesar de ser una perforación más costosa se tendría la certeza de que el dinero será recuperado.Además después de realizar este informe se pudo apreciar que la perforación es un mundo más complejo del que se cree, y que no es llegar y perforar, se deben considerar los costos de mano de obra, energía, etc., el sector, equipos disponibles, etc. Es un negocio rentable, porque para poder explotar yacimiento, en la etapa de exploración, desarrollo y producción está presente la perforación.

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Anexos

Imágenes de maquinaria

Tricono

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Equipos de sondaje con orugas.

Perforadora Schramm T-130

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Unidad de potencia

Sonda de perforación

Unidad de rotación

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Sujetador de varillas

Pistón de avance

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Winche Wireline

Control Panel

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Bomba de lodos

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Bibliografía

-ATKINS, B. C.: «Drilling Application Successes UsingStratapax Blank Bits in Mining and Construction». AustralianDrilling Association Symposium, 1982.- BERNAOLA, J.: «Perforación Rotativa». II Seminario deIngeniería de Arranque de Rocas con Explosivos en ProyectosSubterráneos. Fundación Gómez-Pardo, 1987.-Wordreference.com/definicion/-Manual de perforación y voladura de rocas Lopez Jimeno.