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  • 16/04/2015

    1

    MTODOS Y EQUIPOS DE PERFORACIN

    Carlos LPEZ JIMENODr. Ingeniero de Minas

    E.T.S.I de MinasUniversidad Politcnica de Madrid, Espaa

    Mtodos de excavacin

    Manual

    Mecnica Excavadoras Martillos hidrulicos Rozadoras Tuneladoras

    Perforacin y voladura

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    2

    Los mtodos de perforacin han evolucionado a lo largo del siglopasado, desde la ejecucin totalmente manual a la actualidad que seefectan los barrenos de manera totalmente automatizada.

    Mtodos de perforacin

    Perforacin manual

    Mtodos de perforacin

  • 16/04/2015

    3

    Las primeras perforadoras neumticas aparecieron a finales del siglo XIX

    Mtodos de perforacin

    1 2 3 4

    Perforacin rotopercutiva

    Martillo en Cabeza, (2 y 3).

    Martillo en Fondo, (1).

    Perforacin rotativa, (4).

    Mtodos de perforacin de rocas

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    4

    Mtodos de perforacin de rocas

    Perforacin rotopercutivaSarta de perforacin

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    Herramienta de prueba usada

    Fuerza

    Penetracin

    Punta de prueba Herramienta de prueba gastada

    REQUERIMIENTOTERICO DE

    FUERZA PARA

    ROTURA

    Mecanismo de rotura

    Perforacin rotopercutivaPrincipios de la perforacin

    Fuerza de Empuje15.000 N (1,5t)

    Fuerza de Impacto del pistn

    250.000 N (25t)

    Veloc. Rotacin 250 r/min

    Varilla

    Manguito

    Perforacin rotopercutivaPercusin

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    Barrena

    Pistn

    Fuerza 25 t

    Perforacin rotopercutivaPercusin

    Baja energa Alta frecuencia

    La misma Potencia de Impacto puede obtenerse con

    Alta energa Baja frecuencia

    Perforacin rotopercutivaPercusin

  • 16/04/2015

    7

    2 x longitud de pistn

    Niveles de tensin en la onda de choque

    2 x longitud de pistn

    Perforacin rotopercutivaPercusin

    Niveles de tensin generados porpistones de la misma masa enmartillos neumticos e hidrulicos

    Niveles de tensin en la onda de choque

    Perforacin rotopercutivaPercusin

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    La onda pierde algo de su energa, del orden del 6 al 10 % por cada

    manguito en la sarta a lo largo del taladro. Esta prdida es debida en parte a

    la diferencia entre el rea de la varilla y del manguito, debido a que las caras

    de la varilla y del manguito nunca tienen un perfecto ajuste entre ellas.

    Prdidas de energa

    Perforacin rotopercutivaPercusin

    La rotacin hace girar la boca entre

    impactos sucesivos, tiene como misin

    hacer que sta acte sobre distintos

    puntos de la roca en el fondo del

    barreno.

    En cada tipo de roca existe una

    velocidad ptima de rotacin para la cual

    se producen los detritos de mayor

    tamao al aprovechar la superficie libre

    del hueco que se crea en cada impacto.

    80 - 150 r/min

    40 - 60 r/min

    Perforacin rotopercutivaRotacin

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    9

    Con el fin de asegurar una buena

    transmisin de la energa a la

    roca, la boca debe estar en

    contacto permanente. Esto se

    consigue con la fuerza de empuje

    suministrada por un motor o

    cilindro de avance, que debe

    adecuarse al tipo de roca y boca. PRESIN DEPERCUSIN BAJA

    PRESIN DE

    PERCUSIN ALTA

    EM

    PU

    JE

    Perforacin rotopercutivaEmpuje

    Para que la perforacin resulte eficaz, es necesario que el fondo del barreno se

    mantenga constantemente limpio evacuando el detritus justo despus de su

    formacin.

    Si esto no se realiza, se consumir una gran cantidad de energa en la trituracin de

    esas partculas, traducindose en desgastes y prdidas de rendimientos, adems

    del riesgo de atascos.

    BARRIDO CON AGUA: DE 0,4 A 1 m/s (0,7 A 1 MPa)

    BARRIDO CON AIRE: DE 15 A 30 m/s

    Perforacin rotopercutivaBarrido

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    10

    Empaquetaduras

    Barrido lateral

    Perforacin rotopercutivaBarrido

    Rotacin por barra estriada

    Perforacin rotopercutivaPerforacin neumtica

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    Rotacin independiente

    Perforacin rotopercutivaPerforacin neumtica

    Una perforadora hidrulica consta bsicamente de los mismos elementos constructivos que una

    neumtica.

    Principios

    La diferencia ms importante entre ambos sistemas

    est en la utilizacin de un motor que acta sobre un

    grupo de bombas que suministran un caudal de

    aceite que acciona las componentes de rotacin y

    movimiento alternativo del pistn.

    Perforacin rotopercutivaPerforacin hidrulica

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    1. PISTN DE AMORTIGUACIN. Presiona el adaptador/sarta de varillaje/boca /contra la roca para que lasbarras estn apretados entre percusiones.

    2. CMARA DE AMORTIGUACIN. Las ondas reflejadas de la roca son absorbidas y convertidas en calor quees absorbido por el sistema hidrulico.

    3. PISTN DE IMPACTO. Con el mismo rea de la seccin transversal que el varillaje para transmitir energacon la mxima eficiencia.

    4. ADAPTADOR. Exactamente adaptado al pistn de impacto para transmitir energa con la mximaeficiencia.

    5. MOTOR DE ROTACIN. Reversible. Ms de 200 Nm.

    6. CMARA DE BARRIDO. Con una presin de barrido de ms de 10 bar.

    7. JUNTA DE SELLADO. Para prevenir el retroceso del martillo.

    Perforacin rotopercutivaPerforacin hidrulica

    TIPOCOP

    1038 HDCOP

    1238 MECOP1440

    COP1838 ME

    COP1838 HF

    COP 3038

    Ao 1973 1983 1985 1990 2000 2004

    Potencia de impacto (kW)

    12 12 21 18 22 30

    Frecuencia de impacto (Hz)

    42-60 40-60 70 90 73 102

    Perforacin rotopercutivaPerforacin hidrulica

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    Menor consumo de energa: la utilizacin de la energa es ms eficiente, siendo necesarioslo 1/3 de la que se consume con los equipos neumticos.

    Menor coste de accesorios de perforacin: En la prctica, se ha comprobado que la vidatil de la sarta se incrementa en un 20% para perforadoras hidrulicas.

    Mayor capacidad de perforacin: Debido a la mejor transmisin de energa de la onda, lasvelocidades de penetracin de las perforadoras hidrulicas son de un 50% a un 100%mayores que los equipos neumticos.

    Presin de trabajo: 7,5 a 25 MPa

    Frecuencia de golpeo: 2.000 5.000 golpes/min

    Velocidad de rotacin: 0 - 500 r/min

    Consumo relativo de aire: 0,6 0,9 (m3/min)cm dimetro

    Caractersticas tpicas

    Ventajas

    Perforacin rotopercutiva / Perforacin hidrulica

    Mayor inversin inicial

    Reparaciones ms complejas y costosas que en las perforadoras neumticas,requirindose una mejor organizacin y formacin de personal de mantenimiento.

    Mejores condiciones ambientales: Los niveles de ruido en una perforadora hidrulica sonsensiblemente menores a los generados por una neumtica, debido a la ausencia delescape de aire.

    Mayor elasticidad de la operacin: Es posible variar dentro de la perforadora la presin deaccionamiento del sistema, la energa por golpe y frecuencia de percusin.

    Mayor facilidad para la automatizacin: Estos equipos son mucho ms aptos para laautomatizacin de operaciones, tales como el cambio de varillaje, mecanismosantiatranque, etc.

    Inconvenientes

    Ventajas

    Perforacin rotopercutivaPerforacin hidrulica