Exploración por Sondaje con Diamantina y Aire Reverso
Nombre: Jorge Arias P.
Pamela González C.
Claudio Schoeler D.
Asignatura: Extracción Mina Sección: 128-2
Profesor: Alejandro Gutiérrez V.
Fecha: 21 septiembre, 2015
Sede Renca
1 1 T a b l a d e c o n t e n i d o
1 Exploración por Sondaje ... 4
1.1 Conceptos Generales ... 4
1.1.1 Empuje...5
1.1.2 Revoluciones por Minuto ...5
1.1.3 Velocidad de Penetración ...5
1.1.4 Desgastes de Elementos de Perforación ...6
1.1.5 Sondaje ...9
2 Exploración por Sondaje con Diamantina... 10
2.1 Indirecta ... 10
2.2 Directa ... 10
2.3 Proveedores ... 11
2.3.1 ATLAS COPCO ...11
2.4 Funcionamiento ... 18
2.4.1 Fundamento ...18
2.4.2 Lubricación ...19
2.4.3 Método ...19
2.4.4 Testigo ...19
2.4.5 Costos ...22
2.5 Procedimientos de Trabajo ... 24
2.5.1 Guía para la Perforación ...24
2.6 Partes Principales ... 32
2.6.1 Mástil y Bastidor de Avance ...32
2.6.2 Elevador Principal y Sistema Wireline ...32
2.6.3 Unidad de Rotación ...33
2
2.6.4 Motor Diesel ...33
2.6.5 Sistema de Enfriado Separado del Aceite Hidráulico ...34
2.6.6 Bomba de Lodo ...34
2.6.7 Soporte de la Barra ...35
2.6.8 Gatos Hidráulicos y Descarga del Mástil ...35
2.6.9 Panel de Control ...36
2.6.10 Brocas, Barrenos y Accesorios ...36
2.7 Aplicaciones ... 38
2.7.1 Tipos de Perforación de Control ...38
2.7.2 Características de la Perforación de Control ...39
2.7.3 Datos Relevantes del Sondaje por Diamantina ...39
2.8 Rendimientos... 41
2.9 Inversión y Costos de Operación ... 41
2.10 Aceros de Perforación ... 41
2.10.1 Tipos de Coronas ...41
2.10.2 Criterios Generales de Selección de Coronas ...49
2.10.3 Recomendaciones para el Buen Uso de las Coronas ...50
2.10.4 Guía de Selección de Coronas ...51
3 Exploración por Sondaje con Aire Reverso ... 52
3.1 Proveedores ... 55
3.1.1 Atlas Copco ...55
3.2 Funcionamiento ... 65
3.3 Procedimientos de Trabajo ... 68
3.4 Partes Principales ... 68
3.4.1 Ciclón ...68
3
3.4.2 Cuarteadores ...68
3.5 Aplicaciones ... 71
3.5.1 Perforación Minera ...71
3.5.2 Perforación para Pozos (piezómetros) ...71
3.5.3 Perforación Diamantina (core drill) ...71
3.5.4 Perforación Ambiental ...72
3.5.5 Segado de Pozos. ...72
3.6 Rendimientos... 73
3.7 Inversión y Costos de Operación ... 73
3.8 Aceros de Perforación ... 74
3.8.1 Barra de Perforación Aire Reverso con Tubo Interior ...74
3.8.2 Martillo RC 50 ...76
4 Proyecto de Innovación ... 77
4.1 Bloqueo de Funcionamiento ... 77
4.2 Alerta al Operador ... 78
4.3 Aportes ... 78
4.3.1 Consecuencias Directas ...79
5 Referencias ... 80
4
1 E x p l o r a c i ó n p o r S o n d a j e
La exploración geológica y el sondaje minero buscan identificar la presencia de minerales (tipo, calidad y cantidad estimada) en áreas de exploración. Se utilizan diversos equipos para realizar las distintas actividades y a su vez intervienen personas de diversas disciplinas, como geólogos, geofísicos, geoquímicos, topógrafos y operadores de equipos de perforación, entre otras). Gracias a estos procesos se pueden identificar grandes concentraciones de minerales de mena (sulfuros, óxidos), dando pie a la conformación de proyectos de extracción, los cuales pueden tomar la forma de faenas mineras a rajo abierto o subterráneas.
(CCM.cl, s.f.)
1 . 1 C o n c e p t o s G e n e r a l e s
En el procedimiento de perforación es necesario considerar diferentes parámetros con el fin de realizar una operación óptima. Las variables internas que intervienen en la perforación son:
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1 . 1 . 1 E m p u j e
El empuje aplicado sobre la broca o bit debe ser suficiente para sobrepasar la resistencia a la compresión que opone la roca, pero no debe ser excesivo, puesto que puede causar fallas en todo el sistema de perforación, como el
"atascamiento" de las barras. En el caso de la perforación de rocas duras, el empuje elevado sobre la roca puede producir roturas en los insertos (botones) y disminuir la vida útil de los cojinetes (triconos), pero no necesariamente aumentará la longitud de perforación.
1 . 1 . 2 R e v o l u c i o n e s p o r M i n u t o
La velocidad con que se va penetrando la roca (velocidad de penetración) es directamente proporcional a las revoluciones por minuto, en una proporción algo menor que la unidad, hasta el límite impuesto por la evacuación de detritos. En el caso de la perforación rotativa con triconos, las velocidades de rotación varían desde 60 a 120 RPM, y el límite de velocidad de rotación queda determinado por el desgaste en los cojinetes, el que también tiene relación con el empuje y evacuación de detritos (barrido).
1 . 1 . 3 V e l o c i d a d d e P e n e t r a c i ó n
La velocidad con que se penetra la roca (perforación) depende de muchos factores externos (por ejemplo factores geológicos), tales como las propiedades físicas de la roca y la resistencia a la compresión. Si bien es difícil determinar la velocidad de penetración, ésta define un conjunto de parámetros de rendimiento de la operación minera. Existen dos procedimientos para determinar la velocidad de penetración:
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1 . 1 . 3 . 1 R e a l i z a r E n s a y o s R e a l e s c o n R o c a s R e p r e s e n t a t i v a s y P e r f o r a r l a s
En función de los resultados obtenidos, se determina un conjunto de parámetros de diseño, como el tipo de bit o tricono recomendado, el empuje requerido y la duración de los aceros de perforación.
1 . 1 . 3 . 2 C a l c u l a r l a V e l o c i d a d d e P e n e t r a c i ó n a p a r t i r d e l a R e s i s t e n c i a a l a C o m p r e s i ó n d e l a R o c a
Utilizando fórmulas empíricas que relacionan el avance del bit o tricono por cada revolución. Una vez determinada la velocidad de penetración (m/h), es posible calcular la velocidad media de perforación, en cuyo cálculo se incluyen los tiempos que el equipo no está trabajando y la disponibilidad mecánica.
1 . 1 . 4 D e s g a s t e s d e E l e m e n t o s d e P e r f o r a c i ó n
En todo procedimiento de perforación es muy relevante llevar al máximo la vida útil de todos los componentes. Considerando que ella está influida tanto por agentes externos como por internos, es importante considerar las siguientes recomendaciones:1 . 1 . 4 . 1 D e s g a s t e U n i f o r m e d e l a s B a r r a s d e P e r f o r a c i ó n
Esto se consigue alternando sistemáticamente las posiciones de las barras en la columna, de modo que si en una perforación la barra A está en el primer lugar (al lado del bit), en la siguiente perforación tendría que ser la última, y así sucesivamente. De esta forma, cada barra que es sometida a un esfuerzo fuerte y prolongado "descansará" en la siguiente perforación.
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1 . 1 . 4 . 2 I n c o r p o r a c i ó n d e B a r r a s E x t r a s
Si la profundidad de los tiros son de "n" barras, se debe tener "n+1" o "n+2"
barras. Con esto se consigue prolongar la vida útil del conjunto de barras más allá de la fatiga o fractura prematura de uno de sus elementos. Esto es muy importante, ya que no es recomendable mezclar componentes nuevos con los antiguos en la operación.
1 . 1 . 4 . 3 U s o d e C a b a l l e t e s o B a s t i d o r e s p a r a l a U b i c a c i ó n d e l a s B a r r a s
Situados cerca de la perforadora, permiten mantener las barras en posiciones determinadas de acuerdo con el orden en que se van empleando, haciendo posible además una correcta mantención.
1 . 1 . 4 . 4 M e t r a j e y R e n d i m i e n t o
Con el propósito de poder registrar el desempeño de los componentes y determinar posibles fallas, es conveniente llevar el control del metraje y del rendimiento de los componentes. Considerando las recomendaciones anteriores, es importante cuidar los siguientes aspectos, especialmente cuando se trata de una perforación manual:
1 . 1 . 4 . 4 . 1 B u e n A p r i e t e d e l a s C o n e x i o n e s
Todas las conexiones deben estar siempre bien apretadas, puesto que con esto se evitan desplazamientos que originan desgastes prematuros y dificultades en la transmisión de energía.
1 . 1 . 4 . 4 . 2 B u e n a A l i n e a c i ó n d e l a P e r f o r a d o r a R e s p e c t o d e l a P e r f o r a c i ó n ( e l t i r o )
Esta medida evita el desgaste por roce contra las paredes, las flexiones innecesarias que disminuyen la vida útil de las barras, la desviación en las perforaciones, etcétera.
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1 . 1 . 4 . 4 . 3 C u i d a d o e n l a E m p a t a d u r a
Se debe iniciar la perforación con poca presión y avance. Una vez efectuada la empatadura, ejercer el empuje necesario para perforar.
1 . 1 . 4 . 4 . 4 C a l e n t a m i e n t o s p o r B a j a P r e s i ó n d e A v a n c e
Es recomendable evitar calentamientos por baja presión de avance y las flexiones por exceso de avance.
1 . 1 . 4 . 4 . 5 B a r r i d o C o n t i n u o
El barrido debe ser continuo e intenso en caso de presencia de rocas fracturadas, las que pueden "atascar" las barras.
1 . 1 . 4 . 4 . 6 U s o d e H e r r a m i e n t a s C o r r e c t a s
Se requiere el uso de las herramientas adecuadas para los desacoplamientos, evitando daños innecesarios, como el "hincamiento" de los dientes de una llave inglesa, lo que puede fracturar la barra.
1 . 1 . 4 . 4 . 7 A l m a c e n a m i e n t o d e B a r r a s
Es imprescindible guardar las barras en lugares adecuados, de manera de evitar la corrosión, que acorta la vida útil. (Codelcoeduca, s.f.)
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1 . 1 . 5 S o n d a j e
La perforación o sondajes constituyen la culminación del proceso de exploración de minerales mediante el cual se define la tercera dimensión de un prospecto y su geometría en el subsuelo. La perforación proporciona la mayor parte de la información para la evaluación final de un prospecto y en última instancia, determinará si el prospecto es explotable económicamente. Los análisis químicos de las muestras de testigos sondajes son la base para determinar la ley media del depósito mineral. El cuidadoso registro de las muestras de testigos de sondajes ayuda a delinear la geometría y el cálculo del volumen de mineral y proporciona importantes datos estructurales. Los dos principales tipos de perforación son de diamantina (DDH) y los de aire reverso o circulación inversa (RC).
