INTEGRANTES:
Carlos Suarez Jean Piere 20180291C
Contreras Ancieta Cesar 20194067C
Cotrina Cipriano Jhon 20192074B
Valencia Díaz Piero 20171182K
Perforación
Hidráulica
PERFORACIÓN HIDRÁULICA
• Hasta mediados de la década del 1800, apareció uno de los primeros diseños de perforadores neumáticos.
• La toma de conciencia de que el polvo generado por la perforación mecánica en seco era un gran peligro para la salud se demoró otros 50 años o más.
• Un desarrollo posterior a la II Guerra Mundial, la aplicación de la tecnología hidráulica en entornos industriales..
• La empresa Atlas Copco presentó su primera perforadora hidráulica, la COP1038, en conmemoración de su centenario en 1973
Evolución de la perforación, diseños nuevos
Hoy en día, las perforadoras hidráulicas son las máquinas preferidas para gran
parte de las empresas mineras y contratistas de todo el mundo
Perforadoras hidráulicas
• Ofrecen mayor beneficio por no tener que depender de una amplia gama de tuberías para su fuente de alimentación
• Bombas eléctricas que aportan ventajas en términos de reducción de ruidos y mejor calidad de ventilación
• Los equipos que transportan las
perforadoras hidráulicas, ya sea
para el desarrollo o producción,
son más flexibles de usar
• Minimiza la fricción dentro de sus perforadoras para garantizar que los componentes más importantes logren una buena vida útil.
• Se han introducido pistones resistentes a la corrosión y, por lo general, más durables a los impactos.
• El acero de alta calidad es el ingrediente más importante para lograr una perforadora de galerías exitosa. Estos aceros son tan duros que el tratamiento térmico por separado no es necesario
• Se han producido avances en la tecnología de la aleación, revestimiento y tratamiento térmico para prolongar la vida útil de los componentes en condiciones de perforación cruciales.
Materiales más resistentes
PERFORACION MINERA
En medio de la oscuridad de una galería minera
subterránea, los especialistas en perforación son los encargados de abrir la ruta para obtener el mineral.
La perforación es una de las operaciones más importantes dentro de la actividad minera.
Su propósito es abrir en la roca o mineral huecos
cilíndricos llamados taladros. Estos están destinados a alojar o colocar explosivo y sus accesorios en su
interior.
TIPOS DE PERFORACION
PERFORACION MANUAL
El barreno es sostenido por el ayudante, mientras que el otro golpea con una
comba, luego se hace girar un cierto ángulo para proseguir con el proceso de
perforación
PERFORACION NEUMATICA
Se usa como energía el aire
comprimido para realizar huecos de diámetro pequeño con los barrenos integrales que poseen una punta de bisel
PERFORACION HIDRAULICA
Cuenta con un tablero de control computarizado, equipado con un
software de perforación donde se grafica
el trazo de perforación requerido
PERFORACION ELECTRICA
El problema principal es el
sostenimiento de la perforadora
para mantenerla fija en la posición
de la perforación.
TIPOS DE PERFORADORES CONVENCIONALES
Jack Leg. Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados.
Jack Hammer. Perforadoras usadas para la construcción de piques, realizando la
perforación vertical o inclinada hacia abajo.
Stoper. Perforadora que se emplea para la
construcción de chimeneas y tajeado en
labores de explotación (perforación vertical
hacia arriba).
UBICACIÓN E INSTALACION DE LOS TALADROS
Litología particular con unas heterogeneidades debidas a los agregados minerales y a una
estructura geológica en un estado tensional característico,
• Grado de fragmentación
Se refiere al tamaño que debe tener el material ya volado
• El equipo de perforación
A veces se complica el uso de determinados equipos de perforación, sobre todo en la
perforación de arranques y cueles, donde tiene que darles la inclinación correcta.
• Clase de terreno donde se va a perforar
Perforación Rotopercutiva
La perforación a rotopercusión es el sistema más clásico de perforación de barreno.
El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero (pistón) que gol pea a un útil que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final (boca).
Los equipos rotopercutivos se clasifican en dos grandes grupos según donde se encuentre colocado el marti llo:
Martillo en cabeza. En estas perforadoras dos de las acciones básicas, rotación y percusión, se pro ducen fuera del barreno, transmitiéndose a través de una espiga y del varillaje hasta la boca de perfo ración. Los martillos pueden ser de accionamiento neumático o hidráulico.
Martillo en fondo. La percusión se realiza directa mente sobre la boca de perforación, mientras
que la rotación se efectúa en el exterior del barreno. El accionamiento del pistón se lleva a cabo
neumáti camente mientras que la rotación puede ser neu mática o hidráulica.
Las ventajas principales, que presenta la perforación rotopercutiva, son:
• Es aplicable a todos los tipos de roca, desde blan das a duras.
• La gama de diámetros de perforación es amplia.
• Los equipos son versátiles, pues se adaptan bien a diferentes trabajos y tienen una gran movilidad.
• Necesitan un solo hombre para su manejo y opera ción.
• El mantenimiento es fácil y rápido, y
• El precio de adquisición no es elevado.
Fundamentos de la Perforación Rotopercutiva
La perforación a rotopercusión se basa en la combi nación de las siguientes acciones:
• Percusión. Los impactos producidos por el gol peo del pistón originan unas ondas de choque que se transmiten a la boca a través del varillaje (en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo).
• Rotación. Con este movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones.
• Empuje. Para mantener en contacto el útil de perforación con la roca se ejerce un empuje so bre la sarta de perforación.
• Barrido. El fluido de barrido permite extraer el detritus del fondo del barreno.
El proceso de formación de las indentaciones, con el que se consigue el avance en este sistema de perforación, se divide en cinco instantes, tal como se refleja en la siguiente figura.
a) Aplastamiento de las rugosidades de la roca por contacto con el útil.
b) Aparición de grietas radiales a partir de los puntos de concentración de tensiones y formación de una cuña en forma de V.
c) Pulverización de la roca de la cuña por aplasta miento.
d) Desgajamiento de fragmentos mayores en las zo nas- adyacentes a la cuña.
e) Evacuación del detritus por el fluido de barrido.
Formación de Indentaciones
La energía liberada por golpe en un martillo puede estimarse a partir de cualquiera de las expresiones siguientes:
Mp = Masa del pistón.
Vp = Velocidad máxima del pistón.
Pm = Presión del fluido de trabajo (aceite o aire) dentro del cilindro.
AP = Superficie de la cara del pistón.
IP = Carrera del pistón.
Energía
En la mayoría de los martillos hidráulicos los fabri cantes facilitan el valor de la energía de impacto, pero no sucede lo mismo para los martillos neumáticos. Especial cuidado debe tomarse en este caso al estimar “Pm”, ya que dentro del cilindro ésta es de un 30 a un 40% menor que en el compresor, debido a las pérdi das de carga y expansión del aire al desplazarse el pistón.
La potencia de un martillo es pues la energía por golpe multiplicada por la frecuencia de impactos “ng”
Potencia
Perforación con martillo en cabeza
Este sistema de perforación se puede calificar como el más clásico o convencional, y aunque su empleo por accionamiento neumático se vio limitado por los mar tillos en fondo y equipos rotativos, la aparición de los martillos hidráulicos en la década de los setenta ha hecho resurgir de nuevo este método complemen tándolo y ampliándolo en su campo de aplicación.
Una perforadora hidráulica consta básicamente de los mismos elementos constructivos que una neumá tica.
Perforación Hidráulica
La diferencia más importante entre ambos sistemas estriba en que en lugar de utilizar aire comprimido, generado por un compresor accionado por un motor Diesel o eléctrico, para el gobierno del motor de rotación y para producir el movimiento alternativo del pis tón, un motor actúa sobre un grupo de bombas que suministran un caudal de aceite que acciona aquellos componentes.
Aunque en un principio la introducción de estos equipos fue más fuerte en trabajos subterráneos, con el tiempo, se ha ido imponiendo en la perforación de superficie complementando a las perforadoras neu máticas.
Características medias de Martillos Hidráulicos
Las razones por las que la perforación hidráulica supone una mejora tecnológica sobre la neumática son las siguientes:
Menor consumo de energía:
Las perforadoras hidráulicas trabajan con fluidos a presiones muy superiores a las accionadas neu máticamente y, además, las caídas de presión son mucho menores. Se utiliza, pues, de una forma más eficiente la energía, siendo sólo necesario por me tro perforado 1/3 de la que se consume con los equipos neumáticos.
70
Menor coste de accesorios de perforación:
La transmisión de energía en los martillos hidráuli cos se efectúa por medio de pistones más alarga dos y de menor diámetro que los correspondientes a los martillos neumáticos. La fatiga generada en el varillaje depende de las secciones de éste y del tamaño del pistón de golpeo, pues, como se ob serva en la siguiente figura, la forma de la onda de choque es mucho más limpia y uniforme en los martillos hidráulicos que en los neumáticos, donde se pro ducen niveles de tensión muy elevados que son el origen de la fatiga sobre el acero y de una serie de ondas secundarias de bajo contenido energético. En la práctica, se ha comprobado que la vida útil del varillaje se incrementa para las perforadoras hi dráulicas aproximadamente un 20%.
Mayor capacidad de perforación:
Debido a la mejor transmisión de energía y forma de la onda, las velocidades de penetración de las perforadoras hidráulicas son de un 50 a un 100% mayores que las que los equipos neumáticos.
Mejores condiciones ambientales
Los niveles de ruido en una perforadora hidráulica son sensiblemente menores a los generados por una neumática, debido a la ausencia del escape de aire. Principalmente, esto es así en el campo de las bajas frecuencias, donde los auriculares protec tores son menos eficientes.
Además, en las labores subterráneas no se produce la niebla de agua y aceite en el aire del frente, mejorando el ambiente y la visibilidad del operario. Por otro lado, la hidráulica ha permitido un diseño más ergonómico de los equipos, haciendo que las condiciones generales de trabajo y de seguridad sean mucho más favorables.
Mayor elasticidad de la operación:
Es posible variar dentro de la perforadora la pre sión de accionamiento del sistema y la energía por golpe y frecuencia de percusión.
Mayor facilidad para la automatización:
Estos equipos son mucho más aptos para la auto matización de operaciones, tales como el cambio de varillaje, mecanismos antiatranque, etc.
Por el contrario, los inconvenientes que presentan son:
- Mayor inversión inicial.
- Reparaciones más complejas y costosas que en las perforadoras neumáticas,
requiriéndose una mejor organización y formación del personal de mante nimiento.
Solimec Sr-R30
Perforadoras Solimec
SC-135
SR-75
El modelo Sandvik DD422i es un equipo de perforación de desarrollo esta equipado con perforadoras hidráulicas RD525 de 25 kW
TEI Rock Drills sostiene que la nueva TE1000 es la
perforadora con el perfil más corto y bajo en su clase de potencia.
Como un pilar a largo plazo en la tecnología de
perforación, la perforadora COP1838 de Atlas Copco
proporciona 18-19 kW de potencia de percusión de hasta 60 Hz.
