Minería y Metalurgia
Jumbo Radial o de producción Equipo de perforación en minería subterránea
NOMBRE:-Vania Flores -Stefania Rivera -María José Salamanca -Julio Valdivia CARRERA: Minería y Metalurgia ASIGNATURA: Extracción mina I PROFESOR: Andrés López FECHA: 20 de octubre del 2016
Resumen Este fragmento habla sobre las diferentes maquinarias de perforación radial existentes en el área de minería chilena como lo es el jumbo siendo unas unidades de perforación equipadas con uno o varios martillos perforadores. Pudiendo ser de tipo radial o de producción, más conocido como simba, el cual es traído a chile por dos empresas la primera es Sandvik proveedor líder en equipos, herramientas. La segunda empresa proveedora es la empresa mundial Atlas Copco especializada en maquinaria de minería y compresores, este atlas cuenta con una variada gama de equipos de perforación de las cuatro operaciones unitarias. Se abordaran temas sobre el funcionamiento de la perforadora simba o jumbo de producción, los cuales son equipados con uno o más martillos además de tener variadas ocupaciones en minería subterránea y algunas pocas en minería a cielo abierto, además se incorporara los componentes principales de la perforadora, las cuales son cinco partes primordiales como el mecanismo de traslación y el sistema de accionamiento, entre otros, también presentaremos los tipos de desplazamientos de la perforadora y los modos de perforación de esta maquinaria pesada. En los procedimientos de trabajo se mencionarán temas muy importantes ya que se exponen las características que debe tener un operador de un equipo de perforación radial. Se nombrará las habilidades necesarias para cumplir las condiciones de un operario tales como. ser responsable, las capacitaciones necesarias para poder conducir esta perforadora, además del entrenamiento al que debe ser sometido el operario para operar esta maquinaria. También se mencionará el procedimiento antes durante y después, para tener una óptima producción sin preocupaciones y accidentes. Se mencionarán los principales equipos de perforación, sus partes principales como lo son el tipo de martillo y carrusel con sus respectivos tipos de barras y función de cada una de ellas, esto se complementa con el uso de esta maquinaria según el tipo de galería, diámetros a perforar incluyendo el espaciamiento en cada una de las perforadoras y características del macizo rocoso.
Extracción Mina I
1
Tabla de contenido 1
Introducción........................................................................................................... 1
2
Proveedores........................................................................................................... 2 2.1
Sandvik............................................................................................................ 2
2.2
Atlas Copco...................................................................................................... 2
2.2.1
Atlas copco cuenta con 7 tipos de Perforadoras simba..............................4
3
Funcionamiento.................................................................................................... 14
4
Procedimiento de trabajo..................................................................................... 16 4.1
Características de un operador de equipo de perforación radial...................16
4.1.1
Capacitación............................................................................................ 16
4.1.2
Entrenamiento......................................................................................... 16
4.1.3
Habilidad para el trabajo.........................................................................16
4.2
Equipo............................................................................................................ 17 Extracción Mina I
2
4.2.1
Antes de poner en marcha el equipo.......................................................17
4.2.2
Durante la operación del equipo.............................................................17
4.2.3
Al terminar la operación..........................................................................17
4.3
Ajustes de perforación................................................................................... 18
4.4
Cuidados para el equipo................................................................................ 18
4.4.1
Ajustes de presiones y flujos...................................................................18
4.4.2
Ajuste de las revoluciones por minuto de rotación..................................18
4.4.3
Ajuste de presión del mecanismo de percusión.......................................19
4.4.4
Ajuste de presión agua de barrido...........................................................19
4.5
5
Errores más comunes dentro de la perforación radial...................................19
4.5.1
Error de posicionamiento.........................................................................19
4.5.2
Error de medición de ángulos..................................................................19
4.5.3
Error de empate...................................................................................... 19
4.5.4
Error en el largo de los tiros.....................................................................19
Partes Principales................................................................................................. 20 5.1
Pistón............................................................................................................. 20
5.2
Martillo perforador......................................................................................... 20
5.3
Deslizadera.................................................................................................... 20
5.4
Panel de control............................................................................................. 20
5.5
Deslizaderas de cadena................................................................................. 21
5.6
Deslizadera de cable...................................................................................... 21
5.7
Deslizaderas hidráulicas................................................................................ 21
5.8
Barra.............................................................................................................. 21
5.9
Bit.................................................................................................................. 21
5.10 Deslizaderas de tornillo................................................................................. 22 5.11 Adaptadores de culata................................................................................... 22 5.12 Manguitos o coplas........................................................................................ 23 5.13 Barras de extensión....................................................................................... 23 5.14 Brocas............................................................................................................ 24 5.15 Tubos............................................................................................................. 27 6
7
Aplicaciones......................................................................................................... 28 6.1
Perforación de banqueo................................................................................. 28
6.2
Perforación de producción............................................................................. 28
6.3
Perforación de chimeneas y piques...............................................................29
6.4
Perforación con sostenimiento de rocas........................................................30
Rendimientos....................................................................................................... 31 Extracción Mina I
3
8
Inversión y costos de operación...........................................................................33
9
Aceros de perforación.......................................................................................... 34
10
Discusión.......................................................................................................... 39
11
Conclusión........................................................................................................ 40
12
Bibliografía........................................................................................................ 41
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1 “Diámetro de martillo”....................................................................................... 3 2 “Simba 1254”................................................................................................... 4 3 “Simba 1354”................................................................................................... 5 4 “Simba E7 C”................................................................................................... 6 5 “Simba E7”...................................................................................................... 7 6 “Simba E7 C-ITH”............................................................................................. 8 7 “Simba 364”..................................................................................................... 9 8 “Simba E7 C-ITH”........................................................................................... 10 9 “Simba C-ITH”................................................................................................ 11 10 “Simba M4”.................................................................................................. 12 11 “Simba M6”.................................................................................................. 13 12 “Indica algunas partes de las deslizaderas”.......................................................22 13 “Adaptadores de culata”................................................................................. 22 14 “Manguitos o coplas”..................................................................................... 23 15 “Barras de extensión”.................................................................................... 23 16 “Pastillas o plaquitas”..................................................................................... 24 17 “Botones”..................................................................................................... 26 18 “Tubos de perforación”................................................................................... 27 19 “Perforación de banqueo”............................................................................... 28 20 “Perforación de producción”............................................................................28 21 “Perforación de chimeneas y piques”...............................................................29 22 “Perforación con sostenimiento de roca”...........................................................30 23 “Carbono”.................................................................................................... 34 Extracción Mina I
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24 “Molibdeno”.................................................................................................. 35 25 “Niquel”....................................................................................................... 35 26 “Vanadio”..................................................................................................... 36 27 “Wolframio”.................................................................................................. 36 28 “Cobalto”..................................................................................................... 37 29 “Manganeso”................................................................................................ 37 30 “Cromo”....................................................................................................... 38
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5
1
INTRODUCCIÓN
A lo largo de los años, dentro de la industria minera se ha tenido un gran avance tecnológico, los cuales se ven reflejados mayormente en los equipos que se utilizan para realizar labores. Estos avances han ayudado a que cada labor cumpla con un mayor rendimiento, una menor contaminación al medio ambiente, y una mayor seguridad a la hora de estar operando estas grandes maquinarias. La perforación es una operación fundamental a la hora de poner en marcha la explotación de un yacimiento, como lo son las perforaciones de banqueo, utilizadas en minas cielo abierto o en subterránea para métodos de explotación por hundimiento de subniveles, también está la perforación de avance de galerías y túneles , necesarias para crear más accesos dentro de una mina, y la perforación con recubrimiento de rocas, esta se emplea en labores subterráneas cuando es requerido fortificar algún área que pueda verse afectada por el debilitamiento de la roca y causar daños al personal, equipos, o al correcto funcionamiento de la mina. La fragmentación del macizo rocoso es de vital importancia cuando se quiere crear galerías dentro de una mina subterránea o cuando se requiere hacer una explotación por métodos de hundimiento, para este tipo de trabajos los equipos SIMBA (jumbos radiales o de producción) son los que se deben aplicar, ya que poseen la capacidad de perforar verticalmente o en variados ángulos respecto a un punto fijo. Este equipo a lo largo de su historia ha tenido variadas modificaciones en cuanto a su modo de uso y la tecnología que lo habilita, hoy en día, la maquinaria de tipo SIMBA no se compara a la de décadas atrás, ya que, al crecer la minería, el pensamiento de innovador de tener una mayor producción y poder reducir los tiempos de trabajo era inminente. En este informe se darán a conocer las principales características de un equipo de perforación radial, sus aplicaciones dentro de una labor, proveedores, los cuales se han encargado de mantener a la industria minera al tanto de las nuevas tecnologías e indumentaria que el mercado mundial ofrece, tipos de equipos SIMBA y sus respectivas características, sus principales partes, el tipo de conocimiento que debe tener un operador de equipo de esta relevancia.
Extracción Mina I
1
2 2.1
PROVEEDORES
Sandvik
Sandvik Mining y Sandvik Construction son dos áreas de negocio dentro del grupo Sandvik y un proveedor líder en equipos, herramientas provistas de carburo cementado, servicios y soluciones técnicas de perforación, corte, trituración y clasificación de rocas y minerales en las industrias de Minería y Construcción. También ofrecen soluciones para muchas aplicaciones en la industria de la construcción, incluyendo perforación de roca en superficie, tunelería, demoliciones, reciclaje y rehabilitación de asfaltos. Nuestra oferta de productos incluye herramientas y equipos de perforación, cargadores y camiones, equipos de trituración
y
cribado
y
sistemas
de
manejo
de
materiales
a
granel.
Cada producto es el resultado de una extensa fase de Investigación y Desarrollo, apoyado por un amplio expertise de aplicación y una red mundial de servicio en sitio, entrenamiento y soporte a toda hora.
2.2
Atlas Copco
Empresa mundial además de grupo industrial líder en equipos de construcción y minería. Esta entidad ofrece soluciones sostenibles para aumentar la productividad de sus clientes a través de productos y servicios innovadores. Atlas Copco cuenta con una gama muy extensas de equipos de perforación, como el simba o equipo de perforación radial de barrenos largos, estos equipos cuentan con la característica y capacidad para perforar en cualquiera de las direcciones que permita el terreno. Características Generales del Simba:
Vehículo Hidráulico Diámetro de perforación de 82 mm a 216 mm Profundidad hasta 150M Las dimensiones de la perforación dependen del tipo de martillo usado.
Extracción Mina I
2
Martillo en cabeza (OTH): Rotación y percusión se producen fuera del barreno transmitiendo a través del varillaje hasta la boca de la perforación. Martillo en Fondo (DTH): Percusión directa sobre la boca de la perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del Barreno. Accionamiento del pistón se lleva a cabo neumáticamente mientras que la rotación puede ser neumática o hidráulica.
Imagen 1 “Diámetro de martillo”
Extracción Mina I
3
2.2.1 Atlas copco cuenta con 7 tipos de Perforadoras simba A. Simba 1254 Equipo de perforación de barrenos largos para galerías de tamaño pequeño a mediano en el rango de 51 a 89 mm de diámetro. Proporciona una gran área de cobertura y puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes en las paredes laterales. Características
Martillo COP 1838ME de 18 kW para alta disponibilidad y productividad, o COP 2550UX de 25 kW
para barrenos de mayor diámetro y condiciones de terreno más difíciles. Carrusel con capacidad de 17+1 barras para perforación mecanizada de hasta 32 m. Control remoto en la línea de visión para una alta movilidad. Brazo péndulo y unidad de rotación deslizante para una alta cobertura.
Imagen 2 “Simba 1254”
Extracción Mina I
4
B. Simba 1354 Equipo de perforación de barrenos largos para galerías de tamaño pequeño a mediano en el rango de diámetros de perforación de 51 a 89 mm. Proporciona una gran área de cobertura y puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes en las paredes laterales. Está equipado con un martillo en cabeza de alto rendimiento que proporciona una solución sostenible para la perforación de barrenos largos. Características
Martillo COP 1838ME de 18 kW para alta disponibilidad y productividad, o COP 2550UX de 25 kW
para barrenos de mayor diámetro y condiciones de terreno más difíciles. Carrusel con capacidad de 17+1 barras para perforación mecanizada de hasta 32 m. Brazo péndulo y unidad de rotación deslizante para una alta cobertura.
Imagen 3 “Simba 1354”
Extracción Mina I
5
C. Simba E7 C Equipo de perforación de barrenos largos para galerías medianas a grandes, con un diámetro de 98 a 178 mm. Puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes con un espaciado de hasta 4 metros. Equipado con un martillo en cabeza de alto rendimiento y una unidad de perforación montada en el brazo, el Simba E7 C ofrece una solución de alta precisión para la perforación de barrenos largos. Características
Martillo COP 3060MUX de 30 kW para una gran eficiencia de productividad, o COP 4050MUX de
40 kW para una alta productividad y grandes diámetros de barreno. Unidad de perforación montada en el brazo para lograr un alcance y flexibilidad máximos. Carrusel con capacidad de 17+1 barras para perforación mecanizada de hasta 32 m o 27+1 barras
para perforación mecanizada de hasta 51 m. Sistema de control del equipo (RCSsistema de control informatizado para las plataformas de perforación que sorprendió al mercado.) que garantiza una alta precisión, productividad y ergonomía para el operador.
Imagen 4 “Simba E7 C”
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6
D. Simba E7 Diseño moderno que comparte muchos componentes comunes con el exitoso equipo de perforación frontal Boomer S1. Es un equipo de perforación de barrenos largos para galerías medianas a grandes en el rango de diámetros de perforación de 51 a 89 mm. Puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes con un espaciado de hasta 5,9 metros. Equipado con un martillo en cabeza de alto rendimiento y una unidad de perforación montada en el brazo, el Simba S7 ofrece una solución de alta precisión para la perforación de barrenos largos. Características
Martillo COP 1838+ y MUX+ 18 kW para alta disponibilidad y productividad Robusta unidad de perforación montada en el brazo para lograr el máximo alcance y la máxima
flexibilidad en la perforación de barrenos largos y barrenos para bulones. Carrusel con capacidad de 10+1 barras para perforación mecanizada de hasta 20 metros.
Imagen 5 “Simba E7”
Extracción Mina I
7
E. Simba E7 C-ITH Equipo de perforación de barrenos largos para galerías medianas a grandes en el rango de diámetros de 51 a 89 mm. Puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes con una separación de hasta 6,4 m. Está equipado con un martillo en cabeza de alto rendimiento y el sistema de control RCS de Atlas Copco, lo que proporciona una solución de alta precisión para la perforación de barrenos largos. Características
Martillo COP 1838ME de 18 kW para alta disponibilidad y productividad. Unidad de perforación montada en el brazo para lograr el máximo alcance y la máxima flexibilidad
en la perforación de barrenos largos y barrenos para bulones. Carrusel con capacidad de 17+1 barras para perforación mecanizada de hasta 32 m. El Simba ME7 C incorpora el fiable sistema de control RCS que asegura la máxima precisión, productividad, fiabilidad y ergonomía para el operario.
Imagen 6 “Simba E7 C-ITH”
Extracción Mina I
8
F. Simba 364 Equipo de perforación de barrenos largos para galerías pequeñas a medianas en el rango de 90 a 165 mm de diámetro de perforación. Puede perforar barrenos paralelos con un espaciado de 1,5 metros en las paredes laterales y hasta 3 m de espaciado en perforación ascendente y descendente. Está adaptado para equipar martillos en fondo de alto rendimiento con grandes diámetros de barreno, proporcionando una solución de alta precisión para la perforación de barrenos largos. Características
Motor de rotación de alto par y un martillo de alto rendimiento para perforar barrenos largos y
rectos. Carrusel con capacidad de 27+1 barras para perforación mecanizada de hasta 51 m. Control remoto en la línea de visión para una alta movilidad.
Imagen 7 “Simba 364”
Extracción Mina I
9
G. Simba E7 C-ITH Equipo de perforación de barrenos largos para galerías medianas a grandes en el rango de diámetros de perforación de 95 a 178 mm. Puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes con una separación de hasta 5,9 m. Equipado con un martillo neumático en fondo de alto rendimiento, el Simba E7 C-ITH representa una solución de alta precisión para la perforación de barrenos largos. Características
Unidad de perforación montada en el brazo para lograr un alcance y flexibilidad máximos. Carrusel con capacidad de 27+1 barras para perforación mecanizada de hasta 51 m. Sistema de control del equipo RCS que garantiza una alta precisión, productividad y ergonomía para el operador.
Imagen 8 “Simba E7 C-ITH”
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H. Simba W6 C-ITH Equipo de perforación de barrenos largos para galerías medianas a grandes en el rango de diámetros de perforación de 89 a 165 mm. Puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes con un espaciado de 3 metros. Está adaptado para equipar martillos en fondo con barrido por agua para grandes diámetros de barreno e incorpora el sistema RCS de Atlas Copco, representando así una solución de alta precisión para la perforación de barrenos largos. Características
Martillo de fondo accionado por agua para una desviación mínima del barreno. Carrusel con capacidad de 35+1 barras para perforación mecanizada de hasta 63 m. El Simba W6 C-ITH incorpora el fiable sistema de control RCS, que asegura la máxima precisión, productividad y ergonomía para el operador.
Imagen 9 “Simba C-ITH”
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I.
Simba M4
Equipo de perforación de producción de barrenos largos para minería en galerías de tamaño mediano a grande. Acomoda una gama de brocas, perforadoras y martillos en fondo para adaptarse a sus necesidades específicas. El operador del equipo goza de una excelente visibilidad y de una mayor seguridad en la cómoda cabina. Si busca una solución productiva y de alta precisión para perforación de barrenos largos. Características
Robusto y preciso El equipo de perforación Simba M4 va montado sobre una mesa deslizante que
facilita la preparación de la máquina y permite una perforación estable y precisa. Un martillo para adaptarse a sus necesidades El Simba M4 puede acomodar una amplia gama de martillos en cabeza y en fondo para adaptarse a sus operaciones y optimizar el rendimiento, la
calidad del barreno y el ahorro en varillaje. Funciones inteligentes El Simba M4 incorpora nuestro famoso sistema de control RCS y se puede equipar con funciones inteligentes automatizadas para la perforación de un solo barreno o múltiples barrenos. Con el control remoto, el Simba M4 puede trabajar desde una o más ubicaciones remotas.
Imagen 10 “Simba M4”
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J. Simba M6 Equipo de perforación de producción de barrenos largos para minería en galerías de tamaño mediano a grande. Acomoda una gama de brocas, perforadoras y martillos en fondo para adaptarse a sus necesidades específicas. El operador del equipo goza de una excelente visibilidad y de una mayor seguridad en la cómoda cabina. Si busca una solución productiva y de alta precisión para perforación de barrenos largos, confíe en el potente Simba M6. Características
Robusto y preciso El equipo de perforación Simba M6 va montado sobre un bastidor en I con un brazo pendular que facilita la preparación de la máquina y permite una perforación estable y
precisa. Adaptado a sus necesidades El Simba M6 puede acomodar una amplia gama de martillos en cabeza y en fondo para adaptarse a sus operaciones y optimizar el rendimiento, la calidad del
barreno y el ahorro en varillaje. Precisión y productividad El Simba M6 incorpora nuestro famoso sistema de control RCS y se puede equipar con funciones inteligentes automatizadas para la perforación de un solo barreno o múltiples barrenos. Con el control remoto, el Simba M6 puede trabajar desde una o más ubicaciones remotas.
Imagen 11 “Simba M6”
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FUNCIONAMIENTO
Los jumbos radiales y de avance son unidades de perforación equipadas con uno o varios martillos, y entre sus principales aplicaciones en la minería subterránea se encuentra -
Avance de túneles y galerías Bulonaje y perforación transversal Banqueo con barreros horizontales
Los componentes básicos de estos equipos son: -
Mecanismo de traslación Sistema de accionamiento Los brazos Las deslizaderas Martillos
Estas máquinas son actualmente autopropulsadas disponiendo de un tren de rodaje sobre: -
Neumáticos Orugas Carriles
El primero es el más extendido por la gran movilidad que posee, alcanza una velocidad de hasta 15 km.por hora, por la resistencia frente a las aguas corrosivas y por los menores desgastes sobre pisos irregulares. Los chasis en la mayoría de los casos son articulados, posibilitando los trabajos en excavaciones curvas. La fuente de energía suele ser de tipo diésel o eléctrica. Los motores diésel que sirven para el accionamiento del tren de rodadura, por transmisión hidráulica o mecánica, pueden usarse también para accionar todos los elementos de perforación, incluidas las unidades compresoras e hidráulicas. Este sistema se utiliza en pequeños proyectos de envergadura y cuando no existen problemas de contaminación en el frente. Más habitual es emplear el motor diésel para desplazamiento del equipo y un motor eléctrico para el accionamiento de los elementos de perforación. Para la utilización del motor eléctrico es necesario contar con una instalación de distribución de energía eléctrica en la obra. Suele llevar un compresor de aire, que se utiliza para lubricar los martillos y para un doble barrido, es decir, el cambio de barrido de agua por un barrido con aire, para limpiar y secar los barrenos una vez taladrados. En los últimos años la técnica de perforación subterránea ha experimentado un fuerte impulso, basado en una mayor potencia de percusión de los martillos y en la robotización de los equipos. El control informático permite medio todos los parámetros de la perforación y adaptarlos a las necesidades requeridas; además, la utilización de precisos sensores y servovalvulas permite situar los barrenos en su posición exacta, evitando así las imprecisiones provocadas por los errores humanos. Las ventajas principales de la informática aplicada, los jumbos de perforación se pueden resumir en:
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-
Ahorro de mano de obra Menor tiempo de perforación Menor sobre perforación Control de la operación Mayor avance por trabajo Ahorro en varillaje y explosivos Menores costos de excavación Mayor seguridad en el trabajo
Modos de operación a. Automático: El jumbo es manejado totalmente por el ordenador a bordo, posicionando automáticamente cada brazo frente al correspondiente punto de emboquille de acuerdo con la secuencia programada. Después de aproximar la deslizadera hasta el frente, se inicia el emboquillado del barreno con la perscusion reducida y se continua la perforación del taladro en régimen normal. Una vez concluido se retira el martillo y automáticamente se mueve el brazo para iniciar el barreno siguiente. El barrenista en este caso solamente supervisa la correcta ejecución de la perforación. b. Semiautomático: Cuando las regularidades del frente impiden emboquillar un barreno en el punto programado, el perforista moverá el brazo a una nueva zona. El sistema de control ajustara automáticamente la dirección de avance de modo que el fondo del barreno este en el punto c.
previsto. Manual: el jumbo se puede operar manualmente como uno normal, sin intervención del ordenador. Este modo de operación es útil para perforar los taladros de bulonaje u otras aplicaci0nes no coincidentes con al avance convencional.
Extracción Mina I
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4 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO 4.1 Características de un operador de equipo de perforación radial 4.1.1 Capacitación Un operador de jumbo radial, debe contar con la siguiente malla de capacitación -
4.1.2
Mecánica básica 1º nivel Hidráulica básica Electricidad básica Normas y procedimientos operacionales Principios básicos de perforación de roca Seguridad Básica Uso de extintor
Entrenamiento
El entrenamiento que debe cumplir un operador de Jumbo de perforación radial debe ser: a.- Instrucción sobre uso y mantenimiento de los equipos de perforación en operación en la unidad b.-Debe tener un perfecto conocimiento de los manuales de instrucción de los equipos de perforación radial en operación en la unidad c.. - debe tener conocimiento respecto a todos los indicadores operacionales del equipo que opera d.- Haber recibido enseñanza teórica-practica, de parte de un instructor autorizado, respecto a los equipos de perforación radial que va a operar e.- conocimiento de las áreas de trabajo f.- Manejo de información técnica
4.1.3
Habilidad para el trabajo
a.-Habilidad manual Debe tener la habilidad suficiente para realizar trabajos que además protejan la integridad de personas y equipos, tales como acuñar, ordenar la postura, levantar y manipular materiales pesados. También debe efectuar mantención menor de su equipo, apretar tuercas, cambiar mangueras,etc.
b.- Habilidad mental El operador de equipo de perforación radial debe tener la habilidad para inspeccionar su postura y determinar condiciones que pudieran atentar con la integridad de él, de sus compañeros o equipos, tomando medidas o informando a la supervisión , deberá determinar también , y después de la mantención
Extracción Mina I
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meor de su equipo, reparaciones , detectar fallas tempranas y tomar medidas para su reparación , interpretar planos y diagramas de perforación .
4.2
4.2.1
Equipo
Antes de poner en marcha el equipo
Se deben revisar las condiciones generales de su postura, acuñadura, orden, tendido de cable, funcionamiento de bombas de drenajes, etc. Posteriormente una revisión ocular acuciosa de las condiciones generales del equipo, tales como, niveles de fluidos hidráulicos en general, estado de mangueras, verificar estado de gabinetes eléctricos, los cuales deben permanecer cerrados, asegurarse que el cable de alimentación eléctrica no este expuesto a caídas de material pesado (rocas) o en contacto con agua, verificar aprietes de pernos, tuercas y niples, de no ser así informar de inmediato si la anomalía no puede ser solucionada por el mismo operador. Es de vital importancia no operar el equipo si este no se encuentra en óptimas condiciones para su uso.
4.2.2
Durante la operación del equipo
Se debe asegurar que todos los componentes del equipo funcionen correctamente, se debe comprobar que la temperatura del aceite hidráulico se mueva en el rango de 30ºC y 60ºC, estar atento a cualquier fuga de aceite hidráulico que puedan comprometer la operación, mantener un chequeo constante respecto a las presiones de trabajo, verificar la correcta lubricación de la perforadora, asegurarse que la unidad de perforación este bien apoyados en sus gastos y alineada respecto a la línea de centro de galería. Ante cualquier tipo de falla, se debe detener de inmediato la unidad eléctrica.
4.2.3
Al terminar la operación
Revisar detenidamente el equipo y normalizar alguna anomalía, observe si hay riesgo de caída de planchones o de agua sulfatada, si es asi retire el equipo a un lugar seguro y elimine “la condición”, si esto último no fuera posible, informe detalladamente sobre “la condición”. El equipo debe quedar lavado y desenergizado desde el gabinete principal y desde la caja eléctrica alimentadora. Se debe informar acerca de cualquier anomalía o falla.
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4.3
Ajustes de perforación
El equipo de perforación está diseñado para la perforación de tiros radiales como paralelos. Esto se ha hecho posible con un brazo entre el mecanismo de rotación y el soporte de avancePara que el resultado de la perforación logre una geometría correcta se debe considerar lo siguiente: a) En la perforación en abanico, cuando los todos los tiros se generan desde un mismo punto, se deben ajustar los distintos ángulos solo con el mecanismo de rotación. Para obtener la mejor estabilidad se debe colocar también el avance en paralelo con el brazo. Si no se hace de esta manera, en la perforación se desplazara el punto de generación de los tiros hacia arriba , hacia abajo, o hacia los lados, dependiendo en cómo se encuentra el brazo b) En la perforación de tiros paralelos se debe ajustar el avance tanto como el mecanismo de rotación y como con movimientos de rotación, o sea, girando también el avance respecto al brazo
4.4
Cuidados para el equipo.
Para proteger la perforadora contra la penetración de impurezas se debe usar una goma o deflector de detritus, el que puede ir instalado en la perforadora misma.
4.4.1 Ajustes de presiones y flujos
El desgaste del bit depende entre otras cosas, además de la roca, de la presión de avance, del número de revoluciones de rotación, de la presión de percusión y de la presión de agua del barrido. Para disminuir el desgaste del bit es importante entonces que estas presiones sean ajustadas correctamente.
4.4.2 Ajuste de las revoluciones por minuto de rotación
El numero apropiado de r.p.m. depende de las características que posea la roca que se va a trabajar, el número más adecuado de r.p.m. es de 160-170 r.p.m. al perforar en roca de dureza normal. El desgaste frontal o diametral de los bits puede ser anormalmente grande al perforar en roca dura o resistente. Para disminuir el desgaste puede ser apropiado reducir el número de r.p.m. hasta que se obtenga el mejor resultado. Si se reduce el número de r.p.m. se debe realizar siempre un nuevo ajuste de la presión de avance. Es importante destacar también que si se reducen a las r.p.m. hay que hacer un nuevo ajuste de velocidad de avance de enrosque y desenrosque, para que no aparezcan fallas prematuras en los hilos de las barras.
Extracción Mina I
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4.4.3 Ajuste de presión del mecanismo de percusión
La presión del mecanismo de percusión no debe sobre pasar los 200 bar para que el desgaste de los aceros de perforación y la perforadora no sea demasiado grande.
4.4.4 Ajuste de presión agua de barrido
Para poder sacar los detritus de perforación de una manera eficaz y obtener de esta manera una mejor velocidad de penetración y una disminución del desgaste, es importante que la presión de agua de barrido sea alta, aproximadamente a los 10 bar.
4.5
Errores más comunes dentro de la perforación radial
4.5.1 Error de posicionamiento Un mal posicionamiento del equipo respecto a la línea de centro de la galería, afecta directamente el barden entre paradas, acercando un lado y alejando otro, comprometiendo al final tres paradas de perforación, reflejándose en la tronadura grandes bolones o no logrando la altura del diseño.
4.5.2 Error de medición de ángulos Una mala medición de los ángulos de los tiros, modifican la distancia de llegada del tiro, afectando a la parada a la que pertenece, y en la tronadura la posible inhibición por presión, del o los tiros a los cuales se acerca el tiro desviado, materializándose este error en pilares, tiros soplados, tiros quedados, etc. Si un tiro es modificado en 1º respecto a su diseño original, en diez metros tendremos una desviación de 0,17 metros.
4.5.3 Error de empate El error de empate o desviación de empate, causa los mismos efectos que en el caso anterior, afectando el barden y espaciamiento de él, con las consecuencias analizadas en el caso anterior.
4.5.4 Error en el largo de los tiros El largo inadecuado de los tiros se refleja en el resultado final de la tronadura, viéndose en pilares de difícil eliminación y no logrando la altura del diseño.
Extracción Mina I
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5 5.1
PARTES PRINCIPALES
Pistón
El pistón o embolo es el órgano que, en el mecanismo cinemático que transforma un movimiento rectilíneo en uno giratorio, tiene la función de deslizarse alternativamente dentro de su guía (cilindro). El mecanismo, denominado de biela-manivela, está compuesto por pistón, biela y manivela, y encuentra su aplicación natural tanto en máquinas motrices (motores de combustión interna, motores de vapor) como en máquinas operadas o de trabajo (bombas hidráulicas alternativas, compresores, etc.). Su movimiento no es armónico simple, pero se diferencia muy poco. En todas las aplicaciones en que se emplea, el pistón recibe (o transmite) fuerzas en forma de presión de (a) un líquido o de (a) un gas. El origen del pistón puede remontarse al del cañón de hecho, en esta máquina el proyectil (inicialmente esférico y luego cilíndrico) es conducido por la caña y empujado por la elevada presión de la explosión. Los primeros motores de combustión interna en el siglo XVI se basaban en el cañón, usaban como combustible pólvora negra.
5.2
Martillo perforador
Con útiles giratorios y percutor incorporado para realizar perforaciones. Si se puede desconectar el percutor, puede utilizarse como taladradora, y si se puede desconectar el accionamiento giratorio, como martillo picador.
5.3
Deslizadera
Uno de los accesorios que sirven para alojar el elemento de perforación (pistón) y realizar el avance en forma mecanizada es la llamada "deslizadera", la que 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.
5.4
Panel de control
Panel: Es un término con múltiples usos. Puede tratarse de las diferentes divisiones o compartimentos de algo, del elemento que se emplea para realizar una separación física o del conjunto de individuos que se reúne para el tratamiento público de algún tema. Control: por su parte, es un chequeo o un examen que se lleva a cabo, o la potestad o autoridad que se ejerce.
Extracción Mina I
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5.5
Deslizaderas de cadena
Es un Sistema de avance que está compuesto por una cadena que se desplaza por dos canales y que es arrastrada por un motor neumático o hidráulico, según el fluido que se utilice en el accionamiento del martillo, a través de un reductor y un piñón de ataque.
5.6
Deslizadera de cable
Constan de un perfil hueco de extrusión sobre el que desliza la perforadora. Un pistón se desplaza en su interior unido por ambos extremos a un cable que sale por los extremos a través de unos cierres. El accionamiento del pistón es neumático.
5.7
Deslizaderas hidráulicas
El sistema consta de un cilindro hidráulico que desplaza a la perforadora a lo largo de la viga soporte.
5.8
Barra
Incorporan un área de transición transversal más grande para lograr un aumento de la resistencia a la flexión de prácticamente el 45%. La camisa de la broca también es extensa para ofrecer una mejor interfaz y, de esta forma, reducir la probabilidad de eventos de desprendimiento de puntas de barra y reducir los costos y el tiempo no productivo.
5.9
Bit
Corona de perforación, normalmente se emplea en el mismo sentido que "detachable bit", es decir, broca de perforación reemplazable
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5.10 Deslizaderas de tornillo El avance se produce al girar el tornillo accionado por un motor neumático. Este tornillo es de pequeño diámetro en relación con su longitud y está sujeto a esfuerzos de pandeo y vibraciones durante la perforación. Por esta razón, no son usuales longitudes superiores a los 1,8 m .
Imagen 12 “Indica algunas partes de las deslizaderas”
5.11 Adaptadores de culata Corresponden a aquellos elementos que se fijan a las perforadoras para transmitir la energía de impacto, la rotación y el empuje.
Imagen 13 “Adaptadores de culata”
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5.12 Manguitos o coplas son estructuras que sirven para unir las barras hasta conseguir la longitud deseada, asegurando que los extremos estén en contacto para una mejor transmisión de energía. a. b. c. d. e.
Simples Con semipuente Con puente Con estrías Con aletas de gran diámetro
Imagen 14 “Manguitos o coplas”
5.13 Barras de extensión Son las barras empleadas cuando se perfora con martillo en cabeza. Éstas tienen sección hexagonal o circular y en el caso de emplear perforación manual, generalmente lo que se usa son las barras (barrenas) integrales, las cuales tienen unida la barra y el bit, eliminando el empleo de coplas y mejorando la transmisión de energía. Los principales tipos de barras integrales son:
-
Barras tipo cincel: Son las más usadas y se caracterizan por su bajo costo y reparación. Barras de insertos múltiples: Para rocas blandas y fisuradas. Barras de botones: Usadas para rocas poco abrasivas, de fácil penetración. Por ejemplo, se utilizan en minas de carbón.
Imagen 15 “Barras de extensión”
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5.14 Brocas las brocas o bits son los elementos que están en directo contacto con la roca que se está perforando. El acondicionamiento de estas tiene como objetivo obtener una velocidad optima de penetración y aumentar la vida de estos accesorios Por esta razón, las características de la roca son importantes de considerar al momento de escoger el tipo de broca. Las brocas que se utilizan en la perforación son de dos tipos: -
Pastillas o plaquitas
Imagen 16 “Pastillas o plaquitas” Las bocas de pastillas deben afilarse cuando: El filo se haya desgastado y la superficie cortante mida de 2,4 mm a 5 mm del diámetro del exterior de la boca. Cuando la esquina exterior de la pastilla se haya desgastado hasta un radio mayor a 5 mm. En el caso que la cara de la boca comience a tener un diámetro inferior al del cuerpo, entonces se esmerilara el diámetro exterior para eliminar los cotraconos. En terrenos no abrasivos donde las pastillas presentan áreas muy pulidas o pequeñas fracturaciones en superficie, que es preciso eliminar periódicamente. El afilado de este tipo de boca debe realizarse de tal forma que el ángulo de filo sea de 110° y el ángulo del cuerpo de unos 3°. No se afilan las esquinas de las pastillas, se debe dejar un ligero biselado. Debe evitarse que los insertos queden formando cuña, se recomienda una forma ligeramente convexa con un ángulo de máximo 10° a 15°.
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En el caso que el afilado se realice en seco, las bocas deben enfriarse lentamente con el aire antes de continuar reafilandolas. Los filos de los insertos, una vez esmeriladas las bocas deben biselarse hasta alcanzar un ancho de 0,4 a 0,8 mm. Si el cuerpo de la boca se ha desgastado, debe esmerilarse lo que sobresalga de los insertos, hasta quedar a ras con el cuerpo. Deben también acondicionarse las estrías del barrido y engrasar las bocas después del afilado y antes de usarse otra vez.
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-
Botones
Imagen 17 “Botones” Las bocas de botones deben ser reacondicionadas cuando: El cuerpo de la boca se desgasta más que los botones, haciendo que estos sobresalgan en exceso, con esto se evita que los botones se claven en la roca o se quiebren. Esto sucede frecuentemente en terrenos blandos y abrasivos. Si los botones se desgastan más rápido que el cuerpo, especialmente en rocas duras y abrasivas, los botones deben ser afilados con recurrencia. En rocas no abrasivas puede suceder que los botones se pulen mostrando señales de fracturas superficiales con aspecto de piel de reptil. Esto evita que las fracturas superficiales se propaguen, lo cual podría provocar la destrucción de los botones. El afilado de los botones tiene como objetivo devolverle su forma esférica original, pero sin reducir demasiado su altura. Por lo general, no necesitan afilado del diámetro. El intervalo de afilado puede seleccionarse en función de los diferentes tipos de roca y condiciones de perforación. En el caso que las bocas estuvieran desgastadas, puede ser necesario afilar el acero alrededor de los botones con el objetivo que sobresalgan lo suficiente. La altura visible debe estar próxima a la mitad del diámetro del botón. Todos los botones deben de afilarse cada vez, a pesar que no se haya alcanzado el desgaste limite. Las bocas están en condiciones de perforar siempre que los botones periféricos estén bien, ya que son más importantes que los otros. Se debe poner mayor énfasis en la limpieza de los orificios y estrías o canales del barrido. El afilado de los botones se realiza con esmeriladoras y deberá controlarse con plantillas de medición adecuadas.
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5.15 Tubos El uso de perforadoras hidráulicas con martillo en cabeza en perforaciones de gran diámetro (sobre 115 mm) ha llevado a diseñar tubos de perforación específicos que poseen las siguientes ventajas: -
Mayor rigidez, lo que permite reducir las desviaciones. Mejor transmisión de la energía, al no ser necesario el uso de coplas. Mejor barrido, al existir una mejor transmisión del aire en el espacio anular.
Imagen 18 “Tubos de perforación”
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6 6.1
APLICACIONES
Perforación de banqueo
Perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minería subterránea (L.B.H.). Este tipo de perforación se emplea, en general, para la minera a cielo abierto y para algunos métodos de explotación subterránea, como el hundimiento por subniveles.
Imagen 19 “Perforación de banqueo”
6.2
Perforación de producción
Con este nombre se conoce al conjunto de trabajos de extracción del mineral que se realiza en las explotaciones mineras. Una perforación de producción corresponde a la que se ejecuta para cumplir los programas de producción que están previamente
establecidos.
Imagen 20 “Perforación de producción”
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6.3
Perforación de chimeneas y piques
Se trata de las labores verticales, que son muy utilizadas en minería subterránea y en obras civiles. En ellas se emplean métodos de perforación especiales, entre los cuales destacan el Raise Boring y la jaula trepadora Alimak.
Imagen 21 “Perforación de chimeneas y piques”
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6.4
Perforación con sostenimiento de rocas
Este tipo de perforación se emplea principalmente en labores subterráneas cuando se requiere colocar pernos de anclaje, y se realiza como método de fortificación para dar así estabilidad al macizo rocoso.
Imagen 22 “Perforación con sostenimiento de roca”
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7
RENDIMIENTOS
Simba 1254 -
Carrusel con capacidad de 17+1 barras para perforación mecanizada de hasta 32 m Potencia nominal 52 kW a 2300 rpm Frecuencia de 50 – 60Hz
Simba 1354 -
Carrusel con capacidad de 17+1 barras para perforación mecanizada de hasta 32 m.
-
Potencia nominal 55 kW a 2300 rpm Frecuencia de 50 – 60Hz
Simba E7 C -
Carrusel con capacidad de 17+1 barras para perforación mecanizada de hasta 32 m o 27+1 barras para perforación mecanizada de hasta 51 m
-
Potencia nominal 175 kW a 2300 rpm
Simba E7 C-ITH -
Carrusel con capacidad de 27+1 barras para perforación mecanizada de hasta 51 m Potencial nominal 120 kW at 572 rpm Frecuencia 50- 60Hz
Simba W6 C-ITH -
Carrusel con capacidad de 35+1 barras para perforación mecanizada de hasta 63 m.
-
Potencial nominal 175 kW a 2300 rpm Frecuencia 50 – 60Hz
Simba M4 -
Sistema eléctrico 24 Volt Baterías 2x125 Ah Voltaje 400-1000 V Frecuencia 50 – 60 Hz
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Simba M6 -
Sistema eléctrico 24 Volt Baterías 2x125 Ah Voltaje 400-1000 V Frecuencia 50 – 60 Hz
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INVERSIÓN Y COSTOS DE OPERACIÓN
En tema de costos y producción se necesita encontrar el equipo adecuado para tener bajos costos y una alta producción, al nombrar estas dos caracterizan se nos hace un poco difícil encontrar una perforadora que cumpla con estas condiciones, pero el jumbo de perforación radial cuenta con estas características, ya que sus costos de compra están entre los $75.000.000 hasta el $150.000.000, además de contar con la característica de adaptarse a todo medio de trabajo teniendo una producción óptima.
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9
ACEROS DE PERFORACIÓN
Son aquellos elementos que constituyen el tren de perforación de tiros largos en las minas, herramientas de alta calidad, las cuales deben poseer características en lo que refiere a la resistencia a la fatiga, a La flexion, a los impactos y al desgaste. Estos elementos son el resultado de años de investigación y experiencias en diferentes condiciones de trabajo y tipo de rocas, las cuales deben complementarse con un adecuado uso de ellas. En la fabricación de las herramientas de perforación, juega un papel muy importante la correcta elección de las materias primas que constituirán la herramienta. La perforación tiene distintos accesorios que son aleaciones de aceros con distintos elementos para mejorar sus características físicas y producir súper aleaciones que mejoren sus características para la perforación de distintas clases de rocas. Él acero se mezcla con distintos elementos consiguiendo diferentes características para cada tipo de roca, los elementos son: -
Carbono: El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción, incrementa el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la tenacidad (energía de deformación total que puede absorber o acumular, un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto, por acumulación de dislocaciones.) y la ductilidad (capacidad para conducir el calor o la electricidad).
Imagen 23 “Carbono”
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-
Molibdeno: Elementó metálico utilizado como materia prima para aceros especiales y algunas otras aleaciones a las cuales aporta sus propiedades, como resistencia a la temperatura, corrosión, durabilidad y fortaleza.
Imagen 24 “Molibdeno”
-
Níquel: Mejora las propiedades del tratamiento térmico reduciendo la temperatura de endurecimiento y distorsión al ser templado, al emplearse en conjunto con el cromo aumenta la dureza y la resistencia al desgaste.
Imagen 25 “Niquel”
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-
Vanadio: Importante dureza y ayuda a la formación de granos de tamaño fino, además aumenta las resistencias a los impactos (resistencias a las fracturas por impacto) y también la resistencia a la fatiga.
Imagen 26 “Vanadio” -
Wolframio (Tungsteno): Se emplea en muchos aceros de aleación para herramientas, impartiéndoles una gran resistencia al degaste y dureza a altas temperaturas.
Imagen 27 “Wolframio”
Extracción Mina I
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-
Cobalto: Es un acero rápido y aliado. Esté elemento aumenta la resistencia y la perdida de dureza en caliente, tiene una elevada resistencia al desgaste, gran dureza útil y buena tenacidad.
Imagen 28 “Cobalto” -
Manganeso: Elementó básico en todos los aceros comerciales, este elemento facilita el moldeo del acero, la laminación y otros trabajos en caliente, aumenta también la penetración de temple y contribuye a su resistencia y dureza, esto solo si es mayor al 1%.
Imagen 29 “Manganeso”
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-
Cromo: Este elemento aumenta la profundidad del endurecimiento, mejora la resistencia al desgaste y corrosión su adición origina la formación de diversos carburos de cromos que son muy duros.
Imagen 30 “Cromo”
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10 DISCUSIÓN Existe una gama de maquinarias de perforación que al paso de los años han evolucionado, gracias a la implementación de nuevas tecnologías que han favorecido considerablemente la extracción de minerales y a lo que todo esto conlleva en todos sus aspectos tanto como mejores condiciones de trabajo y seguridad, optima capacidad operativa, mayor exactitud al momento de perforar, adaptabilidad a los equipos de las explotaciones y a las condiciones del área de trabajo como lo son la accesibilidad y fuentes de energía. El jumbo al ser un equipo de perforación vertical o en varios ángulos respecto a un punto fijo es bastante funcional y siempre está a disposición del hombre Al momento de comparar los diferentes jumbos que están en el mercado actualmente en atlas copco y sandvik se puede observar que tienen una gran cobertura. Diferenciándolos en si en el tipo de galería a perforar pudiendo ser de, barrenos largos para mediana y grandes galerías, teniendo con rangos que van desde los 51 a 89 mm de diámetros de perforación como lo son el simba E7 y simba E7 C-ITH pero la gran diferencia entre estos dos es que el primero es una maquinaria de máximo alcance y flexibilidad en las perforaciones comparable con el exitoso boomer S1 (equipo de perforación frontal)no obstante el simba E7 C-ITH tiene un carrusel con capacidad de 17+1 barras de perforación mecanizadas de hasta 32 m y asegura un máxima precisión, productividad, fiabilidad y ergonomía para el operario. En las maquinarias de pequeña y mediana minería los rangos de perforación están diferenciados. El simba 1354 es maquinaria para barrenos largos con diámetros de perforación que van desde los 51 a 89 mm de diámetro, con un martillo de alta disponibilidad y productividad, teniendo como gran habilidad ser una maquina adaptable a terrenos más difíciles y su unidad de rotación tiene una alta cobertura. No obstante, la simba 364 consta con diámetros mayores de perforación que van desde un rango de 90 a 165 mm, es adaptable para martillos en fondo de alto rendimiento con grande diámetros de barrenos. Se puede considerar que todos estos equipos de perforación tienen grandes ventajas y funciones, no obstante, los jumbos con martillos en fondo tienen mayor precisión a diferencia de los con martillo en cabeza. Existen jumbos para todo tipo de perforación que van desde pequeña, mediana y grandes galerías, con diferentes diámetros de perforación y carrusel, diferentes capacidades de barras con el objetivo de una óptima perforación. Se debe tener en cuenta que existen diferentes tamaños de galerías y condiciones de terrenos y propósitos para la perforación tanto horizontal como vertical, según la dureza del macizo rocoso para lo cual existen jumbos para cada situación y características que lo requieran.
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11 CONCLUSIÓN El empleo del jumbo radial en el área de la extracción selectiva de minerales es importante, teniendo en cuenta que se usan desde el día uno para empezar las labores en la faena, ya sea haciendo túneles o buscando material. Para cada una de estas labores existen jumbos distintos diferenciándose por rendimiento y/o por los largos de sus barras. Hay que tener en cuenta también que usar una de estas máquinas requiere de un costo muy elevado, ya sea arrendándola o comprándola, ya que si a esta maquinaria le ocurre algún problema los repuestos son muy caros, por esto los operarios tienen que ser muy cuidadoso con ellos. Uno de los mayores proveedores de jumbo radial, SIMBA son Atlas Copco y Sandvik, estas empresas tienen oficinas en todo el mundo siendo muy reconocidas por sus productos. Los aceros de perforación se mezclan con distintos elementos, así clasificándose por cada tipo de roca, siendo por su tamaño o dureza, pudiendo mezclarse con molibdeno, carbono, cromo, magnesio, manganeso, níquel, cobalto, entre otros. En Atlas copco tienen siete simbas, entre ellos se encuentra el Simba M6, Simba E7, Simba 1254, entre otros, estos se clasifican según para la operación que uno las necesite ya sea túneles o galerías, también se pueden clasificar según el rendimiento que estas tengan. Para concluir jumbo radial más conocido como simba, es una perforadora que se ocupa principalmente para la minería subterránea utilizándose para hacer túneles, galerías y extracción del mineral desde el yacimiento, también hay que tener en cuenta que cada operador que se sube a una maquinaria tiene que tener las capacitaciones correspondientes, ya que como en todo labor el mal uso de esta puede causar grandes problemas no tan solo afectándose a él en lo personal, pudiendo afectar a las instalaciones y maquinarias a la vez.
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