PERFORACIÓN
INTRODUCCION
El sistema DHT fue desarrollado para vencer algunos de los problemas asociados con la rectitud de taladro sufrida por perforadoras tophammer. Tubos guía rígidos con gran diámetro externo, fueron desarrollados para mantener la serie de perforación en un curso de línea recta, y mejorar flujo. Con un DTH hammer una serie de tubos ofrecen más grande rigidez, y corren cerrando las paredes del taladro, resultando en una considerable menor desviación que en serie de perforación tophammer.
Principios Básicos de Perforación
Un equipo de perforación reúne todos los conceptos básicos de electricidad, hidráulica y neumática. El aire es necesario para barrer el agujero y para accionar algunos de sus componentes mecánicos. El sistema hidráulico es necesario para suministrar la potencia a cilindros, mecanismos de propulsión, rotación, avance, accesorios. Y por último los controles eléctricos se utilizan para ignición solenoides, relevos, etc. Perforación por percusión. Puede ser con martillo en cabeza o martillo de fondo, la penetración de la broca ocurre debido a la combinación de 4 acciones:
Percusión Rotación Avance Barrido
Nosotros nos enfocaremos en el martillo de fondo. El martillo de fondo utiliza un pistón neumático que golpea directamente la broca. La rotación viene transmitida de un cabezal rotatorio normalmente accionado por un motor hidráulico a través de los tubos de perforación. El principio de la fractura y barrido es similar al del martillo en el cabezal. La principal ventaja con respecto al martillo en el cabezal es que no hay disipación de energía de impacto, ya que el golpe es justo a la broca, por esto se obtiene mayores profundidades. Requiere aire con mayor presión que el utilizado con un drifter, también requiere torque moderado y baja fuerza de alimentación.
PERFORACION ROTOPERCTIVA La perforación rotopercutiva es el sistema más clásico de perforación de barrenos. El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero (pistón que golpea a un útil que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final (broca) La perforación se basa en la combinación de la percusión, la rotación, el empuje y el barrido. Percusión: Son ondas de energía producidas por el pistón del martillo que se transmiten a la broca a través de la columna de perforación en el caso de las perforas con martillo en cabeza y directamente a la broca en el caso de las que tienen martillo de fondo.
Rotación El giro de la broca entre impactos sucesivos permite que los insertos ataquen la roca intacta en cada impacto, a una velocidad óptima de rotación se pueden generar recortes grandes y menos desperdicio de energía en fracturación repetida en recortes. Las brocas de botón requieren velocidades más bajas que las brocas en “X”. Avance o Empuje La fuerza de avance empuja la columna de perforación y la broca en el agujero. La broca se mantiene en “contacto” con el fondo del agujero, transmitiendo el impacto a la roca. Una fuerza de avance insuficiente reduce la velocidad de penetración, aumenta el desgaste de las roscas de varillas y acoples, afloja la columna de perforación y causa
recalentamiento de los componentes del equipo; mientras que una fuerza de avance excesiva reduce también la velocidad de penetración, un apriete excesivo de acoples, aumenta el desgaste de la broca, vibración del equipo y desviación del agujero.} Barrido Los recortes deben ser evacuados del agujero para evitar la pérdida de energía en triturado repetido, reducir abrasión y evitar el atasque de la broca. El aire comprimido se inyecta a través de la columna de perforación y al salir por las boquillas del a broca arrastra los recortes hacia la superficie. La presión de aire en las boquillas de la broca debe ser el necesario como para dislocar los recortes y acelerarlos hasta la velocidad de barrido en una distancia corta. La velocidad de barrido del aire en el área anular entre la columna de perforación y la pared del agujero debe ser suficiente para arrastrar los recortes hasta la superficie.
Perforadora DTH KQ-90Y
PERFORACION CON EMPUJADOR (DRIFTER)
Este método usa drifters (perforadoras) hidráulicos o neumáticos ubicados sobre la guía de perforación exterior al pozo. El pistón del drifter descarga su energía hacia la roca a través de una barra de percusión, acoplamientos, barras de perforación y la broca. Esta energía parte la roca en pequeños recortes de perforación. El motor de rotación del drifter gira la broca al encontrar roca suave y rompe los recortes en pequeñas piezas. El aire comprimido limpia los cortes de perforación del pozo. Un dispositivo de alimentación mantiene la fuerza constante sobre la broca y sobre la superficie de la roca para usar la máxima energía del drifter. Agregando barras de perforación y acoplamientos se disipa energía consecuentemente la velocidad de perforación disminuye con el incremento de la profundidad.
Brocas para la percusión Pueden ser usadas con martillos de cabeza o de fondo. Son insertos de acero de carburo de tungsteno con brocas de botones, en cruz o en “X”. Existen varios diseños para uso en diferentes tipos de roca y pueden ser re-acondicionadas puliendo los insertos. Estos insertos producen fracturas en la roca mediante una combinación de impacto, triturado y paleado; produciendo pequeños recortes. El proceso es similar al de un martillo y cincel, repetido rápidamente. La percusión consume de 80% a 85% de la potencia del martillo.
Brocas con botones.
Broca en cruz.
COMPONENTES DE LOS EQUIPOS DE PERFORACION
Tren de Potencia: Es una fuente primaria de energía para todos los componentes. Puedes ser un motor Diesel o tal vez eléctrico, conectado mediante cables. El tamaño y la potencia varían de acuerdo con el rendimiento y la capacidad necesarios. Ojo, en las perforadoras neumáticas, la energía es suministrada mediante aire comprimido.
La percusión y la rotación en las perforadoras con martillos de fondo son separadas. La percusión es producida por un pistón reciprocante accionado neumáticamente, el cual golpea directamente la broca. En el caso de la rotación la velocidad es variable y es producida por la cabeza de rotación y transmitida por la columna de perforación. Los martillos de fondo pueden ser usados en perforadoras sobre oruga tipo crawler o en perforadoras rotatorias.
Sistema de Circulacion de Aire: El propósito principal es limpiar la broca y sacar los pedazos de roca hasta la superficie. Esta compuesto por el compresor y tubería, mangueras, conducto a través del martillo a cabeza rotatoria, columna de perforación y boquillas de la broca. Este mismo aire acciona el pistón en el martillo de fondo, además una función secundaria es la de mantener fría la broca para evitar el sobrecalentamiento.
Avance/Retracción Este mecanismo produce la fuerza de empuje para fracturar la roca, así como la fuerza para retraer la columna de perforación, accionado mediante un motor hidráulico o cilindro hidráulico. El peso del equipo es transmitido a la columna de perforación mediante una polea (en el caso de cables) o piñón (en el caso de cadenas)
Control de Polvo: Permite controlar el polvo y los recortes producidos por la perforación, puede usarse también para obtener muestras de la roca. Es un sistema seco equipado con una bomba de vacio/filtro y uno separado; también existe un sistema húmedo que inyecta agua a la corriente de aire para eliminar las partículas de polvo que salen a la superficie.
EL MARTILLO DE FONDO
Son herramientas de perforación que sirven para darle percusión a la broca mientras ocurre la perforación. Como su nombre lo dice el martillo de fondo está en la parte baja de la perforadora sobre la broca y martilla directamente sobre esta evitando así la perdida de energía. Estos son algunos modelos de martillos de fondo con ciertas especificaciones técnicas:
Martillo en fondo FGC Descripción del martillo en fondo FGC: El martillo en fondo está conducido por aire comprimido y utiliza la forma de impacto para la trituración de rocas. Entonces, los desechos de roca triturados se eliminan pasando por el tubo central del martillo en fondo, así reduce grandemente el número de trituración repetida. Características del martillo en fondo FGC: Perforación de impacto rotatoria, alta eficacia, buena calidad de perforación. Aplicaciones del martillo en fondo FGC: Es conveniente para la construcción del estrato de rocas dura y estrato de grava, etc. Descripción del martillo en fondo neumático: El deslizamiento es un desastre geológico peligroso, nuestro martillo en fondo neumático es un producto apropiado para la construcción de pilotes antideslizamiento, tiene buena estabilidad contra el deslizamiento, pequeña interferencia y corto período de construcción, etc.
Especificaciones del martillo en fondo neumático FGC: Modelo Diá. del agujero de perforación(mm) Taladro de perforación principal(mm) Taladro de perforación(mm) Dimensiones(mm) Potencia del impacto(J) Cantidad del impacto(min-1) Consumo del aire(m3/mim) Presión del aire(MPa) Diá. del agujero interior(mm)
FGC-6
FGC-10
FGC-15
Φ330-Φ600
Φ600-Φ1000
Φ800Φ1500
205×205×37 230×230× 205×205×3750 50 3800 SHB127/89 SHB140/89
ф180×15×3000
ф320×1549 ф500×1624
Φ194×20 ×3000 Φ705×196 3 300012000
1800-2200
1550-4000
960-1200
550-800
250-450
20-30
20-40
20-60
1.0-1.2
0.5-1.2
0.5-0.8
ф89
ф150
ф150
PERFORADORAS CON MARTILO EN FONDO ( DTH )
Perforadora DTH de oruga Sunward 90 - 138 mm | SWDB series
La perforadora taladro combinada se aplica ampliamente en la perforación de orificios explosivos de obras de aire abierto en metalurgia, la mina, los materiales constructores, vía ferrocarril, construcción hidroeléctrica, construcción defensora y movimiento de terraplén. Sobre la marcha de oruga, avance con perforadora rotativa, compensación del soporte de armadura perforadora y nivelación de perforadora son de conducción hidráulica. El aire comprimido aumentado por el compresor de tipo de ceba espiral sirve como la potencia neumática para taladrado de impacto y limpieza de orificio de cañón, límite de presión aérea es de 1.05-1.4Mpa, se equipa filtro de tipo seco de corriente. El equipamiento se usa el taladro de perforación de impacto al presión aérea alta de Ingersoll Rand, diámetro de perforación de 90-180mm, profundidad vertical o inclinada de 30m. La perforadora taladro combinada es el taladro más avanzado en el interior entre maquinarias similares, cuenta con sistema eficiente de perforación con presión
neumática alta, facilita el taladrado preciso y eficiente de perforación de orificios explosivos. Provisión internacional, diseño optimizado en computadora, y la explotación y la aplicación de sistemas de juego potente y adecuación de carga, realiza el juego completo de sistema potente de potencia-bomba-carga, reduce eficazmente el consumo energético de la máquina, asegura la función perfecta y la confiabilidad de la máquina.
Perforadora DTH Cubex Megamatic 6200
Para perforación subterránea 360 grados. Martillo DTH 89165 mm diámetro rotación infinitamente variable. Tubo de aire comprimido de 150, aterrizaje impulsado por motor diésel. Perforación eq. Impulsado por el Motor 380 V, 100 A, 50 hp
VENTAJAS DE LAS PERFORADORAS MARTILLO EN FONDO
Las ventajas de perforación con martillo en fondo incluyen
RECTITUD DEL BARRENO: barreno recto en la perforación con martillo en fondo, la desviación del barreno suele ser del 1 % de la profundidad del mismo comparado con el 3 al 7 % cuando se perfora con martillo en cabeza. CALIDAD DEL BARRENO: Buena calidad del barreno, las excelentes características del barrido y la mayor estabilidad de las paredes, proporcionan una buena calidad de los barrenos, esto facilita la carga con explosivos o la instalación de una bomba de agua o revestimiento de roca por ejemplo ´. VELOCIDAD DE PENETRACION CONSTANTE: Velocidad de penetración constante, como el martillo está situado detrás de la broca no hay perdida de energía en las uniones del varillaje, como en las perforadoras de martillo en cabeza. Como resultado la velocidad de penetración no disminuye a medida que aumenta la profundidad del barreno. TECNICAS SENCILLAS Y FIABLES. La perforación DTH es sencilla y flexible, gracias a la acción de percusión de la broca, se precisa una fuerza de avance mucho menor, esto significa que se pueden usar carros más ligeros, manejables y más baratos. MENOR RUIDO DE TRABAJO. Con el menor ruido de trabajo de podrá trabajar más cómodo y sin tener que utilizar comunicadores.
DESVENTAJAS DE PERFORADORAS MARTILLO EN FONDO (DTH) Las desventajas de perforadoras de martillo en cabeza incluyen Requiere compresoras de alto presión, demanda alto consumo de energía, por ende altos costos. Existe el riesgo de perder el martillo dentro de los taladros por atasco Si la fuerza de avance es demasiado bajo: Ocasiona Un desgaste excesivo en las estrías del perforador Potentes ondas de retroceso en el varillaje dando lugar a una vibración excesiva, que puede dañar las unidades de rotación Una disminución de la velocidad de penetración del martillo Si la fuerza de avance es demasiado alta ocasionara Un mayor riesgo de atasco Esfuerzo de flexión en el varillaje Daños en la unidad de dotación Si la rotación es demasiada rápida: ocasionara Mayor desgaste en los botones Mayor tensión en las deslizaderas Si la rotación es demasiada baja: ocasionara Baja velocidad de penetración Perforación desigual o inestable Mayor riesgo de rotura
RECOMENDACIONES: Para mantener el martillo trabajando de forma fiable se debe hacer todo lo posible para impedir que entre suciedad en los tubos de penetración.
Mantener los tubos de perforación limpios Usar protectores de rosca Limpiar los tubos, si es posible con aire comprimido Si hay suciedad en el suministro de aire del martillo la avería será inevitable en la perforación DTH hay mayor riesgo de que entre suciedad en el martillo, toda la suciedad que entre en los tubos de penetración va directamente al mecanismo de percusión del martillo, esto aumenta el riesgo de avería debido a un mayor desgaste o incluso daños del tubo de control o pistón. Mantener engrasado el martillo.
Aplicación de la perforación con martillo de fondo en el Perú
Las perforadoras con martillo de fondo son muy utilizadas en el Perú especialmente en el sector minero aunque también se utilizan para hacer pozos de agua o de gas. Por el área de estudio nos enfocaremos en el sector minero.
Minería Subterránea: Producción mineral en MINSUR Desarrollo de chimeneas y servicios en Cobriza Desarrollo de chimeneas de producción y servicios en CIA Minera Horizonte. Minera a cielo abierto:
Producción de mineral en Mina Santa Rosa Producción de mineral en La Virgen Producción a iniciarse en Alto Chicama Drenaje central en el fondo de los tajos abiertos
También se utilizan en la exploración como en la perforación en relleno en el tajo de Shougang He Peru. Para el desarrollo de chimeneas se usan equipos de perforación sobre orugas con booster, montado sobre un sistema V3 que permite aumentar su productividad y reducir costos de perforación
