CÁTEDRA DE PERFORACIÓNSistema de Rotopercusión (DTH) CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Introducción al sistema Down The Hole SISTEMA DE ROTOPERCUSION DTH (DOWN THE HOLE) Las perforadoras “down the hole” inicialmente se aplicaron en perforaciones de pozos de voladura en canteras y minas a rajo abierto, especialmente en aquellas donde la perforación rotativa era de alto costo operativo. En esta primera etapa los pozos no alcanzaron mas de 30 pies de longitud (9 metros aprox.). 5 mts). . innovaciones implementadas con éxito en las perforadoras rotativas relegaron a las perforadoras DTH a aplicaciones en rocas duras.Posteriormente en perforación de pozos para agua se lograron alcanzar fácilmente longitudes de 120 pies (36. Sin embargo. constituyendo entonces un gran suceso. algunas perdidas de la perforadora por atascamiento en los pozos llevaron a los fabricantes a modificar los diseños originales con el fin de asegurar la recuperación del equipo. • Exploración. Al presentes se ha optimizado la operación de la perforadora y se le utiliza tanto en labores de superficie como en labores subterráneas. • Minería subterránea. • Pozos de agua. • Minería cielo abierto.Asimismo. . • Pozos de gas. CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Sistema Down The Hole . en el fondo de la perforación. . Se emplean en minería de superficie y subterránea.SISTEMA DOWN THE HOLE (MARTILLO EN FONDO) El movimiento de rotación y empuje lo entrega la maquina que esta en superficie (cabeza de rotación) y la percusión lo entrega el martillo DTH que esta en las barras. la explotación de canteras y la perforación de barrenos largos. conocido con el nombre de martillo. La energía de impacto se aplica directamente a la herramienta de perforación (bit). . El aire comprimido se inyecta por el interior de la columna de barras (tubos). sin perdidas en las uniones de las barras. se ubica en el fondo de la perforación.El Mecanismo de percusión. El martillo o el bit en el fondo hace el trabajo mediante percusión por lo tanto la generación de energía está en el fondo del pozo. . teóricamente al menos.En este caso. la eficiencia del proceso es independiente de la longitud de la perforación. principal fortaleza de este sistema. Se usa para perforación vertical o con cierta inclinación. pero generalmente de manera descendente (entre 60° y 90°). CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Funcionamiento del sistema DTH . que hacen girar el martillo y que a su vez constituyen un soporte a este.FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DTH El funcionamiento del martillo de fondo se basa en un pistón que golpea directamente a la boca (bit) de perforación. El mecanismo de accionamiento es un fluido de aire comprimido que es suministrado a través de los tubos o barras de perforación. . . La rotacion es accionada por un sistema hidraulico o mecanico que está montado a un carro de avance que puede ser movido mediante cadena o piola. . . • El aceite. • El aire sirve para hacer funcionar el martillo. para lubricar la herramienta de perforación.El sistema DTH funciona en base de aire. agua y aceite: • El agua es para empatar el pozo y refrigerar la herramienta de perforación. CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Aplicación en minería Cielo Abierto . en la gama de diámetros de 105 a 200 mm. . aunque existen modelos que llegan hasta los 915 mm.APLICACIÓN EN SUPERFICIE. CANTERAS Y MINAS A TAJO ABIERTO Estos martillos se desarrollaron en 1951 por Stenuick y desde entonces se han venido utilizando con una amplia función en explotaciones a cielo abierto de rocas de resistencia media. Posteriormente en esta misma aplicación se mejoraron los rendimientos de perforación en las minas de tajo abierto. en competencia con el sistema de rotación.Sabemos que las primeras aplicaciones del sistema Down The Hole fue en la explotación de canteras mediante la perforación de pozos de voladura. Además. el sistema rotativo no ha logrado alcanzar las velocidades de penetración que el DTH ha alcanzado en rocas duras. en obras de superficie este método de perforación esta indicado para rocas duras y diámetros superiores a los 150 mm. En la actualidad. . perforadoras para aplicaciones de hasta 3” de diámetro. Los diámetros de taladros mas comunes. que se pueden encontrar. sin embargo se esta introduciendo con éxito. en comparación con el sistema rotativo que muestra una gran diferencia de velocidad de penetración.Es preferible la aplicación de perforadoras con este sistema (DTH) en la perforación de rocas duras y abrasivas. dependiendo del tipo de roca. varían entre 4” y 8”. . El sistema DTH no presenta mucha variación en velocidad de perforación cuando perfora roca dura o roca blanda. La ventaja de esta cualidad apunta a mantener un ritmo optimo de avance en metros perforados. de sistema rotativo a sistema rotopercutido con martillo en fondo.Existen varios modelos de equipos perforadores que pueden cambiar su configuración. . efectuando el cambio de configuración dependiendo de la calidad del terreno. PERFORADORA DTH PARA MINERÍA A CIELO ABIERTO Perforadora sobre oruga con cabina aplicada en minería a cielo abierto para la perforación de pozos de pre-corte y en algunos casos en pozos de producción. Sunward 90| SWDB series. Diámetro de perforación: 138mm . PERFORADORA DTH PARA CONSTRUCCION DE POZOS Perforadora aplicada en obra civil para la construcción de pozos de gran diámetro. . CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Aplicación en minería Subterránea . . La aplicación del sistema DTH de perforación en minería subterránea ha tenido un gran desarrollo y merece destacarse. pues ha incidido notoriamente en el mejoramiento de tradicionales métodos de explotación. así como en aumentar la rapidez de ejecución de labores auxiliares que demanda una operación subterránea. ya que fue a partir de 1975 con los nuevos métodos de “Barrenos Largos” y de “Cráteres Invertidos” cuando se hizo popular e este sector minero.APLICACIÓN EN MINERÍA SUBTERRÁNEA La extensión de este sistema a trabajos subterráneos es relativamente reciente. muchos fabricantes americanos y europeos han diseñado y fabricado un equipo bastante compacto capaz de movilizarse en las estrechas vías y aun ser fácilmente introducido en jaulas de piques sin dificultad (para algunos casos). .EQUIPOS PARA TRABAJOS SUBTERRANEOS Contrastando con el gran tamaño a las perforadoras rotativas donde puede instalarse el martillo “Down the Hole”. pues todos los movimientos del equipo son generados hidráulicamente. El equipo es exclusivamente accionado por aire comprimido. . Un motor neumático accionado a bomba hidráulica.40m de alto en posición de traslación. Cuatro gatas hidráulicas nivelan y estabilizan la unidad durante la perforación. que a su vez acciona todos los motores hidráulicos que generan los movimientos del equipo.El equipo se parece mas a un Track Drill (perforadora montada sobre orugas) pero aun más compacto pues solo tiene 1. aunque constituye una unidad neumática–hidráulica. La unidad está equipada con una bomba de pistón para el suministro de agua con suficiente presión con el fin de deprimir el polvo durante la perforación.Los motores hidráulicos básicamente movilizan las orugas. . hacen girar el cabezal rotativo y proporcionan la fuerza de empuje a la columna de perforación. SIMBA W6 C-ITH Largo de barreno 63 metros Numero de barras 35+1 Diámetro de perforación de 89 a 165 mm Martillo en fondo accionado Por agua . Cubex Megamatic 6200 Perforadora DTH Track Drill para minería subterránea. Utilizada para realizar pozos de banqueo d gran diámetro. . CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Ventajas y Desventajas . esto facilita la carga con explosivos o la instalación de una bomba de agua o revestimiento de roca por ejemplo. las excelentes características del barrido y la mayor estabilidad de las paredes. proporcionan una buena calidad de los barrenos.LAS VENTAJAS DE PERFORACIÓN CON MARTILLO EN FONDO Rectitud del barreno Barreno recto en la perforación con martillo en fondo. Calidad del barreno Buena calidad del barreno. la desviación del barreno suele ser del 1% de la profundidad del mismo comparado con el 3 a 7% cuando se perfora con martillo en cabeza. . .Velocidad de penetración constante Velocidad de penetración constante. Menor ruido de trabajo Con el menor ruido de trabajo se podrá trabajar más cómodo y sin tener que utilizar comunicadores. como en las perforadoras de martillo en cabeza. Como resultado la velocidad de penetración no disminuye a medida que aumenta la profundidad del barreno. se precisa una fuerza de avance mucho menor. gracias a la acción de percusión de la broca. como el martillo está situado detrás de la broca no hay perdida de energía en las uniones del varillaje. Técnicas sencillas y fiables La perforación DTH es sencilla y flexible. esto significa que se pueden usar carros mas ligeros. manejables y mas baratos. • El precio de adquisición no es elevado. • El mantenimiento es fácil y rápido. • La gama de diámetros de perforación es amplia. • Los equipos son versátiles. desde 4 ½ a 26 o mas pulgadas. pues se adaptan bien a diferentes trabajos y tienen una gran movilidad.OTRAS VENTAJAS • Es aplicable a todos los tipos de roca. • Necesitan un solo hombre para su manejo y operación. desde blandas a duras. . • Riesgo de perder el martillo dentro de los taladros.LAS DESVENTAJAS DE PERFORACIÓN CON MARTILLO EN FONDO • Requiere compresores de alta presión. por atasco. . • Demanda alto consumo de energía. • Altos costos. CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Sarta de perforación . SARTA DE PERFORACIÓN El sistema Down the Hole de perforación requiere accesorios básicos que han de construir la columna de perforación.5 metros). . Esta columna se compone de los siguientes elementos. que en ciertas aplicaciones ha alcanzado longitudes de hasta 600 pies (183. CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Martillo en Fondo . por un extremo. columna que girara mediante accionamiento neumático o hidráulico.MARTILLO DE FONDO DTH Podemos describir la perforadora exteriormente como un cilindro de acero que tiene acoplada una broca. y por el otro extremo se encuentra acoplado. mediante enrosque. a la primera barra de la columna de perforación. . . Generalmente apreciaremos en el sistema DTH que las barras de perforación son de diámetros ligeramente menor al de la perforadora y esta a su vez también es menor en diámetro que la broca. Esto se relaciona directamente con el caudal de aire requerido para la evacuación de los detritos productos de la perforación. La perforadora es accionada por aire comprimido, que a su vez conduce a través de una manguera aceite en suspensión para lubricar las partes móviles de la perforadora. Secuencialmente, el aire comprimido se une al agua y aceite de perforación, pues solo existe un conducto para llevar estos tres ingredientes básicos hasta la perforadora. COMPONENTES INTERNOS DE UN MARTILLO DTH Al examinar el diseño interior de la perforadora se puede apreciar que existen solo dos partes móviles; el pistón y la válvula check. Con el fin de evitar la percusión en vacio los martillos suelen ir provistos de un sistema de protección que cierran el paso del aire al cilindro cuando la boca no se apoya en la roca del fondo del taladro. . La válvula check regula el ingreso del aire a la maquina y a su vez no permite en ingreso de agua u otro agente por contraflujo. Este sistema hace posible la aplicación en perforación submarina o en presencia de la napa freática. . CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Barras de perforación DTH . BARRAS DE PERFORACIÓN DTH Las barras de perforación varían en longitud y en diámetro de acuerdo a la aplicación y al diámetro del hueco que se desea generar. Las aplicaciones en superficie requieren generalmente barras entre 10 a 20 pies de longitud y pueden ir desde 3” a 27” en diámetro. Para aplicaciones en minería subterránea la longitud de estrás barras se reducen a tramos de 5 pies y en diámetro varían entre 3” y 4 ½ “. . .La barra es hueca y posee una rosca macho en un extremo y una rosca hembra en el otro (barras tipo M/H). Este tipo de accesorios. generalmente se descarta por daños irreparables en las roscas de empate. . producidas mayormente por acoplamientos violentos o imperfectos de manufactura. en ciertos casos estas barras sufren doblamiento perdiendo la rectitud.Asimismo. . se considera que este record irá incrementándose de acuerdo a la mayor habilidad que logre alcanzar el operador en la manipulación del equipo de perforación. Se estima en 30. Sin embargo.000 pies de perforación la vida útil de una barra. bondad indispensable para obtener barrenos rectos. • Limpiar los tubos. • Usar protectores de rosca. si es posible con aire comprimido. • Mantener engrasado el martillo. .Para mantener el martillo trabajando de forma fiable se debe hacer lo posible para impedir que entre suciedad en los tubos de penetración. • Mantener los tubos de perforación limpios. .Si hay suciedad en el suministro de aire del martillo la avería será inevitable en la perforación DTH. esto aumenta el riesgo de avería debido a un mayor desgaste o incluso daño del tubo de control o pistón. toda la suciedad que entre en los tubos de penetración va directamente al mecanismo de percusión del martillo. hay mayor riesgo de que entre suciedad en el martillo. • La precisión y • La manejabilidad.Las características claves de un tubo DTH de alta calidad son : • La durabilidad. la principal causa de avería prematura de los martillos. . Los tubos DTH están estirados en frío. Las juntas están soldadas por fricción para lograr la máxima resistencia y garantizar una larga vida útil de las roscas. proporcionando un acabado superficial y una tolerancia excelente. Esto también permite un acoplamiento y desacoplamiento rápido y sencillo. reduciendo así el tiempo de perforación. Esto reduce drásticamente el riesgo de que entren partículas de acero en el martillo. CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Adaptadores . siempre existe la posibilidad de que necesite utilizar distintos tipos de tubos. Independientemente de los tipos y tamaños de roscas. siempre hay un adaptador disponible para conectar los tubos de forma segura.ADAPTADORES Durante la ejecución del trabajo. . Se utiliza un adaptador que está situado inmediatamente después del cabeza de rotación y tiene diferente sistema de rosca en ambos extremos. La de forma cónica es la del tipo API y constituye el punto de acoplamiento con las barras de perforación. que lógicamente deberán tener este mismo tipo de rosca. Rosca cónica Tipo API . CÁTEDRA DE PERFORACIÓN Sistema de Rotopercusión (DTH) Brocas DTH . .BROCAS DTH La broca que está al inicio de la columna de perforación es considerada la pieza base de la sarta de perforación. Los diámetros usuales de estos útiles van desde los 85 mm hasta los 250 mm. . aunque existen bocas de mayor calibre (3 ½ “ hasta 12”).Las brocas de martillo en fondo llevan incorporadas en su diseño las culatas sobre las que golpean directamente los pistones. . • Bocas convexas. • Bocas balísticas.Los principales tipos de bocas son los siguientes: • Bocas con núcleo rompedor. • Con insertos en cruz o X. • Escariador DTH. • Bocas cóncavas. . 000 (pesos chilenos). valor de $900. año 2011 .Bit escariador de 6 a 10 pulgadas.