ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS MAQUINARIA MINERAIng. Manuel Figueroa Galiano Ing. Manuel Figueroa Galiano 1 INTRODUCCIÓN Existen distintos métodos de perforación de rocas, diferenciados principalmente por el tipo de energía que utilizan (Ej: mecánicos, térmicos, hidráulicos, etc.). En minería y en obras civiles la perforación se realiza, actualmente, utilizando energía mecánica. Ing. Manuel Figueroa Galiano 2 PERFORACION TERMICA (JET PIERCING) El origen de este método se remonta a 1927, cuando Stores lo intentó aplicar en Alemania en una mina con vetas de cuarzo. En la década de los años 30 se llevaron a cabo experiencias en los yacimientos de taconitas en la zona de Mesabi, y fue después de 1947 cuando, con el empleo de quemadores con diseño especial se consiguió realizar una perforación eficiente y con altos rendimientos, basada en la decrepitación de la roca en lugar de su fusión, gracias a los rápidos cambios de, temperatura producidos por el vapor de agua y los gases de combustión, que a su vez sirven para evacuar los detritus producidos. Actualmente, este método ha perdido campo de aplicación frente a las grandes perforadoras rotativas, quedando su empleo reducido al corte de rocas ornamentales. Ing. Manuel Figueroa Galiano 3 Proceso de Perforación Térmica El proceso de penetración depende de una característica de las rocas que se denomina decrepitabilidad (Spallability) y que se basa en la diferente capacidad de dilatación con la temperatura de los cristales constituyentes de las rocas. Las propiedades que afectan a la decrepitabilidad de las rocas son muy complejas, pero puede establecerse la siguiente relación: “To” es la temperatura crítica a la cual la roca pasa a ser plástica. Según la ecuación anterior, las rocas serán más fácilmente perforables con este método cuando: •Exista una alta dilatación térmica por debajo de 700 º C. •Alta difusividad térmica a temperaturas inferiores a los 400°C. •Estructura intergranular homogénea sin productos de alteración, arcillas, caolines, micas, etc. •Reducido porcentaje de minerales blandos de baja temperatura de fusión o descomposición. Ing. Manuel Figueroa Galiano 4 El equipo básico o quemador consiste en una cámara de combustión, donde se atomiza el combustible (gas-oil) que se mezcla con el oxígeno al ser alimentados bajo presión. El inyector incrementa la velocidad de salida de los gases de combustión. La temperatura de la llama puede llegar en el extremo del quemador a los 3.000°C cuando se inyecta oxígeno y a los 2.000°C si es aire comprimido. El agua de refrigeración alrededor del quemador evita su fusión y ayuda en su escape como vapor al aumentar los gases y la presión de evacuación de los detritus . Ing. Manuel Figueroa Galiano Sección de un Quemador 5 1. Ing.3. Manuel Figueroa Galiano 6 . De diámetro y hasta 20 . De longitud. La velocidad de perforación llega hasta 15 m/hora. Descripción de perforadoras 1. En escala industrial sólo es utilizada en explotación a cielo abierto. Perforadora Ígnea o Térmica (Jet piercing. Se han logrado aperturar taladros de 18 a 22 cm. Características.1. La perforadora está equipada con sistemas automáticos que mantienen la distancia óptima entre el mechero y el fondo del taladro y regulan la proporción de combustibles. Consiste en preparar el taladro desintegrando las rocas con un chorro de gases a 2 200°C y a una velocidad supersónica de 1 800 m/s y alternados con chorros de agua y por giro de la columna de perforación. chorro taladrante) a.3. Kerosene o petróleo (consumo de 150 gl/hora) Oxígeno (consumo de 350 m³/hora) Agua (consumo de 3 m³/hora) Existen perforadoras que utilizan ácido nítrico. gases y vapor. Reductor de RPM. Sistema automático de distancia mechero-fondo del taladro. Varillaje o Barra de perforación – 160 mm. Conducto de aspiración (sujeto al mástil). 7 . Manuel Figueroa Galiano Calentador de agua. Tambor o winche con cables de acero y poleas. aire comprimido y oxígeno c. Bombas de impulsión de agua. Trompa aspiradora. Fluidómetros (control de consumo de agua. kerosene y oxígeno. kerosene y oxígeno). Cámara de combustión (mechero de reacción) Ventilador aspirador de polvos. Plataforma sobre orugas. Cabina y tablero de control. kerosene y oxígeno). Mecanismo rotativo (02 motores eléctricos). Manómetros (control de presión de agua. kerosene y agua. Componentes Mástil Dispositivos de admisión de oxígeno. kerosene y oxígeno. Ing. Depósito de agua. Ing. Ventajas : Posibilidad de perforar formaciones muy duras y abrasivas. El costo de la energía es muy alto.Corte de rocas Se utiliza en canteras de granito ornamental en la fase primaria de independización de bloques del macizo rocoso. Elevado nivel de ruido y poco control sobre el polvo producido . Manuel Figueroa Galiano 8 . Altas velocidades de perforación en rocas que decrepitan bien. Eliminación parcial del arranque convencional con explosivos en rocas ornamentales. Desventajas: Las máquinas comparables a las grandes perforadoras rotativas son caras. abriendo rozas o canales transversales a los bancos de explotación de una anchura de 60 a 80 mm y una profundidad que puede llegar a los 10 m. Facilidad para ensanchar los barrenos. Los productos de combustión y el vapor de agua engendrados durante la perforación van evacuando la roca desintegrada del fondo del taladro a superficie. El kerosene y oxígeno gaseoso son aportados por conductos de la columna de perforación a la cámara de combustión.d. para luego recibir una inyección de agua fría que agrietan la roca (esta agua es transportada por la columna de perforación). con la ayuda de 02 ventiladores aspiradores a través de una Trompa Aspiradora y Conducto sujeto al mástil. Ing. Funcionamiento. Manuel Figueroa Galiano 9 . si la energía cinética elevada de los chorros de gas proporciona el arranque de las partículas desintegradas de la roca. alcanzando altas temperaturas y estos productos de combustión son proyectados desde las boquillas del mechero de reacción con una velocidad supersónica y funden la roca. Perforadora Ígnea o Térmica (Jet piercing. chorro taladrante) Ing. Manuel Figueroa Galiano 10 . 0 10.0 Ing..0 4.4 11.………………………………………. % 31.0 10. es la siguiente: Oxigeno……………………………………………… Mano de obra………………………………………. Manuel Figueroa Galiano 11 ... de acuerdo con el Surface Mining.. Concesión de patente……………………………. Gas.La distribución porcentual de los costos.. Escariadores…………………………………….oil……. Energía……………………………………………… Mantenimiento……………………………………… Agua………………………………………………….0 14...3 1.3 18. uno de los cuales impulsa el agua a través de una boquilla inyectora de zafiro sintético con un orificio de 0. Actualmente. en minería se utilizan en el corte de rocas ornamentales y en la perforación de barrenos para anclaje en diámetros de 24 y 32 mm. capaz de realizar entre 60 y 80 ciclos por minuto. y acoplada a una bomba hidráulica de alta presión.PERFORACION CON CHORRO DE AGUA Los equipos constan básicamente de una central hidráulica accionada por un motor eléctrico. El efecto multiplicador se consigue por la diferencia relativa de superficies activas del pistón. Manuel Figueroa Galiano 12 . que a su vez acciona un multiplicador de presión. Ing.1 a 1 mm de diámetro. constituido por un pistón de doble efecto y movimiento alternativo. Ing. Manuel Figueroa Galiano 13 . en trabajos de minería tanto a tajo abierto como en minería subterránea y en obras civiles. d) Barrido. efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido. c) Broca o bit.Métodos de perforación de rocas Actualmente. medio de transmisión de dicha energía. lo que define distintos métodos de perforación y componentes de perforación. útil que ejerce sobre la roca la energía. fuente de energía mecánica. Manuel Figueroa Galiano 14 . b) Varillaje. Los principales componentes de un sistema de perforación de este tipo son: a) Perforadora. la perforación se realiza utilizando energía mecánica. Ing. En este tipo de perforación se emplea la acción combinada de percusión. tanto si el martillo se sitúa en la cabeza como en el fondo de la perforación. Manuel Figueroa Galiano 15 .Clasificación de las perforaciones 1. utilizado desde el siglo XIX. rotación. Ing. rotación. En este método tiene lugar la acción combinada de percusión. barrido y empuje. como la construcción de una caverna o túnel carretero. Según el método mecánico de perforación a) Métodos rotopercutivos: son muy utilizados en labores subterráneas y trabajos menores en minería a cielo abierto (precorte). empuje y barrido. Perforación rotopercutiva: corresponde al sistema más clásico de perforación de rocas. ya sea en equipos manuales para labores menores (pequeña minería y obras civiles de poca envergadura) o mecanizados( principalmente en minería subterránea de gran escala minas subterráneas y en obras civiles de gran envergadura. Las principales ventajas de este método de perforación. Ing. los equipos tienen gran movilidad (puede ser montada la perforadora en camiones sobre ruedas). Manuel Figueroa Galiano 16 . .Es aplicable a todos los tipos de roca.En el caso de perforación mecanizada. en comparación al método rotativo.Requiere de una persona para operar la perforadora. . . son: . desde blandas hasta duras.Permite una amplia gama de diámetros de perforación (desde 1" hasta 8"). Manuel Figueroa Galiano 17 . El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas. Ing. según si la penetración en la roca se realiza por trituración (triconos) o por corte (brocas especiales). En este tipo de perforación no existe la percusión.b) Métodos rotativos: se subdividen en dos grupos. Este método se emplea en trabajos de pequeña envergadura. principalmente por dimensiones. no es posible usar otras máquinas o no se justifica económicamente su empleo. donde. Manuel Figueroa Galiano 18 .2. Ing. Según el tipo de maquinaria a) Perforación manual: en este tipo de perforación se utilizan equipos ligeros operados por perforistas. Manuel Figueroa Galiano 19 . Ing. los equipos van montados sobre estructuras llamadas orugas.b) Perforación mecanizada: en una perforación mecanizada. desde donde el operador controla en forma cómoda todos los parámetros de perforación. ). Este tipo de perforación se emplea.3. en general.H. para la minería a cielo abierto y para algunos métodos de explotación subterránea. Según el tipo de trabajo a) Perforación de banqueo: perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minería subterránea (L. como el hundimiento por subniveles. Ing.B. Manuel Figueroa Galiano 20 . pero por lo general para minería en gran escala subterránea se utilizan los equipos de perforación llamados "jumbos".b) Perforación de avance de galerías y túneles: perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o mecanizada. que poseen desde uno a tres o más brazos de perforación y permiten realizar las labores en forma rápida y automatizada Ing. Manuel Figueroa Galiano 21 . Los equipos y métodos varían según el sistema de explotación. c) Perforación de producción: con este nombre se conoce el conjunto de los trabajos de extracción del mineral que se realiza en las explotaciones mineras. Manuel Figueroa Galiano 22 . Ing. Una perforación de producción corresponde a la que se ejecuta para cumplir los programas de producción que están previamente establecidos. d) Perforación de chimeneas y piques: se trata de las labores verticales. En ellas se emplean métodos de perforación especiales. Ing. entre los cuales destacan el Raise Boring y la jaula trepadora Alimak. que son muy utilizadas en minería subterránea y en obras civiles. Manuel Figueroa Galiano 23 . Ing.e) Perforación con recubrimiento: se utiliza. en perforación de pozos de captación de aguas y perforaciones submarinas. por ejemplo. Manuel Figueroa Galiano 24 . en cuyo caso la presión del fluido debe ser mayor. etc. o por medio de una cabeza de barrido independiente o lateral. así como por rellenos de materiales compactados o no. Los dos métodos desarrollados se conocen por OD y ODEX. Una característica importante de estas técnicas es que el barrido debe ser muy eficaz. Manuel Figueroa Galiano 25 . La perforación puede realizarse. etc. Ing. con martillo en cabeza o martillo en fondo y consiste en atravesar el recubrimiento al mismo tiempo que se lleva a cabo la entubación. pedraplenes.. arenas. escolleras.Los recubrimientos pueden estar formados por lechos naturales de arcillas. pudiendo realizarse a través de un adaptador o espiga con circulación central de fluido. para proseguir después el barrenado en la roca compacta. como se verá a continuación. gravas. Tanto los tubos como el varillaje se conectan al martillo mediante un adaptador de culata especial que transfiere la rotación y la percusión a ambos. Manuel Figueroa Galiano 26 . Interiormente.1 Equipo de Perforación OD Ing. Fig.Método OD En este caso la entubación se realiza por percusión y rotación utilizando para ello un tubo exterior de revestimiento cuyo extremo inferior monta una corona de carburo de tungsteno. 2. Operaciones en el sistema OD Fig. se dispone de un varillaje convencional cuya prolongación se lleva a cabo con manguitos independientes de los tubos. Manuel Figueroa Galiano 27 . Una vez alcanzada la profundidad prevista. A continuación. de modo que la broca escariadora se vuelve concéntrica perdiendo diámetro.Método ODEX (Overburden Drilling with the Eccentric) En este método la entubación se efectúa gracias a las vibraciones de la perforadora y al propio peso de la tubería. se introduce el varillaje convencional y se continúa la perforación. pudiendo así extraerse por el interior de la tubería de revestimiento. la sarta gira en sentido contrario. Ing. El equipo consiste en una broca escariadora excéntrica que ejecuta un taladro de un calibre mayor que el del tubo exterior que desciende a medida que avanza la perforación. Ing. y se realiza como método de fortificación para dar así estabilidad al macizo rocoso. Manuel Figueroa Galiano 28 .f) Perforación con sostenimiento de rocas: este tipo de perforación se utiliza principalmente en labores subterráneas cuando se requiere colocar pernos de anclaje. lo que significa un menor costo por metro perforado. Esto permite realizar labores de perforación en zonas de difícil acceso sin que sea necesario personal muy experimentado para la operación y mantención de las perforadoras.Equipos de Perforación manual. Ing. utilizado muy frecuentemente para labores puntuales y obras de pequeña escala debido principalmente a la facilidad en la instalación de la perforadora y los requerimientos mínimos de energía para funcionar (un compresor portátil). Sistema de perforación más convencional de perforación. Manuel Figueroa Galiano 29 . Ing. y aunque su empleo por accionamiento se vio limitado por los martillos en fondo y equipos rotativos. ampliando su campo de aplicación. la aparición de los martillos hidráulicos en la década de los setenta lo ha hecho resurgir. Manuel Figueroa Galiano 30 .Perforación manual con martillo en cabeza Este sistema de perforación se puede calificar como el más clásico o convencional. . que con su movimiento alternado golpea el vástago o culata a través de la cual se transmite la onda de choque a las barras. Los principales componentes de este sistema son: Cilindro cerrado con una tapa delantera que dispone de una abertura axial donde va colocado el elemento portabarras. El pistón. que consiste en un tubo que permite el Ing. El sistema de barrido.Perforadoras neumáticas En este tipo de perforadoras. La válvula. el martillo es accionado por aire comprimido. ya sea de barra estriada o de rotación independiente. Manuel Figueroa Galiano 31 paso del aire hasta el interior de las barras. que regula el paso de aire comprimido en un volumen determinado y de manera alternativa a la parte anterior y posterior del pistón. El mecanismo de rotación. así como un dispositivo retenedor de barras de perforación. El tubo interior actúa como un pistón de doble efecto.Accesorios a. Manuel Figueroa Galiano 32 . Empujadores: son los accesorios utilizados para dar el empuje que requiere la perforadora. un empujador consta de dos tubos: uno exterior de aluminio o de un metal ligero y otro interior de acero. Básicamente. el que va unido a la perforadora. controlándose su posición y fuerza de empuje con una válvula que va conectada al circuito de aire comprimido. Ing. Esto permite avanzar con la perforación y usar el accionamiento neumático del empujador para el avance respectivo. Ing. Las barras integrales están constituidas por un culatín que está en contacto directo con el pistón de la perforadora y una barra que va unida a la broca o bit. Este dispositivo es el que ejerce el mecanismo de fractura y avance sobre el macizo rocoso.b. Barrenos integrales: es el conjunto de barras que unen la fuente de energía mecánica (pistón) con la roca mediante el bit. Manuel Figueroa Galiano 33 . que es el elemento que está en contacto con la roca. 7 mm/mm 35 .2.1 . Manuel Figueroa Galiano 34 .400 RPM 2. Característica Relación diámetro pistón/diámetro de perforación Carrera del pistón Frecuencia de golpeo Valores 15/1.95 mm 1500 a 3400 golpes/min.Características principales Las longitudes de perforación que se alcanzan mediante este sistema de perforación neumático suelen no superar los 30 m debido a las importantes pérdidas de energía en la transmisión de la onda de choque y desviaciones que tienen lugar en la perforación.8 (m3/min cm. diámetro) Ing. Velocidad de rotación Consumo relativo de aire 40 . manguitos. fundamentalmente debido a que la frecuencia de impactos y la forma de la onda de choque que se transmite con pistones de gran diámetro conllevan a un elevado consumo de aire comprimido (2. brocas.4 m3/min por cada centímetro de diámetro) y a fuertes desgastes que se producen en todos los accesorios (barras. y diámetros entre 50 mm a 100 mm-. estos equipos presentan aún numerosas ventajas Ing.El campo de aplicación de las perforadoras neumáticas de martillo en cabeza se ha ido estrechando cada vez más hacia perforaciones cortas -de longitudes entre 3 y 15 m.). Manuel Figueroa Galiano 35 . Estas características constituyen la principal desventaja de las perforadoras neumáticas. etc. No obstante. Gran simplicidad de manejo. .. . .Facilidad de reparación. Ing. Manuel Figueroa Galiano 36 . .Fiabilidad y bajo costo de mantenimiento.Bajos precios de mercado.Posibilidad de funcionar conectados a antiguas instalaciones de aire comprimido de minas subterráneas. Manuel Figueroa Galiano 37 . percusión. y el desarrollo tecnológico en el ámbito de la automatización de las operaciones introdujeron importantes cambios a la perforación de rocas. en función de una mayor velocidad de penetración y mayor rendimiento. barrido con los de las variables dependientes de la roca (dureza.Perforación Mecanizada La necesidad de incrementar los diámetros de perforación (sobre 3") para responder a mayores ritmos de producción en los trabajos mineros. La mecanización utiliza sistemas que permiten relacionar los valores de las variables de rotación. resistencia) y con las posibilidades de los equipos de perforación. Ing. empuje. que en definitiva llevan a un menor costo por metro perforado. H) A finales de los años sesenta y comienzo de los setenta tuvo lugar un gran avance tecnológico en la perforación de rocas a causa del desarrollo de los martillos hidráulicos.T. Sin embargo. las que suministran un caudal de aceite que acciona los componentes de rotación y movimiento alternativo del pistón. Manuel Figueroa Galiano 38 .Perforadoras hidráulicas con martillo en cabeza (O. Ing. la principal diferencia entre ambos sistemas radica en que las perforadoras hidráulicas utilizan un motor que actúa sobre un grupo de bombas. Una perforadora hidráulica consta básicamente de los mismos elementos que una neumática. la utilización de la energía es más eficiente. además. complementando a las perforadoras neumáticas. con el tiempo se han ido imponiendo en los trabajos de perforación de superficie. La perforación hidráulica supone una superioridad tecnológica en relación con la perforadora neumática debido a las siguientes características: Menor consumo de energía: Las perforadoras hidráulicas trabajan con fluidos a presiones muy superiores a las accionadas neumáticamente y. siendo necesario sólo 1/3 de energía de la que se consume con los equipos neumático Ing.Aunque en un principio la introducción de estos equipos fue más importante en trabajos subterráneos. las caídas de presión son mucho menores. Manuel Figueroa Galiano 39 . Por lo tanto. La fatiga generada en las barras depende de la sección y del tamaño del pistón. En la práctica. se ha comprobado que la vida útil de la sarta se incrementa en 20% para perforadoras hidráulicas. La forma de la onda de choque es mucho más uniforme en los martillos hidráulicos que en los neumáticos.Menor costo de accesorios de perforación: en los martillos hidráulicos la transmisión de energía se efectúa por medio de pistones más alargados y de menor diámetro que los de los martillos neumáticos. donde se producen 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. Manuel Figueroa Galiano 40 . Ing. haciendo que las condiciones generales de trabajo y seguridad sean mucho más favorables. Manuel Figueroa Galiano 41 . Ing. las velocidades de penetración de las perforadoras hidráulicas son entre 50% y 100% mayores que en los equipos neumáticos. Además. 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.Mayor capacidad de perforación: debido a la mejor transmisión de energía de la onda. la tecnología de la perforadora hidráulica ha logrado el desarrollo de mejores diseños de equipos. entre otros. la energía por golpe y la frecuencia de percusión Mayor facilidad para la automatización: estos equipos son mucho más aptos para la automatización de operaciones. debido a todos los componentes asociados a la perforadora. los inconvenientes que presentan son: Mayor inversión inicial. Por el contrario. tales como el cambio de varillaje y mecanismos antiatranque. Reparaciones más complejas y costosas que en las perforadoras neumáticas. Manuel Figueroa Galiano 42 .Mayor elasticidad de la operación: en la perforadora hidráulica es posible variar la presión de accionamiento del sistema. a su sistema de avance automático y a las características de las fuentes de energía que utiliza (energía eléctrica e hidráulica). requiriéndose una mejor organización y formación de personal de mantenimiento Ing. 5000 golpes/min 1 . cm diámetro) Ing.Principales características Característica Presión de trabajo Potencia de impacto Frecuencia de golpeo Velocidad de rotación Consumo relativo de aire Unidades 7.500 RPM 0.20 kw 2000 .5 .25 MPa 6 .6-0. Manuel Figueroa Galiano 43 .9 (m3/min. Manuel Figueroa Galiano 44 . Ing.T.C. Actualmente.H. y desde entonces se han venido utilizando tanto en minas a cielo abierto como en minas subterráneas asociadas al uso de métodos de explotación de taladroslargos (L. este método de perforación está indicado para rocas duras y diámetros superiores a los 150 mm.H) Los martillos que poseen estos equipos fueron desarrollados por Stenuick en 1951. en el caso de obras de superficie.B.Perforadoras con martillo en fondo (D.) y V.R. generalmente con una frecuencia de golpeo que oscila entre 600 y 1. La rotación es efectuada por un simple motor neumático o hidráulico.600 golpes por minutos. montado en el carro situado en superficie (figura anterior). La limpieza del detrito se efectúa por el escape del aire del martillo a través de los orificios de la broca. El fluido de accionamiento es aire comprimido. que se suministra a través de un tubo que constituye el soporte y hace girar el martillo. Manuel Figueroa Galiano 45 .El funcionamiento de un martillo en fondo se basa en que el pistón golpea directamente a la broca durante la perforación. Ing. En el caso de la perforación de rocas en presencia de agua.Considerando la posible percusión en vacío de los martillos. Manuel Figueroa Galiano 46 . que implica una pérdida de energía. por lo que es aconsejable disponer de un compresor con una presión de aire suficiente para proceder a la evacuación del líquido. los martillos de estas perforadoras suelen ir provistos de un sistema de protección. Ing. puede ocurrir que la columna de agua disminuya el rendimiento de la perforación. que cierra el paso del aire al cilindro cuando la broca no se apoya en la roca del fondo del taladro. En cuanto al empuje. una regla práctica es la de aproximarse a los 85 kg por cada centímetro de diámetro. Manuel Figueroa Galiano 47 . Ing. cuando la profundidad de perforación sea grande (sobre 20 metros) y el número de tubos sea tal que supere el peso recomendado. será necesario entonces que el perforista accione la retención y rotación para mantener un empuje óptimo sobre la broca. Cuando se perfore a alta presión (en rocas de gran resistencia como un granito) se precisará al inicio una fuerza de avance adicional para superar el efecto de contraempuje del aire del fondo de la perforación. Por el contrario. Un empuje excesivo no aumentará la penetración sino que acelerará los desgastes de la broca y aumentará los esfuerzos sobre el sistema de rotación. 66 x Velocidad de penetración (m/h) Ing.Las velocidades de rotación recomendadas varían en función del tipo de roca. Manuel Figueroa Galiano 48 . Los valores se señalan en la siguiente tabla: Velocidades de rotación aconsejadas en función del tipo de roca Tipo de roca Muy blanda Velocidad de rotación (RPM) 40-60 Blanda Media Dura 30-50 20-40 10-30 En la práctica puede ajustarse la velocidad de rotación a la de avance utilizando la siguiente expresión: Velocidad de rotación (RPM) = 1. Los diámetros recomendados en función del diámetro de perforación se señalan en la siguiente tabla: Diámetros recomendados en función del diámetro de perforación Diámetro de perforación (mm) 102-115 127-140 152-165 200 Diámetro de las barras (mm) 76 102 114 152 Ing. éstas deben tener dimensiones adecuadas que permitan la correcta evacuación de los detritos por el espacio anular que queda entre ellas y la pared del barreno. Manuel Figueroa Galiano 49 .En cuanto al tamaño de las barras. La velocidad de penetración se mantiene prácticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforación.La vida útil de las barras es más larga en relación con las utilizadas con martillo en cabeza. .Los desgastes de las brocas son menores que con martillo en cabeza debido a que el aire de accionamiento que pasa a través de la broca limpiando la superficie del fondo asciende eficazmente por el pequeño espacio anular que queda entre la tubería y la pared del pozo. Ing. Manuel Figueroa Galiano 50 ..La perforación con martillo en fondo presenta ventajas en relación con la utilización del martillo en cabeza: .El consumo de aire es más bajo que con martillo en cabeza neumático. - . . Las desviaciones de los barrenos son muy pequeñas. por lo que son apropiados para perforaciones de gran longitud. El consumo de aire es más bajo que con martillo en cabeza neumático. La velocidad de penetración se mantiene prácticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforación. Manuel Figueroa Galiano 51 . Ing. El costo por metro lineal en diámetros grandes y rocas muy duras es menor que con perforación rotativa. La velocidad de penetración se mantiene prácticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforación. El costo por metro lineal en diámetros grandes y rocas muy duras es menor que con perforación rotativa. .El nivel de ruido en la zona de trabajo es inferior al estar el martillo dentro de la perforación. Ing.El diámetro más pequeño está limitado por las dimensiones del martillo con un rendimiento aceptable. .Existe un riesgo de pérdida del martillo dentro de los barrenos por desprendimientos de roca.. que oscila entre 12 y sobre 200 mm. Manuel Figueroa Galiano 52 .Cada martillo está diseñado para una gama de diámetros muy estrecha. que en la actualidad es de unos 76 mm. . los que se señalan a continuación: .Se precisan compresores de alta presión con elevados consumos energéticos. El martillo en fondo presenta ciertos inconvenientes respecto del martillo en cabeza. 7 125 91 102 68.7 150 108 102 106 10. Manuel Figueroa Galiano .2 53 Ing.Dimensiones y características principales En la siguiente tabla se señalan las principales características de algunos martillos en fondo: Diámetros recomendados en función del diámetro de perforación Características Dimensiones Diámetro de perforación (mm) Diámetro del pistón (mm) Carrera del pistón (mm) Peso del martillo (kg) Consumo de aire (m3/min a 1 MPa) 100 75 100 38.1 300 216 100 624 28.5 6.5 4.1 200 148 100 177 17. Deslizaderas de cadena: este sistema de avance está formado por una cadena que se desplaza por dos canales y que es arrastrada por un motor neumático o hidráulico. a. Ing. según el fluido que se utilice en el accionamiento del martillo.Accesorios de perforación en equipos mecanizados Deslizaderas 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 cadena actúa sobre la cuna del martillo que se desplaza sobre el lado superior de la deslizadera. Manuel Figueroa Galiano 54 . a través de un reductor y piñón de ataque. la cual 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. Algunos inconvenientes de este sistema son los mayores desgastes en ambientes abrasivos. Manuel Figueroa Galiano 55 . el peligro que representa si se rompe la cadena perforando hacia arriba y la dificultad de conseguir un avance suave cuando las penetraciones son pequeñas.Este sistema es muy utilizado tanto en equipos de superficie como subterráneos debido a su bajo precio. a la facilidad de reparación y a la posibilidad de lograr grandes longitudes de perforación. Ing. Manuel Figueroa Galiano 56 . y gran resistencia al desgaste. Este tornillo es de pequeño diámetro en relación con su longitud y está sujeto a esfuerzos de pandeo y vibraciones durante la perforación.b. además. de un sistema menos voluminoso y más seguro que el de cadenas. Por esta razón.8 m. Ing. no son usuales longitudes superiores a los 1. Las principales ventajas de este sistema son: una fuerza de avance más regular y suave. Se trata. Deslizaderas de tornillo: en estas deslizaderas el avance se produce al girar el tornillo accionado por un motor neumático. Sin embargo. Manuel Figueroa Galiano 57 . los inconvenientes que presentan son: un alto precio. mayor dificultad de reparación y longitudes limitadas. Ing. la necesidad de contar con un accionamiento hidráulico independiente. Deslizaderas hidráulicas: el rápido desarrollo de la hidráulica en la última década ha hecho que este tipo de deslizaderas se utilice incluso en perforadoras neumáticas. Ing.c. El sistema consta de un cilindro hidráulico que desplaza la perforadora a lo largo de una viga soporte. Las deslizaderas hidráulicas presentan las siguientes ventajas: simplicidad y robustez. facilidad de control y precisión. los problemas que plantean son: mayores precios. Por el contrario. se adaptan mejor en las perforadoras rotativas que en las percutivas y presentan más desgastes en el cilindro empujador. capacidad para perforar grandes profundidades y adaptabilidad a gran variedad de máquinas y longitudes de barrenos. Manuel Figueroa Galiano 58 .