PERFORACION NEUMATICA EN PERFORACION NEUMATICA EN OPERCIONES MINERASOPERCIONES MINERAS

PERFOMEX PERFOMEX PERUPERU –– RNPRNP MEXICOMEXICO

www.rnpsa.comwww.rnpsa.com

ING. GUILLERMO JIBAJA C. ING. GUILLERMO JIBAJA C. gjibaja@rnpsa.comgjibaja@rnpsa.com

INTRODUCCIONINTRODUCCION

El aire comprimido es El aire comprimido es una de las formas de una de las formas de energía más antiguas.energía más antiguas.

Es la energía necesaria Es la energía necesaria para el funcionamiento para el funcionamiento de todo equipo de todo equipo neumático.neumático.

PERFORACIONPERFORACION

CONCEPTO:CONCEPTO:Es la primera operación en la preparación de una Es la primera operación en la preparación de una voladura, su propósito es abrir en la roca huecos voladura, su propósito es abrir en la roca huecos u orificios cilíndricos denominados taladros para u orificios cilíndricos denominados taladros para acomodar el explosivo y sus accesorios.acomodar el explosivo y sus accesorios.

COMPONENTES COMPONENTES PRINCIPALES DE UN PRINCIPALES DE UN

SISTEMA DE SISTEMA DE PERFORACIONPERFORACION PerforadoraPerforadora, , fuente de energía fuente de energía

mecánica.mecánica. VarillajeVarillaje, , medio de transmisión de dicha medio de transmisión de dicha

energía.energía. BrocaBroca, , ejerce sobre la roca la energía.ejerce sobre la roca la energía. Fluido de barridoFluido de barrido, , evacua la limpieza del evacua la limpieza del

detrito producido.detrito producido.

TIPOS DE PERFORACION EN TIPOS DE PERFORACION EN EL ARRANQUE CON EL ARRANQUE CON

EXPLOSIVOEXPLOSIVO Perforación Manual: Perforación Manual: es el sistema de es el sistema de

perforación conocido como convencional, perforación conocido como convencional, utilizado para labores puntuales y obras de utilizado para labores puntuales y obras de pequeña escala;pequeña escala; se realiza con equipos se realiza con equipos ligeros manejados a pulso por los perforistas. ligeros manejados a pulso por los perforistas.

Perforación Mecanizada:Perforación Mecanizada: en una en una perforación mecanizada, los equipos van perforación mecanizada, los equipos van montados sobre estructuras llamadas orugas, montados sobre estructuras llamadas orugas, desde donde el operador controla en forma desde donde el operador controla en forma cómoda todos los parámetros de perforación.cómoda todos los parámetros de perforación.

METODOS MECANICOS DE METODOS MECANICOS DE PERFORACION DE ROCASPERFORACION DE ROCAS

Rotopercutivos:Rotopercutivos:A) Martillo en cabeza:A) Martillo en cabeza:

- Neumática- Neumática

- Hidráulica- Hidráulica

B) Martillo en fondo: B) Martillo en fondo:

(rocas duras)(rocas duras)

- Neumático- Neumático

Rotativos: Brocas de corte:Rotativos: Brocas de corte:A) Rotativos con triconos (Cielo Abierto)A) Rotativos con triconos (Cielo Abierto)

B) Rotativos en chimenea (Raise Boring)B) Rotativos en chimenea (Raise Boring)

PRINCIPIOS DE PERFORACION PRINCIPIOS DE PERFORACION NEUMATICANEUMATICA

PERCUSIONPERCUSION: :

El efecto de impacto producido por el golpe del El efecto de impacto producido por el golpe del pistón a la culata del barreno, transmite la pistón a la culata del barreno, transmite la energía cinética en forma de onda de choque, la energía cinética en forma de onda de choque, la cual se desplaza a lo largo del barreno hasta cual se desplaza a lo largo del barreno hasta llegar al inserto.llegar al inserto. INSER

TO

BROCA

CULATA

La onda de choque se desplaza a una velocidad de La onda de choque se desplaza a una velocidad de 5000 m/seg conocida como VELOCIDAD DE IMPACTO 5000 m/seg conocida como VELOCIDAD DE IMPACTO DE PISTONDE PISTON

Honda tensional

Honda compresiva

ROTACION:ROTACION: Es el efecto que produce Es el efecto que produce el giro del barreno el giro del barreno producido por los producido por los impactos del pistón.impactos del pistón.

El movimiento del barreno El movimiento del barreno hace girar al inserto para hace girar al inserto para que los impactos que los impactos sucesivos sobre la roca sucesivos sobre la roca actúen en diferentes actúen en diferentes puntos en el fondo del puntos en el fondo del taladro. taladro.

EMPUJE:EMPUJE: Permite mantener en Permite mantener en contacto permanente contacto permanente la broca o acero de la broca o acero de perforación con la perforación con la roca ejerciendo roca ejerciendo presión equilibrada presión equilibrada hacia la roca.hacia la roca.

BARRIDO:BARRIDO: Es la evacuación de detritus Es la evacuación de detritus del fondo del taladro. del fondo del taladro.

Se realiza con fluido aire y Se realiza con fluido aire y agua que se inyecta a agua que se inyecta a presión hacia el fondo del presión hacia el fondo del taladro a través de un taladro a través de un orificio central del varillaje orificio central del varillaje y de la broca. y de la broca.

ARRASTRE DE LOS FINOS POR EL AGUA

ACCION DEL SOPLADO

PERFORADORA NEUMATICAPERFORADORA NEUMATICA

Es un martillo accionado por aire comprimido y Es un martillo accionado por aire comprimido y requiere también el suministro de agua. Consta requiere también el suministro de agua. Consta básicamente de:básicamente de:

CilindroCilindro PistónPistón VálvulaVálvula Sistema de rotaciónSistema de rotación Sistema de BarridoSistema de Barrido

ACCESORIOSACCESORIOS Pie de avance:Pie de avance: es un dispositivo acoplable o fijo es un dispositivo acoplable o fijo

cuya función es soportar a la perforadora y cuya función es soportar a la perforadora y mantener al barreno en contacto firme con la roca. mantener al barreno en contacto firme con la roca. Consta de dos tubos: uno exterior de aluminio o de Consta de dos tubos: uno exterior de aluminio o de un metal ligero y otro interior de acero que va unido un metal ligero y otro interior de acero que va unido a la perforadora, teniendo en el extremo inferior del a la perforadora, teniendo en el extremo inferior del pie una uña con punta al centro con el objeto de que pie una uña con punta al centro con el objeto de que se mantenga firme al piso.se mantenga firme al piso.

Lubricadora:Lubricadora: es un dispositivo pequeño que es un dispositivo pequeño que almacena aceite y se intercala en la manguera de almacena aceite y se intercala en la manguera de aire comprimido, para enviar el aceite que se mezcla aire comprimido, para enviar el aceite que se mezcla con el aire por medio de una válvula.con el aire por medio de una válvula.

Juego de barrenos

Uña

Lubricadora

Pie de avance

PARTES PRINCIPALES DE PARTES PRINCIPALES DE UNA PERFORADORAUNA PERFORADORA

FrontalFrontal

CilindroCilindro

CabezalCabezalJACKLEG RN-250

FRONTAL

CILINDRO

CABEZAL

PERFORADORA JACKLEGPERFORADORA JACKLEGPerforación Horizontal:Perforación Horizontal:

GaleríasGalerías TúnelesTúneles Rampas, etcRampas, etc

JACKLEG RNS83FX

PERFORADORA STOPERPERFORADORA STOPERPERFORACION VERTICAL:PERFORACION VERTICAL:

ChimeneasChimeneas Tajeos de avance verticalTajeos de avance vertical

STOPER RB83FX

PERFORADORA SINKERPERFORADORA SINKERJACK-HAMMERJACK-HAMMER

PERFORACION PERFORACION VERTICAL:VERTICAL:

PiquesPiques BancosBancos Cunetas, etcCunetas, etc

CONDICIONES NECESARIAS CONDICIONES NECESARIAS PARA QUE UNA PERFORADORA PARA QUE UNA PERFORADORA

TRABAJE EFICIENTEMENTETRABAJE EFICIENTEMENTE Perfectas condiciones mecánicas.Perfectas condiciones mecánicas. Buena presión de aire y agua. Buena presión de aire y agua. Buena lubricación. Buena lubricación. Buen estado de los accesorios.Buen estado de los accesorios. Correcto uso de la perforadora.Correcto uso de la perforadora.

INSTALACION DE LA INSTALACION DE LA PERFORADORAPERFORADORA

Preparación del equipo:Preparación del equipo:

1.- 1.- Verificar el estado de las Verificar el estado de las mangueras.mangueras.

2. 2. Sopletear las mangueras Sopletear las mangueras de aire de aire y agua.y agua.

3.- 3.- Conectar las mangueras Conectar las mangueras a la a la máquina.máquina.

4.- 4.- Llenar el lubricador con Llenar el lubricador con aceite aceite neumático.neumático.

5.- 5.- Revisar y limpiar el cedazo Revisar y limpiar el cedazo de ingreso de ingreso de aire de la de aire de la lubricadora.lubricadora.

PRECAUCIONES ANTES DE PRECAUCIONES ANTES DE INSTALAR LA PERFORADORAINSTALAR LA PERFORADORA

Desatar el frente y cajas.Desatar el frente y cajas.

Limpiar y preparar el piso.Limpiar y preparar el piso.

Chequear los tiros Chequear los tiros cortados.cortados.

Verificar el abastecimiento Verificar el abastecimiento de aire y agua.de aire y agua.

Asegurarse de tener las Asegurarse de tener las herramientas a la mano.herramientas a la mano.

““PRACTIQUE SIEMPRE, ORDEN Y LIMPIEZA”PRACTIQUE SIEMPRE, ORDEN Y LIMPIEZA”

PRUEBA DEL EQUIPOPRUEBA DEL EQUIPO

1.- 1.- Agua.Agua.

2. 2. Pie de avance.Pie de avance.

3.- 3.- Percusión.Percusión.

4.- 4.- Rotación.Rotación.

5.-5.- Lubricación.Lubricación.

POSICION CORRECTA DE LA POSICION CORRECTA DE LA MAQUINAMAQUINA

Mantener el ángulo de Mantener el ángulo de inclinación adecuado.inclinación adecuado.

Asegurar Asegurar correctamente la uña correctamente la uña del pie de avance.del pie de avance.

COMO INICIAR UN TALADROCOMO INICIAR UN TALADRO

Iniciar el taladro a Iniciar el taladro a media potencia de la media potencia de la máquina hasta que la máquina hasta que la broca haya broca haya conseguido abrir el conseguido abrir el taladro en la roca.taladro en la roca.

““Iniciar siempre con el Iniciar siempre con el barreno de menor barreno de menor longitud”longitud”

DURANTE LA PERFORACIONDURANTE LA PERFORACION

Asegúrese de Asegúrese de mantener alineados mantener alineados máquina y barreno.máquina y barreno.

Mantener una presión Mantener una presión moderada sobre la moderada sobre la máquina, guiarla, no máquina, guiarla, no forzarlaforzarla

MONITOREAR LOS MONITOREAR LOS PARAMETROS DE TRABAJOPARAMETROS DE TRABAJO

CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS PRINCIPALESPRINCIPALES

Diámetro del cilindro (m.m.)Diámetro del cilindro (m.m.) Carrera útil del pistón (m.m.)Carrera útil del pistón (m.m.) Frecuencia de impacto (g/m)Frecuencia de impacto (g/m) Consumo de aire (CFM)Consumo de aire (CFM) Velocidad de rotación (RPM)Velocidad de rotación (RPM)

TRABAJO EFECTUADO (W)TRABAJO EFECTUADO (W)

W= PW= P°°x A x Lx A x LDonde:Donde:

WW = Trabajo= Trabajo PP°° = Presión de aire= Presión de aire AA = Área del embolo en viaje = Área del embolo en viaje

de trabajode trabajo LL = Carrera útil del pistón= Carrera útil del pistón

Además se sabe que:Además se sabe que:

A = A = ππ x x rr²²

DATOS TECNICOSDATOS TECNICOS

PerforadoraPerforadora Diámetro Diámetro del Embolodel Embolo

Diámetro Diámetro del Cilindrodel Cilindro

Carrera útil Carrera útil del Pistóndel Pistón

m.m.m.m. Pulg.Pulg. m.m.m.m. Pulg.Pulg. m.m.m.m. Pulg.Pulg.

AA 76.1776.17 2.102.10 76.2076.20 3.003.00 64.0064.00 2.522.52

BB 79.3779.37 3.123.12 79.4079.40 3.133.13 66.7066.70 2.622.62

CC 70.0070.00 2.702.70 70.0370.03 2.752.75 65.0065.00 2.562.56

CALCULO DEL TRABAJO CALCULO DEL TRABAJO EFECTUADOEFECTUADO

Perforadora (A)Perforadora (A)WW = P= P°x A x L°x A x LP°P° = 5bar= 5barLL = 0.064m= 0.064mAA = x = x rr² sabemos que:² sabemos que:

Ø= 2r Luego: r=Ø/2Ø= 2r Luego: r=Ø/2r= 7.617cm/2r= 7.617cm/2r= 3.81cmr= 3.81cm

Ahora:Ahora:AA = = x x rr² ²

= = x ( x (3.81cm)3.81cm)²²= 45.60cm²= 45.60cm²

W W = 5kg/cm² x 45.60cm² x 0.064m= 5kg/cm² x 45.60cm² x 0.064m= 14.59kg/m= 14.59kg/m

CALCULO DEL TRABAJO CALCULO DEL TRABAJO EFECTUADOEFECTUADO

Perforadora (B)Perforadora (B)WW = P= P°x A x L°x A x LP°P° = 5bar= 5barLL = 0.0667m= 0.0667mAA = x = x rr² sabemos que:² sabemos que:

Ø= 2r Luego: r=Ø/2Ø= 2r Luego: r=Ø/2r= 7.937cm/2r= 7.937cm/2r= 3.97cmr= 3.97cm

Ahora:Ahora:AA = = x x rr² ²

= = x ( x (3.97cm)3.97cm)²²= 49.51cm²= 49.51cm²

W W = 5kg/cm² x 49.51cm² x 0.0667m= 5kg/cm² x 49.51cm² x 0.0667m= 16.51kg/m= 16.51kg/m

CALCULO DEL TRABAJO CALCULO DEL TRABAJO EFECTUADOEFECTUADO

Perforadora (C)Perforadora (C)WW = P= P°x A x L°x A x LP°P° = 5bar= 5barLL = 0.065m= 0.065mAA = x = x rr² sabemos que:² sabemos que:

Ø= 2r Luego: r=Ø/2Ø= 2r Luego: r=Ø/2r= 7.00cm/2r= 7.00cm/2r= 3.50cmr= 3.50cm

Ahora:Ahora:AA = = x x rr² ²

= = x ( x (3.50cm)3.50cm)²²= 38.48cm²= 38.48cm²

W W = 5kg/cm² x 38.48cm² x 0.065m= 5kg/cm² x 38.48cm² x 0.065m= 12.50kg/m= 12.50kg/m

W=f(W=f(Ødel embolo, carrera Ødel embolo, carrera útilútil))

PerforadoraPerforadora Diámetro Diámetro del Embolodel Embolo

Carrera útil Carrera útil del Pistóndel Pistón

Trabajo Trabajo Efectuado Efectuado (W)(W)

m.m.m.m. Pulg.Pulg. m.m.m.m. Pulg.Pulg. Kg.m.Kg.m.

AA 76.1776.17 2.102.10 64.0064.00 2.522.52 14.5914.59

BB 79.3779.37 3.123.12 66.7066.70 2.622.62 16.5116.51

CC 70.0070.00 2.702.70 65.0065.00 2.562.56 12.5012.50

FACTORES QUE INFLUYEN EN FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE LA VELOCIDAD DE

PENETRACIONPENETRACION Tipo de rocaTipo de roca Presión de barridoPresión de barrido AcerosAceros Lubricación Lubricación Presión de airePresión de aire

DETERMINACION DEL CFM DETERMINACION DEL CFM CONSUMIDOCONSUMIDO

Ej: Ej:

cota: 4600 msnmcota: 4600 msnm

Presión atm: 8.3 PSIPresión atm: 8.3 PSI

n= CFM consumido según n= CFM consumido según catálogocatálogo

PP° aire = 60 PSI° aire = 60 PSI

CASO ICASO I::

C.C = C.C = PP° de aire (labor) + P° ° de aire (labor) + P° atmatm x x nn

PP° de aire (catàlogo) + ° de aire (catàlogo) + P° atmP° atm

C.C = C.C = 40 PSI40 PSI+ 8.3PSI+ 8.3PSI x x 110 CFM110 CFM 80 PSI80 PSI+ 8.3 PSI+ 8.3 PSIC.C = C.C = 48.3 PSI48.3 PSI x 110 CFM x 110 CFM 88.3 PSI88.3 PSIC.C = 61.0 CFMC.C = 61.0 CFM

C.C = C.C = 60 PSI60 PSI+ 8.3 PSI+ 8.3 PSI x 110 x 110 CFMCFM 80 PSI80 PSI+ 8.3 PSI+ 8.3 PSIC.C = C.C = 68.3 PSI68.3 PSI x 110 CFM x 110 CFM 88.3 PSI88.3 PSIC.C = 85.0 CFMC.C = 85.0 CFM

PP° aire = 40 PSI° aire = 40 PSICASO IICASO II::

CONCLUSION: CONCLUSION: menor P° < caudalmenor P° < caudalmenor P° < trabajo efectuadomenor P° < trabajo efectuado

PerforadoPerforadorara

xx

Presión Presión Dinámica en Dinámica en

laborlabor

CaudalCaudal

EfectivoEfectivoTrabajo Trabajo Efectuado Efectuado (W)(W)

80PSI80PSI 110 CFM110 CFM 15.92 kg.m.15.92 kg.m.

70PSI70PSI 97 CFM97 CFM 14.18 kg.m.14.18 kg.m.

60PSI60PSI 85 CFM85 CFM 11.82 kg.m.11.82 kg.m.

50PSI50PSI 72 CFM72 CFM 9.96 kg.m9.96 kg.m

40PSI40PSI 61 CFM61 CFM 7.96 kg.m.7.96 kg.m.

RENTABILIDAD DE LOS RENTABILIDAD DE LOS EQUIPOSEQUIPOS

Es necesario tener en cuenta:Es necesario tener en cuenta: Costo de adquisiciónCosto de adquisición

Costo de mantenimientoCosto de mantenimiento= Precio de adquisición/vida útil= Precio de adquisición/vida útil

Costo de aire comprimidoCosto de aire comprimido= Consumo a cota de trabajo x costo/pie x 60min/hora x TT= Consumo a cota de trabajo x costo/pie x 60min/hora x TTDonde: Donde: TT= Tiempo total perforación en horaTT= Tiempo total perforación en hora