Curso Maquinaria y Equipo Minero - Manual 2

Ing. Walter Romero Vega

PERFORACION NEUMATICA EN

OPERACIONES MINERAS

INTRODUCCION

El aire comprimido es una

de las formas de energía

más antiguas.

Es la energía necesaria

para el funcionamiento de

todo equipo neumático.

Ing. Walter Romero Vega

Ing. Walter Romero Vega

PERFORACION

CONCEPTO:

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

Ing. Walter Romero Vega

COMPONENTES PRINCIPALES DE

UN SISTEMA DE PERFORACION

Perforadora, fuente de energía mecánica.

Varillaje, medio de transmisión de dicha energía.

Broca, ejerce sobre la roca la energía.

Fluido de barrido, evacua la limpieza del detrito

producido.

Ing. Walter Romero Vega

TIPOS DE PERFORACION EN EL

ARRANQUE CON EXPLOSIVO

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

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

Ing. Walter Romero Vega

METODOS MECANICOS DE

PERFORACION DE ROCAS Rotopercutivos:

A) Martillo en cabeza:

- Neumática

- Hidráulica

B) Martillo en fondo:

(rocas duras)

- Neumático

Rotativos: Brocas de corte:

A) Rotativos con triconos (Cielo Abierto)

B) Rotativos en chimenea (Raise Boring)

Ing. Walter Romero Vega

PRINCIPIOS DE PERFORACION

NEUMATICA

PERCUSION:

El efecto de impacto producido por el golpe del pistón a la

culata del barreno, transmite la energía cinética en forma de

onda de choque, la cual se desplaza a lo largo del barreno

hasta llegar al inserto.

INSERTO

BROCA

CULATA

Ing. Walter Romero Vega

La onda de choque se desplaza a una velocidad de 5000 m/seg

conocida como VELOCIDAD DE IMPACTO DE PISTON

Honda tensional

Honda compresiva

Ing. Walter Romero Vega

ROTACION:

Es el efecto que produce el

giro del barreno producido

por los impactos del pistón.

El movimiento del barreno

hace girar al inserto para

que los impactos sucesivos

sobre la roca actúen en

diferentes puntos en el

fondo del taladro.

Ing. Walter Romero Vega

EMPUJE:

Permite mantener en

contacto permanente la

broca o acero de

perforación con la roca

ejerciendo presión

equilibrada hacia la roca.

Ing. Walter Romero Vega

BARRIDO:

Es la evacuación de detritus

del fondo del taladro.

Se realiza con fluido aire y

agua que se inyecta a

presión hacia el fondo del

taladro a través de un

orificio central del varillaje

y de la broca.

ARRASTRE DE LOS FINOS POR EL AGUA

ACCION DEL SOPLADO

Ing. Walter Romero Vega

PERFORADORA NEUMATICA

Es un martillo accionado por aire comprimido y requiere

también el suministro de agua. Consta básicamente de:

Cilindro

Pistón

Válvula

Sistema de rotación

Sistema de Barrido

Ing. Walter Romero Vega

ACCESORIOS Pie de avance: es un dispositivo acoplable o fijo cuya

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

Lubricadora: es un dispositivo pequeño que almacena

aceite y se intercala en la manguera de aire comprimido, para enviar el aceite que se mezcla con el aire por medio de una válvula.

Ing. Walter Romero Vega

Juego de barrenos

Uña

Lubricadora

Pie de avance

Ing. Walter Romero Vega

PARTES PRINCIPALES DE UNA

PERFORADORA

Frontal

Cilindro

Cabezal JACKLEG RN-250

FRONTAL

CILINDRO

CABEZAL

Ing. Walter Romero Vega

PERFORADORA JACKLEG Perforación Horizontal:

Galerías

Túneles

Rampas, etc

JACKLEG RNS83FX

Ing. Walter Romero Vega

PERFORADORA STOPER

PERFORACION VERTICAL:

Chimeneas

Tajeos de avance vertical

STOPER RB83FX

Ing. Walter Romero Vega

PERFORADORA SINKER

JACK-HAMMER

PERFORACION VERTICAL:

Piques

Bancos

Cunetas, etc

Ing. Walter Romero Vega

CONDICIONES NECESARIAS PARA QUE

UNA PERFORADORA TRABAJE

EFICIENTEMENTE

Perfectas condiciones mecánicas.

Buena presión de aire y agua.

Buena lubricación.

Buen estado de los accesorios.

Correcto uso de la perforadora.

Ing. Walter Romero Vega

INSTALACION DE LA PERFORADORA Preparación del equipo:

1.- Verificar el estado de las mangueras.

2. Sopletear las mangueras de aire y agua.

3.- Conectar las mangueras a la máquina.

4.- Llenar el lubricador con aceite neumático.

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

Ing. Walter Romero Vega

PRECAUCIONES ANTES DE INSTALAR LA

PERFORADORA Desatar el frente y cajas.

Limpiar y preparar el piso.

Chequear los tiros cortados.

Verificar el abastecimiento de aire y agua.

Asegurarse de tener las herramientas a la mano.

“PRACTIQUE SIEMPRE, ORDEN Y LIMPIEZA” Ing. Walter Romero Vega

1.- Agua.

2. Pie de avance.

3.- Percusión.

4.- Rotación.

5.- Lubricación.

Ing. Walter Romero Vega

POSICION CORRECTA DE LA MAQUINA

Mantener el ángulo de

inclinación adecuado.

Asegurar correctamente la

uña del pie de avance.

Ing. Walter Romero Vega

COMO INICIAR UN TALADRO

Iniciar el taladro a media

potencia de la máquina

hasta que la broca haya

conseguido abrir el taladro

en la roca.

“Iniciar siempre con el

barreno de menor

longitud”

Ing. Walter Romero Vega

DURANTE LA PERFORACION

Asegúrese de mantener alineados máquina y barreno.

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

Ing. Walter Romero Vega

MONITOREAR LOS PARAMETROS DE

TRABAJO

Ing. Walter Romero Vega

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Diámetro del cilindro (m.m.)

Carrera útil del pistón (m.m.)

Frecuencia de impacto (g/m)

Consumo de aire (CFM)

Velocidad de rotación (RPM)

Ing. Walter Romero Vega

TRABAJO EFECTUADO (W)

W= P°x A x L

Donde:

W = Trabajo

P° = Presión de aire

A = Área del embolo en viaje de trabajo

L = Carrera útil del pistón

Además se sabe que:

A = π x r²

Ing. Walter Romero Vega

DATOS TECNICOS

Perforadora Diámetro del

Embolo

Diámetro del

Cilindro

Carrera útil

del Pistón

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

A 76.17 2.10 76.20 3.00 64.00 2.52

B 79.37 3.12 79.40 3.13 66.70 2.62

C 70.00 2.70 70.03 2.75 65.00 2.56

Ing. Walter Romero Vega

CALCULO DEL TRABAJO EFECTUADO

Perforadora (A)

W = P°x A x L

P° = 5bar

L = 0.064m

A = x r² sabemos que:

Ø= 2r Luego: r=Ø/2

r= 7.617cm/2

r= 3.81cm

Ahora:

A = x r²

= x (3.81cm)²

= 45.60cm²

W = 5kg/cm² x 45.60cm² x 0.064m

= 14.59kg/m

Ing. Walter Romero Vega

CALCULO DEL TRABAJO EFECTUADO

Perforadora (B)

W = P°x A x L

P° = 5bar

L = 0.0667m

A = x r² sabemos que:

Ø= 2r Luego: r=Ø/2

r= 7.937cm/2

r= 3.97cm

Ahora:

A = x r²

= x (3.97cm)²

= 49.51cm²

W = 5kg/cm² x 49.51cm² x 0.0667m

= 16.51kg/m

Ing. Walter Romero Vega

CALCULO DEL TRABAJO EFECTUADO

Perforadora (C)

W = P°x A x L

P° = 5bar

L = 0.065m

A = x r² sabemos que:

Ø= 2r Luego: r=Ø/2

r= 7.00cm/2

r= 3.50cm

Ahora:

A = x r²

= x (3.50cm)²

= 38.48cm²

W = 5kg/cm² x 38.48cm² x 0.065m

= 12.50kg/m

Ing. Walter Romero Vega

W=f(Ødel embolo, carrera útil)

Perforadora Diámetro del

Embolo

Carrera útil del

Pistón

Trabajo

Efectuado (W)

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

A 76.17 2.10 64.00 2.52 14.59

B 79.37 3.12 66.70 2.62 16.51

C 70.00 2.70 65.00 2.56 12.50

Ing. Walter Romero Vega

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA

VELOCIDAD DE PENETRACION

Tipo de roca

Presión de barrido

Aceros

Lubricación

Presión de aire

Ing. Walter Romero Vega

DETERMINACION DEL CFM CONSUMIDO

Ej:

cota: 4600 msnm

Presión atm: 8.3 PSI

n= CFM consumido según catálogo

P° aire = 60 PSI

CASO I:

C.C = P° de aire (labor) + P° atm x n

P° de aire (catàlogo) + P° atm

C.C = 40 PSI+ 8.3PSI x 110 CFM

80 PSI+ 8.3 PSI

C.C = 48.3 PSI x 110 CFM

88.3 PSI

C.C = 61.0 CFM

C.C = 60 PSI+ 8.3 PSI x 110 CFM

80 PSI+ 8.3 PSI

C.C = 68.3 PSI x 110 CFM

88.3 PSI

C.C = 85.0 CFM

P° aire = 40 PSI

CASO II:

Ing. Walter Romero Vega

CONCLUSION:

menor P° < caudal

menor P° < trabajo efectuado

Perforadora

x

Presión

Dinámica en

labor

Caudal

Efectivo

Trabajo

Efectuado (W)

80PSI 110 CFM 15.92 kg.m.

70PSI 97 CFM 14.18 kg.m.

60PSI 85 CFM 11.82 kg.m.

50PSI 72 CFM 9.96 kg.m

40PSI 61 CFM 7.96 kg.m.

Ing. Walter Romero Vega

RENTABILIDAD DE LOS EQUIPOS

Es necesario tener en cuenta:

Costo de adquisición

Costo de mantenimiento

= Precio de adquisición/vida útil

Costo de aire comprimido

= Consumo a cota de trabajo x costo/pie x 60min/hora x TT

Donde:

TT= Tiempo total perforación en hora

Ing. Walter Romero Vega

Ing. Walter Romero Vega