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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA
“Equipo de sondaje de aire reverso para la investigación de minerales”
Memoria para optar al título de: INGENIERO CIVIL MECANICO
Alumno: Alejandro Valenzuela P. Profesor Guía: Daniel Milovic S.
2015
Resumen
INDICE 1. PRIMERA PARTE: ASPECTOS PREVIOS
1.1. Introducción.
1.2. Objetivos.
1.3. Marco teórico.
1.3.1. Métodos de Perforación para la exploración.
1.3.2. Metodología de la Circulación Reversa.
1.3.3. Historia de la Circulación Reversa.
1.3.4. Beneficios de la Circulación Reversa.
1.3.5. Columna de Perforación.
1.3.6. Herramientas de Perforación.
1.3.7. Partes Rotatorias.
1.3.8. Sistema de Descarga.
1.3.9. Muestreo.
2. SEGUNDA PARTE: ESTUDIO DE MERCADO.
2.1. Situación actual y tendencias en la exploración minera mundial
2.2. Gasto mundial en exploración y por etapas.
2.3. Análisis de los sistemas de exploración utilizados.
2.4. Exploración minera en chile.
2.4.1. Principales Actores.
2.4.2. Focos exploratorios
2.4.3. Regiones más exploradas y minerales.
2.4.4. Competencia en el mercado.
2.4.5. Ejemplos de Proyectos y resultados.
3. TERCERA PARTE: Equipo Gea-RC.
3.1 Parámetros para la justificación.
3.2 Descripciones generales
3.3 Descripción Detallada
4. CUARTA PARTE: Manual de operaciones
4.1. Normas.
4.2. Riesgos.
4.3. Programa de Mantención.
4.4. Descripción del trabajo esperado.
5. QUINTA PARTE: ANALISIS ECONÓMICOS
5.1. Costos de implementación.
5.2. Costos de puesta en marcha y mantención.
5.3. Proyecciones.
6. CONCLUSIONES
7. BIBLIOGRAFÍA
8. ANEXOS
Anexo A
Anexo B
Anexo C
Anexo D
Anexo E
Anexo F
1. Primera parte: Aspectos Previos
1.1 Introducción
Se acostumbra decir que la Minería es la Madre de todas las Industrias, por ser ella
quién aporta las materias primas que las demás actividades procesan para cubrir las
necesidades planteadas por el desarrollo de la Humanidad. De esta industria, su primer paso lo
constituye la Exploración, esa parte del proceso cuyo objetivo es encontrar y evaluar los
yacimientos de minerales útiles.
Los métodos exploratorios estuvieron durante muchos años atrasados con respecto a
las demás etapas de la industria (explotación y mineralurgia), registrándose en estos últimos
años avances significativos tanto en las técnicas de teledetección y muestreo como en el
procesamiento geomatemáticos de los datos.
Los métodos de exploración ocupados actualmente son perforación de diamantina
creada a finales del siglo XIX y la perforación de aire reverso o circulación reversa que fue
desarrollado en forma continua desde su comienzo en Australia en los años 1970s y es en la
actualidad uno de los métodos preferidos para la exploración inicial, explotación de
yacimientos y control de grado de minerales, porque un método rápido y rentable de obtener
muestras de alta calidad en la exploración y perforación minera.
Chile posee un alto potencial minero gracias a sus recursos naturales y un clima de
inversión favorable, lo que se refleja en su positiva evaluación internacional frente a los países
competidores. Uno de los factores más importantes es la disponibilidad de información
geológica, ya que mientras más detalles se tienen a disposición sobre la mineralización de un
país, mayor es su atractivo de inversión. En Chile el puntaje de este factor está muy por debajo
de países desarrollados, lo que demuestra las carencias que tiene el país en este aspecto.
Con el fin de suplir esta creciente necesidad de innovación nace el desarrollo de
“Gea-RC”, una máquina perforadora que se diseñara de acuerdo a las necesidades del
mercado nacional, con un bajo costo de fabricación e implementación en comparación a su
competencia, fácil adaptabilidad a los distintos tipos de terreno, un manejo completamente
asistido, además de un estudio de mantenimientos y reglamentos de seguridad para los
operarios.
1.2. Objetivos
1.3. Marco Teórico Se entiende como perforación en minería la acción o acto que, a través de medios
mecánicos, tiene como finalidad construir un pozo. Para que esto se logre debe extraerse todo
el material destruido dentro del agujero mediante la utilización de aire comprimido o agua. En
este punto es donde se produce la diferencia entre lo que es la perforación de exploración y la
de producción.
En el primer caso la materia que se extrae sirve con el propósito de analizar y poder
determinar tipos, calidades y cantidades de mineral para la eventual explotación del
yacimiento. La perforación de producción, en tanto, tiene por finalidad cargar el pozo con
explosivos y generar la tronadura para poder quebrar la roca y así ir avanzando con la
explotación de la mina.
1.3.1 Métodos de Perforación para la exploración
La perforación de núcleo es el método más común para la obtención de información
sobre la presencia de minerales o metales preciosos y formaciones rocosas. Este método le da
al geólogo la oportunidad de analizar la muestra de forma visual y por métodos más avanzados.
La perforación RC por martillo DTH es un método rápido debido a su ritmo de
perforación y tiene un menor costo por metro de perforación. En las investigaciones de
superficie se utiliza la perforación de aire reverso por sí sola, y en la exploración más profunda
es una manera económica de perforar hasta el lugar donde se localiza la mineralización. Una
vez allí, se puede decidir continua con perforación RC o cambiar a perforación diamantina
para extraer núcleos. De esta forma, la perforación de aire reverso se vuelve el complemento
perfecto para la perforación convencional.
La selección de un método de muestreo depende de las condiciones de trabajo, la
profundidad, condiciones rocosas y las preferencias del geólogo. Pero también depende de la
confianza que tenga el geólogo en la calidad de las muestras. Las máquinas de perforación
diamantina modernas realizan muestreos rápidos y eficientes, de distintos diámetros y
profundidades, y la perforación RC ha avanzado tanto que cada día más geólogos creen que el
detrito es un método adecuado para determinar la mineralización del suelo.
Existen tres factores importantes a la hora de decidir qué sistema de exploración se va
ocupar las cuales son:
Factor tiempo: Para todas las perforaciones de exploración la muestra es el resultado más
importante. Tiempo es dinero, y con el costo de la exploración pagado por anticipado, hay un
periodo de espera no rentable mientras se analizan los resultados. En la perforación diamantina,
dependiendo de la profundidad, el tiempo real de perforación se estima en un tercio del tiempo
total en extraer un núcleo completo, ya que implica sacarlo y quitar las barras. La perforación
RC ofrece una perforación continua con un mayor ritmo de penetración. La perforación de
percusión siempre es más rápida que la rotativa abrasiva, pero tiene restricciones prácticas en
la profundidad y dimensión, la no que normalmente no es menor que 125 mm.
La perforación RC puede ofrecer tres veces la productividad que la diamantina, con
una perforación de hasta 250-300 metros tardando no más de un turno de 10-12 horas
dependiendo de las condiciones de perforación, formaciones rocosas y habilidad del
perforador. Las comparaciones de costo entre los dos métodos deberían basarse en factores de
productividad.
Factor Costo: Los costos se relacionan principalmente al factor tiempo, pero hay que
considerar que la inversión en perforadoras RC y equipamiento es mayor que en la perforación
diamantina. Para la exploración superficial el tiempo y costo está a favor de la perforación RC.
Para la exploración más profunda y terrenos más rocosos la perforación diamantina es
la opción más práctica. El desarrollo técnico en las herramientas de perforación y la tecnología
de las maquinas han llevado a una disminución de los costos.
Factor Confiabilidad: Los inversores y geólogos esperan que los contratistas entreguen
información de alta calidad sobre su inversión en el menor tiempo posible.
Los geólogos eligen su método de perforación con cuidado. Si no hay necesidad de
información continua sobre la formación geológica en el camino hacia una profundidad
determinada, no hay necesidad de muestras. Sólo importa minimizar el tiempo de perforación.
Si la meta es obtener indicadores preliminares de posible contenido, el geólogo no
espera ninguna estructura de mineralización o geometría en particular. Si una evaluación de
resultados positivos, un programa de perforación diamantina es la forma más lógica de
continuar.
Si la estructura mineralizada es identificada, pero la geometría y concentración varía, la
perforación RC se usa para identificar la graduación del suelo y el mineral. El geólogo quiere
muestras secas y representativas para una evaluación más óptima.
Hoy en día la disponibilidad de compresores de alta presión y herramientas tipo
martillo hacen posible que la perforación RC reduzca sus costos aún por debajo del nivel
freático. En la actualidad, los contratistas profesionales entregan muestras secas de
profundidades de 500 m. En estos casos se prefiere la perforación RC.
1.3.3 Metodología de la Circulación Reversa.
El método de circulación reversa utiliza una barra de perforación de doble pared que
comprende una barra de perforación externa, con un tubo interno localizado dentro de la barra
de perforación. Los tubos internos se superponen, y se sellan con anillos en forma de O
cuando las barras de perforación son atornilladas juntas. Estos tubos internos proporcionan un
camino continuo y sellado para que los detritos de perforación puedan ser transportados a la
superficie.
El medio de circulación, que en la mayoría de los casos es aire a alta presión, entra en
el difusor del rotor, que normalmente es parte de la columna de perforación. El aire viaja hacia
abajo por el espacio anular hasta la broca de perforación, que normalmente es un martillo RC,
o puede ser una cuchilla, trépano tricono.
El detrito es expulsado por el interior de la barra perforación hacia cabeza de rotación y
a su vez hasta un ciclón de aire el cual disminuye su velocidad y separa el aire de las partículas
sólidas de roca para su recolección.
Fig. 1 Principios de la perforación RC mostrando los flujos
de aire comprimido y detritos enviados a la caja de recolección.
ección.
1.3.2 Historia de la Circulación Reversa
Las difíciles condiciones de perforación usando técnicas de perforación abierta en
algunos tipos de minerales de hierro suave y arenas llevó al desarrollo de la perforación aire
reverso (RC) a principios de los 1970 para toma de muestras. Se adoptó una configuración de
doble tubo, usada por la industria petrolera de los Estados Unidos, para la barra de perforación.
Las primeras barras de perforación RC fueron fabricadas en 1972 por Bruce Metzke y John
Humphries en Kalgoorlie, Australia.
En un comienzo, los trépanos triconos fueren utilizados en formaciones más suaves
obteniendo muestras precisas a profundidades específicas. El desarrollo de adaptadores facilitó
el uso de martillos DTH (Down-The-Hole) convencionales, así la circulación reversa pudo ser
aplicada a casi todas las condiciones de suelo. Las ventajas en velocidad y costo por sobre la
perforación diamantina llevaron a un boom en su utilización, y a fines de los 1980 más de 2
millones de perforaciones por año habían sido completadas en Australia Occidental.
La necesidad de muestras más limpias llevó al desarrollo del martillo RC en 1990. Para
perforaciones más profundas y penetración más rápida se introdujeron impulsores de alta
presión y compresores auxiliares. Se disponía de presión de aire hasta 100 bar (1500 psi), lo
que motivó los avances necesarios en todos los aspectos de la perforación y sistemas RC.
A finales de los 1990 el procesamiento del oro mejoró, por lo que los minerales viables
disminuyeron, pero los costos de la minería aumentaron, por lo que muchas minas buscaron
mejorar sus procesos de selección de minerales. Una de las formas más fáciles de hacer esto
era por medio de perforación para control de graduación de minerales, y la perforación RC era
el método más costo-eficiente y preciso. Como resultado de esto, la perforación RC es ahora
utilizada para la exploración inicial, explotación de yacimientos y control de grado de
minerales.
1.3.4 Beneficios de la Circulación Reversa.
La perforación de circulación reversa provee detritos virtualmente no contaminados al
ciclón. Ya que las muestras viajan directamente desde la pieza de perforación a través de los
tubos internos de acero y la manguera de muestras, no hay contaminación cruzada. Utilizando
buenos separadores de muestras y procedimientos de muestreo, la circulación reversa compite
con la precisión de análisis del núcleo de perforación diamantina.
Las velocidades de penetración de la perforación son similares a los de la perforación a
fosa abierta, y en muchos casos son más rápidas a mayor profundidad. La velocidad de
muestreo a través de los tubos internos puede llegar a 250 m/s, por lo que la obtención de la
muestra y la limpieza de la perforación son rápidas.
Velocidades de producción de hasta 200-300 m/día son comunes a ritmos sobre los 10
m/h, mucho más rápido que la perforación diamantina, lo que se traduce en una entrega de
resultados más veloz a los clientes.
Las formaciones no consolidadas usualmente pueden ser perforadas y muestreadas sin
necesidad de tubos de revestimiento. La limpieza de la perforación es mínima, ya que no hay
fluidos o cortes en las paredes tras el paso de la cabeza de perforación. Para estas formaciones
suaves o sueltas son ideales las piezas de bajo impacto, como la cuchilla RC o el rodillo RC.
Utilizando buenas técnicas de perforación, las muestras pueden mantenerse secas aun
estando varios metros bajo el nivel freático. Son preferibles las muestras secas ya que se
dividen con mayor facilidad y son más fáciles de manipular. Las muestras obtenidas por RC
varían desde polvo hasta trozos de 25 mm, por lo que se obtienen ya parcialmente procesadas
para su análisis.
1.3.5 Columna de Perforación
Los componentes en una columna de perforación RC están específicamente diseñados
para perforación de circulación reversa, ya que todos poseen un tubo interno central. Los tubos
internos llevan gran parte de los detritos de la perforación a gran velocidad, por lo que sufren
desgaste con el tiempo. El ritmo de desgaste depende del volumen de aire y la presión de la
máquina, y del tipo de suelo que se está perforando.
La mayoría de los componentes resisten varios miles de metros de perforación,
a excepción tubos internos del martillo que pueden durar sólo unos cientos de metros en
condiciones extremas.
1.3.6 Herramientas de Perforación
En general, sólo se utilizan 3 tipos de herramientas en la perforación RC: martillo,
trépano y cuchilla.
El martillo RC es el método más utilizado ya que perfora casi todo tipo de formación
sin necesidad de modificaciones. Los martillos comunes se encuentran en el rango de 4-5
pulgadas, ya que estos cumplen con los requisitos de poder, columna de perforación estándar y
tamaño de muestra.
Los martillos funcionan bajo el mismo principio de los martillos convencionales, pero
con un tubo interno reforzado y reemplazable en el centro. El tubo interno se extiende hasta el
borde de la pieza de perforación. Un martillo convencional impulsa el aire rodeando de la
pieza, en cambio un martillo RC impulsa el aire hacia la cabeza de la herramienta, lo que lleva
la muestra a través de la cabeza del martillo hacia arriba por los tubos internos.
Para ayudar a crear una zona de alta presión sobre la pieza y así impulsar la muestra
por el tubo interno, se sitúa un anillo sobre la herramienta. Este anillo se puede describir como
una especie de velo, manga o anillo compensador, que es montado en el adaptador y puede ser
reemplazado.
Un trépano RC está unido a la columna de perforación por medio de un adaptador. Su
uso es sólo recomendado para formaciones más suaves, pero puede ser extremadamente rápido
y produce una muestra muy precisa con muy pocas alteraciones en la fosa. Requiere una
mínima cantidad de volumen de aire y son costos son muy bajos, lo que lo hace un método de
perforación muy económico.
La cuchilla RC usa un adaptador muy similar al trépano RC, pero con una cuchilla de
arrastre como herramienta de corte. Se utiliza en formaciones de arcilla pesada, donde es casi
imposible perforar con un martillo o trépano, puede ser muy rápida y produce una muestra
muy precisa.
1.3.7 Partes Rotatorias.
Las barras RC se componen de un tubo externo, una barra y un tubo interno. Las barras
son accionadas de forma externa y proveen la fuerza para el ensamblado. Los hilos de las
barras de perforación han sido desarrollados para resistir los esfuerzos aun teniendo un gran
agujero en centro para el tubo interno y al paso de aire.
Cada tubo interno tiene un extremo macho y uno hembra que poseen sellos con forma
de anillo en O. El tubo interno se instala a la barra por su extremo hembra y se mantiene en
posición gracias a un anillo de seguridad y una vez que las barras están atornilladas los
extremos de los tubos internos se superponen y son sellados por los anillos.
El espacio anular entre la barra y el tubo interno lleva aire de alta presión hacia la
cabeza de perforación y el tubo interno provee un tubo suave para llevar los detritos a la
superficie.
La mayoría de las barras de perforación tienen una longitud de 3 o 6 metros y
funcionan con su extremo macho hacia abajo. Existen barras de perforación de 3.5 a 5.5
pulgadas de diámetro para las distintas necesidades de perforación. La barra más utilizada
tiene 4.5 pulgadas de diámetro y se usan en conjunto con un martillo y un Bit de 5.25 a 5.75
pulgadas de diámetro. Los tubos internos sufren bastante desgaste, pero son fácilmente
reemplazables.
Las brocas de perforación están construidas para proveer un torque alto a velocidades
moderadas, llegando desde un mínimo 10000 Nm y 100 rpm normal en las máquinas de
perforación más grandes.
1.3.8 Sistema de Descarga.
El sistema de descarga corresponde a la parte no rotatoria del camino que recorre la
muestra desde la broca de perforación hasta el ciclón. Sus partes son: un pivote, una válvula de
purga, una caja de inyección, colector de descarga y manguera recolectora de muestra. La
válvula de purga, caja de inyección, colector y el pivote se encuentran rígidamente montados
sobre la cabeza de rotación. El pivote sella el ducto de la cabeza giratoria y el tubo interno.
Los sellos en el pivote son de importancia crítica ya que deben contener el flujo presurizado de
la muestra.
La mayoría de las perforadoras RC poseen una válvula de purga acoplada al sistema de
descarga. Usualmente es una válvula hidráulica o de aire que cierra el tubo interno de muestra
y redirige el flujo de aire hacia la parte inferior del tubo interno. Esta función se utiliza para
desbloquear los tubos internos y forzar el aire hacia arriba afuera de la perforación
limpiándola. Esto se realiza sin necesidad de despresurizar y desatornillar la columna de
perforación para agregar un adaptador, lo que lo convierte en una herramienta útil en
condiciones de perforación difíciles.
La válvula de purga se monta sobre el pivote. El flujo de muestra puede viajar hasta
250 m/s y necesita ser redirigido hacia al ciclón. La caja de inyección redirecciona el flujo de
muestra en 90º para así entrar en la manquera. Este cambio de dirección reduce la energía de
la muestra, pero implica un desgaste alto. Debido a esto, en la mayoría de los sistemas estas
partes son fácilmente reemplazables.
El colector de descarga ayuda a reducir la velocidad de la muestra para disminuir el
desgaste de la manguera. Usualmente se inyectan pequeñas cantidad de agua al colectar para
que se mezclen con la muestra seca y reduzcan el polvo en el ciclón. La manguera transporta
la muestra desde el colector hasta el ciclón.
1.3.9 Muestreo
Gran parte de las perforaciones RC se realizan con el fin de obtener muestras minerales
para su análisis, por lo que para este tipo de perforación es necesario poseer el equipo de
muestreo y prácticas de perforación correctas. Hay dos componentes principales del sistema
de muestreo: el ciclón y el divisor. El ciclón sirve para reducir la velocidad de la muestra y
para separarla del aire. Un buen ciclón recolecta más del 99% de la muestra y el aire y polvo
restante van hacia un colector de polvo o la atmósfera. El ciclón debe ser capaz de completar
dos intervalos de muestreo completos sin sufrir contaminación. El intervalo de muestreo es
normalmente de 1 ó 2 metros. Mientras una muestra es recolectada, la otra está siendo
perforada.
El procesamiento de la muestra es uno de los aspectos más importantes de la
perforación RC. La muestra de 1 metro de perforación de 5.5 pulgadas de diámetro es de unos
30 litros y puede llegar hasta los 50 Kg. El propósito del divisor es fraccionar la muestra a
tamaños más pequeños, pero igual de representativos que la muestra completa. Esta muestra es
envasada y enviada a un laboratorio para ser analizada en busca de minerales.
Principalmente se utilizan dos tipos de divisores. Los divisores rifle usan 3 ó 4 niveles para
obtener el 12.5% o el 6.25% de la muestra total, son fáciles de usar y limpiar al manipular
muestras secas, pero no se desempeñan bien con muestras húmedas. Por otro lado, los
divisores de cono descargan la muestra sobre la punta de un cono invertido con un agujero de
120 mm. Esto permite un flujo parejo de la muestra sobre el cono, bajo éste hay 2 vertederos
que dirigen un porcentaje de muestra a las bolsas para su empaquetamiento. Estos vertederos
se pueden ajustar para recolectar desde un 3% a un 12% de la muestra total. Para muestras
húmedas se utiliza un cono rotador.
2. Segunda parte: Estudio de mercado 2.1. Situación actual y tendencias en la exploración minera mundial
Luego de varios años de un sostenido crecimiento de la actividad minera, cuyos
principales motores fueron el intenso crecimiento de la República Popular China, la mayor
expansión mostrada por la economía estadounidense, la recuperación de Japón y la mayor
expansión de las economías de nueva industrialización del Asia y con ello la expansión de la
búsqueda por recursos naturales, el mercado global ha pisado el freno.
En 2013 se han sentido las consecuencias de una economía mundial desacelerada, con
menores tasas de crecimiento económico, una menor demanda por minerales y precios de
metales a la baja, marcando el término de un ciclo que comenzó luego que entrara en crisis la
economía mundial a fines de 2008 debido a las turbulencias provocados por la crisis suprime o
crisis de las hipotecas que genero una desconfianza crediticia. Esta tendencia también se ve
reflejada en los índices bursátiles que agrupan las compañías mineras listadas en las bolsas de
Australia (ASX), Londres (LME) y Toronto (TSX), además en la cotización del Índice de
Metales del FMI .Todos bajaron desde su máximo histórico a principios de 2011, y en la
actualidad apenas superan a los niveles logrados en el momento de la crisis a fines de 2008.
Lo anterior ha sido acompañado por anuncios por parte de las compañías mineras de
reducir sus presupuestos de exploración o suspender sus proyectos, entre otras medidas. Sobre
todo fueron golpeadas las mineras cuyo recurso principal es el oro, tales como Barrick,
Kinross y Yamana, por la caída del precio de este metal precioso.
Asimismo, la caída de la actividad minera ha impactado en la capitalización del
mercado minero. Este vivió un fuerte incremento entre 2008 y 2011, pero desde entonces la
tendencia es a la baja. Este entorno económico y financiero, con una reducida disponibilidad
de capital, ha creado condiciones difíciles sobre todo para las compañías mineras de pequeña y
mediana escala, por ejemplo, las junior que se dedican especialmente a la exploración.
2.2 Gasto mundial en exploración y por etapas.
Frente a la incertidumbre que está viviendo el mercado minero mundial, el presupuesto
destinado a la búsqueda de minerales en 2013 registró un fuerte descenso respecto del periodo
anterior, pues el monto dirigido a la exploración de minerales no ferrosos bajó en un 30%. Lo
anterior se debe a dos razones fundamentales: la baja en los precios de los metales y los altos
costos de insumos y servicios producidos durante el periodo. Ambos en combinación
provocan una ola de optimización de costos y medidas ahorrativas, llevando a la reducción de
los presupuestos.
Cabe señalar que en cada evento de recesión, la exploración es uno de los primeros
segmentos de la minería en verse afectados por el corte de financiamiento. Esta evolución es
periódica. En tiempos de bajos precios, las compañías mineras se concentran más bien en sus
activos menos riesgosos con un retorno asegurado, es decir, proyectos avanzados y
operaciones existentes. Sobre todo las grandes empresas se centran en mantener sus reservas
para la explotación, en vez de invertir en las etapas de exploración menos avanzada para la
generación de nuevos recursos. Los más perjudicados por este efecto son las empresas junior,
sobre todo aquellos con proyectos en etapas tempranas y con alto riesgo. Mientras tanto, las
grandes y las que cuentan con proyectos de mayores avances tendrían menores dificultades de
conseguir financiamiento. Otro punto relevante de una menor disponibilidad de capital es el
aumento de la competencia entre los diversos países que empiezan a pelear por las inversiones,
por lo que es aún más importante conocer los factores que hacen competitivo a un país en este
ámbito, particularmente en tiempos de condiciones adversas.
En cuanto al gasto de exploración por países en la actualidad el país con mayores
inversiones en exploración minera sigue siendo Canadá, aunque bajó su participación de
15,5% en 2012 a 13,3% en 2013. Le siguen en importancia Australia con 13,1% y Estados
Unidos 7,2%.
A nivel de regiones, Latinoamérica es la más importante, liderada por los países de
México (6,1%), Chile (5,3%) y Perú (5,2%). En tanto, Canadá y Estados Unidos, perdió cuatro
puntos a favor de las otras regiones del mundo.
Canada13,3%
Australia13,1%
Estados unidos7,2%
México6,4%
Chile6,3%Perú
4,7%China4,5%
Rusia5,0%
Brasil3,0%
Congo2,4%
Otros34,0%
Tabla 1: Ranking de gasto de exploración
Gráfico 1: Porcentaje de gasto de exploración mundial por países del 2013
País 2008 2009 2010 2011 2012 2013Canada 2394 1171 2128 3278 3440 1918Australia 1764 951,6 1452 2366 2580 1892EE.UU 882 439 968 1456 1720 1045Mexico 756 366 726 1092 1290 917Chile 504 366 605 910 1035 909Rusia s.d s.d 484 546 645 720Perú 630 393 605 728 1035 683China 375 220 484 728 860 645Brasil 380 220 363 546 645 436Rep.Congo 378 s.d s.d 1456 1935 352Argentina s.d s.d 363 364 645 304Colombia s.d s.d s.d 364 430 s.dOtros s.d s.d 3472 1092 s.d s.dTOTAL MUNDO 12600 7320 12100 18202 21500 15200
En los proyectos mineros existen diversas etapas de exploración las cuales son:
1. Exploración Básica de campo: considera la exploración desde etapas tempranas hasta
las perforaciones perimetrales para la cuantificación de recursos iniciales, además de
incursiones de reconocimiento y evaluación de terreno.
2. Exploración avanzada: incluye la exploración para definir, identificar y actualizar un
cuerpo mineralizado identificado previamente y cuantificados sus recursos iniciales;
además de los trabajos de factibilidad hasta la decisión de producir.
3. Exploración en mina: considera la exploración para el desarrollo de nuevas reservas
en o inmediatamente alrededor de una mina ya existente o de un proyecto en pre-
producción.
Analizando la evolución histórica según las etapas de exploración, se observa que en
los años 90 la exploración básica sumaba casi la mitad del presupuesto anual, mientras la
exploración avanzada y en las minas tenía 30 y 20%, respectivamente. Esta relación se ha ido
modificando durante la última década.
Actualmente, el presupuesto destinado a la etapa básica varía en torno al 30%. En tanto,
la participación de la exploración avanzada y cerca de minas ha aumentado. Ello significa que
las compañías mineras se dedican menos a la búsqueda de nuevos yacimientos y más al
aumento de las reservas o recursos de depósitos ya conocidos, dado el riesgo asociado a cada
etapa. Es decir que en un ambiente económico más incierto los inversionistas tienden a
financiar proyectos menos riesgosos
Respecto del tipo de mineral explorado, el oro tradicionalmente ha sido el mineral no
ferroso de mayor importancia. Sin embargo, se puede observar una tendencia general a la baja
durante los últimos 20 años, favoreciendo otros metales y minerales. Mientras en los años 90
su participación llegaba a entre 60% y 70%, en los últimos años variaba entre 40 y 50%
Además, existe una relación inversa entre el oro y los metales base, que es básicamente cobre;
es decir, si el oro disminuye su participación, el cobre repunta, y viceversa.
2.3 Análisis de los sistemas de exploración utilizados
En la perforación de sondaje se pueden definir dos grande rubros como es la
exploración diamantina y la de aire reverso explicada con más detalle en la introducción estos,
son utilizados en la minería como métodos complementarios, porque la circulación reversa
está más orientada a una primera etapa, donde se han definido algunos objetivos y se quiere
chequear qué minerales hay y su ley. Después la exploración pasa a una segunda etapa que es
más avanzada; el hecho que se pueda recuperar un trozo de roca con la perforación diamantina,
entrega una cantidad información mucho más grande que no solamente se limita a las leyes,
sino también a las estructuras que hay, precisa. Asimismo, ambos métodos tienen valores y
velocidades de ejecución distintos.
Los rendimientos que se obtienen con la circulación reversa son tres veces mayores
que con la diamantina, mientras que en costos ésta última es dos a tres veces superior.
Ocasionalmente se combinan ambos métodos en yacimientos que tienen una
sobrecarga estéril donde no es necesario muestrear la primera parte del pozo, por tanto se
recurre primero a la perforación con circulación reversa, que es más rápida y económica, para
posteriormente continuar con la diamantina. El norte de Chile, donde hay muchas pampas con
sobrecargas estériles y en las cuales la zona mineralizada está profunda, también se presta para
el empleo de este método combinado.
Dentro de los equipos para perforación de circulación reversa existe la posibilidad de
perforar tanto con martillo de fondo (DTH), como con tricono (rotary). Este último se
caracteriza por requerir de una buena capacidad de empuje y rotación, a diferencia del primero,
donde el empuje y la rotación son considerablemente menores. El equipo diamantino es
básicamente más pequeño, con un motor de menor tamaño. Además, como genera un corte
cilíndrico hueco, para la obtención del testigo, no requiere de mucho empuje. Sin embrago,
trabaja a altas revoluciones, en el rango de las 800 hasta las 1.600 revoluciones por minuto.
La perforación diamantina se utiliza tanto en superficie como en interior mina,
mientras que la aire reverso siempre ha sido principalmente de superficie, por los malos
resultados desde el punto de vista de la calidad de la información de la muestra cuando se ha
utilizado en minas subterráneas.
2.4 Exploración minera en chile
La exploración es una pieza clave en la actividad minera, ya que sustenta la producción
minera a través del descubrimiento de nuevos yacimientos y reservas minerales. El último
informe del MEG (Metals Economics Group) indica que en Chile el gasto en exploración
aumentaron sucesivamente desde 2002 y el año 2012 alcanzó un nivel histórico con
US$ 1.035 millones. Sin embargo, siguiendo a la tendencia general en los mercados mineros,
en 2013 se disminuyó en un 12%, acumulando un total de US $909 millones Con esta suma, el
país ocupa por segundo año consecutivo el quinto lugar a nivel mundial.
La evolución histórica de este monto en comparación con el precio del cobre anual
demuestra la similitud directa entre ambas variables, confirmando la dependencia del mercado
minero de Chile del metal rojo. La baja de su cotización provocó también una menor actividad
exploratorio en nuestro país, sin embargo, la disminución ha sido menos pronunciada que a
nivel mundial. En cuanto a la participación de Chile en el monto global, cabe destacar que en
los años 90 esta variaba entre 6 y 8%. Sin embargo, a comienzos de este siglo bajó a cerca de
3% para luego estabilizarse alrededor de 5% demostrando la robustez de la minería chilena
comparado con otros países mineros.
El 70% del gasto de exploración se concentra en las empresas de la gran minería,
existiendo poca diversificación en el sector ya que solo seis grandes mineras invierten casi la
mitad del monto total del país. Esto demuestra que la exploración básica y la presencia de
compañías junior en Chile son inferiores a otros países tales como Canadá y Australia, y
aunque se presuma que la exploración desarrollada por las grandes compañías sea suficiente
para mantener los recursos mineros mundiales en el mediano plazo, en el largo plazo podría
ser indicio de que no exista seguridad en el suministro de nuevos yacimientos.
Las empresas junior de exploración minera juegan un papel relevante en el
descubrimiento de nuevos recursos, principalmente por su capacidad de penetrar en regiones
remotas y de altos riesgos. Es así como la actividad exploratoria realizada por estas compañías,
solo en la búsqueda de depósitos de cobre y oro, ha sido el soporte del “boom” minero a partir
de la década de los 80 y 90, logrando posicionar a Chile como uno de los países líderes en
minería, facilitando el descubrimiento y puesta en marcha de numerosos yacimientos en esos
años. Todo esto se tradujo en un fuerte impacto en el conocimiento geológico y metalogénico
del país; sin embargo, luego de este apogeo minero en Chile, la actividad exploratoria
disminuyó considerablemente en las últimas décadas.
Existe una estrecha relación entre la actividad exploratoria y la cantidad de reservas
mineras. Durante las últimas dos décadas, en Chile ha aumentado considerablemente la
inversión en la búsqueda de minerales y tiene grandes razones por ser uno de los países
líderes en algunos minerales tanto metálicos como industriales que se refleja en una gran
participación en las reservas mundiales.
Tabla 2: Reservas de chile en Toneladas Métricas.
Normalmente el desarrollo de un prospecto minero posee las siguientes fases de exploración:
1. Exploración básica, la cual, a su vez, se divide en dos fases:
i) Generativa: Basa sus esfuerzos en la definición de la o las áreas de interés (región)
y en la identificación de blancos de sondeo. Es la primera fase de la exploración
básica. un objetivo de la exploración es la reducción del área de investigación.
Comúnmente las áreas en consideración se disminuyen de 2.500 - 250.000 km2 en
la primera fase a 2,5 – 125 km2 en la segunda fase y la tercera fase a 0,25 – 50
km2 en la última fase.
ii) Seguimiento: Mediante la identificación de blancos obtenida en la exploración
generativa, permite hallar mineralización importante y, por consiguiente, la
identificación o descubrimiento del cuerpo mineralizado, pudiendo identificar los
minerales principales y el tipo de yacimiento con el que se cuenta. Esta fase cierra
la etapa de exploración básica.
Mineral Reservas (TM) Participacion total mundial N° ranking mundial
Cobre 190.000.000 28% 1Oro 3.900 8% 4Plata 77.000 14% 3Molibdeno 2.300.000 21% 3Litio 7.500.000 58% 1Yodo 1.800.000 24% 2Oxido de boro 35.000 11% 3
2. Exploración avanzada: Es aquella en la cual se trabaja con la información obtenida
en la etapa de exploración básica (generativa y seguimiento), con el fin de delinear el
recurso y definir el yacimiento con valor económico.
A lo largo de este camino, se obtiene lo más importante para los accionistas de las junior:
información, elemento clave para la generación de valor.
Para caracterizar de mejor manera estas junior, es necesario saber su procedencia, en
qué bolsas cotizan, principales prospectos, minerales principales en sus portfolios y tipos de
yacimientos relacionados a sus prospectos.
2.4.1 Principales actores
En la actualidad hay 67 empresas exploradoras que operan en Chile, con 163
prospectos y/o proyectos mineros en etapas de exploración. Cabe destacar que no todas las
compañías poseen prospectos en forma directa: muchas de ellas son propietarias, a su vez, de
otras junior, socias o incluso solo poseen oficinas en Chile, en busca de concesiones de
exploración. En las empresas se observa que el estado de avance de sus pertenencias está
concentrado en las etapas tempranas de exploración. Es así como solo 40 se encuentran en fase
avanzada, mientras que en la exploración básica 24 están en fase generativa y 99 en fase de
seguimiento, abarcando un 76% de los prospectos
Gráfico 2: Cantidad de Prospectos en las etapas básicas. Durante los últimos diez años, la exploración en Chile ha sido dominada por mineras de
Canadá, Australia y Chile. Sobre todo las australianas han aumentado considerablemente su
participación. Sin embargo, en 2013, y paralelo a la mayor caída en la exploración en Canadá
y Australia, la mayoría de las mineras provenientes de estos países también redujeron sus
presupuestos en Chile, produciendo una caída en un 12% del monto total. La inversión en
exploración que se realizó en 2013 en Chile provino principalmente de compañías chilenas
(28%) y australianas (27%), y otro porcentaje importante fue de origen canadiense (25%). La
parte restante fue ejecutada por compañías de Estados Unidos, Japón, Reino Unido, Sudáfrica
y otros.
24
99
40
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Generativa Seguimiento Avanzada
Gráfico 3: Porcentaje de empresas exploradoras en chile según país de origen.
Canada50%Australia
23%
EE.UU10%
Perú5%
Reino unido3%
Chile3%
Japón2%
Otros4%
2.4.2 Focos exploratorios
La distribución geográfica de
los yacimientos conocidos de metales
se rige por las franjas metalogénicas
paralelas a la Cordillera de los Andes,
cuya creación es controlada por la
evolución tectono-magmática de los
sucesivos arcos magmáticos
longitudinales ligados a la subducción,
es decir, al proceso de hundimiento de
una placa litosférica bajo otra en un
límite convergente.
Estas zonas de subducción se
extienden desde el sur de Perú, en su
extremo norte, hasta la Región del
Maule, en su extremo sur, donde
existe una discontinuidad en las
franjas.
Cabe mencionar que la ocurrencia de
yacimientos metálicos en el sur de
Chile es más difusa; además, el clima
lluvioso y una cobertura densa de
vegetación hacen más difícil el acceso
directo a las capas rocosas.
Fig. 2: La distribución de los depósitos
Minerales en Chile.
Los Andes Centrales son los más relevantes para la metalogénesis chilena, ya que se
diferencian de otras cadenas montañosas por la existencia de un enorme volumen de rocas
ígneas generadas a lo largo de su historia geológica. La mayor parte de los depósitos metálicos
tiene una relación esencial y temporal con la actividad magmática y el origen de su contenido
metálico se atribuye a procesos relacionados a la subducción a profundidad.
Es así como Chile posee un gran potencial geológico, con reservas de nivel mundial de
diversos metales, tales como cobre, oro, plata y molibdeno. La actividad exploratoria ha
permitido aumentar sustancialmente el conocimiento geológico-metalogénico del país. Es así
como entre los años 1970 al 2005, ha permitido el hallazgo de alrededor de 91 depósitos de
metales base y metales alojados en las diversas franjas metalogénicas del país.
2.4.3 Regiones más exploradas y minerales.
COCHILCO catastró a las 67 empresas exploración del 2012, y sus respectivos 163
prospectos y/o proyectos el resultado que obtuvo fue que el cobre es el metal principal, con un
55,2% de hallazgos o búsqueda de este metal. Lo sigue el oro, con una participación de un
35%, la plata con un 3,7% y el litio con un 2,5%. Minerales y/o metales como manganeso,
plomo, molibdeno, titanio y caliza abarcan un 3,7% de las preferencias de la exploración.
Esto concuerda con lo informado por el MEG se
muestra que los minerales de mayor importancia son el
cobre y el oro, respecto de la distribución del presupuesto
por el mayor precio de los minerales durante 2012 (cobre
y metales base 71%, oro 22% y otros minerales, 7%).
Gráfico 4: porcentaje de minerales obtenidos en los prospectos
Según la información recopilada, la zona norte de Chile, desde Arica y Parinacota
hasta Coquimbo, concentra 140 (86%) de los 163 prospectos pertenecientes a las 67
compañías catastradas. De estos, solo Atacama concentra el 50% y Coquimbo queda en
segundo lugar con 35 prospectos. Antofagasta, región minera por excelencia y que concentra
la mayor cantidad de grandes compañías mineras, solo posee 18 prospectos.
Grafico 5: Cantidad de prospectos por regiones del país en las diferentes zonas del país.
55%35%
4% 2% 4%Cu
Au
Ag
Li
Otros
05
10152025303540
Arica yparinacota
Tarapacá
Antofagasta
Atacama
Copiapo
Valparaiso
Metropolitana
O"Higgins
Maule
Bio-Bío
Los Ríos
Aysen
Cordillera de la costa
Valle central
Cordillera de los Andes
2.4.4 Competencia del mercado
Conocer donde está posicionado es algo fundamental, tanto para poder garantizar la
supervivencia de la empresa, como para evolucionar en el mercado siguiendo alguno de los
caminos adecuados posibles. Tener información y respuestas sobre algunas preguntas como
¿Quiénes son mis competidores? O ¿Quiénes de mis competidores son mejor que yo y por
qué? Son las que responderé analizando a mi competencia actual en chile:
Boart Longyear
Orientada principalmente a las labores de perforación en materia de exploración, esta
empresa cuenta con una amplia trayectoria en el sondaje diamantino. En la actualidad, dispone
de más de 1.100 equipos que realizan operaciones en alrededor de un centenar de países.
Boart Longyear utiliza la tecnología de perforación sónica, sistema que permite obtener
testigos 100% limpios, y que comprende el uso de una frecuencia sónica que se eleva hasta un
punto específico de resonancia, lo que hace posible la extracción de las muestras requeridas
sin contaminación. Cabe indicar que esta tecnología permite explorar en superficies en las
cuales antes no era posible realizar sondajes, como por ejemplo en las canchas de relave.
Capital Drilling Chile
El Juncal 111, 2º piso, Parque Industrial Portezuelo Quilicura, Santiago. www.capdrill.com
La empresa inició sus operaciones en la región del Lago Victoria de Tanzania y se ha
ampliado desde entonces en Zambia, Egipto, la República Democrática del Congo, Pakistán,
Armenia, Serbia, Papua Nueva Guinea, Mozambique, Hungría, Eritrea, Chile y más
recientemente a Mauritania. A fines del año pasado, Capital Drilling obtuvo la extensión de
contrato, que contemplo una serie de plataformas de perforación adicionales para el desarrollo
de la mina Cerro Colorado. Cabe indicar que la empresa comenzó las labores de perforación
para BHP Billiton en 2011.
En el Anexo A-1 se encuentran analizadas otras empresas de chile.
2.4.5. Ejemplos de Proyectos y resultados.
Proyecto 1
Empresa: ALTURAS MINERALS CORP.
Proyecto: La Corina
Ubicación: Zona Centro-Sur
Año: 2012
Datos relevantes de extracción:
o Oro: 64.00 – 111.80, 47.8m @ 0.9 g/t Au
o Cobre: 107.00 – 111.00, 4.00m @ 0.20% Cu
o Zinc: 77.00 – 79.00, 2.00m @ 0.70% Zn
Mineral
Profundidad
Perforación
(m)
Intervalo de
Extracción
(m)
Graduación
Oro 111.80 47.8 0.9 g/t Au
Cobre 111.00 4.00 0.2 % Cu
Zinc 79.00 2.00 0.7% Zn
Gráfico 3: Minerales descubiertos y sus profundidades
Fig. 3: Imagen satelital perforaciones proyecto Corina
Proyecto 2
Empresa: Hot Chile Limited
Proyecto: Productora
Ubicación: Zona Norte, Región de Atacama
Año: 2013
Datos relevantes de extracción:
o Oro: 120, 102m @ 0.3 g/t.
o Cobre: 120, 102m @ 1.2% Cu
o Molibdeno: 120, 102m @ 108ppm Mo
Mineral
Profundidad
Perforación
(m)
Intervalo de
Extracción
(m)
Graduación
Cobre 120 102 1.2% Cu
Oro 120 102 0.3 g/t Au
Molibdeno 120 102 108 ppm Mo
Gráfico 4: Minerales descubiertos y sus profundidades.
Fig. 4: Imagen referencia de perforación proyecto Productora.
Parámetros para la justificación del diseño Parámetros importantes para tener en cuenta en el diseño son:
En cuanto a las características del país en materia de perforación, por ser un territorio joven
hay condiciones geológicas de todo tipo: desde las muy complejas como es el caso de la
perforación en cordillera, a otros yacimientos bastante favorables. La máquina tiene que ser
capaz de acceder a estos lugares, además debe considerarse tener un buen medio de
transporte y autonomía energética.
Los yacimientos se encuentran distribuidos desde los pocos metros sobre el nivel del mar a
alturas extremas de 5.400 m. Esto influye de manera importante, porque a mayor altura hay
menor cantidad de aire, y la capacidad de los equipos se ve mermada respecto a su condición
normal de operación. Cada mil metros de altura la eficiencia mecánica disminuye en 10%,
por lo tanto, en un proyecto ubicado a 5.000 m. de altura, la eficiencia mecánica de los
motores petroleros puede disminuir hasta en un 50% y en el caso de los compresores entre un
35% y 40%. Por este motivo, una de las principales innovaciones, especialmente en
circulación reversa, es la utilización de compresores auxiliares y boosters, lo que permite
compensar la pérdida de eficiencia de los compresores, asegurando así mejores rendimientos
y obteniendo un barrido más eficiente de la muestra. Así mismo, esta tecnología es aplicable
en perforaciones con presencia de agua, ya que la columna de agua implica una pérdida de
eficiencia por la contra presión que genera, lo que es contrarrestado con estos implementos.
Las profundidades típicas de perforación en Chile son de 400 m. como media, con
profundidades máximas de 675 metros en el caso de empresas como Terra Service.
Los rendimientos normales -dependiendo del tipo de roca y en función del proyecto- están en
el orden de los 3.000 a los 4.000 m mensuales existiendo proyectos en los cuales se puede
alcanzar una razón de 6.000 m.
Los diámetros más comunes de bit van desde 5 3/4" a 5 1/8".
En cuanto al tamaño del mercado de sondajes, según los últimos indicadores son de 600.000
m al año en el caso de la diamantina y 900.000 metros año para la circulación reversa
Selección de herramientas de perforación
Antes de seleccionar existen algunos factores que ayudan a elegir el martillo adecuado:
1. El tamaño del sondaje: En primera instancia, para una eficiente perforación el diámetro
externo del martillo debe ser lo más cercano al diámetro del agujero a perforar
considerando suficiente espacio anular alrededor del martillo para el libre paso de los
cortes de perforación. Esto reduce el riesgo de que colapse el agujero y hace más fácil la
limpieza del mismo. Según los parámetros de diseño, en las perforaciones de aire reverso
los diámetros más comunes van desde 5 3/4" a 5 1/8. Según el anexo…… se pueden
verificar los distintos tipos de martillos y capacidad de medidas de bit, el que más se
asemeja a las medidas de los parámetros de diseño corresponde al PATRIOT RC50.
PATRIOT RC50
Tamaño de perforación (mm) 133-146
Tamaño de Bits disponibles 5 ¼” a 5 3/4”
Diámetro Externo (mm) 124
Diámetro interno (mm) 102
Carrera (mm) 102
Peso Martillo (Kg) 71
Longitud (cm) 106,2
Conexión API REG (cm) 4-1/2 RC
Golpes por minuto (@ Kg/cm2) 1675@20,4
Tabla 5: Especificaciones PATRIOT RC50
El consumo de aire: Debe tomarse en cuenta la cantidad de aire comprimido disponible
cuando se utiliza un martillo de fondo. Los diferentes tamaños de martillo requieren diferente
volumen y presión de aire para operar apropiadamente. Generalmente, según aumenta el
tamaño del martillo es necesario mayor volumen y menor presión para llegar al más alto
rendimiento. La tabla y el gráfico siguiente presentan los consumos de aire del martillo
seleccionado.
PSI
150 200 250 300 350
PATRIOT RC50 193 272 397 457 566
Tabla 6: Consumos de aire de martillo de fondo en CFM
1. Condiciones de trabajo: los requisitos que se deben considerar para un trabajo adecuado
son el torque de rotación, el peso sobre la broca y velocidad de rotación.
1.1 Peso de la broca: Debido a los cortos y rápidos golpes del pistón, la necesidad de
mayor peso en la broca es eliminada. Un martillo de perforación necesita solamente el
peso suficiente para mantener la broca ajustada al fondo del taladro. Cuando se perforan
profundidades menores los saltos del martillo pueden notarse fácilmente en la superficie,
en perforaciones profundas el peso en la broca necesita ser calculado para encontrar la
adecuada carga de peso. Puede ser necesario en hoyos profundos utilizar un holdback
Se ocupa el O-ring eliminado para restringir la salida de los detritos por dentro del martillo y se utiliza para la limpieza del pozo.
El martillo seleccionado concuerda con el compresor XRVS 700, ya que a los 25 bar el consumo de aire del martillo es de 700 CFM aprox.
para mantener el correcto peso sobre la broca. Esto es para sostener cargando el peso
total de la columna de perforación.
Para calcular el peso en la broca se utilizan 9 kilogramos por milímetros de diámetro de la
broca.
Diámetro de broca
Inch (mm)
Peso sobre la
broca max (kg)
5 ¼” (133) 1197
5 3/8” (137) 1233
5 ½” (140) 1260
5 5/8” (143) 1287
Tabla 7: Pesos para distintos tipos de bit disponibles.
Añadir mayor peso o presión de empuje no aumenta el rango de penetración. Perforar
con excesivo peso sobre la broca únicamente reduce su tiempo de vida y aumenta la carga
sobre la columna de perforación.
Perforar con excesivo o insuficiente peso es igualmente perjudicial para la broca y bajo
estas condiciones puede ocasionar problemas operativos como:
Inesperada voladura de botones: Cuando el pistón golpea la broca sin que esta
esté ajustada contra el fondo el taladro, la inercia hará volar los botones o insertos.
Fallas en el cuerpo de la broca: Si la broca no está firmemente apoyada en el
fondo del taladro los excesivos movimientos longitudinales pueden generar
temperaturas extremas. Esto ocasiona que haya partículas de metal entre la conexión
del martillo y la broca. Una vez que el daño por el calor ocurra la falla es inevitable.
Falla por fatiga: Si el martillo no se sostiene firmemente contra la formación, la
energía generada por el pistón no puede transmitirse correctamente y una gran parte
de ella permanece en el pistón. Estas vibraciones de energía pueden iniciar fallas en
el pistón, el distribuidor de aire y/o en la cabeza del rotor.
1.2 Velocidad de rotación: La velocidad de rotación debe ser monitoreada
cuidadosamente, ya que de ella depende la vida útil del bit. Las consecuencias de los
diferentes tipos de rotación son:
Rotación demasiado lenta: El principal propósito de la rotación del martillo y de
la broca es golpear con los insertos de carburo la piedra fresca en cada impacto. Si
la rotación es muy lenta pueden tender a enterrarse y esto causaría una rotación
errática.
Rotación muy rápida: Al aumentar la velocidad de rotación no necesariamente se
incrementa el rango de penetración. Esto desgasta los botones de carburo debido a
que se desperdicia la fuerza de impacto.
Como guía general, mientras más dura es la roca o a mayor diámetro del bit se
requiere una velocidad de rotación menor.
Gráfico N°6: Velocidades de rotación recomendadas.
Para el caso de herramientas de 5 pulgadas y un avance de 30 metros por hora la
velocidad de rotación recomendada es de 32 RPM.
1.3 Torque de rotación: Este parámetro depende de la medida de la broca a ocupar y la
velocidad de rotación.
Medida de la broca (mm) Torque requerido @
RPM de operación.
Clase 4 (102) 17 (Kgm)
Clase 5 (127) 22 (Kgm)
Clase 6 (152) 28 (Kgm)
Clase 8 (203) 52 (Kgm)
Tabla 7: Torques recomendados
Para una broca de 5 pulgadas el torque requerido es de 22 (Kgm) por cada RPM de
rotación, considerando que la velocidad de rotación es de 32 RPM el torque necesario es de
6900 Nm.
Análisis y selección del suministro de aire
El sistema de perforación de aire reverso ocupa aire para expulsar los detritos, este es
comprimido y forzado en la parte inferior de la perforación a viajar por las tuberías, finalmente
reduciendo su velocidad en el ciclón, obteniendo muestras para su análisis.
El detrito en su viaje estará conformado de trozos de roca, agua y otros elementos de
suelo. Si el aire no es capaz de levantar los trozos de roca a la superficie estos caerán por la
gravedad. La velocidad de aire ascendente debe ser igual o superior velocidad de caída. La
velocidad de salida ideal de un detrito es de 15-30 m/s. Esto equivale a 4.000 a 7.000 pies por
minuto (1220 a 2135 m/s) de velocidad anular de aire de salida.
Una velocidad de salida inferior de 4.000 pies por minuto podría ocasionar:
1. Una corta vida de la broca: Cuando la velocidad del aire no es suficiente para sacar a
la superficie la totalidad del recorte de la perforación, las partículas de mayor tamaño,
continuamente estarán regresando al fondo del taladro y caerán sobre la broca,
causando desgaste prematuro.
2. Reducción de la velocidad de perforación: El exceso de aire contra la broca le resta
velocidad para mover los residuos de desmonte antes que el pistón golpee a la broca
nuevamente. Por consiguiente, la broca está perforando el mismo desmonte en lugar
de estar rompiendo piedra nueva.
3. Perdida de herramientas: Los recortes algunas veces por escasa velocidad del aire se
adhieren a las paredes formando lo que se conoce como cuello o collar obstruyendo la
libre salida del detrito. Pudiendo causar el atoro de las herramientas en el cuello.
Una velocidad anular por encima a 7.000 pie por minuto causaría un desgaste excesivo
en el martillo, las brocas y la tubería de perforación.
Para seleccionar el caudal apropiado para la selección del compresor se utiliza la
siguiente fórmula:
Donde:
También muchos manuales de perforación ocupan la Gráfico N° 6
Gráfico 7: Cantidad de Prospectos en las etapas básicas.
Según los datos de diseño las barras de perforación son 4 ½” los cuales generan los
siguientes CFM dependiendo de tamaño de bit a ocupar.
CFM d
(pulgadas)
D- máximo
diámetro
(pulgadas)
500 4 ½” 7 1/8”
600 4 ½” 7 ½”
750 4 ½” 8 1/8”
850 4 ½” 8 ½”
900 4 ½” 8 5/8”
Tabla N°7: CFM necesarios y bits máximos para barras de 4 ½”
De acuerdo a la tabla anterior el compresor XRVS 700 de atlas-copco concuerda con
las necesidades de caudal, este trabaja a 25 bar y entrega 695 bar, ver anexo …………… para
más características.
Operación bajo el agua
Si el martillo está operando bajo una columna de agua, se necesita suficiente presión de
aire para vaciar el pozo. Esto es lo que se conoce normalmente como “Presión punta de
descarga”, y se calcula en base a la profundidad del agua en el pozo.
Un pie (0,305 metros) de agua en un pozo equivale a 0,434 psi (0,03 bar). Por lo que
100 pies (30,5 metros) de agua en el pozo equivale a 43,5 psi (3 bar) de presión contraria.
Una vez que la columna de agua ha sido vencida, la presión restante se aplicara a la
operación del martillo. Si el influjo del agua es mucho en el pozo, la presión de operación se
incrementara y la perforación se reduce. En muchas aplicaciones de este tipo, se requiere de un
compresor con booster para continuar perforando.
Si consideramos la máxima profundidad de perforación que son 300 metros y el pozo
completamente inundado de agua la presión necesaria para vaciar el pozo seria de 29,5 bar,
siendo necesario la aplicación de un booster que presento a continuación:
Tabla N°8: Booster Hurricane B4 41/750
Efecto de Altitud y Temperatura
La altitud y la temperatura tienen un efecto directo en la estructura molecular del aire.
Debe ajustarse los CFM (l/seq) para adaptarse a esos cambios y obtener una eficiente
perforación.
En la altura existen menos moléculas en un determinado volumen de aire que en los
terrenos más bajos. Sin embargo, cuando el compresor se desplaza en un volumen a una
altitud más alta, el aire será menos denso. Cuando se suministra aire menos denso al martillo
de perforación el resultado será una menor presión operativa.
Si nos situamos en un caso real, un martillo de fondo operando 4500 metros de altura
como es el caso de la mina Collahuasi, y a una temperatura de 10 grados celcius , se requerirá
de un 75 % más de volumen de aire, comparándolo con el volumen requerido para operar al
nivel del mar a la misma presión.
La alta temperatura ambiental tiene un efecto similar al aire. En ambientes de alta
temperatura el aire se pone menos denso y en las temperaturas bajas el aire se pone más denso.
Estos cambios también requieren un ajuste en el suministro de aire.
Si nos situamos en un caso real, un martillo de fondo operando a nivel del mar en un ambiente
de 38 grados Celsius, contra -18 grados Celsius, se requiere de un 20 % más de volumen de
aire para operar a la misma presión.
Bossters B4-41/750
Tipo Booster Modelo 276
4 Cilindros alternativos
Motor John Deere 4,5 L
172 CV @ 1800 rpm Max. Presión de succión 350 psi Max. Presión de descarga 750 psi
Capacidad a 350 psi 1800 pcm Dimensiones LxWxH 98x70x79
Equipo Gea-RC
Descripción general
Fig. N°5.: Vista isométrica de Gea-RC
Fig. N°6: Vista Isométrica de zona de trabajo.
1
2
3
4
5
6
7
9
8
10
11
Partes de la máquina:
1. Camión
2. Carrocería
3. Torre
4. Pluma superior
5. Pluma de apoyo
6. Atril
7. Carro
8. Estabilizadores
9. Recolector de muestras
10. Mesa de trabajo
11. Llave de Barras
12. Sistema hidráulico Fig. N°7: Vista Lateral de Gea-RC
Características:
Diseño equipo de perforación independiente a chasis permitiendo un estable montaje en
varios camiones estándar, así como vehículos especiales.
Para los trabajos seleccionados se escoge un camión Mercedes-Benz 4144k 8x4, este
vehículo es ideal para trabajos en minería, posee un motor V6 turbocooler con una potencia
de 430 HP y capacidad de carga útil de 36.000 kg.(ver anexo B-1 para más características)
El conjunto de perforación está diseñado para alcanzar una profundidad máxima de 300
metros, con un diámetro de perforación máximo de 7 pulgadas. Puede ser equipado para la
perforación de exploración minera utilizando el método de circulación inversa, así como
para la perforación de pozos de agua y la cimentación de pilotes de hormigón armado para
la construcción.
En cada proyecto la maquina posee el equipamiento para suministrar energía eléctrica,
potencia hidráulica y aire a presión necesarios para su funcionamiento.
Compresor de aire XRVS 700 y barras de perforación se transportaran en otro camión de apoyo
Resumen de especificaciones técnicas
Torre de Perforación Pluma Superior
Altura Total 9.000 mm Carrera de alargamiento de pistón 400 mm
Largo carrera disponible 7500 mm Diámetro pistón 6.000 mm
Largo disponible para barras 6.000 mm Angulo de giro 90 grados
Diámetros del pistón 100 mm Velocidad bajada y subida 25 m/min
Diámetro vástago 70 mm Capacidad de carga 8 KN
Carrera pistón 1.000 mm Capacidad de cable con 1/8 y 3/8 227 y 25m
Movimiento Carro Unidad de Rotación
Fuerza Alzada 110 KN Potencia de rotación 38 KW
Velocidad de subida 0,2 m/s Torque máximo a los 210 bar 7130 Nm
Diámetro cable 19 mm Velocidad de rotación 80 rpm
Capacidad de cable 10 m Tipo de acoplamiento para barras Api 4 1/2
Panel de Control Sistema de aire y lubricación.
Control de avance lento, rápido y medidores Red de suministro de aire de 50 mm para 25bar
Control velocidad de rotación y medidores. por medio de un compresor XRV 700, además
Control de winch posee un regulador de presión de 7 bar para la
Válvula de aire y manómetro utilización de equipo neumático opcional.
Cuenta revoluciones y luz panel En la línea de baja presión incorpora un
Parada de emergencia lubricador con capacidad de 10 litros
Sistema Hidráulico Bomba de inyección de espuma
Toda la perforación y funciones asociadas Tiene una bomba de pulso incorporado con
son alimentados por sistema hidráulico líneas de suministro independientes para agua y
de circuito abierto y están protegidos por concentrado de espuma.
válvulas de seguridad. Caudal nominal 2 L/h
Bomba Serie K3V 113 Capacidad de estanque 15 L
Presión nominal 340 bar
Descripción detallada Carrocería
Fig. 8: Vista isométrica Carrocería
1. Soporte Torre: consiste en un apoyo para torre cuando la maquina es transportada,
este está conformado principalmente de cuadrados de 150x5mm y en la parte superior
posee un respaldo de caucho y una cinta de amarre para su fijación.
2. Estructura de carrocería: conformado de dos vigas centrales de 148x100x6mm
apoyadas al chasis y estructuradas con canales de 100x50x3mm, la cubierta es de
placas de acero diamantado de 3mm. En la zona de la torre la estructura cambia de
forma para tener una menor altura con respecto al suelo para las operaciones de trabajo,
sin dejar de lado los esfuerzos generados en esa zona.
3. Barandas: utilizadas para encerrar el espacio de la carrocería que será ocupado para
guardar el equipamiento para la perforación, principalmente está conformado de
cuadrados de 50 mm y reticulados de placas metálicas.
4. Soporte de giro: compuesta de una viga central de 200x6mm la cual sirve como guía
de los estabilizadores. Además se unen a los pilares tubulares que forman parte de los
soportes de giro.
1
2
3
4
Carro de perforación
Fig. 9: Vista isométrica Carro
1. Rodillos: posee 4 rodillos en cada lado que guían el carro de perforación y permite que
se deslice por la torre, tiene incorporados rodamientos de bolas ajustados con seguros
seg para su funcionamiento. Sus piezas están diseñadas para que su reemplazo sea fácil
y económico.
2. Recolector de detritos: ubicado en la parte superior del eje, sella la salida del material
y la conduce al recolector de muestras, posee sellos de triple labio para soportar
presiones sobre los 25 bar en ambientes agresivos, el dispositivo tiene una conexión
tipo Jic para una manguera tipo R2 de 2” de diámetro.
3. Conjunto de Potencia y Transmisión: consiste en un motor modelo MCR10 radial de
pistones hidráulico con acoplamiento de brida (Ver anexo B-2), el cual posee un torque
4
2
3
5
1
de 7130 Nm a 150 rpm, para la transferencia de potencia del motor al rotor se
seleccionó una transmisión por cadenas de tres hileras y paso 2,25, que se acoplan con
sprockets de 2 pulgadas de diámetro al eje del rotor.(Ver análisis de selección Anexo
B-3)
El eje del rotor es de un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de
alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto (AISI 4140) en la
parte del hilo se realizará endurecimiento por tratamiento térmico. El eje para resistir
cargas radiales y axiales simultáneas posee dos rodamientos cónicos SKF modelo
32336 J2 lubricados con grasa mineral (Ver análisis de selección anexo B-4).
4. Difusor de aire: pieza que se acopla al rotor y encargada de suministrar el aire del
compresor al tubo externo de las barras de perforación. Las dos puntas poseen rosca
API 4”1/2 para conectarse con el rotor y con las barras de perforación. Su cuerpo se
compone de una barra de doble tubo parecido a las barras.
Torre
Fig. 10: Vista Isométrica Torre
1. Torre: compuesta de un cuerpo rígido de nueve metros de largo. Esta estructura
soporta las cargas de rotación aplicadas al carro y el peso total de la columna de barras.
En el anexo B-5 se analizan los esfuerzos sobre el soporte y la deformación de la torre.
2. Polea: de acero diseñado de acuerdo a la norma DIN 15061-1, el cable que ocupa la
polea es de 19 mm(análisis de polea y cable ver el anexo B-6) y trabaja en conjunto a
winch hidráulico (ver características winch Anexo B-7).
3. Guía: los rieles son de cuadrado de 50 mm para el deslizamiento de los rodillos
4. Soporte rotación: Plancha de 50 mm para sostener la torre. Se acoplan con el soporte
de la carrocería con un pasador de 60 mm.
5. Soporte Cilindros: En ellos son fijados los cilindros hidráulicos para dar el
movimiento rotacional a la torre, este movimiento puede trabajar entre los 45 y los 90
grados de trabajo.
1
2
5
3
4
Pluma superior
Fig.11: Vista Isométrica Pluma Superior
1. Base: Fija con soldadura a la parte superior de la torre, se comprobó el diseño de la
pluma y soporte mediante una simulación con Autodesk Inventor aplicando una carga
de 1.000 Kgf con la pluma extendida al máximo y se logró obtener un factor seguridad
superior a 3 en las partes más críticas (ver anexo B-8).
2. Rotación: Posee un giro 90 grados mediante un cilindro hidráulico.
3. Extensión: Posee una extensión de 40 cm y patines de guía con montaje forzado para
reducir las holguras verticales y laterales.
4. Potencia de elevación: Para elevar se utiliza un winch hidráulico planetario Modelo
PL2( ver anexo B-9). Este puede utilizar cable de diámetro de 3/8 pulgadas con una
capacidad de 25 mt para trabajar como apoyo o cable de diámetro de 1/8 pulgadas con
una capacidad de 250 mt para trabajar dentro del pozo en emergencias. En el alcance
máximo de 1 mt puede levantar 1 tonelada de carga a una velocidad de carrete
completo de 25 mt/min.
1
2
4
3
Pluma de apoyo
Fig.12: Fassi Modelo Micro M20-12
1. Dotación Hidráulica: Compuesta de un distribuidor hidráulico de un solo bloque
Walvoil que será conectado a la red hidráulica del camión, además de un dispositivo de
parada inmediato y manómetro de control. Se puede controlar por medio del mando
mecánico o un mando a control remoto, además incluye un limitador de impulso para
control automático de las condiciones de carga y estabilidad.
2. Potencia de elevación: 2,24 toneladas el metro, en el alcance máximo se pueden
levantar 700 kg.
3. Rotación: con motor hidráulico y piñón limitada mecánicamente a 325 grados.
4. Base: Base de fundición de hierro colado para una distribución ideal de los esfuerzos
de carga y resistencia superior. Para la instalación se ocupan 4 pernos de 19 mm grado
SAE 8.
5. Extensiones: compuesta de dos brazos extensibles logrando un largo de 3,1m, es estos
posee patines de guía con montaje forzado para reducir las holguras verticales y
laterales, garantizando una vida útil más larga. Patines especiales con elevado grado de
deslizamiento y baja necesidad de engrase.
1
5
2
4
3
Atril
Fig.13: Atril para barras de 6 mts
1. Pescante: Soporte para izar atril. Este puede ser manipulado por la pluma de apoyo o
la pluma superior para maniobras como la alimentación o retiro de barras.
2. Tenazas: Permiten retener la barra en el atril, poseen un sistema de resortes para el
cierre y abertura en la parte inferior.
3. Soporte Inferior: Base de apoyo para las barras.
4. Manilla: Control de abertura y cierre para tenazas.
5. Barras de perforación: El tubo interior y exterior fabricados en acero 4130 por lo que
tiene una mayor duración con respecto a las tuberías fabricadas en el mercado (con
acero A106B), además con tratamiento térmico al cuerpo completo (temple y revenido),
lo que da una mayor dureza en su estructura y aumenta la resistencia al desgaste por
abrasividad. Ver anexo B-10 para mayor información.
1
2
5
3
4
Estabilizador
Fig.14: Estabilizador.
1. Extensión de estabilizador: posee una extensión manual de 1 mt para aumentar la
estabilidad.
2. Soporte: el estabilizador esta acoplado a la extensión por medio de placas metálicas de
8 mm de espesor.
3. Cuerpo: formado de dos cuadrados de acero, por el interior de estos para la extensión
vertical del estabilizador se utiliza un cilindro hidráulico.
4. Base: base articulada para apoyarse en terrenos irregulares.
1
2
3
4
Recolector de muestras
Fig. 15: Partes Recolector de Muestra.
1. Entrada material: Capacidad del ciclón de 470 L/s (1.000 cfm) y con una conexión
para un flexible de 2”.
2. Cuerpo ciclón: Está compuesto de placas de desgaste Bisalloy y un peso ligero de
135 Kg, para mas especificaciones ver en el anexo B-11)
3. Entrada de muestras: tiene una capacidad de alimentación continua
4. Cuerpo Divisor: cono de acero inoxidable resistente al desgaste, posee puertas de
inspección para el acceso interno.
5. Accesorios: posee un vibrador neumático con filtro y lubricador.
6. Toma de muestra: puede dividir el material de 2,5 a 11% de la muestra total, además
tiene acoplamiento fácil para los sacos de muestreo.
1
2
Ciclón de Aire
Divisor cónico ajustable
4
3
5
6
Mesa de trabajo
Fig.16: Mesa de Trabajo
1. Base de Mesa: consiste en dos planchas de acero desmontables que permiten mantener
la guía de las barras de perforación y su acoplamiento.
2. Guía de barras: agujero de 4 ½ entre las dos planchas base para la guía de las barras.
3. Seguros de llave: la mesa consta de varios cilindros de acero poder utilizar con la
llave para la maniobra de desacoplamiento de barras.
1
2
3
Llave de Barras
Fig.17: Mesa de Trabajo
1. Base: formado de un tubo macizo de acero, diámetro de 120mm.
2. Articulación: posee un anillo libre a la base permitiendo el giro en 180 grados para
retirar la herramienta, además el anillo esta soldado a los soportes laterales que guían
al cilindro hidráulico y otorgan el movimiento rotatorio de la llave.
3. Llave: llave stillson de abertura máxima de 5 pulgadas con mordaza flotantes de acero
forjado que permite lograr una máxima fuerza y cuerpo de hierro nodular.
1 2 3
Sistema Hidráulico
Fig.18: Croquis del Sistema
ref. Denominación Cant. Observaciones
1 Bomba KV3 1 280 cm3 a 340 bar
2 Válvula de seguridad 1
3 Válvula anti-retorno con resorte 1
4 Manómetro 2 400 bar
5 Válvula 4/3 NC - Palanca con muelle de
recuperación
5
6 Cilindro de doble efecto 2 P80-V56-recorrido 0,5mt
7 Cilindro de doble efecto 2 P32-V22-recorrido 0,3mt
8 Motor bidireccional 1 Winch Modelo PL2
9 Motor bidireccional 1 Dp Winch modelo 25
10 Motor bidireccional 1 MCR10
11 Válvula 4/3 NC - Palanca con enclavamiento 1
12 Válvula 3/2 tipo flotante - Palanca con
enclavamiento
1
13 Cilindros de doble efecto 1 P160-V100-recorrido 1mt
14 Enfriador 1
15 Filtro 1
16 Válvula de cierre Normalmente Abierto (2 vías) 3
17 Depósito 1 500 l
Tabla 9: Partes del circuito hidráulico.
El sistema oleohidráulico se compone de una bomba KV3 (ver anexo B-12) conectada por
medio de un toma fuerza al motor del camión.
El circuito es distribuido por mangueras hidráulicas tipo R12-13 (ver anexo B-12) y se
conecta por adaptadores tipo Jic dependiendo de la medida de cada motor o válvula. El
depósito se considera 3 veces el caudal máximo de la bomba, en este caso el caudal máximo es
de 280 L/min, por lo que es necesario un estanque de 900 litros. El grado del filtro de retorno,
considerando presión de trabajo y tolerancias internas de los componentes, es de 15 micras
absolutas.
Se consideran en el diseño válvulas entre el depósito y el filtro de aspiración para
evitar la pérdida de aceite al realizar la limpieza durante el mantenimiento. Esta llave de paso
incorpora un contacto eléctrico que evita la posible puesta en marcha de la bomba al estar
cerrada la llave. Además es necesaria una válvula antirretorno a la salida de la bomba para
evitar el descebe del sistema al realizar mantenimiento.
Como medida de seguridad, para evitar que el sistema soporte presiones excesivas, se
instala una válvula de seguridad en cada una de las líneas. La mayoría de las válvulas de
control son de palanca con muelle de retorno para un accionamiento manual, solo la válvula
del rotor es con enclavamiento ya que su trabajo es continuo.
Para el caso del funcionamiento de los cilindros de la torre, estos tienen un sistema de
seguridad con una válvula de control direccional.
Anexo.
Planos.
Anexo A-1: Empresas de perforación y sus características
DV Drilling
La Fragua 1030, Barrio Industrial, Coquimbo.
www.dvdrilling.cl
Ofrece los servicios de perforación minera con aire reverso, rotación directa y/o doble
rotación, comprendiendo las labores de sondaje y muestreos de suelos, perforación en zonas
de relleno (pilas delixiviación) y suelos inestables, exploración de recursos y pozos para
desagües mineros.
Contempla además la perforación para pozos profundos con sistema de doble rotación,
con énfasis en la prospección y sondajes de aguas subterráneas; construcción de pozos
profundos industriales, ofreciendo materiales de entubado como PVC con cribas de acero
inoxidable; perforación en zonas con severo influjo de agua y construcción de piezómetros y
pozos satelitales. De igual forma ofrece los servicios de perforación ambiental, orientada a la
construcción de pozos de monitoreo, sistemas de detección de filtraciones subterráneas y
tomas de muestras de suelo.
Expert Drilling
La Dehesa 1201, of.618, Lo Barnechea, Santiago.
Maipú 402, Oficina 207, Coquimbo
www.expertdrilling.com
Esta empresa trabaja con perforaciones en diámetros superiores a los tradicionalmente
utilizados en el mercado de esta forma se obtienen testigos de mayor tamaño para los estudios
de geología, metalurgia o cualquier otro propósit, esto posibilita entregar a sus clientes un
mayor volumen de muestra a mayores profundidades y con la calidad comprometida, lo que
reviste gran importancia para yacimientos de cobre y oro, cuyo protocolo de muestreo
restringe algunos tipos de análisis y pruebas metalúrgicas, para muestras de diámetros
menores.
Geoatacama
Parcela 7 A, Hacienda Compañía, Casilla 136, Vallenar.
www.geoatacama.cl
Proporciona el servicio de control integral de sondajes, encargándose de las labores de
controles de peso, recuperaciones, instalación de máquina, y manejo de temas de seguridad
operacional. Además, cuenta con el conocimiento necesario para garantizar la obtención de la
mayor cantidad de información del proceso de sondaje, considerando los aspectos de
obtención de parámetros geotécnicos, cálculo y verificación de recuperaciones, trazado de
líneas de corte, fotografía, cálculo de densidad y muestreos especiales, entre otros.
Junto con lo anterior, se encuentra en condiciones de construir y administrar las bodegas de
muestras de sondajes generadas en las diversas campañas, disponiendo de un software que
permite el control y la identificación de muestras a través de códigos de barras.
Geo Operaciones
Ruta Internacional 1001,
Barrio Industrial Paipote.
www.geo-operaciones.cl
La empresa dispone de equipos para cada especialidad de sondajes tanto en superficie
como interior mina. En superficie, se realizan perforaciones en ángulos de entre 90° y 0° desde
la posición horizontal alcanzando profundidades de hasta 2.300 m en diámetro NQ, 900 m en
diámetro HQ, 500 m en diámetro PQ y hasta 3.000 m en diámetro BQ. Cabe indicar que
cuenta con equipos dotados de sistemas tecnológicos para mayor seguridad y optimización de
los tiempos, que además incluyen manipulador de barras semiautomático. Por su parte, se
dispone de una variada flota de equipos electrohidráulicos para realizar perforaciones
diamantinas en interior mina, pudiendo realizar sondajes en todo tipo de ángulos hasta
profundidades de más de 1.000 m en medidas HQ, NQ y BQ.
Geotec Boyles Bros
Lo Campino 432, Quilicura, Santiago.
www.geotec.cl
Empresa líder en diversos sistemas de sondajes y otros servicios relacionados con la
minería, tales como sondajes diamantinos en superficie e interior mina, sondajes diamantinos
aerotransportables, aire reverso, drenes horizontales, geotécnica; perforación, habilitación,
mantención y rehabilitación de pozos de agua; bombeo de pozos de agua; exploración de
yacimientos de gas metano; medición de trayectoria de pozos, etc.
Presente en el mercado desde el año 1974 mediante la asociación entre un grupo de
empresarios chilenos y Layne Christensen Corporation (Estados Unidos).
En la actualidad, Geotec cuenta con más de cien equipos de perforación en Chile.
Major Drilling
Ruta 41 KM. 12, Lote 9, La Serena.
www.majordrilling.com
Empresa de perforaciones con una flota superior a los 420 equipos, que van desde
perforadoras portátiles de bajo impacto hasta máquinas multipropósito para sondajes
profundos. Cuenta con la tecnología necesaria para realizar servicios de perforación tanto
subterránea como de superficie para la minería.
Entre sus innovaciones, para la perforación en superficie han utilizado un método que utiliza
diamantes impregnados de brocas para cortar una muestra de núcleo cilíndrico a
profundidades que pueden alcanzar varios miles de metros, las que podrán ser analizadas por
los geólogos e ingenieros para verificar el contenido de minerales, entre otras propiedades.
Mineral Drilling
Apoquindo 6314, oficina 501, Las Condes, Santiago.
www.mineraldrilling.com
Con más de 15 años de experiencia en la industria minera de Chile y América Latina,
Mineral Drilling ofrece los servicios de perforación diamantina en superficie en diámetros PQ,
HQ, NQ y BQ, con equipos que posibilitan las profundidades 430 m. PQ ; 700 m. HQ ; 1.100
m. NQ y 1.300 m. BQ. de perforación en aire reverso en diámetros desde 4.1/2″ hasta 5.3/4″,
con profundidades hasta 450 mts. De manera complementaria, ofrece los servicios de
perforación para producción y tronadura de minas en diámetros desde 5,7/8″ (149 mm.) a 9″
(249 mm.). Con profundidades hasta 53 m. En ambos casos con sistema rotary y DTH.
Pilotes Terratest Alonso de Córdova 5151 Of. 1401, Las Condes, Santiago. www.terratest.cl
Cuenta con el sistema “Hollow Stem Auger” de 4 ¼”, que permite realizar sondajes
profundos con recuperación de muestras inalteradas ideal para la investigación de la afección
de contaminantes en suelo, y utilizado en la minería para investigaciones de humedad y
parámetros geo-químicos en botaderos de ripio, relaves y pilas de lixiviación, entre otros.
Cabe indicar que con este método de sondaje se logra obtener una muestra de gran calidad,
debido a que no altera sus parámetros químicos y geomecánicos debido a que no requiere de
barrido ni aditivos.
Terraservice
Av. Del Condor 550, Of. 402,
Ciudad Empresarial, Huechuraba, Santiago
www.terraservice.cl
Conformada el año 1995, Terraservice proporciona servicios de sondaje de aire
reverso, diamantinasubterránea y diamantina superficie.
La experiencia de la empresa en materia de sondaje de aire reverso le permite realizar
trabajos a gran altura geográfica, grandes profundidades, con agua y en condiciones
geológicas adversas. Cabe indicar que los servicios de sondaje de aire reverso consideran la
utilización de boosters elevadores de presión de aire con sus respectivos compresores
auxiliares, para incrementar la eficiencia de la perforación en proyectos con presencia de agua
especialmente en faenas de altura.
Mientras que sus equipos de diamantina están diseñados para alcanzar profundidades de hasta
900 m en PQ, 1500 m en HQ y 2100 m en NQ.
Anexo B-1: Características de Camión ACTROS 4344/8x4
Anexo B-2: Características motor hidráulico
Anexo B-3: Análisis y selección Transmisión por cadenas
Datos:
El cálculo de potencia equivalente para encontrar el paso de la cadena:
En la tabla de la siguiente página se obtiene que la cadena puede ser la número 180 de
tres hileras y de paso 2,25, .Para velocidades bajas de rotación el catalogo recomienda utilizar
17 dientes en el sprocket.
El sprocket conducido junto con el conductor son del mismo tamaño.
Datos sprocket:
Tabla: Selección de número de cadena y paso.
Cálculo de distancia aproximada entre centro:
De la tabla a continuación se obtiene:
Tabla: Selección de Factores B,C,D
Anexo B-4: Análisis de fuerzas sobre eje y selección de rodamientos
Esquema de eje
Análisis de sprocket
Peso de 300 metros de barras (9550 kg)
Fsx
T motor
Rodamiento cónico 1
Rodamiento cónico 2
Y
Torque de 7130 Nm
X Ft
Sprocket conducido
Ax
By
Ay Bx
15 cm
40 cm
Ax Bx
15 cm 40 cm
Analizando plano x-z
45.85 KN
93.65 KN
7130 Nm
45.85 KN
Rod. B Rod. A
76.42 KN
95.5 KN
122.27 KN
Selección de rodamiento
Fig.: Fórmulas para obtener la fuerza dinámica equivalente
Datos: rodamiento 31326 XJ2
(SKF) Rod A y B utilizan el
mismo.
Se considera caso 2b del anexo
Para el caso del rodamiento A cada tres años se realiza una mantención en el rotor en la
cual se cambia el rodamiento.
Para el caso del rodamiento B:
Considerando un trabajo de 45 hrs semanales continuas el rodamiento duraría 50 años.
Para el caso del rodamiento A:
Considerando un trabajo de 45 hrs semanales continuas el rodamiento duraría 3 años.
Cálculo de chaveta de motor y rotor
Datos chaveta motor
(ver anexo pag……..)
Material de la chaveta 1045 y la resistencia a la fluencia es
Factor de seguridad = 4
Formato de chaveta
Para cizalle:
Para aplastamiento:
Por lo tanto el largo de la chaveta seleccionada es
Datos chaveta rotor
(ver anexo pag……..)
Material de la chaveta 1045 y la resistencia a la fluencia es
Factor de seguridad = 4
Formato de chaveta
Para cizalle:
Para aplastamiento:
Por lo tanto el largo de la chaveta seleccionada es
Anexo B-5: Simulación de esfuerzos sobre torre
Resultado del coeficiente de seguridad obtenido por la simulación
Para analizar la torre se consideró:
Fijo en ambos soportes. Una fuerza aplicada en la parte superior de magnitud 10.000 Kgf. Un torque de 7.200 Nmt La soldadura aplicada es la AWS E-70 S6.
Se debe considerar que el coeficiente de seguridad es la relación entre la tensión
máxima permitida y la tensión equivalente (Von Mises) cuando se usa el límite de elasticidad. Debe ser superior a uno para que el diseño sea aceptable. Un valor inferior a 1 indica que existe una deformación permanente
Los resultados del coeficiente de seguridad señalan inmediatamente áreas de elasticidad potencial. Los resultados de la tensión equivalente se muestran en rojo en las áreas de máxima tensión, en nuestro caso se evaluó los soportes de torre y se obtuvo que los coeficientes de seguridad son superiores a 3 eso es aceptable porque la mayoría de los diseñadores procuran obtener un coeficiente de seguridad entre 2 y 4 según el escenario de carga máxima prevista.
Anexo B-6: Selección de cable para Polea y selección rodamiento
Esquema fuerzas Polea y cable
q T.min T.max N 10 0,49 10,26 9,2 0,89 no 14 0,98 10,03 18,3 1,8 no 16 1,45 10,03 23,8 2,31 no 19 1,82 10,03 33,7 3,35 si
Tabla: Cable de acero galvanizado 35x7
El cable seleccionado es de 19 mm, para el diseño de la polea se considera su forma y tamaño de acuerdo a la norma DIN 15061-1.
Analizando las fuerzas en el pasador de la polea:
T T
T
FF
Wp
Analizando para seleccionar el cable:
Con esta ecuación y la tabla de cables
presentada a continuación se determinará el diámetro adecuado.
W
W
W
Wm
W
Para analizar la vida en horas del rodamiento se ocupó el programa SKF y los resultados son los siguientes:
Rodamiento analizado 22318 E
Parámetros ingresados:
Resultados
Anexo B-7: Winch principal
Se selecciona un winch modelo 25 de la empresa DP, con las siguientes características:
Fig------: Plano de winche modelo 25
Modelo DP 25
Tracción de línea 11,34 Toneladas
Velocidad de Línea 0,16 mt/s
Diámetro de cable 19 mm
Capacidad de cable 15 mts
Anexo B-8: Simulación por Autodesk Inventor de Pluma Superior
Resultado del coeficiente de seguridad obtenido por la simulación
Para la simulación de la pluma superior se consideró:
Fijo en el punto A.
Una fuerza de magnitud 1000 Kgf.
Todas las piezas son de acero A27-24ES.
La soldadura aplicada es la AWS E-70 S6.
Resultados:
El Desplazamiento máximo es de 5 mm, se obtiene en el lugar donde se aplica la
fuerza, los esfuerzos generados en la estructura no causan una deformación permanente en la
estructura y el coeficiente de seguridad promedio es de 6, lo cual es aceptable ya que la
mayoría de los diseñadores procuran obtener un coeficiente de seguridad entre 2 y 4 según el
escenario de carga máxima prevista.
A
Anexo B-9: Winch Pluma superior
Se selecciona un winch de la empresa Pullmaster modelo PL2, con las siguientes características:
Fig------: Plano de winche modelo 25
Modelo DP 25
Tracción de línea 1 Toneladas
Velocidad de Línea 25 mt/m
Diámetro de cable 1/8 o 3/8
Capacidad de cable 225 o 25 mts
Anexo B-10: Barras de perforación.
Anexo B-11: Recolector de muestra
Especificaciones Ciclón VM240
C 1340 mm
D 600 mm
Peso 135 Kg
Capacidad de caudal de aire 470 L/s
Diseño de temperatura de aire Ambiente
Transición de entrada Placa de desgaste Bisalloy
Tapa Con bisagras y dos soportes
Salida de la muestra Brida
Especificaciones Divisor de Conico ajustable
A 1026 mm
B 700 mm
Peso 89 Kg
Vibrador neumático con filtro de aire y lubricante.
283 L/m @ 2,5 bar
Muestreo
Un tubo con fijación rápida del
bolso de muestreo y otro para
la eliminación de desechos.
División de la muestra 2,5 a 11% ajustables de un
1,5%
Construcción de Cono Acero inoxidable
Anexo B-12: Partes circuito oleohidráulico
Tabla Manguera EN 856 4SH-4 mallas metálicas (R12-13)
Tabla especificaciones Bomba KV3
Anexo B-13: Diámetro del pozo y selección del martillo
El siguiente cuadro enumera los distintos tipos de diseños de martillos y los tamaños
mínimos y máximos de brocas de cada tipo.
Anexo B-14: Selección de cilindros para la alzada de torre
Análisis de fuerzas
Esquema fuerzas en soporte torre Datos:
Por lo tanto cada cilindro en el peor de los casos la fuerza necesaria es de 86,79 KN. Las
condiciones que va trabajar el cilindro son las siguientes:
Presión hidráulica de 250 bar y caudal de
Carrera extensión de 1 metro de largo.
Cilindros tipo MP3 y rotula ISO 6982
27
334
644
803
En base a esas condiciones se seleccionara el pistón y vástago del cilindro, además se
analizara con la tabla de Euler el pandeo.
Determinación de parámetros del cilindro
De acuerdo a la fuerza aplicada y la presión de trabajo se determina que el cilindro tiene
un vástago de 70 mm y las alternativas que entrega el fabricante es con un pistón de 100 mm.
Además en base a la carrera se puede determinar que la capacidad del cilindro son 10 litros.
Ahora se hará la comprobación del diámetro del vástago para poder aguantar el pandeo
según el tipo de fijación del cilindro a la máquina, calculamos la L (longitud entre fijaciones)
Fig------: Gráfico de pandeo con factor de seguridad.
Nos situamos en la gráfico de pandeo y con Lk=1m., un coeficiente de seguridad 3 y la
Fuerza de empuje F=21,8 kp, hallamos que el mínimo vástago para que no sufra rotura por
pandeo debe ser de 70mm. , como anteriormente nos ha salido 110mm este por lo tanto
cumple con esta condición.
En la figura se muestra las distintas condiciones de fijación en los extremos y va determinar el largo virtual. En nuestro caso la longitud virtual de pandeo es igual al largo original.
