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MAQUINARIA MINERA Definicin Se denomina as al conjunto de mquinas utilizadas en minera. A su vez, MQUINA es el conjunto de mecanismos accionados por cualquier fuente de energa, ya para aliviar al hombre o reemplazarlo en trabajos corporales (perforadora neumtica en reemplazo de la comba), ya para aumentar su rendimiento o precisin de sus manos (pala mecnica, raise borer, etc.) y para transformarla (en la perforadora, la energa neumtica en percusin - rotacin). Al referirnos a MECANISMOS, queremos decir combinacin de dispositivos que sirven para producir un movimiento, transmitirlo o guiarlo, cuya accin conjugada permite operar una mquina. El Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minera D. S. No. 055-2010-EM del 22 de Agosto del 2010, en sus artculos: 363 a 369 menciona los relacionado a Maquinarias, Equipos y Herramientas.

I.- PERFORACIN 1.1.- Definicin Es la accin de aperturar en el macizo rocoso huecos u orificios denominados taladros, con una distribucin adecuada, a fin de alojar la carga explosiva u otros fines (sostenimiento, drenaje, etc.) con la ayuda de mquinas denominadas perforadores, perforadoras o perforatrices. En este caso, se combina el impacto, la fuerza de avance, la rotacin y el barrido, como se ve en el grfico siguiente.

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De igual modo, es la accin de desarrollar chimeneas, tneles, tajeos, etc. con la ayuda de equipos mecanizados (raise borer o perforadoras en elevacin; cutter - heads o cabezas cortadoras, etc.) sin requerir el uso de explosivos. 1.2.- Propiedades de las rocas que afectan a la perforacin La dureza, resistencia, elasticidad, plasticidad, abrasividad, textura, estructuras, etc., son propiedades fsicas de las rocas que influyen en los mecanismos de penetracin. Dureza O resistencia de una capa superficial a la penetracin en ella de otro cuerpo ms duro, constitudos por la composicin de los granos minerales, porosidad, humedad, etc. Se valora la posibilidad de que un mineral pueda rayar a otros que tengan un valor inferior al suyo. Existe cierta correlacin entre la dureza y la resistencia a la compresin de las rocas, como se muestra en el grfico siguiente:

CLASIFICACION DUREZA MOHS RESISTENCIA A LA COMPRESION

(MPa)

Muy dura 7 200

Dura 6 a 7 120 a 200

Medio dura 4 a 6 60 a 120

Medio blanda 3 a 5 30 a 60

Blanda 2 a 3 10 a 30

Muy blanda 1 a 2 10

Resistencia O propiedad de oponerse a su destruccin bajo una carga exterior, esttica o dinmica. Depende fundamentalmente de su composicin mineralgica, es decir del tamao de los cristales y disminuye con el aumento de stos. Esta influencia es significativa cuando el tamao de los cristales es inferior a 0.5 mm.

ROCA RESISTENCIA (MPa)

Cuarzo 500

Silicatos, ferromagnsicos y aluminosilicatos

200 a 500

Doleritas 400

Caliza 200 a 250

Andesitas, pizarras 200

Cuarcitas, areniscas 50 a 300

Mrmoles 50 a 150

Arcillas 50

Carbn 25 a 50

Calcita 10 a 20

Abrasividad

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O capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo ms duro, en el proceso de rozamiento durante la perforacin, que influye mucho en la vida de los barrenos. Esta capacidad abrasiva de las rocas se debe a la dureza de sus granos constituyentes (contenido de cuarzo), la heterogeneidad, la porosidad, el tamao de los granos, entre otros.

TIPO DE ROCA CONTENIDO EN CUARZO ( % )

Cuarcita 60 a 100

Granito 20 a 35

Granito 20 a 35

Pizarra 10 a 35

Caliza 5

Mrmol 0

Textura Referida a la estructura de los granos de minerales constituyentes de ste. Se manifiesta a travs del tamao de los granos, la forma, la porosidad, etc. Tambin influye el tipo de material que constituye la matriz de una roca y que une los granos de mineral. Estructura Las propiedades tales como esquistocidad, planos de estratificacin, juntas, diaclasas y fallas, as como el rumbo y el buzamiento de stas, afectan a la linealidad de los taladros, a los rendimientos de peforacin y a la estabilidad de las paredes de los taladros. El Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacial en Minera, en sus artculos 209, 210, 213, 214, 216, 217, 219 expresa lo relacionado a Ingeniera de la Masa Rococa en Minera; y en su Art. 233, sobre Accesos y Escape. 1.3.- Clasificacin de las perforadoras Las mquinas perforadoras pueden clasificarse en: 1.3.1.- Por la fuente de energa requerida a. Ignea o trmica, aquella que utiliza calor superior a 2,000 C, combinado con chorros de agua fra y

rotacin de la columna de perforacin. b. Elctrica, que utiliza la energa elctrica. c. De carburacin, porque utiliza combustible (generalmente gasolina combinada con aceite). d. Neumtica, porque utiliza aire comprimido. e. Hidrulica, porque utiliza generalmente aceite a alta presin f. Snicos, porque utilizan vibraciones de alta frecuencia (a nivel experimental) g. Iluminacin, al utilizar luz concentrada (rayos laser, a nivel experimental) h. Nuclear, por utilizar principios de reaccin nuclear (a nivel experimental) i. Otros, como qumicos (proyectiles balsticos) a nivel experimental

1.3.2.- Por el trabajo del inserto a. Fusin/rotacin/enfriamiento (fundicin) b. Percusin (cincelado) c. Percusin/rotacin

Convencional (cincelado y corte) Con ensanches escalonados (broca iniciadora y escariadoras) d. Presin/rotacin (peso y giro o presin de barra o columna de perforacin e. Presin/rotacin/corte/desgaste de la roca (broca diamantina de corona)

1.3.3.- Por el apoyo con que cuentan a.- Manuales Sin apoyo (pick hammer, jack hammer) Con apoyo o con empujador (jack leg, stoper) b.- De avance automtico

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Sobre brazos (drifter neumtica e hidrulica) En castillo o mstil (perforadora rotativa) c.- Ancladas (Pack sac, raise borer)

1.3.4.- Por la ubicacin del martillo a.- En la mquina perforadora (jack leg, stoper, jack hammer, raise borer) b.- Sobre la barra o en castillo (drifter, perforadora rotativa) c.- En la punta del barreno o columna (down the hole) 1.3.5.- Otros a.- Por el peso (livianas, pesadas, superpesadas) b.- Por el tamao c.- Otros. Una sntesis del trabajo del inserto es describe en el grfico siguiente: 1.4.- Descr

PERFORACION MECANICA DE ROCAS

TRABAJO DEL INSERTO

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ipcin de perforadoras 1.4.1.- Perforadora Ignea o Trmica (Jet piercing, chorro taladrante). a.- Caractersticas Su origen se remonta a 1927 en que se aplic en Alemania en una mina de vetas de cuarzo; en 1947 con el empleo de quemadores de diseo especial, se utiliz a nivel industrias yse ampi su suo en la URSS. Se basa en la decrepitacin de la roca gracias a los rpidos cambios de temperatura producidos por chorros de gases de combustin de 2200 C a 3000 C y a una velocidad supersnica de 1800 m/s, alternados con chorros de agua y por el giro de la columna de perforacin. El agua de refrigeracin alrededor del quemador evita su fusin y ayuda en su escape como vapor a aumentar la presion de evacuacin de los detritus. El proceso de penetracin depende de la decrepitabilidad de la roca, que se basa en la diferente capacidad de rotura de los cristales constituyentes de las rocas como consecuencia de su poca o mucha conductibilidad, en que ciertas partes se calientan con mayor rapidez que otras. Las rocas con un contenido de cuarzo mayor a 30 % decrepitan bien y mejor cuanto mayor cantidad de agua contengan. La perforadora est equipada con sistemas automticos que mantienen la distancia ptima entre el mechero de reaccin y el fondo del taladro y regulan la proporcin de combustible. Se han logrado aperturar taladros de 18 a 22 cm de dimetro y hasta 20 m de longitud. Las velocidades normales de perforacin llegan de 3 a 12 m/h y en casos favorables hasta 20 m/h. En escala industrial slo fue utilizada en explotacin a Cielo Abierto y actualmente ha perdido su campo de aplicacin.

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b.- Requerimientos Kerosene o petrleo (consumo de 150 gl/hora) Oxgeno (consumo de 350 m3/hora) o aire comprimido Agua (consumo de 3 m3/hora) Existen perforadoras que utilizan cido ntrico, aire comprimido y oxgeno. c.- Componentes Ver grficos d.- Funcionamiento

El kerosene y oxgeno gaseoso son aportados por conductos de la columna de perforacin a la cmara de combustin del mechero de reaccin, donde se atomiza el combustible y se mezcla con el oxgeno alcanzando altas temperaturas y estos productos de combustin son proyectados desde las boquillas del mechero de reaccin con una velocidad supersnica y funden la roca, para luego recibir una inyeccin de agua fra, que tambin se transporta por el interior de la columna de perforacin, que agrietan la roca. Los productos de combustin y el vapor de agua engendrados durante la perforacin van evacuando la roca desintegrada del fondo del taladro a superficie, con la ayuda de 02 ventiladores aspiradores a travs de una Trompa Aspiradora y Conducto sujeto al mstil.

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1.4.2.- Perforadora elctrica a.- Caractersticas Utiliza perforadoras rotativas manuales y de columna con motor elctrico de 220 voltios, profundizando el barreno helicoidal de 36 a 42 mm de dimetro y hasta 1 metro de avance del taladro. Es aplicado en rocas calizas, pizarras, areniscas, cascajo, arcilla compacta; es decir en rocas de resistencia mecnica resistentes, medianas y terrosas segn M. Protodiakonov. La perforacin y el barrido de los detritus es en seco. Las ventajas estn representadas por el uso de energa elctrica cuya transmisin es fcil y no existe prdidas de potencia; ausencia de sacudidas por la no existencia de vibracin; menos produccin de polvo. Las desventajas estn representadas por el mayor desgaste de la barrena; poca profundidad del taladro y riesgo de descargas elctricas. b.- Requerimientos Energa elctrica. c.- Componentes Ver grfico d.- Funcionamiento Se oprime el botn de accionamiento, inicindose la rotacin del motor que es transmitido por medio del reductor, al barreno; la presin es ejercida por el perforista o por el pistn de avance. El detritus es evacuado sacando e introduciendo alternativamente la varilla helicoidal, sin detener la perforacin. Oprimiendo el botn de parada, se detiene su funcionamiento.

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1.4.3.- Perforadora de Carburacin o Motoperforadora/rompedora Pionjar de Atlas Copco a.- Caractersticas Son perforadoras manuales (jack hammer) de percusin y/o rotacin con otor a gasolina, ideal para pequeas tareas de perforacin (motoperforadora) y rompimiento de hormign y compactadora (rompedora), en todo caso hacia abajo. El encendido es electrnico mediasnte un dispositivo de arranque (empuadura, muelle, polea, toma de fuerza y cuerda). Cuando la rotacin no sea requerida, se desconecta por medio de un selector. Cuenta con 4 modelos bsicos: motoperforadora/rompedora (Pionjar 120 y 140) y rompedoras (Pionjar 130 y 150 con empuaduras antivibraciones).

Modelo de Pionjar 120 130 140 150

Peso, kg 27 25 25 23

Impactos/minuto 2600 2600 2600 2600

Avance de perforacin en granito con barreno

de 34 mm; mm/min 300 300

Profundidad de perforacin mxima

En Granito, barreno de 34 mm; m 6 6

Mezcla de combustible 1:12 1:12 1:20 1:20

Capacidad de depsito de combustible; lts 1.5

Consumo de combustible promedio; lts/hora 1.4

Combustible recomendado 90 octanos (con o sin plomo)

Aceite recomendado

b.- Requerimientos Como combustible usa gasolina mezclada con aceite grado 40 en una proporcin 12:1 20:1. Usa barrenos integrales convencionales y puntas. c.- Componentes Ver grfico

d- Funcionamiento

La mquina funciona bajo el principio de pistones opuestos que se desplazan en un mismo cilindro. El pistn del motor B va conectado por medio de una biela al cigeal del motor. El pistn del martillo A se desplaza libremente en el cilindro y su ciclo de trabajo se sincroniza de manera automtica (impacto, barrido, rotacin).

Funcionamiento de los pistones: Durante la carrera de trabajo, el pistn de percusin A es impulsado por la presin de la combustin y transmite su energa al barreno. Al mismo tiempo, el pistn del motor B se acciona hacia arriba, con lo que descubre el conducto de gas C situado en la pared del cilindro. Los gases procedentes de la combustin, pasan desde este conducto C al interior de la cmara situada por debajo del pistn de percusin, a travs de la vlvula D.

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Esta presin del gas acta entonces por debajo del pistn del martillo, ayudando al retroceso del pistn a su posicin superior. La vlvula D de no retorno, evita que estos gases regresen a la cmara de compresin y combustin. Por lo tanto, la presin del gas acta desde abajo sobre l pistn de percusin, agregndose a la fuerza de retorno en su regreso a la posicin inicial. Soplado o barrido: El aire de soplado es aspirado durante el movimiento descendente del pistn de percusin A, va vlvula de admisin E, a la cmara de compresin, por encima de la brida del pistn de percusin. Cuando ste es empujado hacia arriba, el aire es comprimido y forzado a salir a travs de la vlvula de presin F al barreno y continuando por el agujero axial del barreno hasta el gaviln. Esta corriente de aire manteniene este ajugero axial limpio hasta una profundidad de 6 metros.

Rotacin: La rotacin del barreno es producido por el movimiento del pistn de percusin. Las ranuras rectas y helicoidales practicadas en el eje de este pistn, se emparejan con las estras de la rueda de trinquetes. Durante el movimiento descendente, gira el pistn de percusin y produce el giro del barreno.

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1.4.4.-Perforadora Neumtica a.- Caractersticas Utiliza aire comprimido para accionar a la perforadora. Requiere un caudal de aire de 0.20 a ms de 6 m3/min y requiere presiones de aire de 15 a ms de 90 lb/pulg2. b.- Tipos de perforadoras convencionales (taladros menores de 1 pulgadas de dimetro) Pick hammer (Martillo picador, rompedor), son manuales; es decir el operario dirige la herramienta sirviendo de freno a los movimientos de retroceso; percutan (cuyo uso es en cinceldo o desbastado) y excepcionalmente rotan. Frecuencia de impactos 1000 a 4080 golpes/minuto Consumo de aire 7 a 20 litros/minuto Peso 3 a 6 kgs Jack hammer (Perforadora manual) o Sinker (plomada), sin pistn de avance, percusivas y/o rotativas; cuentan con una empuadura en T para ambas manos. Se utilizan mayormente en perforaciones verticales o muy cerca a la vertical. En caso de ser slo percusivas, se les conoce como pavin breaker (rompe pavimentos). Frecuencia de impactos 1110 a 1470 golpes/minuto Consumo de aire 25 a 2700 litros/minuto Peso 15 a 42 kgs Jack leg (Pata plegable), que cuenta con un dispositivo de avance plegable y acoplable (pata, barra, pie de avance, empujador, etc.). Son roto - percusivas. Se usan para perforaciones horizontales o cercanas a la vertical. Se describe ms adelante. Stoper (Tapn), que cuenta con una barra neumtica acoplada fijamente y en un mismos eje axial, constituyendo un conjunto. Son roto - percusivas. Se usa para perforaciones verticales o muy cercanas a la vertical. Se describe m adelante. Drifter (Llevado por algo, mvil, a la deriva), que se moviliza sobre un brazo alimentador montado sobre una plataforma de perforacin. Son roto-percusivas y propios de Jumbos (de mucho volumen) y sus caractersticas son variadas, dependiendo principalmente de los requerimientos de perforacin (dimetros, longitudes, velocidades, etc.). Se describe ms adelante.

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c.- Principios de perforacin neumtica c.1.- Percusin: En la perforacin por percusin o impacto y fuerza de avance, la energa cintica se trasmite desde un pistn a la culata del barreno e inserto en forma de Onda de Choque. Esta onda de choque viene determinada por: La forma geomtrica del pistn y su dimetro El material del pistn y su peso El rozamientodel pistn con el cilindro La longitud de carrera La onda de choque se desplaza a lo largo del barreno a una velocidad de 5000

mseg, conocida como Velocidad de Impacto de Pistn. En este caso, no necesariamente el cincel cuenta con orificio axial para el agua, ni existe barrido por el aire comprimido. Actualmente se utilizan 2 sistemas de percusin: c.1.1.- De Vlvula Oscilante o de Chapaleta.

A El aire comprimido ingresa en la perforadora a travs de la Vlvula de entrada de aire,

corre por los conductos pasando la vlvula oscilante en forma de disco y llegando a la cmara posterior del cilindro, accionando al mbolo hacia adelante.

B Al avanzar el mbolo hacia adelante, deja al descubierto el orificio de salida que deja escapar el aire libremente. El mbolo impacta sobre la culata del barreno.

Al escapar el aire al exterior, la corriente de aire comprimido invierte la posicin de la vlvula e ingresa a la cmara delantera del cilindro.

C El ciclo se invierte, obligando a retroceder al mbolo. D Al retroceso el mbolo, el orificio de salida queda al descubierto escapando el aire

libremente. La corriente de aire comprimido vuelve a invertir la posicin de la vlvula, repitindose el ciclo.

c.1.2.- De Vlvula Tubular Utiliza una vlvula en forma de tubo, cuyo funcionamiento es similar al anterior. Es utilizado en mquinas de mayores dimensiones.

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c.2. Percusin - Rotacin El inserto gira entre impactos sucesivos actuando siempre sobre puntos distintos de la roca en el fondo del taladro. El nmero de golpes por revolucin (giro completo) est supeditado al nmero de dientes de la caja de trinquetes. Como quiera que generalmente cuenta con 36 dientes, significar 36 golpes por giro y 10 grados el ngulo entre golpe y golpe. La velocidad de rotacin oscila entre 40 y 100 RPM, determinando el nmero de golpes. La rotacin del inserto se consigue por barra estriada y por rueda de trinquete. c.2.1.- Rotacin por Barra Estriada

E En su movimiento de retroceso, el mbolo es rotado mediante una tuerca estriada de

bronce encajada en el mbolo, la cual corre con sus ranuras inclinadas entre las acanaladuras espirales de la barra estriada, que se mantiene fija gracias a la uas engarzadas en los dientes de la caja de trinquetes.

Cuando el cuello del mbolo pasa a travs de la tuerca del mandril que cuenta con ranuras rectas, la rotacin se transmite al Mandril de rotacin y al casquillo del mandril, dentro del cual va introducida la culata del barreno.

F En su movimiento de impacto del mbolo, al desplazarse por las ranuras inclinadas de su tuerca estriada acciona rotacionalmente la barra estriada, haciendo que las uas resbalen sobre los dientes de la caja de trinquetes.

c.2.2.- Rotacin por Rueda de Trinquetes Es utilizado en mquinas de mayores dimensiones.

G En su movimiento de retroceso del pistn, el mandril de rotacin girar u determinado

ngulo y por lo mismo, el barreno.

H En el movimiento de impacto del mbolo, al despalzarse ste por las ranuras inclinadas de su cuello y de la tuerca estriada de bronce, gira la rueda de trinquete un determinado ngulo, siendo inmediatamente asegurado por las uas o aletas.

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c.2.3.- Fundamentos de la Perforacin roto-percusiva Se basa en la combinacin de 4 acciones: c.2.3.1.- Percusin Los impactos producidos por el golpe del pistn sobre la culata del barreno, originan unas ondas de choque (Energa cintica) que se transmiten al inserto a travs del barreno. El desplazamiento de esta onda se realiza a alta velocidad.

Cuando la onda de choque alcanza el fondo del taladro, una parte se transforma en trabajo haciendo penetrar el inserto y el resto se refleja y retrocede a travs del varillaje. La eficiencia de esta transmisin se difcil de evaluar, ya que depende de factores como el tipo de roca, dimensin del pistn, caractersticas del varillaje y la ubicacin del martillo, etc. La energa liberada por el golpe de un pistn puede calcularse con las siguientes relaciones: Ec = (mp * V2p)/2 Ec = Pm * Ap * Lp Donde: mp = Masa del pistn Vp = Velocidad mxima del pistn Pm = Presin del fluido de trabajo (aceite o aire) dentro del cilindro Ap = Superficie de la cara del pistn Lp = Carrera del pistn. La potencia de un martillo se puede hallar aplicando la siguiente relacin: PM = Ec * ng Donde: ng = Frecuencia de impactos = K * (Pm * Ap/mp * Lp)1/2 El mecanismo de percusin consume entre el 80 a un 85 % de la potencia total del equipos. Fases de formacin de una Indentacin (Fractura)

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El proceso de formacin de las indentaciones (fracturas), con el que se consigue el avance en este sistema de perfortacin, se divide en 5 instantes, tal como se refleja en el siguiente cuadro:

Esta secuencia se repite con la misma cadencia de impactos del pistn sobre el sistema de transmisin de energa hasta la roca. c.2.3.2.- Rotacin La rotacin hace girar al barreno entre impactos sucesivos y tiene como misin hacer que el inserto impacte sobre lugares distintos de la roca en el fondo del taladro.

c.2.3.3.- Empuje Es necesario que el inserto se encuentra en contacto permanente con el fondo del taladro a fin que la energa cintica se transmita a la roca. Los extremos del empuje tienen las caractrsticas:

EMPUJE SUFICIENTE EMPUJE EXCESIVO

Reduce la velocidad de penetracin

Disminuye tambin la velocidad de penetracin

Produce mayor desgaste del inserto

Aumenta tambin el desgaste del inserto

Produce calentamiento del inserto, varillaje, acoplamientos

Produce vibracin, desviacin de los taladros

c.2.3.4.- Barrido

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Para una perforacin efectiva, es necesario que el fondo del taladro se encuentre libre de los detritus producidos justo despus de su formacin. Evita la retrituracin, el sobre consumo de energa, el desgaste del inserto sin beneficio y el riesgo de atascos (plantado del barreno). Este barrido se realiza con agua y con una presin de inyeccin de 3 kg/cm2 a travs del orificio axial del barreno y la abertura lateral practicada en el cabezal, que adems sirve para suprimir el polvo y como refrigerante. Tambin se puede utilizar aire comprimido y espuma que ejerce un efecto de sellado sobre las paredes cuando se atraviesan materiales sueltos. Las partculas se evacan por el hueco anular comprendido ente el varillaje y la pared del taladro. La velocidad ascensional mnima cuando se emplea aire comprimido pueden estimarse a partir de la expresin: Va = 9.55 * Pr/(Pr + 1) * Dp ; m/s Donde: Va = Velocidad ascensional mnima; m/s Pr = Densidad de la roca; gr/cm3 Dp = Dimetro medio de partculas; mm Cuando se emplea agua, la velocidad ascensional debe estar comprendida entre 0.4 y 1.00 m/s c.3.- Perforadora de Rotacin Reversible

Son utilizadas por perforadoras grandes para varillas de extensin que disponen un

mecanismo que invierte el sentido de la rotacin. Esto simplifica las operaciones de desconexin de las citadas varillas. En este tipo de perforadoras, la barra estriada o rifle bar tiene un dentado interior en que engranan los trinquetes situados en la carcaza de la caja de trinquetes. El sistema ms usual consta de ocho trinquetes dispuestos de tal forma que slo cuatro de ellos permiten el giro de la barra estriada en un sentido y los otros cuatro en sentido contrario. Un anillo levantador de los trinquetes que gira alrededor del eje longitudinal de la perforadora, se utiliza para levantar cuatro de los ocho trinquetes. Este dispositivo levantador puede ser manual o un cilindro neumtico accionado a distancia. c.4.- Perforadora con Rotacin Independiente Sirve para perforar taladros de gran dimetro y de gran profundidad, en que es necesario aplicar un par ms elevado que el que se obtienen por cualquiera de los procedimientos anteriores. En estos casos es necesario regular la velocidad de rotacin de la perforadora.

Un motor neumtico o hidrulico realiza tal rotacin regulada, estando fuera del barreno. El par es transmitido a la perforacin a travs del varillaje. Este tipo de perforadoras cuentan con una caja a crter de engranajes y con un engranaje cilndrico para transmitir el movimiento de rotacin al barreno.

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d.- Descripcin de una Jack leg d.1.- Perforadora Todas las marcas y sus modelos cuentan con barrido por agua y excepcionalmente por aire comprimido.

ESPECIFICACIONES TECNICAS Ingersoll Rand

JR38C

Ingersoll Rand E300A

Atlas Copco

BBC24W

Mid Western

S38F

Peso neto de perforadora; lbs 88 70 58 72

Peso perforadora y pie de avance; lbs

90.50 102.00 87.98 100.00

Impactos por minuto 1,800 2,200 2,050 2.200

Consumo de aire; pie/min 90 180 130 - 238 77 - 138 183 233 Presin de aire; lb/pulg 80 80 85 75

Consumo de agua; lts/min

Dimetro de pistn; pulg 2 3 2 3

Longitud de carrera de pistn; pulg 2 3/8 2 5/8 2 1/8 2

Longitud retrada de barra de avance; pulg

50.00 51.50 50.00 49.00

Longitud extendida de barra de avance; pulg

87.00 87.50 87.00 85.00

Costo de adquisicin; $ 6,510 6,700 8,012 4,118

Vida til; pies perforados 175,000 175,000 190,000 150,000

Exteriormente, consta de 3 partes principales: Frontal, Cilindro y Cabezal unidos por 2 pernos laterales (tirantes) con sus respectivas tuercas. Estas tuercas deben ajustarse alternativamente y sucesivamente; en caso contrario se producen esfuerzos asimtricos que alteran el funcionamiento normal de las piezas interiores. Las partes se visualizan en los grficos.i Exteriormente e interiormente, de acuerdo a los fabricantes y a modelos, pueden estar conformados por 66 piezas (RH-656-4W), 90 piezas (Stoper BBD-46-WS), 100 piezas (Leopard BBC-35-WTH), etc.

FABRICANTES MODELOS IMPACTOS/MIN PESO; lbs

Atlas Copco Puma BBC 16W Lion BBC 24W Leopard BBC 35WTH Panther BBD 40W Falcon BBD 46WS

2300 2050 2250 3000 3000

59 64 69 50 85

Toyo Leg Drill TY -24LD Stoper TY 280 JS

52 110

Shenyang Leg Drill YT - 27 2450 57

Compair Holman

Gardner Denver

Montabert

Huascarn

Ingersoll Rand

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d.2.- Pistn, barra, pie de avance, empujador, pata neumtica

Es un dispositivo acoplable o fijo cuyas funciones son soportar a la perforadora y mantener al barreno en contacto firme con la roca, adems de frenar los movimientos de retroceso de la herramienta que se producen cuando el pistn se acelera y se retarda dentro del cilindro. En la jack leg, consiste en un tubo o cilindro con un pistn o mbolo dentro; exteriormente en el extremo inferior cuenta con uas y punta con el objeto de que se asiente en el piso, y en el extremo superior con un sistema de empalme a la perforadora. Cuenta con azas. Caractersticas:

- Longitud total 54 a 71 pulgadas - Longitud de avance 35 a 52 pulgadas - Dimetro del pistn 2 a 2 5/8 pulgadas - Peso 33 a 50 libras - Material Aluminio

Funcionamiento:

El aire comprimido ingresa por los agujeros especiales en la perforadora o por la manguera de aire (racor o enchufe), pasa por la vlvula de regulacin y el cuello del mbolo hacia el anillo de soporte, empujndolo hacia arriba o hacia adelante. La presin de aire se controla por medio de la empuadura. Mediante la vlvula se purga de aire se elimina rpidamente la presin del avance y se ajusta la posicin en altura durante la perforacin.

d.3.- Accesorios Lubricadora o aceitera Es un depsito pequeo de aceite que se intercala en la manguera de aire

comprimido, para enviar el aceite a la corriente de aire por medio de una vlvula, que una vez lleno de aceite, asegura una lubricacin constante del equipo. Existen modelos automticos, o sea que cortan el paso del aire cuando se termina su contenido. El consumo medio es de 1/5 de litro de aceite por cada hora de trabajo. El aceite a utilizarse debe ser emulsificante, o sea debe mezclarse con el agua formando una emulsin resistente al lavado por el agua y/o aire comprimido, resistente a los cidos y xidos, as como de una elevada viscosidad.

El aceite slo pasar cuando existe presin del aire en la tubera o manguera. Los lubricantes aconsejables son:

- Esso Arox EP 65 y Shell Tonna Oil 27R para temperaturas mayores de 25

- Esso Arox EP 38 y Castrol Magma SPX para temperaturas menores de 25

Acoplamiento de garras Son conexiones seguras y rpidas para las mangueras de aire a la perforadora. Requiere de abrazaderas y empaquetaduras (sellos) de jebe.

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Mangueras de jebe, malla metlica y tela De 3 a 7 capas, resistentes a la abrasin y corte.

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e.- Descripcin de una Stoper Exteriormente, consta con las mismas partes de una jack leg, a excepcin de la empuadura; en el cabezal va adherido el Pistn de avance, axialmente. Este pistn de avance cuenta en su extremo inferior con una punta para el apoyo sobre el piso. El mando del pistn se efecta desde la perforadora. Existen modelos en que el Empujador va unido a la perforadora fuera del eje axial. El Funcionamiento es similar a la jack leg. Interiormente, es similar a la jack leg. Caractersticas (modelo TY-280-JS):

- Peso total 50 kg - Longitud cerrada 2,27 m - Dimetro del cilindro 0,076 m - Carrera del pistn 0,068 m

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f.- Drill Jumbo Neumatica (Perforadora de gran volumen) f..1.-Concepto Significa el uso de un fluido comprimible (aire) para accionar los mecanismos de impacto, de rotacin, de avance y de posicionamiento de las perforadoras de rocas drifter que se desplazan a travs de una viga que puede ser fija o que empalma a un brazo telescpico.

f.2.- Caractersticas La energa neumtica (que puede ser tomada del sistema de de aire comprimido instalado o de una compresora) es normalmente la fuente primaria para la percusin, rotacin, avance, posicionamiento y traslacin del equipo, que a su vez sirve para accionar los sistemas hidrulicos (gatos, traccin, tablero de mandos, etc).

Fuente de energa Aire comp.. 59 260 psi Velocidad de percusin 2,280 RPM Velocidad de penetracin 21 mm/seg Dimetro del taladro 7/8 4 Amortiguador Nitrgeno, algunos Medio ambiente Partculas de aceite Nivel de ruido 103 Db Barrido Agua/aire Eficiencia de perforacin 11 % Peso de la drifter 11 145 kg

Su uso es cada vez menor en minera, dada la alta mecanizacin actual. f.3.- Descripcin de una Perforadora Drifter Neumtica Caractersticas Son mquinas roto-percusivas accionadas por aire comprimido que van montadas sobre brazos o vigas directrices (deslizaderas) en una plataforma o chasis de perforacin con un tren de rodaje sobre carriles, neumticos u orugas. El avance y retroceso de la perforadora es mecnico o automtico sobre este brazo, por tornillo sin fin, cable de acero o cadena. Perfora taladros horizontales a verticales. Utiliza barrenos integrales de 25 mm o varillaje extensible de 32 - 38 mm ( en este ltimo caso son de rotacin reversible). Existen diferentes marcas y modelos (BBE 57, COP A15, etc.). Requerimientos Aire comprimido Componentes Ver grfico

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g.- Descripcin de Drill Jumbo Neumticas Truck drill O vagones (carretones) de perforacin mecanizada montados sobre llantas u orugas. La fuerza de propulsin es neumtica, elctrica (hidrulica) o diesel. Toda la unidad est accionada por aire comprimido, que pone en funcionamiento los sistemas hidrulicos. Trabajan con perforadoras drifter y barrenos integrales o varillas de extensin. Existen modelos que una vez asegurados los brazos de posicionamiento, son inamovibles. Algunos modelos cuentan con cabrestante o winches para efectos de ngulo de trabajo del brazo guiador y elevacin de las barras de perforacin. Pueden perforar taladros verticales o inclinados (hacia arriba o hacia abajo) de 1 hasta ms de 4 pulgadas de dimetro y longitudes mayores de 10 metros. Son conocidos los Wagon drill o Uper drill ( sobre llantas ) y los Crawler drill ( sobre orugas ). Trabajan en interior mina y en superficie. Pueden trabajar con DTH.

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Down the hole ( Perforadora dentro del taladro) Caractersticas Es una perforadora cuya percusin es de accionamiento neumtico y que trabaja en el interior del taladro (cilindro de acero ubicado en el fondo del taladro, detrs de la broca y similar al resto de la columna de perforacin), trasladando al fondo del taladro la energa de cada golpe generado por el pistn. La rotacin del inserto y de la columna de perforacin se logra con el Cabezal Rotativo que se encuentra en la viga o brazo alimentador exterior, mediante accionamiento hidrulico. Se utiliza en labores de superficie e interior mina ( taladros para voladuras, pasajes de cables y relleno hidrulico, drenaje, etc.). Se pueden lograr taladros mayores de 3 pulgadas de dimetro y hasta de 185 metros de longitud. Utilizan los Truck drill as como otros tipos de vehculos ( camiones ). Componentes Broca: Utiliza tipo cuchilla o cincel, en cruz o en aspa (rocas de mediana dureza) y de botones (rocas muy duras ). Los dimetros utilizados van de 3 a 27 pulgadas. Perforadora: Es de menor dimetro que la broca.

COP 32 COP 42 Dimetro externo 77 mm 96 mm Dimetro de pistn 60 mm 76 mm Velocidad rotacin 30 - 40 RPM 25 - 35 RPM

Barras de Perforacin Varan en dimetro de 3 a 27 pulgadas y en longitudes de 5, 10 y 20 pies c/u. Son huecas y poseen rosca macho en un extremo y hembra en el otro. Adaptador de culata Pieza que trabaja dentro de la drifter, para efectos de la rotacin de la barra de perforacin.

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h.- Clculos de perforadoras h.1.- Principio de Percusin 1.- Area del mbolo en viaje de trabajo (A)

A = * r2 ; cm2 Donde: r = Radio de cabeza del mbolo; cm

2. Area del mbolo en viaje de regreso (A) A = A - Area de cuello del mbolo ; cm2 3. Aceleracin del mbolo en viaje de trabajo (a) a = Fuerza/masa a = (presin de aire * A)/(Peso mbolo/gravedad) ; m/seg2 Presin = kg/cm2 Peso = kg Gravedad = m/seg2 4. Aceleracin del mbolo en viaje de regreso (a) a = (Presin de aire * A)/(Peso mbolo/gravedad) ; m/seg2 5. Tiempo del mbolo en viaje de trabajo (t)

t = L/a ; seg. Donde: L = Longitud de carrera, es decir longitud cilindro ancho cabeza del

pistn; m 6. Tiempo del mbolo en viaje de regreso (t) t = L/a ; seg. 7. Tiempo del ciclo (T) T = t + t ; seg. 8. Nmero de golpes por minuto (NG/min) NG/min = (60 seg./min)/T ; golpes/min 9. Trabajo efectuado (W) W = Fuerza * Longitud; kg Fuerza = masa * aceleracin = (peso/gravedad) * aceleracin = Presin * Area W = Presin * Area * Longitud; kgm h.2.- Principio de percusin/rotacin 1.- Area del mbolo en viaje de trabajo (A)

A = * r2 (cabeza pistn) - * r2 (cuello barra estriada); cm2

2.- Area del mbolo en viaje de regreso (A)

A = * r2 (cabeza pistn) - * r2 (cuello pistn); cm2

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3.- Revoluciones por minuto (RPM) RPM = (NG/min)/(GR)

Donde: GR = El nmero de golpes por cada revolucin; es decir, el nmero de

dientes de la Caja de Trinquetes. El resto de clculos son similares a los clculos para percusin. h.3.- Caudal de aire para perforacin (Q) Q = (Volumen/ciclo * 60 seg/min * Rp)/(106 * T); m3/min Donde

Q = Caudal de aire consumido por la perforadora. Volumen/ciclo = Area/ciclo * L = (A + A) * L; cm3

L = Longitud de carrera; cm Rp = Relacin de presin del aire comprimido al aire atmosfrico. Esta relacin es

de 8:1 mayormente, dependiendo de la eficiencia mecnica del compresor, de la luz entre el pistn y el cilindro, etc.

106 = Constante para transformar cm3 a m3 T = Tiempo/ciclo, es decir sumatoria de tiempo de carrera de trabajo y tiempo de

carrera de regreso; seg. Ejercicio: Contando con los siguientes datos de una PERFORADORA DE PERCUSION, calcular las frmulas descritas anteriormente. Dimetro de cabeza del mbolo 7 cm Dimetro del cuello del mbolo 4.5 cm Ancho de cabeza de mbolo 2.0 cm Presin de aire 5 kg/cm2 (71 psi) Peso del mbolo 2 kg Gravedad 9.81 m/seg2 Longitud de carrera del pistn 0.068 m Solucin: A = 3.1416 * (3.5)2 = 38.49 cm2 A = 38.49 ((3.1416 * (2.25)2) = 22.59 cm2 a = (5 * 38.49)/(2/9.81) = 943.97 m/seg2 a = (5 * 22.59)/(2/9.81) = 554 m/seg2 t = 0.068/943.97 = 0,0085 seg.

t = 0.068/554 = 0,0111 seg. T = 0,0085 + 0,0111 = 0,0196 seg. NG/min = 60/0.0196 = 3,061 golpes/min W = 5 * 38,49 * 0,068 = 13.10 kg Ejercicio Se tiene una perforadora de percusin-rotacin. Con los datos anteriores requeridos y con los siguientes: Dimetro cuello barra estriada 2.30 cm Longitud de carrera del pistn 6.80 cm

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Relacin presin aire comp. a aire atm. 5:1 Numero de golpes por cada revolucin, 36 Hallar RPM y Q. Solucin RPM = 3061 golpes/min/36 = 85 RPM Q = (A + A) * 60 seg/min * 5/(106 * T) = (38.48 + 22.58) * 6.80 * 60 * 5/(106 * 0.0196) = 6.40 m3/min i.- Velocidad de penetracin VP = 31 * (POT/D1.4)

Donde: POT = Potencia cintica disponible en el martillo; KW D = Dimetro del barreno; mm

Ejemplo POT = 18 KW D = 100 mm Solucin VP = 31 * (18/1001.4) = 0.88 m/min El Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minera en sus artculos 257a 259 expresa sobre Perforacin y Voladura. j.- Clculos de perforacin/voladura 1.- Clculo del nmero de taladros a perforar (N) segn el MANUAL DE EXPLOSIVOS de Qumica Sol S.A. para un frente ciego. N = R/C + KS Donde R = Circunferencia aproximada de la seccin; m2

= S * 4 (NOTA: es Raiz cuadrada de S) S = Seccin del frente; m2 = ancho * altura * fcg fcg = Factor de correcin geomtrica; generalmente es 0.90 C = Distancia media entre taladros de acuerdo al tipo de roca; m K = Coeficiente de acuerdo al tipo de roca

TIPO DE ROCA DISTANCIA TALADROS ( C )

COEFICIENTE ( K )

Roca dura 0.5 m 2

Roca semidura 0.6 m 1.5

Roca blanda 0.7 m 1

Para el caso de perforacin en tajeos o tajos, la distancia entre taladros y entre filas

de taladros se obtiene luego de una serie de pruebas, considerando si es perforacin horizontal (breasting), inclinada o vertical, entre otros. El resultado de N es terico, el mismo que debe ser reajustado de acuerdo al trazo de perforacin,

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distribucin de taladros en el frente (en un grfico) y en la labor luego de varias pruebas, antes de ser estandarizado.

Ejercicio Datos: a = 2.10 m H = 2.30 m Fcg = 0.9 Roca dura Hallar N Solucin S = 2.10 * 2.30 * 0.9 = 4.35 m2

R = 4.35 * 4 = 2.086 * 4 = 8.34 m2 N = (8.34/0.5) + (2 * 4.35) = 25.38 taladros = 26 taladros 2.- Clculo de Tiempos durante de Guardia

Requiere la participacin de personal capacitado, quien con el apoyo de instrumentos y materiales de trabajo, se dedicar durante un periodo a medir los tiempos de cada labor que desarrolla el perforista y su ayudante. La finalidad de estas mediciones es conocer los tiempos efectivos Antes, Durante y Despus de la Perforacin, con los que podremos efectuar los clculos reales. Debe considerarse el promedio de varios controles, sea en el tajo, materia del estudio o el promedio de mediciones efectuados en varios tajos. Se adjunta 02 hojas CONTROL DE TIEMPOS

3.- Tiempo de perforacin por taladro = Tiempo total de perforacin/Taladros perforados; min 4.- Velocidad de perforacin por taladro = Longitud taladro/Tiempo total perforacin taladro; pie/min 5.- Pies perforados por guardia = Longitud taladro * taladros perforados; pie/gdia 6.- Eficiencia de la perforacin = (Tiempo efectivo perforacin * 100)/8 ; % 7.- Volumen roto por disparo = a * h * p * fcg * e; m3/disparo

Donde: a, h y p = Ancho, altura y profundidad del frente de disparo; m fcg = Factor de correccin geomtrica, que va de 0,65 a 0,97

En el frente de galera, tajo, chimenea, generalmente es 0,9 e = Eficiencia del disparo, considerando los tacos

Generalmente es un valor de 0,95 8.- Tonelaje roto por disparo = Volumen roto por disparo * p.e.; TMS/disparo

Donde: p.e. = Peso especfico del material roto

9.- Peso de dinamita por disparo = Peso de cada cartucho * cartuchos/taladro * taladros cargados; kg

En el caso de cartuchos de dinamita de 7/8 * 7, generalmente es 80 gr. de peso de cada uno. 10.- Nmero de fulminantes simples por disparo = Nmero de taladros a encender 11.- Longitud de mecha de seguridad por disparo

= Sumatoria de longitudes de mecha de seguridad de las armadas y de chispeador o mecha de seguridad; pie o metros

12.- Factor de potencia del explosivo

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= Peso total dinamita/tonelaje roto por disparo; kg/TMS El Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minera, en sus artculos 260 a 261 menciona lo relacionado a Volaura No Elctrica y en sus Artculos 262 a 269, sobre Voladura Elctrica. 13.- Consumo de aire comprimido por disparo

13.,1.- Para Perforacin: Consumo/gdia = Consumo a cota de trabajo * 60 min/hora * TE ; pie3/gdia Consumo a cota de trabajo = Consumo al nivel del mar * F Donde: F = Factor de correccin por altura = (((PaO(Pmh + Pah))/((Pah(PaO + Pmh))) PaO = Presin atmosfrica al nivel del mar. Se halla con la Tabla de

ATMOSFERAS SEGN NORMAS USA 1962 adjunta. Pmh = Presin manomtrica (lectura del manmetro). Pah = Presin atmosfrica a cota de trabajo.( Tabla )

TE = Tiempo efectivo de trabajo durante la guardia 13.2.- Para Afilado de Barrenos Consumo/gdia = Consumo a cota de trabajo * 60 min/hora * TE * %; pie/gdia

(se sigue el procedimiento anterior, con sus propios datos) TE = Tiempo efectivo de trabajo de afilado durante la guardia

% = Barrenos a usar en el tajo * 100/total barrenos afilados en la guardia 14.- Consumo de agua por disparo

14.1.- Para Perforacin Consumo/gdia = 0.5 lt/seg * 3600 seg/hora * TE; lt/gdia

0.5 = Segn el Art. 257 del Reglamento de Seguridad Y salud Ocupacional en Minera,

se debe utilizar una cantidad mnima de 0,5 lt/seg. de agua y una presinde 0.3 kg/cm2.

TE = Tiempo efectivo de trabajo de perforacin durante la guardia 14.2.- Para Lavado del Frente de Perforacin Consumo/gdia = 2 lt/seg * 3600 seg/hora * TE; lt/gdia

2 = Empricamente se considera 2 lt/seg. la cantidad mnima de agua a usar para el lavado del frente de trabajo.

14.3.- Para Afilado de Barrenos Consumo/barrenos usados en gdia = 0.25 lt/seg * 3600 seg/hora * TE; * %; lt/gdia

0.25 = Empricamente se considera 0,25 lt/seg. la cantidad mnima de agua a usar para el afilado de barrenos.

% = Barrenos a usar en un tajo/ total de barrenos afilados en la gdia. Ejercicio: Conociendo los siguientes datos, realizar los clculos para un tajeo utilizando los cuadros y las frmulas anteriormente descritos: Nmero de taladros 27 Longitud de cada taladro 5 pies

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Ancho del frente del disparo 3,5 m Altura del frente de disparo 2,3 m Profundidad del frente de disparo 1,5 m Factor de correccin geomtrica 0,9 m Eficiencia de disparo 95% Peso especfico del mineral 2,9 Peso de cada cartucho de dinamita 0,08 kg Nmero de cartuchos por taladro 5 Longitud de cada armada 7 pies Consumo de aire de perforadora a nivel del mar 254 pie3/min Consumo de aire de afiladora a nivel del mar 25 pie3/min Cota de trabajo 4000 msnm Nmero de barrenos afilados por guardia 40 Nmero de barrenos a usar en la labor 2 Presin manomtrica de perforacin 80 psi Presin manomtrica de afilado 70 psi Horas efectivas de perforacin 3,43 Horas efectivas de lavado de frente 0,17 Horas efectivas de afilado de barrenos 6 Solucin: 1.- Clculo de tiempos durante la guardia: Se adjunta los cuadros de control de tiempos

de perforacin . 2.- Tiempo total perforacin/taladro = 205,44 min/27 taladros = 7,61 min/taladro 3.- Velocidad media de perforacin = 5/7,61 = 0,66 pie/min 4.- Pies perforados por guardia = 5 * 27 = 135 pie/gdia 5.- Eficiencia de perforacin = (3,43/8) * 100 = 42,88% 6.- Volumen roto por disparo = 3,5 * 2,3 * 1,45 * 0,9 * 0,95 = 10,32 m3 7.- Tonelaje roto por disparo = 10,32 * 2,9 = 29,93 TMS 8.- Peso dinamita por disparo = 0,08 * 5 * 27 = 10,8 kg 9.- Nmero de fulminantes simples No.6 = 27 10.- Longitud de mecha de seguridad = (7 * 27) + 3,28 = 192,28 pies = 58,61 m 11.. Factor de potencia = 10,8/29,93 = 0,36 kg/TMS 12.- Consumo de aire comprimido por disparo

- Para perforacin F = [14,689(80 + 8,947)]/[8,947(14,689 + 80)] = 1,54

Consumo a cota de trabajo = 254 * 1,54 = 391.16 pie3/min Consumo/gdia = 391.16 * 60 min/hora * 3,43 hora = 80,500.73 pie3/gdia

- Para afilado F = [14,689(70 + 8,947)]/[8,947(14,689 + 70)] = 1,53

Consumo a cota de trabajo = 25 * 1,53 = 38,25 pie3/min Consumo/gdia = 38,25 * 60 min/hora * 6 * ( 2/40 ) = 688,5 pie3/gdia

13.- Consumo de agua por disparo

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- Perforacin = 0,5 * 3600 * 3,43 = 6 174 lt/gdia - Lavado de frente = 2 * 3 600 * 0,17 = 1 224 lt/gdia - Afilado de barrenos = 0,25 * 3 600 * 6 * (2/40) = 270 lt/gdia

C O N T R O L D E T I E M P O S Labor : Tajo 605-W Personal: Pedro Rojas Guardia: Da Juan Macuri ANTES DE LA PERFORACIN Minutos Horas

1. Caminatas 7.00 0.11 2. Inoperativos 40.00 0.67 3. Lavado de frente 10.00 0.17 4. Desate de rocas 20.00 0.33 5. Preparacin de la plataforma 15.00 0.25 6. Instalacin del equipo 20.00 0.33 7. Prueba de la mquina 6.00 0.10

SUB TOTAL 118.00 1.97

DURANTE LA PERFORACIN

1. Desate de rocas 22.56 0.68 2. Cambio de barrenos (a) 16.01 0.26 3. Posicionamiento empate (a) 20.22 0.34 4. Perforacin barrido (a) 155.90 2.59 5. Retiro de barreno (a) 5.47 0.09 6. Barreno plantado (a) 7.84 0.13

SUB TOTAL 228.00 3.80

ALMUERZO SUB TOTAL 30.00 0.50 DESPUS DE LA PERFORACIN

1. Caminatas 7.00 0.12 2. Inoperativos 30.00 0.50 3. Desinstalacin del equipo y traslado 15.00 0.25 4. Preparacin de 27 cebos 12.00 0.20 5. Carguio de taladros 30.00 0.50 6. Preparador del chispeador 3.00 0.05 7. Chispeo manual 7.00 0.12

SUB TOTAL 104.00 1.73

T O T A L 480.00 8.00

(a) Control de tiempos de perforacin (in situ).

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ATMOSFERAS SEGN LAS NORMAS U.S.A. - 1962

ALTITUD m

PRESION lb/pulg

TEMPERATURA C

DENSIDAD lb/pie

0 14,689 15,0 0.076

100 14,515 14,4 0,076

200 14,341 13,7 0,075

300 14,167 13,1 0,074

400 14,007 12,4 0,074

500 13,848 11,8 0,073

600 13,674 11,1 0,072

800 13,355 9,8 0,071

100 13,036 8,5 0,069

1200 12,717 7,2 0,068

1400 12,412 5,9 0,067

1600 12,108 4,6 0,065

1800 11,181 3,3 0,064

2000 11,528 2,0 0,063

2200 11,238 0,7 0,062

2400 10,926 0,6 0,060

2600 10,701 1,9 0,059

2800 10,426 3,2 0,058

3000 10,165 4,5 0,057

3200 9,918 5,8 0,056

3400 9,657 7,1 0,054

3600 9,411 8,4 0,053

3800 9,179 9,7 0,052

4000 8,947 11,0 0,051

4500 8,367 14,2 0,048

5000 7,830 17,5 0,046

5500 7,323 20,7 0,043

6000 6,844 24,0 0,041

Los cambios de tiempo pueden dar lugar a que los valores tabulados para la presin alrededor del 0 5% y lo relativo a la Densidad varan en un 0 20% aproximadamente.

Sintetizando, de la Tabla de Control de Perforacin anterior, se desprende que el tiempo real de perforacin con una Jack leg es de 205.44 minutos para 140 pies de taladros; lo que significa que la velocidad media de perforacin es de 1.47 min/pie de taladro (88 seg/pie).

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k.- Clculos de rendimiento y avance de perforadora jack leg Rendimiento de la perforadora ( R ) R = 60 min/hora * V * T * N Donde: R = Rendimiento de la perforadora; m/gdia. V = Velocidad de perforacin; m/min T = Horas normales por guardia; 8 horas t = Horas netas de perforacin; horas N = Factor de perforacin; relacin t/T; s/u Avance terico por disparo = R/Nmero de taladros/gdia; m Ejemplo Una perforadora jack leg tiene una velocidad de avance de 10 pulg/min y trabaja 4.50 horas perforando 30 taladros durante la guardia normal de 8 horas de trabajo. Calcular el rendimiento del equipo y el avance terico por disparo. Solucin R = 60 min/hora * (10 pulg/min * 0.0254 m/pulg) * 8 hora/odia * (4.50/8) = 68.58 m de tal/gdia Avance = 68.58 m de tal/odia/30 tl/odia = 2.29 m Ejemplo Una stoper avanza 12 pulg/min en un frente de 3 m * 3 m durante 3.5 horas; el tiempo de perforacin por taladro es de 6 min. Calcular el nmero de taladros a perforar, el rendimiento y el avance terico por disparo. Solucin No. Taladros/gdia = (3.50 horas * 60 min/hora)/6 min/tal = 35 taladros R = 60 * (12 * 0.0254 m/pulg) * 6 min/tal * (3.50/8) = 48.01 m/gdia Avance terico = 48.01 m/gdia/35 tal = 1.37 m l.- Clculo de costos l.1.- Concepto de Costo: Es la sumatoria de valores reales o financieros utilizados en la produccin de un bien o en la prestacin de un servicio y durante un periodo determinado. Puede ser referido a costos por volumen, por peso, por tiempo, por longitud, etc. l.2.- Fines del Costos: - Conocer el valor de la actividad (gasto con respecto a lo producido) - Analizar las labores que intervienen y sus propios requerimientos - Servir de base para la toma de decisiones - Brindar informacin econmica real y oportunamente l.3.- Tipos de Costos:

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l.3.1.- Costos de Propiedad.- Constituidos por la AMORTIZACION del capital invertido en la adquisicin del bien y por la DEPRECIACION del bien. En el precio de adquisicin debe considerarse: Precio FOB (Free on Board, Franco a Bordo), es decir el precio del bien puesto en el Puerto de origen o de embarque, o del vendedor. En este caso, los costos de embarque, impuestos, seguros y fletes al lugar de destino, son a cuenta del comprador. Precio CIF (Cost, Insurance and Freight, costo, seguro y flete), es decir el precio de adquisicin del bien puesto en el Puerto de destino o del comprador. En este caso, los costos de embarque, impuestos, seguros y fletes al puerto de destino es a cuenta del vendedor.

Cualquiera sea el caso, adems se debe incluir los costos de transporte, embalaje, seguro, ensamble, etc. Se halla aplicando las siguientes frmulas:

1.- Amortizacin: O monto peridico de devolucin, pago peridico o recuperacin del capital

invertido. Se halla aplicando la siguiente frmula: a = A[((1 + i)n * i)/(1 + i)n - 1))]

Tambin se aplica la siguiente frmula: a = (A * i * Fi)/Horas de operacin por ao

Fi = (n + 1)/2n Donde: a = Amortizacin A = Monto invertido, monto del prstamo o Valor Presente i = Tasa de inters n = Vida til del bien, nmero de cuotas de devolucin.

Es en base a estndares y/o experiencias. Fi = Factor de inversin. En este caso, est dado en aos.

2.- Depreciacin: O disminucin del valor por obsolescencia o por desgaste por operacin del bien, o

fondo de reposicin. En principio este factor es difcil de establecer por ser muy variables las condiciones de trabajo y el servicio de mantenimiento o reparacin del bien tratado. Para depreciar, se debe considerar el VALOR RECUPERABLE al final de su vida til; este valor de salvataje oscila entre el 10 y el 25 % del costo de adquisicin. El ms usual es 20 % del costo de adquisicin; el resto ( 80 % ), dividido entre la vida til, constituye la Depreciacin.

D = 0.8 * Precio adquisicin/Vida til Se amortiza y se deprecia la perforadora y el afilador de barrenos.

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l.3.2.- Costos de Operacin

3.- Costo de Mantenimiento: Constituido por los costos de mano de obra, materiales, instalaciones,

herramientas, etc. durante la vida til de cada bien adquirido. Este costo ofrece gran variacin por las condiciones particulares de cada caso: En

Argentina, Chile y Brasil consideran el doble del Monto de Adquisicin dividido por la vida til. En Estados Unidos y en el Per, generalmente se considera el Valor de Adquisicin dividido por la vida til (especialmente en minera). Se usa la frmula:

M = Precio de adquisicin/Vida til 4.- Costo de aire comprimido

4.a.- Para Perforacin = Consumo a cota de trabajo * costo/pie3 * 60 min/hora * TT

Donde: TT = Tiempo total de perforacin; horas

4.b.- Para Afilado de Barrenos

= Consumo a cota de trabajo * costo/pie3 * 60 min/hora * TT * %

Donde: TT = Tiempo total de afilado de los barrenos durante la guardia.

Generalmente, slo se afila durante el da (una sola guardia por da). % = Nmero de barrenos afilados para el tajo en estudio, del total de

barrenos afilados durante la guardia

5.- Costo de agua 5.a.- Para Perforacin

= Consumo/gdia * Costo por litro

5.b.- Para Lavado de Frente de Perforacin = Consumo/gdia * Costo por litro

5.c.- Para Afilado de Barrenos = Consumo/gdia * Costo por litro * % Donde: % = porcentaje de consumo de agua para el afilado de los barrenos para el

tajo en estudio, del total de barrenos afilados en la guardia.

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6.- Costo de Implementos de Seguridad 6.a.- Para Perforista y Ayudante

IMPLEMENTOS Cant. Costo

$ Duracin Guardias

Costo/gdia $

Casco minero 1 10 1560 0.0064 Tapones para odos (par) 1 2 52 0.0385 Anteojos de seguridad 1 4 156 0.0256 Respirador contra polvo 1 9 312 0.0289 Filtro para respirador 1 1 6 0.1667 Guantes de cuero (par) 1 3 13 0.2308 Botas de jebe (par) 1 28 104 0.2692 Pantaln de jebe 1 20 104 0.1923 Saco de jebe 1 20 104 0.1923 Mameluco 1 8 156 0.0513 Lmpara a batera 1 100 1560 0.0641 Correa porta-lmpara 1 12 936 0.0128

TOTAL $ 1.2789

6.b.- Para Supervisores Mina Excluyendo Tapones para odos, pantaln y saco de jebe, el Costo/gdia es de $ 0.5801. Este costo que corresponde a cada supervisor, debe dividirse entre las labores a su cargo. 6.c.- Para Afilador de Barrenos Es similar al costo de perforista, es decir el Costo/gdia es de $ 1.2789. Este costo se multiplica por el % de barrenos afilados para el tajo, del total afilados en la guardia.

7.- Costo de Herramientas y Accesorios para Perforacin y Voladura

IMPLEMENTOS Cant. Costo $

Duracin Guardias

costo/gdia $

Barretilla de 8 pies 1 15 156 0.0961 Llave Stillson 18 pulgadas 1 30 312 0.0961 Sacabarreno hechizo 1 5 312 0.0160 Pico 1 9 156 0.0577 Lampa 1 9 156 0.0577 Combo de 6 libras 1 10 312 0.0321 Cucharilla de 6 pies 1 3 120 0.0250 Atacador de madera 1 2 20 0.1000 Punzn 1 0,5 52 0.0096 Cuchilla 1 0,1 78 0.0013 Fsforo (cajita) 1 0,06 26 0.0023 Manguera de aire (m) 10 60 208 0.2885 Manguera de agua (m) 10 45 208 0.2164 Aceite de lubricacin 1/8 1 1 1.0000

TOTAL 1.9986

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8.- Costo de Salarios/Leyes Sociales/Indemnizaciones Al salario que percibe el trabajador (100 %), se le incrementa los siguientes porcentajes, cuyos montos son retenidos o pagados a las instancias respectivas por el empleador. Salario Que percibe el trabajador 100.00 % Leyes Sociales EsSalud 9.00 % SNP (Sistema Nacional de Pensiones) 11.00 % SCTR (Seguro Complementario de Trabajo de Riesgo Ley 26790, se paga a seguros particulares) 3.60 % IES (Impuesto Extraordinario de Solidadridad, ex fonavi) 2.00 % Sub total 25.60 % Indemnizaciones Tiempo de servicios (30 tareas) 9.90 % Gradtificaciones (60 tareas) 19.80 % Vacaciones (30 tareas) 9.90 % Enfermedad (D.L. No. 22482, 20 tareas) 6.60 % Dominicales (52 tareas) 17.16 % Feriados (10 tareas) 3.30 % Sub total 66.66 %

TOTAL 192.66 %

Nota: En el caso del perforista y su ayudante, se considera el 100%, en el caso de cada Supervisor, se divide entre las labores a su cargo durante la guardia y en el caso del afilador de barrenos, se multiplica por el % de barrenos. Estos porcentajes pueden variar, en base a modificaciones expresas (bonos de produccin, vacaciones truncas, asignacin familiar Ley 25129, sobretiempos, etc.).

9.- Costo de Barrenos = (Costo adquisicin juego/vida til juego) * pie/gdia perforado

Donde: Costo adquisicin juego = Costo de c/u de los barrenos utilizados Vida til juego: Patero 700 pies con 6 afiladas Seguidor 700 pies con 8 afiladas Total 1400 pies Pies perforados por taladro de 5 pies y por guardia: Patero 2 pie/tal * 27 tal = 54 pies/gdia Seguidor 3 pie/tal * 27 tal = 81 pies/gdia Total 135 pies/gdia

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10.- Costo de Dinamita

= Cartuchos/taladro * taladros a cargar * costo/cartucho

11.- Costo de Fulminantes Simples No. 6 = Taladros a cargar * costo/fulminante

12.- Costo de Mecha de Seguridad = Longitud total de Mecha de Seguridad * costo/metro = (m/tal * No. tal + 1 m) * costo/m 1m = chispeador o mecha de seguridad

13.- Costo de Otros (Varios) Se considera aqu, los dems costos que intervienen directa o indirectamente en esta labor, como: transporte del personal, administrativos, convenios, utilidades (caso de terceros), etc.

= 10% del total de los costos anteriores, generalmente. 14.- COSTO TOTAL = Sumatoria de los costos anteriores 15.- COSTO POR TONELADA ROTA = Costo total/toneladas rotas Ejercicio: Clculo de costos Perforacin - Voladura en Tajo Jackleg SHENYANG YT 27 (incluye lubricadora) Costo de adquisicin $ 3,300 Vda til, 20 meses (150,000 pies) Afiladora GRINDEX SENIOR Costo de adquisicin $ 2,200 Vida til, 60 meses Barrenos Integrales

Patero $ 89 Seguidor $ 107 Total $ 196

Tasa de inters: 1.5% mensual 1 mes, 26 das 1 da, 2 guardias (excepto Afilado de Barrenos) Costo Aire Comprimido: 0.0010 $/pie3 Horas totales de perforacin: 3.43 horas Horas totales de lavado del frente: 0.17 horas Horas totales de afilado de barrenos: 6 horas Barrenos afilados por guardia: 40 Costo de agua: 0.000008 $/lt Salarios: Perforista $ 5.50

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Ayudante $ 4.50 Afilador $ 5.00 Capataz $ 7.00 ( 8 labores) Sobrestante $ 10.00 ( 24 labores) Jefe de Mina $ 15.00 ( 72 labores) Superintendente $ 20.00 (100 labores) Beneficios sociales e Indemnizaciones: 82.26 % del salario Costo dinamita 7/8 * 7 * 65%: 0.42 $/cartucho Costo fulminante simple No. 6: 0.32 $/unidad Costo mecha de seguridad: 0.36 $/m Longitud de mecha por taladro: 2.10 m Toneladas rotas por disparo: 30.33 TMS Cartuchos por taladro a cargar: 5 Taladros a cargar: 27 Consumo aire para perforacin a cota de trabajo: 391.16 CFM Consumo aire para afilado a cota de trabajo: 38.25 CFM Consumo agua para perforacin: 6,354 lt/gdia Consumo agua lavado frente: 1,224 lt/gdia Consumo agua para afilado barrenos: 540 lt/gdia Solucin: 1.- Amortizacin

1.a.- Perforadora: a = 3 300[((1 + 0.015)20 * 0.015))/((1 + 0.015)20 - 1))] a = 192. 21 $/mes a = 192.21/(1 mes * 26 dias/mes * 2 gdia/da) = 3.70 $/gdia 1.b.- Afiladora: a = 2 200[((1 + 0.015)60 * 0.015))/((1 + 0.015)60 - 1))] a = 55.87 $/mes a = 55.87 $/mes/(1 mes * 26 Gdia/mes * 1 gdia/da) = 2.15 $/gdia a = 2.15 $/gdia * (2 barrenos/40barrenos/gdia) = 0.11 $/gdia Nota: 2/40 significa el nmero de barrenos afilados utilizados en

la labor (2) con relacin al nmero de barrenos afilados durante la guardia (40).

2.- Depreciacin

2.a.-Perforadora: D = (0.80 * 3,300 $)/(20 meses * 26 das/mes * 2 gdia/da) = 2.54 $/gdia 2.b.- Afiladora: D = (0.80 * 2,200 $ * 2/40)/(60 meses * 26 das/mes * 1 gdia/da) = 0.06 $/gdia

3.- Mantenimiento

3.a.- Perforadora: M = 3,300 $ /(20 meses * 26 das/mes * 2 gdia/da) = 3.17 $/gdia

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3.b.- Afiladora: M = (2,200 $ * 2/40)/(60 meses * 26 das/mes * 1 gdia/da) = 0.07 $/gdia

4.- Costo de aire comprimido 4.a.- Costo de aire comprimido para perforacin

= 391.16 pie3/min * 0.0010 $/pie3 * 60 min/hora * 3.53 horas = 82.85 $/gdia 4.b.- Costo de aire comprimido para afilado de barrenos

= 38.25 pie3/min* 0.0010 $/pie3 * 60 min/hora * 6 horas * (2 barrenos/40 barrenos/gdia) = 0.69 $/gdia

5.- Costo de agua 5.a.- Costo de agua de perforacin

= 6,354 lt/gdia * 0.000008 $/lt = 0.05 $/gdia 5.b.- Costo de agua para lavado frente perforacin

= 1,244 lt/gdia * 0.000008 $/lt = 0.01 $/gdia 5.c.- Costo de agua para afilado de barrenos

= 540 lt/gdia * 0.000008 $/lt * (2 barrenos/40 barrenos/gdia) = 0,0002 $/gdia 6.- Costos de implemento de seguridad

Perforista 1.2789 $/gdia Ayudante 1.2789 $/gdia Capataz 0.5801/8 0.0725 $/gdia Sobrestante 0.5801/24 0.0242 $/gdia Jefe de Mina 0.5801/71 0.0081 $/gdia Superintendencia 0.5801/100 0.0058 $/gdia Afilador 1.2789 * (2/40) 0.0640 $/gdia

= 2.7324 $/gdia Nota: Se hall anteriormente 7.- Costo de herramientas y accesorios para perforacin y voladura

Se hall anteriormente = 1.9986 $/gdia 8.- Costo de salarios

Perforista 5.5 * 1.9266 10.60 $/gdia Ayudante 4.5 * 1.9266 8.67 $/gdia Afilador 5 * 1.9266 * (2/40) 0.48 $/gdia Capataz 7 * 1.9266/8 1.69 $/gdia Sobrestante 10 * 1.9266/24 0.80 $/gdia Jefe de Mina 15 * 1.9266/72 0.40 $/gdia Superintendente 20 * 1.9266/100 0.39 $/gdia

= 21.79 $/gdia 9.- Costo de barrenos

= (196 $ * 135 pie/gdia perforad)/1400 pie VU = 18.90 $/gdia

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10.- Costo de dinamita = 5 cart/tal * 27 tal * 0.42 $/cart = 56.70 $/gdia

11.- Costo fulminante simple No. 6

= 27 fulm.* 0.32 $/fulm. = 8.64 $/gdia 12.- Costo mecha de seguridad

= ((2.10 m/tal * 27 tal) + 1 m) * 0.36 $/m = 20.77 $/gdia

SUBTOTAL = 226.03 $/gdia 13.- Costo de otros (varios)

= 10% de costos anteriores = 22.60 $/gdia 14.- COSTO TOTAL = 224.7881 + 22.48 = 248.63 $/gdia

COSTO/ TONELADA = 248.63 $/gdia/30.33 TMS/gdia = 8.20 $/TMS m.- Reglamentaciones sobre Perforacin y Voladura El Reglamento de Seguridad e Higiene Minera (D.S. No. 046-2001-EM), en sus artculos

226 y 227 especifican lo relacionado a Perforacin; en sus artculos 211 a 225 sobre Voladura No Elctrica y en sus artculos 228 y 231 a 237 sobre Voladura Elctrica, los mismos que sern ledos y comentados en clase.

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n.- Barrenos, varillas de perforacin n.1.- Concepto Son barras de acero especial de mayor dureza que la roca. Transmiten el golpe, presin y/o rotacin al terreno producindose la trituracin de la roca de acuerdo al dimetro del extremo cortante o rompiente. El acero de las barras debe reunir los siguientes requisitos: - Alta resistencia a la fatiga - Alta resistencia a la flexin - Alta resistencia al desgaste en roscas y culatas Los mismos que se obtienen por: - Carburizacin, que incrementa en contenido de carbono en una capa superficial; es

efectuada en un horno introduciendo un gas rico en carbono a una temperatura de 925C, obtienindose un acero con alto contenido de carbono, utilizado para barrenos integrales. La parte de la culata es tratada trmicamente por separado para resistir las cargas de impacto del pistn.

- Endurecimiento superficial (alta frecuencia HF), que brinda una superficie con alta resistencia a la fatiga, al ser calentada rpidamente hasta unos 900C para luego ser sumergida en agua. Este mtodo HF es usado como tratamiento de roscas de barras, manguitos de acoplamiento y varios tipos de brocas.

- Bombardeo de la superficie con perdigones de acero, para aumentar la resistencia a la fatiga del acero.

- Proteccin contra la corrosin, es un tratamiento de la superficie del acero, tanto por fuera como en el orificio axial de barrido mediante una fosfatacin y aplicacin de una fina capa de cera, cuya proteccin ser durante su vida til.

El metal duro (carburo cementado) es una mezcla de carburo de tungsteno y cobalto (88 a 84% y 6 a 12 % respectivamente), sinteriados. El carburo de tungsteno imparte la dureza y la resistencia al desgaste mientras que el cobalto dar la tenacidad. Los insertos se sueldan dentro de encajes fresados en el acero. Los materiales de soldar ms usados son: cobre, bronce y plata. Los botones se fijan por contraccin o presin en fro. Se efectan taladros en el cuerpo de la broca, la cual despus es calentada y los botones con colocados en posicin. Cuando el acero se enfra, el taladro se contrae fijando los botones firmemente. n.2.- Barrenos integrales Consisten de una barra con una culata forjada a un extremo y una broca, forjada tambin, con inserto al otro extremo. Las barras generalmente son designados H19, H22 y H25 donde H indica la barra hexagonal y los nmeros indican las medidas en milmetros entre caras opuestas del hexgono.

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Serie de Barrenos Integrales

Nombre Dimetro Inserto Longitud Total

Patero 40 mm 0,80 a 1,20 m

Seguidor 39 mm 1,60 m

Pasador 38 - 37 mm 2,40 a 3,20 m

En el mercado existen barrenos integrales de 27 a 51 mm de dimetro del inserto. Se utilizan mayormente los barrenos con insertos tipo Cincel, tipo Insertos Mltiples (que tienen la cabeza en forma de una pequea broca, que reduce los riesgos de atascamiento en los taladros), con 3 4 pastillas y tipo de botones. En una cara de la cabeza del barreno, el agua de barrido sale a travs del orificio axial. Existen los barrenos integrales roscados en uno de sus extremos. Actualmente se repotencian (reconstruyen), cortando las cabeza totalmente, forjndolos y soldando otro inserto. Se les reconoce porque exteriormente y a todo lo largo de la barra se le forja un canal. n.2.1.- Partes de un Barreno Integral - Espiga o zanco.- es el extremo que ingresa en la bocina de la perforadora. Su longitud es

de 4 pulgadas generalmente, existiendo tambin de 6 pulgadas. - Culata o culatn.- es la superficie transversal de la espiga, que recibe y transmite los

golpes del pistn. En su borde exterior cuenta con un chafln.

- Orificio de barrido.- con un dimetro de ingreso de 11/32 hasta aproximadamente la mitad de la longitud de la espiga, y de all hasta la broca de 9/32; comunicando a un lado del ancho de la broca, con determinado ngulo.

- Collar o collarn.- Es una prominencia o anillo forzado que sirve para mantener el barreno dentro de la bocina con la ayuda de la grampa de la perforadora. Su dimetro es de 1 3/8 pulgadas y su longitud es de 3/8 de pulgada; cuenta con una superficie de golpeo, radio y cuello.

- Barra o cuerpo.- De acero hexagonal, cuya longitud y medidas entre caras opuestas son variables.

- Broca, extremo con dispositivo de corte o cabezal.- contiene la pastilla o inserto soldado en su canal. Cuenta con el orificio de salida de agua. Las dimetros son variables. Cuenta con una base del inserto, flancos del inserto, altura del inserto, radio del inserto, ngulo de incidencia, ngulo de corte, anchura del inserto, ancho de la broca, filo y chafln de desgaste.

.- Barrenos acoplables a brocas En lugar del extremo con dispositivo de corte, cuentan con una conicidad (de 7 a 12) que sirve para alojar brocas con una platina de bronce entre ellos para una mejor adherencia y que no se suelden por la energa no utilizada (que se transforma en calor), as como para facilitar el cambio de broca. Generalmente utilizan brocas descartables en cruz o en X de 4 insertos (mltiples). Pueden usar brocas afilables.

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o.- Varillas acoplables o de acoplamiento Forman un tren o columna de barras para perforar taladros largos, gracias a las roscas externas en sus extremos y a las roscas internas de los manguitos de acoplamiento o coplas, que une a las varillas, adaptadores de culata y brocas. El ajuste de estos componentes debe ser de tal forma que se mantenga unidos convenientemente permitiendo una transmisin directa de la energa de impacto o presin. Excesos de ajuste dificultan el desacoplamiento. La energa no utilizada se transforma en calor en las uniones, pudiendo soldarse la varilla y la copla en las superficies roscadas o transformar al acero hacindolo fcil de romper. o.1.- Componentes: - Barras de Extensin.- O varillas de extensin, de seccin hexagonal o circular con rosca

de mayor, igual o menor dimetro. Tambin existen varillas con roscas dobles para en caso de desgaste de la primera parte de la rosaca, sta se corta y se puede entonces seguir perforando con la segunda parte. Existen barras con culata, espiga y collar en un extremo y rosca en el otro; como barras a las que se acoplan la espiga y collar.

Los tipos de rosca son variados: Rosca R (soga), que se usa en varillas pequeas de 22 a 38 mm.

Rosca T, se usa en varillas de 38 a 51 mm de dimetro. Rosca C, usado en varillas de 51 y 57 mm de dimetro Rosca GD o HI, que tiene unas caractersticas intermedias entre rosa R y la T. Tambin existen roscas especiales como la rosca en espiral a todo lo largo de la varilla,

que puede irse cortando a medida que los tramos se gastan, con el inconveniente de no trabajar con longitudes estndar. Los dimetros de estas ltimas varillas disponibles son de 32, 38 y 45 mm.

- Adaptadores de Culata.- Que constituyen parte de la primera barra y sirven para que se

fijen a las perforadoras y as transmitir la energa de impacto, la rotacin del varillaje y el empuje.

Bsicamente existen dos tipos de adaptadores: De arrastre Leyner (sin estras) para varillas de 25 a 32 mm y Estriados (con 4 a 8 estras) para varillas de 38, 44 y 50 mm de dimetro

La longitud es generalmente de 12 pulgadas. La forma depende del diseo del buje de rotacin o bocina de la perforadora.

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- Manguitos de Acoplamiento o Coplas.- que fijan las varillas unas a otras con ajuste tal que aseguren un contacto de los extremos de las varillas y que la transmisin de la energa sea efectiva. Cuenta con rosca interior (hembra). Sus longitudes varan de 5 a 7 pulgadas. Existen manguitos sin tope central (a), con tope central (b) y (c), con estras (d) y con aletas (e).

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DIAMETROS DE MANGUITOS PARA DIAMETROS DE VARILLAJE DIAMETRO DE BROCA (mm)

DIAMETRO DE VARILLA (mm)

DIAMETRO DE MANGUITOS (mm)

41 45 51 57 64 70 76 89

25 28 32 32 38 38 45 51

36 40 44 44 55 55 63 72

VIDA DE ACCESORIOS DE PERFORACION ACCESORIO TAJO ABIERTO SUBTERRANEO Barrenos integrales - Intervalo de afilado - Vida de servicio

20 250 m 150 800 m

20 250 m 200 800 m

Brocas de pastillas - Intervalo de afilado - Vida de servicio

20 150 m 200 1200 m

20 150 m 250 1200 m

Brocas de botones Dimetro menor a 64 mm - Intervalo de afilado - Vida de servicio Dimetro menor de 57 mm - Intervalo de afilado - Vida de servicio

60 300 m 400 2500 m 100 300 m 300 1300 m

250 1300 m

Varillas extensibles - Vida de servicio

600 1800 m

1000 1600 m

Manguitos 100 % vida varillas 100 % vida varillas

Adaptadores Vida de servicio - Perforadoras neumticas - Perforadoras hidrulicas

1500 2000 m 3000 4000 m

1200 1600 m 2500 3500 m

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p.- Brocas Son los elementos del cuerpo de perforacin que realizan el trabajo de trituracin de la roca. La parte de la broca que est en contacto con la roca es un metal de carburo de tungsteno y cobalto. La caja (socket) pueden ser de longitud corta o mayor (honda), con superficie interior lisa (cnica) o roscada (cilndricamente). Cuentan con uno o ms orificios centrales y laterales por los que se inyecta el fluido de barrido para remover el detrito y poseen una hendiduras por las que pasan y sacienden las partculas de polvo producidas Pueden ser de los tipos: De pastillas o de cincel, de una sola pastilla o plaquita, de 3 pastillas o plaquitas, de 4 plaquitas dispuestas en ngulo recto o en cruz, un solo inserto de 4 pastillas o plaquitas en cruz o en X (en este ltimo caso, las plaquitas forman ngulos de 75 y 105 unas con otras Estas brocas se fabrican de 35 a 57 mm de dimetro en cruz y de 64 a 127 en X. Pueden ser de mltiples afiladas o descartable. Brocas de botones, que disponen de unos botones o insertos cilndrico de carburo de tungsteno distribuidos sobre la superficie de la misma. Se adaptan mejor a la peroforacin rotativa, obtenindose velocidades de avance superiores con con brocas de pastillas. Tambin presentan una mayor resistrencia al desgaste debido no solo a la forma de los botones sino incluso a la sujecin ms efectiva del acero, por contraccin o presin en fro, sobre todo el contorno de los insertos Se fabrican en dimetros que van desde los 50 mm hasta los 251 mm. Brocas especiales, con diseo especial como las brocas Patilladoras, Rameadoras o Escariadoras y las brocas Balsticas. q.- Broca tricnica, trpano Es propio de la perforacin rotativa (rotacin/presin). Consiste de un cuerpo que se compone de tres rodillos cnicos mviles (mediante cojinetes de bolas y de rodillos) equipados con insertos de metal duro (cincel o botones) distribuidos en los tres rodillos de manera que toda la superficie del fondo del taladro sea cubierta cuando la broca est en rotacin. Para roca suave (arcillas, limo) y roca medianamente duras (calizas, areniscas, diorita) se prefiere el uso de brocas tricnicas con insertos de plaquitas tipo cincel y para roca dura (fierro, taconita) se prefiere la broca con insertos de botones. La broca para roca dura y abrasiva tiene un espacio menor entre los botones. La clase de metal duro puede variar de acuerdo a las propiedades de la roca a ser perforada. Existen brocas tricnicas desde 2 a ms de 17 pulgadas de dimetro. La penetracin en la roca ocurre por la combinacin de 3 acciones: 1) EMPUJE CONTRA LA ROCA, fuerza principal que causa la penetracin de los insertos

(dientes) hasta en un 80% de su longitud, al exceder a la fuerza compresiva de la roca. 2) ROTACION, es decir el empuje cesa y la palanca comienza por la rotacin del como,

haciendo que la roca ceda y se parta en pequeos pedazos por medio de corte.

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3) BARRIDO, es decir el detritus es evacuado a superficie por accin del agua y/o aire y por la rotacin de la barra.

El principio de empuje, penetracin y particin de la roca se visualiza en el siguiente grfico:

(*) ESTIMATED MAXIMUN PULLDOWN (= 810 * diameter)

Diameter (in) Max Pulldown (lbs) Diameter (in)

Max Pulldown (lbs)

5 7/8 27,958 10 5/8 91,441

6 29,160 11 98,010

6 31,641 12 121,551

6 36,906 13 153,141

7 7/8 50,233 14 176,226

8 62,016 15 182,250

9 65,610 17 248,063

9 7/8 78,988

(*) Datos tomados del Catlogo de Ferreyros S.A.A. (pg. 60)

Vida Util de la Broca Tricnica Vida del tricono = (28,140 * D1.55 * E-1.67 * 3 * Vp)/N Donde: D = Dimetro del tricono; pulgadas E = Empuje sobre la roca; miles de libras Vp = Velocidad de penetracin; m/hora N = Velocidad de rotacin; RPM Ejercicio Hallar la vida del tricono de 9 pulgadas de dimetro, empuje sobre la roca de 39,000 libras, velocidad de penetracin de 34 m/hora y velocidad de rotacin de 60 RPM.

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Solucin Vida tricono = (28,140 * 91.55 * 39-1.67 * 3 * 34)/60 = 3,174 m Las barras estabilizadoras suelen tener una vida media de 11,000 a 30,000 metros.

ROCA ABRASIVA ROCA LIGERAMENTE ABRASIVA O NO ABRASIVA

Brocas de plaquitas tipo cincel Intervalo entre afiladas Duracin en servicio

20 25 m

250 350 m

150 m

900 1200 m

Brocas de botones Intervalo entre afiladas Duracin en servicio

60 100 m

350 600 m

300 m

900 1200 m q.1.- Partes de la Broca Tricnica: Ver grficos adjuntos r.- Seleccin de un Tricono

El Empuje Mximo sobre un tricono viene dado por la expresin siguiente: EM = (810 * D2 /9); lb El Empuje por unidad de dimetro se halla con la siguiente relacin: EJ = EM/D ; lb/pulg El Empuje que debe proporcionar la perforadora se calcula a partir de la frmula: EP = (Resist. Compresin/5) * D La resistencia a la compresin mxima de la roca se halla con la frmula: RC = EJ * 5; lb/pulg2

Ejemplo: En una explotacin se desea perforar con un dimetro de 9 pulgadas una roca con una resistencia a la compresin de 30,000 lb/pulg2 (206.8 MPa). Hallar los empujes y la resistencia. Solucin: EM = 810 * 92 = 65,610 lb EJ = 65,610/9 = 7,290 lb/pulg EP = (30,000/5) * 9 = 54,000 lb

RC = 7,290 * 5 = 36,450 lb/pulg2 (251.3 MPa)

s.- Afiladoras de Dispositivos de Corte

Son mquinas estacionarias o porttiles accionados por aire comprimido o electricidad y que sirven para afilar los insertos en sentido longitudinal y diametral. Existen marcas y modelos para insertos tipo cincel, cruz o aspa y botones (Grindex, Rock Master, Secoroc, etc).

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s.- Afiladoras de Dispositivos de Corte Son mquinas estacionarias o porttiles accionados por aire comprimido o electricidad y que sirven para afilar los insertos en sentido longitudinal y diametral. Existen marcas y modelos para insertos tipo cincel, cruz o aspa y botones (Grindex, Rock Master, Secoroc, etc).

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t.- Plataforma Trepadora Alimak

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t.1.- Caractersticas Es un equipo que permite el desarrollo seguro de chimeneas verticales e inclinadas (39 a 90)de seccin circular o rectangular, en diferentes tipos de rocas. La seccin de la chimenea va de 1.6.m * 1.6. m a 2.4 m * 2,4 m a ms (9 a 20 m2 existiendo para ellos plataformas plegables) y las longitudes de 13 a ms de 900 m. La perforacin, carguo y desate se efecta debajo de la cubierta protectora. El disparo se efecta cuando la plataforma se halla en la Estacin. El personal (perforista y ayudante) viaja en la jaula debajo de la plataforma. Fueron introducidos a la minera en 1957 en Suecia. Existen modelos STH 5, STH 5L (neumticos), STH 5E (elctricos) y STH 5D (diesel). Algunas Minas del Per que cuentan con estos equipos son: Huarn, Arcata, Milpo S. A., Volcan Cia. Minera S.A.. (ex - Centromin Per U.N. Cerro de Pasco).

Velocidades Mximas: subida 0,36 m/seg. bajada 0,41 m/seg. mxima 0,90 m/seg. Vida til: 10 000 a 15 000 horas

3 000 hora/ao 5 aos Valor Neto del Equipo 104 504 $ (Huarn)

355 000 $ (Arcata) Costo/disparo 198 $ Costo/m de avance 103 $ Seccin de la Plataforma 1,6 m * 1,6 m a 2,4 m * 2,4 m Area de la labor 9 m2 a 35 m2

t.2.- Requerimientos

Aire comprimido Agua Energa elctrica Petrleo (para la propulsin a diesel, para chimeneas largas).

t.3.- Componentes

- Plataforma de Trabajo, construido de acero soldado; cuenta con una cubierta protectora, barandilla, escotilla, soporte de barrenos. Su peso oscila entre 280 y 420 kg.

- Equipo de accionamiento, comprende dos engranajes de tornillo sin fin, cada uno provisto de piones trepadores que se apoyan sobre el carril gua por medio de rodillos. Cuenta con motores que son activados por aire comprimido, electricidad o petrleo. El conjunto cuenta con frenos de mando y frenos centrfugos.

- Jaula o cabina, constituido de tubos de acero y recubierto con tela mecnica, suspendida debajo de la plataforma, pudiendo bascular en chimeneas inclinadas.

Cuenta con una escalera fija para subir a la plataforma, cajas especiales para explosivos y accesorios, cajas especiales para explosivos y accesorios de voladura. Su peso medio es de 500 kg.

- Carril gua o monorriel con cremallera , que soporta y gua la plataforma trepadora; conducen a travs de 4 tuberas interiores el aire, agua y electricidad al frente de trabajo (la conduccin de la electricidad es mediante un cable bipolar

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con aislamiento de plstico y sirve para la comunicacin telefnica, detonacin y control remoto de suministro de aire y agua). A medida que avanza la chimenea, se va empalmando los tramos con pernos; cada tramo se fija a la roca mediante placas y pernos de anclaje, en taladros expresamente preparados. Para el cierre hermtico entre cada una de las tuberas interiores se aplican anillos obturadores especiales. Existen carriles rectos, curvados y de servicio que van de 0,50 a 2,00 metros de longitud.

- Ascensores de servicio y de seguridad, conocidos como Alitrolley (con propulsin neumtica, elctrica o diesel-hidraulica) y Alicab (con propulsin neumtica o elctrica) respectivamente, y que son similares a las jaulas. Aseguran la comunicacin entre la estacin y la plataforma de trabajo.

- Carretes de Manguera y/o Cable elctrico, para enrollar - desenrrollar los mismos. Pueden ser accionados en forma manual, por electricidad, o por aire comprimido.

- Circuito de aire, agua y electricidad que desde las tomas respectivas instaladas

en la Estacin, son transportados al frente de trabajo. - Equipo de seguridad, constituido por un Dispositivo de freno automtico al

exceder la velocidad de subida/bajada de la jaula de 54 m/min o al cortarse la energa, dos pares de zapatos trepadores de acero, dos ganchos con cinturones y sogas adecuados, adems de la palanca para operar manualmente la jaula.

t.4.- Funcionamiento Inicialmente se apertura en forma convencional la chimenea piloto con seccin de 3,00 * 3,00 m y longitud no menor de 5 m. Sobre el material derribado o sobre un andamio se perforan taladros para la curva o chafln, para el anclaje y para el tecle. Se dispara la zona a curvear. Se instala el tecle, se sube y ancla el carril curvo armado y luego los carriles rectos a ambos lados. Se instala la plataforma y sus componentes, se efectn pruebas, y luego se trabaja con este equipo.

u.- Reglamentaciones sobre Preparacin de Chimeneas con Plataforma y Jaula de

Seguridad El R.S. e H.M. en su Art. 203 b) especifica lo relacionado a este tipo de construccin de chimeneas; el mismo que ser ledo y comentado en clase.

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1.4.5.- Perforacin hidrulica a.- Concepto Significa el uso de un fluido no comprimible (aceite mineral) para accionar los mecanismos de impacto, de rotacin, de avance y de posicionamiento de las perforadoras de rocas drifter que se desplazan a travs de una viga que empalma a un brazo telescpico..

b.- Caractersticas Fueron introducidas a comienzos de 1970. La energa elctrica es normalmente la fuente primaria para el accionamiento de los motores del sistema hidrulico (percusin, rotacin, avance, posicionamiento). Cuentan con opcin de accionamiento por motor diesel. Un sistema automtico vigila la perforacin y evita el atasco del barreno. Al completar la perforacin del taladro, la perforadora se detiene y retrocede a su posicin posterior.

DIFERENCIAS ENTRE PERFORADORA NEUMTICA E HIDRAULICA

CARACTERISTICAS NEUMATICA HIDRAULICA

Fuente de energa Aire comp.. 59 260 psi Presin aceite 2,00 3,500 psi Velocidad de percusin 2,280 RPM 3,600 RPM Velocidad de penetracin 21 mm/seg 30 mm/seg a ms Dimetro del taladro 7/8 4 7/8 4 Amortiguador Nitrgeno, algunos Nitrgeno, todos Medio ambiente Partculas de aceite