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EQUIPOS DE PERFORACIÓN EN MINERIA DE RAJO Y SUBTERRANEA 1 2010 INTRODUCCIÓN Como bien sabemos, la minería es la base de nuestra tecnolog ella hemos podido progresar en la ciencia y adquirir implementos punta. Sin embargo el hombre viene aprovechando esta riqueza que la da desde muchísimos años, y a medida que ha avanzado e esta riqueza se ha vuelto más difícil de adquirir, debido ha que yacimientos con mineralización de baja ley y más profund geográficas mas adversas que dificultan su extracción. Por ello se debió implementar tecnología también en la minería para aumenta producción y lograr el tratamiento necesario para obtener producto final lo más cercano al 100% de pureza. Con e aparecer nuevosequipos como palas, cargadores frontales, chancadoras, molinos, harneros, perforadoras, etc., de alta precisión, facilidad de manejo de estos equipos, adecuándose a los sistemas y tonelajes a remover, según la necesidad de la mina.

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EQUIPOS DE PERFORACIN EN MINERIA DE RAJO Y SUBTERRANEA 2010

INTRODUCCINComo bien sabemos, la minera es la base de nuestra tecnologa, gracias a ella hemos podido progresar en la ciencia y adquirir implementos tecnolgicos de punta. Sin embargo el hombre viene aprovechando esta riqueza que la tierra nos da desde muchsimos aos, y a medida que ha avanzado el tiempo; conseguir esta riqueza se ha vuelto ms difcil de adquirir, debido ha que cada vez aparecen yacimientos con mineralizacin de baja ley y ms profundos en ubicaciones geogrficas mas adversas que dificultan su extraccin. Por ello se debi implementar tecnologa tambin en la minera para aumentar los ritmos de produccin y lograr el tratamiento necesario para obtener como resultado un producto final lo ms cercano al 100% de pureza. Con esto comenzaron a aparecer nuevos equipos como palas, cargadores frontales, chancadoras, molinos, harneros, perforadoras, etc., de alta precisin, rendimiento y mayor facilidad de manejo de estos equipos, adecundose a los sistemas de explotacin y tonelajes a remover, segn la necesidad de la mina.

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SISTEMAS DE PERFORACINPERFORACION MANUAL Se realiza mediante el empleo de un barreno usado con la finalidad de facilitar su extraccin y rotacin. El barreno es sostenido por el ayudante, mientras que el otro golpea con una comba, luego se hace girar un cierto ngulo para proseguir con el proceso de perforacin. Este proceso tambin lo realiza una sola persona, dentro de la minera artesanal. PERFORACION NEUMATICA Se realiza mediante el empleo de una perforadora convencional; usando como energa el aire comprimido, para realizar huecos de dimetro pequeo con los barrenos integrales que poseen una punta de bisel (cincel); que se encarga de triturar la roca al interior del taladro en cada golpe que la perforadora da al barreno; y mediante el giro automtico hace que la roca sea rota en un circulo que corresponde a su dimetro; producindose as un taladro. PERFORACIN ELCTRICA Se realiza empleando energa elctrica, que un generador lo provee y para ello se emplea una perforadora con un barreno helicoidal, que puede realizar taladros de hasta 90 cm de longitud, siendo el problema principal el sostenimiento de la perforadora para mantenerla fija en la posicin de la perforacin. PERFORACIN HIDRAULICA Se realiza mediante el empleo de equipos altamente sofisticados, robotizados, de gran capacidad de avance y performance. Utiliza la energa hidrulica para la trasmisin, control de fuerzas y movimientos en la perforacin. Adems, cuenta con un tablero de control computarizado, equipado con un software de perforacin donde se grafica el trazo de perforacin requerido. La gran ventaja de estos equipos es su gran precisin y paralelismo en la perforacin. Por su gran rendimiento, es requerido por la gran minera.

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EQUIPOS DE PRODUCCINPERFORACIONES CON PERFORADORAS NEUMTICAS O LIVIANASSe realizan mediante el empleo de una perforadora convencional; usando como energa el aire comprimido, para realizar huecos de dimetro pequeo con los barrenos integrales que poseen una punta de bisel (cincel); que se encarga de triturar la roca al interior de la perforacin en cada golpe que la perforadora da al barreno; y mediante el giro automtico hace que la roca sea rota en un circulo que corresponde a su dimetro; producindose as una perforacin. Estos equipos cuentan con tres partes principales: Unidad de empuje, Perforadora y los Aceros de perforacin. Unidad de empuje est compuesta por un pistn Neumtico de 14 a 21 Kilogramos, el cual va unido a la perforadora por una rtula (o fija en el caso de las perforadoras tipo Stopper), lo que permite dar el ngulo entre la direccin de perforacin y el empuje mismo.

Perforadora: Neumtica de roto percusin, compuesta internamente por un pistn que realiza su viaje de ida y vuelta permitiendo que se efecte el trabajo de percusin sobre una pieza llamada culatn, el pistn es alimentado por aire comprimido, la rotacin se realiza al retornar el culatn y guiarse por un tornillo helicoidal que permite que este enfrente la prxima carrera rotado respecto a la carrera anterior. Externamente posee un freno fsico (pieza del equipo) que evita el desplazamiento de la perforadora respecto a la barra y as evitar que el equipo rebote o que la barra se desprenda. Consta adems de los respectivos controles

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de suministro de aire, lubricante y agua, y la canalizacin de la energa para cada efecto de rotacin, percusin y empuje. Sus caractersticas principales son: - rea del cilindro. - Largo de la Carrera. - Presin del aire (6 Bar considerando prdidas de 1 bar en la red la cual debera entregar 7 bares). - Peso del pistn. - Peso del equipo. - Rango y compatibilidad de aceros de perforacin.

Perforadoras Jack Leg

CARACTERSTICAS PESO LARGO BARRAS MX CONSUMO DE AIRE A 6 bar FRECUENCIA DE IMPACTOS CARRERA DIMETRO DEL PISTN

JACK LEG 25-28 Kg. + unidad de empuje 14-21 Kg 2.4 mt 63-97 l/s

STOPPER 40 Kg 2.4 mt 75 l/s

39-56 Hz 45-65 mm 70-90 mm

51 Hz 45 mm 75 mm

Aceros: Los aceros utilizados son del tipo Integral, lo cual nos indica que el bit va inserto en la barra (una sola pieza), en algunos casos se recurre a un bit especial para hacer agujeros de mayor dimetro para rainuras tipo WHC. La variedad tpica de las barras es de 0.8-1.6-2.4 y 3.2 metros (80-120 US$), los cuales duran aproximadamente 190-400 metros barrenados, con afilado cada 70 metros.

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Datos Operacionales:Lo interesante es saber cul es el rendimiento de una de estas perforadoras, el cual se mide por la tarea que desarrolla por unidad de tiempo (metros barrenados por hora), el cual oscila entre los 10 mb/hr a los 15 mb/hr, dependiendo exclusivamente de las caractersticas de la labor. Ligado a esto est el costo de operacin el cual est en el orden de los 1.4 US$/mb. Una mquina de este tipo tiene una vida til aproximada de 3 a 4 aos. Otro aspecto interesante es que el aprovechamiento de la energa va desde el 8% al 12%, lo cual es bastante malo y se debe a que se utiliza el Aire comprimido como suministro energtico el cual no es eficiente. Existen 3 tipos de perforadoras neumticas o livianas: 1.- Jack Leg: Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar perforaciones horizontales e inclinadas, se usa mayormente para la construccin de galeras, subniveles, rampas; utiliza una barra de avance para sostener la perforadora y proporcionar comodidad de manipulacin al perforista.

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2.- Jack Hammer: Perforadoras usadas para la construccin de piques, realizando la perforacin vertical o inclinada hacia abajo; el avance se da mediante el peso propio de la perforadora.

3.- Stopper: Perforadora que se emplea para la construccin de chimeneas y perfora en labores de explotacin (perforacin vertical hacia arriba). Est constituido por un equipo perforador adosado a la barra de avance que hace una unidad slida y compacta.

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CARACTERISTICAS

Alta velocidad de penetracin Alta torsin Controles de operacin convenientes Botn de retraccin de la pierna de avance Regulacin automtica de la presin del agua Vlvula de agua de acero inoxidable, operado por aire Lubricacin positiva y expulsin frontal

(Intercambiabilidad de partes con las perforadoras CANUN 260B de Piso. Stopper y de Cantera)

ESPECIFICACIONES Dimetro del cilindro Carrera del pistn Carrera til del pistn Frecuencia de impacto Longitud de la perforadora Peso de la perforadora Peso de la pierna Carrera de la pierna de avance Dimetro interior del cilindro de avance Consumo de aire (620 kPa/90 psi) Tamao de barrena (estndar)

US / IMP 3.125" 2.875" 2.625" 2250.0bpm 27.0" 72.75lbs 33.00lbs 50.00" 2.625" 170.0 cfm 7/8" x 4 1/4"

MTRICO 79.4mm 73.25mm 66.7mm 2250.0g/m 686.0mm 33.0kg 15.0kg 1270.0mm 67.0mm 4.9 m3 22mm x 108mm

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SISTEMAS DE MONTAJE PARA APLICACIONES SUBTERRNEASLos equipos de perforacin que ms se utilizan en labores de interior son los siguientes: Jumbos para excavacin de tneles y galeras, explotaciones por corte y relleno, por cmaras y pilares. Perforadoras de barrenos largos en abanico en mtodo de cmaras por sub-niveles. Perforadoras de barrenos largos para sistemas de crteres invertidos y cmaras por banqueo.

JUMBOSLos jumbos son equipos de laboreo minero utilizados en galeras y labores de avance (horizontal).

Avance de tneles y galeras. Bulonaje y perforacin transversal. Banqueo con barrenos horizontales. Minera por corte y relleno.

Los componentes bsicos de estos equipos son: Mecanismo de traslacin, sistema de accionamiento, los brazos, las deslizaderas y los martillos.

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CARACTERISTICAS Radio de giro interno: 3 a 5m Radio de giro externo: 5 a 10m Dimetros de perforacin: 38-48 mm Largo barra: 3-5.5 m Capacidad de vencer pendientes: 5-10-15-25% Velocidad de desplazamiento: 12-16 km/hr Montado sobre orugas o ruedas.

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SIMBA Jumbo radial (simba) Utilizado principalmente en minera subterrnea Son equipos que funcionan con energa elctrica y aceite hidrulico Montados sobre ruedas Rendimiento en condiciones optimas es de 6000 a 8000mts mensuales barrenados Radios de giro interno y externo y capacidad de giro en 90 grados Largo mximo de barras segn mtodo de explotacin. Inclinacin respecto el plano vertical entre 0 y 30 grados

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PERFORACIN DE CHIMENEASMtodo Raise Borer.Consiste principalmente en la utilizacin de una mquina electrohidrulica en la cual la rotacin se logra a travs de un motor elctrico y el empuje del equipo se realiza a travs de bombas hidrulicas que accionan cilindros hidrulicos. Bsicamente la operacin consiste en perforar, descendiendo, un tiro piloto desde una superficie superior, donde se instala el equipo, hasta un nivel inferior. Posteriormente se conecta en el nivel inferior el escariador el cual acta en ascenso, excavando por corte y cizalle, la chimenea, al dimetro deseado. Es decir el mtodo ser aplicable para excavaciones en interior de la mina entre dos galeras o desde superficie a una galera ubicada al interior de la mina.

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Relacin entre el dimetro de perforacin piloto y dimetro de escariadoExistir una relacin entre los dimetros de perforacin que ser determinante para la eleccin del material de perforacin, en la excavacin. En la prctica se ha determinado que hasta 2,5 metros de dimetro final de excavacin, utilizar un dimetro de perforacin del piloto de 12 pulgadas es adecuado. Para dimetros finales de excavacin de 2,7 mts a 3,5 mts se utiliza perforacin con tricono de 13 " de dimetro. Sobre 3,5 mts de dimetro final de excavacin y hasta 6,0 mts de dimetro se utiliza normalmente, perforacin con tricono de 15". En la tabla a continuacin se indica los dimetros de chimeneas ms frecuentes y los dimetros de perforacin piloto utilizados.

Tabla N 1: Relaciones de dimetros de trabajo. Dimetro Dimetro de perforacin piloto chimenea (mt) (plg) 1,50 12 1,80 12 2,10 12 2,50 12 2,70 13 3,00 13 3,50 13 4,00 15 4,50 15 5,00 15 6,00 15

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DESCRIPCIN DE UN EQUIPO RAISE BORERLos siguientes son los componentes principales que forman un equipo Raise Borer Motor Elctrico Conjunto de Reductores Sistema de Empuje electrohidrulico. Conjunto Elctrico Columna de perforacin. Escariador o Cabezal.

Estacin de TrabajoLa Estacin de Trabajo podr estar ubicada en superficie o interior de la mina. Para estaciones en superficie se requiere una plataforma de unos 100 m2 de superficie donde se ubicar la losa de concreto donde se anclar el equipo Raise Borer. Los diferentes modelos de equipo Raise Borer definen alturas mnimas de operacin y rea de trabajo en interior mina.

Aplicaciones del MtodoEl mtodo es aplicable con gran xito en las siguientes actividades mineras: Chimeneas de Ventilacin: Chimeneas de Traspaso de Mineral: Chimeneas de Cara Libre: Chimeneas de Servicio y Acceso

Ventajas del Mtodo Alta seguridad del personal y buenas condiciones de trabajo. Productividad ms elevada y con los mtodos convencionales de arranque con explosivo. Perfil liso de las paredes con prdidas por friccin del aire mnimas en los circuitos de ventilacin. Sobre excavacin inexistente. Rendimiento del avance elevado. Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas, aunque es ms adecuado para chimeneas verticales.

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Desventajas del Mtodo.Inversin muy elevada y coste de excavacin por metro lineal alto. Poca flexibilidad al ser las dimensiones y formas de las chimeneas fijas y no ser posible cambiar de direccin. Dificultades en rocas en malas condiciones. Requiere personal especializado. Actualmente actan en el mundo los siguientes subsistemas de Raise Borer: Raise Boring estndar. Raise Boring reversible. Raise Boring para huecos ciegos.

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BLIND HOLEDescripcin del Mtodo.Consiste en la utilizacin de una mquina electro-hidrulica para la excavacin de chimeneas en forma ascendente. En esta metodologa el equipo se instala en el nivel inferior y la operacin consiste en perforar el tiro gua 60 centmetros adelantados al escariador, que va excavando a seccin completa, posteriormente, en forma solidaria. El material excavado cae por gravedad al nivel de la mquina y ser guiado por un colector para prevenir riesgos. El empuje se obtiene de los sistemas hidrulicos de bombas de alta presin y la rotacin de un motor elctrico de 250 HP, para el caso del equipo Robbins 52R, que va con la transmisin inmediatamente bajo el escariador. En el caso del equipo Master Drilling RD-2000, se utilizan motores hidrulicos para el empuje y rotacin. Para alcanzar la altura de excavacin se adicionan en el cuerpo de la mquina, a nivel de piso barras especiales, estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura con el desarrollo de la chimenea. La autonoma del mtodo es de hasta 100 metros de altura. Los equipos disponibles en Chile son para dimetros de 0,7 y 1,5 mts.

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Estacin de TrabajoSe ubica en la galera base y sus dimensiones sern de acuerdo al tipo de equipo. Equipo RD 2000 para 0,7 mt de dimetro Altura de Operacin: 4,2 mt Base: 3 x 3 mt. Equipo Robbins 52-R para 1,5 mt Altura de Operacin: 6,2 mts Base: 3 x 3 mts La base de concreto ser en hormign simple tipo H-25, debindose asegurar la perfecta adherencia a la roca del piso.

RendimientosLos rendimientos netos alcanzados son: Equipo RD-2000: 6,0 mts por da Equipo 52-R: 7,3 mts por da En ambos casos se ha considerado una operacin de 16 horas por da.

Aplicaciones del Mtodo Chimeneas Pilotos Zanjas Excavadas en los diferentes proyectos en Mina El Teniente en 0,7 mts dimetro. Pilotos de Drenaje o Servicios Excavados en 0,7 mts de dimetro, en forma ascendente, y con la finalidad de traspasar servicios como aire o cables de energa elctrica. Chimeneas de Traspaso Intermedio. Excavadas en 1,5 mt de dimetro y que permiten el traspaso de mineral de un nivel a otro en distancias cortas. Chimeneas para Cara Libre o Slot.

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Excavadas en 1,5 mt de dimetro y actan como cara libre para la excavacin del nivel de hundimiento. Construccin de Sistemas de Buzones Construidos en Mina El Teniente y que consisten en dos chimeneas en Y, desarrolladas desde la base, que se utilizan como sistemas de traspaso y carga de material. Corresponden a los llamados Play-Feeder. En general este mtodo ha sido aplicado con mucho xito en los diferentes proyectos en Mina El Teniente, por su alta productividad y seguridad en las operaciones.

Ventajas del Mtodo Mtodo altamente seguro para el personal de operaciones ya que todo el manejo de la excavacin se realiza a travs de un panel de control fuera de la lnea de cada de la roca. El personal no est en contacto con el frente a excavar por lo que ante cualquier evento que se produzca en el macizo rocoso. No hay riesgos por uso de explosivos Rapidez y productividad. Los rendimientos que se alcanzan no son comparables con otros mtodos tradicionales de construccin de chimeneas. Mtodo no contaminante por gases de explosivos. Excelente calidad de terminacin de las chimeneas. Se obtienen paredes lisas

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MINERIA CIELO ABIERTODTH Usado principalmente en minera cielo abierto Usado principalmente en el rea de produccin Dimetro de perforacin entre 50 y 210mm. Montado sobre orugas Velocidad de traslado entre 1 y 3.8 km/hr Capacidad de trabajar en zonas irregulares y vencer pendientes Barrido del barreno(agua o aire) Poseen martillo en fondo Este mtodo de perforacin est indicado para rocas duras y dimetros superiores a los 150 mm.

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PERFORACION ROTATIVALa perforacin Rotopercutiva predomin aproximadamente hasta los aos 1950, la apertura de grandes explotaciones de carbn a cielo abierto en Estados Unidos foment la creacin de nuevos equipos utilizando la Perforacin Rotativa, que hasta entonces era solamente aplicado sobre rocas muy blandas. Otros factores como la aparicin en el mercado del ANFO y la reciente utilizacin de forma generalizada, en la minera, de las bocas denominadas triconos favorecieron ha que este sistema se desarrollara tomando la fuerza que hoy se conoce como una nueva alternativa de perforacin. Este sistema resulta ser muy verstil, abarcando una amplia gama de rocas, desde las muy blandas hasta las muy duras. Las perforadoras rotativas estn constituidas esencialmente por una fuente de energa, una batera de barras o tubos, individuales o conectadas en serie, que transmiten el peso, la rotacin y el aire de barrido a una boca con dientes (tricono) de acero o insertos de carburo de tungsteno que acta sobre la roca. Los dimetros de los barrenos varan entre las 2"y las 171 / l" (50 a 444 mm), siendo el rango de aplicacin ms frecuente en minera a cielo abierto de 6" a 121 /4"(152 a 311 mm). Dimetros mayores estn limitados a minas con una elevada produccin, y por debajo de 6" casi no se emplean debido a los problemas de duracin de los triconos a causa del reducido tamao de los cojinetes. La mayora de las grandes perforadoras van montadas sobre orugas planas, aunque existen sobre neumticos y se usan cuando las condiciones del terreno lo permite, pero se debe sealar que el montaje sobre orugas esta capacitado para soportar mayores cargas y transmitir menor presin al suelo en el desplazamiento, su desventaja radica en las pequeas velocidades de desplazamiento. Durante la perforacin, estas unidades se apoyan sobre 3 4 gatos hidrulicos que adems de soportar el peso sirven para nivelar la mquina. La fuente de energa para ambos casos son los motores diesel o elctricos. Si se deseara comprender la distribucin de la potencia instalada en estas unidades para las diferentes operaciones y mecanismos, expresada en porcentaje, entonces se dispondra de la siguiente manera Movimiento de elevacin y traslacin: 18% ; Rotacin: 18%; Empuje 3%; Nivelacin 2%; Captacin de polvo 3%; Barrido y limpieza del detritus con aire comprimido 53%; Equipos auxiliares 3%.

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La imagen muestra el equipo Pit Viper 351.

Los equipos elctricos suelen tener entre un 10 a un 15% ms bajos los costos de mantencin que los de accionamiento diesel. stos ltimos, son elegidos cuando alrededor de las explotaciones no se dispone de adecuada infraestructura de suministro elctrico o cuando la mquina va montada sobre camin. Durante la operacin del equipo se ponen en funcionamiento los siguientes sistemas o mecanismos, que trabajan en conjunto y que son dirigidos desde la cabina de comando, a travs de controles e instrumentos requeridos en las maniobras de la unidad durante la perforacin: -Sistema de Rotacin: permite girar las barras y va montado generalmente sobre un bastidor que se desliza a lo largo del mstil de la perforadora. -Sistemas de empuje y elevacin: el peso de las barras no es suficiente para obtener la carga precisa, la fuerza restante es proporcionada casi exclusivamente a travs de energa hidrulica. Las velocidades de elevacin de la sarta suelen ser de 18 a 21 metros por minuto, no recomendndose valores superiores por problemas de vibraciones. -Mstil y Cambiador de Barras: Los mstiles suelen ser abatibles mediante cilindros hidrulicos o tubos telescpicos, ya que para efectuar los traslados importantes es preciso bajar el centro de gravedad de la mquina. Los tiempos de elevacin del mstil oscilan entre 2 y 5 minutos. Aun cuando es recomendable que se seleccione una mquina que permita perforar los barrenos con una sola barra, hay que prever la necesidad de abrir barrenos de mayor longitud, lo cual obliga a que el mstil lleve un sistema porta barras, as como un mecanismo de accionamiento de las mismas para su colocacin o desacoplamiento.

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-Sistema de evacuacin del detritus: El aire comprimido cumple las siguientes funciones: Enfriar y lubricar los cojinetes del tricono; Limpiar el fondo del barreno y Elevar el detrito con una velocidad ascensional adecuada. El aire circula por un tubo desde el compresor al mstil y desde ste, por manguera flexible protegida, a la cabeza de rotacin, de donde pasa al interior de la barra de perforacin que lo conduce hasta la boca, saliendo entre los conos para producir la remocin del detritus elevndolos hasta la superficie.

La imagen muestra el equipo de perforacin rotativa Pit Viper 271, con su torre o mstil reclinado mientras se dirige a su lugar de operacin.

En la imagen se visualiza el gran montaje del equipo Pit Viper 351, diseado para soportar los movimientos y vibraciones generados durante la perforacin. Los gatos hidrulicos ayudan a la estabilidad durante la operacin.

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El PV-351 puede operar con 125.000 libras (56.700 kg) de carga bits. -Dimensiones con torre arriba: Longitud 16,4m Altura 31,6m Ancho 8,1 m -Dimensiones con torre abajo: Altura 29,9m Ancho 8,5 m -Velocidad de avance: 0,6 - 0,8 m/s -Profundidad mxima: 41,1 m. -Peso vara entre: 175 ton -188 ton -Dimetro de perforacin: 270 mm - 406 mm A continuacin un resumen con equipos similares: EQUIPO DIAMETROS DE PERFORACION 4'' - 7'' 102 mm - 178 mm 5'' - 6 3/4'' 127 mm -171 mm 5 5/8'' - 9 7/8'' 143 mm - 251 mm 5 7/8'' - 9'' 149 mm - 229 mm 6'' - 9 7/8'' 152 mm - 251 mm 5 7/8'' - 10 5/8'' 149 mm - 270 mm 6'' - 9 7/8'' 152 mm - 251 mm 6 3/4'' - 10 5/8'' 171 mm - 270 mm PESO DEL EQUIPO 25,000 lb 11,300 kg 30,000 lb 13,600 kg 30,000 lb 13,600 kg 45,000 lb 20,400 kg 54,000 lb 24,500 kg 60,000 lb 27,200 kg 65,000 lb 29,500 kg 75,000 lb 34,000 kg

DM25-SP

DM30

T4BH DM 45

DML-SP DML

PIT VIPER 235

Pit Viper 275

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GEOTECNIAEs la rama de la ingeniera civil e ingeniera geolgica que se encarga del estudio de las propiedades mecnicas, hidrulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la tierra. La perforacin en esta rea del conocimiento usa diversos mtodos de perforacin y adquirir un equipo para cada uno resulta antieconmico, por esta razn, se han diseado los equipos de perforacin Mustang para satisfacer diferentes necesidades de perforacin. Por su versatilidad se les llama: MUSTANG: Una plataforma de multiusos Desarrollada para perforaciones con martillo en fondo (DTH) y martillo en cabeza, mtodo Symmetrix, Odex, barrena helicoidal, triconos, trialetas, en sondeos de micropilotes, anclajes, refuerzo de terreno y trabajos de geotecnia en general.

La imagen corresponde al modelo Mustang 5 La lnea de modelo Mustang ha desarrollado 4 modelos: Mustang 4 Mustang 5 Mustang 9 Mustang 13 Cada uno de ellos con las caractersticas anteriormente sealadas.

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Los parmetros tcnicos de la perforadora Mustang 5aP-4J son las siguientes:

Dimetros de perforacin: (100-350) mm. Profundidad de perforacin: Hasta 250 m en condiciones ptimas Unidad generadora de Potencia: DEUTZ BF4M1013C tier 2) / 150HP. Capacidad empuje /tiro: 49 kN Orugas: del tipo pendular con +/- 10 de inclinacin y con tejas de 400 mm. Cabestrante: Con accionamiento hidrulico BW1500 Bastidor: De 6,5 m. con motor hidrulico y recorrido de avance libre de 4,2 m. Sujetador de Varillas y Mordaza: Con apertura libre hasta 360 mm. Panel de mandos: De brazo mvil, compacto y centrado. Bomba de Espuma: 30 l/min. hasta 25 bar Bomba de Barrido: 140 l/min. hasta 47 bar

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MARTILLOS DE PERFORACINLos diferentes martillos de perforacin que son utilizados por los equipos de perforadores en las faenas mineras, tanto en rajo como subterrnea alcanzando de pequeos a grandes dimetros, aumentando los rendimientos y tiempos de perforacin. Utilizados tanto para la perforacin de agujeros en la lechada, agujeros para la instalacin de pernos, como la tronadura tal para ello presenciamos algunos ejemplos de martillos.

PERFORACION ROTOPERCUTIVAINTRODUCCION.La perforacin rotopercutiva es el sistema mas clsico de perforacin de barrenos y su aparicin en el tiempo coincide con el desarrollo industrial del siglo XIX. Las primeras maquinas prototipos de Singer (1838) y Couch (1848) utilizaban vapor para su accionamiento. Pero fue con la aplicacin posterior del aire comprimido como fuente de energa, en la ejecucin del tnel de Mont Cenis en 1861, cuando este sistema evoluciono y paso a usarse de forma extensiva. El principio de perforacin de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero ( pistn) que golpea a un til que a su vez transmite energa al fondo del barreno por medio de un elemento final ( boca).Los equipos rotopercutivos se clasifican en dos grandes grupos, segn donde se encuentre colocado el martillo: Martillo en cabeza. En estas perforadoras dos de las acciones bsicas, rotacin y percusin, se producen fuera del barreno, transmitindose a travs de una espiga y del varillaje hasta la boca de perforacin. Los martillos pueden ser de accionamiento neumtico o hidrulico. Martillo en fondo. La percusin se realiza directamente sobre la boca de de perforacin, mientras que la rotacin se efecta en el exterior del barreno. El accionamiento del pistn se lleva a cabo neumticamente, mientras que la rotacin puede ser neumtica o hidrulica

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Las ventajas principales que presenta la rotacin rotopercutiva son: Es aplicable a todo tipo de roca, desde blandas a duras. La gama de dimetros de perforacin es amplia. Los equipos son verstiles, pues se adaptan bien a diferentes trabajos y tienen una gran movilidad. Necesitan un solo hombre para su operacin. El mantenimiento es fcil y rpido. El precio de adquisicin no es elevado.

En virtud de esas ventajas y caractersticas, los tipos de obras donde se utilizan son: En obras publicas subterrneas, tneles, cavernas de centrales hidrulicas, depsitos de residuos, etc..., y de superficies, carreteras, autopistas, excavaciones industriales, etc. En minas subterrneas y en explotaciones a cielo abierto de tamao medio y pequeo.

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FUNDAMENTOS DE LA PERFORACION ROTOPERCUTIVA.La perforacin rotopercutiva se basa en la combinacin de las siguientes acciones: Percusin. Los impactos producidos por golpeo del pistn originan unas ondas de choque que se transmiten a la boca a travs del varillaje (en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo). Rotacin. Con este movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones. Empuje. Para mantener en contacto el til de perforacin con la roca se ejerce un empuje sobre la sarta de perforacin. Barrido. El fluido de barrido permite extraer el detrito del fondo del barreno

PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA.Este sistema de perforacin se puede calificar como el mas clsico o convencional, y aunque su empleo por accionamiento neumtico se vio limitado por martillos en fondos y equipos rotativos, la aparicin de los martillos hidrulicos en la dcada del los setenta hizo resurgir de nuevo este mtodo complementndolo y amplindolo en su campo de aplicacin 1.- PERFORADORAS NEUMATICAS.Un martillo accionado por aire comprimido consta bsicamente de: Un cilindro cerrado con una tapa delantera que dispone de una abertura axial donde va colocado el elemento porta barrenas, as como un dispositiva retenedor de las varillas de perforacin. El pistn que con su movimiento alternativo golpea el vstago o culata a travs de la cual se transmite la onda de choque a la varilla. La vlvula que regula el paso del aire comprimido en volumen fijado y de forma alternativa a la parte anterior y posterior del pistn. Un mecanismo de rotacin, bien de barra estriada o de rotacin independiente. El sistema de barrido que consiste en un tubo que permite el paso hasta el interior del varillaje.

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CARACTERISTICAS MEDIAS DE MARTILLOS NEUMATICOS Relacin diam Pistn / diam. Barreno Carrera del pistn ( mm ) Frecuencia de golpeo ( golpes/ min ) Velocidad de rotacin ( r/ min) 15 17 ; 35 95 ; 1500 3400 ; 40 400 ;

Dimetro del cilindro, longitud de la carrera del pistn, conjuntos de vlvulas de distribucin.

VENTAJAS DE PERFORADORAS NEUMATICAS. Gran simplicidad. Fiabilidad y bajo mantenimiento. Facilidad de reparacin. Precios de adquisicin bajos, y posibilidad de utilizacin de antiguas instalaciones de aire comprimido en explotaciones subterrneas.

2.- PERFORADORAS HIDRAULICAS.A finales de los aos sesenta y comienzo de los setenta, tuvo lugar un gran avance tecnolgico en la perforacin de roca con el desarrollo de los martillos hidrulicos. Una perforadora hidrulica consta bsicamente de los mismos elementos constructivos que una neumtica. La diferencia ms importantes entre ambos sistemas estriba en que en lugar de usar aire comprimido, generado por un compresor accionado por un motor diesel o elctrico, para el gobierno del motor de rotacin y para producir el movimiento alternativo del pistn, un motor acta sobre un grupos de bombas que suministran un caudal de aceite que acciona aquellos componentes.

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CARACTERSTICAS MEDIAS DE MARTILLOS HIDRALICOS Presin de trabajo ( MPa ) Potencia de impacto ( KW) Frecuencia de golpeo ( golpe/min ) Velocidad de rotacin ( r/min ) Par mximo ( Nm ) ; ; ; ; ; 7,5 25 6 20 2000- 5000 0 500 100 1800

Las razones que las perforadoras hidrulicas supone una mejora tecnolgica sobre la neumtica son las siguientes: Menor consumo de energa. Menores costos de accesorios de perforacin. Mayor capacidad de perforacin. Mejores condiciones ambientales. Mayor elasticidad de operacin. Mayor facilidad para la automatizacin.

Desventajas que presenta son: Mayor inversin inicial. Reparaciones ms complejas y costosas.

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ACEROS DE PERFORACINEl vertiginoso desarrollo potencial de los equipos para perforacin de roca orientado a la industria minera, ha ido aparejado con una constante innovacin en los aceros para perforacin, cuya vital funcin es encargarse de taladrar las rocas, mediante la transmisin de las ondas de impacto que son producidas por una perforadora hidrulica o neumtica, siendo su principal aplicacin la perforacin para produccin minera, desarrollo y sondajes. Estos componentes deben ser capaces de soportar el fuerte desgaste al que son sometidos en la accin de perforar la roca. Aleaciones de aceros cada vez ms resistentes, variaciones en el diseo y componentes, incorporacin de metales de mayor dureza, son algunos de los avances efectuados en este campo, cuyo objetivo es obtener mayor vida til, mayor velocidad de penetracin y menor costo por metro perforado. La perforacin por percusin y rotacin es la ms empleada en la minera y construccin en Chile en trminos de metros, lo que ha llevado a una constante evolucin de nuevas tecnologas en las mquinas perforadoras hidrulicas, que fueron introducidas en la dcada de los setenta. Esto hizo necesario disponer de aceros capaces de soportar y transmitir una onda de impacto mucho ms poderosa a la roca, oblig a desarrollar nuevas tcnicas e incorporar metales ms duros y resistentes a la abrasin y al desgaste, como el carburo de tungsteno, empleado como metal de ataque en las brocas. Desde entonces, el mejoramiento ha sido continuo. VELOCIDAD DE PENETRACIN Actualmente las brocas de botones son las ms usadas en perforacin por percusin y rotacin, pues con ellas se logra mayor velocidad de penetracin, lo que es una de las preocupaciones ms importantes de los usuarios, ya que cualquier avance que se obtenga en este sentido, involucra un enorme ahorro de energa, horas hombre de trabajo, materiales y uso de equipos. El tipo de botn ms usado en las brocas, es el esfrico. Sin embargo, existen otras alternativas, como los botones tipo balsticos o los parablicos que tienen sus campos de aplicacin bien definidos. Las brocas con botones esfricos son para rocas duras y semiduras, donde tienen una aceptable velocidad de penetracin; los balsticos estn ms orientados a rocas blandas, mientras que los parablicos apuntan a un rango de durezas intermedias.

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A la par con esto, tambin se ha trabajado mucho con la ubicacin de los botones, su tamao y dimetro; lo que va de la mano con la dureza y lo abrasiva de la roca que se requiere perforar MEJORANDO EL DISEO Tal como se seal, el diseo de la broca tambin constituye una variable a tener en cuenta para la obtencin de un resultado ms favorable. En el caso de la cabeza de enfrentamiento, las hay de forma convexa, plana y cncava; cada una presenta caractersticas particulares. La de ms veloz penetracin, que es generalmente lo que privilegia el usuario, es la cabeza de tipo convexa. Sin embargo, presenta el inconveniente que si encuentra una debilidad en el camino de perforacin, como una grieta o un bolsn de roca ms blanda, tiene una gran facilidad para desviarse. Con ello, se corre el riesgo de quedar atascado y producir ms desgaste en las otras piezas mviles que estn en contacto con el material. La cabeza de forma plana es muy eficiente para usos generales, ya que es rpida y tiene pocas posibilidades de desviacin, manteniendo de mejor forma la rectitud del tiro. Tambin existen variadas formas de broca en lo que se refiere a la estructura de su cuerpo: estndar, ms alargadas, retrctiles (que tienen la posibilidad de cortar hacia atrs, cuando hay riesgo de desviaciones y atascamientos), etc. Otro elemento que se ha ido mejorando en el diseo de las brocas, para lograr una mayor eficiencia y economa en la perforacin, lo conforman los canales de barrido. En el pasado lo ms habitual era que se dispusiera de un solo canal de barrido, lo que no era suficiente, porque se produca mucho desgaste de los botones perifricos. Por ello, se fueron aumentando los canales de barridos frontales, se puso un barrido lateral; en definitiva, se fueron elaborando diversas alternativas, pensando en cada tipo de terreno.

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TIPOS DE CARA ROCA TIPO DE CARA BENEFICIO Excelente Soplado. Reduce las desviaciones.

Semidura Homognea

Cncavo

Semidura Dura

Cara Plana

Apto para terrenos Fracturados.

Muy Dura

Domo

Mxima proteccin a Botones perifricos.

Muy Dura y Abrasiva

Domo Doble Calibre

Mxima proteccin a Botones perifricos.

PROTECCIN EXTERIOR STANDARDDiseo Bsico para terreno normal y condiciones de operacin normales.

WELDINGSoldadura lateral aportada para dar mayor resistencia al desgaste. Para terrenos fracturados y abrasivos.

BOTON LATERAL

RETRACTILTiene insertos adicionales en la zona trasera del gauge. Estos insertos permiten ir cortando los trozos de roca que se generan cuando hay terrenos fracturados, tambin protegen contra el

Se utiliza para proteger el desgaste del gauge en terrenos no consolidados y poco abrasivos.

desgaste.

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DESGASTE DE LAS PIEZAS

En cuanto a la vida til de estas piezas, va a depender mucho de factores como la clase de rocas a atacar, la frecuencia de afilado de las brocas, los hbitos operacionales y las condiciones de uso. En todo caso, en el caso de la minera del cobre nacional, una broca de 45 mm, que es la ms comn para el desarrollo de tneles, tiene una vida til promedio de unos 300 m; una broca de 64 mm rinde unos 400 m; y la de 76 mm, aproximadamente 550 m. Eso en el macizo andino chileno, pero si esto lo llevamos a roca blanda, como la caliza (cemento) o el caliche (salitre) en el norte del pas, una broca puede durar 2.000 m sin ningn problema. Sin embargo el grueso de las minas de cobre en Chile est en la Cordillera de Los Andes, por lo que presentan un comportamiento similar. No obstante, tambin hay que considerar otras variables, por ejemplo, la misma broca de 45 mm, en una mina de oro, puede durar 80 -120 m. Ello porque normalmente el oro se encuentra en zonas con alto contenido de cuarzo, que es uno de los elementos ms abrasivos que existen en la naturaleza.

BARRAS

Si bien el mayor desarrollo se ha dado en las brocas, tambin los otros elementos que conforman los aceros de perforacin presentan importantes optimizaciones. En una perforacin neumtica o hidrulica el empleo de aceros seccionales es lo ms comn. La primera pieza que va directamente acoplada dentro de la perforadora es la culata o culatn, pieza que tiene la misin de recibir el impacto de la perforadora y transmitirlo a lo largo de la barra. La onda de impacto viaja a aproximadamente a 5.000 m por segundo. Cuando se trabaja con ms de una barra, stas se unen con coplas separadas o se usan barras con coplas incorporadas. En estos puntos es importante lograr la menor disipacin de energa posible. En las uniones de los aceros se produce un desgaste muy significativo cuando no hay un fuerte empuje y la onda de impacto no pasa directamente a la roca, sino que se va disipando en esos puntos. Por ello en el pasado, como los sistemas no eran tan poderosos como ahora, se produca mucho desgaste por calentamiento. Hoy en da eso es menos frecuente, adems, los fabricantes someten a las barras a modernos tratamientos trmicos para darles mayor

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resistencia, especialmente a los puntos de unin, ya que deben soportar tremendas tensiones de: impactos, torsin, flexin, friccin y abrasin. Es as que para hacerlas ms resistentes se han agregado a su fabricacin, entre otros elementos, cromo, nquel y molibdeno, mejorando adems su dureza y flexibilidad. La forma de las barras tambin ha experimentado cambios, ya que si en un comienzo eran redondas, actualmente hay tambin hexagonales, diseo que les permite ser ms fuertes y mantener mejor la rectitud del tiro. Finalmente, el barrido o limpieza del hoyo mediante la inyeccin de agua o soplado de aire, es otro agente importante en esta actividad. En minera subterrnea, por razones ambientales se usa slo barrido por agua, para evitar la contaminacin que se producira al evacuar el detritus por barrido por aire.

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ALGUNOS VALORESMINERA TAMBILLOS Bit T 38 x 2 (SIMBA) $ 85.000 c/u Bit Jumbo 41 mm $ 40.000 c/u Barras Simba 1,60 mt $150.000 c/u Jumbo $ 320.000.000 Simba $ 400.000.000 Perforadora Cop 3060 $40.000.000

EMPRESA TERRA SERVICE Martillo Digger DTH US$ 10.000

PROYECTO DELTA Barra baja calidad 180000, bit 80000 Mediana calidad barra entre 200000 - 250000, bit 100000 Vida til barra 3000 - 6000 mts, bit 500-800 mts

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CONCLUSINDe lo que pudimos advertir con la ayuda de este informe sobre los equipos de perforacin en minera subterrnea y cielo abierto, es que las caractersticas de los diferentes equipos que nos facilitan a una mejor seleccin, varan segn la labor que les corresponda, ya que estos equipos van cambiando segn: tamao, dimetro de perforacin, largo de barras, tipos de cabezal, energa, adaptabilidad en el terreno, velocidad de desplazamiento, facilidad de operacin y mantenimiento, adems de los costos de adquisicin. Es por ello que debemos analizar y estudiar el yacimiento considerando su mineralizacin, ubicacin geogrfica, aos de vida de la mina y mtodo de explotacin para poder determinar si el equipo cumple con las expectativas exigidas. El desarrollo paralelo de equipos ms potentes y aceros ms resistentes y eficientes tienen la finalidad de satisfacer las altas exigencias de los usuarios. Todos estos avances tecnolgicos por mnimos que parezcan, apuntan a satisfacer la creciente necesidad que tienen las empresas de maximizar rendimientos y minimizar tiempos de perforacin para una mayor rentabilidad de la mina y mayores beneficios.

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