1. Equipos de Perforación y Componentes Principales

Equipos de perforación y componentes principales en minería subterránea y cielo abierto:

• Top Hammer Neumáticos: Fuente de aire comprimido, agua, perforadora, pistón, barras, bit.
• DTH Neumáticos: Motor de rotación, empuje, barras, aire comprimido, martillo, bit.
• Top Hammer Hidráulicos: Fuerza (aceite a presión), perforadora, pistón, agua, aire comprimido, barras, bit.

2. Diferencias entre Perforación Rotativa y Percusiva

Rotativa: Giro (indentación), apretar (trituración) y barrido (extracción de material). Se realiza mediante dos variantes: trépano cortante y triturante. Se aplica en rajo con diámetros de 150 a 381 mm, mediante la acción conjunta de torque de rotación y fuerza de empuje sobre la superficie.

Percusiva: Mediante impactos sucesivos donde se tiene mayor frecuencia, gran energía, rotación golpe a golpe, diámetro de perforación de 27 a 200 mm.

3. Mecanismo de Perforación de Bits y Triconos

Los triconos realizan la perforación por rotación, teniendo en cuenta el tipo de bit (cortante o triturante) y tipos de triconos (dientes estampados o insertos de carburo de tungsteno), además de considerar la geometría. Mediante indentación o trituración y rotación, desprenden el material contrarrestando con la fuerza de empuje.

4. Diferencias entre Equipos Hidráulicos y Neumáticos

Los equipos hidráulicos utilizan aceite a presión para regular la carrera del pistón, además de insertar agua y aire comprimido. Los mecanismos hidráulicos cuentan con un dispositivo de absorción de fuerza de la roca por el impacto.

5. Efectos de la Velocidad de Perforación en la Duración de los Aceros

A mayor velocidad de penetración, los aceros de perforación alcanzan el 100% de desgaste más rápido, por lo tanto, su rendimiento decae y es necesario cambiarlos.

6. Factores que Influyen en la Velocidad de Perforación Percusiva

Influyen la potencia de la máquina, el coeficiente de pérdida, el área de la sección y la energía específica. Varía entre 30-200 cm/min.

7. Variables que Influyen en la Velocidad de Perforación Rotativa Instantánea

Influyen el torque de rotación, la velocidad de rotación, el área de la sección frontal y la energía específica.

8. Cálculo de Rendimientos de Perforación

Se calcula con la velocidad instantánea y factores como la potencia de la perforadora, la transmisión y la aplicación de energía a la roca. A partir de la velocidad de avance calculada, se multiplica por factores operacionales (rendimiento m/hrs), tiempo efectivo (rendimiento m/turnos) y disposición mecánica (m/mes).

9. Factores que Interactúan en el Cálculo de Costos de Perforación

Amortización, intereses-seguros, mantenimiento-reparaciones, mano de obra, combustible-energía, aceites-grasas-filtros, aceros de perforación.

10. Indicadores de Calidad del Macizo Rocoso para el Rendimiento y Diseño de Perforación y Tronadura

Porosidad, densidad, gravedad específica, permeabilidad, resistencia, durabilidad, velocidad sónica, conductividad, fricción interna, estructuras geológicas.

Perforación Percusiva

Aplicación neumáticos: Convencional (subte diámetro 27 a 41 mm, rajo 35 a 127 mm), DTH (subte 89 a 165 mm, rajo 89 a 200 mm)

• Top hammer: mayor largo barras, menor energía transmitida
• DTH: eficiencia independiente del largo de barras

Mecanismos top hammer (neumático): de percusión, disp. de dist., aire, de rotación, de empuje, disp. de barrido, disp. de lubricación (mediante pulverización de aire comprimido)

Mecanismos top hammer (hidráulico): de percusión, disp. de dist. de aceite a presión, de rotación, disp. de absorción, disp. de barrido, disp. lubricación

Fórmulas:

• Va (velocidad instantánea de penetración): k x Wo (cm/min)
• Wo (potencia máquina): 0.5 x P x A x L x N (kgm/min)
• Et (energía transmitida): (A x c x T x sigma2)/E (kgm/golpe)
• Wo: (Wo x C)/(A x Va) kgm/min C: 0,6-0,8
• Rend m/hrs: Va x FO (min/hrs) FO=30-50
• Rend m/turnos: m/hrs x TE (hr/turno) TE=4-7
• Rend m/mes: m/turno x turnos/dia x dia/mes x DM DM=0,75-0,85

Perforación Rotativa

Mecanismos del equipo: de rotación, empuje, izamiento, barrido, accionamiento hidráulico, propulsión, disp. extracción polvo

Montaje neumática 20-30 km/hrs, oruga 2-3 km/hrs, unidad potencia (perf sobre 9″) eléctrico o diésel, mec rotación eléctrico (veloc 0-150 rpm), mec empuje (50% peso equipo hasta 120 ton), iza barras 20 m(min) motor hidráulico, mec barrido (presión 2-4bar) aire comprimido

Tricono: ángulo eje (directamente proporcional a dureza), ángulo cono y diámetro cono (inversamente proporcional a dureza)

Excentricidad: nula (rx duras, dientes cortos y juntos, indentación pura) y mayor a cero (rocas blandas, dientes largos y espaciados, indentación y corte)

Variable operación: Veloc. rotación, fuerza empuje, veloc-caudal de aire de barrido, diámetro perforación, resistencia rx, desgaste y consumo energía trépanos

Fórmulas:

• Veloc ascensional (V): 573 x dens rx/(dens rx +1) x diámetro partículas
• Caudal aire (Q): (pi x (diam trepano2-diam ext barras2))/(4 x 10^5) x veloc aire (m3/min)
• Potencia rx (Wrx): 2 x pi x vueltas min x torque
• Potencia MR: Wrx/(60 x 75 x Factor eficiencia FE: Nm(0.8-0.9) y Ne(0.9-0.95)
• Va: (1.1 x 2 x pi x veloc rotación x torque rotación)/(area x energía específica)

Cálculo de Costos de Perforación

Costos directos: mantenimiento-reparaciones, mano de obra, combustible-energía, aceites-grasas-filtros, aceros perforación

Costos indirectos: amortización, seguros-intereses

Ctotal=(Ca+Ci+Cm+Co+Ce+Cl)/VM + Cb

• Ca (amortización): (Padq-Valor residual)/hrs. vida hrs vida: DTH (8-12k), de fondo (10-15 k)
• Ci (interés-seguro): ((n+1/2n) x Padq x %(interés+seguro+impuesto))/hrs trabajo año
• Cm (mantención): Peq/1000 x Factor reparación (cuanto falla eleq con respecto al total de la empresa)
• Co (mano obra): costo x hr de perforista y ayudante (de ser necesario)
• Ce (combustible-energía): 0,3 x potencia(KW) x FC x Pcombustible o 0,22x potencia(HP) x FC x Pcomb FC 0.65-0.85
• Cl (aceites-grasas-filtros): 10-20% consumo energía

Cb (aceros)

Percusiva: cambio en función de volumen a tronar, perforación específica, perforabilidad rx, método perforación

• M.B=Largo perf x (L+Largobarra)/2Lb
• Bits=(volumen a tronar x perf específica)/vida útil bit
• Barras=(volumen a tronar x perfespecifica)/vida útil barra x (Largo perf + largo barra)/2largobarra
• Adaptadores= Barras/3
• Maguitos= 1.5 x barras
• se realizan sobre mallas perforación

Rotativo: vida útil triconos

Vida=(28140 x diam perf.^1.55 x empuje^1.67)/veloc. rotación x 3 xveloc penetracion

• vida útil barras: 11000 m
• vida útil estabilizadores: 30000 m