SISTEMA DE Perforación Rotación/ROTATIVA:
Bajo esta denominación se agrupan todas aquellas formas de perforación en las que la fragmentación de la roca se produce básicamente por compresión, corte o por la acción combinada de ambos. Un empuje sobre el útil de perforación que supere la resistencia a la compresión de la roca y un par de giro que origine su corte por cizalladura, son las dos acciones básicas que definen la perforación rotativa.
Dependiendo del tipo de útil que se emplee, existen dos variantes distintas de perforación rotativa: perforación rotativa por corte (brocas especiales en rocas blandas) y perforación rotativa con tricono (por trituración, dureza media a alta). En ninguna existe la percusión. Existe además una tercera variante, que es la perforación con corona de diamante que suele añadir la abrasión a las acciones de compresión y cizalladura antes mencionadas. Este sistema es el que generalmente se emplea para los sondeos con extracción de testigo.
El éxito de la perforación rotativa depende de una serie de factores, unos directamente relacionados con la máquina y otros que son factores externos a la misma. Entre los primeros caben resaltar la magnitud del empuje sobre la roca, la velocidad de rotación, el desgaste de la boca, el diámetro del barreno y el caudal de aire necesario para la evacuación del detritus. Entre los factores que no dependen de la máquina se encuentran las carácterísticas del macizo rocoso y los rendimientos dependientes del operador.
El principio utilizado por las perforadoras rotativas consiste en aplicar energía a la roca haciendo rotar un útil de corte o destroza conjuntamente con la acción de una gran fuerza de empuje. Los diámetros habituales de barreno conseguidos con este tipo de perforadoras oscilan entre 4” – 17⅞, estando los mayores diámetros especialmente indicados para los grandes volúMenes de excavación.
Este sistema consta de una fuente de energía, una columna de barras o tubos individuales o conectados en serie, que transmiten el peso, la rotación y el aire de barrido a una boca con dientes de acero o de insertos de carburo de tungsteno que deben fragmentar la roca. De este modo, se puede distinguir la perforación con tricono y la perforación con útiles de corte. El primer sistema se aplica a rocas de dureza media a alta y el segundo a rocas blandas
La fuente primaria de potencia utilizada por estos equipos puede ser eléctrica o motores diésel, y su aplicación se realiza mediante mecanismos de transmisión mecánicos e hidráulicos. La energía se transmite a través de las barras de perforación, que giran al mismo tiempo.
Prácticamente, casi sin excepciones, esta fuerza de empuje se obtiene a partir de un motor hidráulico. En este tipo de perforación, las pérdidas de energía en las barras y la boca son despreciables, por este motivo, la velocidad de penetración no varía apenas con la longitud del barreno. Para girar las barras y conseguir el par necesario, estas máquinas tienen un sistema de rotación montado habitualmente sobre un bastidor que se desliza a lo largo del mástil de la perforadora.
El barrido del detritus de la perforación se realiza con aire comprimido, para lo cual el equipo está dotado de uno o dos compresores ubicados en la sala de máquinas.
El empuje a aplicar dependerá de la resistencia de la roca y del diámetro de la perforación. El mecanismo de empuje está diseñado para aplicar una fuerza del orden del 50% del peso de la máquina, alcanzando los equipos de mayor tamaño un peso de unas 120 toneladas.
La rotación la provee un motor eléctrico o hidráulico y se transmite a la herramienta x medio de las barras.
Las perforadoras se pueden montar sobre orugas o sobre neumáticos
La elección de uno u otro depende de las condiciones del terreno y de factores como la maniobrabilidad, la movilidad o la estabilidad dl equipo.
El montaje sobre orugas se utiliza preferentemente en las grandes excavaciones a cielo abierto, donde los requerimientos de movilidad son escasos. Su limitación en cuanto a menor velocidad de traslación, 2 a 3 km/h, es poco relevante cuando el equipo permanece durante largos períodos de tiempo operando en un mismo banco o sector de la excavación.
En tareas medianas, donde se requiere un desplazamiento más frecuente y ágil del equipo, se prefiere el montaje sobre neumáticos. Estos equipos van montados sobre un camión de dos o tres ejes los más ligeros, y sólo los de mayor tamaño se construyen sobre chasis de cuatro ejes.
Su velocidad media de desplazamiento es de 30 km/h
La perforación con tricono en perforadoras de producción rara vez se utiliza en diámetros inferiores a 6″ (150 mm) debido a problemas importantes en el dimensionado de los rodamientos. A partir de ese diámetro mínimo, sería necesario ir incrementando el diámetro de perforación a medida que, al aumentar la dureza de la roca, vayan requiriéndose mayores empujes.
Todo esto implica la utilización de equipos pesados capaces de proporcionar los elevados empujes necesarios (figura 28). Como regla general puede afirmarse que la fuerza vertical de empuje que es capaz de suministrar un equipo de estas carácterísticas es aproximadamente igual al 60% de su peso.
En la práctica minera, este sistema de perforación presenta tres variantes según el tipo de
Herramienta utilizado
• Rotación con trépano cortante:
El cual fue usado originalmente en la perforación de pozos petrolíferos, pero limitado sólo a formaciones rocosas más bien blandas. • Rotación con trépano triturante:
Ejerciendo una acción triturante sobre la roca, capaces de perforar formaciones rocosas de dureza mediana. Su diseño evoluciona rápidamente hasta la herramienta conocida con el nombre de tricono. • Rotación con herramienta abrasiva:
La perforación rotativa con una herramienta abrasiva – corona de diamantes o diamantina como se le conoce en la terminología minera- se utiliza exclusivamente para sondajes destinados a la recuperación de testigos de roca con fines de exploración y/o reconocimiento de un cuerpo mineralizado.