Perforación rotopercutiva.pdf - Secretaria de Estado Minería

- Empuje. Para mantener en contacto el útil de
perforación con la roca se ejerce un empuje sobre
la sarta de perforación.
- Barrido. El fluido de barrido permite extraer el
detrito del fondo del barreno.
El proceso de formación de las indentaciones,
con el que se consigue el avance en este sistema de
perforación, se divide en cinco instantes, tal como se
refleja en la Fig. 2.2.
a. b.
~*~,*~~
GRIETAS
RADIALES
a) Aplastamiento de las rugosidades de la roca por
contacto con el úti 1.
b) Aparición de grietas radiales a partir de los puntos
de concentración de tensiones y formación de una
cuña en forma de V.
c)
Pulverización de la roca de la cuña por aplastamiento.
d) Desgajamiento de fragmentos mayores en las zonas
adyacentes a la cuña.
e) Evacuación del detrito por el fluido de barrido.
c. d. e.
DEFORMACION ROCA DETRITUS PERFILFINAL
ELASTlCA PULVERIZADA GRUESOS DEL CRATER
Figura 2.2. Fases de formación de una indentación. (Hartman, 1959).
Esta secuencia se repite con la misma cadencia de
impactos del pistón sobre el sistema de transmisión de
energía hasta la boca.
El rendimiento de este proceso aumenta proporcionalmente
con el tamaño de las esquirlas de roca que se
liberan.
2.1. Percusión
La energía cinética «Ec" del pistón se transmite
desde el martillo hasta la boca de perforación, a través
del varillaje, en forma de onda de choque. El desplazamiento
de esta onda se realiza a alta velocidad y su
forma depende fundamentalmente del diseño del pistón.
Cuando la onda de choque alcanza la boca de perforación,
una parte de la energía se transforma en
trabajo haciendo penetrar el útil y el resto se refleja y
retrocede a través del varillaje. La eficiencia de esta
transmisión es difícil de evaluar, pues depende de
muchos factores tales como: el tipo de roca, la forma
y dimensión del pistón, las características del varillaje,
el diseño de la boca, etc. Además, hay'que tener
en cuenta que en los puntos de unión de las varillas
por medio de manguitos existen pérdidas de energía.
por reflexiones y rozamientos que se transforman en
calor y desgastes en las roscas. En la primera unión
las pérdidas oscilan entre el 8 y el 10% de la energía
de la onda de choque.
En los martillos en fondo la energía del pistón se
transmite directamente sobre la boca, por lo que el
rendimiento es mayor.
En estos sistemas de perforación la potencia de percusión
es el parámetro que más influye en la velocidad
de penetración.
La energía liberada por golpe en un martillo puede
estimarse a partir de cualquiera de las expresiones
siguientes:
26
siendo:
mp= Masa del pistón.
1
2
E=-mxv o
e 2 p p
Ec = Pm X Ap X Ip
vp = Velocidad máxima del pistón.
Pm= Presión del fluido de trabajo (aceite o aire)
dentro del cilindro.
Ap = Superficie de la cara del pistón.
Ip = Carrera del pistón.
En la mayoría de los martillos hidráulicos los fabricantes
facilitan el valor de la energía de impacto, pero
no sucede lo mismo para los martillos neumáticos.
Especial cuidado debe tomarse en este caso al estimar
«Pm", ya que dentro del cilindro ésta es de un 30 a un
40% menor que en el compresor, debido a las pérdidas
de carga y expansión del aire al desplazarse el
" pistón.
La potencia de un martillo es pues la energía por
golpe multiplicada por la frecuencia de impactos «ng":
PM = Ec X ng donde n = K x ( PmXAp
.
g m xl'
p p
) +
yteniendo en cuenta las expresiones anteriores puede
escribirse:
2. 1
p P
PM = K x (Pm X A) 2 X I 2
1
m - p 2
El mecanismo de percusión consume de un 80 a un
85% de la potencia total del equipo.