Perforacion Con Martillo de Fondo SIPERVOR 2011 A
Perforacion Con Martillo de Fondo SIPERVOR 2011 A
Perforacion Con Martillo de Fondo SIPERVOR 2011 A
de Fondo en Trabajos de
superficie
Rotaria
Roto -Percusiva
Roto-Percusiva
Perforación rotaria
La penetración en
la roca ocurre
debido a la
combinación de 3
acciones:
Rotación
Rotación
Avance
Avance (empuje)
Barrido
Barrido
Perforación rotaria
La perforación se hace
triturando la roca, por efecto de
y empuje de la columna pero sin
impacto.
La fuerza de empuje es alta para
vencer la resistencia de la roca.
Los torques son elevados
debido al alto nivel de empuje
En perforadoras para voladuras
se requiere alta fuerza de empuje
y menor fuerza de levante cabeza
En estas maquinas el barrido
normalmente se hace con aire cono
comprimido.
Perforación Roto-Percusiva
La energía no se disipa a lo
largo de la columna.
Martillos de fondo
El martillo DTH se
encuentra al final de la
columna, inmediatamente
sobre la broca
La energía no se disipa a lo
largo de la columna.
Cuando se usa un martillo de fondo
Rango
operación DTH
en altitud
Cuando se usa un martillo de fondo
Cuando se requiera:
Paredes se mantienen
estables
Permite una eficiente
limpieza
Menor riesgo de atasques
Taladros o pozos rectos
Facilita el carguio del
explosivo
Ventajas de los martillos de fondo
Velocidad se
mantiene constante
Incluso incluyendo
la 8a barra
Velocidad
disminuye 40%
cuando se agrega la
8a barra de
perforacion
Ventajas de los martillos de fondo
Fuerza de empuje
Con peforadoras
rotativas se
incrementa con el
diametro de taladro
Fuerza de empuje
Con martillos no
Varía con el
diametro del
taladro
Mecanismos de percusión y rotación en
martillos de fondo
Percusion
Percusion
Perforación con martillo de
fondo
La rotación variable es
provista por un cabezal
accionado por un motor
hidráulico. La rotación se
trasmite a la broca a través
de los tubos de
perforación
perforación..
El elemento de percusión
se encuentra en el martillo
en el fondo del barreno
El barrido con aire se
efectúa por el escape de
aire del martillo a través de
los orificios en la broca..
Requerimientos de aire con
martillo de fondo
Para obtener velocidades óptimas, se requiere aire a
alta presión (250 - 350 lbs/pulg² ó más)
lbs/pulg²
Al aumentar la presión del aire, aumenta la energía
de golpe del pistón y la frecuencia de impactos sobre
la broca. Resultado, mayor velocidad de perforación
El caudal de aire requerido esta en función de la
demanda del martillo seleccionado y las necesidades
para el barrido
Requerimientos de presión de aire
con martillo de fondo
Mayor
Mayor Presion
Presion de
de
aire
aire
Mas
Mas
Golpes
Golpes por
por minuto
minuto
Mayor
Mayor velocidad
velocidad
perforacion
perforacion
Requerimientos de aire en martillo
de fondo
1250
800
6 – 6.5 “
Velocidad de perforacion con
Martillos DTH
Martillos
de ultima
generacion
Martillos
de diseño
anterior
Rendimiento de los Martillos DTH
Rendimiento de los Martillos DTH
PRESSURE (PSI)
DHD 80 100 125 150 175 200 250 300 350
3.5 (3-5/8") 90/31 100/41 140/55 180/69 230/82 260/96 340/124 425/150 505/170
350R (5-1/2") 155/29 190/36 245/52 300/67 360/80 410/87 540/112 690/138 810/160
SF6 (6-1/2") 150/26 200/35 260/50 330/65 400/78 460/91 610/110 760/133 910/144
380W (8") 230/25 340/32 490/49 610/63 750/77 870/90 1110/115 1320/135 1560/151
QL4 (4-1/2") 140/34 150/45 200/62 255/78 295/95 350/108 450/140 565/168 700/195
QL5 (5-1/2") 180/40 215/51 290/67 350/83 415/98 470/115 590/144 710/173 800/203
QL6 (6-1/2") 205/38 280/49 345/65 410/80 490/96 550/111 690/142 810/158 920/176
QL8 (8") N/A N/A N/A N/A N/A N/A 920/118 1150/150 1420/180
Las cifras mostradas en esta tabla fueron obtenidas bajo condiciones controladas en los laboratorios
de “Rock Drill” en Roanoke, Virginia. Las pruebas fueron hechas en roca de Granito Barre (27,000 psi).
Las velocidades de penetración variaran en relación a estas cifras debido a diferencias de las brocas,
de las formaciones de las rocas, operadores, etc.
Ventajas adicionales de los
martillos de fondo (DHD)
Más eficiente que otros métodos de perforación en
terrenos quebradizos y duros
Operación más silenciosa
Menor torque y mínimo peso en la broca requerido
Paredes del taladro más estables
Mejor penetración en rocas semi -duras y duras
semi-duras
Velocidad de rotación mas baja (30 a 90 RPM)
Perforación más eficiente, ya que el aire que acciona
el pistón, se usa para limpiar el taladro
Componentes del martillo de fondo
I
Partes de un Martillo
Cabezal
Válvula Check
Camisa
Pistón
Resortes Belleville
Chuck porta Broca
Broca
Operación de los martillos
rpm
rpm 361/14.3
361/14.3 == 2525
Rotacion
Rotacion recomendada
recomendada
== 2100
2100 // 25
25 == 80
80
518/16
518/16 == 32
32
Rotacion
Rotacion recomendada
recomendada
== 2100
2100 // 32
32 == 65
65 rpm
rpm
Inyección de agua y espumantes
Tubería de perforación
Brocas
Adaptadores y guiás
Columna de perforación
Extienden la columna
hasta la profundidad
requerida
Transmiten el medio
de barrido (Aire)
Transmiten rotación
a la broca
Brocas para martillo de fondo
Transmiten la energía de
percusión y rotación a la
roca
Guían al aire de barrido
para mejorar la limpieza
del taladro
Se pueden reacondicionar
Es importante considerar
el tipo y tamaño de inserto
inserto..
Brocas para martillo de fondo
Herramienta clave en el rendimiento
Influye en la velocidad de perforación
Existen varios diseños con respecto a
la distribución y configuración de los
insertos.
El tipo de roca definirá la broca a usar
I
EL
EL OBJETIVO
OBJETIVO ES
ES PRODUCIR
PRODUCIR RECORTES
RECORTES
O
O DETRITUS
DETRITUS DE
DE FACIL
FACIL EVACUACION
EVACUACION DEL
DEL
AGUJERO
AGUJERO MEDIANTE
MEDIANTE EL
EL AIRE
AIRE DE
DE BARRIDO
BARRIDO
Cualidades
Cualidades del
del detrito
detrito óptimo
óptimo
Tamaño
Tamaño uniforme
uniforme en en un
un 80%
80%
Preferible
Preferible en
en diametro
diametro igual
igual al
al 50%
50% del
del
espacio
espacio entre
entre pared
pared yy tubo
tubo de
de perforación
perforación
Evolución en diseño de los Martillos
DTH
Martillos convencionales (’decada 60 al ’90)
Diámetros de 3.5” a 6.5”
Medianas velocidades
Aparición de perforadoras múltiples - Cluster
Drills (762 mm a 1830 mm)
Martillos diseño Quantum -Leap (1991 al 2001)
Quantum-Leap
Alto rendimiento y alta velocidad
QL series (4 -1/8” a 36” )
(4-1/8”
Martillos diseño Total Depth DHD’s (2002 > >
Alto rendimiento a menor costo
Que es el Total Depth?
Nuevo diseño...
Nueva tecnología...
Resultado: Nueva línea de DTH’s...
Diseño QL
Backhead saver-
sleeve
Que hace que el TD sea más rápido ?
120%
Performance
100%
80%
60%
Choke
Dial-A-Flow
NEW!!
NEW!!
40% Dial-A-Flow
Dial-A-Flow
900/350 1070/350 1250/350 Easy -Efficient
Easy-Efficient
Compressor
Choke
Choke
Martillos libres de Aceite
No necesita aceite
No reduce rendimiento!
No contamina el ambiente!
Aplicaciones,
Perforación con martillos de fondo
(DTH)
Perforación de
pozos de agua
con martillos
de fondo (DTH)
Aplicación de martillos DHD
Cluster Drills
Construcción Modular
762 a 1830 mm de
diámetro
Agujeros Verticales
Diseñados según pedido
Pilotes para puentes,
fundaciones
Rescates
Aplicación de martillos DHD
Agujeros de gran
diámetro
Rescate de los 33 mineros.
Rescate minero - Chile Tecnología de perforación desarrollada por Center
Rock, USA
El taladro de tambor de 72,12 centímetros de
diametro perforo un taladro de 609,30 metros de
profundidad
Cada cabezalde tambor contiene cuatro martillos
DTH y cuatro brocas cincel. El piston de cada martillo
pesa 40 lbs y la frecuencia fue de 1500 golpes por
minuto
Esta tecnología de martillos neumáticos, denominada
DTH (Down The Hole Hammers), fractura la roca dura
más rápidamente que las
herramientas giratorias convencionales, gracias a los
taladros de percusión de alta frecuencia..
Además, la tecnología DTH reduce el torque y
enfrenta mejor roca fracturada o rota,
Fue un éxito. Habían probado hasta 275 metros y los
mineros estaban a más de 600 metros.
Aplicación de martillos DHD
Martillos de gran diámetro
QL200 para trabajos de
construccion civil
Familia
Familia QL200
QL200
Diámetros
Diámetros dede 444
444 aa 914
914
mm
mm
Se
Se adapta
adapta aa sistema
sistema
Concentrix
Concentrix
Aplicación:
Aplicación:
Estabilización
Estabilización dede
suelos,
suelos, Plantación
Plantación dede
postes,muelles,
postes,muelles,
fundaciones
fundaciones yy oil -gas.
oil-gas.
Perforadora de aire en reversa
Perforadora
Perforadora parapara
exploracion.
exploracion. Recupera
Recupera
detritus
detritus dede perforacion
perforacion sin
sin
contaminacion
contaminacion
Muy
Muy util
util para
para evaluacion
evaluacion
economica
economica de de reservas
reservas por
por la
la
rapidez
rapidez dede la
la perforacion
perforacion
El
El costo
costo por
por metro
metro perforado
perforado
es
es sustancialmente
sustancialmente menor
menor
que
que la
la diamantina
diamantina
Perfora
Perfora enen ángulo
ángulo de
de hasta
hasta
45
45 grados.
grados.
Posee
Posee control
control de
de desviación
desviación
gracias
gracias aa Derrick
Derrick deslizable
deslizable
que
que fija
fija el
el peso
peso del
del mástil
mástil en
en
el
el piso
piso
TH75E
Martillo DHD para perforación con
circulación en reversa
Perforación para exploración
Brocas DTH
similares a los de
superficie, sin
embargo poseen
orificios en el centro
por donde el barrido
transporta los detritus
a superficie donde
son recolectados y
puestos en unas
bolsas con un orden
según profundidad
Sistema Concentrix
Taladros de pre-corte
para estabilizacion de
paredes de bancos.
Taladros largos para
limite final
Taladros de pre corte
para bancos más altos
(30 mts)
Posibilidades para
canteras de cemento
(Perforacion en Caliza)
Aplicación en minado de superficie
Taladros pre-corte para estabilizacion de paredes de bancos
Mayoria de operaciones la usan hoy para prevenir
colapsos, debido a la sobre rotura.
El problema actual es el rendimiento de perforación en
altitud. Afecta mayormente, operaciones sobre los
3,000 metros s.n.m.
Taladros de Pre-corte
Taladros de pequeño
Voladura de
diametro espaciados
taladros de
mas juntos crean
produccion con
Una especie de
corte limitan el
para mantener estable
PROBLEMA PRINCIPAL
20
5,000
0 -
22,000 24,000 26,000 28,000 30,000 32,000 34,000 36,000 38,000 40,000 42,000 44,000 46,000 48,000
Rock compressive strength (psi)
FLOW REQUIRED; ADJUST PRESSURE TO MATCH COMP. FLOW 1451 41.00 1454 41.08
Unidades
UNIDADES METRICAS Unidad metrica Unidaes Inglesas Unidad metrica
Inglesas
BIT/HOLE SIZE, FROM BIT SELCTION OR KEY-IN (MM): 7.5 190.5 6.75 171.5 Brocas de 7.5" y de 6-3/4"
ROCK COMP STRENGTH (MPA) [BARRE GRANITE 152 MPA]: 29 200 29 200
ROCK SILICA CONTENT (%) [BARRE GRANITE 30%] 40 40 30 30
DRILL ROD DIAMETER (MM): 6.0 152 5 127 Barras de 6" y de 5"
CHOKE SIZE (MM) [C=.7 FOR ORIFICE FLOW]: 0 0 0 0
REFERENCE: MAX. OPEN CHOKE SIZE EQUIV. HOLE (MM): 0.25 6.35 0.25 6.35
WATER INJECTION (LITERS/MIN): 0 0 0 0
ALTITUDE (METERS ABOVE SEA LEVEL) [0 IS STANDARD COND.]: 11818.8 3600 11818.8 3600
AMBIENT TEMPERATURE (DEG C) [16C IS STANDARD COND.]: 50 10 60.8 16
OUTPUTS
PENETRATION RATE (M/HR): 129.7 39.5 157.0 47.9 Velocidad instantanea en metros x hora
ADVANTAGE OF "A" OVER "B", OR "B" OVER "A" (%): -17.4 -17.4 21.1 21.1
TOTAL AIR CONSUMPTION (M^3/MIN): 928.9 26.2 911.3 25.7
CHOKE ONLY AIR CONSUMPTION (M^3/MIN): 0.0 0.0 0.0 0.0
COMPRESSOR CAPACITY REQUIRED (M^3/MIN): 1451.3 41.0 1454.1 41.1
FREQUENCY (BLOWS-PER-MINUTE) 1922 1922 1910 1910
IMPACT ENERGY (JOULES) 822 1137 811 1122
PERCUSSIVE POWER (KW) 47.9 66 46.9 65
SUGGESTED ROTATION SPEED (RPM) 34.6 35 41.9 42
SUGGESTED WEIGHT ON BIT (KG) 3030 1377 2989 1359
CHOKE OK AS CHOKE OK AS
SUGGESTED ADDITIONAL CHOKE SIZE (MM)[ONE HOLE]: CHOKE OK AS IS CHOKE OK AS IS
IS IS
DRILLABILITY (BARRE GRANITE = 1): 0.85 0.85 0.85 0.85
BAILING VELOCITY (M/MIN): 8,332 2,540 8,126 2,477
Martillo VS Perforación rotativa
Resistencia a la Compresion TD60 DHD rate Tricono Pulldown
Psi x 1000 Mpa Pies / Hr Mts / Hr Pies /hr Mts /hr Ideal Actual
22 152 125 38 120 36 34,650 34,650
24 165 118 36 110 33 37,800 37,800
26 179 113 34 97 30 40,950 39,375
28 193 108 33 84 26 44,100 39,375
30 207 103 32 73 22 47,250 39,375
32 221 99 30 64 20 50,233 39,375
21% 47%
34 234 96 29 57 17 50,233 39,375
36 248 93 28 51 15 50,233 39,375
38 262 90 27 46 14 50,233 39,375
40 276 87 26 41 13 50,233 39,375
42 290 84 26 37 11 50,233 39,375
44 303 82 25 34 10 50,233 39,375
46 317 80 24 31 9 50,233 39,375
48 331 78 24 29 9 50,233 39,375
Costos con martillos DTH
Costos en martillos
Roca de 120 Mpa – taladro 6”
6.00
5.00
$ PER METER DRILLED
4.00 LABOR
FUEL
MAINT.& LUBE
3.00 ACCESSORIES
OWNERSHIP
TOTAL COST/METER
2.00
1.00
0.00
CM780D DM45
PROPOSAL
Costos en martillos
Roca de 180 Mpa – taladro 6”
7.00
6.00
5.00
$ PER METER DRILLED
LABOR
FUEL
4.00 MAINT.& LUBE
ACCESSORIES
3.00 OWNERSHIP
TOTAL COST/METER
2.00
1.00
0.00
CM780D DM45
PROPOSAL
Operación con martillos DTH
Cualidades del operador en
perforacion
Con martillos de fondo
Habilidad superior al perforista en modalidad
rotativa
Conocimiento del tipo de terreno
Conocimiento, fundamentos de perforacion
Herramientas de perforacion - accesorios
Nociones sobre aire comprimido
Capacitado en control de perforacion –
Indicadores
Innovaciones tecnologicas
para control de perforacion DTH
Sistema de monitoreo por visualizacion grafica para conocer
lo que sucede en el fondo del taladro
La retroalimentación en tiempo real permitirá al perforista
optimizar la velocidad de penetración, mantener una buena
limpieza ó barrido, reducir desgaste prematuro de brocas y
evitar demoras y reducir costos.
Este dispositivo puede ser instalado en todo tipo de equipos
de perforación que utilizan martillos DTH. Se compone de un
sensor, que captura datos y lo procesa para visualizarla en una
PC con una pantalla de 7 pulgadas. El sensor se monta en el
cabezal rotario ó unidad de rotación que está conectado por un
cable a la unidad de captura de datos montado en la
perforadora portante. Cuando el pistón del martillo golpea la
broca, crea vibraciones que se captura, procesa e interpreta, y
que se transmiten los datos a la PC.
La PC presenta estos datos en la pantalla tanto en una
representación gráfica y en cifras reales. Cualquier problema o
Monitoreo de perforacion cambios inesperados que se producen se muestran en la vista
En tiempo real gráfica en tiempo real con alertas cuando algo fuera de lo
común ocurre. Estos puntos pueden ser interpretados como la
representación de diferentes situaciones en el fondo del
taladro, por ejemplo, la repentina presencia de un nuevo tipo
de roca o estructura geologica (Fallas). Esta retroalimentación
inmediata y continua permite al perforista optimizar
continuamente el proceso de perforación
Innovaciones tecnologicas