Manual de perforación necesario para el instructor y el alumno

1. INTRODUCCION
El sistema DHT fue desarrollado para vencer algunos de los
problemas asociados con la rectitud de taladro sufrida por
perforadoras tophammer. Tubos guía rígidos con gran
diámetro externo, fueron desarrollados para mantener la
serie de perforación en un curso de línea recta, y mejorar
flujo. Con un DTH hammer una serie de tubos ofrecen más
grande rigidez, y corren cerrando las paredes del taladro,
resultando en una considerable menor desviación que en
serie de perforación tophammer.

2. Principios Básicos de Perforación
Un equipo de perforación reúne todos los conceptos básicos
de electricidad, hidráulica y neumática. El aire es necesario
para barrer el agujero y para accionar algunos de sus
componentes mecánicos. El sistema hidráulico es necesario
para suministrar la potencia a cilindros, mecanismos de
propulsión, rotación, avance, accesorios. Y por último los
controles eléctricos se utilizan para ignición solenoides,
relevos, etc.
Perforación por percusión.
Puede ser con martillo en cabeza o martillo de fondo, la
penetración de la broca ocurre debido a la combinación de
4 acciones:
 Percusión
 Rotación
 Avance
 Barrido

3. Nosotros nos enfocaremos en el martillo de fondo.
El martillo de fondo utiliza un pistón neumático que golpea
directamente la broca. La rotación viene transmitida de un
cabezal rotatorio normalmente accionado por un motor
hidráulico a través de los tubos de perforación. El principio
de la fractura y barrido es similar al del martillo en el
cabezal.
La principal ventaja con respecto al martillo en el cabezal
es que no hay disipación de energía de impacto, ya que el
golpe es justo a la broca, por esto se obtiene mayores
profundidades. Requiere aire con mayor presión que el
utilizado con un drifter, también requiere torque moderado
y baja fuerza de alimentación.

5. PERFORACION ROTOPERCTIVA
La perforación rotopercutiva es el sistema más clásico de
perforación de barrenos.
El principio de perforación de estos equipos se basa en el
impacto de una pieza de acero (pistón que golpea a un útil
que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por
medio de un elemento final (broca)
La perforación se basa en la combinación de la percusión, la
rotación, el empuje y el barrido.
Percusión:
Son ondas de energía producidas por el pistón del martillo
que se transmiten a la broca a través de la columna de
perforación en el caso de las perforas con martillo en
cabeza y directamente a la broca en el caso de las que
tienen martillo de fondo.
Rotación
El giro de la broca entre impactos sucesivos permite que los
insertos ataquen la roca intacta en cada impacto, a una
velocidad óptima de rotación se pueden generar recortes
grandes y menos desperdicio de energía en fracturación
repetida en recortes. Las brocas de botón requieren
velocidades más bajas que las brocas en “X”.
Avance o Empuje
La fuerza de avance empuja la columna de perforación y la
broca en el agujero. La broca se mantiene en “contacto”
con el fondo del agujero, transmitiendo el impacto a la
roca. Una fuerza de avance insuficiente reduce la velocidad
de penetración, aumenta el desgaste de las roscas de
varillas y acoples, afloja la columna de perforación y causa

6. recalentamiento de los componentes del equipo; mientras
que una fuerza de avance excesiva reduce también la
velocidad de penetración, un apriete excesivo de acoples,
aumenta el desgaste de la broca, vibración del equipo y
desviación del agujero.}
Barrido
Los recortes deben ser evacuados del agujero para evitar la
pérdida de energía en triturado repetido, reducir abrasión y
evitar el atasque de la broca. El aire comprimido se inyecta
a través de la columna de perforación y al salir por las
boquillas del a broca arrastra los recortes hacia la
superficie.
La presión de aire en las boquillas de la broca debe ser el
necesario como para dislocar los recortes y acelerarlos
hasta la velocidad de barrido en una distancia corta. La
velocidad de barrido del aire en el área anular entre la
columna de perforación y la pared del agujero debe ser
suficiente para arrastrar los recortes hasta la superficie.
Perforadora DTH KQ-90Y

7. PERFORACION CON EMPUJADOR (DRIFTER)
Este método usa drifters (perforadoras) hidráulicos o
neumáticos ubicados sobre la guía de perforación exterior
al pozo.
El pistón del drifter descarga su energía hacia la roca a
través de una barra de percusión, acoplamientos, barras de
perforación y la broca. Esta energía parte la roca en
pequeños recortes de perforación.
El motor de rotación del drifter gira la broca al encontrar
roca suave y rompe los recortes en pequeñas piezas. El aire
comprimido limpia los cortes de perforación del pozo. Un
dispositivo de alimentación mantiene la fuerza constante
sobre la broca y sobre la superficie de la roca para usar la
máxima energía del drifter. Agregando barras de
perforación y acoplamientos se disipa energía
consecuentemente la velocidad de perforación disminuye
con el incremento de la profundidad.

8. Brocas para la percusión
Pueden ser usadas con martillos de cabeza o de fondo. Son
insertos de acero de carburo de tungsteno con brocas de
botones, en cruz o en “X”. Existen varios diseños para uso
en diferentes tipos de roca y pueden ser re-acondicionadas
puliendo los insertos. Estos insertos producen fracturas en
la roca mediante una combinación de impacto, triturado y
paleado; produciendo pequeños recortes. El proceso es
similar al de un martillo y cincel, repetido rápidamente. La
percusión consume de 80% a 85% de la potencia del
martillo.
Brocas con botones.
Broca en cruz.

9. COMPONENTES DE LOS EQUIPOS DE PERFORACION
Tren de Potencia:
Es una fuente primaria de energía para todos los
componentes. Puedes ser un motor Diesel o tal vez
eléctrico, conectado mediante cables. El tamaño y la
potencia varían de acuerdo con el rendimiento y la
capacidad necesarios. Ojo, en las perforadoras neumáticas,
la energía es suministrada mediante aire comprimido.
La percusión y la rotación en las perforadoras con martillos
de fondo son separadas. La percusión es producida por un
pistón reciprocante accionado neumáticamente, el cual
golpea directamente la broca. En el caso de la rotación la
velocidad es variable y es producida por la cabeza de
rotación y transmitida por la columna de perforación.
Los martillos de fondo pueden ser usados en perforadoras
sobre oruga tipo crawler o en perforadoras rotatorias.
Sistema de Circulacion de Aire:
El propósito principal es limpiar la broca y sacar los pedazos
de roca hasta la superficie. Esta compuesto por el
compresor y tubería, mangueras, conducto a través del
martillo a cabeza rotatoria, columna de perforación y
boquillas de la broca. Este mismo aire acciona el pistón en
el martillo de fondo, además una función secundaria es la
de mantener fría la broca para evitar el
sobrecalentamiento.

10. Avance/Retracción
Este mecanismo produce la fuerza de empuje para fracturar
la roca, así como la fuerza para retraer la columna de
perforación, accionado mediante un motor hidráulico o
cilindro hidráulico. El peso del equipo es transmitido a la
columna de perforación mediante una polea (en el caso de
cables) o piñón (en el caso de cadenas)
Control de Polvo:
Permite controlar el polvo y los recortes producidos por la
perforación, puede usarse también para obtener muestras
de la roca. Es un sistema seco equipado con una bomba de
vacio/filtro y uno separado; también existe un sistema
húmedo que inyecta agua a la corriente de aire para
eliminar las partículas de polvo que salen a la superficie.

11. EL MARTILLO DE FONDO
Son herramientas de perforación que sirven para darle
percusión a la broca mientras ocurre la perforación. Como
su nombre lo dice el martillo de fondo está en la parte baja
de la perforadora sobre la broca y martilla directamente
sobre esta evitando así la perdida de energía.
Estos son algunos modelos de martillos de fondo con
ciertas especificaciones técnicas:

12. Martillo en fondo FGC
Descripción del martillo en fondo FGC:
El martillo en fondo está conducido por aire comprimido y
utiliza la forma de impacto para la trituración de rocas.
Entonces, los desechos de roca triturados se eliminan
pasando por el tubo central del martillo en fondo, así
reduce grandemente el número de trituración repetida.
Características del martillo en fondo FGC:
Perforación de impacto rotatoria, alta eficacia, buena
calidad de perforación.
Aplicaciones del martillo en fondo FGC:
Es conveniente para la construcción del estrato de rocas
dura y estrato de grava, etc.
Descripción del martillo en fondo neumático:
El deslizamiento es un desastre geológico peligroso,
nuestro martillo en fondo neumático es un producto
apropiado para la construcción de pilotes anti-
deslizamiento, tiene buena estabilidad contra el
deslizamiento, pequeña interferencia y corto período de
construcción, etc.

13. Especificaciones del martillo en fondo neumático
FGC:
Modelo FGC-6 FGC-10 FGC-15
Diá. del agujero
de
perforación(mm)
Φ330-Φ600 Φ600-Φ1000
Φ800-
Φ1500
Taladro de
perforación
principal(mm)
205×205×37
50
205×205×3750
230×230×
3800
Taladro de
perforación(mm)
SHB127/89
SHB140/89
ф180×15×3000
Φ194×20
×3000
Dimensiones(mm)
ф320×1549 ф500×1624
Φ705×196
3
Potencia del
impacto(J)
1800-2200 1550-4000
3000-
12000
Cantidad del
impacto(min-1)
960-1200 550-800 250-450
Consumo del
aire(m3/mim)
20-30 20-40 20-60
Presión del
aire(MPa)
1.0-1.2 0.5-1.2 0.5-0.8
Diá. del agujero
interior(mm)
ф89 ф150 ф150

14. PERFORADORAS CON MARTILO EN FONDO ( DTH )
Perforadora DTH de oruga Sunward
90 - 138 mm | SWDB series
La perforadora taladro combinada se aplica ampliamente en
la perforación de orificios explosivos de obras de aire
abierto en metalurgia, la mina, los materiales
constructores, vía ferrocarril, construcción hidroeléctrica,
construcción defensora y movimiento de terraplén. Sobre la
marcha de oruga, avance con perforadora rotativa,
compensación del soporte de armadura perforadora y
nivelación de perforadora son de conducción hidráulica.
El aire comprimido aumentado por el compresor de tipo de
ceba espiral sirve como la potencia neumática para
taladrado de impacto y limpieza de orificio de cañón, límite
de presión aérea es de 1.05-1.4Mpa, se equipa filtro de tipo
seco de corriente.
El equipamiento se usa el taladro de perforación de impacto
al presión aérea alta de Ingersoll Rand, diámetro de
perforación de 90-180mm, profundidad vertical o inclinada
de 30m. La perforadora taladro combinada es el taladro
más avanzado en el interior entre maquinarias similares,
cuenta con sistema eficiente de perforación con presión

15. neumática alta, facilita el taladrado preciso y eficiente de
perforación de orificios explosivos.
Provisión internacional, diseño optimizado en
computadora, y la explotación y la aplicación de sistemas
de juego potente y adecuación de carga, realiza el juego
completo de sistema potente de potencia-bomba-carga,
reduce eficazmente el consumo energético de la máquina,
asegura la función perfecta y la confiabilidad de la máquina.

16. Perforadora DTH Cubex Megamatic 6200
Para perforación subterránea 360 grados. Martillo DTH 89-
165 mm diámetro rotación infinitamente variable. Tubo de
aire comprimido de 150, aterrizaje impulsado por motor
diésel. Perforación eq. Impulsado por el Motor 380 V, 100
A, 50 hp

17. VENTAJAS DE LAS PERFORADORAS MARTILLO EN
FONDO
Las ventajas de perforación con martillo en fondo incluyen
RECTITUD DEL BARRENO: barreno recto en la perforación
con martillo en fondo, la desviación del barreno suele ser
del 1 % de la profundidad del mismo comparado con el 3 al
7 % cuando se perfora con martillo en cabeza.
CALIDAD DEL BARRENO: Buena calidad del barreno, las
excelentes características del barrido y la mayor estabilidad
de las paredes, proporcionan una buena calidad de los
barrenos, esto facilita la carga con explosivos o la
instalación de una bomba de agua o revestimiento de roca
por ejemplo ´.
VELOCIDAD DE PENETRACION CONSTANTE: Velocidad de
penetración constante, como el martillo está situado detrás
de la broca no hay perdida de energía en las uniones del
varillaje, como en las perforadoras de martillo en cabeza.
Como resultado la velocidad de penetración no disminuye a
medida que aumenta la profundidad del barreno.
TECNICAS SENCILLAS Y FIABLES. La perforación DTH es
sencilla y flexible, gracias a la acción de percusión de la
broca, se precisa una fuerza de avance mucho menor, esto
significa que se pueden usar carros más ligeros,
manejables y más baratos.
MENOR RUIDO DE TRABAJO. Con el menor ruido de trabajo
de podrá trabajar más cómodo y sin tener que utilizar
comunicadores.

18. DESVENTAJAS DE PERFORADORAS MARTILLO EN
FONDO (DTH)
Las desventajas de perforadoras de martillo en cabeza
incluyen
Requiere compresoras de alto presión, demanda alto
consumo de energía, por ende altos costos.
Existe el riesgo de perder el martillo dentro de los taladros
por atasco
Si la fuerza de avance es demasiado bajo: Ocasiona
Un desgaste excesivo en las estrías del perforador
Potentes ondas de retroceso en el varillaje dando lugar a
una vibración excesiva, que puede dañar las unidades de
rotación
Una disminución de la velocidad de penetración del martillo
Si la fuerza de avance es demasiado alta ocasionara
Un mayor riesgo de atasco
Esfuerzo de flexión en el varillaje
Daños en la unidad de dotación
Si la rotación es demasiada rápida: ocasionara
 Mayor desgaste en los botones
 Mayor tensión en las deslizaderas
Si la rotación es demasiada baja: ocasionara
 Baja velocidad de penetración
 Perforación desigual o inestable
 Mayor riesgo de rotura

19. RECOMENDACIONES:
Para mantener el martillo trabajando de forma fiable se
debe hacer todo lo posible para impedir que entre suciedad
en los tubos de penetración.
 Mantener los tubos de perforación limpios
 Usar protectores de rosca
 Limpiar los tubos, si es posible con aire comprimido
 Si hay suciedad en el suministro de aire del martillo la
avería será inevitable en la perforación DTH hay
mayor riesgo de que entre suciedad en el martillo,
toda la suciedad que entre en los tubos de
penetración va directamente al mecanismo de
percusión del martillo, esto aumenta el riesgo de
avería debido a un mayor desgaste o incluso daños del
tubo de control o pistón.
 Mantener engrasado el martillo.

20. Aplicación de la perforación con martillo de
fondo en el Perú
Las perforadoras con martillo de fondo son muy utilizadas
en el Perú especialmente en el sector minero aunque
también se utilizan para hacer pozos de agua o de gas. Por
el área de estudio nos enfocaremos en el sector minero.
Minería Subterránea:
 Producción mineral en MINSUR
 Desarrollo de chimeneas y servicios en Cobriza
 Desarrollo de chimeneas de producción y servicios en
CIA Minera Horizonte.
Minera a cielo abierto:
 Producción de mineral en Mina Santa Rosa
 Producción de mineral en La Virgen
 Producción a iniciarse en Alto Chicama
 Drenaje central en el fondo de los tajos abiertos
También se utilizan en la exploración como en la
perforación en relleno en el tajo de Shougang He Peru.
Para el desarrollo de chimeneas se usan equipos de
perforación sobre orugas con booster, montado sobre un
sistema V3 que permite aumentar su productividad y
reducir costos de perforación