sostenimiento de pernos y cimbras

2. PERNOS DE ANCLAJE/ CIMBRAS
RELLENO CONVENCIONAL
ING. OSCAR CANCHUCAJA GUTARRA.

3. Definición y características
Es un tipo de sostenimiento activo que consiste en
anclar en el interior del taladro una barra de fierro
corrugado, tubo, cable, etc. que aporta una resistencia a
la tracción, confinado el macizo rocoso; es decir
impiden, atenúan o neutralizan el fenómeno de
descompresión de la roca en torno a la excavación,
evitando la caída de rocas.
El RSSOM, en su artículo 226º especifica lo relacionado a
pernos de anclaje.

4. Su aplicación en minería se basa en las
siguientes hipótesis
1.- Formación de una viga monolítica en roca formada por
estratos delgados
Se aplica a aberturas tabulares horizontales, es decir a techos
formados por capas sedimentarias paralelas a la cara libre de la
abertura (minería de carbón, depósitos manteados) en que las capas
se comportan como vigas que fallan a la flexión por su propio peso y
por los esfuerzos horizontales.
La presencia de esfuerzos al corte produce el descascaramiento de la
roca en lajas y la caída de ésta. Al caer una laja le quita el sostén a la
inmediata interior la cual desarrolla un pequeño desplazamiento;

5. este desplazamiento crea una abertura en donde el
aire y/o humedad fomentan la destrucción de la unión
intermolecular con una consecuente segunda caída de
roca. El ciclo continua hasta provocar un derrumbe
total.
El empernado perpendicular o casi perpendicular a
estas capas restringe los esfuerzos al corte mediante
el aumento de la fricción entre capas y la resistencia al
corte de los propios pernos, permitiendo que las
capas se comporten como una viga monolítica de
espesor igual a la longitud del perno. Aumenta la
resistencia a ambos esfuerzos de 5 a 10 veces (madera
empernada,3 a 4 veces).

6. 2.- Formación de una zona de compresión normal al eje
de los pernos
Al empernar la cara libre de la roca, el perno se tensiona
ocasionando la aplicación de 2 fuerzas colineales iguales y
opuestas: una en la plancha en la cara exterior y otra en el
anclaje de la barra (tope interior del taladro)
Estas fuerzas causan una presión en la roca entre ellas. Si se
colocan otros pernos perpendiculares a la cara de modo que
las áreas de compresión se superponen, se creará una franja
de compresión continua que trabajará como una bóveda
soportando cargas verticales y horizontales.

7. El espesor de la capa de compresión se puede diseñar variando la tensión en
el perno, la longitud del perno y la luz entre pernos.
En los espacios semitriangulares delimitados por dos curvas y la cara libre,
permanecerán esfuerzos tensores los mismos que en muchos casos requieren
algún tipo de sostenimiento (perfiles de fierro, malla de alambre de eslabones
o electro-soldados, malla con shotcrete, etc.).
Ventajas de su uso
• · Reducen el tiempo de fortificación de la labor
• · Reducen los costos de fortificación
• · No disminuyen el área disponible de las labores
• · No afectan al flujo del aire circulante.

8. Consejos Prácticos para el Uso de Pernos de Anclaje
Las siguientes reglas empíricas que se utilizaron en la apertura de túneles en las hidroeléctricas
Snowy Mountains (Australia), proporcionan un criterio para el diseño del empernado:
Longitud del perno
• 2 veces mayor que el espaciamiento entre pernos.
• Para túneles con ancho menor de 6 metros, la longitud del perno será la mitad de este ancho.
También se halla aplicando la fórmula: L = (S * T)/(Ae * π * d)

9. Donde
L = Longitud del perno en cm;
S = Factor de seguridad a la comprensibilidad entre 1.5 y 3;
T = Tensión de carga de trabajo en kg;
Ae = Adherencia específica en kg/cm2 y
d = Diámetro del taladro en cm.
Espaciamiento máximo entre pernos
• La mitad de la longitud del perno
• 1.5 veces el ancho de bloques potencialmente inestables.
• Cuando se emplea mallas, un espaciamiento mínimo de 2 metros.
También se halla aplicando la fórmula:

10. n = 1/((S * L * P)/(fs * A))
Donde:
• n = Densidad o número de pernos por metro cuadrado
• S = Factor de seguridad
• L = Longitud de la barra; m
• P = Peso volumétrico de la roca; kg/m3
• fs = Capacidad de carga de la barra a la tensión de rotura; kg/cm2
• A = Sección de la barra; cm2

11. Ejemplo
Se desea conocer el número de pernos por metro cuadrado, considerando los siguientes factores:
• Longitud de los pernos 2.5 m
• Diámetro del perno 1 pulgada
• Peso volumétrico de la roca fracturada 2.3 Ton/m3
• Factor de seguridad 2
• Capacidad de carga de la barra 5,800 kg/cm2
Solución
• A = 3.1416 * 1.272 = 5.06 cm2
• n = 1/((2 * 2.5 * 2,300)/(5,800 * 5.06)) = 2.5 m2
• Es decir, 1 perno por cada 2.50 metros cuadrados.

12. Tipos de pernos de roca
Generalmente los pernos de roca se agrupan de acuerdo a si trabajan por fricción o por adhesión.
En el primer caso, los pernos resisten las cargas de tensionamiento por fuerzas friccionantes al
contacto entre la roca y el perno.
En el segundo caso, resisten los esfuerzos de tensión por pegado del perno a las paredes del taladro
con el cemento o resina utilizada.
En el mercado, existen los siguientes pernos de roca:
• - Tipo cuña
• - Platina de expansión
• - Casquillo expansivo o mariposa

13. • - Tubo de fricción o Split set
• - Tubos inflables o Swellex
• - Cementados
• - Perfobolt
• - De inyección de resina
• - Anclaje armado o eslingas para rocas.
• - Rima dowel y Dupa dowel
Procedimiento de instalación
• En la instalación de los pernos de roca se realizan 3 operaciones:

14. Perforación del taladro
Para la perforación se puede usar Jack leg, Stoper, Jumbo, apernadores mecánicos, etc.
• Para un perno de 1" de diámetro, el taladro más conveniente debería tener 1 1/4"en el
tope del taladro (fondo); debido a la abrasividad de la roca, el inserto y el diámetro
del barreno integral pierde sus dimensiones; además que los diámetros de un juego
de barrenos son diferentes en función a su longitud (patero, seguidor y pasador).
cuando se perforan con brocas con insertos de carburo de tungsteno, el diámetro de
los taladros perforados son uniformes casi en toda su longitud.

15. La longitud del taladro debe ser aproximadamente 2 pulgadas menor que la longitud
del perno de modo que una porción de la rosca se proyecte afuera, se pueda colocar la
arandela y tuerca (mitad de la parte roscada debe quedar fuera del taladro).
Introducción y percusión del perno
Se coloca en el perno la arandela y se introduce manual o mecánicamente el perno en
el taladro (con la perforadora o con comba).
En caso de martillar con la perforadora, se emplea un ADAPTADOR a fin de que sólo
se transmite la percusión; esta percusión se efectúa con la válvula totalmente abierta,
hasta que se detenga la inserción.

16. Terminado el martilleo se retira el adaptador y se atornilla manualmente la tuerca.
Las tuercas pueden ser cuadradas o hexagonales (las hexagonales son más
resistentes).
Para ajustar la tuerca a un torque determinado se pueden emplear 3 máquinas
diferentes:
1.- Llave de torsión manual
2.- Máquinas de torsión neumática o hidráulica
3.- Perforadoras
Con una presión de aire comprimido de 85 psi puede producir un torque de 300 pie-
lbs.
Requiere el uso de adaptadores.

17. Como todas las perforadoras tienen rotación en sentido contrario a las agujas del reloj,
los pernos deber tener ROSCA A LA IZQUIERDA.
Cuando se aplica tensión a un perno (barra) de roca, se debe tener en mente que la
tensión inicial más la carga que se presente posteriormente no deben pasar el límite
elástico del acero.
El límite elástico de un perno de 1"de diámetro es de 29,000 lbs., pero debido a
calidades y variaciones en el diámetro real de la barra (rosca cortada, forjada), puede
ser tan baja como 20,000 lbs. Si los pernos son tensionados a 10,000 lbs, quedarían
otras 10,000 lbs de margen para resistir una sobrecarga posterior.
En la práctica son tensionados de 8,000 a 14,000 lbs.

18. La tensión que se aplica a un perno se puede calcular aproximadamente del torque
que se aplica a la tuerca; la relación torque-tensión está dada por:
Tn = (Tr * 12)/ (K * D); lbs
Donde:
• Tn = tensión en la barra; lbs
• Tr = torque aplicado a la tuerca; pie - lbs
• K = factor de fricción que depende del estado de la rosca y de la fricción
• tuerca - arandela, varía entre 0.3 y 0.6
• D = Diámetro de la barra, lbs.

19. Ejemplo:
Hallar la tensión en la barra si se aplica un torque de 290 pie-lbs; el factor de fricción es
0.35 y el diámetro de la barra es 1".
Solución
Tn = (290 * 12)/(0.35 * 1) = 9,943 lbs
En la práctica el valor de K varía tan extensamente que hace a la fórmula inaplicable.
El Bureau Of Mines de EE UU ha desarrollado una fórmula empírica que da una relación
más real de la relación Tensión-torque:
Tn = (42.5 x Tr) - 1000

20. Ejemplo: Con los datos anteriores:
Tn = (42.5 x 290) - 1000 = 11,325 lbs
Con el ajuste de la tuerca se obtienen 2 resultados:
1.- Fijar a la roca el extremo exterior del perno
2.- Tensar la barra entre la tuerca y la porción anclada; esta tensión causa una compresión en la roca
cuyo efecto es el autosostenimiento,principio que induce los pernos de anclajes en la masa rocosa.
Factores de sostenimiento
La capacidad de un perno de roca para mantenerse firmemente anclado y sostener cargas aplicadas
en él depende de diferentes factores como son:

21. a.- Diámetro de la barra
Normalmente se usan barras de 1" diámetro; el acero resiste cargas a la tensión hasta de
29,000 lbs.
Diámetros menores no se recomiendan en la fabricación pues la ranura (para tipo cuña)
debilitaría seriamente su resistencia al horquillamiento; de igual modo, no sería lo
suficientemente rígido para transmitir sin pandeo la percusión usada para el anclaje.
Barras de mayor diámetro serían innecesarias porque normalmente la falla en el ancla
ocurre con cargas que están por debajo del límite el estático de una barra de 1" de
diámetro (menor de 29,000 lbs). El diámetro ideal es uno que de a la barra una resistencia a
la tensión igual a la fuerza de anclaje.

22. b.- Tipo de roca Cuando se ancla un perno de roca convencional en roca
plástica (filita, lutita, sulfuros, etc.) la roca se deforma en el taladro hasta que el perno
llega a su límite de expansión y no se consigue anclar el perno, al no existir compresión
roca-perno.
c.- Cargas repetidas Los pernos de roca reciben cargas dinámicas
causadas principalmente por las ondas provenientes de las explosiones; generalmente
estas cargas se repiten casi a diario, durante por lo menos la vida del perno de roca. En
un perno convencional, si una de estas cargas excede a la resistencia al
anclaje, el perno perderá la tensión inicial, dejando de trabajar. Ocasionalmente se
debe volver a aplicar la fuerza de torsión para un reajuste, de modo que los pernos
trabajen normalmente.

23. Sistemas de anclaje
a.- Anclaje por adherencia
Pernos a base de resina Fabricados a base de resina de poliéster armada con fibra de
vidrio, embebida en un material inerte granular. Para que la resina inicie su fraguado es necesario
ponerla en contacto con un catalizador que está incluido en el mismo cartucho que la resina, pero en
un compartimiento separado (o en cartucho independiente).
Para que se realice el proceso de fraguado hay que introducir los cartuchos de resina en el taladro en
el que se va a anclar el perno. Luego se introduce el perno mediante movimientos de rotación y
avance; al llegar al tope del taladro, debe mantenerse la rotación para asegurar la buena mezcla de la
resina y el catalizador, hasta que aparezca el mortero por la boca del taladro.

24. El aspecto crítico es la diferencia entre los diámetros del perno y del taladro en que se
va a colocar, que debe ser inferior a 10 mm.
La instalación correcta requiere una mano de obra experta y una supervisión
cuidadosa.
Los tubos de inyección se dañan fácilmente durante la instalación y es
indispensable hacer una prueba de agua antes de inyectar la lechada.
La tensión de adherencia que se consigue actualmente con los cartuchos de resina
comerciales está comprendido entre 4 y 6 MPa.
Es eficaz en la mayor parte de las rocas. El tiempo de fraguado normalmente es de 2
minutos.

25. Pernos a base de cemento
Se introducen en el taladro un cartucho hidratante y luego el cartucho de cemento
como agente adherente, al que se añaden aditivos para facilitar el proceso de
hidratación; luego se introduce la barra mediante percusión.
Es más seguro que el de resina, ya que una vez mezclados el cemento con el agua, el
proceso de hidratación no depende del método operativo. Por otro lado, en terrenos
de mala calidad, el hecho de introducir el perno a percusión, hace que el anclaje sea
de mayor calidad que con resina.
La adherencia que se consigue está comprendida entre 0.5 y 3 MPa. El Tiempo de
fraguado es de varias horas.

26. Perfobolt
Inventado en Escandinavia, ancla varillas de acero en taladros que han sido cargados de
concreto en medios tubos perforados y amarrados. El mortero se exprime a presión cuando
la varilla o perno se introduce por el centro del tubo.
Etapas de la Operación:
Perforación:Taladros de 5 a 6 pies de longitud, 6 a 7 tal por fila.
Preparación de la Mezcla:
Materiales: Arena fina, malla 1/8" cemento Portland 1:1.
Agua, en cantidad tal que la mezcla no rebalse cuando se pone en los canastillos y cuando
se introduce en taladros verticales.

27. Aditivos, Interplast C que produce una expansión controlada, un alto poder de
retención de agua y un incremento en la fluidez de la mezcla. La cantidad de aditivo es
1 libra por 50 libras de cemento.
Canastillas con agujeros de 1/4 a 3/8" que sirven para contener e introducir la mezcla
en el taladro. Es importante que el diámetro del taladro, diámetro de la canastilla y
diámetro de la varilla guarden una proporción a fin de asegurar una cantidad
suficiente de mezcla y obtener una buena ligazón a lo largo de toda la longitud del
mortero.
Varilla de fierro corrugado con punta a un extremo y rosca en el otro.
Rellenar los canastillas totalmente con la mezcla unirlos con alambres de amarre o pita
de yute en 3 sitios (extremos y centro)

28. Introducción de la canastilla en el taladro que previamente ha sido limpiado con una
cucharilla; esta introducción es manual procurando, se deslice el mortero.
Introducción de la varilla o perno, tan pronto se haya introducido la canastilla en el
taladro, en el mortero se introduce la varilla por la punta hasta que queda 3" de la
rosca fuera del taladro. Esta operación hace que la mezcla fluya por los agujeros hacia
las paredes del taladro, que finalmente adherirán la varilla al taladro.
Instalación de los platos de sujeción y tuercas y tensionado de la varilla. Después de
48 horas como mínimo puede crear esfuerzos de tensión-compresión, es decir
formando la faja de comprensión contínua descrito.

29. b.- Anclaje por fricción
Con elevada presión de contacto
Pernos con casquillo expansivo o Nuez de expansión
El cabezal roscado del perno se atornilla a una cuña (o tarugo) con rosca interior; al ser tensionado el
perno, expande el casquillo (o coraza) cuya superficie exterior es dentada. Este casquillo se soporta
en un anillo presionándose sobre las paredes del barreno. Se usan en todo tipo de rocas. Puede
cementarse, con el auxilio de tubos.
Se construyen en diámetros de 5/8", 3/4" y 7/8", el perno de 3/4 tiene una resistencia mínima a la
ruptura de 22,500 lbs.
Su limitación principal es la pérdida de carga que se produce al poco tiempo de su colocación debido
sobre todo al efecto de las vibraciones.

30. Con baja presión de contacto
Tubo estabilizador de roca por fricción, Tubo ranurado de
fricción, Split set
Fue inventado y patentado por INGERSOLL RAND de EE. UU.
Es un tubo de acero de alta resistencia (PUNTO DE CEDENCIA = Cesar la resistencia de la roca)
60,000 lb/pulg2, y resistencia a la ruptura de 75,000 lb/pulg2, de 4 a 6 pies de longitud, 1 1/2" de
diámetro (38 mm), con ranura de 1/2“ (13 mm) en toda su longitud.
En su parte inferior (exterior) el tubo lleva soldado un anillo cuya finalidad es sujetar la placa o
arandela de presión contra la roca.
En su parte superior (tope del taladro) tiene un adelgazamiento cónico para facilitar su introducción
en el taladro.

31. Una vez introducido el tubo en el taladro, de hecho se deforma plásticamente dentro
del taladro, sirviendo éste de molde para dar la configuración final del ancla,
resultando de lo anterior un íntimo contacto entre el ancla y las paredes del terreno
por la presión radial del ancla, considerándose que esta presión radial es una fuente
de resistencia por fricción contra los movimientos de la roca.
Los principales mecanismos que vienen a formar parte en el medio formado por la
roca y el tubo son:
1.- En condiciones de esfuerzos horizontales elevados, éstos tienden a cerrar el taladro
ayudando a incrementar la presión radial y la resistencia por fricción.
2.- A medida que pasa el tiempo, la oxidación que se forma sobre la superficie del
tubo cubre las asperezas del taladro proporcionando un trabamiento adicional.

32. 3.- Movimientos o acomodamientos entre los estratos deforman al tubo, y éste tiende a
trabarse y acuñarse en dichos estratos.
4.- En caso de presentarse concentraciones elevadas de esfuerzos de tensión y cortante, el
tubo se desplaza fracciones de centímetro liberando las presiones a que está sujeta,
volviendo a asirse sin perder sus propiedades de soporte.
Como aspectos negativos, es su escasa capacidad de anclaje (inferior a 11 ton por perno),
la gran sensibilidad del anclaje al diámetro de perforación y su durabilidad.
Pasos para la Instalación de un Tubo de Fricción
No se puede tensar.Tampoco se inyecta hormigón. El diámetro del taladro es
preponderante y la mayoría de los fracasos se debe a los tubos que quedan demasiado
pequeños o amplios.

33. Se han instalado tubos de fricción en rocas de todos tipos cuyas resistencia a compresión simple van
de 50 a 40,000 lbs/pulg2.
La efectividad de anclaje es:
• 4.80 ton/metro para taladros de 25 mm.
• 7.87 ton/metro para taladros de 35 mm.
• 2.63 ton/metro para taladros de 38 mm.
Estas pruebas de extracción de los tubos se efectúan con gatos hidráulicos, bombas, manómetros,
medidores de deformación (STRAING - GAGE), etc.
Pruebas efectuadas arrojaron que un perforista y su ayudante pueden perforar e instalar de 25 a 30
anclas de 6 pies por guardia.
Las pruebas de extracción indicaron que la fuerza del anclaje es mayor en el fondo del taladro y
menor en el collar del mismo.

34. Instalación
El Split set se instala usualmente con la ayuda de la jack leg o stoper, Jumbos, o
apernadores de roca mecanizados.
Swellex Figs
TO SWELL, abultar, aumentar, hincharse, engrosarse.
Es un nuevo sistema de empernado de rocas desarrollado recientemente por Atlas Copco.
Consiste en un tubo de acero de 41 mm. De diámetro que es deformado para asumir un
diámetro exterior menor 25 mm. Ambos extremos del tubo son sellados con bocinas y
soldados para crear un volumen encerrado. Estas bocinas agregan 5 mm. Más al diámetro.
Finalmente se perfora un agujero en una de las bocinas para introducir agua a presión.

35. Esta agua origina la expansión del perno.
La construcción de la bocina es tal que la presión del agua actúa solo sobre la porción
cilíndrica del perno, evitándose el riesgo de que la bocina salga disparada
violentamente durante la instalación.
Su precio, sensiblemente superior a los restantes pernos, es su mayor inconveniente.
La instalación del Swellex se logra introduciendo manualmente en el taladro (34 a 40
mm. de diámetro) e inyectando luego agua a presión mediante una bomba que se
conecta a la bocina del perno que tiene el agujero. La expansión del perno SWELLEX
se inicia a los 60 a 80 bares de presión. Los mejores resultados se obtienen con
presiones entre 150 a 300 bares.

36. Una vez lograda la expansión (aproximadamente toma 1/2 minuto) cesa la presión del
agua, se desconecta la bomba y el perno queda instalado y trabajando. La bomba es
accionado normalmente por aire comprimido y provee de 150 a 300 bar de presión
con un gasto de agua de 6 lt/min.También existen versiones eléctricas e hidráulicas
de la bomba.
El perno Swellex sostiene la roca mediante fricción en toda su longitud. Cuando el
tubo se expande ocurre una pequeña reducción en su longitud. Esto crea una tensión
que ajusta la bocina contra la roca mediante la placa o arandela de acero.
En roca dura se puede evitar el uso de la arandela de acero dejando una parte del
cuerpo del SWELLEX sobresaliendo del taladro.

49. ARCOS DE ACERO, ARCOS
METÁLICOS, CIMBRAS, CERCHAS
Son estructuras fabricadas con vigas y perfiles metálicos para soporte rígido, cuya
función es sostener las cajas y techo de la labor.
Es un sistema de sostenimiento pasivo debido a que los arcos de acero no interactúan
con la roca; soportan cargas sólo cuando existe movimiento de rocas a algunas
distancias detrás del frente de avance.

50. CARACTERÍSTICAS
Se recurre a este tipo de soporte en condiciones extremas que presenta la roca como son:
• Zonas de rocas fuertemente fracturadas
• Contactos con agua, lodo, arena
• Cruces de zonas en rocas comprimidas y expansivas
• Rocas deleznables donde no existe cohesión
• Tramos colapsados (derrumbes)
• En toda excavación donde hay que efectuar inmediato sostenimiento a medida que
avanza el frente.

51. En este tipo de sostenimiento, es deseable que la estructura cumpla una doble función:
• La de proveer sustento al medio rocoso que puede desprenderse
• Que sea lo más elástico posible para absorver las deformaciones que la roca desarrollará para liberar tensiones.
Si no están bien colocadas, en contacto contínuo con el medio rocoso, son ineficaces y propenso a torcerse bajo cargas
mayores a lo calculado.
El uso de cimbras metálicas debe ser un último recurso cundo el medio rocoso opone un alto grado de dificultad al avance
de la excavación. Debe hacerse con sumo cuidado, controlando que los ensambles, distanciadores, continuidad en la unión
cimbra-roca sean los adecuados, teniendo encuenta que se están sacrificando costos y tiempo.

52. TIPOS DE CIMBRAS
Existen
2 tipos:
1. Cimbras rígidas
Utilizan perfiles H, I y W, conformada por dos o más segmentos que son unidos por
platinas y pernos con tuercas.
2. Cimbras deslizantes y fluyentes
Utilizan perfiles como U y V conformados usualmente por dos o tres segmentos que se
deslizan entre sí, sujetadas y ajustadas con uniones de tornillos.

53. Existe una relación Esfuerzo-Deformación que indica que hasta2,100 kg/cm2 el arco
de acero no sufre mayor deformación; después de este punto tiene lugar un espacio de
“fluencia” con deformaciones constantes, y la falla sucede después de pasar estos
límites.
Para instalar con cierta comodidad estos arcos de acero, es necesario tener en cuenta
el espacio libre que se debe contar hacia las cajas y techo (línea de máxima
excavación); este sobre-espacio servirá además para utilizar cuñas, pernos de anclaje,
etc. a fin de fijar la cercha.

54. Como distanciadores de los arcos, se puede usar fierro corrugado con rosca en ambos
extremos, contando para ello las cerchas con orificios para su ensamble; Se puede usar
madera para cubrir la roca (en este caso los espacios entre la roca y la madera
deberán ser rellenados convenientemente con material fragmentado. Posteriormente
pueden ser cubiertos con shotctrete.

55. PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN DE LAS
CIMBRAS
1. Para iniciar la colocación de una cimbra, se procede a asegurar el techo (usando
marchavantes u otro procedimiento de aseguramiento).
2. Todas las cimbras deben estar correctamente apoyadas al piso mediante las
platinas de acero de base debidamente ubicadas a una profundidad de 20 cm
(cavando previamente con el techo protegido) y correctamente sujetas a la
cimbra inmediata anterior con distanciadores de acero (8 unidades mìnimo)
debiéndose mantener la verticalidad. De ser necesario se debe asegurar la
cimbra anclándola convenientemente a las paredes.

56. 3. Se asegurará entablando el espacio entre las dos últimas cimbras instaladas,
hasta cubrir toda la corona de la excavación (ambos lados de esta corona).
El entablado debe estar apoyado por la superficie externa de la cimbra.
El bloqueo de la cimbra contra las paredes rocosas es esencial para que pueda
haber una transferencia uniforme de las cargas rocosas sobre las cimbras.

57. CONTROL DE CALIDAD
Para que una cimbra funciones ben, deben cumplirse:
• Las cimbras deben estar completamente verticales, aceptándose +/- 3 % con
respecto a la vertical.
• Las cimbras se deben instalar de manera perpendicular al eje de la labor.
• Todos los tirantes o distanciadores deben estar colocados, ya que de esto depende
que el conjunto de cimbras resista adecuadamente.

58. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DEL
ACERO
Es un material muy homogéneo, manufacturado metalúrgicamente en hierro y carbono, pudiendo ser
incorporados manganeso, silicio, níquel, cromo y molibdeno, para formar aleaciones especiales.
Como material, se puede volver a usar luego de ser enderezado al haber cedido ante presiones.
Es un material costoso, por lo que se prefiere utilizarlo para sostenimiento de labores de largas
duraciones (superiores a 10 años).
El acero normal (resistencia 37 DIN 21544) tiene un esfuerzo permisible de 1,400 kg/cm2 (14,000
ton/m2) y un esfuerzo a la deformación plástica de 2,400 kg/cm2.
Un acero de calidad superior (resistencia 52 DIN) soporta un esfuerzo permisible de 2,100 kg/cm2 y
esfuerzo a la deformación plástica superior a 3,000 kg/cm2.

59. CÁLCULOS PARA CIMBRAS METÁLICAS
Carga que soportará la cimbra
W = d * δ * Hp; kg/m lineal de cimbra
Donde:
W = Carga que soportará la cimbra
d = Distancia de separación entre cimbras; m
δ = 2.560 kg/cm2
Hp = Altura de carga (altura que realmente incide sobre el sostenimiento);m
Hp para roca compacta, Mínimo 0.27 (B+ Ht)
Hp para roca compacta Máximo 0.60 (B + Ht)
Hp para roca Suelta Mínimo 0.47 (B + Ht)
Hp para roca suelta Máximo 0.60 (B + Ht)
B = Ancho de la labor; m
Ht = Altura de la labor; m

60. Ejemplo
D = 1.20 m
δ = 2.560 kg/cm2
B = 7.60 m
Ht = 7.75 m
Roca compacta Mínima = 0.27 (7.60 + 7.75) = 4.15 m
Solución
W = 1.20 * 2.560 * 4.15 = 12.74 kg/m lineal de cimbra
= 12.74 * 0.671962 = 8.56 lb/pie
NOTA: Este dato sirve para compararlo con el Cuadro No. 29 adjunto, el Tipo de Viga, principalmente.

69. EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LOS
TIPOS DE SOSTENIMIENTO EN MINERÍA
SUBTERRÁNEA
Se debe tener en cuenta la capacidad de las inversiones en la mina, mercado, capacidad de
producción, profundidad de la mina, métodos de explotación, regularidad del yacimiento,
regularidad de la producción, recuperación,costos de minado, entre otras consideraciones.
Según Luis A. Mendieta Britto OPTIIZACIÓPN DE LOS COSTOS OPERATOIVOPS EN LA UNIUDAD
CERRO CHICO (Cerro de Pasco-Colquijirca 20,000 TM/mes, Pb, Ag, Zn) Julio 2014 PUCP Facultad
de Ciencias e Ingeniería:
TIPO DE SOSTENIMIENTO COSTO $ USA
Cimbra
Cuadro de madera
Perno Split set
Malla Electrosoldada
Lanzado de Shotcrete (sin
material)
Transporte de shotcrete (sin
material)
910 $ USA por cimbra
433.76 $ USA por cuadro
19.75 $ USA por unidad
10.39 $ USA por m2
42.48 $ USA por m3
69.16 $ USA por m3

70. INDICADORES (CONTINUACIÓN SEGÚN
LUIS A. MENDIETA BRITTO
Indicadores
Por cada 2 m de avance se requiere 13 Split set
Por cada 2 m de avance se necesita18 m2 de malla
Para 57 metros de galería de 3.00 x 3.00 m se requiere:
Malla 513 m2
Split set 370 unidades
Shotcrete 126 m3

71. EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LOS TIPOS DE
SOSTENIMIENTO EN MINERÍA SUBTERRÁNEA
Según José P. Carhuamaca Guerrero,Tesis Evaluación y Optimización del
Sostenimiento con Cimbra en Minería Subterránea 2009. UNI-FIGMM:
LABOR COSTO $ USA CIMBRA
SIMPLE
Galería 3.9 x 3.0 m
Colocación de cimbras
Enmaderado con Cimbras (enrejado y
encribado)
Retirado cimbras antiguas
Instalación Cimbras de refuerzo
$ USA por m
$ USA por unidad
$ USA por unidad
$ USA por unidad
$ USA por unidad
222.00
612.00
49.30
172.00
678.00