PERFORADORAS BUCYRUS ERIE

I. DEFINICIN GENERAL

I.1. Perforacin

Perforacin derocas, es la rotura que se realiza en un determinado cuerpo roca, terreno) de una profundidad determinada en forma de testigos circulares o cilndricos para luego arrancar o volar el material requerido.

Dentro de las perforaciones en minera superficial tenemos dos tipos:

Primaria

Secundaria.

I.1.1. Perforacin Primaria

Es la primera perforacin que se realiza al cuerpo (mineralizado, roca, etc.) para luego ser arrancado el material, dentro de este tipo de perforacin la ms utilizada es la perforacin rotativa Fig. 01.

Fig. 01. Perforadora Brucyrus

I.1.2. Perforacin secundaria.-Es la segunda perforacin despus de voladura que se realiza al cuerpo (mineralizado, roca, etc.) para luego ser arrancado el material.

I.2. Perforadora rotativa.

Estas perforadoras se basan en el principio rotativo y el avance se realiza por desgaste de la roca causada por la broca del barreno.

Este tipo de perforacin originalmente, fue usada en la perforacin de pozos depetrleo, actualmente est siendo usada en la perforacin primaria para la voladura en minas a cielo abierto, en rocas cada vez ms duras y funcionan accionadas por motores diesel o energa elctrica.

En la perforacin rotativa se distingue 3 tipos:

Rotacin - trituracin.

Rotacin - corte.

Abrasivo - rotativa.

I.2.1. Perforadora de Rotacin - Trituracin:

Esta perforacin es unmtodode intensodesarrollo, es aplicable en perforacin de rocas con una compresibilidad de hasta 5000 Kg./cm2.

La fuerza de avance es utilizada para presionar constantemente los botones contra la roca. Se requiere una fuerza de avance muy grande, normalmente de 2 a 3.5 TN-s/pulgada de dimetro de broca Fig. 02.

Fig. 02. Brocas

El peso de la mquina utilizada puede limitar la fuerza de avance a ser aplicada. La mquina requiere siempre ser posicionada firmemente en el piso. La fuerza de avance es transmitida a los tubos de perforacin a travs de un avance de tipo cadena con accionamiento hidrulico.

En este sistema de perforacin, la rotacin sirve para girar la broca y as una parte nueva del fondo del taladro puede ser trabajada.

La remocin de los detritus se lleva a cabo con aire de barrido, a veces conjuntamente conaguaes inyectado a travs de los tubos de perforacin. Las partculas son sopladas para fuera, por entre los tubos y la pared. Normalmente se emplean toberas reemplazables las que son adaptadas a los trconos donde el conducto del barrido emerge, y parte del aire del barrido se emplea para mantener limpios los rodamientos del trcono y enfriarlos. Con el fin de que el barrido sea lo ms eficiente posible es necesario que el caudal de aire tenga una velocidad determinada, por otra parte debe existir un correcto balance entre el caudal del aire suministrado y la corona anular formada entre el dimetro exterior del tubo y la pared del barreno.

El motor de rotacin es una mquina para perforar con triconos, es accionada hidrulicamente y a velocidades reguladas continuamente.

I.2.2. Perforadora de Rotacin - Corte:

Es empleada en perforaciones de formaciones rocosas, blandas y de compresibilidad de hasta 1500 bar.

En este mtodo de perforacin la energa es transmitida por los tubos deaceroque mediante rotacin y presin, fuerzan a los insertos de carburo de tungsteno contra la roca, el filo de los insertos genera una presin en la roca, la que a su vez sequiebray se rompe en pedazos.

El mecanismo de rotacin, normalmente es hidrulico, est montado en avance accionado en el ltimo de los tubos de perforacin. La velocidad es normalmente alrededor de 80 r.p.m., que puede variar de acuerdo con la naturaleza del terreno.

I.2.3. Perforadora Abrasivo - Rotativa:

Es normalmente usada en prospeccin cuando se desean obtener unamuestrao testigo; en este caso se usa una broca tipo corona con insercin de diamantes.

Entre los principales equipos de perforacin rotativa se tiene:

Perforadoras Rotamec 2200 de Atlas Copco: montado sobre orugas totalmente hidrulicas, es utilizado en perforacin primaria en minera a cielo abierto. La perforacin se efecta con trconos de " y perfora taladros verticales hasta 65 pies con una velocidad de 85 pies / hora.

Perforadoras Bucyrus Erie; diseadas para la perforacin de minera a cielo abierto, tiene una capacidad hasta 97.5 pies de longitud, con dimetros de 9 a 15 pulgadas y utiliza brocas tricnicas.

Perforadoras Long Year44, p 38, con diamantes de corona (sondas rotativas), cuya finalidad es obtener sondas o testigos, entre otros.

II. PERFORADORA BUCYRUS ERIE:

Son mquinas que estn montadas sobre orugas y neumticos que tienen un principio de rotacin y trituracin, para trabajos especficos de produccin en bancos en minera superficial, tiene una capacidad hasta 97.5 pies de longitud, con dimetros de 9 a 15 pulgadas y utiliza brocas tricnicas.

II.1. Modelos de Las Perforadoras Bucyrus Erie

Son mquinas hidrulicas de rotacin - trituracin.

Se tienen los siguientes modelos:

Perforadoras Brucyrus BE 60 R.

Perforadoras Brucyrus BE 50 R.

Perforadoras Brucyrus BB 47 R

Perforadoras Brucyrus BE 45 R.

Estas perforadoras hacen taladros circulares con el uso de brocas tricnicas que varan de 9 7/8" hasta 12 " segn elmodelode perforadora.

Otros modelos

II.2. Caractersticastcnicasde las perforadoras BE 45 R y BE 60 R son:

Caractersticas Tcnicas de las Mquinas BE:

II.3 Sistemasprincipales de Bucyrus Erie:

1. Sistema Principal de Aire.- El aire del sistema sirve para la expulsin de las partculas y limpieza del barreno. El aire comprimido es proporcionado por un compresor rotativo.

2. Sistema Auxiliar de Aire.- Es proporcionado por el compresor adicional accionado por un motor elctrico, el cual comprime suficiente aire para el accionamiento de los diferentes controles.

3. Sistema Hidrulico.- Dos bombas accionadas por medio de un motor elctrico proporcionan la presin hidrulica necesaria para el empuje, gua central, llave deherramientas(mordaza o tenazas), elevacin del mstil (castillo), gatos y veladores.

4. Sistema de Elevacin.- El bastidor gua conduce a lo largo del mstil a la cabeza de rotacin que influye el motor. Toda esta unidad esta soportada en el mstil mediante el eje cargador y el conjunto pin - cremalleras.

5. Sistema de Elevacin Propulsin.- El motor de elevacin - propulsin, as como la caja de transmisin estn situadas y fijadas a los soportes del mstil.

6. Sistema de Lubricacin.- La lubricacin es una de las tareas ms importantes en elmantenimientode la perforadora, como son los aceites para los motores ycompresores;grasaspara todos los rodamientos de bolas y rodillos, engranajes abiertos y cadena de rodillos. Existiendo sistemas de engrase centralizados que son automticos.

7. Sistema Elctrico.- Los motores elctricos y generadores, estn entre las ms eficientes mquinas conocidas hasta hoy y pueden trabajar con una mnimaatencin.

II.4. Partes de una Perforadora Bucyrus Erie.

En todas las mquinas perforadoras BE se pueden observar las siguientes partes generales Fig. 03.

Fig. 03. Perforadora brucyrus Erie

1. Sala de Mquinas.- En esteambientese encuentran todas las mquinas: El compresor principal, el compresor auxiliar, el ventilador, el generador de corriente continua, el motor de corriente alterna, los paneles elctricos, bombas de engrase, la bomba hidrulica, depsito de aceite, etc.

2. Castillo o Mstil.-En laestructuraportante de la columna de perforacin o sea el motor de rotacin, barreno, broca; adems est ubicado el elevador de cable, en la parte superior lleva ruedas dentadas para el control de la cadena de sujecin de la columna de perforacin; aqu tambin encontramos la porta barrenos para guardar los mismos.

a) Columna de perforacin.-La columna de perforacin que va en el castillo del mstil del equipo de perforacin, es la que sirve directamente para la perforacin de los taladros, se observa las siguientes partes:

i. Cabeza Motriz.-Es la parte superior de la columna de perforacin que lleva el motor de giro correspondiente al conjunto barreno - broca; adems por all ingresan los conductos de aire y agua para el barrido de los detritus y la refrigeracin de la broca.

ii. Esta cabeza motriz baja y sube segn se opera para perforar un taladro; est unido al castillo o mstil por cremalleras y guiadores. El descenso y ascenso se controla a travs de ruedas dentadas que lleva en ambos lados de su caja y por ellas pasan las cadenas de transmisin de la presin hidrulica de empuje, que es accionado desde la base del castillo por una bomba hidrulica.

iii. Barreno.-Es una barra cilndrica fabricado de acero aleado y con tratamiento trmico integral. En uno de sus extremos tiene hilos macho que permiten el acople con la caja rotatoria y en el otro, hilo hembra donde se conecta el estabilizador. Ambos hilos son Beco (hilo grueso) de 2 hilos por pulgada. Inmediatamente despus de los hilos (y en el exterior) tiene muescas que permite sujetarlo a la mquina (por medio de muelas hidrulicas) cuando se realiza su acople o desacople.

Estos tubos de acero tienen la finalidad de transmitir el giro y fuerza de empuje a la broca para as efectuar la perforacin; adems por su agujero central corre el aire yel aguade perforacin. La longitud de la barra de perforacin (stem) es variable as como tambin su dimetro de acuerdo al modelo de perforadora.

iv. Estabilizador.-Llamado tambin Rimer son tubos de 1.5 m de longitud que van ubicados entre la broca y el barreno, estas son piezas de mayor dimetro que los barrenos y sirven como su nombre los indica para estabilizar la columna de perforacin, es decir para que no oscile y evitar excentricidades en la perforacin como el desgaste anmalo de trcono ( Desgaste de los faldones y de las hileras perifricas de los conos de la broca); Las barras de perforacin de ven favorecidas ya que estas no se desgastan prematuramente por laaccinabrasiva y tambin ayuda a la broca a dar el dimetro correspondiente al taladro sin causar grantrabajoen la broca utilizada.

Existen dos tipos de estabilizadores:

Estabilizador de Aletas: son tubos que llevan soldados longitudinalmente y en los lados opuestos radicales placas de acero con insertos de metal duro.

Estabilizador de rodillos: son tubos similares con la diferencia de que en los costados, longitudinalmente tienen cavidades en las cuales llevan alojados los rodillos alargados, que operan en el dimetro del taladro y giran segn el conjunto.

En estos estabilizadores no se debe permitir el desgaste total de las aletas o rodillos, ya que pueden caer parte de ellas dentro del hueco y daar la broca.

Cuando ocurre un desgaste incorrecto de las aletas o rodillos es como resultado de:

Excentricidad del estabilizador

Mal empate de la broca

Barrenos torcidos

Carro desnivelado

v. Broca.- Es la ms importante herramienta de perforacin, tanto porque es la que directamente efecta la perforacin, como por su elevado costo y corta duracin.

Las brocas utilizadas por las perforadoras rotativas son tricnicas, las cuales constan de un cuerpo con tres rodillos cnicos mviles equipados con botones de carburo cementado. Los botones estn distribuidos sobre los tres rodillos de tal manera que la totalidad del fondo del taladro es perforado cuando se rota el tricono.

b) El triconofunciona en dos formas distintas segn que la roca sea blanda o dura. En el primer caso los ejes de los conos no pasan por el eje de rotacin del tren de perforacin, sino que tienen un cierto descentrado lo cual hace que los dientes no rueden solamente por el fondo del agujero si no que les dan a la vez un movimiento de deslizamiento capaz de arrancar un trozo de roca blanda. En cambio cuando la roca es dura este descentrado es mucho menor o nulo incluso. Los dientes del cono rompen la roca por impacto Fig. 04.

Fig. 04. Brocasticnicas

Los conos del tricono se enumeran en el sentido de las agujas del reloj, mirando este por debajo.

Las variedades de brocas ticnicas usadas son:

c) Brocas de dientes: Estas brocas llevan como estructura de corte formas alargadas de acero, incrustadas en los conos llamados dientes de acero que sonaleacionesde acero nquel molibdeno que son carburadas, enfriadas luego tratadas trmicamente logrndose dientes resistentes a la astilladura y a la fractura, con una mxima resistenciatoleranciaal desgaste y al impacto en el duro trabajo a la que son sometidos al perforar una roca.

d) Brocas de insertos: La estructura de corte de estos trpanos est formada por insertos cilndricos de carburo y tungsteno colocados a presin dentro de orificios maquinados en cada uno, en el nmero suficiente y distribucin adecuada. El principio bsico empleado para este tipo de trepano es que las partes expuestas o sobresalientes de los insertos de carburo de tungsteno producen una accin de impacto y el consecuente resquebrajamiento de la roca.

Para laseleccinde brocas a utilizarse depende del Material que se va ha perforar y la presencia delpersonal; para el material suave como el ripio, arcilla, limo, requiere de una broca ticnica de dientes, para una buena penetracin y un bajo costo.

Para rocas medianamente duras, tales como calizas, areniscas, diorita, una broca tricnica de dientes medianos, o se puede usar tambin un tipo de broca tricnica de carburo de tungsteno.

Para material duro, como fierro, un tipo de broca tricnica con insertos de carburo de tungsteno para terreno duro.

Para determinar el tipo o modelo de broca que se ha de usar en la perforacin de las diferentes variedades de roca que se tiene en la mina, tanto en mineral como en desmonte, se tiene en cuenta las recomendaciones que especifican los fabricantes de triconos, de acuerdo a las caractersticas que indican a susproductos.

Partes Principales de una Broca Tricnica Fig.04

1. Espiga o conexin macho, en el borde se encuentra el tipo, nmero de serie, medida de la broca y nmero de ensamblaje.

2. Hombro de la espiga, borde macho y tope de la espiga.

3. Cuerpo.

4. Pata o pierna de la broca.

5. Faldn en nmero de tres, cuyafuncinjunto con la pata es el soporte de los conos.

6. Conos N 1, N 2, N 3.

7. El cono N 1 lleva punta de flecha para evitar se forme testigo, los conos

8. subsiguientes se enumeran siguiendo la direccin a las agujas del reloj.

9. Dientes o insertos de la hilera exterior incluyendo el calibre.

10. Dientes o insertos intermedios o filas intermedias.

11. Dientes o insertos interiores o de nariz.

12. Boquilla para aire o tobera de barrido.

Entre las partes internas de las brocas se pueden observar:

1. Conductos de aire que comprenden el conducto de aire principal y conductos secundarios para los rodamientos.

2. Rodamientos que comprenden los cojinetes de rodillos y bolas.

3. Flanco de la pista del cojinete de bolas.

4. Buje o botn de nariz.

5. Pin piloto.

6. Buje.

III. CONCLUSIONES

Las perforadoras BUCYRUS ERIE son de mquinas de gran produccin en minera superficial.

Esta montado sobre orugas y diseada para perforar agujeros para voladura, para ello se utiliza tuberas de perforacin, usa motor diesel para accionar el compresor de aire y el sistema hidrulico.

IV. RECOMENDACIONES

Para la optimizacin de las operaciones de perforacin tendientes a la mejora de la productividad, basados en los principios de la productividad de los activos (equipos de perforacin), reduccin de los costos totales de perforacin y gestin a la seguridad a travs de la evaluacin constante delos potenciales riesgos operacionales, elementos relevantes en la toma de decisiones operacionales.

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