Training perforacion dth
- 1. Sandvik Mining and Construction Perforacion DTH Antofagasta Mayo 2017
- 2. Sandvik Mining and Construction José Miguel Gálvez 23 años en Sandvik Ingeniero de Minas de la ULS 8 años en operación UG y SF Una Señora 2 Hijos ( 23 y 30 años) Pasatiempos Música ( estudios de canto y guitarra) Pintura ( oleo ) Escribir ( 2 libros sin publicar)
- 3. Sandvik Mining and Construction Perforacion DTH contenido Teoría y técnica − Teoría penetración de la roca − Principio de la perforación DTH − Ciclo de trabajo del martillo Energía y eficienia − Cálculo de la Energía − Parámetros importantes − Percusión − Avance − Velocidad de Rotación − Barrido Perforación DTH − Tipos de martillos − Ventajas Resumen
- 4. Sandvik Mining and Construction Perforación DTH Objetivos del curso Después de haber completado este curso, los participantes podrán: − Entender la teoría de penetración de la roca − Ser capaz de describir el principio de la perforación DTH − Ser capaz de describir el ciclo de trabajo de un martillo DTH − Entender el compresor de aire, volumen y presión de aire y su influencia en la perforación − Entender la relación entre el rendimiento del artillo y el suminsitro de aire − Entender los parámetros de perforación y sus efectos en el rendimiento de la perforación: percusión, avance, barrido y rotación
- 5. Sandvik Mining and Construction Perforación DTH Objetivos del curso − Entender que es un Tunning Ring , un Choke y cuando y por que deben ser usados. − Conocer los principales tipos de martillos DTH disponibles en el mercado − Conocer las ventajas de la perforación DTH y las diferentes situaciones en donde se usa la perforación DTH
- 6. Sandvik Mining and Construction Teoría y técnica penetración de la roca En perforación por percusión, DTH o TH, la fuerza para penetrar la roca es creada a través de una onda de choque que es generada cuando el pistón golpea la herramienta de perforación Martillo Down the hole (DTH) Top hammer (TH) Martillo
- 7. Sandvik Mining and Construction Teoría y Técnica penetración de la roca Cuando la herramienta de perforación en contacto con la roca se ponde bajo carga el esfuerzo se acumula bajo la zona de contacto La forma en que la roca reacciona a esta tensión , depende de sus características y de la carga.
- 8. Sandvik Mining and Construction Teoría y técnica penetración de la roca Los botones de carburo de tungsteno de la broca se ponen bajo carga cada vez que el pistón golpea la culata de la broca La penetración de la roca en perforación por percusión se divide en 4 faeses: − Deformación elastica − Pulverización de la roca − Formación de grietas − Desastillamiento
- 9. Sandvik Mining and Construction Teoría and técnica penetración de la roca La penetración de la roca en perforación por percusión se divide en 4 fases: − Deformación elástica − Pulverización de la roca − Formación de grietas − Desastillamiento Fuerza de la onda de choque
- 10. Sandvik Mining and Construction Theory and technique rock penetration Load La penetracion de la roca en perforación por percusión puede ser dividio en 4 fases: − Deformación elástica − Pulverización de la roca − Formación de grietas − Desastillamiento
- 11. Sandvik Mining and Construction Teoría y Técnica penetración de la roca Carga La penetración de la roca en perforación por percusión se divide en 4 etapas − Deformación elástica − Pulverización de la roca − Formación de grietas − Desastillamiento
- 12. Sandvik Mining and Construction Theory and technique rock penetration Carga La penetración de la roca en perforación por percusión se divide en 4 etapas: − Deformación elástica − Pulverización de la roca − Formación de grietas − Desastillamiento
- 13. Sandvik Mining and Construction Theory and technique rock penetration Todo esto sucede muy rápido ya que los martillos DTH golpean a una frecuencia muy alta, alrededor de 1000 to 3000 golpes por minuto Lo que penetra el botón el cada golpe depende del tipo de roca, pero normalmente está en el rango de 1 mm por golpe.
- 14. Sandvik Mining and Construction 14 Teoría y técnica principio de la perforación DTH Compresor Equipo Herramienta de perforación Componentes mas importantes
- 15. Sandvik Mining and Construction Teoría y técnica principio de la perforación DTH Equipo Seguridad y ergonomía Fácil operación Largo de barra Capacidad de barras de la casetera Tiempo inproductivo Important contribution to productivity by a rig comes from reduction of time for non drilling activities, such as: − Shifting − Hole spotting − Drill tube handling
- 16. Sandvik Mining and Construction 16 Compresor Volumen de aire Presion de operación Un compresor mas grande solo mejorará el rendimiento si el martillo puede usar el aire extra Teoría y tecnica principio de la perforacion DTH
- 17. Sandvik Mining and Construction 17 Teoría y Técica principio de la perforación DTH Herramientas de perforación Martillos y bits Generalemente el martillo debe ser seleccionado de acuerdo a las condiciones máximas de operación del compresor − La recomendación es que el martillo utilice aproximadamente el 85% de la capacidad de suministro de aire del compresor. La broca debe ser seleccionada para proporcionar la mejor tasa de perforación y vida útil posible en condiciones de roca actuales Diseño de cara y cabeza Orificios de barrido Forma de botón y grado de carburo
- 18. Sandvik Mining and Construction Teoría y Técnica principio de perforación DTH Herramientas de perforación Barras Las barras deben seleccionarse para satisfacer altas dmanadas en: − Resistencia al desgaste − Laraga duración de los hilos − Fácil acople y desacople − Bajo peso
- 19. Sandvik Mining and Construction Teoría y técnica principio de la perforación DTH El compresor , en la peforadora o como una unidad separada entrega aire en el sistema de perfoación El objetivo es entregar aire con el mínimo e perdidas al martillo − Brras de perfotación, mangueras , etc
- 20. Sandvik Mining and Construction Teoría y técnica Ciclo de trabajo del martillo El flujo de aire está restringido en el martillo y esto lo comprime y hace que funcione de acuerdo a un ciclo diseñado Durante un ciclo del pistón ( hacia adelante y atrás), aire se libera 2 veces del martillo y usado para barrer y remover el detritus El objetivo es consumir el aire con altos niveles de eficiencia. Click on the hammer for air flow animation
- 21. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia cálculo de la energía W= mxv2 2 W= Energía m = Masa (peso del pistón) v = velocidad de impacto Calculo de la energía cinética en el Pistón cuando este golpea la culata del bit. Ejemplo: Tipo de martillo RH550 6” Peso del Pistón 18 kg 39,6 lb Velocidad de impacto 10 m/s 33 ft/s Energía del Pistón 900 Joule Frecuencia 2100 BPM Potencia ~31,5 kW
- 22. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia cálculo de la energía La energía del pistón que se transfiere a la zona de contact o entre a broca y la roca depende de varios factores, tales como: Energia del Pistón Areas de impacto Características del material La energía en el Impacto causará una onda de choque que viaja a través de la broca a la velocidad de más de 5 000 m / s (velocidad del sonido en acero)
- 23. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia cálculo de la energía En perforación DTH se transfiere el 85 % de la energían producida por el golpe del pistón hacia el contacto bit-roca. Al convertir la energía cinética en una Onda de choque que viaja a una velocidad de Más de 5 000 m / s, el pistón de 18 kg en este Ejemplo genera una fuerza en el bit Lo que corresponde a alrededor de 75 000 kg!
- 24. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia cálculo de la energía La eficiencia de la perforación es una medida de cuánto de la energía suministrada se utiliza para la perforación La energía que no se utiliza o no se transfiere , se devuelve por la sarta de perforación produciendo daños a la herramienta de perforación y al equipo. La eficienca de la perforación depende de los siguentes factores: − Percusón − Avance − Rotación − Capacidad de barrido Click on picture to see DTH drilling in action
- 25. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia fuerza de percusión La fuerza de percusión en la perforación DTH viene de la onda de choque creada cuando el aire comprimido hace que pistón en el martillo golpee la parte superior de la broca La presión de aire de aire creada en el martillo está influenciada por : Suministro de aire en el compresor Altura geográfica Temperatura ambiente Tamaño del choke del martillo Volumen de la camara de aire del martillo
- 26. Sandvik Mining and Construction / 14 /21 / 24 / 17 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hammer Operating Pressure Penetration rate % Bar 10 14 17 21 24 PSI 150 200 250 300 350 Energía y eficiencia fuerza de percusión
- 27. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia fuerza de percusión El flujo de aire desde el compresor hasta el martillo lo hace funcionar dentro de sus límites de diseño El aire requerido por un martillo DTH depende del tamaño y diseño Todos los martillos especifican los consumos de aire a distintas presiones
- 28. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia fuerza de percusión Anillos especiales(tuning rings) se pueden poner en la camara de aire para compensar la falta de aire suministrada desde el compresor Esto reduce el volumen de la cámara de aire, lo que crea mayor presión con el mismo volumen de aire, acorta la carrera del pistón y aumenta la frecuencia Tuning ring Los martillos que tienen este dispositivo( tuning rings) como opción está marcado como “Low Volume Option” en el catálogo de prodcutos.
- 29. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia rvelocidad de rotación La correcta velocidad de rotación es importante para la velocidad de penetración y vida útil del bit El cálculo de la velocidad de rotación está basado en el diámetro del bit, frecuencia de percusión y tipo de roca Rotation speed (rpm) = f x b x D f = percussion frequency (BPM) D = bit diameter (mm) b = indexing distance (mm) Click on picture for calculator
- 30. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia relocidad de rotación La fórmula servirá como una guía pera encontrar la correcta velocidad de rotación Puede ser necesario un ajuste fino alrededor del valor calculado para encontrar la velocidad de rotación óptima Un buen indicador de la velocidad de rotación óptima es el tamaño de los detritus, cuánto más grande mejor Indexing distance Indexing distance
- 31. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia velocidad de rotación Velocidad correcta Velocidad incorrecta
- 32. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia velocidad de rotación La frecuencia de Percusión para un martillo dependerá del suminsitro de aire desde el compresor Para calcular y ajustar la velocidad de rotación correcta es importante conocer la relación aire presión / frecuencia para el martillo RH550 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 10/150 14/200 17/250 21/300 24/350 Bar/Psi BPM 3" 4" 5" 6" 8"
- 33. Sandvik Mining and Construction Energía y eficienica barrido Una velocidad de barrido insuficiente aumentará el riesgo de quedar atrapado en el pozo Una alta velocidad de barrido causará desgastes prematuros en el cilindro del martillo y el bit Recuerde que la velocidad de barrido es alta en el martillo ya que tiene un diámetro menor que el resto de la sarta Click on picture for animation
- 34. Sandvik Mining and Construction Energía y eficiencia barrido In some drilling situations more flushing capacity is needed. This can be in deep or very wet holes En situaciones de mucha profundidad o humedad se necesita mas capacidad de barrido Para ello se utiliza un dispositivo especial de estrangulamiento Choke
- 35. Sandvik Mining and Construction Perforación DTH Resumen Teoría técnica − En perforación por pecusión DTH o TH, la fuerza para penetrar la roca es entregada por la onda de choque creada cuando el pistón golpea la zona de impacto del bit. − Los botones en la broca se ponen bajo carga cada vez que el pistón golpea el bit. − La penetración de la roca en perforación por percusión se prodcuce en 4 fases: − Deformación elástica − Pulverización de la roca − Formación de grietas − Desastillamiento