06 Perforacion Rotativa Por Corte
Páginas: 8 (1819 palabras)
Publicado: 15 de octubre de 2012
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Capítulo 6
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PERFORACION ROTATIVA POR CORTE
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1. INTRODUCCION
La perforación rotativa por corte tuvo su máximo desarrollo en la década de los años 40 en las minas americanas de carbón para el barrenado del recubrimiento y del propio mineral. Con la aplicación creciente en cielo abierto de los equipos rotativos con tricono, este método ha quedado limitado al campo delas rocas blandas con diámetros generalmente pequeños o medios, en clara competencia con los sistemas de arranque directo. En trabajos subterráneos ha sido la perforación rotopercutiva la que ha relegado a los equipos rotativos a las rocas de dureza baja a media y poco abrasivas, potasas, carbón, etc. La perforación por corte en los barrenos de producción se realiza con bocas cuya estructuradispone de elementos de carburo de .tungsteno u otros materiales como los diamantes sintéticos policristalinos, que varían en su forma y ángulo, pudiéndose distinguir los siguientes tipos: a) Bocas bilabiales o de tenedor, en diámetros de 36 a 50 mm.
./
./
./
~1
fld
I
a) BOCAS BILABIALES
./
./
./
b) Bocas trialetas o multialetas, en diámetros de 50 a 115 mm. c) Bocas de labiosreemplazables, con elementos escariadores y perfil de corte escalonado en diámetros desde 150 mm hasta 400 mm.
./
./
b) BOCAS
./
TRIALETAS
y
MULTIPLES
2. FUNDAMENTO DE LA PERFORACION POR
CORTE
./
Las acciones de una boca de corte sobre la roca son, según Fish, las siguientes:
1. Deformaciones elásticas por las tensiones debidas a la deflexión angular de la boca ytorsión a la que se somete a la misma. Liberación de las tensiones de deformación, con un impacto subsiguiente del elemento de corte sobre la superficie de la roca y conminución de ésta. Incremento de tensiones en la zona de contacto boca-roca con desprendimiento de uno o varios fragmentos que una vez evacuados permiten reiniciar el nuevo ciclo. Fig. 6.2. 103
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2.
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3.
e) BOCAESCARIADORA
~
Figura 6.1. Tipos de bocas para perforación por corte.
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'Las experiencias realizadas por Fairhurst (1964) demuestran que. el empuje y el par de rotación sobre la boca sufren grandes variaciones debido a la naturaleza discontinua de formación de los detritus. Fig. 6.3.
La fuerza tangencial es la que vence el esfuerzo resistente de la roca frente a la rotación de laboca. El par «T,», medido en el eje del elemento de perforación,
es el producto de la fuerza tangencial por el radio de la boca. El par resistente sobre el área total.de corte, suponiendo que sea una corona circular, viene dado por:
"-
,
T=,
2
3
3
3
J.!
xErO-r¡ 2
ro
-
2 r1
\...
---(o) donde:
'T, J.! E ro = = = Par resistente. Coeficiente de fricción de laroca. Empuje sobre la boca. Radio exterior de la boca.
'-.
(b)
r 1 = Radio interior de la boca.
Este par resistente es determinado por el mínimo par de la perforadora que permite penetrar la roca. Denominando «re» al radio efectivo de la boca, que se hace igual a
r =
e
,
"
(e)
-x
2
rO3-r¡3
,
rO2-r¡2
Figura
6.2.
Secuencia de corte (Fish y Barker, 1956).
3'-..
N 667
1b 150
n-
EMPUJE PAR DE ROTACION
ARENISCA VELOCIDAD
DARLEY DALE DE CORTE 229 mmJmln
la ecuación
anterior
se transforma
=
J.!
en
T,
445 U100
x E x re.
222
50
o 1 O
025 1 6
0,5 I 12 5 DISTANCIA DE
'o 75 I 19 CORTE
10 I 25
1 25 In I 30 mm
Se deduce que si «J.!»es constante, el par es proporcional al empuje que se ejercesobre el útil de corte. En la realidad, el coeficiente «J.1»no es constante, ya que varía con el espesor de corte y con el propio empuje. El índice que determina la penetración en la roca se obtiene por la relación entre la energía consumida por la perforadora y la energía específica de la roca. La energía total consumida por el equipo es «2¡¡N,T,», siendo «N,» la velocidad de rotación, por lo que...
Capítulo 6
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PERFORACION ROTATIVA POR CORTE
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1. INTRODUCCION
La perforación rotativa por corte tuvo su máximo desarrollo en la década de los años 40 en las minas americanas de carbón para el barrenado del recubrimiento y del propio mineral. Con la aplicación creciente en cielo abierto de los equipos rotativos con tricono, este método ha quedado limitado al campo delas rocas blandas con diámetros generalmente pequeños o medios, en clara competencia con los sistemas de arranque directo. En trabajos subterráneos ha sido la perforación rotopercutiva la que ha relegado a los equipos rotativos a las rocas de dureza baja a media y poco abrasivas, potasas, carbón, etc. La perforación por corte en los barrenos de producción se realiza con bocas cuya estructuradispone de elementos de carburo de .tungsteno u otros materiales como los diamantes sintéticos policristalinos, que varían en su forma y ángulo, pudiéndose distinguir los siguientes tipos: a) Bocas bilabiales o de tenedor, en diámetros de 36 a 50 mm.
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~1
fld
I
a) BOCAS BILABIALES
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b) Bocas trialetas o multialetas, en diámetros de 50 a 115 mm. c) Bocas de labiosreemplazables, con elementos escariadores y perfil de corte escalonado en diámetros desde 150 mm hasta 400 mm.
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b) BOCAS
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TRIALETAS
y
MULTIPLES
2. FUNDAMENTO DE LA PERFORACION POR
CORTE
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Las acciones de una boca de corte sobre la roca son, según Fish, las siguientes:
1. Deformaciones elásticas por las tensiones debidas a la deflexión angular de la boca ytorsión a la que se somete a la misma. Liberación de las tensiones de deformación, con un impacto subsiguiente del elemento de corte sobre la superficie de la roca y conminución de ésta. Incremento de tensiones en la zona de contacto boca-roca con desprendimiento de uno o varios fragmentos que una vez evacuados permiten reiniciar el nuevo ciclo. Fig. 6.2. 103
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2.
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3.
e) BOCAESCARIADORA
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Figura 6.1. Tipos de bocas para perforación por corte.
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'Las experiencias realizadas por Fairhurst (1964) demuestran que. el empuje y el par de rotación sobre la boca sufren grandes variaciones debido a la naturaleza discontinua de formación de los detritus. Fig. 6.3.
La fuerza tangencial es la que vence el esfuerzo resistente de la roca frente a la rotación de laboca. El par «T,», medido en el eje del elemento de perforación,
es el producto de la fuerza tangencial por el radio de la boca. El par resistente sobre el área total.de corte, suponiendo que sea una corona circular, viene dado por:
"-
,
T=,
2
3
3
3
J.!
xErO-r¡ 2
ro
-
2 r1
\...
---(o) donde:
'T, J.! E ro = = = Par resistente. Coeficiente de fricción de laroca. Empuje sobre la boca. Radio exterior de la boca.
'-.
(b)
r 1 = Radio interior de la boca.
Este par resistente es determinado por el mínimo par de la perforadora que permite penetrar la roca. Denominando «re» al radio efectivo de la boca, que se hace igual a
r =
e
,
"
(e)
-x
2
rO3-r¡3
,
rO2-r¡2
Figura
6.2.
Secuencia de corte (Fish y Barker, 1956).
3'-..
N 667
1b 150
n-
EMPUJE PAR DE ROTACION
ARENISCA VELOCIDAD
DARLEY DALE DE CORTE 229 mmJmln
la ecuación
anterior
se transforma
=
J.!
en
T,
445 U100
x E x re.
222
50
o 1 O
025 1 6
0,5 I 12 5 DISTANCIA DE
'o 75 I 19 CORTE
10 I 25
1 25 In I 30 mm
Se deduce que si «J.!»es constante, el par es proporcional al empuje que se ejercesobre el útil de corte. En la realidad, el coeficiente «J.1»no es constante, ya que varía con el espesor de corte y con el propio empuje. El índice que determina la penetración en la roca se obtiene por la relación entre la energía consumida por la perforadora y la energía específica de la roca. La energía total consumida por el equipo es «2¡¡N,T,», siendo «N,» la velocidad de rotación, por lo que...
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