Formulario - Servicios Auxiliares Mineros

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3.6 FÓRMULAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS
CURSO: SERVICIOS AUXILIARES MINEROS
Ph.D. Glicerio Taype Quintanilla
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA DE MINAS
Escuela Profesional de Ingeniería de Minas
CARACTERÍSTICAS MEDIAS DE MARTILLOS 
NEUMÁTICOS
Relación diám. Pistón / diám. barreno 1,5- 1,7
Carrera del piston (mm) 35- 95
Frecuencia del golpeo (golpes/min) 1500- 3400
Velocidad de rotación (rimin) 40- 400
Consumo relativa de aire
(m3/min. cm. diámetro)
2,1- 2,8
CARACTERÍSTICAS MEDIAS DE MARTILLOS HIDRÁULICOS
• PRESION DE TRABAJO (MPa) 7,5 - 25
• POTENCIA DE IMPACTO (kW) 6 - 20
• FRECUENCIA DE GOLPEO (golpes/min) 2000 - 5000
• VELOCIDAD DE ROTACION (r/min) 0 - 500
• PAR MAXIMO (Nm) 100 - 1800
• CONSUMO RELATIVO DE AIRE
(m3/min.cm diam ) 0,6 - 0,9
DIÁMETRO DEL 
VARILLAJE
(mm-pulg)
POTENCIA 
DISPONIBLE DEL 
MARTILLO
(kW)
25,4 - 1" 8-12
31.7 - 1'/4" 10-14
38,1 - 1'/2" 14-16
44,5 - 13/4" 16-18
50,8 - 2" 18-22
PM = Potencia proporcionada
Pm = Presión del aire que actúa sobre el pistón. 
Ap = Área efectiva del pistón.
Ip = Carrera del pistón.
Mp = Masa del pistón.
MARTILLO EN FONDO (ITH)
DIÁMETRO DE
PERFORACIÓN
(mm)
DIÁMETRO DE LA
TUBERÍA
(mm)
102-115
127-140
152-165
200
76
102
114
152
TIPO DE 
ROCA
VELOCIDAD DE 
ROTACION (r/min)
Muy blanda
Blanda
Media
Dura
40 - 60
30 - 50
20 - 40
10 - 30
CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS MARTILLOS EN 
FONDO
DIÁMETRO DE PERFORACIÓN (mm) 100 125 150 200 300
DIÁMETRO DE PISTÓN (mm) 75 91 108 148 216
CARRERA DEL PISTÓN (mm) 100 102 102 100 100
PESO DEL MARTILLO (kg) 38,5 68,5 106 177 624
CONSUMO DE AIRE (m3/min a 1 MPa) 4,7 6.7 10,1 17,1 28.2
RELACIÓN DIAM. BARRENO/DIAM. PISTÓN 1,33 1,37 1,39 1,35 1,39
CONSUMO RELATIVO DE AIRE (m3/min cm) 0,47 0,54 0,67 0.86 0,94
JUMBOS
NUMERO DE BRAZOS (Nb)
Nb = Número de brazos por operador.
Pj = Producción del jumbo por operador (m/h). 
L v = Longitud de la varilla (m).
VP = Velocidad de penetración (m/h).
tm = Tiempo muerto (sacar varilla, movimiento de la deslizadera y 
Emboquille: 1-2 min).
tb = Tiempo de cambio de broca (1,5 - 3 min). 
Ib = Metros de barreno por cada broca (m) 
e = Eficiencia del operador (0,5 - 0,8).
SECCIÓN DE
EXCAVACIÓN
(m2)
DIÁMETRO DE
PERFORACIÓN
(mm)
<10
10 - 30
> 30
27 - 40
35 - 45
38 - 51
VELOCIDAD DE PENETRACIÓN
La velocidad de penetración depende de :
• Características geomecánicas, mineralógicas y de abrasividad de las rocas.
• Potencia de percusión de la perforadora.
• Diámetro del barreno.
• depende de los siguientes factores:
• Empuje sobre la broca.
• Longitud de perforación.
• Limpieza del fondo del barreno.
• Diseño del equipo y condiciones de trabajo, y 
• Eficiencia de la operación.
Para un equipo dado, la velocidad de penetración puede predecirse a través de los 
siguientes procedimientos:
1. Extrapolando los datos obtenidos en otras condiciones de trabajo.
2. Con fórmulas empíricas.
3. Mediante ensayos de laboratorio sobre muestras representativas 
a) Extrapolando los datos obtenidos en otras condiciones 
de trabajo
F = Factor de corrección
Factores de conversión de velocidades a 
distintos diámetros
DIAMETRO
BARRENO
(mm.)
127 114 102 89 76 70 64 57 51 48 44 41 38
127
114
102
89
76
70
64
57
51
48
44
41
38
1,00
0,85
0,72
0,59
0,46
0,41
0,35
0,30
0,25
0,23
0,21
0,19
0,16
1,17
1,00
0,84
0,69
0,55
0,48
0,42
0,35
0,30
0,28
0,24
0,22
0,19
1,40
0,19
1,00
0,82
0,65
0,57
0,50
0,42
0,35
0,32
0,29
0,26
0,23
1,71
1,45
1,22
1,00
0,79
0,70
0,61
0,62
0,43
0,39
0,35
0,32
0,28
2,15
1,83
1,54
1,26
1,00
0,88
0,76
0,65
,054
0,49
,045
0,40
0,34
2,46
2,09
1,75
1,74
1,14
1,00
0,87
0,74
0,62
0,56
0,51
0,45
0,40
2,83
2,41
2,02
1,65
1,31
1,15
1,00
0,85
0,72
0,65
0,59
0,52
0,46
3,31
2,82
2,36
1,94
1,54
1,35
1,17
1,00
0,84
0,76
0,69
0,61
0,54
3,96
3,37
2,82
2,32
1,84
1,61
1,40
1,19
1,00
0,91
0,82
0,73
0,65
4,35
3,71
3,11
2,55
2,02
1,77
1,54
1,31
1,10
1,00
0,90
0,81
0,72
4,82
4,11
3,45
2,82
2,24
1,97
1,71
1,46
1,22
1,11
1,00
0,89
0,79
5,41
4,61
3,86
3,17
2,51
2,20
1,91
1,63
1,37
1,24
1,12
1,00
0,89
6,10
5,19
4,35
3,56
2,82
2,48
2,15
1,84
1,54
1,40
1,26
0,08
1,00
FÓRMULAS EMPÍRICAS
VP = Velocidad de penetración (m/h).
Pm =Presión del aire a la entrada del martillo (libras/pulg2).
dp = Diámetro del pistón (pulg).
D = Diámetro del barreno (pulg).
RC = Resistencia de la roca a la compresión simple (libras/pulg²/100).
ENSAYOS DE LABORATORIO
A. Método de la Energía Especifica (U. S. Bureau of Mines)
VP = Velocidad de penetración (cm/min).
PM= Potencia de la perforadora (kgm/min).
Re = Rendimiento de transmisión de energía, normalmente entre 
0,6 y 0,8.
D = Diámetro del barreno (cm).
Ev = Energía especifica por unidad de volumen (kgm/cm³).
B. Índice de Perforabilidad (D.R.I.) -Drilling Rate Index
La longitud media de los 
taladros expresada en décimas 
de milímetro constituye el 
llamado valor “SJ”.
TIPO DE ROCA
RC
(MPa)
DUREZA
MOHS
DUREZA
VICKERS
COEFICIENTE
PROTADIAKONOV
INDICE
DRI
CLASIF
Carbon. Marmol 10 < 3,7 < 200
Pizarras 20 < 3 > 70
Carbon. Limolitas 30 2,5 Blanda
Pizarras 40 4,8 100-400
Calizas. Filitas 60 4,4 400 2 80
Esquisto micaceo. Granito 70
Conglomerados, serpentina 80 Media
Clorita 90 5,9 500 10 44
Neis. Anfibolita 110 5 600 7 64
Cuarcita. Diabasa 120
Granito. Pegmatita 130
Granodiorita. Diorita 140
Esquisto micaceo/cuarcitico 150 Dura
Arenisca. Taconita 160
Basalto. Andesita. Riolita 170
Traquita 180
Gabro. Grauwaca 190 6,5 900 17 28
Cuarcita 250
Esquisto cuarcitico 300 Muy dura
> 5,9 > 700 > 15 < 44
Gneis 350
Gabro. Taconita1
400
C. Índice de perforabilidad (I)
Ip = Índice de perforabilidad
Lf = Longitud de filo
D = Diámetro de la broca
Eg = Energía por golpe (libras x pie). 
ng = Número de golpes por minuto.
Si se utilizan brocas de botones la velocidad de 
penetración obtenida para el diámetro estudiado 
se multiplica par 1,15 y con brocas de bisel por 
0,85.
VELOCIDAD MEDIA DE PENETRACIÓN (VPm ) 
Nv = Número de varillas utilizado.
VP = Velocidad de penetración conseguida con la primera varilla.
CAMBIO DE VARILLA
MANUAL AUTOMATIC°
Tiempo de poner varilla
Tiempo de guitar varilla
1,0 min
1,5 min
0,9 min
1,0 min
Tiempo total de varilla 2,5 min 1,9 min
OPERACION TIEMPO
Cambio de barreno 3 min
Posicionamiento y emboquille 1 min
Limpieza de barreno 1 min
Tiempos muertos:
CÁLCULO DE COSTO DE PERFORACIÓN
CT = (CP+CO)/VM + CA; $/m
CP = A+CI ; $/h
CO = CM+CE+CL+CMO ; $/h
CT = Costo total; $/h
CP = Costo de propiedad; $/h
CO = Costo operativo; $/h
VM = Velocidad media; m/h
CA = Costo de accesorios: barrenos , brocas, 
manguitos adaptador de culata ; $/m
A = Amortización; $/h
CI = Intereses y seguros; $/h
CM = Costo de mantenimiento; $/h
CE = Costo de energía; $/h
CL = Costo de lubricantes , aceites, grasas; $/h
CMO = Costo de personal; $/h
Amortización
La amortización depende básicamente de dos factores: de la 
pérdida de valor y deterioro producido por el uso y de la 
pérdida debida al paso del tiempo.
El coste horario de amortización, si se considera que es lineal, 
se calcula de la siguiente forma:
A = (Precio de adquisición – Valor residual)/Vida útil en horas
Vida útil: a) Carros de orugas: 
8.000 á 12.000 h martillo en cabeza 
10.000 á 15.000 h martillo en fondo.
RANGO NORMAL
No. DE 
OPERADO
RES
VELOCID. DE 
PENETRAC
(Cm/Min)
VELOC. MEDIA 
DE PERFORAC
(m/h)
COMPRESOR
DIAMETRO
(mm)
PROFUNDIDAD
CAUDAL DE 
AIRE (l/s)
PRESION 
(Mpa)
MAXIMA (m)
MEDIA
(m)
N
E
U
M
A
T
IC
O
S
- Martillo de mano .
- Martillo de mano .
- Vagón perforador sobre 
ruedas (pequeño)
- Vagón perforador sobre ruedas
- Carro perforador sobre orugas 
(martillo en cabeza)
- Carro perforador sobre orugas 
(martillo en fondo)
32 – 38
38 – 45
38 – 48
48 – 6464 –100
85-150
1,5
3,0
8,0
12,0
20,0
30,0
1,0
2,0
5,0
7,0
10,0
15,0
1
1
1 – 2
1 – 2
1 – 2
1 – 2
25
35
45
55
60
40
4
6
13
16
19
13
30
60
80
200
300-350
200
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
1,2
H
ID
R
A
U
L
IC
O
S
- Carro sobre orugas pequeño
- Carro sobre orugas grande
50 – 75
64 -125
20,0
30,0
10,0
15,0
1 – 2
1 - 2
80
100
25
35
70
80
0,7
0,7
Datos y rendimientos de perforadoras rotopercusivas
ACCESORIOS
TIPO DE ROCA
ABRASIVA
POCO 
ABRASIVA
BARRENOS INTE GRALES
• Intervalo de afilado
• Vida de servicio
20 - 25
150 – 200
150
600 - 800
BROCA DE PASTILLAS
• Intervalo de afilado
• Vida de servicio
20 – 25
200 – 400
150
800 – 1200
BROCAS DE BOTONES –
Diámetro >= 64 mm
• Intervalo de afilado
• Vida de servicio
Diámetro <= 57 mm
• Intervalo de afilado
• Vida de servicio
60 – 100
400 – 100
100 – 150
300 – 600
300
1200-2500
300
900 – 1300
BROCAS DE BOTONES PARA MARTILLO EN FONDO
• Intervalo de afilado
• Vida de servicio
40 – 60
400 – 100
300
1200-2500
VARILLAS EXTENSIBLES - Vida de servicio 600 – 1800 600 – 1800
MANGUITOS - Vida de servicio 100 % vida de 
varillas
100 % vida de 
varillas
ADAPTADORES - Vida de servicio
perforadoras neumáticas
perforadoras hidráulicas
1500-2000
3000-4000
1500-2000
3000-4000
Vida útil de accesorios de perforación en bancos (m)
ACCESORIOS
TIPODE ROCA
ABRASIVA POCO ABRASIVA
BARRENOS INTEGRALES
• Intervalo de afilado
• Vida de servicio
20 – 25
200 – 300
150
700 – 800
BROCAS DE PASTILLAS
• Intervalo de afilado
• Vida de servicio
20 – 25
250 – 350
150
900 – 1200
BROCA DE BOTONES
• Vida de servicio 250 – 550 1000-1300
VARILLAJE EXTENSIBLE
• Vida de servicio
Perforadoras neumáticas
Perforadoras neumáticas
1000-1500
1600-1400
1000-1500
1600-1400
VARILLAS INTEGRALES ROSCADAS
• Vida de servicio
600 – 800 600 – 800
MANGUITOS
• Vida de servicio 100 % vida de varillas 100 % vida de varillas
ADAPTADORES
• Vida de servicio
Perforadoras neumáticas
Perforadoras hidráulicas
1200-1600
2500-3500
1200-1600
2500-3500
Vida de accesorios en túneles y galerías (Metros)
PERFORADORA
DIÁMETRO TALADRO
(m.m.)
P
E
R
F
O
R
A
D
O
R
A
S
 N
E
U
M
A
T
IC
A
S
Perforadora manual 29 – 41
BBC,BBD,RH,PRU 27 – 40
BBC , 
35 – 41
37 – 43
43 – 51
48 - 64
COP 89D 27 – 40
COP 131EL
48 – 64
64 – 76
COP 925
35 – 38
35 – 41
COP 928 38 – 43
COP 932FS 37 – 43
COP 932MS 48 – 64
COP 938FS
37 – 43
43 – 51
COP 938MS
COP 938TMS
64 – 76
64 – 76
P
E
R
F
O
R
A
D
O
R
A
S
 
H
ID
R
A
U
LI
C
A
S
COP 1022
COP 1025
27 – 40
35 – 28
COP 1028HD 35 – 41
COP 1032HD
35 – 43
33 – 38
COP 1238HF
38 – 51
64 – 76
76 – 89
COP 1238ME
38 – 51
45 – 51
51 – 64
64 – 76
76 – 89
51 – 102
51 – 76
COP 1440
45 – 51
38 – 43
51 – 64
64 – 76
COP 1838ME
45 – 51
38 – 43
51 – 64
64 – 76
76 – 89
51 – 102
51 – 76
COP 1838HE
76 – 89
89 – 102
76 – 102
COP 4050 89 – 127
M
A
R
T
IL
LO
 E
N
 
F
O
N
D
O
COP 32 85 – 100
COP 42 105 – 125
COP 44 110 – 130
COP 54 130 – 152
COP 62 155 – 165
COP 64 155 – 178
TIPO DE ROCA
VELOCIDAD DE ROTACIÓN
(r.p.m.)
Blanda
Media
Dura
75 – 160
60 – 80
35 – 70
Velocidades de rotación para diferentes tipos de 
rocas