Libro perforacion diamantina tipos de tuberias para sondeo y de testigo

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS
ESCUELA DE INGENIERÍA DE MINA

2. METODOS DE PERFORACION DIAMANTINA
1. INTRODUCCION DE PERFORACION DIAMANTINA:
 La perforación diamantina es aquella perforación que se hace utilizando brocas
diamantadas pues el diamante es el material existente con mayor dureza y
conductividad térmica sobre el planeta, lo cual le permite actuar como
herramienta de corte con gran efectividad para cortar la roca que se requiere y
extraer convenientemente las muestras o testigos del yacimiento mineralizado.
 La perforación diamantina puede ser usada en una etapa muy temprana
(proyecto Green Field) para delinear cuerpos mineralizados, determinar si la
mineralización profundiza, verificar las leyes y determinar recursos
mineralizados dentro de un yacimiento o proyecto minero. De igual forma puede
usarse también en una etapa posterior (Brown Field) para ampliar las reservas
existentes o puede tratarse de perforaciones en mina que sirven como
perforaciones de control (para producción) o perforaciones confirmatorias en
profundización de interior mina para cubicar nuevas reservas minerales.
El equipo básico de perforación diamantina se compone principalmente de una unidad
de rotación, un bastidor, bomba de agua y lodos, paneles de comando y una unidad de
fuerza (generador). El mecanismo es sencillo, el sistema electro-hidráulico de rotación
genera el torque apropiado que empuja con fuerza generando el avance de la
perforación, mientras que el sistema de lubricación y refrigeración mantiene el flujo y la
presión suficientes para refrigerar la corona y permitir la extracción de las muestras. Los
componentes son livianos con el menor posible para facilitar el desplazamiento de los
equipos de perforación.

3. 2. PASOS PARA UNA PEFORACION DIAMANTINA:
 La perforación diamantina utiliza un cabezal o broca diamantada, que rota en el
extremo de las barras de perforación. La abertura en el extremo de la broca diamantada
permite cortar un testigo sólido de roca que se desplaza hacia arriba en la tubería de
perforación y se recupera luego en la superficie.
Los tamaños estándares básicos son
 7/8 pulgadas (EX)
 13/16 pulgada (AX)
 1 5/8 pulgadas (BX)
 21/8 pulgadas (NX).
La mayoría de barras de perforación son de 10 pies de largo (3,048 m). Después de los primeros
10 pies de perforación, se atornilla una nueva sección de tubo en el extremo superior y así
sucesivamente.

4.  El cabezal diamantado gira lentamente con suave presión mientras se lubrica con agua
para evitar el sobrecalentamiento. La profundidad de perforación se estima
manteniendo la cuenta del número de barras de perforación que se han insertado en la
perforación.
 El perforador escucha la máquina de sondaje con mucho cuidado para evaluar la
condición de la perforación abajo.
 Ajustará la velocidad de rotación, la presión y la circulación de agua para diferentes
tipos de roca y las condiciones de perforación con el fin de evitar problemas, tales como
que quede la broca atascada o recalentamiento del cabezal diamantado.
 Las rocas muy fracturadas (a menudo encontradas cerca de la superficie), además del
riesgo que las barras se atasquen, pueden dejar escapar el agua, con el consiguiente
recalentamiento de la broca. El problema se reduce al mínimo mediante la inyección de
"lodo de perforación" (o aserrín u otros materiales) en la perforación para "tapar" las
fracturas y evitar la fuga de los fluidos.
 Dentro de la tubería de perforación hay otro tubo interno, que tiene un mecanismo de
cierre conectado a un cable de acero. Al final de cada serie de 10 pies, el cable se utiliza
para izar el tubo que contiene el testigo de roca a la superficie donde se puede
recuperar. El testigo se almacena en cajas especialmente diseñadas que contienen
compartimentos para mantener secciones del testigo. Las cajas estándar son de 2,5 pies
de largo (0,762 m) y contienen cuatro compartimentos, así que permiten almacenar tres
metros de testigo en cada caja, pero también hay cajas de 3,3 pies de largo (1,02 m) con
3 compartimientos.
 El testigo de perforación primero se lava y se registra (“loguea”) por un geólogo
calificado, y luego se divide por la mitad para obtener una muestras para los análisis
geoquímicos.
3. TIPOS DE PERFORACON:
3.1. PERFORACION NEUMATICA:
 Se realiza mediante el empleo de una perforadora convencional; usando como
energía el aire comprimido, para realizar huecos de diámetro pequeño con los
barrenos integrales que poseen una punta de bisel (cincel); que se encarga de
triturar la roca al interior del taladro.
En cada golpe que la perforadora da al barreno y mediante el giro automático hace
que la roca sea rota en un círculo que corresponde a su diámetro; produciéndose así
un taladro
 Consta básicamente de:
 Elemento porta barrenas
 Dispositivo retenedor de las varillas de perforación
 Pistón
 Válvula reguladora del paso de aire
 Mecanismo de rotación
 Sistema de barrido

5.  Tipos de Perforadoras convencionales Neumáticas:
a. JACK LEG.- Perforadora con barra de avance que puede ser usada para realizar
taladros horizontales e inclinados, se usa mayormente para la construcción de galerías,
subniveles, Rampas; utiliza una barra de avance para sostener la perforadora y
proporcionar comodidad de manipulación al perforista.

6.  Especificaciones Técnicas:
- Carrera del Pistón = 73.25mm
- Carrera útil del Pistón = 66.7mm
- Frecuencia de impacto = 2250.0g/m
- Longitud de la Perforadora = 686.0mm
- Peso de la Perforadora = 33.0kg
- Peso de la Pierna = 15.0kg
- Carrera de la Pierna de avance = 1270.0mm
- Diámetro interior del cilindro de avance = 67.0mm
- Consumo de aire(620kPa/90psi) = 4 .9 metro cubico
 Ventajas:
- Fácil de usar
- Útil para perforación de tiros cortos
- Rápida mantención
- Bajo precio
- Adaptable a cualquier tipo de roca y terreno
 Desventajas:
- Peligro al no controlar bien la válvula de circuito de aire
- No recomendable para tiros largos
- Crea un pobre ambiente para el operador(perforación ruidosa, contacto
directo con el polvo)
- Limitante con la altura de la sección
b. JACK HAMMER.- Perforadoras usadas para la construcción de piques, realizando la
perforación vertical o inclinada hacia abajo; el avance se da mediante el peso propio
de la perforadora.
 Características:
- Consumo de aire = 50 a 100 l/s
- Diámetro de Perforación = 22 a 45 mm
- Longitudes = 400 a 6400 mm
- Peso = 17kg a 23kg

7. - Frecuencia = 2040 a 2100 golpes por minuto
- Rotación = 130 a 170rpm
 Ventajas:
- Para rocas duras no muy permeables
- Procedimiento rápido(de 30 a 100 metros al día)
 Desventajas:
- Alto nivel sonoro
- Mala recuperación de muestra a una profundidad determinada después
de la primeras decenas de metros
- Desvió de la perforación por la flexibilidad del varillaje
c. STOOPER.- Perforadora que se emplea para la construcción de chimeneas y tajeado
en labores de explotación (perforación vertical hacia arriba).Está constituido por un equipo
perforador adosado a la barra de avance que hace una unidad sólida y compacta.
 Especificaciones Técnicas:
- Carrera del Pistón = 73.25mm
- Carrera útil del Pistón = 66.7mm
- Frecuencia de impacto = 2250.0g/m
- Longitud de la Perforadora = 1549.0mm
- Peso de la Perforadora = 40.8kg
- Peso de la Pierna = 40.8kg
- Diámetro interior del cilindro de avance = 69.8mm
- Consumo de aire(620kPa/90psi) = 4 .9 metro cubico

8. 3.2. PERFORADORA HIDRAULICA:
 La diferencia principal con las neumáticas es que usan una serie de bombas para
introducir un caudal de aceite lograr el movimiento del pistón y la rotación del
varillaje, esto permite mayor potencia de trabajo.
 Existen muchos modelos y están fabricadas de acuerdo al uso, las partes
principales se observa en la siguiente figura:
 La perforación hidráulica supone un avance tecnológico con respecto a la neumática
porque:
- Se logra mayor presión con menor perdida de potencia en el trabajo, con esto se
reduce el consumo de energía a 1/3 en comparación de los sistemas neumáticos.
- Menor costo de accesorios de perforación (aceros), debido a que se usan pistones
más largos y de menor sección, se estima que la vida útil de los aceros se puede
elevar hasta en 20%
- Se incrementa la velocidad de penetración entre 50% a 100% con respecto a las
perforadoras neumáticas
- Mayor versatilidad en la perforación debido a que se puede regular la presión y
velocidad de la máquina.
- Mayor facilidad de mecanización de las operaciones de perforación (cambio
automático de varillaje, perforación con múltiples martillo y un solo operador,
operaciones remotas, etc.)
 Características principales de las Perforadoras. hidráulicas :
- Presión de Trabajo 75 a 250 bares
- Frecuencia de impacto 2000 a 6000 golpes/min
- Potencia de impacto 6 a 80 KW
- Frecuencia 60 a 180 Hz.
 TIPOS:

9. a. JUMBOS
b. RAISE BORING: Es un procedimiento constructivo para la ejecución mecanizada de piques o
chimeneas entre dos niveles dentro de una mina
 Características:
- Diámetro piloto desde 12 ,1/4 a 15”.
- Diámetro chimenea desde 1.5 a 16.0 m.
- Empuje escariado 1920 kN.
- Consiste básicamente en perforar un barreno piloto y luego ensanchar la
perforación hacia arriba mediante una cabeza escariadora.
 Rendimiento:
- Nominal 12 – 20 m/día
- Operacional 4m/turno
 Aplicaciones:
- Chimeneas de ventilación
- Piques de traspaso
- Chimeneas de servicio y acceso
 Ventajas:
- Alta seguridad y buenas condiciones de trabajo
- Productividad mayor que con explosivos (por ejemplo, método VCR o Alimak)
- El perfil liso de las paredes, la sobre excavación inexistente
- Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas
 Desventajas:
- Inversión elevada o El costo de excavación unitario es alto
- Poca flexibilidad en dimensiones y cambios de dirección.

10. - Dificultades en rocas en malas condiciones y la necesidad de personal
especializado
c. BLIND HOLE: Este método consiste en el uso de máquinas electrohidráulicas para la
excavación de chimeneas mineras en forma ascendente. Lo que se hace para la realización de
las chimeneas es perforar el tiro guía y se realiza el ensanchamiento de la chimenea al diámetro
que se necesite.
 Características:
- Diámetro piloto desde 9 a 97/8 ”.
- Diámetro chimenea desde 0.6 a 1,5 m.
- Empuje escariado 1285 kN.
- Para alcanzar la altura de excavación se adicionan en el cuerpo de la máquina,
a nivel de piso barras especiales, estabilizadas, que permiten ir avanzando en
altura con el desarrollo de la chimenea.
 Rendimiento:
- Nominal 7m/día
- Operacional 0.49m/hora(9m/día)
 Aplicaciones:
- Chimeneas piloto para zanjas
- Drenaje o servicio

11. - Chimeneas para slot
 Ventajas:
- La excavación de chimeneas con equipos Blind Hole se realiza siguiendo
rigurosos procedimientos de trabajo y como la operación de los equipos se
realiza a distancia, desde un panel de control, lo transforma en un método
altamente seguro, ya que el personal siempre estará fuera de la línea de
excavación

12. TIPOS DE TUBERIAS QUE SE USAN PARA SONDEO Y DE TESTIGO
1. SONDEO:
 Operación que se efectúa con el fin de perforar el suelo, mediante la apertura de
orificios de diámetro pequeño para la exploración de minerales.
 A través de perforaciones del subsuelo por métodos diversos, se obtienen
muestras en profundidad que permiten confirmar o desmentir posibles
interpretaciones sobre la existencia de yacimientos y en su caso, conocer la ley
del mineral.
Dimensiones de los sondeos:
I. Sondeos con recuperación de testigos:
 Corta la roca, que se recupera con su estructura original
 Diámetros de perforación entre 76 mm y 146 mm
 Diámetros de testigo entre 45 mm y 102 mm
 El método más frecuente es el wireline
 Perforación Wireline Permite extraer el testigo tras cada avance por el centro
de la sarta, sin sacar toda la maniobra.
 El wireline es el habitual en minería, por ser el único adecuado para sondeos
profundos. La extracción del tubo porta testigo tras cada avance de la
perforación se realiza por el interior del varillaje, tirado por medio de un cable
denominado “wireline”, maniobrado con un cabrestante auxiliar acoplado a la
sonda. Supone un ahorro de tiempo enorme en sondeos profundos
ESPECIFICACIONES TECNICAS
TAMAÑO DIAM. EXT. (MM) DIAM. INT. (MM)
PASO DE ROSCA
(MM)
PESO
(KGS/3.00M)
ESTANDAR RQ Y Q
BRQ 55.60 46.10 8.5 18.0
BQ 55.60 46.10 8.5 18.0
NRQ 69.90 60.30 8.5 23.4
NQ 69.90 60.30 8.5 23.4
HRQ 88.90 77.80 8.5 34.5

13. HQ 88.90 77.80 8.5 34.5
PHD 114.30 101.60 10.2 52.2
DE CORTE DELGADO
ARQTK 44.70 37.50 6.4 10.7
BRQTK 55.80 48.40 7.30 14.3
V-WALL
NRQ 69.90 60.30 8.5 20.7
NQ 69.90 60.30 8.5 20.7
HRQ 88.90 77.80 8.5 27.4
HQ 88.90 77.80 8.5 27.4
PHD 114.30 101.60 10.2 38.3
II. Sondeos destructivos:
 Para avanzar fracturan el terreno.
 Las muestras se recogen en bolsas
 El método más empleado en minería es la circulación inversa (RC).
 El diámetro habitual es 5 ½ “ (140 mm) y pueden llegar a las 26 “ (660
mm).
 Los sistemas de avance más comunes son la trialeta en suelos y en rocas
la rotopercusión con martillo en fondo (Down The Hole = DTH) y
triconos.
TRICONOS:
- Es la herramienta de corte localizado en el extremo inferior de la sarta de
perforación que se utiliza para cortar o triturar la formación durante el
proceso de la perforación rotatoria.
- Este tipo de perforación al principio se utilizó al principio en rocas blandas
o de poca resistencia, pero actualmente estos sistemas ya son
competitivos en rocas duras. Con este sistema de perforación se alcanzan
buenos rendimientos, del orden de 60-100 m/turno, en profundidades
de hasta 200 m
El principio de perforación se basa en dos acciones combinadas:
 Indentación: Los dientes o insertos penetran en la roca debido al empuje
sobre la boca. Este mecanismo tritura la roca.
 Corte: La roca se fragmenta debido al movimiento lateral de desgarre de los
conos al girar sobre el fondo del b

14. La fuerza de avance se produce al introducir los botones del tricono en la roca. Este
empuje se transmite al varillaje mediante una cadena de accionamiento hidráulico. La
magnitud del empuje no debe sobrepasar cierto umbral para evitar el agarrotamiento
del trépano sobre la roca y otro tipo de fallos.
DTH:
- En la perforación con martillo en fondo (Down The Hole Drilling ,DTH), el martillo
que proporciona la percusión está colocado en el interior del barreno, estando
en contacto directo con la broca de perforación. De este modo el pistón del
martillo transmite de manera más eficiente la energía al elemento de corte.
- Este es el método más empleado para la perforación de barrenos largos (>20m),
ya que se reducen las desviaciones en estos casos y se reduce también el
desgaste de la sarta de perforación.

15. - Este método puede usarse tanto en rocas competentes como en rocas más
blandas.
- Tiene como inconveniente que el diámetro mínimo de perforación debe ser
mayor que en la perforación con martillo en cabeza puesto que debe haber
espacio para alojar el conjunto de los elementos del propio martillo.
- Las barras son tubos de sección circular con diámetro de 63.5 a 102 mm ( 2 ½¨ a
4¨) para bocas o elementos cortantes entre 76.2 a 152.4 mm ( 3 a 6¨) se
caracterizan por conseguir una velocidad de penetración más constante que el
martillo de cabeza
Las ventajas de la perforación con martillo DTH, frente a otros sistemas son:
 Velocidad de penetración prácticamente constante con el aumento de la
profundidad de perforación
 Salvo en rocas muy abrasivas, desgastes de las bocas menores que con martillo
en cabeza
 Vida más larga de los tubos que de las varillas y manguitos de los martillos en
cabeza
 Desviaciones pequeñas de los barrenos, por lo que son adecuados para
profundidades largas
 Menor energía de impacto y más frecuencia, lo cual es apto para macizos muy
fracturados o desfavorables
III. Sondeos O&G:
 Alcanzan longitudes de varios miles de metros y con frecuencia cuentan con
ramificaciones que siguen distintas direcciones.

16. 2. TIPOS DE TUBOS DE TESTIGOS:
A. TUBOS DE TESTIGO SIMPLES TIPO B :
 Las características mecánicas de los componentes de estos tubos sencillos son
superiores a las exigidas por la Norma.
Su utilización fundamental es para emboquillar sondeos.
 No es recomendable su utilización en perforación de suelos que precisan fluidos,
dado que la muestra (testigo) está sometida a la erosión producida por dichos
fluidos. Sin embargo, pueden utilizarse en formaciones compactas y duras o como
sistema de perforación en seco.
 La Batería Simple o Tipo B está compuesta por: Cabeza de Conexión, Tubo, Manguito
Portacoronas y Muelle Extractor.
 Los componentes se suministran por separado.
 Cabeza de conexión: 50 mm.
SIMPLE
TIPO B
Diámetro Exterior
de corona (mm)
Diámetro Interior
de corona (mm)
Longitud
de testigo (mm)
46 46,00 32,00
3.000 / 1.500
56 56,00 42,00
66 66,00 52,00
76 76,00 62,00
86 86,00 72,00
101 101,00 87,00
116 116,00 102,00
131 131,00 117,00
146 146,00 132,00

17. B. TUBOS TESTIGOS DOBLES TIPO T2
 Todos los tubos testigo dobles tienen como característica fundamental, que están
formados por un tubo exterior que lleva el útil de corte y que gira con el varillaje, y
un tubo interior que se mantiene estático y hace las funciones de colector de la
muestra (testigo). Por tanto, este tipo de tubos, permiten la obtención de testigo
con un alto porcentaje de recuperación y de gran calidad, dado que durante la
perforación, el fluido inyectado no toca prácticamente al testigo.
 Debido a sus finas paredes, el coste del diamante por metro perforado es
considerablemente reducido.
 Se ajustan a la norma métrica.
 Los tubos testigo con tubo doble tipo T2 están recomendados para perforar en
formaciones de dureza media a dura, poco fracturadas y homogéneas.
Permiten la perforación con agua limpia o con lodos poco cargados.
 Diámetros disponibles desde 46 mm. a 101 mm.
 Los componentes de esta batería se suministran por separado.
 Cabeza de conexión 50 mm.
DOBLE
TIPO T2
Diámetro Exterior
de corona (mm)
Diámetro Interior
de corona (mm)
Longitud
de testigo (mm)
46 46,00 32,00
3.000 / 1.500
56 56,00 42,00
66 66,00 52,00
76 76,00 62,00
86 86,00 72,00
101 101,00 84,00

18. C. TUBOS TESTIGO DOBLES TIPO TT:
 Estos tubos, llevan corona de diamante de pared fina, que contribuye a economizar al
perforar debido al bajo consumo de diamante y al alto ratio de penetración.
 Dadas sus características de fabricación , están especialmente recomendados para
perforación con máquinas de muy alto régimen de revoluciones.
 Es aconsejable su utilización con varillaje de aluminio.
 Los tubos dobles tipo TT están diseñados para testificar en formaciones consolidadas
medio duras y muy duras.
 Diámetros disponibles 46 mm. y 56 mm.
 Los componentes se suministran por separado.
 Cabeza de conexión 50 mm.
DOBLE
TIPO TT
Diámetro Exterior
de corona (mm)
Diámetro Interior
de corona (mm)
Longitud
de testigo (mm)
46 46,00 35,50
3.000 / 1.500
56 56,00 45,50

19. D. TUBOS TESTIGO DOBLES TIPO T6
 Los tubos testigo de doble tubo tipo T6, pueden considerarse los “todo terreno “de la
perforación debido a sus características constructivas (espacio anular entre tubo
exterior y tubo interior mayor que en los T2), pueden perforar con aire o con lodos de
perforación cargados, perforar suelos granulares, rocas fracturadas, zonas de difícil
recuperación, etc.
 La descarga frontal evita que el fluido de perforación toque el testigo, eliminando su
alteración o erosión.
 diámetros disponibles de 76 mm. a 146 mm.
 Los componentes se suministran por separado.
 Cabeza de conexión 50 mm.
DOBLE
TIPO T6
Diámetro Exterior
de corona (mm)
Diámetro Interior
de corona (mm)
Longitud
de testigo (mm)
76 76,00 57,00
3.000 / 1.500
86 86,00 67,00
101 101,00 79,00
116 116,00 93,00
131 131,00 108,00
146 146,00 123,00

20. BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA
 “EXPLORACIÓN DE YACIMIENTOS MEDIANTE LA PERFORACIÓN DE SONDEOS” (D. Ángel
Rodríguez Soto)
 ´´Proceso de Exploración Minera mediante Sondeos´´ (J.Castilla Gómez & J.Herrea
Herbert)
 ´´Perforación con martillo en Fondo´´ (Víctor Yepes Piqueras)
 ´´Tubos Testigo Convencionales´´( KOMPASS)
 ´´Tubo de Testigo´´(Suministros Andaluces de Perforación)
 MAQUINAS DE PERFORACION MINERA SUBTERRANEA
 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez,
 MAX SCHWARZ
 EXPLORACIÓN: MÉTODOS DE PERFORACIÓN