LABORATORIO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES

ENSAYO N5 - ENSAYO DE TRACCION

I.- OBJETIVO

II.- INTRODUCCION

III.- FUNDAMENTO TEORICO

TEORIA DEL ENSAYO

IV.- MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

V.- PROCEDIMIENTO

VI.- RESULTADOS

VII.- CONCLUSIONES Y/U OBSERBACIONES

VIII.- REFERENCIAS

MAQUINARIA MINERIA Y AGROINDUSTRIAL

TREPANO TRICONO

MARCO TEORICO

En esta primera parte mencionaremos una pequea resea y conceptos basicos relacionados con la aplicacin y caractersticas de nuestro trepano tricono.

1. Perforacin por Rotacin: El principio utilizado por este sistema consiste en aplicar energa a la roca haciendo rotar una herramienta (trpano) conjuntamente con la accin de una gran fuerza de empuje. En la prctica minera, este sistema de perforacin presenta tres variantes segn el tipo de herramienta utilizado:

1. Rotacin con trpano cortante,

2. Rotacin con trpano triturante,

3. Rotacin con herramienta abrasiva.

El primero fue usado originalmente en la perforacin de pozos petrolferos, pero limitado slo a formaciones rocosas ms bien blandas. En los inicios del siglo XX aparecen los primeros trpanos provistos de rodillos indentados que ruedan sobre el fondo del hoyo, ejerciendo una accin triturante sobre la roca, capaces de perforar formaciones rocosas de dureza mediana. Su diseo evoluciona rpidamente hasta la herramienta conocida con el nombre de tricono. A principios de los aos '50 esta tecnologa se empieza a aplicar en los primeros equipos rotativos diseados para realizar perforaciones de tronadura en minas a cielo abierto. Innovaciones posteriores, principalmente en lo que dice relacin con el diseo de estos triconos y la calidad de los aceros utilizados en su fabricacin, le dan hoy en da a este sistema una gran versatilidad. Los Trpanos Triconos se aplican tanto en rocas blandas como muy duras, sin restricciones en cuanto a la longitud de los tiros. Su nica limitacin es el dimetro de perforacin, ya que este sistema no se aplica en dimetros menores a 150 mm para fines de fragmentacin de rocas. La perforacin rotativa con una herramienta abrasiva - corona de diamantes o diamantina, como se le conoce en la terminologa minera, se utiliza exclusivamente para sondajes destinados a la recuperacin de testigos de roca con fines de exploracin y/o reconocimiento de un cuerpo mineralizado.

2. Trpano Tricono: Es un dispositivo que se coloca en el final de una sarta de perforacin para que rompa, corte y muela las formaciones rocosas mientras se perfora un pozo, ya sea ste un pozo de gas, agua o petrleo.

Se conoce como trpanos, propiamente dichos, a los huecos que se usan para permitir el paso del fluido de perforacin, que sale a chorros por picos intercambiables. El fluido de perforacin lubrica y refrigera el trpano y ayuda a expulsar la roca molida hacia la superficie.

En formaciones rocosas no consolidadas los chorros de agua a alta presin ayudan a remover la roca en forma directa permitiendo reducir los tiempos de perforado.

3. Aplicacin: En un principio los triconos slo eran aplicables en formaciones rocosas ms bien blandas a medianas; vale decir, rocas de baja resistencia a la compresin. Hoy en da, gracias a las innovaciones introducidas, este sistema de perforacin rotativa predomina sin contrapeso en la minera a rajo abierto de gran tamao, tanto en rocas blandas como incluso muy duras, en el rango de dimetros de perforacin superiores a 175 mm.

Ubicacin de trabajo de un trepano

4. Fabricacin: Se fabrican dos tipos de triconos: con dientes estampados y con insertos de carburo de tungsteno. Los primeros son los ms antiguos, con un campo de aplicacin restringido a rocas blandas y medianas. Los de insertos son capaces de perforar hasta rocas muy duras, pero tienen un precio del orden de cinco a uno en relacin con los anteriores, relacin que es compensada por su mayor vida til.

5. Efecto de Penetracin: El efecto de penetracin de un tricono se obtiene por la aplicacin combinada de dos acciones: Indentacin y Corte. Los dientes o insertos del tricono, al rodar sobre el fondo, penetran o se entierran en la roca por la aplicacin de una gran fuerza de empuje. Esta accin es la que produce la trituracin de la roca. Tambin, por efecto de un desplazamiento lateral de los rodillos, se consigue una accin de corte o desgarre de la roca. Esta segunda accin de corte o desgarre se incorpora cuando se trata de triconos diseados para perforar rocas blandas a medianas, de menor resistencia a la compresin.

6. Criterios de Diseo: El diseo de los triconos, en lo esencial sus parmetros geomtricos, es funcin de las propiedades de la roca, y bsicamente son:

a) Geometra de los conosb) Excentricidadc) Tamao y disposicin de los dientes e insertos

7. Seleccin del Tipo de Tricono: Cada fabricante de triconos, ofrecen a los usuarios diferentes alternativas de diseo segn la dureza de la roca. As, por ejemplo, la empresa HUGHES TOOL Co. de los EE.UU., la ms antigua en este rubro y la primera que introdujo esta herramienta en el mercado, comercializa diversos tipos de trpanos segn las variables de operacin adecuadas.

8. Variables de operacin: Las variables de operacin inherentes al sistema, que inciden en su eficiencia (velocidad de penetracin), son las que se identifican a continuacin:

1. Velocidad de rotacin (rpm)

2. Fuerza de empuje

3. Dimetro de perforacin

4. Velocidad y Caudal del aire de barrido

5. Desgaste de los trpanos

A su vez, estas variables dependen de un factor externo al sistema: la dureza o resistencia de la roca. En el caso de la perforacin rotativa, la evidencia emprica indica, tanto a partir de las investigaciones a nivel de ensayos como de lo observado en la prctica, que existe una buena correlacin entre la Resistencia a la Compresin de la roca y la velocidad de penetracin. Esta conclusin resulta conceptualmente coherente, atendiendo a la forma como se aplica la energa a la roca y su consiguiente ruptura originada principalmente por un proceso de indentacin. No existe una clasificacin universalmente aceptada de las rocas en funcin de su resistencia a la compresin. En la literatura tcnica sobre el tema se encuentran diversas proposiciones. Algunas muy simples, que slo diferencian entre rocas blandas, medianas y duras. Otras ms sofisticadas, incluyen hasta seis o siete categoras.

9. Partes de un trepano:

10. Esquemas caractersticos.-

En esta seccin se detallan las vistas caractersticas principales de un trpano tricono.

INFORME

1. DETERMINACIN DE LA CARACTERSTICAS DIMENSIONALES

a. Dimetro de perforacin: 8 pulgadas

b. Dimetro de varillaje: 6 pulgadas

c. Perfil de rosca (norma): 4 1/2" API

2. CLASIFICACION

a. El principio de desagregacin de la roca: Trituradora y hendedora.

b. Su construccin: Aleaciones duras.

c. Su uso: Perforacin con tajo contino

3. Determinar La Forma De Sus Rodillos Y Su Disposicin

Es un Trcono el cual tiene la caracterstica de que tanto los ejes de los rodillos como del trepano se intersecan en un punto.

4. Determinar Si Se Tiene Desplazamiento Positivo

Este tricono presenta desplazamiento positivo

5. Determinar el coeficiente de desplazamiento

Dimetro de la base del rodillo = 14 cm

Altura del rodillo = 8 cm

Dimetro inferior del rodillo = 8 cm

Son tres rodillos

Dimetro de perforacin = 8 pulgadas

6. Determinar el coeficiente de recubrimiento

Los dientes tienen 1.8 cm de longitud

Son 6 los dientes que tocan el fondo simultneamente

7. Graficar la configuracin del fondo

8. Tipo de lubricacin

La hidrulica tiene un impacto positivo sobre los dientes del trpano, ya que el fluido de perforacin debe enfriar el trpano y a la vez quitar los recortes acumulados de cada elemento cortador. En este sentido, el efecto de enfriado es ms importante para los trpanos de arrastre (por ejemplo trpanos PDC2) que para trpanos a conos.

Cada cortador de PDC debe recibir suficiente flujo como para prevenir la acumulacin de excesiva temperatura.

Modelos matemticos para estimar el efecto de la hidrulica sobre la velocidad de desgate del cortador PDC todava no se han desarrollado.