Ampliar el límite

A principios de 2021, Sandvik Mining and Rock Solutions lanzó un nuevo equipo de perforación de roca con martillo en cabeza: Pantera DP1600i. Se trata del miembro más reciente de la familia Pantera DPi de grandes equipos de perforación hidráulicos sobre orugas, caracterizados por altos índices de penetración y opciones avanzadas de automatización para la gestión de flotas basada en datos y la optimización del rendimiento de perforación. Sin embargo, hasta ahora su gama de tamaños de orificio tenía un máximo de 152 milímetros (6 pulgadas).

El punto de partida de los ingenieros de diseño para la Pantera DP1600i fue elaborar un cuidadoso equilibrio entre los tres componentes dominantes del equipo de perforación: el chasis, la perforadora de roca y las herramientas de perforación, para poder perforar barrenos de gran tamaño de entre 140 y 178 milímetros (5,5-7 pulgadas).

La solución del chasis se basa esencialmente en la fiable y probada plataforma de la serie Pantera DPi, mejorada con piezas críticas en el sistema hidráulico y una estructura de pluma rediseñada para transportar una perforadora de roca más potente. El resultado es una mayor capacidad y, en última instancia, un mayor tamaño del agujero, sin aumentar la huella física del equipo de perforación.

"Tenemos un largo historial de rendimiento probado en perforación con martillo en cabeza con los equipos de la serie Pantera DPi, que se remonta a 2008, por lo que era una elección natural actualizar la plataforma existente al siguiente nivel para esta nueva solución", explica Jarno Vii-taniemi, jefe de producto de perforación de superficie de Sandvik Mining and Rock Solutions.

La nueva Perforadora de roca RD1840C aborda el reto de aumentar la energía de percusión de la acción de perforación sin aumentar el tamaño físico de la perforadora mediante un pistón de perforación más largo y, en consecuencia, más pesado. La geometría, la longitud y el peso del pistón se han optimizado para las herramientas de perforación de rocas y el objetivo, un tamaño de agujero óptimo más grande de 165 milímetros, lo que da como resultado una forma de onda de impacto más eficaz y larga y una dinámica de perforación mejorada.

"Una ventaja clave del concepto Top Hammer XL es que los tres componentes principales del sistema de perforación -el equipo, la perforadora de roca y las herramientas para roca- se han revisado, rediseñado y optimizado mutuamente", afirma Jukka Siltanen, responsable de la línea de productos de perforadoras de roca
de Sandvik Mining and Rock Solutions. "Realmente funciona muy bien como un todo".

Como opción, la RD1840C viene con el sistema de monitoreo de esfuerzo de la herramienta Sandvik RockPulse, que ofrece al operador de la perforadora datos de medición en tiempo real de tres parámetros clave de perforación: respuesta de la broca, carga de la herramienta y nivel de avance. El sistema mide en tiempo real las ondas de tensión inducidas por cada impacto del pistón, y esto ayuda al operador a evitar un contacto deficiente con la roca y tensiones de tracción excesivas, así como un avance excesivo o insuficiente.

El sistema de herramientas optimizado para el concepto de equipo de perforación Top Hammer XL es la nueva familia Sandvik LT90. El reto en el desarrollo de estas herramientas de roca fue la onda de choque más larga y potente generada por la nueva perforadora de roca RD1840C. Más concretamente, cómo transferirla de forma controlada al fondo del agujero con pérdidas mínimas de energía para maximizar la Tasa de penetración.

"Tenemos más energía en todo el sistema", dice Fredrik Björk, jefe de producto de perforación de superficie con herramientas para roca de Sandvik Mining and Rock Solutions. "Si no se tritura la roca con esa energía, en su lugar destruirá la sarta de perforación y las roscas. Se transformará en calor".

El reto se resolvió principalmente mejorando la dinámica de perforación, lo que a su vez requiere un cuidadoso equilibrio de varios parámetros potencialmente conflictivos. Uno de ellos es la rigidez de la sarta de perforación para conseguir agujeros rectos y, al mismo tiempo, evitar una rigidez excesiva para impedir la rotura de las herramientas por flexión. Limitar la rigidez en la práctica significa también evitar diámetros de varilla demasiado grandes, ya que ello provocará mayores tensiones en las uniones roscadas bajo flexión.

En las roscas de la varilla, el equilibrio consiste en hacer que las roscas sean lo más finas posible, pero lo suficientemente fuertes para optimizar las características de acoplamiento de la sarta de perforación. En la práctica, esto permite enroscar y desenroscar fácilmente las barras y las brocas.

Otro equilibrio clave es entre la resistencia al desgaste y la dureza, ya que un acero para herramientas excesivamente duro también será demasiado quebradizo. A este respecto, Sandvik cuenta con una gran baza: los conocimientos sobre calidades de acero y tratamientos térmicos de que dispone en sus propias instalaciones de Sandviken (Suecia).

La perforadora de roca RD1840C se sometió a miles de horas de pruebas en banco, y el equipo completo ha registrado más de 100 000 metros de perforación real en condiciones de roca difíciles. Las pruebas de campo han tenido lugar en el norte de Europa desde enero de 2019, lo que significa que la solución Top Hammer XL tenía que soportar el amplio espectro de condiciones típicas de las zonas subárticas, incluidas dos estaciones invernales, con mínimas de temperatura cercanas a -40 ˚C, y también un caluroso verano, de hasta 30 ˚C. El equipo y las herramientas han aguantado la paliza con entereza.

Los resultados muestran una reducción del 50% en el consumo de combustible, una reducción del 25% en los costes totales de perforación y un aumento de la productividad del 15% en comparación con el método de perforación en fondo (DTH)*. Además, las nuevas herramientas para roca ofrecen una excelente vida útil de la broca en comparación con los productos y tecnologías de la competencia. Para ilustrar la magnitud del ahorro de combustible en condiciones típicas de minería, es comparable al consumo anual de 107 coches familiares medios. Las ventajas también están disponibles en aplicaciones mineras de gran altitud. Naturalmente, la reducción del consumo de combustible en un 50% tiene también un impacto significativo en las emisiones de CO2.

Sandvik es el primer fabricante de equipos originales en introducir este tipo de tecnología innovadora de perforación con martillo en cabeza que puede lograr resultados de perforación rentables en perforaciones mineras de gran tamaño. Top Hammer XL amplía la gama de tamaños de barrenos de la tecnología de perforación con martillo en cabeza hasta 178 milímetros (7 pulgadas), lo que convierte a las perforadoras con martillo en cabeza, inherentemente más eficientes en términos de consumo de combustible, en una alternativa viable a la tecnología DTH a una escala significativamente mayor que antes.