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Diseño de una perforadora vertical de accionamiento hidráulico, para estudio de suelos, con acoplamiento al chasis de un MI IDUMPER

dc.contributor.advisorArdila, Rosemberg
dc.contributor.authorRodríguez Guzmán, Andrés Yesid
dc.contributor.authorSosa, Jorge Enrique
dc.date.accessioned2025-10-16T20:07:55Z
dc.date.available2025-10-16T20:07:55Z
dc.date.issued2015
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14329/1749
dc.descriptionDigital
dc.description.abstractEsta investigación se realizó con el fin de diseñar una perforadora vertical de accionamiento hidráulico que pudiera ser acoplada al chasis de un minidumper y comprobar el comportamiento de esta máquina en distintos terrenos de operación, sirviendo de base para futuros desarrollos a menores costos que se apliquen en las actividades de perforación.
dc.description.tableofcontentsTABLA DE CONTENIDO. INTRODUCCIÓN 13 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 14 1.1 ANTECEDENTES 14 1.2 DESCRIPCIÓNYFORMULACIÓN DEL PROBLEMA 17 1.3 JUSTIFICACION 18 1.3.1. Relevancia del proyecto 18 1.3.2. Impacto del proyecto 18 1.3.3. Factibilidad del proyecto 19 1.3.4. Trascendencia del proyecto 19 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 20 1.4.1 Objetivo general 20 1.4.2 Objetivos específicos 20 1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 21 2 MARCO TEORICO 22 2.1 ANTECEDENTES 22 2.2 GENERALIDADES DE LOS EQUIPOS DE PERFORACIÓN 23 2.2.1 Clasificación de las perforadoras 23 2.3 PARTES PRINCIPALES DE LA MÁQUINA PERFORADORA. 24 2.3.1 Unidad de potencia 24 2.3.2 Bastidor o torre de perforación 24 2.3.3 Sistema de deslizadores o empuje 24 2.3.4 Sistema de rotación 24 2.3.5 Tubería de perforación 24 2.3.6 Broca o Trépano 25 2.4 FUNDAMENTOS DE DISEÑO , 25 2.4.1 Fundamentos de resistencia de materiales y cálculos 25 2.4.2 Aceros estructurales 25 2.5 SISTEMA HIDRAULICO 27 6 2.5.1 Bomba hidráulica 27 2.5.2 Motor hidráulico 28 2.5.3 Cilindros hidráulicos 28 2.5.4 Cabezales hidráulicos rotopercutivos 29 2.5.5 Válvulas direccionales 30 2.6 SISTEMA ELECTRONICO 30 2.6.1 Regla óptica digital 30 2.7 FICHA TÉCNICA DEL MINIDUMPER DTCM DD210 32 3 MARCO METODOLÓGICO 34 3.1 TIPO DE ESTUDIO 34 3.2 UNIDAD DE ANÁLISIS 34 3.3 UNIDAD DE ESTUDIO 34 3.4 UNIDAD DE TIEMPO 34 3.5 UNIDAD GEOGRÁFICA 35 3.6 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 35 3.7 PARTICIPANTES 35 3.8 POBLACIÓN 35 3.9 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS 36 3.9.1 Instrumentos 36 3.9.2 Equipos 36 4 INGENIERÍA DEL PROYECTO 37 4.1 DISEÑO SEGÚN CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL TERRENO 37 4.1.1 Dureza de la roca 37 4.1.2 Velocidad de Rotación 38 4.1.3 Fuerza de Empuje Sobre la Roca 38 4.1.4 Calculo de la fuerza de empuje mínima(Fmin).........................................39 4.1.5 Cálculo de la fuerza de empuje máxima(Fmáx)....................................... .40 4.1.6 Calculo del empuje máximo soportado por el trepano(F¡¡m).....................40 4.1.7 Cálculo de la fuerza de compresión .41 7 4.1.8 Cálculo de la fuerza de tensión .41 4.1.9 Cálculo del peso dela tubería (Wtubería): 41 4.1.1 O Cálculo del peso de la broca (Wbroca): .42 4.1.11 Cálculo del peso del terreno (Wterreno) .43 4.1.12 Cálculo de fuerza de tensión aplicada en el cabezal de rotación..............43 4.1.13 Fuerza tangencial(Nt) .43 4.1.14 Cálculo del coeficiente de fricción () .44 4.1.15 Cálculo del par resistente ( Tr) .44 4.1.16 Cálculo de la fuerza tangencial ( Nt) .45 4.1.17 Cálculo de la fuerza de corte ( P) .45 4.1.18 Velocidad de penetración (VP) .45 4.1.19 Potencia de rotación ( HPr) 46 4.1.20 Calculo de la potencia necesaria para levantar el montaje a plena carga.46 4.2 DISEÑO DE LOS COMPONENTES ESTRUCTURALES .47 4.2.1 Especificaciones de la columna .47 4.2.2 Centroide y momento de inercia .48 4.2.3 Diseño de una columna con carga excéntrica .48 4.2.4 Acoplamiento de la perforadora al minidumper 52 4.2.5 Sistema de tubería de perforación 53 4.2.6 Cálculos para el barreno 56 4.2.7 Diseño de la broca de perforación 58 4.3 SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES HIDRÁULICOS 59 4.3.1 Parámetros para la selección de los componentes hidráulicos 59 4.3.2 Selección del cabezal de perforación 60 4.3.3 Selección del motor hidráulico de avance 61 4.3.4 Selección de la valvula hidraulica y mangueras 63 4.3.5 Perdidas en el tramo de duetos entre el minidumper y la perforadora 65 4.3.6 Sistema hidraulico de la perforadora 68 4.3.7 Diagrama hidráulico de la perforadora 69 4.3.8 Cálculo y selección de los piñones y la cadena 70 8 4.4 SISTEMA ELECTRÓNICO PARA MEDIR LA PROFUNDIDAD 72 4.4.1 Regla óptica digital 72 4.5 DISEÑO CAD 73 4.5.1 Análisis de fuerzas aplicadas en la columna 73 4.5.2 Análisis de fuerzas en el soporte de sujeción al minidumper 78 4.5.3 Análisis de fuerzas en la broca 80 4.5.4 Ensamble total del dispositivo..................................................................83 5 ESTUDIO DE COSTOS 84 5.1 COSTOS Y PRESUPUESTOS 84 CONCLUSIONES 85 BIBLIOGRAFIA 86 INFOGRAFIA 87 GLOSARIO 88 ANEXOS 89 A. Matriz de análisis 89 B.Alternativas de solución al problema 91 C. Cotización 92 D. Planos 93
dc.format.extent111 Páginasspa
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dc.publisherEscuela Tecnológica Instituto Técnico Centralspa
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dc.titleDiseño de una perforadora vertical de accionamiento hidráulico, para estudio de suelos, con acoplamiento al chasis de un MI IDUMPERspa
dc.typeTrabajo de grado - Pregradospa
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)spa
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dc.description.degreenameIngeniero Electromecánicospa
dc.publisher.facultyIngeniería Electromecánicaspa
dc.publisher.placeBogotá D.C.spa
dc.publisher.programIngeniería Electromecánicaspa
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dc.subject.armarcDiseño en ingeniería
dc.subject.armarcHidráulica
dc.subject.armarcMaquinaria
dc.subject.armarcSuelos
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