UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA, ELETRÓNICA, MECANICA Y MINAS FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA, ELETRÓNICA, MECANICA Y MINAS CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS PERFORADORAS DTH Y PERFORADORAS DTH Y CHIMENERAS CHIMENERAS Docente: Docente: Ing. Máximo V. Mayta Lino
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCOUNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA, ELETRÓNICA, MECANICA Y MINASFACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA, ELETRÓNICA, MECANICA Y MINAS
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINASCARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
PERFORADORAS DTH Y PERFORADORAS DTH Y CHIMENERASCHIMENERAS
Docente: Docente: Ing. Máximo V. Mayta Lino
MARTILLOS DE FONDO DTH
CONOCIDO COMO DOWN THE HOLE (DTH)
SE OBTIENEN TALADROS PROFUNDOS DE GRAN DIAMETRO
APLICACIONES PRINCIPALES:1.- PERFORACION DE BANCOS2.- CAPTACION DE AGUA3.- PERFORACION EN PRODUCCION
SUBTERRANEA4.- REFUERZO DE ROCA5.- PERFORACION DE LA CAPA DE
RECUBRIMIENTO
MARTILLOS DE FONDO (DTH)
LA PERCUSION SE REALIZA DIRECTAMENTE SOBRE LA BROCA DE PERFORACION, MIENTRAS QUE LA ROTACION SE EFECTUA EN EL EXTERIOR DEL TALADRO.
EL ACCIONAMIENTO DEL PISTON SE LLEVA A CABO NEUMATICAMENTE.
Equipos de perforación que trabajan con varillaje roscado
SIMBAS- Taladros verticales o inclinados -
PARTES DEL MARTILLO DTH
. ROSCA CONICA
. VALVULA DE PROTECCION
. VALVULA TUBULAR.
. TUBO CENTRAL.
. CAMISA.
. PISTON.
. PORTABROCAS.
. BROCA
PARTES DEL MARTILLO DE FONDO
CULATA. ES EL ELEMENTO DE UNION DEL MARTILLO CON LA SARTA DE PERFORACION.
VALVULA ANTIRRETORNO. ES EL ENCARGADO DE MANTENER LA PRESION DEL AIRE EN EL INTERIOR DEL MARTILLO, CONTRARESTANDO LA PRESION HIDROSTATICA E IMPEDIENDO LA ENTRADA DE AGUA Y DETRITUS AL MARTILLO CUANDO SE PERFORA EN PRESENCIA DE AGUA.
ANILLO DE AJUSTE. ES EL ELEMENTO DE MANTENER LA CAMISA EN CONTACTO PERMANENTE CON EL HOMBRO DEL CILINDRO
DISTRIBUIDOR. GUIA DE AIRE. SOPORTA A LA VALVULA DE ANTIRRETORNO Y DISTRIBUYEEL FLUJO DEL AIRE EN SU ACCESO HACIA EL ESPACIO ANULAR ENTRE EL CILINDRO Y CAMISA.
TAPON DE SOPLADO. SON DISEÑADOS PARA PERMITIR UN SOPLADO ADICIONAL EN EL FONDO DE LAS PERFORACIONES, MEJORANDO EL BARRIDO DE LOS DETRITUS.
CAMISA. LIMITA JUNTO CON LA GUIA DE AIRE UN RECINTO QUE SIRVE DE CAMARA AMORTIGUADORA AL PISTON EN SU MOVIMIENTO DE RETORNO.
CILINDRO. ES EL ELEMENTO DESTINADO A PROTEGER EL DISPOSITIVO INTERIOR DEL MARTILLO.
PISTON. ES REALMENTE EL UNICO ELEMENTO MOVIL DE TODOS LOS COMPONENTES DEL MARTILLO. EFECTUA UN MOVIMIENTO DE VAIVEN, PERMITIENDO EN CADA CICLO SOBRE LA BROCA.
ANILLO GUIA DEL BIT. MEJORA LA ALINEACION DE LA BROCA, ASEGURANDO QUE ESTE SEA GOLPEADO CORRECTAMENTE POR EL PISTON.
RETENEDOR DE BIT. ES UN ANILLO TORICO METALICO FORMADO POR DOS MITADES UNIDAS MEDIANTE UN “O” RING ELASTICO. SU MISION ES LIMITAR LA CARRERA DE LA BROCA, IMPIDIENDO SU CAIDA.
PORTABIT. PIEZA CILINDRICA COMPACTA, ES EL ELEMENTO JUNTO CON EL ANILLO GUIA ENCARGADO DE GUIAR A LA BROCA
BROCA. ES LA ENCARGADA DE REALIZAR LA TRITURACION DE LA ROCA. LAS BROCAS LLEVAN UNA PIEZA PLASTICA LLAMADA FOOTVALVE, QUE ES PARTE FUNCIONAL DE LA OPERACIÓN DEL MARTILLO.
OPERACIÓN DEL MARTILLO DE FONDO
SE TIENE EN CUENTA LAS SIGUIENTES CONSIDERACIONES:
PRESION DE EMPUJE VELOCIDAD DE ROTACION PRESION DE AIRE CAUDAL DE AIRE VELOCIDAD DE AIRE LUBRICACION PESO TOTAL SOBRE EL BIT DESGASTE Y REAFILADO DE LA BROCA
PRESION DE EMPUJEREQUIERE UN PESO NECESARIO O PRESION PARA MANTENER LA BROCA DENTRO DEL CUERPO DEL MARTILLO, COMO REGLA GENERAL EL PESO DEBE ESTAR ENTRE 250 A 500 LIB/DIAMETRO DE BROCA
A MEDIDA A QUE LA PERFORACION PROFUNDIZA SE ADICIONA MAS TUBERIAS A LA COLUMNA DE PERFORACION, EL PESO SOBRE LA BROCA NO PODRA EXCEDER EL PESO RECOMENDADO POR LO QUE EL SISTEMA DE ALIMENTACION SE DEBE RETENER Y LA PRESION DE ROTACION DEBERA SER MONITORIZADA PARA MANTENER EL PESO OPTIMO SOBRE LA ROCA.
VELOCIDAD DE ROTACION
CUANDO SE ESTA PERFORANDO CON LA DTH, EL SOLO PROPOSITO DE LA ROTACION ES MOVER LOS BOTONES DE LA BROCA A ROCA FIRME DESPUES DE CADA IMPACTO
LOS BOTONES EXTERIORES DE LA BROCA SON MUY SENSIBLES A LA VELOCIDAD DE ROTACION.
SI LA VELOCIDAD DE ROTACION ES DEMASIADO LENTA, LOS BOTONES IMPACTARAN SOBRE MATERIAL PREVIAMENTE FRACTURADO, CAUSANDO ATASCAMIENTOS Y ROTACION ERRATICA Y DE BAJO RATIO DE PENETRACION.
SI LA VELOCIDAD DE ROTACION ES DEMASIADO RAPIDA, LA VELOCIDAD DE PENETRACION NO AUMENTA Y LOS BOTONES DE CALIBRACION SE DESGASTARAN EXCESIVAMENTE DEBIDO A LAS FUERZAS DE RODAMIENTO.
LA APROPIADA VELOCIDAD DE ROTACION ES UN COMPROMISO ENTRE LA VELOCIDAD DE PENETRACION Y LA VIDA DE LA BROCA. CADA TIPO DE ROCA TENDRA SU OPTIMA VELOCIDAD DE ROTACION
TIPO DE ROCA DURA MEDIA BLANDAMUY BLAND
A
VELOCIDADRPM 10-30 20-40 30-50 40-60
VELOCIDAD DE ROTACION
Velocidad Rotacional = 1.66 X Vp ; RPM
Vp : Velocidad de penetración, m/hr
PRESION DE AIRE
LOS MARTILLOS DTH USAN COMPRESORAS DE AIRE DE ALTA CAPACIDAD CON PRESIONES HASTA DE 350 PSI.CUANDO SE UTILIZA ALTAS PRESIONES EN LOS MARTILLOS OCASIONARA UN MAYOR ESFUERZO, LO QUE LLEVARA A UN PUNTO UN DESGASTE DE COMPONENTES.
A MEDIDA QUE SE INCREMENTA LA PROFUNDIDAD DE LA PERFORACION, DISMINUYE LA PRESION DIFERENCIA EN EL PISTON, DEBIDO A QUE EL AIRE EN LA SALIDA DEL MARTILLO NECESITA UNA MAYOR PRESION PARA ALCANZAR LA BOCA DEL TALADRO.ESTA MENOR PRESION DIFERENCIA EN EL PISTON PROVOCA EN LOS MARTILLOS UNA PERDIDA DE EFICIENCIA EN RAZON A UNA MENOR FRECUENCIA DE IMPACTOS E INFERIOR ENERGIA CINETICA POR CADA IMPACTO.
CAUDAL DE AIRE
EL CAUDAL DE AIRE COMPRIMIDO REQUERIDO POR DIFERENTES EQUIPOS DTH ES DE ACUERDO A LA MARCA Y MODELO, ALCANZANDO EL CONSUMO DE 150 A 1000 CFM
SE DEBE COMPROBAR EL DIAMETRO ADECUADO DE LAS MANGUERAS
VELOCIDAD DEL AIRE
LA VELOCIDAD DEL AIRE EN SU ASCENSO DEBE SER TAL QUE SEA CAPAZ DE EXTRAER EL DETRITUS DEL FONDO DEL TALADRO.
LA VELOCIDAD DEPENDE DEL PESO ESPECIFICO DEL MATERIAL PERFORADO.
EL RANGO DE LA VELOCIDAD DEL AIRE ESTA ENTRE 4000 A 10000 pies/min.
COMO REGLA PRACTICA, LA DIFERENCIA DEL DIAMETRO DE BROCA Y EL DIAMETRO DE BARRA DEBE SER ENTRE 1.5 PULG. Y EN LA CORRECCION POR ALTURA POR CADA 100 METROS SE DESCUENTA UN 10%.
LUBRICACION
EL LUBRICANTE DEBE SER CON EL GRADO ADECUADO A LAS CONDICIONES CLIMATICAS Y DE OPERACIÓN. LAS CARACTERISTICAS BASICAS QUE DEBE TENER SON:
ALTA RESISTENCIA DE LA CAPA ENTRE PIEZAS.
BUENA ADHERENCIA. BUEN PROTECTOR FRENTE A LA
CORROSION. ANTIOXIDANTE NO EXPLOSIVO
PESO TOTAL SOBRE EL BIT
SE RECOMIENDA PARA CADA TIPO DE MARTILLO UN RANGO DE VALORES PARA EL PESO DEL BIT, QUE PUEDE SERVIR DE PUNTO DE PARTIDA PARA LA MAYORIA DE FORMACIONES ROCOSAS.
A MEDIDA QUE AUMENTA LA PROFUNDIDAD DE PERFORACION, SE INCREMENTA EL NUMERO DE BARRAS QUE PESAN SOBRE EL BIT, DEBIENDO IR REDUCIENDO LA CARGA QUE SE APLICA AL BIT YA QUE EL PESO TOTAL DEBE MANTENERSE CONSTANTE.
SI LA PERFORACION ES PROFUNDA PUEDE SER NECESARIO CAMBIAR EL EMPUJE POR RETENCION.
EN FORMA PRACTICA SE RECOMIENDA 500 LIBRAS DE PESO SOBRE EL BIT POR CADA PULGADA DE DIAMETRO DE BROCA.
DESGASTE Y REAFILADO DE LA BROCA
UNA BROCA DESGASTADA PRODUCE INCONVENIENTES EN LA PERFORACION ASI COMO UNA MENOR VELOCIDAD DE PENETRACION, DISMINUCION EN EL TAMAÑO DEL DETRITUS, VIBRACION Y GIRO IRREGULAR DE LA COLUMNA DE PERFORACION Y UN MAYOR PELIGRO DE FRACTURA DE LOS BOTONES.
EL REAFILADO DE LA BROCA DEPENDE DE LAS CARACTERISTICAS DE CADA FORMACION ROCOSA.
PRINCIPALES PROBLEMAS EN LA BROCA
EXCESIVO DESGASTE DE LA BROCA: SOPLADO INADECUADO, VELOCIDAD DE ROTACION ELEVADA, EXCESIVO PESO SOBRE LA BROCA.
ROTURA DE BOTONES: DESGASTE DE LA MATRIZ DE ACERO Y VELOCIDAD DE ROTACION INADECUADO
ROTURA DE BOTONES EXTERIORES: TIEMPO EXCESIVO ENTRE REAFILADO, VELOCIDAD DE ROTACION INADECUADA, EXCESIVA CARGA SOBRE EL BIT.
APLICACIONES DEL DTH
1.- PERFORACION DE BANCOS2.- CAPTACION DE AGUA3.- PERFORACION EN PRODUCCION
SUBTERRANEA4.- REFUERZO DE ROCA5.- PERFORACION DE LA CAPA DE
RECUBRIMIENTO
Cia Minera CONDESTABLE S.A.Cia Minera CONDESTABLE S.A.
Equipo Boomer 281+ Kit LHD 157Perforadora COP 1238ME (15KW)Tipo de Malla Paralela Vert. (1.5x1.5) (30%70%)
Longitud de Taladro 15 - 20 metrosDiámetro 64mm (2 ½”)Tipo de Roca Calizas, brechas,Cuarzitas (170 MPa)
Veloc. de Penetración 24 m.p/hrRendimiento por día 200 m.p/díaProducción Mensual 5,000 m.p/mes 5.5 ton/m.p 27,500 ton/mes
SHANK COP 1238 T38 BARRA SP T38 x 4’ BROCA HD T38 x 2½”
1800 mts. 2400 mts. 650 mts:
COSTO POR METRO PERFORADO = USD 1.65INCLUYE: Afiladora, copas de afilado, mano de obra afilado.
FUENTE: CAMINCO
EMPRESA MINERA ISCAYCRUZEMPRESA MINERA ISCAYCRUZCOLUMNA DE PERFORACION SIMBA H-357
COLUMNA SP T38 + BROCA HD
7304 3593 01 7324 8512 20 x 12 7514 6764 50
SHANK COP 1238 T38 BARRA SP T38 x 4’ BROCA HD T38 x 2½”
1650 mts. 3000 mts. 350 mts:
COSTO POR METRO PERFORADO = USD 1.20
INCLUYE: Afiladora, copas de afilado, mano de obra afilado.
FUENTE: EMISA
BROCAS DE PERFORACION DTH
BROCAS ROSCADAS
Características generales
Insertos de botones
Orificios de barrido
Canal de evacuación de detritos
Faldón
Brocas roscadas
Número de Parte
Diámetro
Rosca Tipo
Atlas Copco mm Botón
9050 4566 51 R32 Esférico
9051 0316 64 T38 Esférico
Brocas de mayor rotación en el mercado peruano
¿Cómo se conectan la barra y la broca?
¿Cómo trabajan la barra y la broca?
•Se debe de considerar que las brocas de Se debe de considerar que las brocas de botones poseen dos presentaciones en base a la botones poseen dos presentaciones en base a la geometría del botón:geometría del botón:•Botón esférico (recomendado para terrenos Botón esférico (recomendado para terrenos duros o muy duros en donde el terreno se duros o muy duros en donde el terreno se presenta muy duro y compacto)presenta muy duro y compacto)
•Botón balístico (recomendado para terrenos Botón balístico (recomendado para terrenos más suaves en donde la roca no presenta mayor más suaves en donde la roca no presenta mayor resistencia al avance)resistencia al avance)
Brocas de botones
• Si no se tiene el debido cuidado en la elección del tipo de botón se corre el riesgo de una vida útil muy corta con pérdidas prematuras de broca debido a rotura de botón.
• También se debe de considerar un adecuado intervalo de afilado para poder conservar la forma del botón el cual es importante para efectos de lograr una adecuada vida útil y alta velocidad de penetración.
Brocas de botones
Tipos de brocas de botones
Broca frente plano faldón liso
Broca frente drop center faldón retráctil
Broca guía frente drop center.
Para terreno duro a muy duro, macizo.
AplicaciónAplicación
Para terreno fracturado o conglomerado, dureza variable
AplicaciónAplicación
Para taladros bastante largos como complemento al sistema de tubos guiadores.
AplicaciónAplicación
Tipo de Falla
Causa Remedio
Botón quebrado.
Debido a sobre perforación.
Reducir intervalo entre afilados o dar de baja broca una vez llegado a su vida útil.
Rotura de botón.
Debido a mal equipo o método de afilado.
Usar método y equipo apropiados para el afilado.
Rotura de botón.
Debido a presencia de “piel de serpiente”.
Revisar barrido y adecuarlo para eliminar sobrecalentamiento del botón.
FALLAS EN LA BROCA
Tipo de Falla
Causa Remedio
Rotura transversal del faldón de la broca.
Rosca de barra con desgaste excesivo, percusión en vacío y mal emboquillado (posicionamiento y excesiva presión al iniciar el emboquillado)
Utilizar barras con desgaste de rosca similar al de la broca, eliminar percusión en vacío y mejorar prácticas de emboquillado.
T1
Fallas en la broca
Rock Drilling Tools (RDT)- Fallas en varillaje roscado -
Tipo de falla Causa Remedio
Quiebre cerca de botón periférico.Quiebre lateral empezando en la base del hueco del botón.Botón intacto pero alrededores parcialmente dañados.
Botón sobre perforado.Daño causado por objeto externo.Terreno de alta abrasividad.
Reducir intervalos de afilado.Mejorar cuidados en el almacenamiento y movimiento de los aceros.Escoger brocas con mayor cantidad de botones periféricos y con mayor ángulo de inclinación.
Fallas en la broca
Tipo de falla Causa Remedio
Botón y parte de los alrededores dañados.Botón y todo el alrededor dañados.Pérdida completa de botón.Desgaste diametral.
Alta sobreperforación.Presencia de roca dura y abrasivaFalla en la soldadura de unión del botón al cuerpo de la broca.Roca excesivamente abrasiva.
Reducir intervalos de afilado.Escoger brocas con mayor cantidad de botones periféricos, con mayor ángulo de inclinación en la periferia y con botones de mayor dureza.
Fallas en la broca
PERFORADORAS CHIMENERAS
LA PERFORACION DE CHIMENEAS O ESTRUCTURAS VERTICALES , CON EQUIPOS MECANIZADOS, OFRECEN UNA MEJORA EN LA DISTRIBUCION DEL TIEMPO DE PERFORACION, EL COSTO Y LOS BENEFICIOS.
LAS PROPORCIONES DEL AVANCE SON MAS RAPIDAS, MENOS PERTURBACIONES EN LA ESTRUCTURA ROCOSA, LOS TALADROS SON MAS LIMPIOS, REDUCCION DE COSTOS POR TRABAJADORES Y SOBRE TODO MAYOR SEGURIDAD PARA EL PERSONAL.
EQUIPOS CHIMENEROS
LOS EQUIPOS USADOS PARA LA CONSTRUCCION DE CHIMENEAS EN FORMA MECANIZADA SON :
. LINDEN ALIMAK
. DRESSER
. RAISE BORING
LA DRESSER Y LA RAISE BORING DESDE EL PUNTO DE VISTA OPERATIVO SON SIMILARES.
PERFORADORA DRESSER
. PARTES PRINCIPALES- PERFORADOR GIRATORIO- UNIDAD DE FUERZA (HIDRAULICA)- UNIDAD DE TRASNPORTE (OPCIONAL)- OTROS ELEMENTOS:
. TABLERO DE CONTROL
. POSICIONADOR
. COLECTOR DE RESIDUOS (PACKER)
. REGISTRO DE PERFORACION
OPERACIÓN DE LA DRESSER
INSTALACION DE LA BASE.
INSTALACION DEL EQUIPO.
PERFORACION DEL HUECO PILOTO.
PERFORACION DE LA CHIMENEA.
ERECTOR DESLIZADOR
EQUIPO OPCIONAL
SISTEMA DE PROPULSION TRACTOR DE ORUGA SISTEMA DE PROPULSION TRACTOR DE ORUGA CONCON ELECTRICA PROPULSION DIESEL O ELECTRICA PROPULSION DIESEL O A. C.A. C.
ACCESORIOS QUE SE ENCUENTRAN EN EL AGUJERO DE PERFORACION
TUBO DE ACOPLE BROCA PILOTO ESTABILIZADOR BROCA ESCAREADORA
TUBOS DE PERFORACION Y ESTABILIZADOR
TUBOS PERFORACION
SON TUBOS LISOS QUE PRESENTAN EN AMBOS EXTREMOS ROSCAS MACHO Y
HEMBRA
LONGITUD : 1.36 A 1.75 m
DIAMETRO : 12 7/8 pulg.
BROCA PILOTO
ES TRICONICA. SON DISEÑADOS DE
ACUERDO A LA DUREZA DEL TERRENO, TRABAJA CON AIRE Y AGUA
EL DIAMETRO GENERA EL DIAMETRO DEL HUECO PILOTO
EL DIAMETRO DE LA BROCA Y ESTABILIZADOR DEBE SER UNA PULGADA MAS QUE EL DIAMETRO DE LAS TUBERIAS DE PERFORACION
ESTABILIZADOR
SON SIMILARES A LAS TUBERIAS, EN SU SUPERFICIE CONTIENE INSERTOS DE CARBURO DE TUNGSTENO PARA INCREMENTAR SU RESISTENCIA A LA ABRASION.
FUNCIONES:
. EVITA LA DESVIACION
. DESGASTE DE LAS TUBERIAS Y EL FALDON DE LA BROCA PILOTO
BROCA ESCAREADORA ES UN DISPOSITIVO
MECANICO QUE AL GIRAR CON DETERMINADO TORQUE Y TENSION PRODUCIDO POR LA MAQUINA, PROVOCA UNA ROTURA O RIMADO DEL MACIZO ROCOSO EN FORMA CIRCULAR.
ELEMENTOS:. EL CUERPO PRINCIPAL. LOS ASIENTOS. LOS CORTADORES. EL STEM O VASTAGO
BROCA ESCAREADORA DE BROCA ESCAREADORA DE 96 PULG. DE DIAMETRO96 PULG. DE DIAMETRO
BROCA ESCAREADORA CRH8 DE 96”
PERFORACION CON LA BROCA ESCAREADORA
PASOS EN LA PERFORACION CON LA RAISE BORING
1. Para el RB convencional la perforadora se coloca en la superficie o en el nivel superior de dos niveles a ser comunicados. Un barreno piloto es perforado bajando hacia el nivel inferior usando una broca unida a la sarta de perforación que está conectada a la máquina
2. Una vez realizado el taladro piloto, la broca piloto es removida y una gran broca escareadora es adherida a la sarta de perforación en el nivel inferior.
3. Usando el escariador, el hueco piloto es perforado hacia atrás por la máquina en el nivel superior.
RAISE BORING HORIZONTAL
La máquina de perforación estándar es capaz de perforar ángulos desde los 90º a los 45º medidos desde la horizontal. Las perforaciones desde los 45º hasta la horizontal, han sido realizadas con la adición de algunos accesorios y ajustes a la máquina.
VENTAJAS DE LA RAISE BORING
1. ALTA SEGURIDAD DEL PERSONAL Y BUENAS CONDICIONES DE TRABAJO.
2. ALTA PRODUCTIVIDAD3. LAS PAREDES DE LA CHIMENEA SON
MAS LISAS4. INEXISTENCIA DE SOBRE
EXCAVACION5. RENDIMIENTO DE AVANCE ELEVADO6. EXISTE LA POSIBILIDAD DE
EFECTUAR EXCAVACIONES INCLINADAS Y HORIZONTALES
DESVENTAJAS DE LA RAISE BORING
1. INVERSION ELEVADA2. EL COSTO DE EXCAVACION POR
METRO LINEAL ELEVADO.3. EXISTE POCA FLEXIBILIDAD EN
CUANTO A LAS DIMENSIONES Y FORMAS Y NO ES POSIBLE CAMBIAR DE DIRECCION
4. SE TIENE DIFICULTAD EN ROCAS DE MALA CALIDAD
5. SE REQUIERE DE PERSONAL ESPECIALIZADO Y UNA PREPARACION PREVIA DEL LUGAR DE TRABAJO