Sistema de Perforacion a Percusion1

March 28, 2018 | Author: Alexiz Meza | Category: Gas Compressor, Piston, Drill, Pressure, Tools


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SISTEMAS DE PERFORACION APERCUSION • Esta denominación engloba todas aquellas formas de perforación en las que la fragmentación de la roca se produce básicamente por impacto de un útil de filo más o menos aguzado sobre la misma. • Los sistemas de percusión simple son todavía utilizados en algunos equipos viejos de perforación de pozos de agua (perforadoras de cable). • La técnica de perforación consiste en realizar un movimiento alternativo de bajada-subida de una masa pesada que en su caída va fracturando o disgregando la roca, desprendiendo de la misma trozos de variado tamaño, que después se extraen por medio de una válvula o cuchara de limpieza. ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA PERCUSIÓN DE UN POZO: • Columna o sarta de perforación • Cable que imprime a la sarta el movimiento de vaivén que le comunica el balancín de la sonda. • Sonda o máquina de perforación que desde la superficie del terreno proporciona a la sarta (por medio de un balancín), el movimiento de vaivén. TRÉPANO • Herramienta que realiza el trabajo de rotura, disgregación y trituración de la roca. Por tanto, su función es la de penetrar, triturar, escariar y mezclar. • Su peso, salvo casos excepcionales, puede variar entre 100 y 500 kg para pozos pequeños y de mediano diámetro y de 500 a 1200 kg para pozos de gran diámetro. Presenta formas variadas. para tratar de ajustarse con ellas a determinadas funciones específicas: • Trépano regular • Trépano de estrella o cruciforme. con tendencia al desprendimiento. • Trépano salomónico. • Trépano de hombros rectos. • Trépano californiano. Adecuado para perforar formaciones estratificadas con buzamiento. donde exista una tendencia a producirse desviaciones en las perforaciones. Permite golpear hacia arriba o escariar. Presenta hombros escurridizos y biselados para evitar atranques en su movimiento hacia arriba. . Adecuado para formaciones blandas. sobre todo si son plástica. . que va enroscada al barrón.BARRÓN • Es una barra cilíndrica de acero forjado que se coloca justo encima del trépano y enroscada a él. Su función es doble. unión que se hace mediante un bulón que se aloja en el interior de la montera propiamente dicha. DESTRABADOR o tijera • Esta herramienta. constituye un elemento de seguridad ante posibles agarres del trépano. Sirve para unir la sarta al cable. MONTERA • Es el elemento colocado en la parte superior de la sarta. Una primera sería haciendo el cálculo del trabajo realizado sobre el pistón mediante la siguiente expresión: �� = �� ∙ � Siendo: Pm = Presión media efectiva del fluido. primero hay que determinar la energía de los impactos.como una manera de expresar la capacidad de una perforadora. A = Área de trabajo del pistón. Para saber la potencia percusiva de una máquina.POTENCIA DE PERCUSIÓN • La mayoría de los ingenieros están familiarizados con la expresión potencia de los impactos. . L = Carrera. que descontaría las pérdidas por rozamiento. sería mediante el cálculo de la energía cinética del pistón al final de su carrera: �� = �  2 ∙ � ∙ �� Siendo: M =Masa del pistón.• Otra forma de hacerlo. V = Velocidad del pistón . . PERFORACIÓN NEUMÁTICA El fluido de accionamiento en el caso de la perforación neumática es aire comprimido a una determinada presión. • 2. Que el martillo se sitúe en el fondo del taladro. golpeando así el pistón directamente sobre la broca (martillo de fondo). Existen dos alternativas: • 1. . normalmente de valores comprendidos entre 7 y 25 bar. Que la percusión se produzca fuera del taladro y se transmita a la broca a través de la sarta de varillaje (martillo en cabeza). . ya sea de barra estriada o de rotación independiente. que regula el paso de aire comprimido en un volumen determinado y de manera alternativa a la parte anterior y posterior del pistón. así como un dispositivo retenedor de barras de perforación. • La válvula. • El mecanismo de rotación. • El pistón. que con su movimiento alternado golpea el vástago o culata a través de la cual se transmite la onda de choque a las barras.Principales componentes de este sistema son: • Cilindro cerrado con una tapa delantera que dispone de una abertura Axial donde va colocado el elemento portabarras. DISPOSICION DE SUS ELEMENTOS . área y carrera del pistón).PERFORADORAS CON MARTILLO EN CABEZA Son perforadoras cuyo martillo está diseñado para trabajar mediante aire a 7 . Como consecuencia. el área de trabajo del pistón ha de ser grande (ténganse en cuenta que la energía de impacto viene dada por el producto de tres factores: presión efectiva.8 bar de presión máxima. y al objeto de disponer de una energía de impacto suficiente. . . El empuje lo proporciona el motor de avance (neumático) que a su vez acciona una cadena a la que va enganchado el martillo y que de esta forma desliza sobre un bastidor denominado “corredera” o “deslizadera”. El martillo en cabeza incorpora también el mecanismo de rotación que a su vez puede ser independiente o no del de percusión en función de los tamaños y diseños.El perfil longitudinal del pistón tiene por tanto forma de T. .La fuente de energía primaria para la percusión es el aire comprimido que a su vez es suministrado por un compresor incorporado en el equipo de perforación. La perforadora con martillo en cabeza está constituida por: • Cilindro que con su movimiento golpea el extremo de una barrena. • Mecanismo de rotación incorporado al pistón o bien independiente de este. . • Sistema de barrido del barreno. PERFORADORAS CON MARTILLO EN FONDO . Son perforadoras en las que el elemento que proporciona la percusión o martillo va situado en el interior del taladro e incorpora únicamente el mecanismo de percusión (los elementos que proporcionan la rotación y el empuje son del todo independientes y están situados en superficie). Según los campos de aplicación del martillo en fondo se tienen los siguientes diámetros. Cielo abierto 75-200 milímetros Subterránea 100-165 milímetros . . La frecuencia de golpeo oscila entre 600 y 1600 golpes por minuto. . En cuanto al empuje. son necesarios unos 85 kg por cada cm de diámetro.USOS Y APLICACIONES DE LOS MARTILLOS EN FONDO El campo de aplicación del martillo DTH son las rocas de resistencia a compresión media-alta (60100 MPa). utilizando como diámetros más frecuentes los comprendidos entre 85 y 200 mm. Tienen un tapón de soplado intercambiable. lo que permite aumentar el flujo de aire. mejorando la limpieza del pozo. Los martillos de fondo cuentan con espesores de cilindros reforzados y culatas con hilo izquierdo. . Los martillos de fondo son compatibles para trabajar con sistemas de entubado continuo.CARACTERÍSTICAS DE LOS MARTILLOS EN FONDO Los martillos de fondo están diseñados para trabajar bajo columnas de agua. 95 (m3/min.DESCRIPCIÓN RANGO Diámetro de perforación (mm). 127-300  Diámetro de la tubería (mm).p.cm Peso del martillo diámetro) 69-625 .55-0. 100-240  Presión de trabajo (kg/cm2) 7-17.5  Velocidad de barrido (m/min) 1200  Empuje (kg) 900-1800  Velocidad de rotación (r.m.) 10-100 Consumo relativo de aire 0.   El coste por metro lineal es en diámetros grandes y rocas muy duras menores que con perforación rotativa. El nivel de ruido en la zona de trabajo es inferior al estar el martillo dentro de los barrenos.   Menor fatiga en las varillas de la sarta de perforación. Existe un riesgo de pérdida del martillo dentro de los barrenos por atranques y desprendimientos del mismo.   La menor energía por impacto y alta frecuencia de golpeo favorecen su empleo en formaciones descompuestas o con estratificación desfavorable.   El diámetro más pequeño está limitado por las dimensiones del martillo con un rendimiento aceptable.  La velocidad de penetración se mantiene casi constante a medida que aumenta la profundidad de los barrenos.   Existe un riesgo de pérdida del martillo dentro de los barrenos por atranques y desprendimientos del mismo.VENTAJAS Mejor aprovechamiento de la energía neumática al aprovechar el escape del martillo como aire de barrido para la evacuación del detritus. . que en la actualidad es de unos 76 mm. LIMITACIONES  Velocidades de penetración bajas   Cada martillo está diseñado para una gama de diámetros muy estrecha que oscila en unos 12 mm.  Se precisan compresores de alta presión con elevados consumos energéticos. y que básicamente lo que hace es transformar la energía cinética. a través de un pistón de acero con objeto de que pueda ir descendiendo en el pozo. trasmitiendo esta energía a la boca de perforación. que funciona mediante aire comprimido. . a medida que este se perfora.FUNCIONAMIENTO Un martillo en fondo es una herramienta de perforación. TIPOS DE BOCA PARA MARTILLOS EN FONDO . BOCAS DE PERFORACION La boca tallante. . procesos de fabricación. Hay diferentes formas constructivas. la duración de estas piezas. insertados sobre la base del tallante. De la rigurosa calidad de los aceros. dependerá en una medida importantísima. es el elemento que finalmente rompe la cohesión de la roca y produce los recortes. si bien las más utilizadas son las de botones de carburo de tungsteno. diseño de la boca. etc.. Mayor vida útil de los accesorios. Perforadora usada más ligera Mejor flujo de barrido de los detritus de perforación lo que mejora el cargue del explosivo para la voladura.     -   -         Se emplean accesorios de menor costo.   Peso del varillaje de perforación usado más ligero. . -     Menor nivel de ruido generado.   Ofrece perforación más efectiva para barrenos con diámetros   menores e iguales a 7-7/8”.   Se aplica mejor para terreno difícil de perforar.    MARTILLO EN FONDO MARTILLO EN CABEZA   - Mejor velocidad de penetración en formaciones duras. Se pueden profundos. Menor posibilidad de desviación del hueco perforado. perforar barrenos más Mejor direccionalidad del hueco perforado. Velocidad de penetración uniforme debido a que no existen puntos de pérdida de la energía de impacto a través de uniones o roscas. PERFORACIÓN DE RECUBRIMIENTOS SISTEMA ODEX (Overburden Drilling with the Eccentric) Perforación excéntrica de sobrecarga . grava y bolones). limo. SISTEMA ODEX Es un método de perforación a roto-percusión que fue diseñado para atravesar los materiales no-consolidados ( tales como arcilla.PERFORACIÓN CON RECUBRIMIENTO Se refiere al proceso de perforación donde al mismo tiempo se van instalando las tuberías de recubrimiento. . de espesores que pueden variar desde pocos metros hasta centenas de metros. En este método la entubación se efectúa gracias a las vibraciones de la perforadora y al propio peso de la tubería. e ingresar otro bit de perforación . se repliega para poder ser extraída la sarta de perforación. De este modo la entubación puede descender sin resistencia del terreno a medida que avanza la excavación. Método ODEX sin entubación Cuando es sin entubación.Método ODEX con entubación Cuando se necesita entubación la broca toma una posición excéntrica y actúa como elemento escariador. agrandando ligeramente el diámetro de la perforación. El equipo consiste en una boca escariadora excéntrica que ejecuta un taladro de un calibre mayor que el del tubo exterior que desciende a medida que avanza la perforación. . así como martillos neumáticos e hidráulicos. Serie ODEX Diámetro Equivalente En pulgadas En mm   ODEX 90 3 76 ODEX 115 4 102 ODEX 140 5 127 ODEX 165 6 152 ODEX 190 ODEX 240 (ODEX G2) 6a8 152 a 203 8 203 Diámetros nominales de la serie ODEX .Este sistema admite martillos de superficie y de fondo. COMPRESORES . DEFINICIÓN Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles. . tal como gases y los vapores. PARTES PRINCIPALES DEL COMPRESOR . ACCESORIOS NECESARIOS PARA UN COMPRESOR      Filtros Silenciadores Enfriador intermedio Post-enfriador Separador de agua      Termómetro Cámara de compresión Protecciones Manómetro Depósito recibidor . FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPRESORES . TIPOS DE COMPRESORES En perforación se utilizan fundamentalmente tres tipos distintos de unidades compresoras o sistemas de compresión: • De pistón • De paletas • De tornillo . . El movimiento de los pistones es dirigido por un mecanismo excéntrico dando lugar al movimiento alternativo del pistón en el interior del cilindro.PISTÓN La compresión del aire es realizada por uno o varios pistones que actúan dentro de una camisa o cilindro. El rotor está provisto por un determinado número de paletas que pueden deslizarse en dirección radial dentro de unas ranuras dispuestas en el mismo cilindro. dando lugar a un conjunto de células de compresión. .PALETAS Los compresores de paletas están conformados por un rotor excéntrico que gira en el interior de una cámara cilíndrica. TORNILLOS La rotación permanente de tornillos helicoidales. hasta la presión de trabajo requerida en este tipo de compresores. permite la compresión del aire que se desplaza en sentido axial. . PERFORACIÓN HIDRÁULICA . Una perforadora hidráulica consta básicamente de los mismos elementos constructivos que una neumática. La diferencia más importante entre ambos sistemas esta referido a la utilización de un motor que actúa sobre un grupo de bombas que suministran un caudal de aceite que acciona las componentes de rotación y movimiento alternativo del pistón . 9 (m3/min.Cm gdiámetro) .CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE ESTOS EQUIPOS • • • • Presión de Trabajo 7.5 a 25 MPa Frecuencia de golpeo 2000-5000 golpes/min Velocidad de rotación 0 a 500 RPM Consumo relativo de aire 0.6-0. VENTAJAS • • • • • Menor costo de accesorios de perforación Mayor capacidad de perforación Mejores condiciones ambientales Mayor facilidad para la automatización Menor consumo de energía .
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