Perforaciones

PERFORACIONES
1. IDEAS BÁSICAS SOBRE PERFORACIONES
(I)
• 1.1. CONCEPTOS GENERALES.
– Labor de realizar un agujero en un determinado medio (en
principio el terreno, pero podrá ser cualquier otro tipo de material).
– Sondeo: Perforación con un fin investigador.
• Requisitos especiales (testigo continuo, muestra inalterada,...)
– Generalmente implica extracción de terreno (pilote apisonado)
• 1.2. LABORES QUE COMPORTA LA PERFORACIÓN
(I)
– La perforación con extracción comporta:
• Troceo o trituración del material;
• Extracción del material;
• Contención de las paredes.
1. IDEAS BÁSICAS SOBRE PERFORACIONES
(II)
• 1.2. LABORES QUE COMPORTA LA PERFORACIÓN
(II)
– Troceo o trituración del material;
• Percusión (Trepano)
• Rotación (Hélices, Triconos, Conoras)
• Rotopercusión (martillos neumáticos)
– Extracción del material;
• Mecánicos
– Recoger el material e izarlo
• Hidráulicos
Cuchara Bivalva
Hélices
Cazos rotativos
Tubos portatestigos
Circulación directa
Circualción inversa
– Directa. Más utilizada
– Inversa. Formaciones blandas y poco permeables
– Contención de las paredes (I).
CUCHARA DE VALVAS
HELICE
CAZO ROTATIVO
TUBOS PORTATESTIGOS
EXTRACCIÓN HIDRÁULICA
1. IDEAS BÁSICAS SOBRE PERFORACIONES
(III)
• 1.2. LABORES QUE COMPORTA LA PERFORACIÓN
(III)
– Contención de las paredes (II).
• Material carece de suficiente consistencia
• Sistemas de sustentación:
– Revestimiento
– Lodos tixotrópicos
1. IDEAS BÁSICAS SOBRE PERFORACIONES
(III)
• 1.3. PLANTEAMIENTO DE UN TRABAJO DE
PERFORACIÓN
– Objetivo de la perforación.
• Para qué hacemos la perforación.
– Características de la perforación.
• Fundamentalmente LONGITUD y DIÁMETRO
• Sensibilidad y tolerancias en la verticalidad.
– Tipo de material a perforar.
•
•
•
•
Dureza y abrasión. Tipo de útil de corte.
Estabilidad de las paredes.
Existencia de agua. (Caudal y presión)
Otras circunstancias (cavidades, gases, surgencias, solubilidad,...)
– Otras limitaciones.
• De espacio, de emplazamiento, de aprovisionamiento,...
2. CONSTITUCIÓN DEL EQUIPO
PERFORADOR (I)
• Consta fundamentalmente
– Maquinaria en superficie (sonda o perforadora)
• Soportar el tren y permitir el acople de los útiles.
• Capacidad de empuje
• Posibilidad de evacuación de detritus.
– Utillaje básico.
• Util de corte o destroza
• Varillaje.
– En determinados casos útiles especiales como pueden ser material
para entubar, lastrabarrenas, centradoras, tubos portatestigos,...
2. CONSTITUCIÓN DEL EQUIPO
PERFORADOR (I)
• 2.1. EL ÚTIL DE CORTA Y DESTROZA (I).
– Percusión simple.
• Trépano asociado a un cabrestante y cuchara de valvas
– Rotación (I).
• El giro del útil se origina en la perforadora, moviendo el tren del
varillaje y esté lo transmite al útil de corte.
• Los útiles fundamentales son:
– Hélice.
• Terrenos blandos, estables y profundidades < 25 m
• Campo aplicación Pilotajes.
• Reconocimientos rápidos sin mucha exactitud.
– Triconos.
• Suelos y roca
• Grandes profundidades 100 - 300 m
• Explotación de canteras, pilotajes especiales, prospecciones.
– Coronas (I)
TRICONOS
2. CONSTITUCIÓN DEL EQUIPO
PERFORADOR (II)
• 2.1. EL ÚTIL DE CORTA Y DESTROZA (II).
– Rotación (II).
– Coronas (II)
• Testigos continuos
• Empuje hidráulico y al final del tren de varillaje se acopla los tubos
portatestigos.
• Dientes de diamante o widia o polvo de diamante
• Recogida de los detritus
• Entrada y salida del tubo portatestigos (3 ó 6 m)
• Wire line. Profundidades > 50 m. Tubo portatestigos sujeto
mediante un cabrestante.
• Practicamente en todo tipo de terreno
• Diámetro de la corona suelen hasta 150 mm
• Perforaciones profundas, tubos telescópicos (standard)
TESTIGOS CONTINUOS
2. CONSTITUCIÓN DEL EQUIPO
PERFORADOR (III)
• 2.1. EL ÚTIL DE CORTA Y DESTROZA (III).
– Rotopercusión.
• Se hace girar lentamente el útil y se le acopla un martillo.
• Se ha pasado de los martillos neumáticos a empujadoras.
• Problemas con el martillo tradicional.
–
–
–
–
Perdida de energía en el tren de varillaje
Perdida de verticalidad
Implica profundidades < 20 m.
Diámetros de perforación hasta 100 mm.
• Martillos de fondo.
– Diámetros de perforación 100 y 300 mm.
– Profundidades mayores de 100 m.
– Aparición actualmente de presión por aceite lo que implica mayores
presiones.
2. CONSTITUCIÓN DEL EQUIPO
PERFORADOR (IV)
• 2.2. EL TREN DE VARILLAJE.
– Doble misión:
• Transmitir movimiento hasta el útil de corte
• Servir de conducto
– Fluido evacuador de detritus
– Refrigerador del útil de corte.
– Distintos según los equipos.
– La modernización va en la línea de facilitar la manipulación del
varillaje. Acoplamientos automáticos.
• 2.3. SISTEMAS DE EMPUJE Y AVANCE.
– Mantener la presión sobre el útil de corte.
– Mayoritariamente son sistemas hidráulicos que accionan sobre el
varillaje o pueden ser también de cremallera.
2. CONSTITUCIÓN DEL EQUIPO
PERFORADOR (V)
• 2.4. SISTEMAS DE EVACUACIÓN.
– Medios Mecánicos.
• No tienen mayor complejidad. Muros Pantalla.
• Algo especial en los sondeos por la extracción del testigo.
– Medios Hidráulicos. Directa e Inversa.
• Importante el dimensionamiento.
• Riesgo de AGARRE.
– Detritus en suspensión, si se para puede aprisionar al tren perforador.
• Riesgos en perforaciones con agua y aire comprimido. Utilización de
espumantes.
• Perforaciones en seco. Riesgo del polvo. Existen aparatos de recogida
del polvo.
3. ORIENTACIONES PRÁCTICAS SOBRE
POSIBILIDADES DE PERFORACIÓN (I).
• Objetivo:
– Las formas más frecuentes de abordar las perforaciones
en los distintos medios.
• Posibilidades
• Limitaciones.
• Excluidos de este punto la perforación de pilotes.
• Referidos a:
– Sondeos
– Voladuras
– Congelación
- Inyecciones
- Anclajes
- Drenajes
- Micropilotes
- Pozos de extracción de agua.
3. ORIENTACIONES PRÁCTICAS SOBRE
POSIBILIDADES DE PERFORACIÓN (II).
• 3.1. Perforaciones de Suelos (I).
– Perforaciones cortas (< 25m)
• En suelos inestables.
– Exige la contención del terreno.
– En diámetros pequeños (150 ó 200 mm) ENTUBACIÓN
– Sondas rotativas con toma de testigo o sin toma
• En suelos estables.
– Rotaciones con hélice.
– Problema en garantizar la estabilidad del suelo.
3. ORIENTACIONES PRÁCTICAS SOBRE
POSIBILIDADES DE PERFORACIÓN (III).
• 3.1. Perforaciones de Suelos (II).
– Perforaciones Profundas.
• Maquina testiguera con corona, pero hay que telescopar la
entubación. Prever con qué diámetro tiene que acabar para
atacar con el correspondiente.
• Cuando supera los 100 mejor lodos que entubar.
• Incluso se recomienda para > 50 el sistema wire line.
• La rotación con corona SOLAMENTE para la exigencia de
extracción de testigo.
• Recomendable pues la rotación por tricono y lodo (directa o
inversa) (Diámetros 100 -300 mm.)
• Perforaciones con trepano y cuchara limitada a sondeos
hidrológicos y de captación. (Diámetros 500 mm) (prof. 250300 m) (Rendimientos bajos)
3. ORIENTACIONES PRÁCTICAS SOBRE
POSIBILIDADES DE PERFORACIÓN (IV).
• 3.2. Perforaciones en macizos rocosos y
medios competentes.
– Rotación con corona sólo si necesario los
testigos.
– No necesario entubar al menos hasta los 100 m.
– General Rotopercusión.
– Por encima de los 50 m:
• Rotación con Triconos.
3. ORIENTACIONES PRÁCTICAS SOBRE
POSIBILIDADES DE PERFORACIÓN (V).
• 3.3. Perforaciones con Gravas y Acarreos.
– Las más dificultosas:
• Inestabilidad de las paredes.
• Dureza
• Heterogeneidad.
– D < 150 mm y p < 25 con Corona y
Entubación. Perdida de MATERIAL y BAJO
RENDIMIENTO
– Aconsejables métodos O.D. y ODEX
• O.D. Rotación entubación. Dentro a rotopercusión un martillo
que tritura la grava.
• ODEX. Martillo excentrico sobreancho ayuda a la entubación.