Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

ACCESORIOS DE PERFORACIÓN

No description
by

marcos cueva

on 19 May 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of ACCESORIOS DE PERFORACIÓN

ACCESORIOS DE PERFORACIÓN

INTRODUCCIÓN
Para realizar un trabajo de perforación específico pueden elegirse diversas combinaciones de accesorios.
Los factores que hay que considerar en la selección de sus componentes son: diámetro de los barrenos y longitudes, estructura, resistencia y abrasividad de las rocas, tamaño y potencia de la perforadora, experiencias anteriores y facilidades de suministro.
VARILLAJE
Los elementos de prolongación de la sarta son generalmente,
- Varillas o barras.
- Tubos.
Las primeras son las que se utilizan cuando se perfora con martillo en cabeza y pueden tener sección hexagonal o redonda. Las varillas tienen roscas externas macho y son acopladas por acoples.
Dentro del varillaje para túneles y galerias se dispone de diversos tipos entre los que destacan: las varillas de extensión ligera f) uno de cuyos extremos tiene rosca de mayor diámetro que el de la sección central de la misma. La dimensión con la que se designan se refiere al tamaño de la rosca en el extremo de la culata. Las barrenas integrales rascadas g) de sección hexagonal que disponen de boca de insertos en un extremo y rosca en el opuesto. Las varillas rascadas con culata h) tienen una culata hexagonal en un lado y rosca en el otro y las varillas cónicas con culata i).
Con la aplicación de las perforadoras hidráulicas con martillo en cabeza a la perforación de barrenos de grandes diámetros, superiores a los 115 mm, se han diseñado recientemente unos tubos de perforación semejantes a los que se emplean en los trabajos con martillos en fondo.
Las principales ventajas de este varillaje tubular son:
1.Mayor rigidez. Se reducen las desviaciones y las paredes irregulares de los barrenos al tener unos diámetros mayores (76 a 165 mm).
2.Mejor transmisión de la energía al no ser preciso el uso de manguitos.
3.Barrido más eficiente al mejorar la velocidad del aire en el espacio anular y al poder aumentar la cantidad de aire bombeado.
En cuanto al metal duro de los botones e insertos de las brocas, se fabrica a partir de carburo de tungsteno y cobalto por técnicas de polvometalotecnia. Este material se caracteriza por su alta resistencia al desgaste y tenacidad, y pueden conseguirse diferentes combinaciones variando el contenido en cobalto, entre un 6 y un 12%, y el tamaño de los granos del carburo de tungsteno. La unión entre el acero y el metal duro se puede hacer con soldadura en las brocas de insertos y por contracción o presión en el caso de las brocas de botones.
ADAPTADORES
Los adaptadores de culata o espigas son aquellos elementos que se fijan a las perforadoras para transmitir la energía de impacto, la rotación del varillaje y el empuje.Básicamente, existen dos tipos de adaptadores:
1) De arrastre Leyner y 2) Adaptadores estriados.
Recientemente, Atlas Copco ha introducido un nuevo sistema de transmisión de energía en la perforación rotopercutiva con martillo en cabeza, en el que la percusión y la rotación se ejercen sobre el útil de perforación a través de dos sartas independientes, pero coaxiales.
El sistema, conocido por COPROD, está constituido por unas varillas centrales sin rosca montadas unas sobre otras en el interior de unos tubos de mayor diámetro, unidos con roscas cónicas. Las varillas transmiten la energía de impacto a la roca y los tubos exteriores proporcionan la rotación.
BROCAS
Las brocas que se emplean en la perforación rotopercutiva
son de dos tipos:
- Brocas de pastillas o plaquitas, y
- Brocas de botones.
La sarta de perforación está constituida generalmente por los siguientes elementos: adaptadores de culata (1), acople (2), barras (3) y brocas (4).
Lo ideal es usar aceros con un núcleo no muy duro y una superficie endurecida y resistente al desgaste.Esta estructura se consigue en la práctica de dos formas:
a) Aceros con alto contenido en carbono. Como el empleado en las barrenas integrales. La dureza deseada se consigue controlando la temperatura en el proceso de fabricación. La parte de la culata se trata por separado para conseguir una alta resistencia a los impactos.
b) Aceros de bajo contenido en carbono. Usados en varillas, adaptadores, acoples y brocas. Son aceros que contienen pequeñas cantidades de cromo o níquel, manganeso y molibdeno.

Los tratamientos a los que sé someten los aceros suelen ser:
-Endurecimiento superficial HF (Alta Frecuencia). Calentamiento rápido hasta 900°C y enfriamiento brusco en agua. Se obtiene una alta resistencia a la fatiga y se aplica en varillas, acoples y algunas
brocas.
- Carburación. Aumento del contenido de carbono en la superficie del acero introduciendo las piezas durante algunas horas en un horno con una atmósfera gaseosa rica en carbono y a una temperatura de 925°C. Se usa en las varillas y culatas para conseguir una alta resistencia al desgaste.
- Bombardeo con perdigones de acero para aumentar la resistencia a la fatiga en los materiales no sometidos a los tratamientos anteriores.
- Protección frente a la corrosión, mediante fosfatación y aplicación de una fina capa de acero.
TIPOS DE ROSCAS
Las roscas tienen como función unir las culatas, los acoples, las varillas y las brocas durante la perforación. El ajuste debe ser eficiente para que los elementos de la sarta se mantengan bien unidos en el fin de conseguir una transmisión directa de energía. Sin embargo, el apriete no debe ser excesivo pues dificultaría el desacoplamiento del conjunto de varillas cuando éstas fueran retiradas del barreno. Las características que determinan si las varillas son fácilmente desacoplables o no son: el ángulo del perfil y el paso de rosca. Un paso mayor junto a un ángulo de perfil menor hará que la rosca sea fácil de desacoplar, comparando roscas de un mismo diámetro.
-Rosca R. (Soga):Se usa en barrenos pequeños con varillas de 22 a 38 mm y perforadoras potentes de rotación independiente con barrido de aire.Tiene un paso corto de 12,7 mm y un ángulo de perfil grande.
-Rosca T. Es adecuada para casi todas las condiciones de perforación y se usa en diámetros de varillas de 38 a 51 mm. Tiene un paso mayor y un ángulo de perfil menor que hace más fácil el desacoplamiento que con la rosca R, y además uno de los flancos presenta un gran volumen de desgaste que le proporciona una gran duración.
- Rosca C. Se usa en equipos con varillas grandes de 51 y 57 mm. Tiene un paso grande y ángulo de perfil semejante al de la rosca anterior.

- Rosca GD o HI. Tiene unas características intermedias entre la rosca R y la T. Posee un diseño de perfil asimétrico denominado de diente de sierra y se usa en diámetros de 25 a 57 mm
El primer tipo es usado con varillas de 25 y 32 mm, mientras que los adaptadores de estrías se emplean con diámetros de 38, 44 y 50 mm, con martillos de rotación independiente y teniendo entre 4 y 8 estrías. En las modernas perforadoras con una potencia de impacto de, al menos, 18 kW los adaptadores se diseñan sin cola -zona delgada detrás de las estrías -,reforzándose así la superficie de impacto.
El sistema de barrido puede ser central, en cuyo caso los adaptadores disponen de una empaquetadura o sello interior que es el elemento que entra en contacto con la aguja de soplado, o lateral teniendo entonces un orificio entre las estrías y la rosca por el que entra el fluido de barrido através de un dispositivo con empaquetaduras adosado concéntricamente con el adaptador.
Adaptador con barrido general
Tipos de varillas.
Las varillas de extensión de sección completa hexagonal a) o redonda b) tienen la misma dimensión en el centro de la varilla que en las roscas. En las primeras el hexágono circunscribe al círculo que corresponde a las similares de sección redonda, por lo que son más rígidas y también un poco más pesadas. Cuando las condiciones de perforación son tales que las vidas de las varillas dependen sólo del desgaste de las roscas, se emplean varillas con roscas dobles c). Así, cuando se gasta la primera parte de la rosca, ésta se corta y se puede entonces seguir perforando con la segunda parte. Las varillas de extensión ligeras d) tienen secciones transversales, normalmente hexagonales, menores que las de la rosca.La designación de este tipo de varillas se refiere a las dimensiones de las roscas.Recientemente, han aparecido en el mercado las varillas de acoplamiento integrado e), que permiten una manipulación más sencilla, eliminan el uso de manguitos, la transmisión de energía es mejor, los barrenos son más rectos y la operación más segura. El precio de estas varillas es equivalente al de una convencional más un manguito, pero presentan el inconveniente de que en caso de rotura en las uniones se utilizan.
Por último está el grupo de las barrenas integrales con culata que a su vez se subdividen según la forma de la broca y forma de los insertos. Las barrenas integrales están ordenadas en series, donde el diámetro del inserto disminuye conforme aumenta la longitud de las mismas. Los principales tipos son:
- Barrenas de tipo cincel. Son las más usadas y se caracterizan por su fácil afilado y bajo coste.
- Barrenas de insertos múltiples. Se usan en la perforación mecanizada de rocas blandas y fisuradas.
- Barrenas de botones. Se emplean en rocas poco abrasivas de fácil penetración, como por ejemplo el carbón.
- Barrenas para trabajos en mármol. Disponen de cuatro insertos y canales especiales para evacuar los detritus.


En la figura se indican los diámetros de los tubos que se recomiendan en función del tamaño de los barrenos.
También existen en el mercado las varillas o tubos guía, que llevan una o dos secciones en los extremos con cuatro aletas exteriores longitudinales. Se fabrican con rosca macho y hembra en los extremos, con lo cual se eliminan los manguitos. Estas varillas permiten realizar la perforación con desviaciones inferiores al 1% y son adecuadas tanto para la perforación de superficie como subterránea.
Los tubos guía se colocan detrás de la boca de perforación, proporcionando puntos de apoyo adicionales. El resto de la sarta de apoyo está constituida por varillas de 45 a 51 mm. Como el tubo guía se encuentra en el fondo del barreno tiene un efecto similar a una sarta formada totalmente por tubos.
Finalmente, cuando se perfora con martillo en fondo se emplean tubos, como ya se ha indicado, con unas longitudes de 3 a 7,5 m con roscas macho y hembra en los extremos. Próximo a estas zonas presentan unos chaflanes o entalladuras para facilitar el empalme y desenroscado de los tubos.
Brocas de perforación (Sandvik-Coromant).
Algunas características de diseño comunes a ambos tipo de broca son las siguientes:
-Las varillas se atornillan hasta el fondo de la rosca de la broca con el fin de que la transmisión de la energía de impacto sea lo más directa posible sobre la roca.
-Las brocas disponen de una serie de orificios centrales y laterales por los que se inyecta el fluido
de barrido para remover el detrito y poseen unas hendiduras por las que pasan y ascienden las partículas de roca producidas.
- Las brocas se diseñan con una pequeña conicidad, siendo la parte más ancha la que está en contacto con la roca, con el fin de contrarrestar el desgaste que sufre este accesorio y evitar un ajuste excesivo con las paredes del barreno.
Brocas de botones
Estas brocas disponen de unos botones o insertos
cilíndricos de carburo de tungsteno distribuidos sobre
la superficie de la misma. Se fabrican en diámetros que van desde los 50 mm hasta los 251 mm.
Las brocas de botones se adaptan mejor a la perforación con rotación, obteniéndose velocidades de avance superiores que con brocas de pastillas. También presentan una mayor resistencia al desgaste, debido no sólo a la forma de los botones sino incluso a la sujeción más efectiva del acero, por contracción o presión en frío, sobre todo el contorno de los insertos.
Based on Jim Harvey's speech structures
Los aceros empleados en la fabricación de estas herramientas deben ser resistentes a la fatiga, a la flexión, a los impactos y al desgaste en las roscas y culatas.
Otro diseño, como se ve en el siguiente epígrafe, consiste en las varillas que poseen en un extremo una culata. Se usa en las perforadoras manuales o con los martillos más pequeños en diámetros de 19, 22 y 25 mm con sección transversal hexagonal.
Dentro del varillaje para túneles y galerias se dispone de diversos tipos entre los que destacan: las varillas de extensión ligera f) uno de cuyos extremos tiene rosca de mayor diámetro que el de la sección central de la misma. La dimensión con la que se designan se refiere al tamaño de la rosca en el extremo de la culata. Las barrenas integrales rascadas g) de sección hexagonal que disponen de boca de insertos en un extremo y rosca en el opuesto. Las varillas rascadas con culata h) tienen una culata hexagonal en un lado y rosca en el otro y las varillas cónicas con culata i).
En la perforación a cielo abierto, generalmente, las varillas hexagonales se usan con equipos ligeros y cambio manual, mientras que las de sección redonda se utilizan cuando las perforadoras disponen de cambiadores
En la Tabla se indican los diámetros disponibles y longitudes estándar de las varillas más comunes.

Por otro lado, en la Tabla se recogen los diámetros del varillaje y longitudes máximas perforadas para barrenos de diferente sección
BARRENAS INTEGRALES
Los tamaños estándar, para cada diámetro de tubo, y el peso aproximado del mismo se indica en la Tabla.
Los martillos desarrollados para este varillaje están equipados con una culata que transmite la percusión y un tubo mandril que transmite la rotación.
Este nuevo tipo de sarta presenta las siguientes ventajas:
- Posibilidad de usar perforadoras más potentes.
- Altas velocidades de penetración.
- Elevada efectividad de perforación, similar a un tubo en martillo en fondo.
- Mayor duración de la sarta, superior que con martillo en cabeza y similar que con tubos con martillo en fondo.
- Barrido más efectivo que con varillaje convencional.
- Menores desviaciones de los barrenos.
Sarta de perforación COPROD (Atlas Copco).
ACOPLES
Los acoples sirven para unir las varillas unas a otras hasta conseguir la longitud deseada con ajuste suficiente para asegurar que los extremos estén en contacto y que la transmisión de energía sea efectiva. Los tipos de manguitos disponibles son:
a) Simples.
b) Con semipuente.
c) Con puente.
d) Con estrías.
e) Con aletas de gran diámetro.
Los acoples con tope central b) y c) evitan el deslizamiento de ese elemento sobre el varillaje. Se
usan en todas las roscas T, y en el extremo de la culata de las varillas para perforación de túneles.
Los acoples con estrías d) se utilizan con brocas retráctiles en barrenos con tendencia a atascamientos.
Los acoples con aletas se emplean en barrenos largos de gran diámetro y sirven para centralizar y estabilizar las varillas.
Los tratamientos térmicos de fabricación son el endurecimiento superficial, la carburación total o interior solamente.
Brocas de pastillas
Se dispone de dos configuraciones de diseño: (1) Brocas en Cruz y (2) Brocas en X. Las primeras están construidas con cuatro plaquitas de carburo de tungsteno dispuestas en ángulo recto, mientras que en las brocas en X estas plaquitas forman ángulos de 75° y 105° unas con otras.
Estas bocas se fabrican a partir de diámetros de 35 mm, siendo habitual llegar hasta los 57 mm en las bocas en cruz, y usar a partir de los 64 mm y hasta 127 mm las bocas en X, pues son más rápidas y además se evita la tendencia de las otras a abrir barrenos con secciones pentagonales en los grandes diámetros.
Brocas especiales
Las brocas con diseño especial son las conocidas por:
- Brocas retráctiles.
- Brocas de escariar.
- Brocas de centro hundido.
- Brocas balísticas.
Las brocas retráctiles se usan en aquellas formaciones rocosas donde las paredes de los barrenos tienden a desmoronarse y, por lo tanto,es preciso evitar atranques y pérdidas de varillaje. Disponen de estrías y dientes por detrás del frente que permiten realizar la perforación en retroceso.
Una variante de la broca anterior es la broca retráctil de faldón largo. Con este útil el corte en retroceso es más intenso y al tener un diámetro constante en todo su cuerpo se consiguen barrenos más rectos.
Las brocas de escariar de botones o plaquitas se utilizan en labores subterráneas para abrir los barrenos centrales de mayor diámetro en los cueles paralelos.
Estas brocas se utilizan con varillas pilotos o con varillas de extensión y adaptadores pilotos. Poseen un orificio centr.al troncocónico que permite que éstas se sitúen por detrás de la piloto de menor diámetro.
Las brocas de centro hundido poseen unas excelentes características de barrido, ya que éste se realiza principalmente por la parte frontal. Se usan en rocas blandas fáciles de perforar. Asimismo, estos accesorios mejoran la rectitud de los barrenos.
Las brocas balísticas disponen de insertos en forma de proyectiles que son más largos que los están dar y proporcionan mayores velocidades de penetración y un barrido más eficiente. En rocas blandas el frente de la broca no impacta contra la roca del fondo del barreno debido a la altura de los botones, por lo que la limpieza de los detritus es más completa. Comparadas con las brocas estándar de botones, las brocas balísticas dan velocidades de penetración de un 25 a un 50% superiores, según el tipo de roca que se perfore.
El principal inconveniente que presentan es el riesgo de rotura de los botones, sobre todo cuando el cuerpo de la broca sufre un desgaste más fuerte que los botones.
Brocas de martillo en fondo
Las bocas de martillos en fondo llevan incorporadas en su diseño las culatas sobre las que golpean directamente los pistones. Los diámetros usuales de estos útiles van desde los 85 mm hasta los 250 mm, aunque existen bocas de mayor calibre.
Los principales tipos de brocas son los siguientes:
- De Botones. Son las más utilizadas y son de aplicación en cualquier tipo de roca. Se subdividen en:
. Brocas con núcleo rompedor.
. Brocas cóncavas.
. Brocas convexas.
. Brocas balísticas.
- De Insertos
. De cara completa. Con insertos en cruz o en X semejantes a las de martillo en cabeza y de aplicación en rocas blandas y sueltas.
. De núcleo rompedor. Brocas con cuatro insertos cortos y uno o dos botones en el centro que sirven para romper el núcleo de roca que se forma en cada golpe.
CUIDADO Y MANTENIMIENTO DE BROCAS
El acondicionamiento de las brocas tiene como objetivo obtener una velocidad óptima de penetración y aumentar la vida de dichos útiles.
En efecto, si las pastillas o botones de metal duro y el resto del cuerpo de la broca no tienen una forma adecuada no se conseguirá alcanzar la mayor velocidad de penetración posible y además, se generarán esfuerzos y tensiones tanto en el propio útil como en el resto del varillaje pudiendo dar lugar a graves daños o roturas.
A continuación, se indica para las bocas de botones, de pastillas y barrenas integrales cuándo debe efectuarse el afilado y el modo de Ilevarlo a cabo.
Brocas de botones
Las brocas de botones deben ser reacondicionadas cuando:
1. El cuerpo de la broca se desgasta más que los botones, haciendo que éstos sobresalgan excesivamente.Así se evitará que los botones se claven en la roca o quiebren. Esto sucede frecuentemente en terrenos blandos y abrasivos.
2. Cuando los botones se desgastan más rápidamente que el cuerpo, especialmente en rocas duras y abrasivas, los botones deben ser afilados con frecuencia.
3. Si en rocas no abrasivas los botones se pulen mostrando señales de fracturación en su superficie
con aspecto de piel de reptil. Esto evita que las fracturas superficiales se propaguen, lo cual podría
provocar la destrucción de los botones.
El afilado de botones tiene por objeto devolverles su forma esférica original, pero sin reducir' demasiado su altura. Por lo general, no necesitan afilado del diámetro. El intervalo de afilado puede elegirse en función de los diferentes tipos de roca y condiciones de perforación, por ejemplo, al cabo de un determinado número de barrenos, que coincida aproximadamente cuando se haya consumido la mitad del diámetro del botón.
Si las brocas están muy gastadas, puede ser necesario afilar el acero alrededor de los botones para que sobresalgan lo suficiente. La altura visible debe estar próxima a la mitad del diámetro del botón.
Todos los botones deben afilarse cada vez, aunque
no se haya alcanzado el desgaste límite. Las bocas están en condiciones de perforar siempre que los botones periféricos estén bien, ya que son más importantes que los del resto. Especial atención se pondrá en la limpieza de los orificios y estrías o canales de barrido.
El afilado de botones se realizará con esmeriladoras y deberá controlarse con plantillas de medición adecuadas.
Brocas de pastillas
Las bocas de pastillas deben afilarse cuando:
1. El filo se haya desgastado y la superficie cortante mida de 2,4 mm a 5 mm del diámetro del exterior de la boca.
2. Cuando la esquina exterior de la pastilla se haya desgastado hasta un radio mayor de 5 mm.
3. Cuando la cara de la broca comience a tener un diámetro inferior al del cuerpo; entonces se esmerilará el diámetro exterior para eliminar los contra-conos.
4. En terrenos no abrasivos donde las pastillas presentan áreas muy pulidas o pequeñas fracturaciones en superficie, que es preciso eliminar periódicamente.
El afilado de este tipo de bocas debe hacerse de tal
manera que el ángulo de filo sea de 110° y el ángulo del
cuerpo de unos 3°.
No deben afilarse las esquinas de las pastillas, sino dejar un ligero biselado. Debe evitarse que los insertos queden formando cuña, se recomienda una forma ligeramente convexa con un ángulo máximo de 10 a 15°.
Si el afilado se hace en seco, las bocas deben enfriarse lentamente con el aire antes de continuar reafilándolas.
Los filos de los insertos, una vez esmeriladas las bocas deben biselarse hasta alcanzar una anchura de 0,4 a 0,8 mm.
Si el cuerpo de la broca se ha desgastado, debe esmerilarse 10 que sobresalga de los insertos, hasta quedar a ras con el cuerpo. Deben también acondicionarse las estrías de barrido y engrasar las bocas después del afilado y antes de usarse otra vez.
Barrenas integrales
Estos accesorios deben afilarse cuando el ancho de la superficie plana del inserto sea de 3 mm, medidos a 5 mm del borde. En rocas. abrasivas o perforación con aire, también deben afilarse los bordes que se hayan redondeado tomando forma cónica hasta una altura de 8 mm.
La geometría que debe conseguirse en el afilado es de un ángulo de filo de 1100y una curvatura de 80 a 100 mm.
CUIDADO Y MANTENIMIENTO DEL
VARILLAJE
Las recomendaciones que deben seguirse en el uso
del varillaje de perforación son las siguientes:
1. Invertir los extremos de las varillas para repartir los desgastes de las roscas.
2.Rotar las varillas en las sartas de perforación para
que todas efectúen el mismo metraje.
3. Proteger las varillas contra la corrosión y el polvo, almacenándolas de forma adecuada y manejándolas con cuidado.
4. Engrasar las roscas de las varillas y manguitos
cada vez que se utilicen.
5. Apretar a tope los acoplamientos durante la operación para conseguir una mejor transmisión de la energía y evitar los sobrecalentamientos del acero.
6. Utilizar las herramientas adecuadas para aflojar los acoplamientos.
7. No volver a utilizar las varillas y manguitos en los que se hayan producido desgastes excesivos en las roscas.
GUlA PARA LA IDENTIFICACIONDE LAS CAUSAS DE ROTURA DE LOS ACCESORIOS DE PERFORACION
Se recogen los diferentes tipos de rotura de diversos accesorios de perforación, varillas,roscas, acoples, adaptadores y brocas, y las causas
probables origen de las mismas.
Cualquier daño o desperfecto se debe analizar e identificar con el fin de corregir la fuente que lo genera o la práctica operativa.
1.Varilla dañada en la superficie exterior. Mala manipulación de las varillas con golpes y caídas o defectos superficiales en el
acero.
2. Corrosión en el orificio interno acelerada por las condiciones de fatiga. Defecto interno en el acero, p. e. una inclusión oxidada.
Full transcript