Diamantina.pptx

Cuando el avance del pistón es suficiente para tapar F2, el aire es comprimido en la parte anterior del pistón y,
por medio del canal C, hace retroceder la pastilla, que toma la posición punteada del esquema 2.
La per for ac ión c on diamante, aplic ada no s ólo a la
pr os pec ción, s ino inc lus o a la ejec uc ión en bar r enos de
pr oduc c ión.
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El método de per for ac ión c on r ec uperación de tes tigo
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fundamentalmente, a la fr ac tur ación, es c as a dur ez a y alta
fr iabilidad, tanto de los es tér iles c omo del mater ial
miner aliz ado.
Introducción.
DIAMANTINA

PRINCIPIOS DEL MÉTODO.
• En este método las herramientas de perforación son, las coronas de diamantes, aunque en algunos
casos se emplean coronas de metal duro o de carburo de tungsteno, que van montadas en el
extremo de un tubo y accionado éste por la máquina de perforación a través del varillaje.
• Al ejercer sobre el útil unos esfuerzos de empuje y rotación se produce el corte de la roca. Por un
lado, los diamantes poseen una resistencia superior a la del material que se atraviesa en la
formación y, por otro, con la rotación se produce un desgarramiento de la roca, interviniendo la
resistencia a la tracción, que es mucho menor que a la compresión.
• Al avanzar la corona se va formando un cilindro o núcleo de roca, denominado comúnmente testigo,
que posteriormente se libera y extrae del macizo rocoso. Para esta operación se utilizan los
llamados tubos sacatestigos, que en el transcurrir del tiempo se han ido modificando en el diseño
para permitir obtener recuperaciones lo más próximas posible al 100 % en diferentes tipos de
terreno.

• Los tubos sacatestigos con cable wire line con lo que no es necesario extraer todo el varillaje
cada vez que el tubo sacatestigos se haya llenado. Por medio de un cable y un extractor, por el
interior del varillaje se extrae el tubo interior lleno de testigo.
• El fluido de perforación que se utiliza normalmente es el agua, si bien el aire, en algunos casos,
se ha usado con notable éxito y también últimamente se están empleando cada vez con más
frecuencia los lodos de polímeros, sobre todo en terrenos malos.
• La perforación con obtención de testigo es, generalmente, lenta y costosa, pues rendimientos
entre 12 y 16 m por relevo ya se consideran buenos, según la profundidad y el tipo de terreno.

EQUIPOS EXISTENTES
• Actualmente existen dos grandes grupos de sondas, según el esquema
constructivo general de las máquinas, constituido por la unidad de rotación y el
sistema de avance.
1. El primer grupo, es el de las perforadoras que podrían llamarse
convencionales con cabeza de rotación de husillo y dos cilindros hidráulicos de
empuje situados en un mismo plano.
2.El segundo grupo está formado por las sondas denominadas de unidad de
rotación móvil, la cual se desplaza apoyada sobre un bastidor de avance,
donde por medio de una cadena accionada por cilindros hidráulicos se
consigue el empuje necesario.
Según los fines y las condiciones de empleo, las unidades de perforación poseen
diferentes grados de movilidad, subdividiéndose en estacionarias (modulares y
desmontables) y autopropulsadas.
Las estacionarias, que se montan en forma de módulos o componentes
principales sobre un bastidor de patines apoyado sobre un basamento preparado,
se suelen emplear en los trabajos de superficie y especialmente en los trabajos
subterráneos, mientras que las autopropulsadas van montadas en diferentes
vehículos de transporte, de ruedas o de orugas, que tienen su propio motor de
propulsión y se utilizan casi exclusivamente en trabajos a cielo abierto.

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS.
• Los equipos de perforación con corona están constituidos por tres
componentes principales: la sonda, la bomba y el castillete o la torre.
Estructura general.
Las sondas, comúnmente llamadas testigueras, a su vez, están
compuestas por diferentes elementos que pueden transportarse
independientemente, pero que al estar interrelacionadas forman un
conjunto estructurado.
Sistema de accionamiento.
Los grupos de accionamiento están formados por un motor, diésel o
eléctrico, un embrague y una caja de cambios.
El tipo de motor más utilizado es el diésel refrigerado por agua o aire que,
además de su fiabilidad y economía, es capaz de proporcionar un elevado
par de rotación con bajas revoluciones. La gama de potencias es muy
amplia, pudiendo variar desde los 15 kW hasta más de 55 kW. También se
emplean motores eléctricos, generalmente trifásicos a 380 V, pero sólo
para sondas que trabajan en lugares muy preparados, por ejemplo en el
interior de minas donde se dispone de energía eléctrica.
Las ventajas principales son: su gran seguridad, la facilidad de
mantenimiento y la posibilidad de admitir sobrecargas, lo que permite
emplear motores eléctricos con potencias inferiores a los diésel.
En ocasiones, se han empleado motores de aire comprimido, también en
minas subterráneas, pero en la actualidad están casi en desuso.
Componentes principales de una sonda testiguera.

• Los motores de combustión tienen el inconveniente de presentar pérdidas de
potencia a altitudes elevadas. En la Tabla 1 se indican los porcentajes de
potencia disponible con motores diésel para diferentes condiciones de
trabajo, tanto por altitud como por temperatura ambiente.
Los motores van montados en la sonda directamente sobre el
bastidor.
Entre el motor y la caja de cambios hay un embrague de disco
presionado por un muelle y con una posición de neutro accionada
únicamente por un sistema de palanca, cuya operación requiere un
mínimo esfuerzo físico.
De esa caja de cambios el movimiento se transmite a una caja de
engranajes en la que se disminuye la velocidad y se distribuye el
movimiento de rotación en dos direcciones, uno hacia la cabeza de
rotación y otra hacia el cabrestante, por medio de una palanca
selectora que se acciona con la caja de cambios en punto muerto o
motor desembragado.

Sistemas de rotación y empuje.
La cabeza de perforación es el elemento más importante de la sonda, ya que tiene como misión transmitir al varillaje el
movimiento de rotación, al tiempo que ejerce un empuje sobre el útil de perforación.
Está constituida por un husillo, en cuyo interior va alojado el varillaje, sujeto con uno o dos mandriles o platos de mordazas
en sus extremos para fijar el varillaje al husillo, y un grupo formado por dos engranajes cónicos de ejes perpendiculares
que permiten transmitir el movimiento desde la caja de engranajes a la cabeza de perforación.
Esquema del sistema de rotación.
La cabeza de perforación puede girarse 360° para perforar en cualquier
dirección. Además, al objeto de tener libertad de movimientos para
introducir y extraer la sarta, la cabeza de perforación puede abrirse girándola
sobre unas bisagras.
El avance de la herramienta de perforación se logra ejerciendo sobre el
husillo una cierta presión, añadida al movimiento de rotación. Cuando el
husillo llega al final de su carrera se afloja el plato de mordazas y se iza, para
volver a apretar el varillaje e iniciar nuevamente el avance.

• Existen diversos procedimientos para originar la fuerza de empuje:
- Manualmente.
- Mecánicamente. –
- Hidráulicamente.
En los equipos de perforación manuales, accionados por pequeños motores de gasolina, con los que se llegan
a perforar sondeos de hasta 30 m, la fuerza de empuje se ejerce por transmisión del esfuerzo del sondista a
través de una palanca o volante.
El segundo procedimiento es mecánico y se basa en el control con una manecilla y un manómetro que mide el
peso al que se somete el varillaje. Este se obtiene por diferencia entre el husillo de la cabeza de rotación y la
tuerca de avance. Cuando giran a la misma velocidad, el husillo no avanza y cuando es distinta el husillo
avanza o retrocede, según sea el signo de esa diferencia de velocidades.
El tercer sistema es el más empleado actualmente y consiste en ejercer-el peso sobre el husillo por medio de
una bomba de aceite que, a través de un circuito hidráulico, acciona dos cilindros de avance dispuestos
simétricamente al varillaje y empujan un balancín o yugo ligado solidariamente a la parte superior del husillo,
por medio de rodamientos a bolas.
Este sistema de avance es de gran potencia y simplicidad mecánica, y permite regular el peso sobre la corona
con una válvula intercalada en el circuito hidráulico.
Al entrar el aceite a presión en la parte superior de los cilindros desplaza hacia abajo los émbolos con sus
vástagos, los cuales transmiten este empuje al husillo a través de los rodamientos y del balancín y éste, a su
vez, a través del mandril y su mordaza, al tren de varillas y a la corona de perforación. Si el aceite entra por la
parte inferior de los cilindros, el movimiento es inverso y el tren de varillas sube.

Fluidos de perforación.
En los sondeos a rotación con recuperación de testigo continuo el fluido de barrido usado es, como ya se
ha indicado, el agua. Sólo cuando se presenta algún problema, como desprendimientos de las paredes del
sondeo o pérdida de circulación, se emplean como fluidos los lodos bentoníticos, con el fin de que
mantengan las paredes y cierren las fisuras para detener las fugas. Cuando las condiciones del terreno lo
permiten y en sondeos de poca profundidad se puede utilizar como fluido de perforación el aire. En estos
casos, las coronas serán de widia, por lo que el terreno debe ser apto para esos útiles. Las coronas de
diamante no pueden usarse, pues al no disponer de suficiente refrigeración, los diamantes se quemarían,
tomando el color negro, por efecto del recalentamiento y llegando incluso a fundirse la matriz.
Recientemente, se han empezado a utilizar lodos de polímeros de alto peso molecular. Estos fluidos
poseen un alto poder de edificación de estructura, siendo su campo de aplicación la perforación de
formaciones poco consolidadas, en las que permite una alta recuperación del testigo y el mantenimiento de
las paredes, a la vez que favorece la recuperación de las tuberías auxiliares.
La circulación del fluido de perforación se realiza por circulación directa. El fluido es inyectado por una
bomba través de la giratoria de inyección, en el varillaje, hasta el útil de perforación. Al llegar al fondo del
sondeo cambia de sentido de circulación y asciende por el espacio anular entre la pared del sondeo y el
tren perforación, arrastrando los detritus que se producen durante el avance. Una vez en la superficie, a
través de un canal, pasa a las balsas de decantación y desde allí es aspirado por la bomba para iniciar
nuevamente su circulación.
Los fluidos de perforación cumplen pues las dos misiones básicas de refrigerar las coronas y expulsar
exterior las partículas que resultan de la destrucción de la roca. La fuerza ascensional de las partículas de
detritus depende fundamentalmente de su tamaño y densidad.

• Si el fluido circula a una gran velocidad la matriz de la corona sufrirá un gran desgaste, así como las varillas
y los tubos, mientras que si esa velocidad es pequeña no se conseguirá superar la velocidad de caída de las
partículas de roca. Se llega pues a una solución de compromiso, habiéndose comprobado que un valor
razonable de velocidad se sitúa en torno a los 40 cm/s.
• Las bombas de lodos más empleadas son las de pistones de simple o doble efecto, Pueden ir accionadas
por un motor diésel, neumático o eléctrico. Se construyen con camisas y vástagos de material resistente al
desgaste. No obstante, se tienen que cambiar con cierta frecuencia, del orden de 600 h de trabajo, y en el
campo, por lo que ha de ser una operación sencilla de realizar. Las bombas pueden ser de uno o varios
pistones, según el caudal necesario. En este tipo de sondeos normalmente se utiliza con dos y tres pistones.
En sondeos de investigación minera las bombas deben proporcionar un caudal comprendido entre 45 y 150
I/min, capaces de suministrar unas presiones de trabajo entre 5 y 10 MPa. El rendimiento suele ser del orden
del 85 %.
• Las bombas suelen ir sobredimensionadas, como mínimo en un 15 %, aunque no conviene que funcionen a
un régimen de revoluciones mayor al especificado, pues se crean pulsaciones acusadas.
• Cuando se produce un acuñamiento de los testigos, la presión sube rápidamente, por lo que se recomienda
durante la perforación mirar frecuentemente el manómetro. Cuando el chorro de expulsión no es continuo,
puede ser causado por el mal asiento de una válvula, fruto de la presencia de algún elemento extraño que
haya caído a la balsa de lodos. Periódicamente se debe proceder a comprobar el caudal suministrado por las
bombas, lo cual puede hacerse midiendo el tiempo necesario para llenar un recipiente. Como equipos
auxiliares en el sistema de circulación del fluido pueden emplearse caudalímetros, acumuladores para
reducción de pulsaciones y unidades de control del caudal, que permiten reducciones máximas de 40 l/min
del caudal principal.

Castillete o mástil.
El castillete o torre tiene como finalidad permitir bajar y
subir con rapidez la herramienta de perforación, así
como facilitar el almacenaje de las varillas sobre una
mesa próxima al sondeo. Se coloca de tal manera que
la salida de la polea fija, existente en la parte superior
del mástil, coincida con el eje del sondeo. Para que la
operación de sacar o meter la sarta sea lo más rápida
posible, es interesante poder extraer las varillas de dos
en dos; debiendo tener el castillete una altura suficiente
para este fin. El tipo de castillete más populares el
trípode, Fig. 13, construido generalmente de aluminio
con estructura de celosía y con una longitud de 9
metros. El montaje se realiza anclando dos de las patas
al terreno, auxiliándose después para su colocación con
el cabrestante de elevación.
Algunas sondas llevan el castillete abatible montado
sobre ellas, estando entonces formado por un mástil,
que puede ser modular, construido con tuberías de
acero. Los de un módulo permiten la extracción de
varillas 3 m y los múltiples, conjuntos de dos varillas
con 6 m de longitud total.
El castillete, si es simple, lleva unas bisagras en la
parte inferior para facilitar su abatimiento en la posición
de transporte y en caso de ser modular las puede llevar
en el centro para abatir sólo la parte superior situándolo
junto a la mitad inferior del mismo.

En el caso de emplear trípodes, su levantamiento se lleva
a cabo en diferentes fases:
1. Marcar sobre el terreno la posición deseada de las
patas del trípode.
2. Dejar los extremos de dos patas en su lugar de apoyo
y extender la tercera.
3. Elevar la horquilla al menos 1m sobre una caja o
bidón. Fijar un cable al extremo de la pata trasera que
se va a desplazar.
4. Poner estacas en los puntos de apoyo de las patas
delanteras y tirar de la pata trasera con el cable para
levantar el trípode.

SARTA DE PERFORACIÓN.
• Las sartas de perforación están compuestas, de abajo hacia arriba, de los siguientes elementos:
- Útil de perforación o coronas.
- Tubosacatestigos.
- Varillaje.
- Giratoria de inyección.
Coronas
Las coronas son útiles de perforación capaces de cortar el terreno en una superficie de corona circular y que permiten la independización de los macizos rocosos de
cuerpos cilíndricos de roca llamados testigos. Los tipos de corona que se utilizan se clasifican genéricamente en dos grupos: coronas de diamantes y coronas de metal
duro.
Coronas de diamante: Los útiles de perforación para obtención de testigos son en la actualidad las coronas de diamantes. El diamante es un mineral compuesto de carbono
cristalino, formado a altas presiones y temperaturas en el interior de la tierra, con la dureza más grande que se conoce (10 en la escala de Mohs). Esa dureza, junto con la
alta conductividad del calor y bajo coeficiente de fricción, hacen que el diamante sea un material muy adecuado y efectivo como elemento de corte en las corona de
perforación.
Los diamantes naturales se encuentran en dos tipos de yacimientos: kimberlitas, o estructuras en forma de chimenea y aluviones.
Los que se emplean para la fabricación de coronas son los denominados diamantes industriales, que por sus imperfecciones, manchas, grietas o color oscuro no se
emplean en joyería. También se emplean, cada vez más, los diamantes sintéticos. La calidad de los diamantes naturales está determinada por su apariencia física y forma.
Un diamante de alta calidad tiene una forma angular obtusa, uniforme y es transparente, sin inclusiones o manchas. Un diamante de baja calidad tiene una forma irregular
con esquinas redondeadas y presenta muchas manchas o inclusiones. Los diamantes se han clasificado atendiendo a su estructura en cuatro grupos:
1. West African Bortz.
2. Congo.
3. Ballas.
4. Carbonados.
Los diamantes no tienen la misma dureza, por lo que con una medida de la densidad se puede precisar su valor económico. Cuando la densidad está comprendida entre
3,1 y 3,2 g/cm3 son también de buena calidad y por debajo de 2,9 g/cm3 la calidad es mala.

El tamaño de los diamantes se expresa en piedras por quilate (p.p.q.),
que indica el número de piedras que entran en 0,2 g, es decir en 1
quilate
• Diamantes de Sudáfrica con alta resistencia de desgaste, formas poliédricas y muy adecuadas para perforar
formaciones abrasivas y duras.
• Diamantes procesados de alta calidad. Adecuados para perforar formaciones duras y medias.
• Diamantes procesados de buena calidad. Adecuados para perforar formaciones blandas a medias.
• Diamantes procesados. Adecuados para las mismas formaciones que los anteriores pero de menor vida en
servicio.
• Diamantes sintéticos

Desde el punto de vista constructivo, en toda corona se pueden
distinguir dos partes:
1.El cuerpo.
2.La matriz.
El cuerpo es la parte de acero que por medio de una rosca en un
extremo se une al tubo sacatestigos. La matriz es la parte de corte
donde van colocados los diamantes. Es de carburo de tungsteno con
pequeñas cantidades de otros metales.
La colocación de los diamantes en la matriz tiene una gran
trascendencia. Según su orientación, el diamante resiste muy bien
o se rompe. Este fenómeno se debe a las propiedades
cristalográficas de los diamantes, por lo que es importante
orientar éstos según su cara más dura como superficie cortante.
No sólo la dureza determina la elección de un diamante para que
trabaje correctamente en formaciones heterogéneas fisuradas,
sino que es necesario que posea una buena resistencia al
choque, ya que es un cristal fácilmente exfoliable.

Según el tamaño y disposición de los diamantes en la matriz, las coronas se clasifican en
dos grandes grupos:
- Coronas de inserción, fabricadas con diamantes cuyos tamaños se encuentran entre 10
y 80 p.p.q engarzados en la superficie.
- Coronas de concreción o impregnación, construidas con diamantes con tamaños
mayores de 100 p.p.q. El polvo de diamante se encuentra mezclado con el material de
la matriz formando un todo.
La matriz de una corona debe ser de tal naturaleza que no se fracture, que se una bien al
cuerpo de acero y que tenga una resistencia al desgaste que permita a los diamantes
estar siempre en contacto con la roca.
En las coronas de inserción se precisa una resistencia a la abrasión alta para que los
diamantes no desprendan y en las coronas de concreción la dureza adecuada para que,
a medida que avanza la perforación, su desgaste deje al descubierto nuevos diamantes.
Las coronas de inserción, en términos generales, se suelen aplicar en trabajos sobre
formaciones blanda semiduras, mientras que las de concreción se utilizan
fundamentalmente para atravesar rocas de dureza media a muy dura o formaciones muy
fracturadas, en las que la perforación resulta difícil.
Estas coranas presentan sobre las anteriores dos ventajas: son menos delicadas que las
de inserción y presentan un coste de adquisición inferior.

El perfil de las coronas es muy importante debido a su influencia sobre la velocidad de penetración,
desviación de los barrenos, vida de los útiles, y también coste del metro perforado.
En el mercado existe una gran gama de perfiles, siendo los más comunes los representados en la Tabla 6.

En el mercado existe una gran gama de perfiles, siendo los mas comunes los representados en la Tabla 6.

Todas las coronas den de pasos de agua consistentes en canales
superficiales que van de la pared interna a la pared externa, pasando
por el frente de la misma, con el fin de que la corona se refrigere.
Pueden ser profundos y estrechos o, al contrario, largos y poco
profundos, siendo esta segunda disposición preferible para los
diámetros grandes y la primera para los pequeños, pero no existe un
criterio único.
El número de pasos también está en función del diseño de la corona y
del tubo sacatestigos. Las coronas de concreción presentan unos
pasos de agua más profundos, ya que su matriz va perdiendo espesor
al ir perforando.

Ensanchadores
Los ensanchadores tienen como misión conservar el diámetro de perforación a lo largo del
sondeo. Esto permite que una nueva corona sea bajada al fondo del sondeo sin dañarse. Una
función secundaria del ensanchador es estabilizar la sarta, protegiendo con esto el desgaste
excesivo del extremo inferior del tubo sacatestigo. Cuando se perfora en formaciones sólidas
siempre es recomendable usar el ensanchador, en cambio, al perforar determinadas formaciones
blandas no es necesario su utilización. El ensanchador se coloca siempre inmediatamente
después de la corona. El ensanchador debe tener un diámetro ligeramente mayor que la corona.
Tan pronto como el diámetro exterior se desgaste igualando al de la corona, debe reemplazarse.
En el caso de que el diámetro exterior se desgaste a un diámetro menor que el de la corona,
existe el riesgo de que el sondeo tome forma cónica e impida que otra corona nueva llegue al
fondo, ocasionando una costosa operación de ensanche del sondeo. En formaciones duras es
muy importante controlar el diámetro exterior del ensanchador. En formaciones blandas, este
control no lo es tanto, ya que los diamantes del diámetro exterior de la corona, debido al poco
desgaste, conservan el diámetro correcto del sondeo. Al planificar las necesidades de coronas y
ensanchadores para una campaña de perforación, debe tenerse en cuenta una media de 4-5
coronas de inserción por ensanchador. Cuando se utilizan coronas de impregnación, la media a
considerar es de 3-4 coronas por ensanchador, ya que éstas tienen mayor duración.

Los tipos de ensanchadores pueden ser:
- De carburo de tungsteno: En los primeros las plaquitas de carburo de tungsteno van
insertadas alrededor del diámetro exterior del ensanchador. El número de plaquitas varia
según el diámetro del mismo. Los ensanchadores de carburo de tungsteno deben usarse
en formaciones blandas.
- De inserción de diamantes: Los ensanchadores de inserción llevan montados los
diamantes de la misma forma que las coronas de inserción, con la excepción de que los
diamantes no quedan expuestos fuera de la matriz. Como norma, los ensanchadores de
inserción llevan la matriz formando un anillo, donde van montados los diamantes en
sectores rectos o espirales que hacen el diámetro exterior. El espacio entre los sectores es
suficiente para facilitar el paso del barrido. El tamaño de los diamantes es normalmente de
20 p.p.q y la calidad de éstos apropiada para formaciones blandas o semiduras y de
dureza media. Los ensanchadores de inserción pueden ser recuperados de la misma
forma que las coronas de inserción.

Criterios de selección de coronas.
Criterios de selección de coronas la hora de seleccionar una corona, es preciso tener en cuenta los siguientes
factores:
1. Velocidad de rotación incorrecta.
• Si la velocidad de rotación recomendada, Fig. 22, no puede alcanzarse con la sonda:
- La corona, si es de inserción, deberá tener diamantes grandes y de alta calidad.
- La corona, si es de impregnación, deberá tener una matriz resistente al desgaste o cambiarse al tipo de
inserción.
• Si la velocidad de rotación es demasiado alta se deberán usar diamantes más pequeños de los normales
para coronas de inserción y una matriz más blanda en las coronas de impregnación.
2. Sonda con fuerza de avance insuficiente.
• Si la sonda no puede proporcionar el empuje recomendado para la corona seleccionada:
- La corona, si es de inserción, deberá tener menos diamantes pero más grandes.
- La corona, si es de impregnación, deberá ser:
a. De una matriz más blanda.
b. Cambiada por una corona de pared más delgada.
c. Cambiada por una corona de inserción.

3.Formaciones duras y fracturadas con varios grados de dureza
Deberá usarse una corona de impregnación con matriz resistente al desgaste reforzada o
una corona de inserción con diamantes pequeños de alta calidad, 90 p.p.q., y matriz
resistente al desgaste.
4.Formaciones extremadamente granuladas o pulimentadas
Normalmente se usarán coronas de impregnación y tubo sacatestigo de pared delgada.
Si, a pesar de esto, se mantiene un régimen de penetración reducido, deberá emplearse
una corona de impregnación especial o en casos muy extremos una corona de inserción
con diamantes pequeños: 90 p.p.q. La duración se reduce con este tipo de coronas.
5.Barrido de aire
Las coronas de impregnación no pueden usarse cuando el medio de barrido es aire. Se
tendrían que usar coronas de carburo de tungsteno de gran tamaño (mayor diámetro de
lo normal) o de Inserción con un tubo sacatestigo apropiado. La velocidad de rotación
recomendada deberá ser reducida para evitar vibraciones y quemar la corona.

TUBOS SACATESTIGO
• El tubo sacatestigos, o también llamado portatestigos, va roscado a la corona y
tiene el mismo diámetro interior que ésta. En él se va introduciendo el cilindro de
roca o testigo obtenido al ir avanzando con la corona en el terreno. Las
longitudes normalizadas de esos tubos suelen ser de: 350,1.500, 3.000 y 6.000
mm, aunque el más empleado es el de 3.000mm. Su extremo superior va
roscado al tren de varillas mediante una pieza llamada Cabeza del tubo
sacatestigos.
• En el extremo inferior del tubo y dentro de él se encuentra el muelle extractor,
Fig. 23, cuya misión es la de cortar el testigo para sacarlo a la superficie. Está
formado por un anillo metálico troncocónico exteriormente y cilíndrico
interiormente, con unas ranuras o aberturas según generatrices y cuya base
menor queda del lado de la corona.
• El testigo pasa fácilmente a través del muelle extractor cuando se está
perforando, pero cuando se tira del tubo hacia arriba, el muelle extractor,
solidario con el testigo, desciende acuñándose en su alojamiento y
presionándolo. Si se tira con más fuerza, debido a la presión que hace el
extractor, el testigo llega a romperse cerca del borde de corte de la corona
quedando introducido en el tubo sacatestigos.

Tubo sacatestigos con cable o wireline.
Este tubo sacatestigos supuso un avance espectacular en la técnica de perforación rotativa para obtención de testigos. Al perforar con
tubos normales, generalmente de 3 m de longitud, se debe sacar cada vez que se avanza esa dimensión toda la maniobra, y, una vez
fuera, extraer el testigo que se encuentra alojado en el interior del tubo sacatestigos, para después volverlo a introducir.
En la operación de sacar 100 m de varillaje, extraer el testigo, limpiar el tubo sacatestigos y volverlo a introducir, se invierte alrededor
de 1 hora. La longitud de testigo, en el mejor de los casos, es de 3 m, pero, por lo general, es menor ya que no se perfora tanto para
evitar que la fracturación del terreno o rotura del testigo produzca un acuñamiento de éste dentro del tubo e impida la perforación. Este
problema se manifiesta con un aumento de la presión del fluido de perforación. Cuando se utiliza el equipo wire line, el tubo interior del
tubo sacatestigos se extrae a la superficie y se vacía, sin tener que izar ni desenroscar el varillaje. La sarta de perforación está
constituida por una tubería de diámetro casi igual que el del tubo sacatestigos, en lugar de varillas, y por ella se introduce, una vez
quitada la giratoria de inyección, un cable provisto de un sistema de enganche especial en forma de arpón, que al llegar a la cabeza
del tubo sacatestigos, pesca al tubo interior y lo extrae a la superficie con el testigo.
Las ventajas principales de empleo de estos tubos sacatestigos son las siguientes:
- Menor tiempo para obtener el testigo, al disminuir el tiempo invertido en maniobras.
- Menor riesgo de hundimientos en el sondeo, pues la sarta de perforación tiene un diámetro próximo al del taladro y se favorece la
estabilidad.
- Aumento de la velocidad de avance de la perforación, al poder perforar con mayor velocidad rotación.
- Menor desgaste del varillaje y del equipo de extracción, al reducirse el número de maniobras.
- Necesidad de bombas más pequeñas, al disminuir el espacio anular entre la pared del sondeo y tubería de la sarta.
Por el contrario, los inconvenientes que presentan son:
- El diámetro del testigo que se obtiene es menor que con los sacatestigos normales.
- Las coronas son más caras al tener mayor superficie de corte.
La perforación wireline es más económica y permite alcanzar mayores rendimientos a partir de los 100 m de profundidad. Es
apropiada en aquellas formaciones en las que las coronas permiten perforar al menos de 10 a 15 m sin tener que ser reemplazadas,
ya que en esta operación se extrae todo el varillaje y se resta efectividad al sistema. Es por esto muy importante que se utilice la
corona adecuada a las propiedades de la formación que se pretende sondear.

VARILLAS
• Las varillas son una de las partes de la sarta de perforación que más
sufren durante la operación. Están sometidas a un esfuerzo de
compresión o de tracción, según que se empuje o se tire y suspenda
el varillaje, y a un esfuerzo de torsión, como consecuencia de
transmitir el par de perforación. Hasta que el varillaje adquiere un
peso suficiente, es preciso aplicar presión al mismo, para que la
perforación se produzca. Como consecuencia de esta presión las
varillas trabajan a compresión, produciéndose un pandeo y, por
consiguiente, un roce contra las paredes del sondeo. Las varillas se
desgastan en la parte próxima a las uniones, con el consiguiente
riesgo de rotura. También sufren una deformación longitudinal
perdiendo su rectitud.

GIRATORIA DE INYECCIÓN.
Es el elemento mediante el cual se introduce el fluido de
perforación desde la manguera de impulsión al tren de varillas.
Este elemento debe ser giratorio, Fig. 32, ya que se conecta a
la manguera fija con la varilla que va girando. Esto se consigue
por medio de un eje montado sobre rodamientos protegidos
debidamente.
El tamaño de las giratorias de inyección varía básicamente en
función del varillaje utilizado, de la profundidad de la perforación
y de la bomba utilizada. Las conexiones, como están situadas
por encima del plato de mordazas del husillo, están roscadas
izquierda. Cuando se tiene que realizar una maniobra de sacar
o meter el tren de perforación, se retira la giratoria su unión con
las varillas y se sustituye por un gancho de elevación.

TUBOS DE REVESTIMIENTO.
Los tubos de revestimiento tienen como funciones proteger al taladro
del sondeo y a las herramientas de perforación, frente a problemas de
hundimientos en materiales sueltos o diques, y prevenir la pérdida o
fugas del fluido de barrido.
Los tubos de revestimiento se fabrican generalmente en los sistemas
métrico y americano. Todas las tubería; se conectan
machihembradas, es decir, no necesitan acoplamientos. Las roscas
pueden ser a derecha o a izquierda, aunque estas últimas son más
útiles al eliminar el riesgo de que se desenrosque cayendo dentro del
taladro. La calidad del acero en cualquiera de los distintos sistemas
es igual o similar que la de las varillas, por lo que pueden soportar
grandes esfuerzos. Los tubos de revestimiento del sistema métrico
ofrecen una mayor gama que los del sistema americano, y son de
paredes delgadas con una alta resistencia a la tracción.

ACCESORIOS DE PESCA.
En la práctica, para establecer un plan de pesca de las herramientas de perforación
perdidas dentro de un sondeo, se deben cubrir las siguientes etapas:
1. Recopilar todos los datos e información disponible.
2. Determinar, exactamente, la forma, el tamaño y la profundidad del elemento a
pescar.
3. Considerar diversas alternativas de pesca, por si alguna de las aplicadas falla.
4. Elegir la herramienta de pesca.
5. Comenzar la operación de recuperación.
6. Inspeccionar cuidadosamente el equipo y sarta recuperada antes de continuar con
la perforación. En cuanto a las herramientas de pesca, en las Fig. 36 y 37 se
representan algunas de las utilizadas para la recuperación del varillaje y tubería de
revestimiento.

TÉCNICA DE PERFORACIÓN
Preparación del emplazamiento
El lugar donde se va a llevar a cabo un sondeo debe ser conveniente preparado
para acceder al mismo con los vehículos auxiliares, así como para que la sonda
funcione en unas condiciones de estabilidad y eficiencia garantizadas.
Además, debe acondicionarse en sus proximidades un espacio para depositar
todo el material que se prevé utilizar, tanto en la perforación como en las
operaciones auxiliares, que generalmente se guardará en casetas prefabricadas.
También es necesario un espacio para el servicio de los perforistas y otro
dedicado a las balsas de decantación del fluido de perforación. Estas últimas, si
se excavan en el propio terreno no deben tener una profundidad superior a 1 m,
con una anchura y longitud de 2 y 3 m respectivamente. Si se requiere un
volumen mayor se prepararan dos o más balsas. En la Tabla 13 se indican los
volúmenes necesarios de dichos depósitos para diferentes diámetros de
perforación y profundidades de los sondeos.

Conducción de la perforación
Independientemente del tipo de roca y de la corona utilizada, existen tres
factores principales que influyen en el régimen de penetración: velocidad de
rotación, fuerza de avance y barrido.
1.Velocidad de rotación
La velocidad periférica depende principalmente del tipo de corona que se
esté utilizando. Las velocidades periféricas que se recomiendan son las
siguientes:
- Carburo de tungsteno – Prismas 0,5m/s
- Carburo de tungsteno - Plaquitas trituradas 0,5 – 2m/s
- Inserción de diamantes 1-3m/s
- Impregnación de diamantes 2-5m/s
La elección de la velocidad de rotación depende también de otros factores,
tales como: tipo de sondeo, diámetro de perforación, profundidad del sondeo,
relación entre varilla y diámetro del sondeo, vibraciones, etc.
Para obtener una alta velocidad de avance con coronas de impregnación, la
velocidad de rotación debe ser tan alta como sea posible, pero sin
vibraciones.

2. Empuje
La Fig. 41 muestra que, hasta cierto nivel, la velocidad de avance
aumenta cuando se incrementa el empuje de la sonda; a partir de
este momento, la velocidad de avance disminuye. Este efecto
ocurre más rápidamente con coronas de impregnación que con
las de inserción. El avance óptimo se alcanza cuando todos los
diamantes de corte son presionados contra la roca, dejando el
frente de la corona prácticamente descansando sobre la matriz.
En este punto, un aumento del empuje de la sonda no es
beneficioso, ya que los filos de corte de los diamantes no pueden
ser presionados más contra la roca. Un empuje excesivo sobre
las coronas de inserción ocasionan la rotura de los diamantes,
aumentando con esto el ritmo de desgaste, Fig. 42.

CRITERIOS DE SELECCIÓN.
Los factores que deben tenerse en cuenta para elegirla sonda adecuada para realizar un
trabajo determinado son:
- Profundidad a la que se tienen que obtener los testigos.
- Diámetro y longitud de testigo que se precisa.
- Lugar desde donde se realiza la operación, en superficie o subterráneo. - Potencia
del material de recubrimiento.
- Necesidad de estabilizar y mantener abierto el sondeo.
- Condiciones de acceso al lugar de trabajo y disponibilidad de tiempo para la
perforación.
- Tipo de fluido de perforación.
- Tipo de energía disponible.
- Condiciones geológicas que se esperan atravesar durante la perforación.
A partir de esos datos se debe proceder a la selección del tamaño y modelo de sonda y
equipos complementarios -bomba y castillete-, así como de los accesorios de perforación
necesarios.

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