Las brocas tricónicas tienen tres rodillos o conos con elementos cortadores como dientes o insertos de carburo de tungsteno. Existen dos tipos: de dientes de acero para rocas suaves-semiduras y de insertos para rocas duras. La broca consta de rodillos, elementos cortadores, cojinetes y toberas para la circulación de aire.

1. BROCAS TRICÓNICAS
• La broca es el componente
principal, aplicador de la
energía durante la perforación,
su función es romper o
desagregar la roca en el
proceso de perforación.
• La broca tricónica es de acción
trituradora y hendedora. Tiene
tres rodillos o conos con
elementos cortadores (dientes
o insertos); pero la estructura
real del fondo que crea la
geometría de la broca tricónica
es la formación de una
pequeña convexidad en el
centro y algo mas profunda en
la periferia.

2. TIPOS DE BROCAS TRICÓNICAS
• Existen dos tipos de brocas
tricónicas:
• De Dientes: Los tipos de
brocas con dientes de acero
son usados para terrenos
suaves a semiduras que
tienen una resistencia a la
compresión < 14 500 PSI.
• La ventaja de las brocas de
dientes de acero es su bajo
costo, pues valen la quinta
parte de uno de insertos.

3. • De Insertos: Son usados en
terrenos duros con una
resistencia a la compresión >
14 500 PSI.
• La ventaja de estos es que
requieren menos empuje para
conseguir una velocidad de
penetración.
• Reducen las vibraciones,
produciendo menos fatiga en
la perforación.
• Disminuyen el desgaste sobre
el estabilizador y la barra por
que los insertos de carburo
mantienen el diámetro de la
broca mejor que los dientes.
• Producen menos pérdidas de
tiempo por cambio de brocas.

4. PARTES DE UNA BROCA TRICÓNICA
• La broca tricónica consta de tres rodillos o
conos que en su superficie llevan elementos
cortadores como dientes o insertos de carburo
de tungsteno. Estos rodillos giran sobre
cojinetes que disponen de rodajes –rodajes
esféricos (ball bearing) y rodajes cilíndricos
(roller bearing) que dan un libre movimiento
rotacional a los rodillos
• Dentro de los componentes, aquellos que
merecen mayor atención son los conos,
elementos cortadores, cojinetes, tobera, pasaje
de aire y shirt tail.

7. FORMA Y DISPOSICION DE LOS RODILLOS DE LAS
BROCAS TRICÓNICAS
• Los rodillos fabricados
para brocas tricónicas
son de forma
monocónica, bicónica,
tricónica y tretacónica,
según tengan 1, 2, 3, 4
conos. Constituidos por
un cono básico o interior,
uno o dos conos
complementarios o de
talón 2, 3 y un cono
inverso.

8. • La disposición de sus rodillos
es un factor a tener en cuenta,
pueden tener una disposición
concéntrica o excéntrica.
• Cuando los ejes de los rodillos
se cruzan en un punto O y
coinciden con el eje de la
broca, la disposición se llama
concéntrica.
• Si los ejes tienen un
desplazamiento positivo “e” en
dirección de la rotación de la
broca y paralelo a la posición
en la cual los dichos ejes se
cruzan con el eje de la broca
en un punto O se llama
excéntrica.

9. • Con la excentricidad de los rodillos se logra una
acción adicional sobre el fondo, y una mayor
acción de escariado de sus dientes.
• En la práctica, se puede hallar brocas con
mayor o menor excentricidad según el tipo de
terreno a perforar. Considerando que un mayor
escariado produce el mayor desgaste de la
broca en rocas duras y abrasivas, la
excentricidad tiene que ser menor para terrenos
duros y abrasivos (las rocas solo trituran);
mientras que una mayor excentricidad favorece
la perforación de rocas suaves.

10. ELEMENTOS CORTADORES
• Los elementos cortadores de los rodillos de
las brocas, son dientes o bien insertos de
aleaciones duras especiales.
• Los dientes son fabricados juntos con el
cuerpo del rodillo. Las aleaciones duras
especiales que generalmente son insertos de
carburo de tungsteno de superficie
cuneiforme o esférica son introducidas a
presión en el cuerpo del rodillo.
• Los rodillos de dientes de acero se fabrican
con aleación de Ni – Mo.
• El inserto de carburo de tungsteno esta
formada por partículas finas de carburo de
tungsteno contenido en una matriz de cobalto
puro.
• La disposición de los elementos cortadores
en el rodillo por lo general, se sitúa en forma
de coronas o hileras de dientes.

11. COJINETES
• Los cojinetes son los elementos de la broca
que transmiten las cargas al fondo
suministrados por la columna de perforación.
Para asegurar una libre rotación de los
rodillos alrededor del cojinete y sujetarlos a
este y soportar los esfuerzos paralelos y
perpendiculares se dispone de rodajes de
bolas (ball bearing) o cilíndricos (roller
bearing).
• Ball Bearing: Los rodajes esféricos tienen
como funciones sujetar los rodillos del
cojinete, absorber las cargas radiales axiales
y la mayor parte del peso sobre el cojinete.
• Roller Bearing: Los rodajes cilíndricos son
posicionadas para soportar la mayor parte de
las cargas radiales. Su posición es de tal
modo que minimicen los esfuerzos tendientes
a inclinarse en sus pistas. Estos tipos de
rodajes se emplean en brocas diseñadas
para trabajar sobre rocas de mayor dureza
donde se necesita mayor pull down.

12. TOBERAS O NOZZLE
• La difusión del flujo de aire se hace a
través de tres toberas ubicadas cerca de la
periferia de la broca o por conductos de
aire a los rodajes y cojinetes.
• Las brocas con diámetro mayor de 6 ¾´´
tienen estos sistemas de boquillas para aire
de alta energía.
• La circulación de aire de alta energía en el
fondo del taladro tiene las siguientes
funciones:
• Asegurar la remoción del detritus – recorte
de roca perforado – para mantener el fondo
y los dientes limpios, todo el tiempo.
• Refrigerar los cojinetes (rodajes y pistas) y
mantener limpio las pistas de rodajes.
• El calentamiento de las piezas del cojinete
por fricción requiere de una adecuada
refrigeración, y para este fin parte del aire
(20%) se dirige directamente a las pistas de
rodajes por ductos especiales en los brazos
y cojinetes de las broca.

13. • Para el cálculo del diámetro de
las toberas según se disponga
de una sola o de tres se
utilizan las siguientes
expresiones:

14. BROCAS Y TIPOS DE TERRENO
• Para cada tipo de terreno hay un tipo de broca que debe seleccionarse
para lograr un buen balance de su diseño.
• Brocas tricónicas para terrenos suaves: (talcos, pizarras, arcillas, yesos,
etc) Tienen los dientes de mayor altura y con mayor espaciado que permite
una mayor acción de hendimiento y una penetración máxima en la roca
facilitando la remoción de detritus grande.
• Brocas tricónicas para terrenos de dureza media: (calizas, mármoles,
esquistos, fluoritas, etc) El espaciado de dientes, alturas de insertos y el
recubrimiento en la superficie de calibre son intermedios respeto a los
diseñados para terreno suave y duro. El ángulo en la cúspide de los dientes
o filos se hacen cada vez mayores, y el numero de elementos cortadores
aumenta.
• Brocas tricónicas para terrenos duros: (cuarcitas, piritas basaltos, etc)
Dado que para perforar rocas duras se requiere mayor pull down, los
cojinetes de las brocas deben ser mas grandes; los insertos de carburo de
tungsteno son mas pequeñas y numerosos

15. EVALUACION DE LAS BROCAS TRICONICAS
• Un trabajo importante en la
utilización efectiva de las brocas
tricónicas lo constituye el análisis
de las brocas gastadas, ya que la
identificación de las posibles
causas ayudan a corregir los
errores de la operación y mejorar
la selección del tipo de broca . Los
fallos se producen generalmente
debido a tres causas
CAUSAS POSIBLES SOLUCIONES
-Velocidad de rotación
excesiva
-Tipo de broca inadecuado
-Aire insuficiente para
refrigerar los cojinetes
-Bloqueo del paso del aire
-Empuje excesivo sobre la
broca
-Reducir la velocidad de
rotación
-Cambiar a otro tipo
-Chequear el compresor y
el varillaje
-chequear el conducto de
aire
-Reducir el empuje
CAUSAS POSIBLES SOLUCIONES
-Aire insuficiente para
limpiar el centro del
barreno
-Elección inadecuada del a
broca
-Excesiva velocidad de
rotación
-Aumentar el volumen de
aire o disminuir avance
-Cambiar a otro tipo
- Reducir la rotación
CAUSAS POSIBLES SOLUCIONES
-Aire insuficiente para
la velocidad de
penetración
-Formaciones
abrasivas
-Pandeo de la barra
-Aumentar volumen
de aire o reducir
avance
-Programa para
recrecer faldones
-Cambio de la barra
FALLOS DE LA ESTRUCTURA DE CORTE
FALLOS DE LOS COJINETES
FALLOS DEL FALDON