Sistemas De Perforacion A Percusion

*

Ing. Pedro Pingo Serrano.

* 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), que básicamente consisten en untrépano en forma de cuchilla con el filo inferior más o menos
aguzado y que, suspendido de un cable, se deja caer sobre el
fondo del pozo. E éste fondo se retiran periódicamente los
fragmentos producidos mediante un útil especial (cuchara) que
los recoge junto con una cierta cantidad de agua que se añade
para facilitar la operación. Este sistema se encuentra en la
actualidad totalmente obsoleto.
*Los sistemas que se van a abordar en éste capítulo y que se
utilizan actualmente son rotopercusivos, en los que además de
la percusión proporcionan al útil de corte un movimiento de
rotación y una relativamente pequeña fuerza de empuje para
una transmisión de la energía más eficaz.

*En

estos sistemas la velocidad de perforación es
proporcional a la potencia de percusión (producto de
la energíade impacto por la frecuencia de golpes). En
cambio, la rotación y el empuje son meras acciones
auxiliares que, siempre y cuando se superen unos
valores
mínimos
necesarios
para
espaciar
convenientemente los puntos de incidencia de los
impactos y mantener el útil de perforación en
contacto con la roca, influyen relativamente poco en
la velocidad de perforación.

*El

martillo es el elemento queproporciona la
percusión mediante el movimiento alternativo de una
pieza de choque, que es el pistón, que sucesivamente
golpea sobre el utillaje de perforación. El pistón
puede ser accionado por aire comprimido (perforación
neumática) ó por aceite hidráulico (perforación
hidráulica).

*Dado

que la única forma técnicamente aceptable de
valorar un martillo perforador es su potencia de percusión
y sueficiencia, es conveniente describir y analizar los
aspectos que definen ésta potencia, las distintas formas
que existen de medirla y los parámetros de los que
depende.

*La figura 1 representa esquemáticamente el mecanismo de
percusión de un martillo. Este mecanismo consta de una
pieza móvil (pistón) que se desplaza con un movimiento de
vaivén en el interior de una cámara (cilindro) por laacción
que un fluido a presión (aire ó aceite) ejerce sobre una
determinada superficie (área de trabajo). La longitud de
este desplazamiento que en general es una constante de
diseño se denomina carrera.

* El cálculo de la energía de impacto “E” podría hacerse de dos
formas:

Una primera sería haciendo el cálculo del trabajo realizado
sobre el pistón mediante la siguiente expresión:
𝐄𝟏=𝐏𝐦∙𝐀

Siendo:Pm = Presión media efectiva del fluido.
A = Área de trabajo del pistón.

L = Carrera.

* • Otra forma de hacerlo, que descontaría las pérdidas por

rozamiento, sería mediante el cálculo de la energía cinética
del pistón al final de su carrera:

* 𝐄𝟐=𝟏𝟐􀵗∙𝐌∙𝐕𝟐
* Siendo:
* M =Masa del pistón.
* V = Velocidad del pistón al final de la carrera.
* Generalmente, es bastante aproximado suponer que:
*𝐄𝟐=𝐊∙𝐄𝟏 ; (𝐊<𝟏)
* Esta proporcionalidad entre E2 y E1 permite, despejando V,
escribir la siguiente proporcionalidad:

* 𝑉∝

2∙𝑃𝑚∙𝐴∙𝐿/𝑀

* Por otra parte, existe también una proporcionalidad, función de las
variables de diseño, entre la velocidad final del pistón V y el
producto de la carrera por la frecuencia de impacto:
V∝(L∙N)
siendo N la Frecuencia de Impacto
De estas dos relaciones de proporcionalidad, sepuede extraer una
tercera para calcular la potencia de percusión:
W∝E∙N∝Pm∙A∙L∙N∝Pm∙A∙V
Esta relación indica que la presión del fluido de accionamiento y el
área de trabajo del pistón son los parámetros que más inciden en la
potencia de percusión del martillo. Las tres variables M, A y L son
variables de diseño sobre las que el operador no puede actuar. Sin
embargo, sí podrá hacerlo...