¿Cuándo se considera que un bit DTH está realmente terminado? Los números que ponen fin a la discusión.
Una broca DTH sale del agujero. Los insertos de la fila de calibre están desgastados. La superficie de impacto tiene una hendidura. El diámetro del cuerpo se ha reducido un par de milímetros. El operario dice que está inservible. El proveedor dice que todavía tiene vida útil. Y ahora tienes una conversación innecesaria, porque existen datos que lo demuestran.
El problema no es que los bits de DTH fallen de forma impredecible, sino que el término ""faileddddd" significa cosas diferentes para distintas personas. Un operador que busca maximizar la penetración de mercado considera que un bit está inservible antes que un gerente de compras que se centra en el costo unitario. Sin un estándar acordado, cada bit desgastado se convierte en motivo de negociación.
Aquí están las cifras. No son opiniones. Son los umbrales a partir de los cuales el uso continuado deja de ser económico y comienza a ser destructivo.
Regla de Hard Rock: 60% del diámetro del inserto del calibre
Al perforar roca con una dureza superior a F10 en la escala de Protodyakonov (granito duro, cuarcita, basalto denso), el factor limitante son casi siempre los insertos de la hilera de calibre. Estos son los insertos ubicados en el borde exterior de la cara de la broca. Cortan el diámetro del orificio y soportan la mayor combinación de carga de impacto y desgaste abrasivo.
El umbral de jubilación: cuando la superficie de desgaste de un inserto de calibre alcanza el 60% del diámetro original del inserto, la broca queda inservible.
Un ejemplo concreto: una broca con plaquitas de calibre de 14 mm de diámetro. Al 60 % de desgaste, la superficie de desgaste mide 8,4 mm de ancho. En ese punto, el área de contacto entre la plaquita y la roca es tan grande que la energía del impacto se dispersa en lugar de concentrarse. La penetración disminuye drásticamente. Pero, aún más importante, la geometría desgastada de la plaquita genera mayores tensiones de flexión en el carburo, y el riesgo de fractura de la plaquita aumenta rápidamente.
Si sigues perforando más allá del 60%, te arriesgas. Los insertos pueden romperse. Un inserto de calibre roto arrastra consigo el cuerpo de la broca, ya que la hilera de calibres es la que mantiene la broca centrada en el pozo. Una vez que se desprende un inserto de calibre, el cuerpo de la broca entra en contacto directo con la pared del pozo y se erosiona en cuestión de minutos.
La regla del rock suave a medio: no siempre se trata de los insertos.
En rocas de grado F10 o inferior (caliza, dolomita, arenisca media), la broca suele alcanzar su límite de fatiga antes de que se desgasten los insertos. Esto sorprende a muchos, ya que los insertos aún parecen estar en buen estado. Sin embargo, el acero ha soportado millones de impactos y su vida útil está acabada.
Se aplican dos umbrales, y el que se alcance primero significa la jubilación:
Depresión facial marcada ≥ 0,6 mm.Con el tiempo, la parte superior del vástago de la broca, donde impacta el pistón, desarrolla una ligera depresión. Esto se debe al trabajo en frío del acero bajo impactos repetidos de alta energía. A 0,6 mm de profundidad, la geometría de la superficie de impacto ha cambiado lo suficiente como para que el golpe del pistón no se transmita correctamente: la energía se dispersa, la broca no se asienta adecuadamente en el mandril y el patrón de contacto alterado acelera el desgaste tanto del vástago como de la cara del pistón. Si se continúa trabajando, existe el riesgo de fractura del vástago de la broca, lo que puede dañar el mandril y el pistón.
Desgaste de las estrías ≥ 0,6 mm.Las estrías que se acoplan al mandril transmiten el par de rotación. A medida que se desgastan, aumenta la holgura entre la broca y el mandril. La broca comienza a vibrar y a producir un ruido rotacional. Este ruido convierte la transmisión suave del par en una carga de impacto sobre las caras de las estrías, acelerando aún más el desgaste. Con un desgaste de 0,6 mm, la vida útil de las estrías prácticamente se agota. Si se continúa, existe el riesgo de que las estrías se dañen, lo que puede provocar que el mandril se rompa y que la broca gire libremente en el fondo del orificio.
Es fundamental destacar que ambos umbrales pueden alcanzarse incluso cuando las plaquitas de carburo aún conservan una vida útil considerable. El cuerpo falla antes que los elementos de corte. Una broca que se retira con un desgaste de 0,6 mm en la cara de impacto o en las estrías se retira estructuralmente, no por su rendimiento de corte. Ignorar el cuerpo para intentar aprovechar al máximo la vida útil del carburo convierte un cambio de broca previsible en una reparación de emergencia.
Desgaste del diámetro del cuerpo ≥ 3 mm o erosión de la cara ≥ 1 mm.El diámetro exterior de la broca se desgasta por el contacto con la pared del orificio y por el flujo de los fragmentos abrasivos. Con una pérdida de diámetro de 3 mm, la broca es demasiado pequeña: perfora un orificio más pequeño de lo especificado, y si se reemplaza por una broca nueva del calibre correcto a mitad del orificio, la nueva broca se atascará. (Véase la regla 9 del artículo n.° 42).
La erosión de la superficie —el desgaste del acero entre los insertos— deja al descubierto una mayor parte del cuerpo del inserto de carburo. Los insertos sobresalen, sin el soporte del acero del cuerpo de la broca. Las cargas de flexión sobre los insertos aumentan. Con 1 mm de erosión de la superficie, el riesgo de rotura del inserto por sobrecarga de flexión se incrementa drásticamente.
Por qué importan las cifras
Estos umbrales existen por una razón: son los puntos en los que el funcionamiento continuo conduce, previsiblemente, a una falla catastrófica en lugar de un desgaste gradual. Superar ligeramente el 60 % de desgaste en la broca en roca dura, o los 0,6 mm de depresión en la cara de impacto en roca media, no supone obtener un mayor rendimiento de la herramienta. Convierte un reemplazo de broca predecible y económico en una falla aleatoria y costosa que puede dañar otros componentes.
Las mejores empresas de perforación controlan estos datos. Miden las brocas al salir del pozo. Las desechan al llegar al límite, no después de que fallen. Y no discuten con los proveedores sobre si una broca debería haber durado más, porque ambas partes acordaron los criterios de desecho antes de perforar el primer pozo.
Una broca que se retira según lo programado cuesta lo mismo que la broca. Una broca que se usa hasta fallar cuesta lo mismo que la broca, más cualquier otro daño que haya causado. La diferencia radica en los números.
