Cómo prolongar la vida útil de las varillas de perforación: cuatro decisiones que determinan si una varilla dura 200 metros o 2000.
La vida útil de una barra de perforación no se determina bajo tierra. Se determina por las decisiones que se toman antes de que la barra toque la roca: qué se compra, cómo se adapta al trabajo, cómo se opera y qué se hace con ella entre turnos. Si se falla en cualquiera de estos cuatro aspectos, incluso el mejor acero del mundo fallará prematuramente. Si se aciertan los cuatro, la misma barra durará tres veces más que sus alternativas más económicas.
Aquí está el ciclo de vida completo, desde la compra hasta la jubilación.
Decisión uno: Lo que compras determina lo que obtienes.
La primera decisión —qué varilla comprar— determina el resultado final. Una varilla con un tratamiento térmico inadecuado, un acabado deficiente de la rosca o un material de baja calidad no se puede solucionar con un uso cuidadoso ni un mantenimiento diligente. El fallo ya está presente antes de que la varilla se envíe.
Qué buscar en una varilla de perforación de calidad: la aleación debe ser de grado cromo-níquel-molibdeno apropiado (42CrMo, 4140 o equivalente) con registros documentados de tratamiento térmico que muestren temple y revenido para lograr un equilibrio entre resistencia y tenacidad. El acabado de la rosca debe ser suave al tacto, sin marcas de herramientas visibles, y las raíces de la rosca deben tener un radio visible en lugar de una esquina afilada. Las raíces de rosca afiladas concentran la tensión e inician grietas por fatiga. Una varilla de calidad habrá sido sometida a un tratamiento térmico posterior a la soldadura si se soldó por fricción, y el rebaje en el extremo de conexión debe ser visible como una transición de diámetro suave en lugar de un escalón abrupto.
Solicita los registros del tratamiento térmico. Solicita los informes de inspección. Un proveedor que no puede o no quiere proporcionarlos te está diciendo algo sobre lo que hay dentro de la varilla, o sobre lo que no hay.
Decisión dos: Hacer coincidir la caña con el trabajo.
Una varilla de perforación ideal para agujeros de 45 milímetros en piedra caliza de dureza media fallará rápidamente en agujeros de 89 milímetros en granito duro. El diámetro de la varilla, el grosor de la pared y el tamaño de la rosca deben coincidir con la energía de impacto que transmite la broca y la resistencia que ofrece la roca.
El problema más común se da con las varillas de diámetro insuficiente en taladros de alta potencia. La varilla simplemente no tiene suficiente sección transversal de acero para soportar la energía del impacto de forma segura. Cada golpe lleva la tensión en la raíz de la rosca más allá del límite de fatiga del material, y la varilla acumula daños por fatiga con cada impacto. Una varilla de diámetro insuficiente puede funcionar bien durante algunos turnos —el tiempo suficiente para convencer a todos de que funciona— y luego romperse sin previo aviso porque la fatiga acumulada finalmente alcanzó un tamaño crítico de grieta.
La combinación opuesta —barras sobredimensionadas en taladros de baja potencia— es menos peligrosa, pero igualmente ineficiente. El exceso de masa de la barra absorbe la energía del impacto que debería transmitirse a la roca. La velocidad de penetración disminuye. El taladro tiene que esforzarse más para acelerar la barra más pesada en cada golpe. La barra en sí no se rompe, pero todo el proceso es más lento y costoso de lo necesario.
Asegúrese de que la varilla cumpla con las especificaciones del fabricante del taladro y con las condiciones de la roca. El manual existe por algo.
Tercera decisión: Cómo llevarla a cabo
Incluso una biela con especificaciones perfectas fallará prematuramente si se usa de forma inadecuada. Tres errores de operación predominan en las fallas de las bielas:
Comenzar el agujero con la broca fuera de la superficie de la roca: "martillado neumático o "disparo en blanco. La energía total del impacto viaja a través de la varilla sin roca que la absorba, reflejándose como una onda de tensión a través de cada conexión roscada. Las roscas sufren un golpe cada vez que esto sucede. La broca debe estar en contacto con la roca antes de que el martillo comience a funcionar. Siempre.
Perforar con la viga de alimentación o la broca no perpendicular a la cara de la roca. Un inicio en ángulo provoca que la varilla se doble desde el primer golpe, y la tensión de flexión se suma a las tensiones de impacto y torsión para las que está diseñada la varilla. La tensión combinada en la raíz de la rosca puede exceder el límite de fatiga del material, incluso cuando cada componente de tensión individual está dentro de las especificaciones. Asegúrese de que la broca esté a escuadra antes de comenzar a perforar.
No se deben ajustar los parámetros cuando la roca cambia. Si la penetración disminuye porque la broca encuentra terreno más duro, la solución es reducir la presión de avance y dejar que la broca trabaje a su nuevo ritmo, en lugar de aumentar la velocidad de avance y forzarla. Un avance excesivo en una broca que ya está teniendo dificultades añade una carga de pandeo por compresión a la varilla, y una varilla pandeada en una sarta giratoria es una falla por fatiga inminente.
Cuarta decisión: ¿Qué sucede entre turnos?
El mantenimiento más importante para la vida útil de la varilla de perforación no es complicado. Simplemente es fácil omitirlo.
Limpie la varilla después de cada turno. La lechada de roca que queda en la superficie se seca formando una costra similar al cemento que es abrasiva para todo lo que toca. Además, atrapa la humedad contra el acero, lo que favorece la corrosión por picaduras, y estas picaduras son puntos de inicio de grietas por fatiga. Un enjuague y una limpieza rápidos solo toman unos segundos.
Inspeccione las roscas antes de guardar la varilla. Busque los primeros indicios de problemas: fisuras finas en la base de la rosca, decoloración en la primera rosca engranada (coloración por calor debido al roce), deformación o aplanamiento de las crestas de la rosca. Cualquiera de estos signos indica que la varilla está entrando en su fase de deterioro y debe marcarse para limitar su uso o retirarla. Detectar una grieta antes de que se propague y cause una rotura salva la varilla y el componente al que está conectada.
Aplique un producto antioxidante a las roscas y a cualquier área donde el revestimiento superficial se haya desgastado. Una varilla que se oxida durante el almacenamiento es una varilla que comienza su siguiente ciclo con concentradores de tensión incorporados. Los protectores de rosca se colocan siempre antes de que la varilla llegue al estante, sin excepción.
Guarde las varillas horizontalmente, apoyándolas en varios puntos; no las apoye contra una pared, ni las apile, ni las descanse sobre superficies irregulares. Una varilla que se comba debido a un almacenamiento inadecuado quedará permanentemente doblada, y una varilla doblada es una varilla fatigada.
