¿Los costos de perforación de roca se mantienen altos? Lo más probable es que se deba a una mala gestión de las herramientas de perforación: el desglose completo de las causas de las fallas.
En prácticamente todos los proyectos de perforación de roca, los consumibles de perforación representan un importante factor de costo: tras años de uso, su desgaste y reemplazo suelen representar una gran parte de los costos totales de perforación. Si desea reducir costos y aumentar la eficiencia, es fundamental comprender por qué fallan las herramientas de perforación.
La vida útil de una herramienta nunca depende de un solo factor: depende de la calidad del producto, el uso correcto y el funcionamiento adecuado. El dicho de la industria «buenas herramientas con operadores cualificados reducen el gasto en consumibles a la mitad» refleja la importancia de un manejo experto y una gestión científica para prolongar la vida útil de las herramientas.
Ensamblaje de herramienta desalineado: la concentración de tensiones esconde una bomba de tiempo. La concentricidad del vástago, el acoplamiento y la varilla de perforación es fundamental para el funcionamiento estable de la herramienta. Si un ensamble no es concéntrico después del armado, se doblará bajo carga y creará concentraciones de tensiones locales. Este desequilibrio impide un contacto firme en las juntas, lo que provoca, en el mejor de los casos, holgura y, en el peor, desgaste o fractura de la rosca.
Presión de avance (empuje) desequilibrada: tanto la presión insuficiente como la excesiva dañan las herramientas. La presión de avance es un parámetro de perforación de testigos; tanto la insuficiente como la excesiva dañan las herramientas. Los problemas comunes en la obra incluyen:
Baja presión de avance: baja eficiencia y sobrecalentamiento. Un empuje insuficiente reduce la eficiencia de penetración y puede provocar la holgura de las juntas. En condiciones de holgura, la transferencia de energía se pierde considerablemente, lo que produce grandes tensiones instantáneas que provocan que las caras de contacto choquen y se separen repetidamente. Las señales visibles son herramientas calientes, chasquidos en las juntas y un sobrecalentamiento severo que acelera el desgaste de la rosca o incluso produce picaduras por erosión.
Presión de avance excesiva: mayor riesgo de atasco y flexión de la varilla. Un empuje excesivo obliga a la broca a reducir su rotación, lo que dificulta el avance y aumenta considerablemente la probabilidad de atasco de la herramienta. Además, aumenta drásticamente la tensión de flexión en la varilla de perforación, y el uso prolongado puede provocar su deformación o fractura.
Presión de impacto (martillo) desequilibrada: tanto la eficiencia como la vida útil se ven afectadas. Un ajuste adecuado de la presión de impacto es vital para la coordinación del sistema. Una presión de impacto demasiado alta o demasiado baja no solo reducirá la velocidad de rotación y la eficiencia de perforación, sino que también acortará directamente la vida útil de la herramienta. Una presión de impacto incorrecta produce fuerzas de impacto instantáneas desequilibradas en las herramientas, acelerando el desgaste de los dientes de la broca en casos leves y provocando fracturas completas del acero de perforación en casos graves.
Velocidad de rotación desfasada: los dientes de la broca se desgastan rápidamente. La velocidad de rotación debe coincidir con el diámetro de la broca y la frecuencia de impacto del martillo. En resumen, las brocas de mayor diámetro requieren una velocidad de rotación menor. Aumentar las rpm de forma excesiva sobrecarga los dientes de corte de la broca con una tensión de corte excesiva, lo que acelera el desgaste o provoca la rotura de los dientes y reduce drásticamente su vida útil.
Presión rotatoria incontrolada: las juntas son las primeras en fallar. Una presión rotatoria estable (la presión hidráulica que impulsa la rotación/control del par) es una protección invisible para los conjuntos de herramientas: ayuda a proteger la sarta de perforación contra daños por atascos y garantiza una velocidad de rotación constante. Fundamentalmente, la presión rotatoria también controla la estanqueidad de las juntas: una presión insuficiente permite el deslizamiento de las juntas y el calentamiento por fricción, lo que provoca el descascarillado de la superficie de la rosca, desgaste prematuro y, en casos graves, rotura.
Uso inadecuado: el error humano es la causa más lamentable. Muchos fallos de las herramientas se deben a errores evitables del operador. Puntos clave a tener en cuenta:
Mezcla de herramientas nuevas y usadas: combinar herramientas desgastadas con nuevas crea una distribución desigual de la carga y acelera el desgaste de las herramientas nuevas.
Malas prácticas de armado de varillas: desalineación durante el armado, suciedad o arena en las roscas o no aplicar lubricante para roscas, todo ello aumenta el desgaste de las roscas.
Disparo en seco (impacto sin carga): cuando el martillo golpea sin contacto, la fuerza instantánea del impacto la absorbe directamente la herramienta, lo que es una causa común de fractura de la barra de perforación. Debe evitarse estrictamente el disparo en seco.
La longevidad de las herramientas requiere un esfuerzo coordinado. La perforación nunca es una tarea individual. Gestionar el ciclo de vida completo de las herramientas de perforación requiere una acción coordinada entre el suministro, la fabricación y la operación en campo. Confiar en un solo eslabón no hará que este sistema funcione.
La competencia en la industria impulsa la innovación, pero el progreso también requiere cooperación. Así como resolver problemas complejos requiere la unión de fuerzas, el avance del sector de la perforación depende de la colaboración de todos. Nuestros verdaderos oponentes son los conceptos operativos y métodos de gestión obsoletos: solo mediante el aprendizaje activo de prácticas científicas y la adopción de nuevas tecnologías podemos maximizar la vida útil de las herramientas y lograr una verdadera reducción de costes y un aumento de la eficiencia.
