Fallas en las varillas de perforación de roca: causas comunes y soluciones que debe conocer
En las operaciones mineras, las barras de perforación son equipos esenciales, cuyo rendimiento influye directamente tanto en la eficiencia como en la seguridad. Si bien las fallas de las barras de minería son menos frecuentes que las de las barras de tunelaje, cuando ocurren, pueden causar interrupciones significativas en la producción. Hoy analizaremos en profundidad los tipos de falla comunes de las barras de perforación minera, sus causas y las soluciones para evitar estos problemas operativos.
1. Desgaste de las roscas internas y externas: Las molestias más comunes
Entre los diversos tipos de fallas en las varillas de minería, el desgaste de las roscas internas y externas es el más frecuente, siendo el desgaste de la rosca interna el problema principal. Esto es similar a cómo los tornillos de uso diario se desgastan con el tiempo y se aflojan, dificultando su apriete. Las roscas de las varillas de perforación experimentan el mismo fenómeno.
Entonces, ¿qué factores determinan la resistencia al desgaste de las roscas de una varilla?
Proceso de fabricación: La dureza de la varilla de perforación, la profundidad de la capa endurecida, el acabado superficial de las roscas y la precisión de ajuste son factores cruciales. Al igual que en la fabricación de una herramienta duradera, la calidad del material y la precisión del procesamiento influyen directamente en su vida útil.
Condiciones de funcionamiento: La dureza de las capas rocosas y la complejidad geológica desempeñan un papel importante. En condiciones de trabajo complejas, pueden surgir problemas como atascamientos de varillas o desviaciones en la dirección de perforación, lo que acelera el desgaste de las roscas, de forma similar al papel de lija.
Factores operativos: La habilidad de los operadores, así como los parámetros de perforación, como la presión de empuje y la presión del agua de lavado, también pueden afectar la velocidad de desgaste de las roscas. Una operación incorrecta equivale a someter la varilla de perforación a condiciones extremas, lo que provoca un desgaste anormal.
Prácticas de mantenimiento: No afilar la broca a tiempo puede provocar una perforación ineficiente y desviaciones. Además, mezclar varillas nuevas y desgastadas o usar varillas de diferentes fabricantes con diferentes tolerancias de rosca puede acelerar aún más el desgaste de la rosca.
2. Fractura en la raíz de las roscas externas: Las consecuencias del uso excesivo
La fractura en la base de las roscas externas es otro modo de fallo común, que suele ocurrir cuando la varilla de perforación ha superado su vida útil típica y aún se utiliza. Normalmente, las roscas internas y externas de la mayoría de las varillas de minería se desgastan antes de que se produzcan fracturas en la base. Sin embargo, si las roscas no se han desgastado hasta el punto de fallar, el uso continuado puede provocar dichas fracturas.
Los factores clave que contribuyen a este fracaso son:
Proceso de fabricación: El tratamiento térmico es crucial para determinar la resistencia a la fatiga de la varilla. La estructura tratada térmicamente debe poseer alta tenacidad y resistencia a la fatiga, siendo ideal una estructura con martensita de alto contenido de carbono en la superficie y bainita en el núcleo, con una transición suave y amplia entre ambas. El acabado superficial de las roscas también influye en su durabilidad.
Condiciones de funcionamiento: Las barras atascadas frecuentes y las desviaciones de perforación en condiciones complejas pueden provocar fracturas por fatiga anormales en la raíz de las roscas externas.
Prácticas de mantenimiento: Si no se afila la broca a tiempo, pueden producirse desviaciones de perforación, que posteriormente pueden causar fracturas por fatiga en la raíz de la rosca.
3. Fractura en la rosca interna "Vacío": La debilidad estructural
La fractura en la rosca interna "voi" es otro modo de fallo, generalmente causado por dos factores. Primero, durante el proceso de perforación, las roscas externas ejercen fuerza sobre las roscas internas, un punto débil de la estructura que puede fracturarse fácilmente. Segundo, si las roscas externas de la varilla sufren un desgaste significativo, se debilita aún más la rosca interna y aumenta el riesgo de fractura.
¿La solución? Optar por varillas de perforación con roscas internas extendidas puede mejorar significativamente su durabilidad. Este diseño ayuda a distribuir la fuerza de forma más uniforme, reduciendo la concentración de tensión en los puntos débiles, como si se añadiera una capa de protección a una zona vulnerable.
4. Fractura del cuerpo de la varilla: El descuido en el control de calidad
Las fracturas del cuerpo de la varilla son relativamente poco frecuentes, pero pueden ocurrir debido a problemas de calidad del propio acero o a procesos de laminación inadecuados. Generalmente, estas fracturas son incidentes aislados. Sin embargo, si las fracturas del cuerpo de la varilla se producen en masa, esto puede indicar problemas importantes en el proceso de tratamiento térmico. En estos casos, es fundamental inspeccionar cuidadosamente el proceso de tratamiento térmico para identificar defectos en el control de calidad y prevenir problemas adicionales.
5. Doblado del cuerpo de la varilla: El asesino invisible en operaciones en serie
Las varillas de perforación minera suelen utilizarse en serie, típicamente entre 10 y 20 varillas a la vez. Cuando una varilla se dobla, no solo queda inutilizable, sino que también puede provocar que otras fallen prematuramente. Por lo tanto, mantener la rectitud y la coaxialidad es un estándar de calidad fundamental para las varillas mineras. Garantizar estas propiedades geométricas puede mejorar significativamente la fiabilidad y durabilidad de las varillas durante operaciones continuas.
Para evitar que el cuerpo de la varilla se doble, tanto la materia prima como las varillas terminadas deben someterse a múltiples procesos de enderezamiento durante la producción. Las materias primas que puedan presentar curvaturas inherentes deben enderezarse antes de su posterior procesamiento. Tras el tratamiento térmico, las varillas también pueden deformarse y requieren un enderezamiento preciso para cumplir con los estrictos estándares de rectitud. Además, durante el transporte y el almacenamiento, se deben tomar medidas para garantizar que las varillas se mantengan rectas y no se doblen.
Al comprender las causas comunes de falla e implementar las medidas correctas, puede mejorar significativamente la confiabilidad y la longevidad de las barras de perforación minera, garantizando operaciones fluidas y eficientes.
