Sondeos a percusión por cable. Ejecución y ventajas e inconvenientes

Introducción sondeos a percusión por cable

Los primeros sistemas de perforación por percusión se remontan en 4000 AC en el continente Asiático, específicamente en China. Consistían en un balancín contrapesado por un grupo de hombres, que efectuaban el tiro en un extremo de una cuerda mientras que del otro colgaba la sarta de perforación construida con cañas de bambú.

Básicamente la técnica de perforación a percusión consiste en realizar un movimiento alternativo de bajada-subida de una masa pesada (trépano) que en su caída va fracturando o disgregando el terreno y cuyos ripios o fragmentos perforados son extraídos por medio de una válvula o cuchara de limpieza.

Mediante impactos reiterados en el fondo del pozo se va avanzando y alcanzado una mayor profundidad.

El sistema ha ido evolucionando con mejoras en materiales y técnicas pero el sistema  actualmente está basado en el golpeteo continuo de una pesada herramienta de corte, elevada mediante un cable de acero, dejándose caer sobre el suelo; lo cual deriva en una fragmentación del mismo.

Por consiguiente, este sistema está pensado para la realización de sondeos verticales.

Debido a su sencillez, distribución amplia de maquinaría de perforación de pozos y buenos resultados sigue siendo uno de los procedimientos más usados actualmente para la explotación de acuíferos. Presenta ventajas que los más modernos sistemas de perforación no han podido igualar, uno de ellos, la verticalidad en los sondeos o pozos.

Procedimiento sondeos a percusión por cable

Durante la perforación se induce la oscilación de un balancín cuyo extremo inferior se fija en el tope de corte, este a su vez, imprime un movimiento de elevación y caída de la sarta, en cuyo extremo inferior se sitúa una cabeza de corte.

Esta somete al terreno a distintos procesos, o sea lo penetra, tritura, escarifica y mezcla con la ayuda de fluido que colabora conjuntamente en el sostenimiento de las paredes del pozo.

Es necesario el uso de agua para facilitar la recogida de los restos formados por la fragmentación del terreno; además de poner en suspensión el detrito (resultado de la descomposición de una masa sólida en partículas) el cual participa en el sostenimiento de las paredes de sondeo.

Dicho movimiento es regulable en amplitud y velocidad, este se condiciona al sustrato a perforar, o sea que mientras más duro sea, como norma casi obligatoria, mayor será la frecuencia de golpeo para un menor recorrido.

La altura de caída del trépano dependerá de la dureza del terreno y de la profundidad del fondo de perforación. En máquinas normales, esta altura oscila entre 20 y 60 cm. 

Este método de perforación por cable es ampliamente utilizado en la captación de aguas subterráneas.

Este tipo de sondeo permite alcanzar varios cientos de metros de profundidad en diversos materiales, sus diámetros de perforación habituales oscilan entre 148 y 850 mm.

Emplear esta técnica resulta factible en terrenos blandos, pero no se recomienda para aquellos que presentan más consistencia, abrasividad elevada, o fuerte plasticidad ya que por la calidad de sus materiales puede afectar notablemente el funcionamiento de la maquinaria para una siguiente utilización.

La frecuencia de golpeo, es reducida en torno a 30 a 50 impactos/minuto, dependiendo de la maquinaria, profundidad y propiedades del terreno excavado.

De este modo, los rendimientos son bajos, aproximadamente de 2 a 4 m/día en materiales duros y de 10 a 20 m/día en materiales blandos.

La percusión por cable es un sistema de perforación excesivamente lenta y limitado, lo que lo hacen mucho menos competitivo que los sistemas de rotación.

Material sondeos a percusión por cable

El sistema o equipo de perforación a percusión se compone de:

• Trepano: Herramienta que ejerce la acción percutora sobre el fondo a través de su borde cortante y sus características dependen del terreno a atravesar.
• Barra de carga: Consiste en un cilindro que (con una masa entre 200 y 1400 kg) aporta su peso propio para incrementar la capacidad perforante, teniendo en cuenta la dirección principal del sondeo. El único detalle, es que está constituido por un acero de menor calidad que el trepano.
• Cables: La sonda que se emplea regularmente para su funcionamiento posee tres cables de acero trenzado, cada uno con sus respectivas funciones en cuanto al cumplimiento de su trabajo principal de perforación, (transmitiendo el movimiento de golpeo a la sarta) el de limpieza y el de entubación.
• Montera giratoria: Es la pieza clave para la unión del cableado de la parte superior de la sarta; lo que hace posible la rotación del conjunto de perforación sobre su eje y por tanto el giro del elemento de corte. Esta conexión se realiza mediante un bulón.
• Cuchara: Es un instrumento que a través de una válvula situada internamente que permite y facilita la extracción del ripio (desechos) Estas cucharas consisten en una tubería terminada en su parte inferior en una válvula, que puede ser plana o de dardo. La plana, también llamada de charnela o de chapeta, hace mejor la limpieza del sondeo. La de dardo o lanza se usa fundamentalmente en pruebas de caudal.
• Destrabador: En caso de atasco, el destrabador entra para liberar la herramienta afectada en el pozo ya que permite golpear hacia arriba.
• Accesorios de “pesca”: Funciona para recuperar la sarta en caso de rotura.
• Tubería de revestimiento: Cumple con la función de sostén en las paredes cuando éstas son inestables. 

Ventajas e inconvenientes sondeos a percusión con cable

Las ventajas más importantes de este sistema de perforación es el empleo de maquinaria de coste moderado, la simplicidad de las operaciones, la necesidad de poco personal, el escaso consumo de agua, no usar lodos o mezclas tixotrópicas y la consecución de diámetros importantes de perforación (hasta 1.100 mm).

Entre los inconvenientes se podría señalar la necesidad de personal cualificado, la interrupción de la perforación para la limpieza, el avance lento en rocas duras, la dificultad de avance en materiales no consolidados, la pérdida de diámetro en materiales abrasivos, las entubaciones frecuentes y la limitación de la profundidad práctica de perforación, que no resulta económica a partir de 150 m.

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Imagen principal tomada de: https://www.sondeosmartinez.com/percusion/