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EXPLORACIÓN

abril 1, 2017

Roscas de barras de perforación: consejos para evitar problemas comunes y mejorar la productividad

Cuando uno tiene un automóvil, uno aprende que un pequeño mantenimiento preventivo contribuye en gran medida a garantizar que se conserve en buen estado y funcione bien durante muchos años. El mismo principio se aplica a las barras de perforación. Con un uso y manejo adecuados en terreno, las barras de perforación durarán más, le darán mejores resultados y, finalmente, reducirán los costos operativos.

Tenga en cuenta que las barras suelen representar el 3 por ciento de los costos totales de perforación. Pero si una barra falla de forma prematura o inesperada, puede significar un aumento significativo de esos costos. Por ejemplo, volver a taladrar un orificio durante un mes puede aumentar los costos en un 9 por ciento.

La buena noticia es que, con la rutina correcta de cuidado y manejo de sus barras, puede evitar esos contratiempos y mantener la productividad de sus operaciones de perforación. Asegúrese de inspeccionar regularmente sus barras o accesorios en busca de un desgaste excesivo y deseche los que estén demasiado dañados. Aquí presentamos brevemente los motivos por los que las barras fallan prematuramente y las formas de evitar que eso ocurra.

Desgaste de roscas

El desgaste de las superficies deslizantes de acero sobre acero, o gripado, es la forma más común de falla de las barras. Este desgaste proviene de la adhesión que ocurre cuando las superficies de contacto tienen una dureza similar; la tasa de desgaste de adhesión disminuye a medida que aumenta la dureza de la superficie. Aunque se puede tolerar cierto desgaste sin comprometer el rendimiento, las superficies desgastadas son propensas a un mayor desgaste. El contacto excesivo o la presión deslizante o los accesorios dañados pueden acelerar el problema. Sin supervisión, el grado de desgaste puede empeorar hasta el punto de causar fallas prematuras o incluso agarrotar la conexión.

El compuesto de rosca es crítico para la vida de una articulación. Una mala elección del compuesto o compuesto diluido puede proporcionar una fricción insuficiente o permitir que las superficies de contacto interactúen, lo que produce un desgaste adhesivo.

  • Limpie y lubrique las juntas regularmente, preferiblemente después de cada descanso.
    Los compuestos que contienen 50 por ciento de partículas de zinc generalmente proporcionan un mayor factor de fricción y mejor resistencia que aquellos que contienen partículas de cobre, plomo o grafito.
  • Elija conexiones con superficies de calce de diferente dureza.
    Los estudios muestran que un sistema con dureza diferente puede extender la vida útil varias veces sobre uno con dureza similar. Los hilos RQ patentados de Boart Longyear se someten a un proceso único de endurecimiento del superficial mediante el cual el extremo del pasador se fortalece para evitar el desgaste de adhesión. Con un cuidado regular, el hilo RQ muestra un desgaste mínimo después de 60 ciclos de conexión/desconexión en comparación con los hilos de la competencia que evidencian claramente el desgaste después de 30 ciclos de conexión/desconexión.
  • Inspeccione y reemplace los accesorios dañados o desgastados.
  • Reduzca la presión de contacto del hilo ajustando la velocidad de avance y/o la velocidad de rotación.

Fatiga y agrietamiento

Las fallas por fatiga son zonas debilitadas o grietas que ocurren bajo niveles de carga o tensión que están significativamente por debajo de las cargas estáticas nominales, pero que, sin embargo se aplican o repiten una gran cantidad de veces. Un ejemplo es una sarta de perforación girando en un agujero desviado.

Hay muchas otras razones para las fallas de fatiga o hilos agrietados. El apuñalamiento intenso al insertar un pasador en un extremo de la conexión hembra puede comprometer el ajuste de la unión y provocar fallas de fatiga. Es posible que las conexiones no se cierren correctamente debido a un enrosque insuficiente o una separación excesiva. Las roscas pueden deformarse por sobrecarga o cargas excesivas, golpes, restos de materiales extraños o residuos de desgaste en la conexión. La combinación de una rosca de mala calidad o accesorios corroídos también pueden causar un desgaste acelerado.

  • Limpie las roscas y elimine el exceso de suciedad o residuos de desgaste.
  • Use herramientas hidráulicas para aplicar el torque mínimo de conexión requerido.
  • Utilice únicamente herramientas que no dañen (por ejemplo, mazo de goma) al romper las juntas de las barras
  • Reduzca la desviación, las cargas de perforación y/o el retroceso.
  • Mejore la lubricación de la sarta.
    Considere actualizar la composición de las roscas. 
  • No mezcle barras de diferentes fabricantes.
    Hacerlo puede causar fallas en el equipo y lesiones al operador.

Desgaste de la rosca interna

Al igual que el desgaste de acero en el acero de las juntas, la rosca interna de la unión está sometida a desgaste abrasivo contra la pared del agujero de perforación. A medida que la rosca interna reduce su espesor, la capacidad de carga de la junta disminuye.

El desgaste también puede deberse al par incorrecto utilizado al conectar las juntas. La fuerza insuficiente puede provocar agrietamiento, mientras que una fuerza excesiva puede provocar abultamientos, ya que el resalto se dobla o se enrolla. Las conexiones con enrosque insuficiente comenzarán a filtrarse a medida que aumente la carga de retroceso y el resalto de la rosca se relaje.

  • Controle la capacidad de carga de la unión.
    Un medidor, como el indicador "go/no go" de Boart Longyear, puede determinar si una parte del resalto ha conservado la mayor parte de su espesor original y la capacidad de carga correspondiente.
  • Aplique la cantidad apropiada de torque de conexión adicional.
    Como regla general, el torque de conexión en cada unión debe ajustarse para que coincida con el par de perforación esperado.   

Desgaste del Cuerpo Medio

A medida que aumenta la carga o la rotación, aumenta la presión de contacto entre la sarta y el orificio o la pared de la carcasa, lo que contribuye al desgaste en el cuerpo medio.

Las desviaciones del agujero aumentan la presión de contacto y la fricción entre la sarta y el orificio. La alta carga de retroceso o empuje combinada con una alta velocidad de rotación también puede aumentar la presión de contacto y la fricción. Se notará una mancha pulida por el desgaste intenso en un patrón en espiral a un lado de la sarta.

  • Mejore la lubricación de la sarta.
    La grasa de barras se puede usar para reducir la fricción. Alternativamente, se puede usar fluidos de perforación.
  • Reduzca las cargas de perforación, la velocidad de retroceso o de rotación, o repare el orificio.
  • Considere cambiar a barras más resistentes.
    Las barras de Boart Longyear han sido sometidas a un proceso especializado que duplica la resistencia a la flexión del cuerpo medio.

Curvado

Los esfuerzos de flexión aumentan con las cargas o rotaciones elevadas, especialmente en agujeros o excavaciones de gran tamaño o desviados y pueden provocar la curvatura permanente de la sarta. Las barras dobladas producen una mayor presión de contacto y fricción contra el orificio o la pared de la carcasa, lo que se evidencia por el aumento de la vibración y el par. Muchos factores contribuyen a la flexión de las barras, incluidas las RPM, la lubricación, el ángulo del orificio, el tamaño de la carcasa o de la broca, y la vibración.

  • Lubrique apropiadamente.
    El fluido amortigua la vibración y reduce la fricción, lo que ayuda a evitar la flexión.
  • Minimice las vibraciones.
    Considere ajustar la velocidad. Cambios tan pequeños como 50 RPM pueden producir una reducción significativa.
  • No exceda las indicaciones de desviación aceptable.
  • Deje las desviaciones para las secciones de la sarta bajo reducida tracción de retroceso.
  • Considere usar conexiones más resistentes en el caso de capacidades de carga mayores o barras más livianas para una menor rigidez.

Fuga

La fuga es a menudo una indicación temprana de uno de los problemas anteriores. Por ejemplo, si el pasador no está alineado cuando se inserta en la rosca interior, se clavará en el resalto, causando daños permanentes y ocasionando fugas. Otras razones para las fugas incluyen juntas que no están cerradas correctamente o que tienen un ajuste desigual, pasadores o resaltos de las conexiones hembras que han sido dañados durante el manejo, o roscas o resaltos que están significativamente desgastados o deformados debido a un exceso de carga.

En resumen, muchos de los problemas causantes de las fallas de las barras se pueden evitar con unos pocos pasos sencillos. Un régimen de cuidado y manejo constante ayudará a mantener sus barras en buenas condiciones y también contribuirá a que sus operaciones funcionen de manera eficiente, ofreciéndole mejores resultados a menor costo.

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Descargue el PDF completo de los hilos de la varilla de perforación: sugerencias para evitar problemas comunes y mejorar la productividad

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Chris Lambert

CONOZCA AL AUTOR Chris Lambert Chris Lambert tiene una licenciatura en ingeniería mecánica y ha estado con Boart Longyear desde 2008. Ha sido gerente de producto global de la compañía para herramientas de perforación, incluidas barras, herramientas dentro del pozo y brocas de diamante, desde 2012. Antes de eso, se desempeñó como gerente de ingeniería de productos de diamantes. Su carrera de 20 años en ingeniería y desarrollo de productos ha incluido materiales, hidráulica, bombas y motores diésel.

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