Lo que mucha gente puede no saber es que los perforadores e ingenieros de Boart Longyear también han estado involucrados en algunos proyectos de perforación históricos interesantes en una variedad de otras aplicaciones. El equipo de perforación para la exploración de la luna es uno de esos ejemplos (leer Perforando más allá de la Tierra); pero más cerca de casa, la compañía ha ayudado con proyectos para explorar y definir los cimientos y la integridad estructural debajo de la tierra o incluso debajo de cuerpos de agua.

A fines de la década de 1920, los miembros del equipo de Longyear fueron contratados para probar la ruta de un túnel vehicular propuesto debajo del East River para conectar Manhattan con Brooklyn en Nueva York, EE. UU. El túnel estaba destinado a reducir la congestión del transporte debido al servicio de ferry lento y poco confiable que existía en ese momento. La compañía Longyear proporcionó muestras preliminares aburridas para determinar qué había debajo de la superficie del río. La caracterización del tipo de roca de las muestras y su dureza permitió a los geólogos e ingenieros determinar qué equipo se debe usar para hacer túneles, cuánto tiempo debe tomar y a qué costo. Aunque el proyecto inicial del túnel no recibió apoyo ni financiación, sentó las bases para un proyecto posterior, el túnel Brooklyn-Battery, que se inició en 1940 y se inauguró en mayo de 1950.

Un desafío similar de atravesar una gran masa de agua requirió la asistencia del equipo de Longyear en 1929. Joseph B. Strauss, un ingeniero visionario, recibió la tarea de su equipo de diseñar el propuesto Puente Golden Gate en San Francisco, California, EE. UU. Como ingeniero jefe, Strauss solicitó los servicios de Longyear para investigar las formaciones rocosas debajo de la Bahía de San Francisco donde se construiría el puente. Longyear comenzó a aburrirse en la Bahía en noviembre de 1929 a lo largo de los sitios de los muelles y anclajes propuestos. [yo]

Debido a las aguas turbulentas del canal, los perforadores tuvieron que ser creativos en cuanto a cómo recuperarían las muestras de núcleo debajo de la superficie tumultuosa. Strauss era grande en seguridad, requiriendo que los trabajadores del puente usaran líneas de seguridad, trabajen sobre redes de seguridad e incluso usen algunos de los primeros cascos. La tripulación de Longyear construyó una plataforma sobre el agua sostenida por una barrera (un bastidor en A) y cables de anclaje a la orilla. La plataforma permitió al equipo suspender su equipo de perforación de forma segura en la parte superior y con seguridad por encima de la bahía. A pesar de los problemas de las aguas profundas, el tráfico oceánico, las tormentas y el movimiento de las mareas, el equipo pudo terminar el trabajo a tiempo con la recuperación completa de la muestra central.

Las muestras geológicas y los datos posteriores suministrados a Strauss demostraron que las formaciones rocosas podían soportar el peso de los cimientos y permitir la construcción de la enorme estructura del puente. La información se proporcionó en un informe completo a la junta de ingenieros en febrero de 1930 y se determinó que el puente era "factible económica y estructuralmente".

Esta gran noticia significó que Strauss y su equipo de diseño podrían pasar a las siguientes fases de ingeniería y construcción del Puente Golden Gate. En agradecimiento por la contribución de Longyear, Strauss escribió: "El trabajo realizado por su empresa, que ha sido completamente satisfactorio, y las relaciones entre nosotros y sus perforadores han sido cordiales y agradables, me complace hacer el pago inmediato del saldo adeudado". [ii]  

Los pagos recibidos por la compañía totalizaron cerca de $15,000 por el aburrido contrato. No fue por otros tres años (enero de 1933) que comenzó la construcción y se llevó a cabo una ceremonia de inauguración del puente. El puente Golden Gate se completó en mayo de 1937 a un costo total de $35,500,000.

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De izquierda a derecha

Imágenes 1 y 2: “Planes de velocidad de ingenieros para el puente Golden Gate” - Un artículo de Pacific Street and Road Builder de marzo de 1930 que establece que "las perforaciones de prueba revelan cimientos de roca sólida y muestran una foto de operaciones aburridas en el lado de Lime Point del puente en el condado de Marin, California.

Imagen 3: "Se iniciaron perforaciones para el alcance de la compuerta" - Las fotos se muestran en los periódicos Vallejo California Chronicle, Sebastopol California Times y Cresent City Triplicate el 29 de noviembre de 1930. El artículo muestra una foto de los taladros con punta de diamante de Longyear utilizados para muestrear la roca en el extremo del puente de San Francisco, al lado de Fort Point.

Imagen 4: “Bajando a la roca madre” - Un artículo de San Francisco Examiner, fechado el 14 de febrero de 1930, que muestra a ingenieros, incluido Strauss, inspeccionando muestras aburridas del proyecto Golden Gate Bridge.

Un camión montado Plataforma sonora LS600 tomando muestras de núcleo cerca de un sitio de presa.

Poco después del aburrido proyecto Golden Gate, la compañía Longyear se involucró en proyectos de perforación para la construcción de represas hidroeléctricas en todo el país. En la década de 1930, los perforadores de Longyear probaron perforaciones para varias de las veinte represas planificadas bajo la jurisdicción de la Autoridad del Valle de Tennessee. Estas represas fueron parte de un plan integral para la recuperación y el desarrollo del río Tennessee, que abarca un área de más de cuarenta mil millas cuadradas y más de siete estados. [Iii]

Los proyectos posteriores de construcción del siglo XX para los perforadores de Longyear incluyeron perforaciones para muestras de núcleos para el Proyecto del Río Missouri, y las primeras perforaciones de prueba de cimientos para la presa Fort Peck en Montana, la primera gran represa hidroeléctrica del proyecto.

Hoy, Boart Longyear continúa ayudando con proyectos de construcción y rehabilitación en todo el mundo utilizando tecnologías y equipos aún más avanzados. La compañía usa regularmente tecnologías de perforación sónica que son ideales para evitar muchos de los desafíos experimentados con los métodos de perforación convencionales.

La perforación sónica ofrece control de calidad junto con la producción e instalación de elementos de construcción geotécnicos. El método sónico puede eliminar la necesidad de perforaciones de tipo circulación, lo que permite al perforador trabajar de manera segura en situaciones que involucran estructuras sensibles, condiciones de sitio vulnerables, geología difícil o condiciones restrictivas. La perforación sónica también proporciona mediciones y muestras para evaluar las condiciones reales en un sitio determinado durante el progreso de la exploración y la construcción.

Algunos ejemplos de la asistencia sónica de perforación de Boart Longyear con proyectos de túneles, puentes y represas hidroeléctricas en el siglo XXI incluyen: [iv]

• Instalación de la carcasa para el Proyecto de Arteria Central / Túnel de Boston CO9A4, Massachusetts, EE. UU. Como parte del proceso de instalación de tres túneles encauzados debajo de las 13 vías del ferrocarril en South Station en Boston, se utilizó perforación sónica especializada para instalar la carcasa a través de algunas de las combinaciones más difíciles de materiales de relleno históricos: rieles de acero, tanques de ladrillo, pilas de madera, granito. diques, losas de hormigón armado, roca de lastre de pista, arcilla, arenas estratificadas, hasta roca madre erosionada.

• Instalación de una cortina de lechada en Clearwater Dam en Missouri, Estados Unidos. El proyecto requería un método de perforación con la capacidad de penetrar y muestrear tanto el cuerpo de la presa como su base sin el uso de circulación de aire o agua. La perforación sónica se usó para investigar un sumidero profundo y afectó un plan de recuperación que implicaba perforar agujeros de lechada maltratados de 15 grados a través del relleno del terraplén para construir una cortina de lechada.

• Comparación de perforación sónica para un estudio piloto de diseño de túneles en el programa Combined Sewer Overflow Control, Proyecto Anacostia River en Washington DC. La perforación sónica se utilizó para realizar una extracción continua del suelo con aproximadamente 100% de recuperación del núcleo e instalación cuidadosa de múltiples piezómetros.

• Pruebas de instalación de micro pilotes cerca del túnel Holland en Nueva Jersey, EE. UU. La perforación sónica se comparó con la perforación convencional para avanzar las micropilotes a través de la sobrecarga de arena limosa, la superposición hasta el esquisto. La perforación sónica 33% no solo fue más rápida para la instalación de las micropilotes, sino que también se eliminó el desperdicio hasta casi el volumen del núcleo sónico, lo que minimizó los costos de eliminación. 

Los puentes, túneles, presas e incluso edificios son todos más seguros debido al trabajo realizado para investigar, probar y asegurar los cimientos. Aunque se considera una pequeña contribución a estas maravillas de la ingeniería, los empleados de Boart Longyear están orgullosos de la herencia que la compañía se ha ganado y su participación en cada parte de la historia.

Para obtener más información sobre las capacidades de perforación de la construcción de Boart Longyear, incluido el núcleo de muestreo, el anclaje, el micropilote, la lechada de chorro y la congelación del suelo, visite el sección de herramientas de sobrecarga y construcción.

[yo] https://www.goldengate.org/bridge/history-research/bridge-construction/joseph-strauss/

[ii] Edmund J Longyear y Walter R Eastman. 1984. "El Mesabi y más allá"; 181

[iii] Edmund J Longyear y Walter R Eastman. 1984. "El Mesabi y más allá"; Pg 192

[iv] George R Burnhart, Boart Longyear Documento técnico. 2006. "Sonic Drilling ofrece control de calidad y una ventaja no destructiva para la perforación geotécnica y de construcción en sitios de infraestructura sensibles".

Puente Golden Gate Fotos de registros históricos, el Puente Golden Gate, la Autopista y el Distrito de Transporte que se encuentran aquí https://www.goldengate.org/exhibits/engineering-the-design/

Puente Golden Gate Foto cortesía de Umer Sayyam

El director de Edge Drilling, John Argiropoulos, recientemente recibió un Boart Longyear LS250 MiniSonic plataforma que se adapta a una variedad de proyectos de perforación en terrenos blandos y de poca profundidad, incluidos el medio ambiente, la construcción de túneles, la gestión del agua, el control de pendientes, plataformas de lixiviación y presas de relaves.

El equipo ofrece una penetración más rápida para muestras casi no perturbadas con poco o ningún fluido, dijo John, y su sistema de carcasa lo hace ideal para una variedad de aplicaciones, incluidos proyectos mineros, ambientales y de infraestructura.

El equipo proporciona un muestreo extremadamente preciso para formaciones no consolidadas, lo que lo hace adecuado para la minería, pero también elimina el riesgo de contaminación cruzada, lo que lo hace ideal para el trabajo ambiental y geotécnico. También puede perforar con precisión agujeros rectos en ángulos variables, lo que marca la casilla para proyectos de infraestructura.

"Ya tenemos cinco meses de trabajo alineados con la plataforma", dijo John a Australasian Drilling.

La idea de adquirir una plataforma sónica surgió por primera vez a John durante una visita a Christchurch en Nueva Zelanda, donde vio a las plataformas realizar trabajos de muestreo de recuperación después del terremoto.

"He estado buscando entrar en este tipo de perforación desde la primera vez que lo vi", dijo.

“Después del terremoto en Christchurch, vi grandes ventajas con las plataformas sónicas para sobrecargar la perforación y acercarme al muestreo de recuperación del 100 por ciento. Las plataformas perforaban todas las casas en cocheras o garajes y buscaban signos de licuefacción ”.

La licuefacción es donde la fuerza y la rigidez del suelo se reducen por el terremoto. Si se encuentra licuefacción después de las pruebas en Christchurch, la vivienda sería demolida.

"Tenían plataformas convencionales al principio, incluida la perforación de diamante estándar, pero no estaban obteniendo ninguna recuperación del núcleo, siendo relleno glacial", dijo John. "Sin embargo, las plataformas sonoras recogieron todo, desde piedras y adoquines, hasta rocas, arcilla, limo y arena Fueron muy impresionantes ".

Con el trabajo en aumento, John finalmente se lanzó e invirtió en una plataforma sónica.

"Estamos cada vez más ocupados", dijo. “En el lapso de 12 meses, hemos pasado de dos plataformas a principios del año pasado a siete plataformas ahora. Nos hemos expandido bastante ”.

John dijo que el trabajo comenzó a resurgir desde 2016. Un gran impulso de Main Roads WA (Australia Occidental) para probar puentes en todo el estado está creando trabajo a partir del lanzamiento del programa METRONET del gobierno y se espera que genere más actividad de construcción y trabajo geotécnico en el futuro cercano. El programa METRONET es una de las mayores inversiones individuales en transporte público que Perth ha visto e involucrará aproximadamente 72 km de nuevos trenes de pasajeros y hasta 18 nuevas estaciones.

Con capacidades mejoradas gracias a las nuevas plataformas, John es optimista en su perspectiva para el negocio. Sin embargo, como la mayoría de los contratistas, siente el dolor de la escasez de habilidades. John dijo que está manejando el problema a través de capacitación interna.

"Creo firmemente en la capacitación interna como la mejor manera de avanzar porque podemos capacitar al personal de acuerdo con nuestros estándares, expectativas, políticas y procedimientos".

Publicado originalmente en Revista Australasian Drilling, febrero / marzo 2020

Por lo general, la fabricación de barras de perforación sónicas es un proceso de construcción de tres piezas en el que los extremos de las barras se ajustan por fricción o deslizamiento y se sueldan a una parte media del cuerpo. Esto permite a los fabricantes utilizar calidades más bajas de acero en la mitad del cuerpo para ahorrar costos.

Boart Longyear utiliza un proceso de forja por recalcado en la fabricación de sus barras para perforación sónica. La forja por recalcado se refiere al proceso en el cual una barra de perforación comienza su vida útil como una sola pieza de tubería de acero de alta calidad y se forja internamente a un grosor de ½ "en los extremos de la rosca que hace la transición al grosor de la pared del cuerpo medio de ¼". Esto elimina la soldadura de los extremos del hilo en la parte media del cuerpo, creando una barra de perforación sónica diseñada como una sola pieza significativamente más fuerte. 

En términos generales, los seis pasos de fabricación de las barras de perforación sónica son:

1. Se comienza con tubos de acero de alta calidad con un diámetro exterior de 3 ½ "y un espesor de pared de ¼"
2. Se aplica forja de recalcado en los extremos de la barra a 9 "de largo y ½" de espesor de pared
3. El estrés alivia toda la varilla (calentar y enfriar lentamente)
4. Se aplica tratamiento térmico al pasador de la barra y a los extremos de acople hembra (temple y revenido) para obtener resistencia y durabilidad
5. Se rectifica el pasador y la caja de las roscas cónicas en los extremos donde se aplicó forja por recalcado
6. Se aplica tratamiento térmico a la rosca del pasador por segunda vez con una dureza ligeramente más alta (aumenta la vida útil, evita las rozaduras (producidas por el apriete de las barras entre sí durante la perforación) y aumenta la resistencia al desgaste)

Este proceso, que sustentado en nuestra vasta experiencia en la fabricación de barras de diamante, crea una barra de 3 ½ "de diámetro exterior con un diámetro interno de 3" en el cuerpo medio y 2 ½ "de diámetro interior en los extremos roscados. Los extremos de la barra tienen un espesor de pared de ½" en 9" de longitud, mientras que el cuerpo medio tiene un espesor de pared de ¼ ", lo que permite que la barra sea relativamente ligera pero extremadamente durable.

Cuando necesite las mejores y más eficientes herramientas para perforación sónica, sólo piense en Boart Longyear. Los procesos de tratamiento térmico aplicados al acero de precisión de alta calidad proporcionan gran estabilidad, resistencia y durabilidad insuperables a las sartas de barras de perforación sónica. Los estrictos estándares de fabricación y la certificación ISO hacen que las herramientas sónicas de Boart Longyear sean la elección correcta para cada proyecto de perforación de este tipo.

Póngase en contacto con su representante o distribuidor local de Boart Longyear hoy mismo.

Política de calidad:

Boart Longyear se compromete a proporcionar productos de calidad, soluciones innovadoras, servicio excepcional y valor a nuestros clientes, al mismo tiempo que cumple o excede todos los requisitos de seguridad, medioambientales y normativos de los clientes.

Tras el avance de la tubería de perforación interna y el cilindro central, la carcasa de perforación exterior avanza hasta un pie del borde anterior del cilindro central.

La carcasa exterior cumple el mismo objetivo que para los sistemas convencionales de perforación de doble línea al mantener la perforación abierta para la instalación de los pozos, la tala geofísica u otras actividades en el fondo del pozo. Dependiendo de las formaciones de perforación, el fluido de perforación puede introducirse durante el avance de la carcasa exterior del taladro.

La perforación sónica también reduce en gran medida el riesgo de falla del proyecto por causa de condiciones subterráneas desconocidas o complejas. También ofrece la flexibilidad de avanzar una carcasa exterior temporal a medida que se perfora el pozo, lo que significa que se puede lograr más con un solo pozo.

Aunque la adopción de la tecnología ha sido lenta, ahora se considera que la perforación sónica es la solución para una variedad de necesidades. En los campos petrolíferos canadienses, por ejemplo, donde predominan las formaciones rocosas blandas, las empresas reconocen cada vez más las ventajas de la perforación sónica con respecto de los taladros giratorios convencionales y los taladros de barrena para muchas aplicaciones.

Después de la falla de la presa de relaves de Mount Polley en Columbia Británica en 2014, el gobierno provincial ordenó la instalación de pozos de monitoreo y piezómetros en las pilas de relaves en toda la provincia. El difícil acceso a muchos de los sitios y la inestabilidad potencial de los pilotes hicieron que el nuevo LSS50 MiniSonic de Boart Longyear fuera una elección obvia para el trabajo.

Este equipo de perforación sónica compacta y confiable está demostrando ser la solución ideal para una amplia gama de aplicaciones, incluida la geotécnica, ambiental, hidráulica y minera. Su tamaño compacto le permite ser transportado fácilmente a sitios difíciles de alcanzar, como las pilas de relaves o para trabajar en espacios reducidos.

Tal fue el caso en el centro de Calgary, Alberta, donde se propone un importante complejo de deportes y entretenimiento para un sitio en desarrollo frente al río que ahora incluye concesionarios de automóviles y una estación de autobuses. Aunque una planta de creosota se cerró hace décadas, la creosota se extiende varios metros debajo de la superficie en gran parte del área de desarrollo propuesta.

Una investigación ambiental reciente requirió la perforación de pozos de muestreo en múltiples puntos de la propiedad. La tecnología de perforación sónica y la maniobrabilidad del equipo permitieron cumplir el trabajo a cabalidad con muestras de núcleo prácticamente perfectas.

La perforación sónica emplea el uso de energía de resonancia de alta frecuencia para hacer avanzar un barril de núcleo o carcasa de revestimiento en formaciones subsuperficiales. Durante la perforación, la energía resonante se transfiere por la sarta de perforación a la cara de la broca a varias frecuencias sónicas. La rotación simultánea de la sarta de perforación distribuye de manera uniforme la energía y el impacto en la cara de la broca.

Dentro de la cabeza sónica se regenera la energía resonante mediante cuatro contrapesos rotatorios. Un sistema patentado de aislamiento neumático evita que la energía de resonancia se transmita al equipo de perforación y la dirige preferentemente hacia abajo, a la sarta de perforación.

El perforador controla la energía resonante generada por el oscilador sónico para que coincida con la formación encontrada para lograr la máxima productividad de perforación. Cuando la energía sónica resonante coincide con la frecuencia natural de la sarta de perforación, se produce la resonancia.

Esto resulta en la generación de la máxima cantidad de energía que se entrega a la cara. Al mismo tiempo, la fricción del suelo inmediatamente adyacente a toda la sarta de perforación se minimiza sustancialmente, lo que da como resultado tasas de penetración muy rápidas.

La perforación sónica ofrece varias ventajas distintivas sobre las tecnologías convencionales. Entre ellas se puede mencionar la superioridad de la información proporcionada por la muestra de núcleo continuo, relativamente inalterado, de calidad y precisión sin igual a través de cualquier tipo de suelo: arcilla, arcilla glaciárica, arena suelta o agitada, grava, cantos rodados o guijarros. Cuando se usa el sistema de perfilado de agua subterránea iso-flow, se puede obtener fácilmente datos hidrogeológicos y geoquímicos.

La perforación sónica también reduce los desechos de perforación hasta en un 80 por ciento en comparación con los métodos de perforación convencionales. A diferencia de la perforación con una barrena, prácticamente no es necesaria ninguna limpieza.

La construcción superior del pozo es otra ventaja. La perforación sónica causa una perturbación mínima en la pared del pozo circundante, lo que resulta en un desarrollo y rendimiento del pozo más eficiente. Luego está la velocidad. La perforación sónica es hasta dos o tres veces más rápida que los métodos convencionales de perforación de sobrecarga.

Las características de seguridad de la plataforma MiniSonic LS250 incluyen una barrera de rotación entrelazada, niveles de ruido reducidos, un mástil de volteo y una cola de meneo, y un presentador de barra. La barrera de rotación entrelazada retrasa automáticamente la rotación de la cabeza cuando la barrera está abierta. El equipo también proporciona niveles de ruido más bajos cuando está equipado con el paquete de motor Tier 4i. 

El mástil articulado y la cola de meneo permiten que el mástil se mueva de izquierda a derecha y de adelante hacia atrás para colocar el mástil con precisión sobre el orificio, eliminando los movimientos del equipo que consumen tiempo. El mástil de descarga permite que la tripulación trabaje desde el suelo, mejorando la seguridad evitando las escaleras y los rieles de seguridad a menudo requeridos cuando se trabaja desde una plataforma.

El innovador presentador de barras permite que la barra y la carcasa se carguen horizontalmente, con un actuador que luego presenta la varilla y la carcasa verticalmente a la cabeza. La cabeza gira 28 grados hacia un lado para la extracción de la muestra, mientras que el desplazamiento de deslizamiento de la cabeza permite el uso del cabrestante sin obstrucciones por el orificio.

El equipo LS250 MiniSonic es capaz de perforar a profundidades de hasta 250 pies (78 metros) cuando se utiliza con una carcasa de 4,75 pulgadas (121 milímetros). Su "hermano mayor", la plataforma LS 600 Sonic, puede llegar incluso más lejos: hasta 600 pies (182 metros), como su nombre lo indica. La gama de Boart Longyear también incluye herramientas sónicas de alta calidad, desde zapatos con puntas y carcasa hasta varilla sónica, barril de núcleo, carcasa y accesorios.

A medida que la conciencia de las ventajas de la perforación sónica continúa creciendo y cada vez más ingenieros geotécnicos especifican el sonido, el mercado probablemente demandará innovación continua y ejercicios sónicos capaces de muestras incluso más profundas y de mayor diámetro. Y Boart Longyear, que ya está a la vanguardia de la perforación sónica, continuará liderando el camino.

La perforación sónica ofrece distintos beneficios:

Información de calidad superior: Dado que la acción de corte sónico deja el suelo limpio y no hay líquido presente para diluir la muestra, este método da como resultado una muestra relativamente inalterada a través de cualquier tipo de suelo. Obtienes una recuperación del núcleo del 100 por ciento o casi al 100%, continua hasta la profundidad, lo que significa información superior del subsuelo para la toma de decisiones.

Velocidad: La combinación de vibración y rotación lenta permite que la carcasa avance rápidamente a través de formaciones no consolidadas, proporcionando una tasa de penetración hasta tres veces más rápida que la perforación de sobrecarga tradicional.

Reducción de desechos: Con un corte eficiente y sin la presencia de fluidos, los desechos de los taladros y los desperdicios se reducen hasta en un 80% en comparación con la perforación convencional.

Preciso en las transiciones de profundidad

Formaciones de uranio

Estas ventajas les dan a los mineros más control al planificar proyectos y administrar los recursos. El uso de la perforación sónica minimiza el riesgo de que un proyecto falle o se retrase debido a condiciones subterráneas desconocidas o difíciles y disminuye el tiempo y los costos generales. También disminuye el impacto sobre el medio ambiente.

Debido a estos beneficios, la perforación sónica funciona bien para una variedad de aplicaciones mineras. Los perforadores pueden muestrear pilas de mineral no consolidadas y tabular las reservas de las existencias heredadas, cuyos minerales de grado medio a bajo se pueden procesar de manera eficiente en la actualidad. También pueden estudiar la efectividad de la lixiviación, identificando las zonas secas y optimizando el proceso de lixiviación de los minerales deseados.

Estas características también hacen que los equipos sónicos sean ideales para perforaciones superficiales del manto de superficie o pre-emoquillado antes de que un taladro convencional se encargue de perforar más profundamente en el lecho rocoso.

La perforación sónica es muy adecuada para estudios geotécnicos, para la construcción de minas y otros proyectos de construcción. Además, debido a que algunos equipos sónicos son más pequeños y ejercen una presión muy baja sobre el suelo, pueden operar con éxito en áreas ambientalmente sensibles; por ejemplo, pueden perforar sin arruinar el asfalto o áreas de jardines sin hundirse en tierras pantanosas o cenagosas.

Si bien la industria minera ha empleado la perforación sónica en los Estados Unidos desde finales de la década de 1980, todavía es una tecnología emergente en muchos países. Boart Longyear ha sido un precursor en tecnología sónica y cuenta con la selección más grande del mundo de plataformas sónicas avanzadas y perforadoras altamente capacitadas. Una y otra vez hemos experimentado la excepcional información del subsuelo y otros beneficios que esta tecnología especializada puede ofrecer a los perforadores, especialmente en las formaciones difíciles que a menudo frustran la búsqueda de minerales.

Las canchas de lixiviación en pilas son grandes pilas de desechos rocosos obtenidos de una operación minera y que reciben procesamiento adicional a través de una solución de lixiviación para eliminar el mineral de la roca. La solución de lixiviación se aplica a través de un sistema de irrigación o rociadores en la parte superior de la pila de lixiviación. La solución penetra en la pila y separa el mineral de las rocas. En la parte inferior de la pila de lixiviación hay revestimientos impermeables instalados en pendiente para permitir que la solución se recoja en un depósito y luego se envíe para su procesamiento posterior.

Usando el equipo Sonic rigs, the LS600, Boart Longyear can collect highly representative samples and achieve excellent sample recovery. Leach pads are made up mostly of unconsolidated material and the LS600 has proven effective in these conditions by producing 100 percent accurate in-situ core samples. The rig is also used to install wells in the heap leach pad.

Boart Longyear fue contratado para muestrear e instalar pozos de solución para la cancha de lixiviación de oro más grande de EE. UU. ubicada en el noroeste de Nevada. La cancha de lixiviación en pilas tiene más de 400 pies de altura. Para lograr esa altura, la operación de la mina organizó la cancha de lixiviación en pilas de 50 pies de alto.

Al construir cada nivel, los transportistas inevitablemente aplastan y comprimen la capa superior anterior de la plataforma mientras agregan material a la parte superior de la pila. Esto crea una capa densa que causa un efecto de represa y no permite que la solución de lixiviación penetre adecuadamente a través de las pilas. La cancha de lixiviación en pilas puede desarrollar bolsas secas donde no se produce actividad de lixiviación, lo que reduce la eficiencia y el rendimiento de la inversión.

Boart Longyear fue contratado para detectar zonas secas en la cancha de lixiviación y para reactivar las zonas a través de pozos de mejoramiento. Primero, el equipo de Boart Longyear perforó agujeros de prueba para determinar la profundidad de las zonas secas y la información litológica específica (características físicas del suelo).

Estos pozos tenían 107 metros (350 pies) de profundidad y de 15 a 23 metros (50 a 75 pies) por encima del revestimiento de la pila de lixiviación. Se obtuvo una muestra de núcleo continuo utilizando el equipo de sondeo LS600. Esto permitió al equipo de Boart Longyear determinar la concentración de humedad a profundidades precisas e identificar el mineral expuesto.

Una vez que se indicaron las profundidades del mineral y los niveles de humedad de las zonas secas, Boart Longyear instaló los pozos de mejoramiento utilizando una carcasa con rosca rasante de 11,5 centímetros (4,5 pulgadas). Estas carcasas permiten que el pozo permanezca intacto cuando se instala un tapón K superior e inferior a profundidades específicas. Se colocó una pantalla de inyección de 100 pies entre los tapones K para dirigir la solución de lixiviación a zonas secas específicas.

Este proceso se repitió en un ciclo de ocho semanas con cuatro semanas de procesamiento de solución y cuatro semanas de descanso. Una vez que se completó el ciclo, los tapones K y la pantalla se movieron a una nueva profundidad. El pozo recibiría la solución a tres alturas, abarcando 100 pies cada vez: inferior, medio y superior.

Durante un período de tres años, el equipo perforó 55 pozos de solución de flujo por gravedad con el equipo LS600 para extraer el oro fino no procesado de la cancha de lixiviación en pilas. Esto dio como resultado 6,100 onzas de oro que equivalen a $ 8 millones (promedio de $ 1,300 por onza). El proyecto se amortizó dentro de los primeros 70 días y el cliente obtuvo una tasa interna de retorno (IRR) del 400 por ciento.

La tecnología Sonic utiliza resonancia de alta frecuencia para eliminar o minimizar la fricción entre el material subsuperficial que se encuentra y el cilindro de herramientas / núcleo que se está avanzando. Esto permite una penetración eficiente y una recuperación máxima del testigo en una variedad de condiciones subsuperficiales. Durante la perforación, la energía resonante se transfiere por la sarta de perforación a la cara de la broca a varias frecuencias sónicas. La rotación simultánea de la sarta de perforación distribuye de manera uniforme la energía y el impacto en la cara de la broca.

La perforación sónica, que utiliza un innovador sistema de avance de la carcasa, prácticamente elimina la formación de residuos, proporcionando una mejor integridad de la muestra incluso a través de piedra caliza, dolomita, arena y otros materiales no consolidados.

Sonic Drilling proporciona una muestra de núcleo continua y relativamente inalterada de calidad y precisión incomparables a través de cualquier tipo de formación. Con menos del 1% de desviación, los perforadores, geólogos y científicos ambientales pueden estar seguros de saber exactamente de dónde viene una muestra.

Los equipos montados sobre orugas ofrecen una nueva movilidad en sitios remotos de perforación, su versatilidad para sitios empinados proporciona acceso más allá de la capacidad de incluso el camión más resistente. Los bloques de perforación son más compactos, de un tercio a la mitad más pequeños que los convencionales, reduciendo así la necesidad de eliminar árboles y de nivelar la tierra para proporcionar un sitio de perforación viable.

El peso y el tamaño del LS250 MiniSonic lo hacen perfecto para trabajos en los terrenos más delicados y frágiles y en entornos con limitaciones de espacio, de difícil acceso o no. Su tamaño reducido lo hace versátil para trabajar con bloques pequeños de perforación y en áreas medioambientalmente sensibles, y además requiere menos equipos de soporte.

El equipo de perforación también ofrece un peso en seco de 11 toneladas métricas con rodaduras de goma de alta flotabilidad. La baja presión sobre el suelo (4 psi) permite que el taladro acceda a terrenos más difíciles como pantanos o zonas húmedas, y sus orugas de goma de 24 pulgadas (600 mm) le permitirán flotar sobre suelos muy blandos, aumentando aún más su versatilidad y adaptabilidad a los más difíciles terrenos.

Entre las características de seguridad del LS250 MiniSonicse cuenta una barrera de rotación con enclavamiento, bajos niveles de ruido, un mástil de volteo y una cola oscilante, además de un presentador de barras. El enclavamiento de la barrera de rotación retrasa automáticamente la rotación de la cabeza cuando la barrera está abierta.

"Queremos ayudar a nuestros clientes a obtener mejores trabajos de perforación y parte de eso es compartir con ellos el tipo de información y conocimientos que necesitan para que tengan argumentos convincentes para adoptar la perforación sónica".

La energía resonante se genera dentro de la cabeza Sonic mediante dos pesas que giran en sentido contrario. Un sistema de aislamiento neumático dentro del cabezal Sonic evita que la energía de resonancia se transmita al equipo de perforación y dirige preferentemente la energía hacia abajo de la sarta de perforación.

El perforador controla la energía resonante generada por el oscilador de la cabeza Sonic para que coincida con la formación que se encuentra para lograr la máxima productividad de perforación. Cuando la energía sónica resonante coincide con la frecuencia natural de la sarta de perforación, se produce la resonancia. Esto resulta en la máxima cantidad de energía que se entrega a la cara. Al mismo tiempo, la fricción del suelo inmediatamente adyacente a toda la sarta de perforación se minimiza sustancialmente, lo que da como resultado tasas de penetración rápidas.

Si bien hay varias maneras de perforar usando Sonic (dependiendo de las condiciones específicas del sitio y los objetivos del proyecto), el medio más común implica avanzar un barril de núcleo, que se anula con una broca de diámetro mayor que tapa el orificio abierto y previene el colapso.

El barril central se avanza usando frecuencias sónicas. Cuando sea necesario, este paso puede realizarse sin fluidos, aire o barro.

Una vez que el barril del núcleo está en su lugar, la cubierta se avanza sónicamente sobre el barril del núcleo, protegiendo la integridad del agujero en tierra suelta no consolidada.

El barril de núcleo se recupera, produciendo una muestra relativamente inalterada con una recuperación del núcleo cercana al 100%.

Los pasos 1 a 3 se repiten a la profundidad, produciendo una muestra de núcleo continuo a través de formaciones no consolidadas con menos del 1% de desviación.

Los botaderos de rocas residuales a menudo se emplazan en puntos adyacentes a las áreas de minas y, a medida que la minería se expande, se necesita más espacio para la roca estéril. A menudo se necesitan ciertas características físicas y químicas en los botaderos de rocas de desecho a menudo para comprender mejor el comportamiento geotécnico y geoquímico de los vertederos grandes y para evaluar el valor potencial del mineral. La perforación sónica permite la recolección de muestras altamente representativas y una excelente recuperación de muestras. Este método de perforación se ha utilizado para la re-exploración de vertederos, relaves y pilas de lixiviación.

Los vertederos de roca residual consisten principalmente en material no consolidado, y a menudo es difícil saber qué tan profundos son o qué tipo de material contienen, lo que puede generar desafíos en la perforación. La tecnología Sonic proporciona una solución al poder producir muestras de testigos in situ 100% precisas en diversas condiciones de suelo.

El área de Servicios de perforación de Boart Longyear asumió el desafío de la perforación de muestras de testigos del vertedero no consolidado de la mina Bingham Canyon de Kennecott Utah Copper. El objetivo de la perforación era definir el contenido del vertedero de roca estéril. El vertedero contenía el material de voladura de roca con tamaños entre 254 a 304.8 milímetros (10 a 12 pulgadas) de diámetro y estaba compuesto principalmente por depósitos de pórfido (rocas de granito).

Con una profundidad específica de 213,36 metros (700 pies), el objetivo principal era proporcionar una muestra continua detallada del material de vertedero de roca de desecho y confirmar la profundidad del lecho rocoso. Boart Longyear también necesitaba instalar piezómetros (monitores de nivel de agua) y lisímetros (monitores de contenido de humedad). También se necesitarían tomar muestras geotécnicas cada 6.096 metros (20 pies) para confirmar la estabilidad y el contenido de humedad durante los primeros 60,96 metros (200 pies).

La perforación sónica es el método perfecto para perforar en material no consolidado, como era el caso del vertedero de roca estéril en Bingham Canyon Mine, debido a su tasa de recuperación de muestras, perforación de caja recta y la flexibilidad para ofrecer muestreo geotécnico por medio del muestreador de cuchara partida.

A medida que comenzó la perforación, Boart Longyear asumió la tarea paso a paso al abordar las profundidades en etapas. Para los primeros 106,68 metros (350 pies), perforaron un pozo de 228,6 milímetros (9 pulgadas) mientras avanzaban con la sarta de perforación cada 6,096 metros (20 pies) para extraer una muestra geotécnica con cuchara partida en los primeros 60.96 metros (200 pies).

Para la segunda etapa, el equipo perforó a 152.4 metros (500 pies) utilizando una broca de 203.2 milímetros (8 pulgadas) con carcasa. Moviéndose más profundo a 228.6 metros (750 pies), utilizaron una broca de 177.8 milímetros (7 pulgadas) con cubierta para la tercera etapa. Superando su profundidad de perforación específica de 213,36 metros (700 pies), los perforadores aún no habían alcanzado la formación de roca madre.

Como era necesario encontrar la verdadera profundidad del vertedero de roca estéril, Boart Longyear tenía la impresión de que el equipo aún tenía la capacidad y la capacidad de retroceso para profundizar. Al avanzar, perforaron a 264.261 metros (867 pies) utilizando una broca de 152.4 milímetros (6 pulgadas) con carcasa. La última etapa no se pudo perforar con la carcasa, ya que necesitaban pasar a un pozo de 101.6 milímetros (4 pulgadas). Dejando sólo la parte para el empuje final a 274.32 metros (900 pies) - y estableciendo un nuevo récord Boart Longyear para perforación sónica - alcanzaron una profundidad 28% mayor que la inicialmente prevista.

Se necesitó 16 turnos de 12 horas (192 horas) para lograr la nueva profundidad récord en perforación sónica. Boart Longyear perdió dos de esos turnos (24 horas) por causa de la lluvia. Otro logro clave fue que toda la profundidad se alcanzó por medio de perforación en seco y se logró el 100% de las muestras de testigos in situ con menos del 1% de desviación de los agujeros.

La tecnología sónica avanzada y los perforadores sónicos altamente capacitados pueden alcanzar profundidades de más de 700 pies mientras se obtienen muestras de núcleos in situ cerca del 100 por ciento. Fred Hafner de Boart Longyear ofrece 7 consejos para aprovechar al máximo la perforación sónica.

Saber cuándo y dónde utilizar la perforación sónica con respecto de los métodos de perforación convencionales es fundamental para obtener resultados rentables.

Hay tres razones principales para elegir la tecnología de perforación sónica:

1. Proyectos que requieren recolectar una muestra continua in situ - a diferencia de la perforación de circulación inversa (RC) donde se recolectan las virutas. 

2. En situaciones que requieren evitar el fluido y el aire durante la perforación. No se necesita fluido ni aire en la perforación sónica, por lo que es un buen método para aplicaciones geotécnicas, de geoconstrucción y ambientales.

3. Para proyectos donde se encuentran formaciones de terreno no consolidadas. La perforación sónica es una buena solución, ya que puede manejar desde guijarros hasta rocas, al mismo tiempo que proporciona integridad del pozo a través de un proceso de revestimiento continuo.

La dureza del suelo varía desde no consolidada hasta 10 en la escala de dureza mineral de Mohs. En terreno no consolidado, preste atención a los tamaños de roca y ajuste el sacatestigos de acuerdo con ellos. Por ejemplo, si los tamaños de roca son de 3 a 4 pulgadas de diámetro, el perforador debe seleccionar un barril de núcleo que tenga al menos 6 pulgadas de diámetro. Garantizar un tamaño de sacatestigo adecuado permite que las muestras de perforación pasen a través del sacatestigos para facilitar su recolección.

La fricción es el enemigo. Al retraer el sacatestigo se reduce la fricción para alcanzar mayor profundidad. Los sacatestigos deben dimensionarse según el tamaño de la carcasa.

Transiciones de tierra precisas

Grava del fondo del río

Muestra de arenas aluviales obtenida con perforación sónica

Muestra sónica de laterita de níquel

Los mejores perforadores sónicos no sólo miran los indicadores para saber cuándo retroceder o avanzar la sarta de perforación sónica dependen de sus otros sentidos; pueden sentir, tocar y escuchar cómo progresa la sarta. Los perforadores experimentados también confían en su conocimiento del sitio de perforación y la formación del terreno. Y los mejores perforadores saben cuándo adaptar sus métodos a medida que el agujero se profundiza y encuentran nuevas formaciones de suelo.

Cuando se trata de un par de cientos de metros de roca superyacente, el pre-emboquillado puede ser una forma más eficiente de alcanzar la profundidad objetivo. Es un método rápido y limpio que también puede extraer mejor información del estrato superyacente, especialmente en las formaciones no consolidadas. El pre-emboquillado en perforación sónica proporciona una muestra in situ de los minerales y puede detectar/proteger mejor contra cualquier infiltración de agua.

Aunque la tecnología de perforación sónica ha existido por más de un par de décadas, la tecnología todavía es nueva para algunos. Cuando se toma el tiempo para interactuar con el cliente y explicar el proceso y la tecnología, los beneficios del método son claros.

La seguridad es el aspecto más importante de cualquier sitio de perforación. Incentive y promueva una cultura de seguridad. Anime a las cuadrillas de perforación a pensar antes de actuar; tómese cinco minutos antes de hacer algo. Esto permite que el equipo de perforación se concentre en la labor específica, una tarea a la vez.