MXPA01009142A - Taladro para hacer perforaciones de amplio diametro y gran profundidad y metodo `para llevar a cabo dichas perforaciones. - Google Patents

Abstract

Un taladro para taladrar perforaciones de amplio diámetro y gran profundidad en el suelo incluyendo una maquinaria base que tiene una maquinaria rotativa que se encuentra equipada con una abrazadera y por medio de los cilindros de translación gira y mueve axialmente una serie de barras de perforación que tienen una herramienta en el extremo libre de las mismas que incluye:- una junta hidráulica unida a la máquina rotativa;al menos un torno unido a la junta hidráulica y provisto con - una canastilla transportadora conectada deslizablemente con la barra entre la máquina rotativa y la herramienta por medio de al menos el cable metálico;- al menos el torno, el cable metálico, la canastilla transportadora se giran juntos con la barra de la máquina rotativa en correspondencia de una condición de operación del talad

Description

TALADRO PARA HACER PERFORACIONES DE AMPLIO DIAMETRO Y GRAN PROFUNDIDAD Y MÉTODO PARA LLEVAR A CABO DICHAS PERFORACIONES CAMPO TECNICO La invención se refiere a un taladro adaptado para llevar a cabo perforaciones de amplio diámetro y gran profundidad, especialmente para pilotaje y pozos y el método para llevar a cabo las mismas. TECNICA ANTERIOR El documento US 2.910.274 describe un taladro para cavar perforaciones para colar zapatas en forma de campana que tiene un motor rígidamente fijo al extremo inferior de un miembro de columna superior. El motor está conectado por medio de piñones a un miembro de columna inferior y rota axialmente el miembro de columna inferior con respecto al miembro de columna superior. El taladro incluye un alimentador hidráulico ligado al motor. El conjunto de columna completo que incluye miembros de columna y motor, es desplazado verticalmente por medio de un cable enrollado en un carrete de una grúa y está fijo a un brazo de un pescante que se acopla a poleas asociadas a la conexión rígida entre el motor y el miembro de columna superior. Una canastilla de transporte está fija al extremo inferior del miembro de columna inferior y tiene al menos en su extremo libre una herramienta para cavar. Un conjunto de soporte de la canastilla alterna a lo largo del miembro de columna inferior por medio de un actuador hidráulico, para abrir y cerrar la canastilla de transporte. Las principales desventajas de este taladro conocido consiste en que debido a los miembros de columna no puede llevar a cabo perforaciones de gran profundidad y debido a la conexión fija entre la canastilla y el extremo inferior del miembro de columna inferior, la fase de perforación debe detenerse en correspondencia al descenso, descarga y ascenso de la canastilla. La cimentación sobre pilotes para la consolidación del suelo se realiza comúnmente durante la fase de perforación, la instalación de barras de reforzamiento y el colado del concreto. Las perforaciones se realizan por medio de excavación o disgregación del suelo y el retiro del material removido. Actualmente la remoción de material se hace por medio de cualquier transporte intermitente, utilizando una cuchara perforadora o una barra de arrastre telescópica accionada por una máquina rotativa, que debe ser levantada cada vez o transporte continuo por medio de una cóclea o mediante circulación de fluido. La utilización de la cuchara perforadora se limita a los suelos de cohesión escasa, particularmente para transportar material a través de las tuberías de entubación. Utilizando la máquina rotativa con el sistema de barra de arrastre telescópica es posible hacer perforaciones para pilotes de amplio diámetro (hasta 2-3 metros) pero para profundidad limitada, típicamente de 50-60 m. El límite de profundidad se debe al hecho de que la herramienta de perforación y transporte de material se encuentra unida al extremo inferior de la serie de barras telescópicas adaptadas para transmitir el torque de excavación. Al incrementar la profundidad de la perforación, la longitud de la barra o el número de los elementos utilizados debe incrementarse con las dificultades que imponen los límites mencionados. Incrementando el diámetro, la resistencia de dichos elementos también debe incrementarse. Así, las perforaciones de amplio diámetro y gran profundidad solo pueden obtenerse con máquinas muy altas, pesadas y caras que algunas veces no tienen el espacio requerido para operar. Con el sistema de cóclea, se utiliza una hélice con las herramientas agudas en la parte inferior, unidas en la parte superior a una máquina rotativa que acciona el movimiento de rotación y para los cables metálicos de extracción. Dicho método requiere elevadas fuerzas de extracción y máquinas muy altas, cuya altura es comparable a la profundidad de la perforación. Prácticamente son posibles las perforaciones con 1 ,2-1 ,5 m como diámetro máximo y 25-30 m como profundidad máxima. Los sistemas de fluido de circulación requieren bombas de agua o compresores de aire con flujos que crecen con el diámetro y el incremento de profundidad. Dichos sistemas permiten alcanzar profundidades muy elevadas únicamente si los diámetros de funcionamiento son pequeños (200-300 mm). Las perforaciones de amplio diámetro (800-1400 mm) se harían utilizando grandes proporciones de flujo requerido para la elevación del material disgregado. El sistema de circulación inversa permite taladrar perforaciones profundas y de gran diámetro elevando el material excavado o disgregado en una corriente de agua movida hacia arriba dentro de la barra mediante aire comprimido. Este sistema puede utilizarse solo en suelos impermeables o sobre el mar o lagos o haciendo la perforación impermeable gracias a revestimientos costosos. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es permitir la realización de perforaciones de gran diámetro y elevada profundidad, para pilotes o pozos con un equipo limitado en altura, peso y costo, utilizable también bajo puentes, túneles, edificaciones cercanas a cables eléctricos, en lagos y en el mar. Otro objetivo es incrementar rigurosamente la velocidad de ejecución de la perforación. De acuerdo al método y a la máquina de la presente invención, el material taladrado se lleva a la superficie mediante una canastilla transportadora o similar que se desliza a lo largo de las barras de perforación giradas mediante una máquina rotativa, que se encuentra unida a las cuerdas movidas por tornos que giran integrales con las barras. Por lo que el material puede removerse rápida y continuamente, sin levantar y mover las barras y sin detener necesariamente las operaciones de perforación. Los objetivos anteriormente descritos se obtienen de acuerdo con el contenido de las reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se describe ahora refiriéndose a los dibujos adjuntos que muestran una muestra de algunas modalidades posibles, en los cuales: La Figura 1 muestra una vista lateral esquemática del taladro de operación, con la canastilla transportadora durante la fase de elevación; Las Figuras 2 y 3 muestran respectivamente una vista lateral y en sección transversal de un dispositivo para enganchar las barras de la canastilla transportadora, en la condición de liberación, con el libre deslizamiento de la canastilla transportadora; Las Figuras 4 y 5 muestran las mismas particularidades de las Figuras 2 y 3 en la condición de enganche; Las Figuras 6 y 7 muestran dos vistas laterales esquemáticas del taladro equipado con una canastilla transportadora de pistón, durante dos diferentes fases de funcionamiento; La Figura 8 muestra una vista lateral esquemática del taladro de funcionamiento equipado con un martillo de fondo de pozo y unido a un compresor; La Figura 9 muestra una variante del taladro de la Figura 1 utilizado para hacer perforaciones de amplio diámetro y gran profundidad. MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN En la Figura 1 , el numeral 1 muestra una máquina básica que suministra energía hidráulica a la máquina rotativa 2 y por medio de una junta hidráulica 3 para los tornos 4 que giran integrales con las barras de perforación 7 que tienen una pluralidad de guías de proyección longitudinales 19. El numeral 5 muestra la canastilla' transportadora que se acciona en los movimientos verticales mediante cables metálicos 18 de los tornos 4. El numeral 6 indica la herramienta de perforación, unida a la barra 7 en el extremo inferior. La fuerza de penetración y extracción se acciona desde los cilindros de translación 8 de la máquina rotativa hacia la herramienta de perforación 6 por medio de las barras 7 con una abrazadera de barra 9. El numeral 10 muestra una abrazadera auxiliar que permite a la barra sostenerse durante la fase de extracción para facilitar el desensamblaje de esta más tarde. Las barras de perforación 7 se cargan mediante un cargador 1 1 y se conectan mediante un dispositivo 12. El numeral 13 muestra un transportador para mover el material removido. En las Figuras 2, 3, 4 y 5, el numeral 5' se refiere a una funda interior de la canastilla 5, provista con ranuras longitudinales 21 de diferente ancho que forman un reborde 20. El material de perforación puede llevarse continuamente a la superficie, sin detener el taladro y sin elevar las barras por medio de la canastilla transportadora 5, que se desplaza sobre la barra de perforación 7, jalada por los cables metálicos 18 unidos a los tornos 4 que giran integrales con las barras. Para mantener abajo la canastilla transportadora 5 durante la fase de carga y para liberarla durante la fase de descarga, el dispositivo de enganche automático comprende la funda Interior 5'. Los extremos inferiores de las guías de proyección longitudinales 19 pueden embragarse al reborde 20 obtenido por las ranuras longitudinales 21. En el extremo del recorrido descendente, la canastilla transportadora 5 alcanza el suelo removido mediante la herramienta de perforación 6 durante las fases de ascenso, descarga y descenso de la canastilla 5. Para llevar a cabo la conexión entre la canastilla 5 y el extremo inferior de la barra, la abrazadera de barra 9 sujeta las barras 7 a la máquina rotativa 2 que se eleva por medio del cilindro de translación 8 hasta que los cables metálicos 18 se aflojan mostrando que la canastilla 5 se eleva apropiadamente mediante la herramienta de perforación 6. La máquina rotativa 2 gira la barra de perforación 7 en el sentido de la rotación de perforación ocasionando la sobreposición del extremo inferior de las guías longitudinales 19 sobre el reborde 20 causando el enlace automático entre la barra 7 y la funda interior 5' de la canastilla 5. La rotación anteriormente mencionada en combinación con la translación descendente ocasiona la abertura de las válvulas axiales o radiales, conocidas y no ¡lustradas, de la parte inferior de la canastilla, que, consecuentemente, pueden recolectar la tierra removida. En la condición A de enganche de la canastilla 5 a la barra 7 por medio de la funda interior 5', la canastilla 5 gira integral con las barras 7. La canastilla 5 puede equiparse con herramientas de perforación en el fondo, que debido a la rotación cavan el suelo junto con la herramienta de perforación 6, consecuentemente, el diámetro de la perforación puede ser más amplio que el diámetro de la herramienta de perforación 6 e igual al diámetro de la canastilla 5. En la variante de acuerdo a las Figuras 6 y 7, la canastilla de perforación 5 tiene un pistón interior 14 que se desliza dentro de la canastilla 5 y se conecta a los cables metálicos 18 que facilitan la carga. El pistón 14, cuando se jala por los cables metálicos 18, ingresa la tierra removida dentro de la canastilla 5. En esta variante la herramienta de perforación 6 tiene el mismo diámetro de la canastilla 5 que, consecuentemente, no se equipa con herramientas de perforación en el fondo. En la variante del taladro de acuerdo a la Figura 8 el numeral 16 indica una junta que conecta la perforación interior de la barra a la tubería de salida de un compresor de aire 15 y la herramienta de perforación 6 consiste de un martillo de fondo de pozo o herramienta de destrucción similar. En tal caso, el aire comprimido que viene del compresor remueve el material de la dentadura de la herramienta o del trépano de rodillo evitando la obstrucción de la herramienta de perforación 6. El flujo suministrado por el compresor es bajo debido a que el material debe removerse y no elevarse a la superficie. Cualquier variante utilizada, el método y el taladro de la presente invención pueden taladrar rápidamente perforaciones de amplio diámetro y gran profundidad y también pueden funcionar cerca de puentes, construcciones, líneas de energía eléctrica u otros obstáculos en lagos y el mar. Una variante de la canastilla transportadora del taladro tiene una estructura que puede abrirse, por ejemplo, a lo largo de la línea de abertura 17 de la Figura 9 de manera que permite la fácil descarga del material transportado hacia la superficie.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1 . Un taladro para taladrar perforaciones de amplio diámetro y gran profundidad en el suelo que incluye una máquina base que tiene una máquina giratoria equipada con una abrazadera, rota y mueve axialmente una serie de barras de perforación, que tiene una herramienta en el extremo libre de la misma, cuyo taladro incluye una junta hidráulica ligada a la máquina giratoria, una canastilla de transporte conectada a las barras de perforación y al menos un torno unido a la junta hidráulica y que esta provisto con al menos un cable metálico, caracterizado por que la canastilla de transporte está conectada de forma deslizable con las barras entre la máquina giratoria y la herramienta por medio del cable metálico, estando conectado éste último y el torno a las barras. 2. El taladro de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado en que las barras tienen al menos una guía que se proyecta longitudinalmente que tiene el extremo libre inferior a una distancia predefinida de la herramienta; la canastilla tiene una funda interior axial que tiene al menos una ranura interna en la cual se desliza la guía relacionada en correspondencia del movimiento axial de la canastilla a lo largo de las barras, teniendo cada una de dichas ranuras un reborde transversal adaptado para detener el extremo libre relacionado de la guía en correspondencia a una condición de enganche (A) de la canastilla a la serie de barras. 3. El taladro de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado en que la canastilla está provista de dentadura de perforación en el fondo. 4. El taladro de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado en que la canastilla está provista con líneas de abertura adaptadas para llevar a cabo la abertura de la misma canastilla. 5. El taladro de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado en que además incluye un transportador colocado cerca de la máquina base para transportar el material llevado por la canastilla. 6. El taladro de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado en que incluye además una abrazadera auxiliar que se encuentra bajo el torno adaptada para desensamblar las barras. 7. El taladro de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado en que incluye además un cargador de las barras que alimenta a estas después para un dispositivo de conexión de barra. 8. El taladro de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado en que la canastilla contiene un pistón interior unido a los cables metálicos adaptado para facilitar la carga de material en la misma canastilla. 9. El taladro de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado en que la herramienta se constituye por un martillo de fondo de pozo a través de cual ingresan flujos de chorro de aire desde un compresor a través de una junta. 10. Un método para taladrar perforaciones de amplio diámetro y gran profundidad en el suelo caracterizado en que incluye: el descenso deslizante a lo largo de las barras de una canastilla hasta alcanzar el material perforado en el fondo de la perforación; - la rotación de la canastilla que se presiona en el fondo de la perforación para transferir el material hacia la canastilla; la elevación de la canastilla hasta la superficie del suelo; la descarga de la canastilla. 1 1 . El método de acuerdo a la reivindicación 10 caracterizado en que incluye además la activación de la herramienta y las barras en correspondencia a las condiciones de descenso, carga y descarga. 12. El método de acuerdo a la reivindicación 1 1 caracterizado en que incluye además la activación de las herramientas y las barras en correspondencia a la elevación. 13. El método de acuerdo a la reivindicación 10 caracterizado en que en correspondencia de la rotación de la canastilla éste perfora posteriormente. 14. El método de acuerdo a la reivindicación 10 caracterizado en que incluye después del descenso de la canastilla sobre el fondo de la perforación, la desactivación de la rotación de las barras, la elevación de las barras hasta el contacto de la herramienta con la parte inferior de la canastilla, la reactivación de la rotación de la barra con el consecuente enganche de esta última con la canastilla. 15. El método de acuerdo a la reivindicación 10 caracterizado en que incluye, antes de la elevación, la desactivación de la rotación de la barra, la contrarotación de las barras causando la liberación axial de la canastilla de las barras.