Procesos que provocan desprendimiento de viruta Sé a hecho mucha investigación en el estudio de la mecánica y geometría la formación de la viruta y la reacción de su forma, a factores tales como duración de la herramienta y el acabado de la superficie. Las virutas herramientas se han calcificado en tres tipos. El tipo 1 una viruta discontinua o fragmentada, representa una conducción en el que el metal se fractura en partes considerablemente pequeñas de las herramientas cortantes. Este tipo de viruta se obtiene por maquina la mayoría de los materiales frágiles, tales como el hierro fundido. En tanto se producen estas virutas, el filo cortante corrige las irregularidades y se obtiene un acabado bastante bueno. La duración de la herramienta es considerablemente alta y la falla ocurre usualmente como resultado de la acción del desgaste de la superficie de contacto de la herramienta. También puede formar virutas discontinuas en algunos materiales dúctiles y el coeficiente de ficción es alto. Sin embargo, tales virutas de materiales dúctiles son una inducción de malas condiciones de corte: Un tipo ideal de viruta desde el punto de vista de la duración de la herramienta y el acabado, es la del tipo B continua simple, que se obtiene en el corte de todos los materialess dúctiles que tienen un bajo coeficiente de fricción. En este caso el metal se materiale forma continuamente y se desliza sobre la cara de la herramienta sin freacturarse. Las virutas de este tipo se obtienen a altas velocidades de corte y son muy comunes cuando en corte se hace con herramientas de carburo. Debido a su simplicidad se puede analizar fácilmente desde el punto de vista de las fuerzas involucradas. La viruta del tipo C es característica de aquellos maquinado de materiales dúctiles que tienen un coeficiente de fricción considerablemente alto. En cuanto la herramienta inicia el corte se aglutina algo de material por delante del filo cortante a causa del alto coeficiente de fricción. En tanto el corte prosigue, la viruta fluyen sobre este filo y hacia arriba a lo largo de la cara de la herramienta. Periódicamente una pequeña cantidad de este filo recrecido se separa y sale con la viruta y se incrusta en la superficie torneada. Debido a esta acción el acabado de la superficie no es tan bueno como el tipo de viruta B. El filo recrecido permanece considerablemente constante durante el corte y tiene el efecto de alterar ligeramente el ángulo de inclinación. Sin embargo, en tanto se aumenta la velocidad del corte, el tamaño del filo decrecido disminuye y el acabado de la superficie mejora. Este fenómeno también disminuye, ya sea reduciendo el espesor de la viruta o aumentando el ángulo de inclinación, aunque en mucho de los materiales dúctiles no se puede eliminar completamente. La elección de herramientas adecuadas, velocidades avances es un compromiso, ya que entre más rápido se opere una maquina es la eficiencia tanto del operador como de la maquina. sin embargo afortunadamente, tal uso acelerado acorta grandemente la duración de la herramienta
Corte por desprendimiento de viruta
3.3.- DESPRENDIMIENTO DE VIR V IRU UTA PO POR R MAQ AQUI UIN NADO, CONVENCIONAL Y CNC.
DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA POR MAQUINADO, CONVENCIONAL Y CNC.
1 Maquinado tradicional
Proceso mediante el cual se remueve metal para dar forma o acabado a una pieza. Se utilizan métodos tradicionales como el torneado, el taladrado, el corte, y el amolado, o métodos menos tradicionales que usan como agentes la electricidad o el ultrasonido. 1.2 Taladro
La máquina perforadora o taladros de prensa son esenciales en cualquier taller metalmecánico. Un taladro consta de un eje (que hace girar la broca y puede avanzar hacia la pieza de trabajo, ya sea automática o manualmente) y una mesa de trabajo (que sostiene rígidamente la pieza de trabajo en posición cuando se hace la perforación). Un taladro se utiliza principalmente para hace perforaciones en metales; sin embargo, también pueden
llevarse a cabo operaciones como roscado, rimado, contrataladro, abocardado, mandrinado y refrentado.
Taladro de banco. 1.2.1 Operaciones estándar Taladrado.
Puede definirse como la operación de producir una perforación cuando se elimina metal de una masa sólida utilizando una herramienta de corte llamada broca espiral o helicoidal.
Taladrado . Avellanado
Es la operación de producir un ensanchamiento en forma de uso o cono en el extremo de una operación.
Avellanado.
Rimado
Es la operación de dimensionar y producir una perforación redonda y lisa a partir de una perforación taladrada o mandrinada previamente, utilizando una herramienta de corte con varios bordes de corte.
Rimado .
Mandrinado o torneado interior
Es la operación de emparejar y ensanchar una perforación por medio de una herramienta de corte de un solo filo, generalmente sostenida por una barra de mandrinado.
Mandrinado . El careado para tuercas o refrentado.
Es la operación de alisar y escuadrar la superficie alrededor de una peroración para proporcionar asentamiento para un tornillo de cabeza o una tuerca.
Refrentado . Roscado
Es la operación de cortar roscas internas en una perforación, con una herramienta de corte llamada machuelo. Se utilizan machuelos especiales de maquina o pistola, junto con aditamentos de roscado, cuando esta operación se realiza mecánicamente con una máquina.
Roscado .
2 Torneado.
Proceso de maquinado que se utiliza para crear piezas cilíndricas. El torneado se suele realizar en un torno. Torno
Es la máquina herramienta más antigua y por lo tanto la más importante, sin el torno no habría sido posible el gran avance industrial. En las máquinas de tornear, se forman o trabajan piezas, mediante arranque de viruta. El modo de trabajar en cada paso de torneado, se rige por la forma, tamaño y número de piezas que han de elaborarse, así como por la calidad superficial exigida en las mismas. 2.1 Clasificación de los tornos.
a) Torno paralelo. b) Torno vertical c) Torno al aire d) Torno semiautomático e) Torno automático f) Torno copiador
Torno convencional. 2.2 Nomenclatura de las partes de un torno.
Partes del Torno paralelo o de piso. Principales componentes de un torno paralelo o de piso: 1. Botones de mando 2. Selector de avance 3. Cabezal 4. Engrane 5. Husillo del cabezal 6. Engranes reductores 7. Visor del lubricante 8. Cojinete del husillo 9. Chuck universal 10. Volante de carro transversal 11. Carro transversal 12. Luneta móvil (viajera). 13. Porta-herramientas simple
14. Base graduada 15. Carro longitudinal 16. Carro auxiliar 17. Indicador de carátula para roscado 18. Guía pusmática y bancada del carro principal 19. Luneta Fay 20. Cubierta exterior 21. Contar punto 22. Volante del contrapunto 23. Nivel de aceite 24. Tablero selector de avances y roscados 25. Motor 26. Palancas de embrague 27. Palanca 28. Volante del carro longitudinal 29. Palanca de avance automático transversal 30. Palanca de la tuerca dividida 31. Tablero 32. Barra para cilindrado 33. Tornillo principal 34. Colector de rebaba y aceite 35. Bomba de lubricación 36. Soporte de las barras
Torno paralelo
Es el más utilizado debido principalmente a las diversas operaciones que pueden ejecutarse en él mismo, tales como:
1. Cilindrado o desbastado 2. Refrentado o careado 3. Cilindro cónico 4. Roscado 5. Taladrado. Dentro de los tornos paralelos, se encuentran los tornos de banco (están montados sobre un banco) y los tornos de piso.
Capacidad del torno
Queda determinada por el volteo y distancia entre puntos. 1. Volteo.- es el diámetro máximo que puede tornearse. 2. La distancia entre puntos.- es la distancia entre el punto colocado en el orificio del cabezal fijo y punto colocado en el orificio del cabezal móvil.
3 Fresado.
El fresado consiste en maquinar circularmente todas las superficies de formas variadas; planas, convexas, cóncavas, etc. Este trabajo se efectúa con la ayuda de herramientas especiales llamadas fresas. Las fresas pueden considerarse como herramientas de cortes múltiples que tienen sus ángulos particulares. La combinación de dos movimientos: giro de la fresa y avance de la mesa de la velocidad de corte. Las máquinas para fresar reciben el nombre de fresadoras, en las cuales también pueden efectuarse trabajos de división, tallado de engranes, cuñeros y en general todo tipo de fresado. 3.1 Clasificación de las fresadoras:
La orientación del árbol principal, respecto a la superficie de la mesa, determinan el tipo de fresadora. Las principales fresadoras son: Fresadora horizontal.- recibe este nombre debido a que el
paralelo a la superficie de la mesa.
eje del árbol principal es
Fresadora horizontal. Fresadora vertical.- en
superficie de la mesa.
la cual el eje del árbol principal está en posición perpendicular a la
Fresadora vertical.
Fresadoras universales.-
reciben dicho nombre debido a que el árbol portafresa, pueden inclinarse a cualquier ángulo con respecto a la superficie de la mesa, además puede adaptarse de horizontal a vertical y viceversa, por otra parte el carro transversal, está montado sobre una base graduada en grados geométricos, lo que permite orientar y fijar al ángulo requerido.
Fresadora universal. 1. Base 2. Ménsula 3. Manivela sensitiva 4. Manguera para refrigeración 5. Carro transversal 6. Carro longitudinal 7. Contra punto 8. Gato soporte 9. Cabezal divisor 10. Columna 11. Engranes de recambio 12. Árbol portafresa
4 Maquinado automatizado
Conjunto de procesos químicos, térmicos y eléctricos para el maquinado de piezas de metal.
El término automatización también se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricación en los que dispositivos programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o semindependiente del control humano.
4.1 Centro de torneado CNC
A mediados de los años 60 se hicieron amplios estudios que demostraron que aproximadamente el 40 % de todas las operaciones de corte de metales se llevan a cabo en tornos. Hasta entonces, la mayor parte del trabajo se llevaba a cabo en tornos convencionales o revólver, mismos que no eran muy eficientes de acuerdo a los estándares actuales. Una intensa investigación llevó al desarrollo de centros de torneado controlados numéricamente. En años recientes, éstos han sido actualizados a unidades más poderosas controladas por computadora capaces de mayor precisión y de ritmos más elevados de producción. Corte con chorro de agua
El corte por chorro de agua es un proceso de índole mecánica, mediante el cual se consigue cortar cualquier material, haciendo impactar sobre éste un chorro de agua a gran velocidad que produce el acabado deseado.
Diagrama de una maquina de corte por chorro de agua. 1. Alta presión de agua - 2. Enfoque - 3. Camara de mezcla - 4. Tapa - 5. Salpicaduras - 6. Pieza de trabajo - 7. Pieza de red permanente - 8. Agua - 9. Parte de la pieza de trabajo cortada - 10. Boquilla - 11. Arena abrasiva Es un proceso revolucionario que hoy en día es de máxima utilidad y comienza a ser un recurso habitual a la hora de mecanizar piezas, es bastante simple pero a la vez muy complejo. Resulta una herramienta muy versátil y cuya aplicación es extensible a prácticamente todos los trabajos industriales. Al ser un procedimiento de corte en frío resulta especialmente interesante, ya que esta demandado en todas las aplicaciones en las que el material no se pueda ver afectado por el calor. Existen numerosas ventajas que hacen de éste un producto puntero en el mundo industrial, respecto a otros
Características del proceso[ editar ] El dispositivo consiste en un chorro de agua a presión, cuyo diámetro de la boquilla oscila entre 0,08 mm a 0,45 mm de diámetro, por el cual, sale una mezcla de agua y abrasivo lanzado a una presión muy elevada, capaz de cortar cualquier tipo de material. Uno de los elementos más importantes es la boquilla por la que sale el chorro, de ella depende la cohesión del chorro que condiciona en gran medida la viabilidad técnica de la aplicación, pues si el chorro es cónico se pierde poder de corte, precisión, calidad y las características de corte en seco.
Imagen 1. La presión del chorro de agua es otra de las características más importantes del proceso, es aportada por un sistema de una bomba dotada con un intensificador de ultrapresión que hacen que ésta pueda llegar hasta 4000 bares de presión, dependiendo del objeto de trabajo, existe la opción de trabajar a menos presión, sobre unos 2000 bares, o incluso trabajar sin el abrasivo, pero esto se utiliza en materiales de poca dureza que no necesitan del abrasivo para ser cortadas (imagen 1), o con el fin de trabajar piezas que por ejemplo, no quieran ser cortadas, sino únicamente marcadas, por ejemplo, hacer carteles metálicos en los que las letras y figuras plasmadas estén elaboradas por chorro de agua a baja presión, que no llegue a cortar pero marque, obteniendo en este ámbito de trabajo sorprendentes resultados como podemos comprobar en la imagen (imagen 2). Pero por lo general se trabaja en altas presiones como la de 4000 bares, a pesar de que muchas veces no es necesario por el espesor a cortar, ya que con mucha menos presión se realizaría el mismo corte y con las mismas condiciones, pero lo que hace que se trabaje normalmente a máxima presión es el hecho de agilizar el proceso ya que esto le aporta mas rapidez al corte, el corte puede ir desde minutos a horas.
Imagen 2. La velocidad de corte es de máxima importancia, y esta dependerá de factores como la presión de la bomba y la capacidad del intensificador, diámetro de la tobera, cantidad y calidad de abrasivo y del espesor de la pieza. En referencia a valores de velocidad encontramos que todo este sistema de aporte de presión permite que el líquido salga por el orificio a una velocidad de 1000 metros por segundo.
El motivo de añadirle abrasivo al agua es debido a que un simple chorro de agua no sería capaz de desarrollar cortes como los actuales en los materiales más duros, por ello se le aporta este abrasivo, mezcla de arcillas y vidrios, que dota al sistema de un aumento de posibilidades de corte infinito. En relación al espesor de la pieza a cortar cabe decir que sirve desde 5 mm, que es cuando empezaría a ser rentable usar este método, hasta espesores de 200 mm en cualquier material, llegando incluso a los 400 mm usando eso si, aplicaciones especiales. Pero como se ha comentado antes, esto va en función del tipo de material, pudiéndose dar el caso que con un chorro a 4000 bares y con abrasivo, se puede cortar fácilmente corcho de dos metros de espesor. Este chorro de agua puede cortar todo tipo de materiales, desde metálicos hasta blandos como un pastel, incluso se utiliza para preparación de superficies como limpiezas de barcos, pintura automovilística o industria aeroespacial. Es un proceso en el cual la generación de partículas contaminantes es mínima, no aporta oxidación superficial y la generación de viruta no es un problema en este caso. La máquina esta dotada de una balsa, sobre la que se proyecta el chorro de agua, y la cual sujeta las piezas mediante una reja que mantiene el material en la superficie de trabajo, pero que permite que la mezcla de agua y el material eliminado se deposite dentro de la misma, evitando así que el líquido proyectado caiga fuera de la zona de corte, e incluso que salpique, pudiéndose reciclar el abrasivo para ser reutilizado de nuevo. Como característica del proceso cabe destacar además, que el proceso de corte no afecta a los materiales porque no los endurece ni deforma, de esta manera es un método que en diversos casos puede ser mas útil que el láser o el plasma cuando los trabajos sea imprescindible un buen acabado.
Ventajas y desventajas[ editar ] Ventajas: 1. Al no haber herramientas de corte, no existe el problema de desgaste de la misma. 2. Corte de excelente calidad, en la mayoría de casos no se necesita un acabado posterior. 3. Universal, ya que la misma maquina puede cortar una enorme variedad de materiales. 4. Proceso sin exfoliación ni desgarros. 5. Apta para mecanizar perfiles intrincados. 6. Proceso sin aporte de calor. 7. Inexistencia de tensiones residuales debido a que el proceso no genera esfuerzos de corte. 8. No genera contaminación ni gases. 9. El mecanizado lo puede realizar el mismo ingeniero que ha diseñado la pieza, ya que no requiere de trabajo manual bruto, simplemente programar la maquina, ubicar la pieza y recogerla una vez terminada. 10. Reutilización de piezas procedentes de otros trabajos, abaratando de esta manera los costes finales.
11. Si se compara con los sistemas de plasma, oxicorte y láser, al ser estos tres con aporte de calor, y el agua no, el corte por agua permite un trabajo sin afectar a ninguna zona del material sobre el cual trabaja. 12. Si se compara únicamente con el laser, el chorro por agua permite cortar espesores mucho mayores.
Desventajas: No existen muchas, pero por destacar alguna se podría decir que el agua en comparación al corte por plasma es más lento.
Equipo necesario[ editar ] • •
PC, se encuentra en la oficina técnica y es donde se realiza el diseño de la pieza. PC de taller, centro logístico donde se reciben las ordenes del PC de oficina y aquí es donde se ejecuta la orden de trabajo directamente sobre la máquina de corte por agua.
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PC de taller •
Balsa de agua, lugar donde se realiza el trabajo de mecanizado, generalmente de unas dimensiones aproximadas de cuatro metros de largo por tres metros de ancho.
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Balsa de agua •
Boquilla por la que sale el chorro de agua.
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Boquilla • •
Detalle de boquilla Centro de refrigeración, se utiliza para que todo este sistema mecánico utilizado para realizar el mecanizado no sufra de sobrecalentamiento, ya que sin este
elemento la máquina se quemaría. La bomba que tiene a la izquierda mueve el refrigerante almacenado en los dos depóstios contiguos.
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Centro de refrigeracion •
Deposito abrasivos, es un deposito exterior desde el cual se añade el abrasivo al agua, ya que sin este no se podría realizar el corte.
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Deposito de abrasivos •
Descalcificador , utilizado para evitar la obstrucción de las tuberías.
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Descalcificador •
Depuradora de abrasivos, una vez el fluido de corte mecaniza la pieza y se deposita en la balsa, es necesario de una depuradora situada en la base de la balsa que separa el abrasivo del agua, almacenandolo en este gran saco situado al lado de la balsa, para poder ser reutilizado de nuevo y de esta manera reducir los costes.
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Depuradora de abrasivos
Materiales a los que se le aplica[ editar ] Este sistema, sin añadirle abrasivo, permite trabajar sobre: • •
Caucho Tapizado de vehículos
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Polipropileno Cartón Papel Goma Espuma Materiales para empaque Fibra de vidrio Cualquier tipo de material que no sea metálico.
Si al chorro de agua se le añade abrasivo es capaz de mecanizar: • • • • • • • • • • • • • • • •
Kevlar Vidrio Grafito epoxi Cerámica Mármol Vigas de hormigón Titanio Bronce de aluminio Granito Aluminio Acero Acero de carbón Acero inoxidable Acero templado Latón Otros materiales de espesores de un máximo de 200mm.
Aplicaciones[ editar ] Como se ha podido comprobar en el apartado anterior, la cantidad de aplicaciones es infinita, pero si se analizan las más destacadas se podrían enumerar: •
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Industria aerospacial: Mecanizado de chapas de aleaciones de aluminio de alta resistencia y aleaciones de titanio. Suele ser más económico que el fresado por necesitar sistemas de sujeción más sencillos. Se utiliza para la preparación de superficies, como por ejemplo la limpieza de cascos de barcos y pintura automotriz. Industria automovilística: Corte de los paneles interiores de las puertas conformados por fibra de madera, realizados por robots. También se aplica al corte de zapatas de freno con lo que se elimina el problema de las partículas del material de fricción flotando por el aire. Industria téxtil: Se utiliza para cortar moquetas, obteniéndose mejores resultados que en el corte por calor, y que en el corte por cizalla, sobre todo en series cortas. Industria cerámica: Para el corte de materiales cerámicos donde el uso de herramientas de metal sufre un gran desgaste y el empleo de discos de diamante no permiten la obtención de contorneados complicados. Industria de mecanizado: Se utilizar para el mecanizado de piezas de todo tipo, desde arandelas, a laminas.
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Industria del calzado: Se comienza a emplear para recortar tejidos, cueros y pieles, y materiales sintéticos como los cauchos empleados en las suelas y en otras partes
:: Cortadora por chorro de agua abrasivo y no abrasivo de alta precisión para trabajos pesados Las cortadoras CNC con chorro de agua son legendarias por su facilidad de uso y versatilidad. Compañías exitosas de todo el mundo confían en los routers CNC con chorro de agua MultiCam para automatizar su producción en innumerables industrias. MultiCam ofrece sistemas de cortadoras CNC con chorro de agua abrasivo y no abrasivo y tres líneas de productos que se ajustan a la aplicación específica que requieras. Las cortadoras CNC Serie 1000 son una solución económica de corte con chorro de agua no abrasivo. Las máquinas de la Serie 4000 y 6000 son routers CNC de alta precisión para trabajos pesados que se pueden configurar para cortes con chorro de agua abrasivos y no abrasivos. Todas las cortadoras CNC MultiCam con agua son accionadas por intensificadores de chorro de agua KMT. La ventaja de poseer una máquina MultiCam es que sus sistemas de arquitectura abierta se integran a prácticamente cualquier aplicación CAD/CAM. Los sistemas MultiCam han sido instalados en todo el mundo durante casi dos décadas y una gran variedad de industrias dependen de estos routers CNC. Dichas industrias incluyen la mueblera, maderera, metalmecánica, de rotulación, HVAC, aeroespacial, marítima, de superficies sólidas y fabricación de plásticos. Para ellos, las máquinas MultiCam son un instrumento tan indispensable como confiable en sus procesos.
Cómo funciona un corte con chorro de agua? El cortador con chorro de agua es una máquina industrial potente que utiliza las corrientes de agua con alta presión para ayudar a producir de todo, desde pañales desechables, papel de seda y golosinas en barra hasta componentes de metal exóticos finamente detallados. Para hacer su trabajo, el cortador con chorro de agua se basa en una mezcla de tecnologías, cada una trabajando en conjunto para crear una máquina de gran precisión y fiabilidad. El cortador con chorro de agua se presenta en dos formas básicas. El chorro de agua pura, que funciona a presiones de 20.000 (137,9 MPa) a 60.000 (413,69 MPa) libras por pulgada cuadrada (psi), utiliza sólo agua y se limita a cortar materiales más blandos como la espuma, papel y caucho. El chorro de agua abrasivo, que opera de 60.000 (413,69 MPa) a casi 90.000 (620,53 MPa) psi, utiliza añadido de material abrasivo (piedra granate aplastada, comúnmente) para producir una
fuerza de corte mucho mayor. Aunque son similar en muchos aspectos, los cortadores diseñados para una tarea no son adecuados para hacer la otra.
Corte con láser El Corte con láser es una técnica empleada para cortar piezas de chapa caracterizada en que su fuente de energía es un láser que concentra luz en la superficie de trabajo. Para poder evacuar el material cortado es necesario el aporte de un gas a presión como por ejemplo oxígeno, nitrógeno o argón. Es especialmente adecuado para el corte previo y para el recorte de material sobrante pudiendo desarrollar contornos complicados en las piezas. Entre las principales ventajas de este tipo de fabricación de piezas se puede mencionar que no es necesario disponer de matrices de corte y permite efectuar ajustes de silueta. También entre sus ventajas se puede mencionar que el accionamiento es robotizado para poder mantener constante la distancia entre el electrodo y la superficie exterior de la pieza. Para destacar como puntos desfavorables se puede mencionar que este procedimiento requiere una alta inversión en maquinaria y cuanto más conductor del calor sea el material, mayor dificultad habrá para cortar. El láser afecta térmicamente al metal pero si la graduación es la correcta no deja rebaba. Las piezas a trabajar se prefieren opacas y no pulidas porque reflejan menos. Los espesores más habituales varian entre los 0,5 y 6 mm para acero y aluminio. Los potencias más habituales para este método oscilan entre 3000 y 5000 W.
perforacion de petroleo
PERFORACIÓN El petróleo se halla a gran profundidad, generalmente a 3000 o 4000 metros, aunque existen pozos de 5000 o 6000 metros de profundidad. De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado. La mayoría de los pozos petroleros se perforan con el método rotatorio. En este tipo de perforación rotatoria, una torre sostiene la cadena de perforación, formada por una serie de tubos acoplados. La cadena se hace girar uniéndola al banco giratorio situado en el suelo de la torre. La broca de perforación situada al final de la cadena suele estar formada por tres ruedas cónicas con dientes de acero endurecido. La broca se lleva a la superficie por un sistema continuo de fluido circulante impulsado por una bomba.
El crudo atrapado en un yacimiento se encuentra bajo presión; si no estuviera atrapado por rocas impermeables habría seguido ascendiendo debido a su flotabilidad, hasta brotar en la superficie terrestre. Por ello, cuando se perfora un pozo que llega hasta una acumulación de petróleo a presión, el petróleo se expande hacia la zona de baja presión creada por el pozo en comunicación con la superficie terrestre. Sin embargo, a medida que el pozo se llena de líquido aparece una presión contraria sobre el depósito, y pronto se detendría el flujo de líquido adicional hacia el pozo si no se dieran otras circunstancias. La mayoría de los petróleos contienen una cantidad significativa de gas natural en solución, que se mantiene disuelto debido a las altas presiones del depósito. Cuando el petróleo pasa a la zona de baja presión del pozo, el gas deja de estar disuelto y empieza a expandirse. Esta expansión, junto con la dilución de la columna de petróleo por el gas, menos denso, hace que el petróleo aflore a la superficie. A medida que se continúa retirando líquido del yacimiento, la presión del mismo va disminuyendo poco a poco, así como la cantidad de gas disuelto. Esto hace que la velocidad de flujo de líquido hacia el pozo se haga menor y se libere menos gas. Cuando el petróleo ya no llega a la superficie se hace necesario instalar una bomba en el pozo para continuar extrayendo el crudo. Finalmente, la velocidad de flujo del petróleo se hace tan pequeña, y el coste de elevarlo hacia la superficie aumenta tanto, que el coste de funcionamiento del pozo es mayor que los ingresos que pueden obtenerse por la venta del crudo (una vez descontados los gastos de explotación, impuestos, seguros y rendimientos del capital). Esto significa que se ha alcanzado el límite económico del pozo, por lo que se abandona su explotación. Torre de perforación de petróleo La torre de perforación rotatoria emplea una serie de tuberías giratorias, la llamada cadena de perforación, para acceder a un yacimiento de petróleo. La cadena está sostenida por una torre, y el banco giratorio de la base la hace girar. Un fluido semejante al fango, impulsado por una bomba, retira los detritos de perforación a medida que el taladro penetra en la roca. Los yacimientos de petróleo se forman como resultado de una presión intensa sobre capas de organismos acuáticos y terrestres muertos, mezclados con arena o limo. Como no tienen espacio para expandirse, el gas y el petróleo crudo están bajo una gran presión, y tienden a brotar de forma violenta por el agujero perforado.
Recuperación mejorada de petróleo Cuando la producción primaria se acerca a su límite económico, es posible que sólo se haya extraído un pequeño porcentaje del crudo almacenado, que en ningún caso supera el 25%. Por ello, la industria petrolera ha desarrollado sistemas para complementar esta producción primaria que utiliza fundamentalmente la emergía natural del yacimiento. Los sistemas complementarios, conocidos como tecnología de recuperación mejorada de petróleo, pueden aumentar la recuperación de crudo, pero sólo con el coste adicional de suministrar energía externa al depósito. Con estos métodos se ha aumentado la recuperación de crudo hasta alcanzar una media global del 33% del petróleo presente. En la actualidad se emplean dos sistemas complementarios: + Inyección de agua: En un campo petrolero explotado en su totalidad, los pozos pueden perforarse a una distancia de entre 50 y 500 metros, según la naturaleza del yacimiento. Si se bombea agua en uno de cada dos pozos, puede mantenerse o incluso incrementarse la presión del yacimiento en su conjunto. Con ello también puede aumentarse el ritmo de producción de crudo; además, el agua desplaza físicamente al petróleo, por lo que aumenta la eficiencia de recuperación. En algunos depósitos con un alto grado de uniformidad y un bajo contenido en arcilla o barro, la inundación con agua puede aumentar la eficiencia de recuperación hasta alcanzar el 60% o más del petróleo existente. La inyección de agua se introdujo por primera vez en los campos petroleros de Pensilvania a finales del siglo XIX, de forma más o menos accidental y desde entonces se ha extendido por todo el mundo. + Inyección de vapor: La inyección de vapor se emplea en depósitos que contienen petróleos muy viscosos. El vapor no sólo desplaza el petróleo, sino que también reduce mucho la viscosidad (al aumentar la temperatura del yacimiento), con lo que el crudo fluye más deprisa a una presión dada. Este sistema se ha utilizado mucho en California, Estados Unidos, y Zulia, Venezuela, donde existen grandes depósitos de petróleo viscoso. También se están realizando experimentos para intentar demostrar la utilidad de esta tecnología para recuperar las grandes acumulaciones de petróleo viscoso (bitumen) que existen a lo largo del río Athabasca, en la zona centro-septentrional de
Alberta, en Canadá, y del río Orinoco, en el este de Venezuela. Si estas pruebas tienen éxito, la era del predominio del petróleo podría extenderse varias décadas. Perforación submarina Otro método para aumentar la producción de los campos petroleros (y uno de los logros más impresionantes de la ingeniería en las últimas décadas) es la construcción y empleo de equipos de perforación sobre el mar. Estos equipos de perforación se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, y resiste a las olas, el viento y, en las regiones árticas, los hielos.
Las torres de perforación submarina consisten de una plataforma petrolera semisumergida que descansa sobre flotadores y está anclada al fondo. Los pozos marinos producen alrededor del 25% del petróleo extraído en todo el mundo. Al igual que en los equipos tradicionales, la torre es en esencia un elemento para suspender y hacer girar el tubo de perforación, en cuyo extremo va situada la broca; a medida que ésta va penetrando en la corteza terrestre, se van añadiendo tramos adicionales de tubo a la cadena de perforación. La fuerza necesaria para penetrar en el suelo procede del propio peso del tubo de perforación. Para facilitar la eliminación de la roca perforada se hace circular constantemente lodo a través del tubo de perforación, que sale por toberas situadas en la broca y sube a la superficie través del espacio situado entre el tubo y el pozo (el diámetro de la broca es algo mayor que el del tubo). Con este método se han perforado con éxito pozos con una profundidad de más de 6,4 km desde la superficie del mar. La perforación submarina ha llevado a la explotación de una importante reserva adicional de petróleo.
