Equipo de perforación hecho por usted mismo: fabricación de una barrena casera para perforar pozos
Perforar un pozo en el terreno es una tarea de gran envergadura. Los servicios de un equipo profesional no están al alcance de todos los propietarios de viviendas, y contratar 'chapuceros' es, en la mayoría de los casos, tirar el dinero.
Es más sencillo realizar todo el trabajo por usted mismo: trabaja con más esmero para sí mismo y los gastos son menores. Además, si se fabrica el equipo de perforación por usted mismo, los costos parecerán literalmente ridículos en comparación con los precios reales de la perforación.
Le contaremos cómo hacer una máquina para la perforación manual de una captación de agua en el terreno. La información que presentamos se basa en la experiencia práctica de perforadores independientes. Para una comprensión completa del complejo tema, la información ofrecida se complementa con esquemas útiles, selecciones de fotos y videos.
Contenido del artículo:
¿Con qué y cómo perforar mejor un pozo?
El perforador principiante debe armarse de paciencia y prepararse para realizar un trabajo que no es de los más sencillos.
También se necesitarán herramientas improvisadas y materiales económicos para fabricar el equipo y la herramienta de perforación, así como sentido común y un par de amigos que ayuden.
La perforación de pozos – es una labor afín al arte, puesto que el resultado es impredecible y cada estructura es única. La tarea consiste en abrir un pozo largo y estrecho en el terreno hasta el acuífero e introducir en él una tubería de revestimiento para reforzar las paredes de la excavación.
Durante el proceso se deberá extraer una cantidad considerable de terreno, y este terreno puede ser muy diverso: desde fragmentos de granito hasta arena mezclada con agua.
Mucho depende también de la profundidad del acuífero. A veces es necesario atravesar menos de 10 metros, y a veces un pozo acuífero alcanza varias decenas o incluso cientos de metros. Todo esto influye en los métodos de perforación y sus plazos. Para realizar un pozo, existen dos métodos principales: percusivo-cable y rotatorio, en la interpretación moderna, de tornillo.
En el primer caso, la perforación se realiza con un proyectil estrecho y pesado, llamado cuchara (bailer). Se suspende de una cuerda o cable que se pasa a través de una polea fijada en un trípode. Para extraer el proyectil de perforación del pozo se utiliza un cabrestante con motor, aunque si se desea, se puede hacer manualmente.
El proyectil se deja caer varias veces al fondo de la excavación desde una altura de varios metros. Afloja el terreno, una parte del cual entra en la cavidad de la cuchara. Después de penetrar en el terreno aproximadamente 0,5 m, se extrae la herramienta del pozo. Se limpia y se vuelve a lanzar al pozo. El proceso se repite hasta que se alcanza el agua.
El método de percusión por cable es muy antiguo, se ha utilizado durante siglos, si no milenios. Hacer una cuchara de perforación es relativamente sencillo; se necesitará chapa de acero de 4-5 mm de espesor o un tubo de pared gruesa de Ø 110-120 mm, así como habilidades para trabajar con un equipo de soldadura. Y se puede trabajar con la cuchara incluso en solitario, aunque con un ayudante el trabajo será mucho más rápido.
Las ventajas de la perforación por percusión no residen solo en su accesibilidad. La cuchara de perforación es fiable, atraviesa prácticamente cualquier terreno excepto las rocas. Si es necesario atravesar una capa de arena limosa o marga, la cuchara se reemplaza por un vaso del tamaño adecuado – un cilindro estrecho sin válvula en el fondo.
El vaso destruye eficazmente las rocas arcillosas, que, debido a su propia capacidad de compactarse y adherirse a las paredes, se retienen en su cavidad. En la perforación manual por percusión con cable, la cuchara y el vaso se alternan según sea necesario.
En cuanto el avance con la cuchara se reduce significativamente, significa que ha encontrado el techo de marga o limo arenoso, por lo que se cambia por el vaso. En cuanto el suelo destruido en el pozo deja de retenerse en la cavidad del vaso, se cambia por la cuchara.
En una sola 'sesión' se puede profundizar el pozo en un metro, aunque a menudo este indicador es más modesto, aproximadamente 20-40 cm. Esta es la desventaja del método de percusión con cable: el largo tiempo de trabajo. En suelos arcillosos plásticos es más eficiente usar la barrena helicoidal o de espiral.
La herramienta de trabajo de un equipo de barrena helicoidal consiste en una columna de varillas con una broca en el extremo inferior. La herramienta literalmente se atornilla en el suelo, que se retiene parcialmente en sus palas.
Periódicamente, se extrae el tornillo junto con el suelo suelto a la superficie, y el fondo del pozo con el derrumbe se limpia con la cuchara. Luego, nuevamente se perfora con el tornillo, profundizando cada vez más en la tierra con cada vuelta.
Las varillas se van añadiendo gradualmente a medida que se profundiza el pozo. Primero, la longitud de la columna de perforación se incrementa acoplando una varilla. Cuando su parte superior casi se alinea con la boca del pozo, se agrega la segunda, luego la tercera, etc.
Se puede hacer girar la broca manualmente o con un rotor de motor eléctrico. Para mantener la varilla en la posición vertical correcta, en los equipos de perforación móviles industriales se utiliza un marco vertical fijado a la bancada. Siguiendo este principio se puede fabricar un equipo propio.
Simultáneamente con la profundización, se entuba el tronco del pozo, es decir, se instala un tubo en la excavación perforada, cuyo diámetro es 1-2 cm mayor que el tamaño similar de la herramienta. Los segmentos de revestimiento se unen en una sola estructura mediante roscado o soldadura.
Si se introduce una gran cantidad de agua a presión en el pozo entubado, se puede limpiar el frente sin usar la cuchara. Este método es utilizado con éxito por equipos profesionales. El agua disgrega el suelo removido y lo arrastra a la superficie.
El lodo de perforación acelera el trabajo varias veces, pero todo alrededor se inundará con agua mezclada con lodo. Además, no se pueden atravesar terrenos rocosos de esta manera. Todo esto debe tenerse en cuenta antes de comenzar a fabricar su propio equipo de perforación. Además, debe definir sus metas y objetivos.
Si necesita un equipo para construir solo uno o dos pozos, no tiene que esforzarse demasiado en la minuciosidad de la ejecución. Pero un equipo de perforación sólido y resistente puede ser una razón importante para iniciar su propio negocio de perforación de pozos.
Encontrará información detallada sobre los métodos de perforación de pozos de captación de agua en uno de los artículos populares de nuestro sitio web.
Fabricación de un equipo de perforación por percusión con cable
Un trípode con cuchara de perforación – una construcción simple, como todo lo genial. Sus dimensiones se pueden estimar "a ojo", no se necesitan cálculos de ingeniería especialmente precisos aquí. Por ejemplo, la altura del trípode en el que se fijará la cuchara debe ser aproximadamente un metro mayor que la de esta barrena.
Si los trabajos de perforación se realizan en el sótano de la casa, las dimensiones de la estructura estarán limitadas por la altura del techo.
En un espacio abierto, la cuchara se puede colgar más alto para aumentar la fuerza del golpe. Pero no debe hacerla demasiado alta, no es eficaz. La cuchara misma debe ser lo suficientemente pesada. Para aflojar el suelo de manera efectiva, es mejor hacer muescas en su base o afilar el borde cortante.
Se considera que la longitud óptima de la herramienta para la perforación está entre 1,8 – 2,2 metros, para que el perforador pueda alcanzar libremente la parte superior de la barrena para fijar o desconectar el cable. Sin embargo, en la perforación manual, la mejor longitud de la cuchara se considera de 1,0 – 1,2 m. Este tamaño permite alcanzar con la mano el fondo de la herramienta si no se vacía al adherirse arcilla densa, por ejemplo.
La cuchara suele hacerse de un trozo de tubería metálica, con un grosor de metal preferible de 4 – 6 mm.
Para fabricar dicho dispositivo de perforación, se deben realizar las siguientes operaciones:
- Preparar un trozo de tubería del tamaño adecuado.
- Hacer una válvula en la parte inferior de la herramienta.
- Soldar una rejilla protectora en la parte superior.
- Soldar un mango o "orejas" para fijar el cable.
- Afilar la parte inferior de la herramienta o soldar varios "dientes" hechos de trozos de metal o de pedazos de alambre grueso.
- Hacer un trípode con tubos metálicos.
- Instalar una polea, un cabrestante y un motor para levantar la herramienta del pozo.
- Ate una cuerda al cucharón y monte la estructura.
La válvula del cucharón merece atención especial. En los cucharones de pequeño diámetro se utiliza una válvula de bola. Para su función servirá una bola de metal, con un diámetro ligeramente mayor que la mitad del diámetro del cucharón.
Si no encuentra una bola adecuada, puede fabricarla con materiales disponibles. Por ejemplo, para estos fines a menudo se usa una mezcla de perdigones de plomo y resina epoxi; el molde de fundición puede ser cualquier bola infantil de plástico o caucho.
En la parte inferior se suelda una arandela con un agujero de diámetro menor que el tamaño de la bola, para que no se salga. Con el mismo fin, en la parte superior, a cierta distancia de la rejilla protectora, se coloca un tope – una pieza de metal que limita el movimiento ascendente de la bola. La rejilla de alambre impide que los trozos grandes de suelo se salgan del cucharón.
La bola de la válvula no debe descender por debajo del nivel del borde afilado o de los dientes metálicos; de lo contrario, amortiguará la fuerza del impacto. Por otro lado, los "dientes" no deben hacerse demasiado largos, ya que impedirían que parte del suelo entre en el cucharón.
Se corta una ventana en el tercio superior del cuerpo del cucharón. Esta será necesaria cuando haya que limpiar el cucharón lleno del suelo que se ha acumulado en su interior.
Otra variante de válvula – la de aleta. Se hace con una pieza de metal. La válvula de aleta tiene el aspecto de una puerta circular, fijada a un resorte en la parte inferior del cucharón. Cuando el dispositivo se mueve hacia abajo, la válvula se abre bajo la presión del suelo, y luego el resorte la cierra y retiene el suelo en el interior. A veces se sella dicha válvula con un trozo de caucho, pero no es necesario.
Si al perforar con una cuchara casera se descubre que captura muy poco suelo, quizás solo sea necesario corregir ligeramente la construcción. A veces es necesario ensanchar un poco la abertura en la parte inferior del dispositivo. Si el proyectil resulta demasiado liviano, se debe lastrar.
Para ello, a veces se llena de concreto la parte superior del cucharón. Pero también se puede simplemente añadir un peso adicional en la parte superior con una conexión móvil.
En suelos viscosos, una variante de la cuchara sin válvula puede resultar eficaz. El suelo denso se introduce dentro del dispositivo y se mantiene de forma natural. Se limpia dicho dispositivo a través de una estrecha abertura vertical en el costado.
Si existe la posibilidad y la necesidad, se deben fabricar dos cucharas diferentes para utilizarlas en distintos suelos. La cuchara también se usa para limpiar el pozo terminado de arena y suciedad. Pero en esta situación no es necesario hacer un dispositivo tan grande; basta con uno de aproximadamente 0,8 a 1,0 metros de largo.
Construcción de una máquina para perforación por sinfín
El marco de dicha instalación puede ser en forma de trípode, pero a menudo se hace a partir de guías verticales fijadas en un soporte y unidas en la parte superior por una estructura horizontal. El marco de la máquina debe sostener de manera segura la columna de trabajo compuesta por el proyectil de perforación y las barras de extensión al extraerlos del pozo.
La barrena se fabrica de la siguiente manera:
- A un tramo de tubo metálico estrecho de aproximadamente 1,5 metros de largo se sueldan un par de vueltas de una tira metálica para formar una especie de rosca helicoidal.
- A los bordes de la barrena se acoplan cuchillas cuyos filos cortantes deben estar inclinados respecto a la horizontal.
- Las cuchillas se afilan.
- Al borde superior de la barrena se atornilla o suelda un conector con rosca interior.
- Se preparan tramos de tubo metálico del mismo diámetro que el tubo de la barrena para poder alargar posteriormente la columna de perforación. Estas son las varillas.
- En estos tramos de tubo se talla una rosca para unirlos, o se taladra un orificio para fijarlos con un pasador de bloqueo.
No obstante, para alargar la varilla de perforación también se utiliza con éxito una conexión por manguito o por cierre. La torre de perforación puede hacerse con tubos metálicos, perfil en U o madera. Lo importante es que sostenga firmemente la columna de perforación.
En la parte superior del marco se instala una polea, que se conecta a un cabrestante para elevar la columna de tuberías con el proyectil de perforación. Se considera que la torre solo es necesaria para la perforación de pozos de más de ocho metros de profundidad. Una estructura pequeña se puede perforar sin ella, pero el trabajo se verá dificultado.
El alargamiento de la varilla de perforación aumenta significativamente el peso de la columna, por lo que para izarla se utiliza un motor eléctrico con cabrestante. Si se planea una perforación
Los especialistas consideran que la opción óptima para estos fines es un dispositivo estándar de 2,2 kW a 60-70 revoluciones, que puede alimentarse desde un tomacorriente común de 220 V. Pueden ser adecuados modelos como el 3MP 31,5, el 3MP 40 o el 3MP 50.
Se denomina vástago giratorio al elemento mediante el cual se transmite el par motor desde el motor eléctrico a la barra de perforación. A través de él también se realiza la inyección de lodo de perforación en el pozo. Las barras de perforación se fijan en la parte móvil de este dispositivo. Para el lodo de perforación se destina una tubuladura hermética especial.
Dado que el vástago giratorio se mueve constantemente durante la perforación, si no está bien fabricado, puede romperse muy rápidamente. Para evitar esto, se deben seguir dos reglas: utilizar solo acero de alta resistencia para su fabricación y garantizar un espacio mínimo entre los elementos estáticos y móviles del dispositivo.
Como ya se mencionó, no existen reglas demasiado estrictas en la construcción de plataformas de perforación caseras para pozos. Lo más frecuente es que se construya una estructura híbrida que permite utilizar simultáneamente tanto el método de percusión por cable como la perforación rotativa.
En dicha estructura se dispone el mismo bastidor, que permite pasar de un método a otro sin realizar ningún cambio constructivo.
Si se tiene el deseo de dedicarse profesionalmente a la perforación de pozos, es mejor adquirir todas las piezas externamente, no hacerlas uno mismo, o alquilarlas. Se pueden encargar todos estos elementos a un tornero experimentado. Será necesario comprar un motor eléctrico confiable con reductor, así como una motobomba, manguera y tubo flexible, si se prevé realizar trabajos con uso de presión hidráulica.
Es mejor fabricar el bastidor y la broca después de haber adquirido el vástago giratorio, el motor eléctrico y el torno. Esto permitirá ajustar correcta y rápidamente todas las partes de la plataforma entre sí. Para poder agregar barras más largas a la broca, se recomienda hacer el bastidor con un margen de aproximadamente 3,3 m.
Para la fabricación del vástago giratorio y los acoplamientos se debe utilizar acero de calidad, ya que estas partes de la estructura soportan las cargas más altas durante el proceso de perforación.
El acero templado no es muy adecuado para fabricar equipos de perforación caseros, ya que después del procesamiento necesita un rectificado adicional, es mejor usar acero común. En las barras, es mejor usar rosca trapezoidal en lugar de cónica.
Tiene características de resistencia suficientes, y cualquier tornero puede realizar esa rosca. Sin embargo, para fabricar una barra con rosca cónica, será necesario buscar un especialista.
Para perforar a profundidades superiores a 30 metros, se recomienda hacer las barras con tubos de pared de 5-6 mm de espesor. Los tubos comunes con pared de 3,5 mm podrían no soportar esas cargas. Para fabricar la broca, es mejor usar acero común en lugar de acero aleado, para evitar problemas durante la soldadura.
Para perforar suelos duros, tiene sentido utilizar una broca de alta resistencia de producción industrial. El uso de una herramienta de tres paletas da un buen efecto. Durante su funcionamiento se utiliza rotación cíclica, lo que permite realizar el aflojamiento del suelo de manera más eficiente.
Las herramientas de perforación para trabajos manuales tienen diferentes diseños. Se distinguen los modelos de cuchara y de espiral, así como la broca de perforación. Las brocas de cuchara son efectivas en suelos plásticos: arenas limosas, margas, arcillas. El filo de dicha broca suele tener forma de cuchara. Esta broca se puede fabricar por uno mismo a partir de un tubo del diámetro adecuado.
En margas densas también se puede utilizar una broca de espiral. Este dispositivo se asemeja a un sacacorchos en su diseño, y el elemento de corte es bifurcado, la llamada cola de milano. Como alternativa a la broca de espiral, se puede usar un análogo de una broca para hielo, pero puede no ser tan efectiva.
En rocas duras, el mejor rendimiento lo ofrece una broca de perforación con un ángulo de afilado de 110-130 grados. La broca puede tener formas muy diferentes, ya que están diseñadas para romper rocas de distintos grados de dureza.
Para perforar secciones geológicas complejas, a veces es mejor utilizar una perforación en dos etapas con dos brocas diferentes. Primero se realiza la perforación con una broca estrecha, de unos 80 mm de diámetro. Después de esta perforación exploratoria, se trabaja con una broca de mayor diámetro para obtener un pozo del tamaño deseado.
La capacidad de carga del cabrestante debe ser de al menos una tonelada. Además del cabrestante eléctrico, algunos artesanos instalan inmediatamente otro, mecánico. Es más eficaz en algunos casos, por ejemplo, si se atasca la tubería de revestimiento. Se recomienda utilizar dos paneles de control diferentes para el motor eléctrico y el cabrestante.
Conclusiones y video útil sobre el tema
Video #1. Resumen visual de un equipo de perforación hecho a mano:
Video #2. Variante de equipo de perforación de tipo combinado para perforación por percusión con cable y perforación con sinfín:
Video #3. Uso de la cuchara para perforación por percusión con cable:
Una instalación casera para perforar pozos – no es un equipo demasiado complejo, que deja espacio para el trabajo del ingenio. Pero hay que recordar que los componentes y mecanismos de este dispositivo durante la perforación experimentan cargas significativas. Por lo tanto, los materiales deben ser resistentes, y el trabajo debe realizarse lo mejor posible.
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Lectura entretenida, es grato saber que en Rusia aún nacen nuevos Kulibines. Me parece que si se utilizan instalaciones caseras, será problemático profundizar cien metros. Nosotros, mi hermano y yo, también intentamos hacer una perforadora, pero el asunto no pasó de los planos. Resultó demasiado costoso, aunque sigue siendo más barato que pagar a alguien. ¿Dónde se pueden conseguir planos más detallados?
No hace mucho tuve que perforar un pozo yo mismo. Tomé prestada de un conocido una perforadora casera de tipo barrena. En mi opinión, es la máquina más sencilla de fabricar y no es exigente en el trabajo. Al final, con esa instalación hice un pozo de 12 metros de profundidad, dediqué a todos los trabajos preparatorios y a la perforación aproximadamente medio día. En resumen, ahorré una suma considerable.