UNIVERSIDAD DE SONORA

ESCUELA DE GEOLOGIA

PERFORACION CON DIAMANTE Y SU UTILIZACION EN EL ESTUDIO GEOTECNICO DE OBRAS

HIDRAULICAS.

TESIS PROFESIONAL P R E S E N T A O A POR:

JOAQU IN VERDUGO BEL TRAN PARA OBTENER EL TITULO DE

GEOLOGO

HERMOSILLO SONORA, MEXICO 1 9 8 6

/ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~·/'

Universidad de Sonora

Repositorio Institucional UNISON

Excepto si se señala otra cosa, la licencia del ítem se describe como openAccess

EL PRESENTE TRABAJO Df TESIS SE IMPRIMIO CON -

EL APOYO DE LA SUBSECRETARIA DE INFRAESTRUCTURA

HIDRAULICA DE LA S.A.R.H., A TRAVES DEL INSTIT.!L

TO MEXICANO DE TECNOLOGIA DEL AGUA

HeNno.6.lUc, Sono1ta., Mo.yo 20 de 1986.-

ING, EF'REN PEREZ SEGURA COORVINAVOR VEL VEPARTAUENTO VE GEOLOGIA LJNIVER.SIVAV VE SONORA PRESENTE.-

Polt me.ello de la p11.ue.n.te pll.Opongo ante LL.6ted el .te­ ma de. .tu.U "PERFORACION CON VIAWJJTE Y SU UTILIZACIC'IJ EN EL ESTUVIO GEO - TECNICO VE OBRAS HIVPAULICAS", qu.e. lia.b.1r.a de. dua.MOllaJr. el Pa.1a.n:te. JOAQUIN VERVLIGO BELTP..AN, como 11.e.qu.l<l.lto ¡xiJte,útl pcVta obteneJI. el T.ltu.to de Ge6logoT

da.ndo de LL-6.te.d.

ATENTAMENTE ASESOR VE TESIS

PASANTE: JOAQ.UIN VERVLJGO BELTRAN

>,i ~\', ,'.- .• ~ 'L 1~

••• "" ~. / .r.]

UNIVERSIDAD U.ti".··~ ;11,,,

V SONORA

/'· ~-~ .•. ; "'11._ ~f J;., ·:2 1''~'\ .': .: ;~ ·/- .-. ~~,~~· ;::.;,.¡J l!i • .,,.

DE

•

HEIU4081LL0. BONOU TEL. :2-10"'6 l!XTS. 131 Y 1'9

- Üepo,lomenlo de Geoloqlo Junio 4, 1986

ING. GUSTAVO BELTRAN MAR Asesor de Tesis Presente.•

Por este conducto le estamos informando que este Depar· tamento ha aprobado el Tema de Tesis Profesional del Pasante JOAQUIN VERDUGO BELTRAN, titulado:

"PERFORACION CON DIAMANTE Y SU UTILIZACION EN EL ESTU• DIO GEOTECNICO DE OBRAS HIDRAULICAS".

La Comisión Revisora de Tesis estar~ integrada por maes• tros de esta Universidad y ser~ nombrada cuando el Pasante presente los borradores de su trabajo en esta Coordinación.

Sin otro particular, nos es grato suscribir a sus a··· preciables ordenes.

C.c.p. Joaquin Verdugo Beltrin

E N T !!- '.Jf¡·_:,¡..; T,\ •.· {_;¡;¡111·(.

EPS*bb

UNIVERSIDAD DE - ~ HBRMOSIU.O, SONORA TEL. :l-10~ EXTS. 131 Y 1~

~ Üeparlomenfo de Geoloqlo

NOMBRE DE LA TESIS: "PERFORACION CON DIAMANTE" Y SU úTILIZACIOtl EN EL ESTUDIO GEOTECNICO DE OBRAS HIDRAULI CAS. -

NOMBRE DEL SUSTENTANTE: JOAQUIN VERDUGO BELTRAN

El que suscribe, certifica que ha revisado esta tesis y que la en cuentra en forma y contenido adecuada como requerimiento parcla17

,,,, º''º'º' ., '''º'º ,. ···:::º~~~;~;~- s,,,,,. El ooo ,,,,,,,,, ooc1;f,o, ::~ ,.::::,,O::::·,::::A:Ooo• ,, oo cuentra en forma y contenido adecuada como requerimiento parcia17 para obtener el Título de Geólogo en la Universidad de Sonora .

. a I~~ ,,/, .-- .....• ). ING."~;ATRICIA SAHANO TIRADO

El que suscribe, certifica que ha revisado esta tesis y que la en cuentra en forma y contenido adecuada como requerimiento parcia17 para obtener el Título de Geólogo en la Universidad de Sonora.

'-' 17.. IH I tlG. FERN(NDO PAZ PELLAT

A T E N T A M E N T E

ING. EFREN PEREZ SEGURA':' . . 'iH!O.~ COORDINADOR EJECUTIVO , •. , •. , ·''"''"·";.lEZA

ESA*

r\!1,; l _ ie ' - i ;:;,".· .. : -. ~ ~1; !!1 f ~-")'. 11;':_. ;,¡•

'~~ º'•. :, !' :.' 2 \'; ;·.::')' ¡;;

\ ;! ~ t.,\._

.', () -:·:: s (; :· ...••.•. ~

A MI PADRL

POR SU EJEt-~PLPJ? TPPEAJ(' CClt"C' Tf,L

A ~I r':ADRL

POR SU CARiflO Y CONFIANZA

A MIS HERMANOS,

CON FRATERNAL AFECTO

A !"'.IS HIJOS,

POR SU ALEGRIA Y GRAN ENSH!ANZA

A MI ESPOSA,

POR SU APOYO Y COMPRENSION

A G R A D E c I r I E N T o s

AGRADEZCO DE MAf'!ERA r.uv ATENTA A LAS AUTORIDADES DE LA SECRETARIA DE AGPICULTIJPA Y RECURSOS HIDRAULICOS) C. ING. EDUARDO PESQUEIRA OLEJt SECRETARIO; C. DR. FERNANDO - GONZALEZ VILLARREAL SUBSECRETARIO DE INFRAESTRUCTURA HIDRAU­ LICA; C. ING. FERNANDO RUEDA LUJANO) COORDINADOR REGIONAL DE­ INFRAESTRUCTURA HIDRAULICA DEL NOROESTE; C. ING. JORGE LORDA­ ANDRADL SUBCOORDINA!10R CE H!GENIERIA BASICA) POR LAS FACILI­ DADES PRESTADAS U: LA PUBLICACION DE LA PRESENTE.

DE tW!ER.". MUY ESPECIP.L AL C. ING. GllSTf.VC' ~~LT~N' r'APJ JEFE ~E LA L'NIPJ\~ DE GEOLOGIA POR SIJ APOYOJ C~SEPVACif't'.ES y SUGEREr:CIAS LAS CUALES FUERm! MUY V.'\LIOSAS EN LA FORr:ACiotl -

DE ESTE TRABAJO.

MIS SIN.CEROS AGRADECIMIENTOS A MIS COMPAREROS DE­ TRftBAJO DE LA UNIDAD DE GEOLOGIAJ ASI co~o A LAS DEMAS PERSQ - NAS QUE DE ALGUNA FORMA CONTRIBUYERON EN LA ELABORACiürl DE ES­ TA TESIS.

PE~FO~ACION CON DIAMANTE Y SU UTILIZ~CION EN EL ESTUDIO GEOTECNICO DE OB1AS HIDRAULICAS.

N D I C E

I N T R O D U C C I O N

PAGINA

1 - 2

1,- Conceptos básicos de pcrforaci6n 1.- Resistencia y comportamiento de los materiales '.~ - 4

a perforar 2,- ~itodos de perforaci6n 5 - 7 3. - ~:áqu i nas perforadoras 7 - 9 {)- PP.rforadora de di em arrt e 9 - 17 J

11,- E~ui~o y herramienta de perforaci6n 1.- Torres de pcrforaci6n 2;- 8arras y ademe de perforaci6n 3,- Sarri les muestreadores 4. - lle r-r-em i enta de di amante ~;- Caracterfsticas que identifican una herramien >. ta de di am errbe , - '61- Fabricación de herramienta de diamante

111.- Trabajos de ex~loraci6n l.- ~s~ectos ir.iportant~s de los trabajos de ex~l2

ración. 2,- Selección del equipo de perforación 3,- Factores ~ve controlan la perforación ~.- Princi?ios y parámetros de O?eración de las

brocas de diamante, 5.- Fluidos de perforación

IV.- Pruebas de campo en las exploraciones geot~cnl cas. l.- Aspectos genera~es de las ;:,ruebas de perme~

bi I idad 2,- Diferentes tipos de pruebas de Lefranc 3.- ~nál isis matemático ~ara el cálculo del coe

ficiente de permeabi0I idad en las pruebas d; ti;:,o Lefranc.

4.- Pruebas de permeabi I idad tipo Lugeón

13 - 19 19 - 21 23 - J) 31 - 3.3

3~ - 47 U - 5:,

50 - 52 52 - 56 56 - 60

6Cl - 69 69 - 82

83 - 85 85 - 94

94 - 10.) 10,) - 108

11 PA,nE

::TILIZ\Cl~V< !)E LA PE'~FO!(;\CION cor: D!Ai,N:n: EN EL ESTUDIO GEOTECNICO ·:),': L..\ :3c1".ll'ILU "3,\,,: LAZA,;0", ~·.PfO, DE ~OS C-\:30S, ESTADO OE SAJA C,\­ Llf\.')i:IA su»,

l • - 1 NT'W0L!CC l i::1.: 11.- \tHE~[!)[''.Ti:S 11 l.- DAT~S DEL P~DYECTO IV.- LCCALl~\Cl0N Y ACCESO V, - F 1 ; 1 ,JG •; i\ F 1 . .\

VI.- G¡:~'L0GIA 1~EGIO~~L v 1 1. - ,; cou~G 1 \ DE LA SO)U l LLA Y V•\SO

Vi 1 !.- ~:,,'ó!,LT·\JCS 1)E US E>,PLO'\•\·'.;IC~(,ES Y PRUES.\S DE ¡) : .·\ 1\: e ; :::: 1 ~ 1 i) .:\ D

IX.- -:\:.SUl'l:'i ,JE l·\S EXPL.l):;c10NES Y P'WE8AS De PEJ. i'.~,\31LID\D

X.- T';.\TV,!l':i-:TO iJE Cl\:E,',T>.Cll'N XI~- c0:~CLJ_:s1c~~~s Y ~ECüt,'tNDACIONES

d I BL I Q_,,,.\F 1 .\

A /; E X O S

PAGINA

113 - 114 114 - 115 115 116 - 116 - 117 117 - 118 113 - 122

122 - 129

129 - 13J 130 - 131 131 - 132

; __ JIPI \OTc:C~ •º • ,.- ._. ~ '{;:, ,;, "''1, " --, .. '~ . ;. - -.. ,¡,

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Y -~;l;·t··¡ ~ i."J~LSS ;:::o.~

c:,,.,:;;ú.A

-~- 1 -:,

I N T R O D U C C I O N

Para conocer la naturaleza de las formaciones

-..¡ue constituyen e I sub sue I o, y obtener I a i nf o r-a ac i Gn necesE_

ria cn cu r. lc.u i c r- tipo de estudio seol6gico, se requiere la -

util i~~=i~n de m5todos de exploraci6n apro~iados a las nece­

sidades particulares que se presenten.

Los m6todos de cxploraci6n, de una manera

general, pueden ser de tipo directo o indirccto,de?endiendo­

de la forma de obtener la informaci6n requerida.

La perforación con diamante por sus caracte -

rfsticas especiales, es el m&todo de exploroci6n directo que

nos permite conocer con mfis exactitud las propiedades

mec5nicas de las rocas, ya ..¡ue mediante El es posible obtener

muestras rc~resentativas de las rocas perforadas.

Los trabajos de perforación son muy antiguos,

ya que existen pruebas de que los chinos y los egipcios

practicaban Qrificios en las rocas con barrenas rudimcnta -­

rías hace varios mi les de años, distinguiéndose los primeros

por la util izaci6n def mltodo de percusión, y los segundos -

por la del método de rotaci6n. Pero no fue hasta 1862 cuando

el Genoves Auguste Lechot real iz6 por primera vez un ensayo­

de perforaci6n utilizando diamantes con buenos resultados, -

esto despert6 el intercs mundial redundando en un mayor

desarrollo de las técnicas y equipos de perforaci6n con

diamante.

* '!· *

Con el avance tecnol6gico actual ha surgido -

una verdadera técnica de perforaci6n, destacando por su

especializaci6n y complicada técnica, la perforaci6n con

diamante; en nuestro país, ésta tecnica se ha venido util i -

zando ampliamente en la exploraci6n minera y en los estudios

de cimentaci6n de obras civiles importantes, y son numerosas

las empresas privadas, dependencias gubernamentales, contra­

tistas y otros, los que desarrollan mOltiples programas de -

barrenaci6n con diamante en gran parte del territorio

nacional.

La S.A.R.H. realiza trabajos de perforaci6n -

con diamante en los estudios geotécnicos de las obras hidr:i!!,

licas a su cargo (presas, canales, taneles, etc.), con el

fin de definir las caracterfsticas mecánicas, la estratigra­

fía y la permeabilidad de las rocas en el sitio donde se va-

a dc~plantar la obra, obteni~ndose la informaci6n necesaria­

para la elaboraci6n del proyecto definitivo, previniendo asf

posibles problemas que pudieran presentarse, debido a la

naturaleza err&tica de las formaciones 9eol6gicas del

subsuelo.

1.- CONCEPTOS BASICOS DE PERFORACION.

1.- Resistencia y comportamiento de los

materiales a perforar.- Debido a la diferente naturaleza de­

los terrenos a perforar, los procedimientos de trabajo para-

obtener los mejores resultados en cada caso particular que

se presente tendran que variar, adecuándose, tanto a las

caracterfsticas del terreno como a los fines del estudio al­

que esten encaminados los trabajos de perforaci6n.

Para una correcta adopci6n de los m~todos y -

herramientas en el momento de la ejecuci6n de una perfora- -

ci6n, es indispensable el conocimiento de las caracterfsti -

cas mecánicas de las rocas sobre las cuales vamos a perforar.

Podemos considerar que los materiales que

constituyen la corteza terrestre, de una manera general y

dependiendo de sus caracterfsticas mecánicas, pueden ser de­

dos tipos; materiales sueltos y materiales coherentes. Los -

materiales sueltos constituyen una 9ran parte de la capa

superficial de la corteza, y se caracterizan por tener una -

resistencia nula a la tracci6n y a la comprcsi6n simple,pero

en grandes masas son compactos y pueden soportar esfuerzos -

compresivos: pertenecen a este tipo de materiales;las arenas

las gravas, los guijarros, etc. y sus caracterfsticas estan­

definidas mediante el angulo de fricci6n interna de los

materiales, el cual dependerfi de laccirpacidad del medio, ya­

que aumenta directamente proporcional a ella.

Los materiales coherentes, por el contrario,­

presentan una resistencia a la tracci6n y a la compresi6n

simple y según la rel.ación de estas resistencias, pueden ser

fr5giles o plásticos; pudiéndose considerar dentro de este -

tipo de materiales a las rocas propiamente dichas.

* 4 *

Las rocas normalmente son frigiles y su resis­

tencia a la tracci6n es mucho menor que a la compresi6n

considerándose aproximadamente esta en un 10% de la resisten

cia a la compresi6n; la fragilidad, la resistencia a la

abrasi6n, la resistencia al cizallamiento y la dureza, son -

propiedades de las rocas que hay que tener muy en cuenta al­

momento de perforar cualquier tipo de formaci6n, esto con el

fin de hacer la elecci6n adecuada de la herramienta de corte

a utilizar. Antes de realizar la perforaci6n de un pozo, el­

subsuelo se encuentra sujeto a presiones confinantes,debi~o­

al peso de los materiales suprayacentes y a posibles fuerzas

orogénicas residuales, la ejecuci6n de una perforaci6n

viene a perturbar el estado de equilibrio del subsuelo, -

creándose otro nuevo, pero antes de lograrse el reacomodo se

producen desprendimientos 6 dilatamientos que reducen el - -

diámetro del pozo, bloqueando las herramientas de p~rfora

ci6n. Previniendo este fen6meno, es muy común que en

terrenos blandos y fracturados, se util ize un entubamiento -

met61ico del pozo, el cual ejerce una contrapresi6n al menos

igual a la presi6n de dilatamiento de las formaciones,

evitando la obstrucci6n de la perforaci6n, en otras ocasion­

es el lodo de perforación es suficiente para sostener las

paredes de la perforación.

* 5 *

2.- METODOS DE PERFORACION

Basicamente existen dos Métodos de Perfora

ci6n; estos son el Método de Percusi6n y el Método de Rota.­

ci6n. El Método de Percusi6n, consiste en perforar las rocas

sometiendolas a un golpeo repetido mediante una herramienta­

de corte llamada Trepano, acoplado en la punta de una

tuberfa lastre o sarta de perforaci6n, hasta obtener la

rotura de las rocas aprovechando su fragilidad.

Los Trepanos pueden ser de varios tipos, con­

pequeñas variantes en las formas geométricas de las cuchi- -

llas, las cuales son de acero forjado y estan reforzadas con

una aleaci6n resistente a la fricci6n y al impacto, general­

mente se usa Carburo de Tungsteno, y estos refuerzos pueden­

ser recargados cuando sufren un desgaste excesivo debido al­

trabajo,

Los Tubos-Lastre proporcionan con su peso al­

trepano, la fuerza necesaria para perforar las rocas con solo

hacer caer las herramientas sobre el fondo del pozo,haciendo

9 i rar I i geramente e I trepano para que no gol pee en el mismo­

I ugar y dar una forma circular al pozo. Una apl icaci6n muy -

común de este Método es e I uso de I os Mart i 1 1 os perforadores

de aire comprimido, donde el peso de la herramienta es

pequeño pero la velocidad de golpeo es muy elevado, el Ripio

o corte de perforación es desalojado mediante aire a presi6n

y en algunas ocasiones inyectando agua a travéz de las

* 6 *

toberas en las caras del Trepano.

El Método de Rotaci6n uti I iza una gran

variedad de herramientas de corte, las cuales son adaptados­

ª cada uno de los casos particulares, y consiste en perforar

las rocas mediante un movimiento circular transmitido a la -

herramienta de corte a travéz de la sarta de perforaci6n, el

cual puede ser recuperando un NOcleo o Testigo de las rocas­

en el caso de la perforaci6n con corona de diamante y barril

muestreador, u obteniendo unicamente el ripio o corte de

perforaci6n en el caso de utilizar trepanos de cuch-illas o -

rodillos mediante el sistema rotario; en ambos casos se

utiliza un flufdo de perforación que puede ser agua, o un

lodo de base arcillosa, para desalojar el ripio de perfora -

ción del pozo, además de enfriar la herramienta de perfora -

ci6n y formar una costra que recubra el interior del pozo, -

evitando derrumbes y anulando las posibles presiones freáti­

cas que se presenten.

La Perforación con diamante, objeto de este -

trabajo; consiste en realizar un corte circular se?arado d~I

resto del terreno un NOcleo central llamado Testigo de

perforación, extray~ndolo posterior~ente de haber sido

cortado por su base; utilizando para esta operación una

corona y una rima diamantada, para cortar y rimar el pozo

manteniendo el di&metro del barreno y permitiendo el paso de

la herramienta de perforación, estas herramientas van acopl..!

das a un barril muestreador en el cual penetra el testigo de

* 7 *

la roca perforada y es asegurada mediante un opresor de

muestra, esto para evitar ~ue se suelte la muestra al cortar

el Núcleo después de llenar el barril e hizarlo a la superfl

cie; el barril va acoplando a la punta de la sarta de

~erforación la cual le transmite un movimiento de fotaci6n -

producida por una máquina perforadora especialmente disefiada

para estos fines,

3 . - liAJU I NAS PERFORADORAS,

las t.iáquinas Perforadoras más utilizadas en -

los trabajos de exploraci6n de minas u obras civiles importa.!l

tes son la Perforadora Kotaria y la Perforadora de Diamante,

la Perforadora Rotaria, nos permite obtener

testigos muy alterados de l ee f or-m ac i onc e t que se cru •• an

durante la perforaci6n, ya 4ue solamente podemos obtener el -

ripio o corte de perforación que nos levanta del fondo del

pozo la circulación de lodo, las muestras obtenidas son poco­

representativas de las rocas perforadas, reduciéndose el

valor de sus caractertsticas debido a la trituraci6n y conta­

minación del material perforado, cuando se uti I izan motores

neum~ticos, donde el aire comprimido levanta el ripio al -

exterior del pozo, su valor como máquina muestreadora es

practicamente Nulo,

Esta Máquina Pe cf or-ador-e, de una manera

y ' .,• ';.: • .;¡,

:.,-- _·· ·-··,)

~ ~· ; ; . .?lJ ••. ..; .)

* 8 * ··;,;i:'.os ~\.;;, 'C.}~ZA

general emplea dos tipos de herramientas de corte, siempre -

animadas por un movimiento de rotaci6n transmitido a travéz­

de la sarta de perforaci6n por la máquina, estas son:

Los Trepanos de Cuchilla, que deshacen el fondo del pozo y -

son convenientes para terrenos blandos y los tre~anos de

conos o rodillos, en los que los dientes se comportan como -

pequeños trepanos comunes, rompiendo las rocas fr&siles, y -

son empleados en terrenos duros, desde los medianamente·

duros hasta los abrasivos.

Este tipo de m~quinas perforadoras tienen la -

ventaja de obtener altos rendimientos de perforaci6n en

trabajos donde la estructura Geol69ica del subsuelo es bien­

conocida y no es necesario obtener nOcleos de las rocas

perforadas, además se tiene la ventaja de perforar di6metros

bastantes grandes con costos relativamente bajos. Estas

máquinas perforadoras son ampliamente utilizadas en la

exploraci6n petrolera, ya que con ellas es posible atravezar

rapidamente los terrenos estériles que cubren las rocas alm~

cenadoras de petr61eo, de manera similar se utilizan en la -

exploraci6n Geohidroló9ica.

La Perforadora de Diamante, es la máquina que­

se emplea en la mayorfa de los trabajos de exploraci6n

uti I izando una serie de herramientas muy especial izadas pe1ra

la obtenci6n de NOcleos o testigos de las rocas perforadas,­

pudiendo elegir entre ellas la herramienta más adecuada, - -

se90n las care1cterfsticas de cada tipo de formaci6n, cosa

~ 9 *

que seria imposible con otro tipo de máquina perforadoras.

Con este tipo de máquina perforadora, se tiene

la ventaja de obtener muestras representativas de las

caracterfsticas mecánic~s e hidrológicas del terreno,además­

de perforar facilmente las formaciones duras, ya que se

utilizan como herramienta de corte, brocas y rimas diamanta­

das, gue cortan la roca y la recuperan mediante un barril

muestreador especialmente diseñado para este fin.

Este tipo de máquina es la más uti I izada en

los estudios exploratorios de Obras Civiles y en la Explora­

ci6n Minera.

4.- PERFORADORA DE DIAMANTE:

Las Perforadoras de Diamante, en conjunto con­

sus herramientas auxiliares y complementarias han obtenido -

tal desarrollo que pueden operar de manera autónoma, real i -

zando todos los trabajos ·~¡ue se puedan presentar en una

perforaci6n, como son:

a) Perforaci6n ¡:,ro~iamente dicha.

b) Obtención de Núcleos de las rocas perfora -

das.

c) Circulación del agua requerida en la perfo­

raci6n.

d) Perforación y entubamiento de brocales.

* 10 *

e) Perforaci6n para colocací6n de ademe en

formaciones propias a tener derrumbes y

cafdos.

Una M&quina Perforadora normalmente se inte -

gra por los siguientes elementos:

A.- UNIDAD MOTRIZ

Puede consistir en un motor de Gasolina, -

Díessel, Neum&tico o eléctrico, según las necesidades del

caso, ya que normalmente los tamaños más comerciales de

perforadora con diamante son suministradas por los fabrican­

tes con un diseño y montaje para ser equipadas opcionalmente

con cualquiera de los tipos de motores antes mencionados:

Mediante transmisiones adecuadas, ya sea ban­

das, discos de fricci6n, sistemas de engranaje, etc., o la -

combinaci6n de dos o más mecanismos de este tipo, el motor -

transmite la energfa Cinética necesaria a los otros elemen -

tos de la m&quina con son:

A) Cabezal de perforaci6n, el cual acciona y

controla la sarta de perforaci6n •

. B) Tambor del mal¡¡cate, el cual puede ser

utilizado para el autoarrastre de la máquinil perforildora y -

otrils maniobras.

C) Ciibrestante de maniobras de tipo •c.ibeza -

de Gato•, empleando en las maniobras de hincado de tuberías-

* 11 *

y otras diversas, secundarias y auxiliares.

D) En algunos modelos de perforadoras, el -

motor de la misma sirve como unidad motriz de la bomba de

circulaci6n de agua, cuando la misma forma parte integral_­

de la máquina perforadora.

E) Circuitos de los mandos hidráulicos de la -

m&~uina cuando intevienen en la misma.

La M€iqu i na Perforadoras pueden ser montadas

sobre Chassis equipado con patines de acero; llantas de hule

o columnas, este último montaje cuando se trata de perfora -

doras neúmaticas o eléctricas especialmente diseñadas para -

trabajos subterráneos, generalmente las perforadoras son

suministradas por el fabricante con el montaje, a opci6n'del

comprador.

B.- CABEZAL DE LA PERFORADORA

Este elemento es el que controla el avance de­

la broca, regula la velocidad de rotaci6n de la misma y

controla la carga axial transmitida por la sarta de perfora­

ci6n, la cual no debe de exceder de una magnitud crftic• que

depende del tamaño de la broca y otros factores.

En las Perforadoras de tamaño mediano, el -

cabezal de perforaci6n se encuentra articulado a la miquina­

por medio de un sistema de charnela y perno, que permite - -

girarlo sobre el plano vertical, y abrirlo durante las maní~

* 12 *

bras de colocaci6n o hizado de las varillas de perforaci6n,­

las que en su turno quedan sujetas• las quijadas o mandrí -

les del broquero alimentador de avance que forma parte del -

propio cabezal de perforaci6n.

En los modelos grandes, la perforadora se

encuentra montada sobre rieles y cuenta con un sistema

retractil que acciona hidráulicamente, permitiendo que la

máquina se deslize hacia atras sobre los rieles, incluycndo­

el cabezal para permitir las maniobras del varillaje de

perforaci6n, colocaci6n de aciemes, etc.

MECANISMO DE AVANCE

El cabezal de Perforaci6n tiene incorporado -

un mecanismo de avance el cual puede ser hidráulico o mecán.i

co, en el 6rbol de este mec~nismo se encuentra montado un

mandril tipo mordaza al cual se sujetan las varillas de -

perforaci6n.

Por medio de sistemas hidráulicos o de engra-

, nes el cabezal transmite el movimiento de rotaci6n y de ava.!l

ce al árbol del mecanismo de avance, del cual se encuentra -

suspendida toda la sarta de perforaci6n. Por lo general en -

todas las máqui.nas se dispone de sistemas de engranaje, que­

les permite operar a 3 6 4 velocidades de rotaci6n,guardando

cada una de ellas relaci6n perfectamente definida ~on el

avance.

* 13 *

Los mecanismos a base de sistemas hidráulicos

son más convenientes para trabajos real izados en formacion•

es cavernosas o muy fracturadas; su empleo tiende a genera•

lizarse cada vez más, especialmente cuando se trata de

perforaciones muy profundas, en las que parte del peso de•

toda la sarta de perforaci6n, gravita sobre el cabezal a

fin de evitar que sobre la broca se ejerza una presi6n

excesiva que pudiera lle9ar a destrufr los diamantes de la-

misma.

Actualmente predomina el empleo de cabezales•

con avance hidráulico y pueden ser utilizados en combina-.

ci6n con el mecanismo de la máquina para realizar perfora~

ciones con martillo neumático y brocas tric6nicas, haciendo

asf el trabajo de una máquina rotaria con avances de un 40%

más lento; evitando el uso de dos máquinas, cosa que no se.

puede obtener con cabezal mecánico.

El precio de adquisici6n no difiere de los

avances mecánicos y tiene la ventaja de que su mantenimien•

to es muy bajo comparado con el mecánico.

G~"" ~lALACATE

En general todas las perforadoras de diamante

de mediana capacidad del tipo de superficie. se encuentran~

equipadas con un malacate o tambor montacargas accionado

por el propio motor de I a perforadora. El Mal acate es de

usos multiples y comunmente se emplea en las maniobras de~

* 14 *

hizado y colocaci6n de varillaje de perforaci6n, ademcs,ctc.

maniobras de auto-traslado de la máquina auxiliándose con -

un cable y un "Muerto" u otro elemento similar.

Los malacates Estandard, por lo general se

encuentran equipaóos con un sistema planetario de engranes­

y se pueden seleccionar varias velocidades de elevaci6n.

Adicionalmente a estos malacates, opcionalmc.!}_

te muchas m~quinas se equipan con cabrestantes secundarios­

del tipo conocido como" Cat Hed" (cabeza de gato) los que- t''' s'8rt'~·dc mucha uti I idad para maní obras secundarias. Estos

cabrestantes generalmente son accionados por medio de

cab I es man i I a.

Actualmente las m~quinas perforadoras v1enen­

dotadas de un malacate extra acoplado a la misma para el

uso de I lv i re L i ne •

D.- OPERACIONES DE PERFORACION

De una manera general las Compañías Mineras -

de Obras Civiles y Contratistas, efectúan dos tipos de

operaciones de perforaci6n:

Las operaciones de perforaci6n en superficie­

y las de perforaci6n subterr~neas, las cuales pueden real i­

zarse con recuperación de Núcleo, o sin recuperaci6n de

Núcleo. Los trabajos de Perforación de Superficie, &e hacen

* 15 * 11:L s ·.:,· : ¡;¡ 'fl.~ 'RA~A \.:i G~.1.:~l..:.C.bA

basicamente con el mismo equipo que los tr0bajos de

perforaci6n subterránea, con la diferenci~ qu~ los equipos­

para superficie son mayores e impulsados por motores

diessel o gasol ina,en ocaciones se utilizan también motores

neumáticos,

La mayorfa de los equipos de superficie se

montan en patfn o en cami6n y sus capacidades llegan hasta-

5,000 pies de profundidad, dependiendo del tipo de equipo y

del diámetro,

Por otra parte, los equipos para perforaci6n­

Subterráneas son usualmente de tamaño menor y mayor versatl

l idad, debido a las limitaciones de espacio y requerimien -

tos menores en profundidad, las fuentes de energfa son aire

comprimido y eléctricidad para evitar contaminaci6n por la-

eombustion de las m~quinas en los interiores. Las capacida-

des son aproximadamente hasta 1,500 pies, Estas unidades

normalmente estan montadas en 1 6 2 columnas de acero, sin­

cmbargo algunos equipos mayores estan montados en patines y

equipados con motores neumáticos gemelos y alcanzan profun­

didades mayores a los 4,000 pies,

Las unidades de bombeo son generalmente

pequeñas; solo capaces de suministrar agua o lodo a gastos­

de 15 a 25 ga·I ones por minuto, Las bombas más grandes

usadas en t,\inerfa y Construcci6n tienen capacidades máximas

de 35 galones por minuto, Con este tipo de equipo los

volúmenes de circulaci6n para la mayorfa de las operaciones

•.. ·.~:J

* 16 *

de perforaci6n varian entre 5 y 15 galones por minuto,

dependiendo del diámetro del barreno, espacio anular y pre­

siones de circulaci6n que se encuentren. Es práctico común­

reducir los volúmenes de circulaci6n conforme el barreno

es m&s profundo, debido a las altas presiones inherentes

a barrenos m&s profundos desde el punto de vista de brocas;

esto no es una práctica muy recomendable y no debe hacerse­

ª menos que la formaci6n sea susceptible de fracturamiento­

hidr¡ul ico.

Independientemente de estos dos tipos blsicos

de operaciones de perforaci6n (Superficie y Subterránea)hay

dos Métodos diferentes de recuperaci6n de muestras: El con­

vencional y el Wire-Line.

A.- METODO CONVENCIONAL

Las operaciones de perforaci6n requieren

barras de perforaci6n Estandard o de las serie"\~~ barriles

convencionales y brocas convencionales.

Para recuperar el barril muestreador, se

deber¡ extraer la sarta de perforaci6n completa del barreno.

B.- METODO l'llRE-LINE

Se requiere un barril el cual tiene un tubo -

interior que puede ser extrafdo a travéz del interior de

las barras de perforación, por medio de un cable. Este

Método requiere de barras especiales, pero eliminan las

* 17 *

extracciones frecuentes de la broca, y como consecuencia es

más ventajoso confcrme la profundidad del barreno es mayor.

La velocidad de rotaci6n util i~ada varia -

usualmente entre 100 r.p.m. y 1,8JO r.p,m. dependiendo del­

diámetro del barreno, la profundidad y el tipo de formaci6n

que se va a perforar,

ESPECIFICACIONES COMPARATIVAS DE MAQUINAS PERFORADORAS

CAPACIDAD EN METROS CAPACIDAD EN METROS M O T D R CABEZAL PESO MARCA BARRAS ES TAN DAR W IR E L IN E R. P.M. EN BRUTO

E W A W aw N W A O 8 O N O H O MINIMA MAXIMA MEC H K L S. LONGYE·AR

WOLVERINE 270 205 l!',O 100 220 160 90 259 12,11:. X ·1-"-5 .. 24 .. 1134" 270 20S 1,IO 100 220 160 90 259 1391 X S35

600 500 ,¡00 30,i S25 ,i2s 325 22S: 2" 1510 X 1360 "se" e,

"44" 9SO eso 700 550 950 725 S75 325 2f3 1800 X 1390 lSOO · 1220 975 760 1325 1035 nos 530 75 2100 X 2061

ctllCAGO PNEUMATIC CP-1111 170 130 70 30 lf'O 1.40 ~s 160 soo X 70 CP-1111 19f'. lSO 90 so 210 1.60 70 220 1000 X 90 CP-8 360 30S 17S 150 390 300 225 160 7S 1100 X 615 CP-ID 670 610 39S 330 715 580 360 280 75 1800 X 1500 CP-DO-HYD 3000 2300 1708 1S2S 2300 1900 HSO 1200 180 2100 X 3100

·~., o y II Hl-111 155 105 7S 160 120 80 160 soo X 85

GOLDFINGER 410 300 160 110 305 220 160 200 1300 X 140 RAMROD 900 765 610 ~60 fOO 650 400 22S 7S 1100 X 1/,00

U SHD 1220 9t!S 76S sso 1300 ioos 795 600 120 1420 X 2100

BOY LES llAZOOKA 30 20 70 MINE llAR 2~S 200 160 2SO iro 1100 3000 X 110

BBV-2 sso ,!SO aso 260 .!::o 360 2r:o 160 soo X 210 aes-, ,190 36S 27S 21!S '~ ~.: o 366 2:0 75 960 X 860 BBS-17A 670 s 1:1 390 360 5.':o ,160 31!5 210 110 1100 X 12SO BBS-511A 914 1060 850 760 1200 960 r:oo 600 90 1500 X 1400 aas- 411 A 1200 1150 975 [¡JO 1350 1000 BSO 7oc 90 1800 X 2100

* 18 *

11- EQUIPO Y HE.Kx . .\li:I E.NTA DE PERFORACION

1.- TORRES OE PERFORACION

A) MASTIL O TRIPIE

Como e I emento ilUX i I i ar de toda r.liqu i na

Perforadora pequeña o mediana del tipo de superficie, y

aunque no for111e parte integral de la misma, siempre se 6ti­

li%a una ligera estructura metllicil f.abricada a base de - -

elementos tubulares dispuestos en forma de tripie, que hace

las veces de torre de maniobras, en cuya parte superior se­

•onta una polea de capacidad adecuada para lilS maniobr.as

requeridas en el manejo de l.s barras de perforaci6n, sartil

completa, tuberfas de ademe, etc., que se reali%an emplean­

do como fuerza tractiva la suministrada por la propia -

perforadora, a trav&s de su cabrest¡¡nte o malacate. La

altura del tripfe 4ueda gobernada por la longitud de las

barr.as empleadils. En perforador¡¡s muy grandes montadas

sobre cami6n, del tipo empleando en perforilciones de pozos

petroleros, la miquinil suele ser suministrada incluyendo

como equipo integral una torre especial para maniobras, que

se levanta o baja por medio de gatos hidriulicos telesc6pi-

cos.

B) COLUMNA

las perforadoras de diamante del tipo neumi -

tico diseñadilB pilra tr.abajos subterrineos, se f.ibrican

* 19 *

incluyendo su montaje consistente en una columna sim~le o -

doble.

La columna se sujeta empleando el tornillo

telescópico de yue está provista, Generalmente las perfora_­

doras de éste tipo estan articuladas de tal forma que pueden

girar sobre un plano vertical para real izar perforaciones

con I a i ne I i nac i 6n deseada, C~_<3._r,do se. encuentran equ i padas -

con mecánismo extractor de barras, todo el conjunto gira el­

mismo, manteniéndose siempre con su correspondiente alinea -

miento, el giro de los cabezales suele ser completo (3602).

2,- BARRAS DE ADEMES DE PERFORACION

Las barras de perforaci6n, son tubos de acero­

maqu i nados con gran pr-e c is i 6n en sus extremos, en I os que se

encuentra labrada una rosca interior tipo hembra, a la que -

se conecta el correspondiente vistago o espiga del copie de­

un ion, Los c op I es son conectores muy cortos dotados de cuer­

da o rosca tipo macho en sus espigas.

Las barras de perforación deben realizar las -

siguientes funciones:

a) Transmitir la rotación desde el cabezal de­

la perforador~ hasta la broca colocada en el fondo de la

perforación, Consecuentemente, las barras deberán ser del

diseño adecuado para resistir los esfuerzos de torsi6n

inherentes a este trabajo,

!-'::1~Ll0TECl\ ,.-,,;,

* 2J * g1, ;;.\R:::· : m.'o.~ H:\f.A 't'i'. .:~:-._r~i\~~¿A

b) Transmitir la µresi6n de avance desde el -

cabezal de la perforadora, hasta la correspondiente broca en

el fondo del pozo. Por consiguiente se deberin emplear

barras de secci6n y caracterfsticas adecuadas para que resi~

tan las cargas axiales a que quedan sometidas, sin que

sufran serios fliill!beos o distorsiones.

c) Servir como conducto para el flufdo de

perforaci6n que debe llegar en volGmen y• presi6n adecuados

hasta el fondo del pozo, para enfriar la broca y limpiarla -

tirando los pequeños fragmentos del corte.

Con excepción de las brocas y de los barriles

muestreadores, ningun otro elemento o herramienta de perfor~

ci6n de diamante se encuentra sometido a condiciones tan

adversas como las barras de perforaci6n, las que soportan

una compleja combinaci6n de esfuerzo. Cualquier falla en las

mismas puede ocasionar molestas y costosas averías, pérdidas

de tiempo, e incluso la pérdida del pozo y herramienta.

Las medidas de las barras de perforaci6n son­

muy variaoas. The Diamond Core Dri 11 Manufactures Asociation,

en la cual se encuentran agrupados la mayorfa de los fi1bri

cantes de equipo de perforación de ~iamante en los E.U.A., -

ha estandarizado la nomenclatura, calibres y correlaci6n de­

las herramientas empleadas en la perforaci6n de diamante, de

tal manera que basta con conocer la designaci6n de la broca­

empleada, ::,ara determin_ar exact.mente que barrí I muestreador,

barra de perforaci6n,- rimas, etc., deberán emplearse para

* 21 *

trabajar con las mismas en condiciones normales, se anexan­

tablas con la nomenclatura estandard de referencia, aplica­

ble a todas las herramientas en cuestion.

En la nomenclatura de referencia, la primera­

! etra designa e I di :imetro de I a perforación; 1 a segunda

indica la serie o el grupo de difunetro de broca, rima y

ademe, en la que la herramienta se ada,:,t.i o se ajusta;. si -

multaneamente, en los términos de dos letras se fndica el -

diseño especffico al que ~orresponde, en los términos de

tres letras, el diseño queda señalado por la tercera letra,

consiguientemente las letras "X", HW", y HQ", son indica­

tivos del grupo de diseño.

La.herramienta de perforación fabricada de

acuerdo con las normas de la D.C.D.M.A., es de tipo telesc~

pico en orden decreciente de di&metro y funciones; por

ejemplo, una broca zapata de ademe "NX" perfora un diámetro

por el cual puede introducirse perfectamente un ademe "NX"­

dentro del cual puede pasar una broca de muestreo "NX" y su

sarta de perforación correspondiente, de la misma manera se

puede telescopiar herramienta de las serie "(l" o "W".

Los fabricantes de barras de perforación por­

lo regular fabrican dos tipos de barras: la Barra Recalcada

y la Barra de Pared Recta.

La Barra Recalcada la hacen en todos los

diámetros de I a serie "X" y '"-11" y no es muy recomendab I e

por los siguientes factores: presentan exceso de desgastes-

* 22 *

en el diámetro interior, son debile• en el c••o de pegades -

de la sarta de perforaci6n en el p0%0, degollándose en el

centro por lo regular y en caso de ser seccionada en sus - -

paredes, el di~metro interior no nos permite hacer una nueva

rosca.

la Barra de Pared Recta tambifn es fabricad~­

en todos los di~metros de la serie •x" y "W".

Esta barra es la m~s recomendable para

utilizarse en la barrenaci6n, ya que elimina los factores de

las barras Recalcadas.

Actualmente existe la Barra de Perforaci6n

Wire-Line en la serie •Q" que esta siendo utili%ada con la -

implementaci6n del sistema Wire-Line a la perforaci6n.Exis -

ten en el mercado una gran variedad de barras Wire-line por­

ejemplo:

A) Barra con rosca cónica sin copie protegida

con un baño de niquel en un extremo para proteger un poco el

desgaste ocasionado en las uniones.

B) Barra con rosca recta y copie sin protec -

ci6n como en el caso anterior.

C) Barra con copie c~mbiable con un di~metro­

mayor que el di~etro exterior del barril muestreador. Este­

tipo de barra es utili%ado con mas frecuencia en las

miquinas rotarías, pues ofrece una mayor resistencia en la -

operaci6n.

ESPECIFICACIONES ESTANCAR DE BARRAS Y ADEME DE PERFORACION

BARRAS

OIAMETRO EXTERIOR DtAMf;TRO INTERIOR PESO UNITARIO CONT. AGUA POR SERIE :SO MTS. ( 100)

MM. PULO. MM. PUL G. K L S. L 8 S. L TS. GAL. E 33.3 1 -5/ 1 ¡; 21 , 4 27/3? 12. 7 28 11. O 2. <l .\ 413 1-5/8 28.6 1-1/8 17. 2 38 19.5 5.2 B 484 1-29/32 35.7 1-1.3/32 20.8 46 30,5 8. 1 N 603 2-3/8 508 2 22.2 49 61. 7 16. 3

RW 27.8 1-3/32 18. 2 23/32 8,6 19 7.9 2. 1 El\' 34.9 1-3/8 22.2 7/8 14. O 31 11. 7 3 .1 AW 44.4 1-3/4 30.9 1-7/32 19.9 44 22.9 6 .1 BW 54.0 2-1/8 44.5 1-3/4 19.0 42 47,3 12. 5 NW 66.7 2-5/8 57.2 2-1/4 24.5 54 78.3 20,7 HW 88,9 3-1/2 77 .8 3-1/16 38,6 85 145.0 38.3

AQ 44.5 1 -3/ 4 34.9 1 -3/8 14. 1 31 29.2 7.7 IlQ 55.5 2-3/16 46.0 1 -13/16 18. 2 40 50.7 13.4 NQ 69.9 2-3/4 60.3 2-3/8 23.1 51 87.1 23 .o liQ 88.9 3-1/Z 77.8 3-1/16 34.9 77 144.6 38.2 PQ 117. 5 4-5/8 1 03. 2 4-1/16 46.5 103 255.0 95.1

ADEMES

EX 28,6 1 -5/8 18. 2 1-13/16 7.8 18. O 8.5 2.5 AX 57. 1 2-1/4 50.8 1-29/32 12. 7 28.0 67.7 16. 3 BX 73.0 2-7/8 62.7 2-15/32 25.8 56.8 89.2 25.0 NX 88.9 3-1/2 77.8 3-1/16 34.5 76.0 ~ 45. O 38.3

EW 40.6 1-13/16 38. 1 1 -1 /2 12. 7 28.0 32.5 9.6 AW 57.1 2-1/4 48.4 1-29/32 17. 2 38.0 54.3 15. O BW 73.0 2-7/8 60.3 2-3/8 31. 8 70.0 87, 1 23 .o NW 88.9 3-1/2 76.2 3 39.0 86.0 138,0 37,1 HW 114 .3 4-1/2 101 .6 4 51. 3 113. O ?48.3 92.5

* 23 *

J.- BARRILES MUESTREADORES

Un Barril de perforaci6n~ basicamente consis­

te en una herramienta tubular que va montada en el extremo­

inferior de la sarta de perforaci6n, conect&ndose por su -

extremo opuesto la broca propiamente dicha, la que por lo -

general suele consistir en dos unidades, una broca de mue!.

treo del tipo de corona, que es la que realiza el corte en

el frente o fondo de la perforaci6n, y una segunda broca

1 !amada rima, cuya final}dad es ampliar la secci6n de la -

perforación manteniendola a un calibre adecuado para que

por la misma pueda descender la sarta, y en especial el

propio barril, a6n en los casos en que la broca de corona

sufra desgastes.

A medida que la broca de muestreo avanza

durante la perforaci6n, va cortando el nGcleo o cora.6n de­

roca que penetra dentro del barril de muestreo, operaci6n­

que continóa hasta que se supone lleno el barril, logrando­

lo cual, normalmente es necesario hacer extraer toda las -

sarta de perforaci6n, cuando se utilizan barriles de tipo­

estandard, para recuperar las muestras de referencia con­

la finalidad de real izar los an~I isis de laboratorio

requeeridos. Es frecuente hizar el barril antes de llenarse

debido a bloqueos que no le permiten seguir recuperando !a­

muestra. Son muchos y compleJos los factores que afectan el

grado de recuperación de mue$tras, entre los que destacan -

por importancia; el tipo de formación perforada, pero muy­

especialmente, que sea utilizado el tipo de barril

* 24 *

muestreador mas adecuado para las rocas de que se trate, - -

aún en los casos en que la formación se preste, si se

emplea un barril inadecuado, la recuperación sera sumamente­

defectuoso.

En la actualidad se emplean los siguientes

tipos de barril muestreador:

Barri I Romeedor:

Barril de tubo sencillo

Barri I de doble tubo, tipo rígido

Barrí I de deble tubo, tipo giratorio.

Barri I mue s tir-e edcr- tipo "'L"

Sarri I muestreador, \Jire-Line

Barri I muestreador de triple tubo,h'ire-Line

Cada uno de el los se diferencia de los otros-

por al9un diseño mejor o por sus caraeterfstieas de opere- -

ción.

Cada tipo de barril tiene alguna c~al idad

optima bajo la cual se adapta mejor a sus usos, sin embargo

por años los barriles muestreadores de tubo sencillo y de

doble tubo rigido han sido de menor uso y calidad.

A) BARRIL DE TUBO SENCILLO:

Es sencillo y extraordinariillllente rfgido,

esta corstitufdo por una cabe~a, tubo, broca, rima y opre -

sor de la muestra o núcleo.

La principal objeción del barril de tubo -

sencillo, es que el flufdo de perforación pasa sobre la

* 25 *

EQUIPO COMPLEMENTARIO DE BARRENACION

Conexiones poro el swivel

Swive!

Copie Reductor Guia (Bushing) para Barra

a Ademes Mon'iuera de Alta Preslon

Guia ( Bushln ara Barra o Ademe

~g) '1:t~ w m •• 1 '· 1

Eluidos

Barra de P~rfor9~~lon

Barril Muestreado

Jte Oloman

* 26 *

muestra durante su introducci6n al interior del barril y en

rocas alteradas o formaciones suaves, estas son lavadas o -

destrufdas, no obteniendo recuperaci6n o afectando el mues-

treo.

Otra objeci6n es que el núcleo o muestra, se encuentra fija y esta expuesta a la rotaci6n del tubo. Esto

tiende a crear un bloqueo, especialmente en el rompimiento

de las formaciones o desintegraci6n del núcleo hoy en dta -

el barril muestreador del tubo sencillo es usado par•

iniciar los pozos, perfo~aci6n en rocas muy compactas y

sanas o para aplicaciones especiales.

B) BARRIL DOBLE TUBO TIPO RIGIDO

El segundo avance es el diseño de barriles -

muestreadores, fue la introducci6n del barril doble tubo

rfgido, este barril. ofrecfa alguna protecci6n a la muestra

sobre todo a que las muestras no fueran lavadas y desinte -

gredas, esta vez, el flufdo de perforaci6n circulaba por el

espacio anular, entre el tubo exterior y el interior.

No obstante que se realizaron algunos avan -

ces con este diseño, el núcleo todavfa estaba sujeto a la­

rotaci6n del tubo interior y el muestreo no fue protegido -

de su desintegraci6n através o durante su introducci6n,

algunas pulgadas dentro del tubo interior, dando como resu!

tado muestras lavadas o pérdidas espe~ialmente en las zonas

suaves.

* 27 *

C) BARRIL DOBLE TUBO TIPO GIRATORIO

El tercer paso en el diseño de barriles

muestreadores, fue la modificaci6n del barril doble tubo -

rfgido, que inclufa un balero entre el tubo interior y la -

cabeza del barril.

Este cambio permitio que el tubo interior

quedara fijo miesntras el tubo exterior giraba, este nuevo -

diseño fue de gran importancia en el avance del muestreo o -

recolecci6n de nGcleos. Este barril tiene un mayor inconve -

niente y es que las formaciones suaves se siguen desintegrau

do, debido a que la descarga· de los flufdos estan algunas

pulgadas dentro del barril, o sea que el tubo interior no

protege la muestra sino cuando éste se encuentra distante de

la ~escarga algunas pulgadas dentro del tubo interior.

D) BARRIL SERIE "L"

Este barril viene a modificar al anterior, e

incluye varios cambios para superar los inconvenientes del

barril original doble tubo tipo Swivel.

En este diseño el opresor esta sujeto por un­

porta-opresor implicando que se trata de una extensi6n del -

tubo interior, mas cercano al tipo .de la broca de diamante.

Esto reduce el lavado sufrido por la muestra en los barriles

anteriores. El nGcleo pasa al interior del tubo tan pronto­

como pasa la broca, por lo que se expone en una irea peque­

ña al choque del flufdo de perforaci6n.

* 28 *

La expansi6n por contacto del agua de la

muestra reduce el área através del cual el flufdo pasa dando

como resultado un aumento en la presi6n de bombeo que es

registrada en la superficie. El perforista puede tomar medi­

das para eliminar el bloqueo, si es necesario, puede dejar­

circulando, aumentar la presi6n de la bomba, o extraer el

barrí 1, para no quemar la broca y separar mas la distancia -

del tubo interior a la broca de diamante (1/16"-1/SH) o mas,

segun el criterio del encargado de perforaci6n. Este barril­

t i ene gran aceptac i 6n para, recobrar mue s-cr-as en zonas suaves,

fracturadas o alteradas y con brocas especiales ,lodos, etc.

se han obtenido muestras que eran imposibles de recuperar

con otros tipos de barriles, el inconveniente es que por

cada tramo muestreado se tiene que sacar o extraer toda I a­

sarta cle perforación, en un pozo profundo, esto representa­

un incremento en el costo por metro perforado, por lo tanto­

solo resulta conveniente para pozos someros.

E) BARRIL MUESTREADOR l'llRE-LINE

El barril dire-Line ha sido el mayor avance -

aportado a la mec5nica de rocas y de estudios del subsuelo -

el cual consiste en tres partes b~sicas:

a) Un barril de doble tubo tipo Swivel

b) Una cabeza con v&lvulas,pinula y candado -

que fija su posici6n en el tubo interior.

c) Un pescador para extraer el tubo interior

completo hasta la superficie o soltarlo en el fondo para - -

* 29 *

continuar el muestreo, todas las maniobras son atrav~s de la

tuberfa de perforaci6n.

las Barras de perforaci6n Wire-Line son mayo -

res en diámetro que las barras convencionales y su diámetro­

interior es suficiente para permitir el paso del tubo

interior, la pared de estas barras es delgada y esta confir­

mado operativamente que dan buenos resultados en pozos

someros y profundos,

El tubo interior completo consta de las

siguientes partes: Portaopresor, opresor, tubo interior y C1!

beza con las válvulas, pínula y candado para fijar todo

este ensa~ble al tubo exterior del barril, Cuando el tubo

penetra para su posición de muestreo, su cafda es amortigua­

da y parada por el candado y el anillo tope que se encuentra

fijo en el tubo exterior y con esto se evita que el tubo

inter.i or destruya I a broca.

E I opresor y porta-opresor que se conectan a 1-

tubo interior se colocan muy cerca al tope con la broca

(1/8" o 1/16") y se ajusta el ensamblaje del tubo interior -

~I exterior con su copie candado y adaptador, Esto previene

de movimientos del tubo interior durante la perforaci6n.

Para romper el núcleo, la sarta es levantada -

poca altura, esto hace que el opresor se cierre o rompa la -

muestra, entonces es bajado el pescador por medio de un

cable delgado 3/16" o 1/4# accionado por un malacate de alta

velocidad, logrando conectarse en la pínula, el jalon hacia-

* 3c, *

arriba hace que los seguros se cierren, para poder asf levan

tar hasta la superficie el tubo interior, se desacopla el

porta-opresor y se extrae la muestra de su interior.

Bajo condiciones normales el contar con otro

tubo interior puede agi I izar la maniobra, ya que mientras -

uno es enviado al fondo del barreno, el otro se le esta

extrayendo la muestra y esta se coloca en las cajas para su- . , ,

conservac1on o envio.

F) BARRIL D~ TRIPLE TLlBO ~IRE-LINE

Este tipo de Barril de basicamente similar al

barril jire-Line, difiriendo en que a~ste se le ha afiadido -

un tercer tubo partido longitudinalmente y acoplado dentro -

del tubo interior. Su superficie interior esta cromada con -

una aleaci6n de cromo de poca fricci6n,

entrada del núcleo.

lo que facil itá la-

La toma de muestras con el barril de triple­

tubo se hace igual que con el barrí 1 ~ire-Line, sin embargo,

después de que el conjunto del tubo interior se ha extra'tdo

a través del varillaje, se desmonta la caja porta muelles y­

e! tubo bipartido se ~xtrae del tubo interior bombeando

hidráulicamente, la mitad SU?erior del tubo bipartido se

levanta cuidadosamente, encontrándose dentro el n6cleo o

testigo en condiciones virtual~cnte inalteradas.

Este tipo de burri I ofrece grandes ventajas -

en la toma de muestras en c ar-b on , formaciones arcillosas o -

muy fracturadas y alteradas.

* 31 *

4.- HERRAMIENTA DE DIAMANTE

las brocas de diamante independientemente de -

su diseño. caractertsticas y aplicaci6n constan de tres PªJ:

tes muy diferentes entre si. tanto por su naturaleza como

por su objetivo. estas son: El Diamante Propiamente dicho La

Matriz y El Zanco.

A) O I AMANTE

El diar.iante es el elemento cortante de la

broca debido a sus propiedades de dureza unicas en la­

naturaleza (elemento mas duro en la naturaleza, 10 en la

escala de ~ohs.) y está constitufdo por carbono puro, crist,:

lizado bajo el sistema cúbico o regular a presi6n y tempera­

tura muy elevadas. es transparente y a veces incoloro o

ligeramente amarillo verdoso o pardo. coloraci6n que depende

del.as impurezas ~ue contiene, aparte de su extraordinaria -

dureza. propiedad ~ue es aprovechada en la perforaciSn, -

posee desventajas para su uso en herramientas de diamante,ya

que es sen~-¡~-'~--ª las altas temperaturas, incrementtlndose -

dicha sensibilidad al aumentar el porcentaje de impurezas al

grado de yue pueden quemarse convirtiéndose en CO y C02 ade­

mis de que posee poca resistencia a! impacto, rompiéndose

con relativa facilidad. siguiendo los planos de crucero,esto

sucede en la perforaci6n ya que los diamantes son sometidos­

ª fuertes impactos. El tamaño de los diamantes se determina en - -

* 32 *

piedras por Kilates, o en tamaños de maJla para el material

mas pequeño, siendo el Kilate su ~nidad de medida, equiva -

I iendo esta medida a 1/5 de gramo (0.200 Grs.), variando l.l

geramcnte en paises c~no Inglaterra, Holanda y Brasi I

0.20550, 0.20539 y 0.19200 Grs. respectivamente.

No todos los diamantes tienen la misma dureza,

y se puede precisar su valor conociendo su densidad, si - -

ésta se encuentra comprendida entre 3.1 y 3.3 el diamante -

es muy duro; entre 3 y 3.1 es de buena calidad, entre 3 y -

2.9 es de calidad media y por debajo de 2.9 Gr/Mts? es malo.

Los diamantes no aptos para joyerfa en la

actualidad son:

El carb6n o diamante negro.- Es de color muy­

obscuro, sin forma cristalina aparente; parece una lava. Su

ausencia de crucero permite cortarlo en fragmentos aproxi­

mad~mente cubicas de un peso, yue varia de 0.15 a 4 Kilates.

Este diamante es uti I izado unicamente en la industria y se­

encuentra en brasil y en africa ecuatorial.

El bal las.- Es esferoidal y esta compuesto

por un agregado de pequeños cristales que radian de un cen­

tro, es muy difici I de exfoliar, extremadamente duro y

resistente, se encuentra en Srasi 1, y en Africa del Sur en­

la ~cgi6n de Kimberlev

El bortz (o 3ort, Boart, Boort, Sonr).- Form,:!

do por cristales interpenetrados en todos sentidos de forma

que constituyen unas masas esferoidales erizadas con ~icos­

y facetas, no presenta tam~oco crucero y su dureza es muy -

- 33 -

PERFILES DE LAS HERRAMIENTAS DE DIAMANTE

PERFIL CLAVE DESCRIPCION

• A Redonda (estandarizada por la IXlf~) guardas ¡nuy fuertes.

Selllicirrular (estandarizadas por OCIMA.). Estan- darizar para la mayoría de las brocas no escalo- • B !nadas. Excepcionalmente robusta en terreno muy - ~ y quebrando. Necesita aftas presiones en la ~OI't:llll.

IEscalmes. Perfil estandar para brocas de mues - !treo cm cable. Buena penetraci6n y estabiliza - • No. ~6n en todos los casos excepto en terrenos DÜy- !fracturados.

• Piloto ctinico. BueSlo en la mayoría de los terre

M nos. Estable can guardas exteriores e interi~-:- ~ aiy rowstas.

' Escalcmada al exterior e interior. Solamente- V utilizadas mando se necesita barrenos de~ -

chos.

• Casi redooda. Qiarda exterior, nuy robusta -

w para barrenar en condiciones dificiles y pa- ra empezar 1m barreno.

' Piloto Delgado. Rea.lperaci6n particulannente bJena en fomacianes blandas y alteradas y -

X cm pesos de agua con descarga frontal. Bue- na estabilizaci6n- pocas vibraciones.

* 34 *

grande. No se emplean en joyerf a debido a su color, textura,

su forma o sus dimensiones.

De acuerdo a la escala de Mohs que caracteriza

cada cuerpo por la profundidad relativa de una raya hecha en

el mismo por partículas de un material más duro que el, la -

diferencia de dureza entre los diamantes esta expresado en -

la siguiente tabla:

Boart ••••••••••••••••• 10.00

LallasdeSrasil ••••••• 9.99

Amarillo ••••• 9.96

Congo Blanco ••••••• 9.95

Verde Opalo.~.9.89

Carbonos •••••••••••••••9.82

A travéz de la experiencia se ha demostrado

que la orientaci6n de los diamantes en la corona tiene una -

gran importancia, ya que seg6n su orientación el diamante

resiste muy bien o se rompe al empezar a usarlo.

Este fenomeno se debe a las propiedades cista­

lográficas de los diamantes, las cuales han aprovechado los­

joyeros para tal lar las gemas, los resultados de unos ensa -

yos sistemáticos, demuestran que el orientar los diamantes

según sus caras duras como superficie de corte, aumenta el

rendimiento en la perforaci6n considerablemente. El -diamante

que se utiliza en las brocas de inserci6n superficial o mon­

tadas, ha de ser redondo o de formas regulares, tener buona­

estructura cristalina sin grietas y de_ superficie uniforme,-

* 35 *

el mas comunmente usada es el 3ortz, ya ~ue es el que posee­

las mejores condiciones para perforaci6n en cuanto a forma,­

estructura y uniformidad de superficie.

La calidad de los diamantes varia y dado que­

esta no se puede medir direct~•ente, los fabricantes de

utiles de diamantes, han d ad ... nombre diferentes a las diver­

sas calidades, de acuerdo a los procesos de preparaci6n, asf

como a sus ?ropiedades ffsicas; de esta manera se clasifican

en los siguientes gru~os:

- ?remium

- Especial "A"

- Especial "S"

- Selecto

Los tamafios de diamantes uti I izados mas -

c orc u rr.o c n+ e ;:,.:ira brocas de i rv s e r-c i S n superFicíal (montadas) -

varia entre rangos muy amplios, siendo estos de 6 a 13J P/K.

para b r oc o s im,.Jregnadas donde e I di amante es aún mas pe qu e ño

-1ue los rangos establecidos el ti-m,Jií0 de este se determina -

por mal las.

.'lctualr.1e,1te son uti I izados en la industria -

los diamantes sint6ticos, faSricados por General Electric, -

desde el aílo 1954 y actualmente muy comercial izados, tienen­

uso en herr·awi"entas· de corte y desbas.:e; así como reciente -

mente en la Fabricaci6n de brocas im?rcgnaclas, el utilizado­

para este fin cristal iza en forma de Dodecaedros ~ue se con­

sidera la mejor forma para esta a?I icación.

* 36 *

El primer diamante sintético fue producido

a base de un compuesto carbonaceo, sujeto a una presión de -

8'000,JOO Lb/Pul 92• a una temperatura aproximada de 5000°f y

durante un perfodo de 16 Hrs. obteniéndose un diamante de

forma alargada y de calidad casi gema.

En la actualidad se obtiene una gran variedad

de productos, excelentes para cada aplicaci6n, porque su - -

tamaño, apariencia, forma y pro~iedades, pueden ser estrict~

mente controlados en el proceso de fabricación.

B.- M A T R I Z

Esta componente de la corona o parte anular

de una broca en la cual van colocados los diamantes; es

originalmente una mezcla de polvos metalúrgicos cuyos princl

pales elementos son El Carburo de Tungsteno, Molibdeno Beri­

I ium, Cobre, Zinc, que en diferentes proporciones ligadas

por un metal blanco, durante el proceso de fusión determinan

las caracterfsticas de la misma, tales como dureza y resis -

tencia a la abrasión; mismas ,.¡ue pueden ser variadas dentro­

de ciertos lfmites para adaptarlas a las propiedades de la -

formación a perforar.

Comunmente en el mercado se encuentran tres -

grados de dureza comparadas en la escala Rockwellc.

Extradura

20 a JOºRC

30 a 40"RC 40 a SOºRC

Normal

Dura

* 37 *

La resistencia a la abrasión o desgaste es tal

vez, la propiedad más importante a vigilar en la perforación

a pesar de que no se ha establecido una definición general a

cerca de la misma.

En brocas impregnadas también es posible

seleccionar varios grados de dureza, aunque está comparada -

con las de inserción superficial es considerablemente mas

baja las funciones basicas de la matriz como componentes de­

una herramienta de diamante son:

A) Sujetar firmemente el Diamante

3) Protejerlo de oxidación

C) Sufrir desgaste proporcional para permitir la -

exposición progresiva del diamante.

D) Ser resistente a la abrasión generada en el pr~

ceso de perforación.

E) Tener la dureza apropiada para la herramienta -

de la que es componente.

C.- ZANCO

és la parte ci I indrica de la broca en uno de -

cuyos extremos se ha colocado la corona con los dirunantes y

en el otro se ha maquinado una rosca cuyas características y

dimensiones estan de acuerdo al tipo de barril muestreador o

elementos de perforación al que se va acoplar.

La adecuada combinación de estos elementos en­

la cantidad, calidad y secuencias debidas, daran como

* 38 *

resultado una broca de diamante.

Entre el Zanco de la broca y el tubo exterior

del barril muestreador se acopla otra herramienta de diaman-

te que recibe e I nombre de "Rima".

La Rima es una herramienta tubular en cuya

superficie exterior se monta un anillo de diamantes de tama-

ño especffico el cual actúa como elemento cortante para

asegurar que e I barreno mantenga un di &metro constante y· as f

evitar que la sarta de perforaci6n se amarre a las paredes -

del pozo.

La Rima tambi6n tiene la finalidad de estabi­

I izar la broca y es de empleo generalizado en todo tipo ele-.

terrenos, desde blandos hasta extraduros, muy quebradizos o-

compactos.

Las Rimas suelen tener una vida tres o cuatro

veces mas larga 4ue la de las brocas pero se recomienda cam­

biar las rimas con todo cambio de brocas para mantener el -

mismo diámetro exacto en todo el barreno, todas las rimas

son fabricadas en un perfil de tipo Estandard.

5.- CA:~ACTERISTICAS '.lUE IDENTIFICAN UNA HE!~RAMIENTA DE DIAViAJi J,. ·-,_;

TE.

Para la util izaci6n de las propiedades de las­

herramientas de diamante en la perforaci6n del subsuelo; es -

evidente que debemos hacer uso de un conjunto de herramientas

bien diseñadas y cuidadosamente fabricadas, que son integra -

* 39 *

das a un sistema de perforaci6n,de tal modo que dichas -

herramientas, se complementen unas con otras contribuyendo -

de esta manera a un fin deseado.

las características b&sicas 4ue determinan el­

diseño de una herramienta de diamante son las siguientes:

- Tipo de Herramienta

- ~edida

- Garrí I muestreador al 4ue sea aco?lada

- Forma de la corona

- Tamaoo del Diamante

- Calidad del Diamante

- Ti?o de hatriz

- NGmero de vfas de agua

- Características especiales

A) TIPO DE HE,~r<Ai::IENTA

Para elegir el tipo de herramienta que vamos a

uti I izar es necesario considerar, la finalidad deseada en el­

trabajo a ejecutar, así como las condiciones específicas del­

terreno sobre el cual vamos a real izar las perforaciones.

G) ¡.¡ E D l D A

.l as t e el año de 1930 cada fabricante usaba

para la fabricaci6n de herramientas sus propias medidas;

originando por esto problemas en su uso ?Or falta de ínter -­

cambiabi I idad.

* 40 * ;;.··os. . J~:_t..,A

Actualmente las asociaciones de Fabricantes -

de e~uipos de perforación han logrado la estandarización de

las medidas en dos sistemas que son:

- El sistema métrico, que se relaciona con la denomi­

nación crael ius.

- El sistema de pulgadas, desarrollada conjuntamente­

por la D.C.D.M.A. y la C.D.D.A.

Ambos sistemas son empleados ampliamente· en -

todo el mundo y normal izan el diámetro exterior y el diáme­

tro interior de las coronas; asf como del equipo en general

de perforaci6n. El sistema que utilizamos, es el sistema

inglés y determina los tamaños por letras; tal como a con -

tinuación se anotan:

DIMENSIONES DE LA CORONA MEDIDAS DIAMET~O EXTERIOR DIAMET~O l~TERIOR

E 1 31/64" 1 27/32" A 1 57/64" 1 31/16" B 2 25/64" 1 21/32" N 2 63/64" 2 5/32" H 3 29/32" 3"

C.- BARRIL MUESTREADOR AL QUE SE ACOPLARA

Los barriles muestreadores mas cornunmente

us~dos con las brocas de diamante son los siguientes:

MEDIDAS

AQ

BQ

DIAMEtRO EXTERIOR

1 57/64'" 2 23/64"

DIAMETRO INTERIOR '

1 1/16" 1 7/16"

' ,.,.i

* 41 *

NQ

HQ

2 63/64"'

3 25/32"'

1 7/8" 2 1/2"

/

O) FORMA DE LA CORONA

Existen muy variadas formas de corona, pero en

general hay tres funciones o propósitos basicos que se

determinan por la forma de la corona:

A) El área que pro~orciona la corona sobre la­

cual los diamantes seran montados dependiendo de su contorno

o configuración.

B) La longitud de la corona afecta apreciable­

mente la estabi I idad de la broca, provocando menor movimien­

to lateral o de osci laci6n cuanto mas larga es.

C) La ventaja que tienen determinados contor -

nos sobre la tendencia de la formaci6n a fracturarse, asf

como lograr mayor veÍocidad de penetraci6n ( se an~xa tabla­

de pe r-f i I es de coronas de di amante).

E) TAMAÑO Y CALIDAD DEL DI AMANTE

El modo de trabajar de los diamantes se conoce

poco, pero la oµinion mas general izada es 4ue los diamantes­

bajo el peso de la sarta de perforación actuan como la punta

de un durametro, provocando en la roca una deformación,

misma ~uc com5inada con la rotación origina la rotura de la­

formación existiendo una Intima relaci6n entre el peso

a~I icado sobre el diamante, la velocidad de rotación y el

tiempo al ~ue esta sujeta la roca a deformaci6n.

* 42 *

Por muchos años se ha aceptado la teorfa sobre

el tamaño del diamante la cual dice:

- Diamante pequeño para formaciones duras.

- Diamante grande para foraiaciones suaves.

La verdad es que se requiere mucho peso sobre­

la broca para barrenar formaciones duras que el requerido - -

para formaciones suaves.

Los tamaños estandard de diamantes estan dados

en piedras por Kilate, y la firma dedicada al ramo LONG-VEAR

COMPANY, fabrica brocas con los tamaños siguientes:

6/10 P.P.K., 10/15 P.P.K., 15/25 P.P.K., 35/45

P.P.K., 45/55 P.P.K., 55/70 P.P.K., 70/90 P.P.K., 90/110 P.P.

K. y 110/130 P.P.K.

La calidad del diamante es un factor muy

importante que se debe considerar en la selecci6n de una

broca montada dado que afecta directamente el metraje barren.!

do y el costo por metro, asf como el precio inicial de la

herramienta long-Year Company, tiene cuatro grados de calidad

a seleccionar, permitiendo seleccionar el costo inicial de la

herraaaienta de diamante con respecto al resultado esperado, -

estos son:

a) PREMIUM: Diamantes naturales de alta calidad.

b) SPECIAL A: Diamantes pro~esados de alta calidad -

que han experimentado diversos tratMtientos.

c) SPECIAL 8: Mezcla de diamantes de media y alta

* 43 *

calidad que han experimentado diversos trata­

mientos.

d)SELECT: Diamantes de calidad media,tratados.­

En una regla el que entre mas dura la roca.se

utilizan diamantes de mas alta calidad,ya que

estos suelen quebrarse antes de pulirse si

utilizamos diamantes de baja calidad en form~

ciones duras.

F.- TIPOS DE ~ATRIZ

Es muy importante el hecho de que tocia la

superficie de los diamantes montados, debe ser asegurada en­

su posici6n que es la parte del diamante que no esta expues­

ta, ya que de otra manera los diamantes se desprenderían,

por tal raz6n la adecuada selecci6n de la matriz en funci6n­

de los factores de lá formaci6n es muy importante para cons~

guir buenos rendimientos en la perforaci6n.

Ea recomendable el empleo de matrices norma -

les para rocas duras, compactas y no abrasivas, tales como -

cal izas, granito, gneiss. Si la roca esta fracturada, son

granulares o han sido sil icificadas, se recomienda matriz

dura. Los granitos alterados, cuarcitas fracturadas, peder­

nal, cuarzo etc., desgastan las matrices de las coronas con­

mucha facilidad, por lo cual se recomienda el uso de matri -

ces extrauduras.

G.- VIAS DE AGUA Las Vias de Agua forman parte indispensable-

* 44 *

NOMENCLATURA DE BROCAS

VIA DE AGUA

PUERTO DE DESCARGA EN LA BROCA

ICICK!RS DIAM. EXTERIOR

ESCALCIN

INSERTO DE CARBURO D! TUNGSTENO DIAll. INTERIOR DIAMANTE CALllRADOR

DIAll. INTERIOR

n e ,.. e, :» o ¡¡: :» ,.. ••• "' ... "' n n o z ~ e, j; J: ,.. z ...• "'

RECGIENDACIOIB.5 PARA PETROGRAFIA DIAMANl'ES Y MATRICES

Matriz Tamaño piedra C.alidad Textura ~esistencia Estructura f\brasividad Dureza (piedras/qui! diarnant

111 e z H .. e o [ ~ r ! •.... ....

r r [ Ctl o C) C) i ~ '"i ; [ f J ~ f ~ ::e, - ., .,

3 1 g "' ] >-1 >-1 ., o 3 •.... '-'· "' ~ "'· :u o 1 ~ o o ! ~. ~ "' :::, ¡ ~. ::, Q. ! o o t e- ¡ ; (") ª t >-1 ~. ~

~ ~ e ..., l ¡ r . ~ . :z: :¡: :r

~ -· u, ..... ~ :u )>

" " " ; ~ ..... :::, i n " n -· u, .... o ~. ,.

f .,. úl N ¡;¡ o ,. rt g, p G .,. (11 N. o o o ~ o o o ! 1 1 ! 1 :::,

n t 1 1 1 .,. úl ¡, ..... ¡... (JI .,. "' o o o o (JI

"' . i:l. o o o

t + X ., o o o o o Lla~na v. + XX o o o o o o í'alha

+ X K> o o o o o llnlomin + X K> o o o o o I!ÍiiiJI[.1 + X K> o o o o o Esouisto - + X K> o o o o o Mica-Esauisto

+ XX K> 00 o o o o Arenisca calcárea - I+ XX o 00 o o o o Arenisca cuarcltica + X X o ºº o o o Mánnol

X X o - + o o o o o Gneis -- + XX o 00 o o o r.,,.,;" K> ·-- I+ X X 00 o o o

~T:~ta

1

--....-- + _X X § o o o o o ,- r--· •.. T ¡ta + XX 00 o o o r.r:m;tn

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:1.1r-st10TEC,\ L .. ,..,.,

/

* 46 * ,:·o.~

., .• ;.:·;i;:..ü.

en el diseño apropiado de las brocas de dianante. Idealmente

todo el fluido de perforaci6n deberla ser uniformemente • -

distribuido sobre la corona a trav6s de las veredas del dia­

mante en el diámetro interior, para estar seguros del compl!.

to lavado y enfriamiento de toda el &rea de la corona.

Las v1as de agua normalmente son muy poco pro­

fundas, para dar paso al agua de efriamiento sobre toda la•

superficie de corte, y se puede concluir que el prop6sito y

funciones de esta vias son:

a) Conducir unicamente una pequeña cantidad del­

fluido de perforaci6n.

b) Lavar y enfriár determinada irea de la corona.

c) Descargar todos los recortes que son genera -

dos en la perforaci6n por los diamantes.

Son recomendables loa puertos con descarga

frontal para terrenos blandos y alterados a fin de disminuir

el lavado de la muestra.

Las vfas de agua en la cara frontal se aconse­

jan para terrenos blandos y medio duros y en terrenos duros­

Y extreduros se aconseja utilizar brocas con v1as de agua

interior y exterior unicamente para forzar el fluido de en -

friamiento sobre la superficie fron~al.

El n6mero de vfas de agua a utilizar depende•

del tipo de formaci6n a perforar, en formaciones suaves y

adherentes se pueden utilizar eficazmente hasta 6 y 8 salí -

das de agua, como son: Pizarras y Areniscas Blandas, en las

que los materiales aglomerantes son la arcilla y la bentoni-

* 47 *

ta. En las rocas m6s duras, un nOmero inferior de salidas de

agua, en general dos, proporciona una mayor riqueza en

diamante, con el correspondiente aumento en la capacidad de­

corte de la corona.

Las salidas de agua se pueden reforzar con

pastillas de Carburo de Tungsteno, especialmente con matri -

ces normales y duras, para conseguir un menor desgaste de

las mismas en estas zonas. En general no se emplean estos

refuerzos en coronas con matrices extraduras.

6.- FABRICACION DE HERRAMIENTA DE DIAMANTE

Los procesos de fabricaci6n de Otiles de

diamante se ha venido perfeccionando a trav6s de la historia

de esta manera encontramos que las primeras brocas de

diamante, fueron hechas de acero suave en el que eran perfo­

rados pequeños orificios, donde se alojaban los diamantes.

El siguiente paso en la fabricaci6n de estas­

herramientas, fue vaciar una mezcla fundida de cobre beril ium

alrededor de los diamantes en un molde previamente preparado

Por muchos años despu~s de 1880 cuando la perforaci6n con

diamante se popularizo en los Estados Unidos y Canada,dioma~

tes negros o carbonados de gran tamaño eran uti !izados para­

su fabricaci6n·.

En este perfodo, las brocas una vez usadas se

reparaban montando nuevo diamante o reorientando el mismo,~!

montaje o inserci6n se hacia manualmente y la distribuci6n,-

* 48 *

tamaño y orientaci6n del diamante dependían exclusivamente

del criterio y experiencia del montador que era generalmente­

el encargado de la perforaci6n y tenia una gran experiencia.

Como consecuencia de ese sistema de prepara -

ci6n de herramientas de diamante, las tolerancias de calibres

y exposiciones eran muy amplias, adem~s del alto costo que

representaba prepararlas de esta manera, ya que un buen mont.!

dor podía reparar de dos a tres broncas al dfa.

Por otra parte la fabricaci6n de brocas de

diamante pequeño era muy rara, y su reparaci6n practicamente­

imposible, desconociéndose por estas razones su aplicaci6~.

Al incrementarse las necesidades de este tipo

de herramienta, los métodos para montaje mecinico del mismo -

se fueron perfeccionando asf como diferentes contornos de

corona fueron utiliz&ndose, lo cual origino el surgimiento -

de una gran variedad de productos.

El montaje mec~nico efectuado en planta

especializadas con equipo adecuado y personal altamente espe­

cializado, origin6 la reducci6n de costos de fabricaci6n, asf

como un alto grado de calidad y ajuste a tolerancias especf -

ficas, provocando un extraordinario auge en todas las ramas -

de fabricaci6n de equipo de perforaci6n.

El desarrollo de la metalGrgia de polvos para

controlar propiedades tales como resistencia al desgaste,

retenci6n de diamante, protecci6n y otras muchas ventajas di6

origen a un proceso de fabricaci6n muy utilizado en la actua­

lidad denominado sinteri%aci6n.

* 49 *

En el proceso de sinterizaci6n se siguen los -

siguientes pasos:

a) Los polvos metalúrgicos componentes son re -

vueltos completamente hasta obtener una mez­

cla totalmente uniforme.

b) Dicha mezcla es cargada dentro del molde

deseado.

c) Una vez hecho esto se somete a una fuerte

presi6n en frfo, hasta llevarlo a una condi­

ci6n semisol ida.

d) Se somete a un ciclo de calentamiento (baja­

temperatura) hasta lograr la fusi6n de las -

partículas de los componentes de bajo punto­

de fusi6n.

Para la fabricaci6n de una broca, el molde es -

sometido a una serie de operaciones de maquinado para darle -

contorno, distribución y tamaño del diamante que alojar~, po~

teriormente es preparado, colocado en el diamante, vfas de

agua, y los elementos necesarios para reunir las especifica

ciones estipuladas en la corona. Posteriormente se prepara el

zanco haciendo una limpieza general del mismo y el ~rea de

contacto, cuando el molde y el zanco estan listos; se procede

a ensamblarse y al llenado de polvos, soldadura, fundente y -

arena en las cantidades y secuencias correctas.

El conjunto asf preparado esta listo para su

horneado, este puede llevarse a cabo en hornos de gas, eléc -

tricos o de inducci6n, en los que se somete la pieza a tempe-

*so*

raturas controladas durante un pertodo de tie•po que es -

variable, dependiendo del tamaño de la •isma y del tipo de -

horno que se utilice, sacando las piezas suj&tas a presi6n

para I ograr mejor acuñMiento.

la siguiente fase del proceso es el desmoldar­

el conjunto y las piezas ast obteni~as son sometidas a un

proceso de acabado hasta llegar al producto final.

El proceso de fabricaci6n de las herramientas­

impregnadas es iauy similar al anteriorimente descrito, con la

diferencia que el diaaante no se coloca a mano, sino que se­

mezcla uniformemente con el polvo de la matrfx hasta la

profundidad de impregnaci6n predeter111inada.

En brocas impregnadas la forma de la corona es

siempre plana o bien del tipo circle set.

I ti.- TRABAJOS DE EXPLORACION

1.- ASPECTOS IMPORTANTES DE LOS TRABAJOS DE EXPLORACION

Los trabajos de exploraci6n, ya sea para deter­

•inar los valores minerales o las propiedades mect.nieas de

las rocas, son realizadas generalmen~e con tnUcha anticipaci6n

a la inieiaci6n de los trabajos formales del desarrollo de

una mina u obra civi I i•portante, y es aiuy com~n que se pre -

senten diversos proble•as para lograr una efectiva realiza

ci6n de los trabajos, entre los cuales podeaios encontrar los­

siguientes.

* 51*

a) La falta de vtas de comunicaci6n y con fre­

cuencia el entorpecimiento de las existentes debido a llu­

vias, avenidas de arroyos, etc., reflejándose esto en el

rendimiento del trabajo, al presentarse multiples interrup -

ciones derivadas de la falta oportuna de suministros, refac-

ciones, etc.

b) las brigadas de perforaci6n se encuentran -

sometidas a condiciones de vida muy adversas y frecuentemen­

te bajo una mala supervisi6n, obteniéndose resultados poco -

satisfactorios de su trab«jo.

c) En algunas ocasiones, el agua de perfora -­

ción tiene que ser transportada de largas distancias, adqui­

riendo costos muy elevados.

d) En ~ugares remotos mal comunicados, no

siempre es posible realizar los trabajos con el equipo

idoneo, ya que al hacerlo asf se tendrfan costos prohibiti -

vos, además de que al no existir caminos de construcci6n los

transportes de las máquinas y suministros implican erogacio.!!.

es extras, derivadas de la ejecuci6n de maniobras especiales

siendo muy frecuente tener que desmantelar las m&quinas per•

foradoras para transportarlas en varias partes de una perfo­

ración a la siguiente, lo cual implica un trabajo adicional­

y un serio demerito de las máquinas.

e) Los trabajos de exploración suelen desarro­

llarse bajo los lineamientos o directrices emanados de un

programa tan solo tentativo, plagado de imprevisiones, el

* 52 *

que se ve reestructurando y modificando sobre la marcha en

funci6n de los acontecimientos.-

f) Los trabajos de perforaci6n requieren de un

control mediante una supervisi6n adecuada, ya que entre menos

control se tenga en los trabajos de exploraci6n, más diffcil­

incierto y erroneo, será cualquier c61culo encaminado a dete!:

minar las compensaciones econ6micas que justamente correspon­

den.

2.- SELECCION DEL EQUIPO DE PERFORACION

Antes de iniciar cualquier trabajo de barrena­

ci6n con máquinas perforadoras de dia111ante o rotaria se

deberá t0111ar en cuenta lo siguiente:

a) Cantidad de Barrenos

Es muy importante conocer por parte del per

sonal de perforaci6n la cantidad de sondeos de un proyecto

acompañado de la profundidad, y la distancia y altitud entre-­

ellos con el fin de planear la instalaci6n de máquina y bomba

distribuci6n de ague y materiales.

b) Cantidad de Metros ·a Barrenar

El total de metros a perforar en un proyecto -

son muy importantes para determinar los siguientes factores:­

EI diámetro de herramientas que se utilizarán y el consumo de

accesorios, brocas de diamante y materiales.

* 53 *

c) Tipos de Formaciones que se van a perforar

Es necesario obtener información Geológica del

sitio donde se real izarán los trabajos de perf.oraci6n, ya que

se puede preveer el tipo de formación que se va a encontrar,­

y puede decirnos si la formación es sol ida o fracturada, si

se puede perder circulación, o algun dato que pueda afectar -

su procedimiento de perforación, esto principalmente con el -

fin de ayudarnos a seleccionar inicialmente la broca mas

adecuada.

Con la información de los puntos anteriores se

esta en condición de elegir el equipo que se utilizar& en los

trabajos a desarrollar, el cual será basicamente:

1.- MAQUINAS PERFORADORAS

2.- BOMBAS DE FLUIDOS 3.- ACCESORIOS Y MATERIALES 4.- HERRAMIENTAS 5.- BROCAS DE DIAMANTE

Una ef·iciente supervisión I levará un serio

control de todos los problemas, hechos, gastos, consumo etc.,­

lo que permitirá calcular compensaciones justas. Hay que reCOJ:

dar que un programa de barrenación en una mina u obra civíl se

puede hacer casi a la perfección, en tanto que un trabajo de

exploración solo se puede programar tentativamente ya que

dependerá de los resultados de las exploraciones que se vayan­

real izando para reprogramar las subsiguientes.

la tarea del perforador es una combinación de -

.. - ~ .•. ;

* 54 * ·:;~r.:..., ... c.L.A

ciencia y arte, los principios en que se basa el trabajo con­

tituye el elemento cientffico. El dominio de las ciencias

mec&nicas e hidr&ul icas de parte del perforador se da por

conocido, ya sea del dominio te6rico o práctico.

El elemento del arte se destaca en cuanto se -

trata del uso de la aplicaci6n de los principios para la con.!.

trucci6n de un po%o. los factores desconocidos, cuyos efectos

se han de reconocer en las operaciones subterráneas, precisan

que la ciencia sea suplementada con el arte. El perforista

parece haber desarrollado un sexto sentido que le permite

maniobrar con cierta des"'treza.

las herramientas, sin verlas en la obscuridad­

del fondo del pozo. la meta del perforista es la de llevar a

cabo el pozo, del modo conveniente según las necesidades y de

la forma mas breve; para real izar este objetivo, debe recono-

cervarias metas inmediatas, por ejemplo: instalar el equipo,

elaborar presas y acondicionar el lodo, dirigie maniobras,

mantener la vigilancia constante y alerta para cualquier pro­

blema que se presente, elegir las herramientas adecuadas para

el trabajo a desarrollar, asf como conocer y controlar los

factores que a continuaci6n se describen:

a) Relaci6n de rotaci6n segGn el tamaño de la­

broca util Í%ada.

b) Presi6n ejercida sobre la broca.

c) Presi6n del fluido de perforaci6n y eliminJ!

ci6n del ripio.

* 55 *

d) El tipo de fluido a emplear, volumen,

viscocidad, densidad, etc.

e) Caída de la sarta de perforaci6n.

f) Perforaci6n con una broca desgastada.

g) Desprendimiento de diamante o trozos de

acero al fondo del barreno.

h) Remolido de la muestra.

i) Descuido en. la operación de remover o colocar

broca y rima.

j) Vibración de las barras.

k) Descuido en el uso de herramientas que fra~

turan los diamantes.

* 56 *

3.- FACTORES QUE CONTROLAN LA PERFORACION

El modo de trabajar de los diamantes en una -

corona se conoce poco pero se asemeja a las herramientas de­

perforación de corte negativo, estas poseen una cara de ata­

que inclinada en sentido inverso que el de las herramientas­

de perforación ordinarias y esto es lo que sucede con los

diamantes mas o menos esféricos.

En lo oarticular existe una velocidad de rota . - ción por debajo de la cual no se puede trabajar sin arríes -

garse a estropear la corona de diamante.

Se han reali:ado ensayos en rocas de natural.!.

za diferente que demuestran que la velocidad de avance, -

aumenta con la velocidad de rotación; en un granito duro el­

número de metros perforados alcanza su máximo valor entre

740 y 1000 revoluciones por minuto, y el gasto de diamantes­

un minimo en los alrededores de las 1000 R.P.M. por el con -

trario una velocidad demasiada elevada desgasta los diaman -

tes.

Un fenomeno parecido se presenta en lo que se

refiere a la presión con que se aplican los diamantes sobre­

el terreno, si esta presión es demasiada pequeña los diaman­

tes se desgastan rapidamente, llegando a ser inutilizable la

corona.

Para una formación dada, hay una relación - -

entre la velocidad de rotación mínima y la presión ejercida­

sobre cada piedra de la corona, parece ser que, cuanto mas -

* 57 *

dura sea la roca y sobre todo cuanto menor es la velocidad -

de rotación mayor ha de ser la presión sobre la corona, es -

el caso de los sondeos petroleros se trabaja empleando 40 a

100 R.P.M. con coronas de 5 a 9 pulgadas provistas de diama~

tes de 1/10 a 1 kilate, aplicando presiones que varían de

1500 a 4000 Kg. no siendo recomendable pasar de un máximo de

500J Kg., ya que las presiones demasiado elevadas favorecen­

las desviaciones en las perforaciones,

La velocidad de avance depende igualmente de -

la naturaleza y tamaño de !os diamantes, el empleo de un

mayor número de diamantes sobre cada corona aumenta conside-

rablemente el avance, por ejemplo las coronas de 100 diama~

tes dan en un granito duro un avance superior en un 55%, el­

de las coronas de 40 diamantes y un aumento de duración del-

57%, sin embargo es preciso señalar que en esta prueba la

corona de 100 diamantes debio desecharse a consecuencia del­

desgaste del acero, que sujetaba los diamantes.

Contrariamente en rocas diferentes al granito,

demuestran que las coronas con diamantes pequeños dan mal

resultado en los siguientes casos:

- Terrenos heterogeneos fisurados y con diac12

sas.

Terrenos alternantes duros y blandos, sobre­

todo cuando estan inclinados con relación al

eje de la perforación.

Terrenos que producen un ripio demasiado - -

abrasivo.

* 58 *

Los malos resultados provienen sobre todo del­

desprendimiento de los diamantes, favorecidos por los choques

al pasar las fisuras y por el desgaste del metal de engaste.

Si el ripio es particularmente abrasivo

algunos centímetros de perforación pueden ser suficientes

para destruir completamente una corona.

Los pasos de agua son en general los puntos

debiles de la corona, la rotura y el desgaste de los di.aman­

tes ocurre con frecuencia cerca de ellos.

El desgaste de los diamantes se •ide por el.

peso de las piedras antes y después de su uso, cuando la

corona se hace inutilizable, este desgaste proviene del dete­

rioro propiamente dicho de algunas piedras y el de la rotura­

por los cruceros de otras que pueden llegar a ser completame11

te inutilizables.

La velocidad de rotación econ6mica es la que -

permite conseguir el precio de costo mas bajo por metro perf,2

rado. Hay que considerar dos gastos principales; eJ consumo­

de diamantes, es decir el desgaste de la corona y la mano de­

obra, esta última tiene un precio constante para un lugar

dado, pero el avance medio no ea en modo alguno el avance

instantáneo a causa de las maniobras, limpiezas, pescado de -

testigos, tiempo muerto etc., hay que calcular el desagaste a

partir del avance medio.

El consumo de diamantes depende de dos facto· -

res

* 59 *

a) El desgaste por ro%amiento, que se puede

suponer, en primera aproximación al volumen Y del material

arrancado.

b) El desgaste por choques, que en primera

aproximación también es proporcional a la energía cinética;­

es decir al cuadrado de la velocidad periferica Y de la

corona.

Estos dos factores intervienen generalmente al

mismo tiempo; pero los disociaremos para un ra%onamiento mas

comodo. Desgaste por ro%antiento; es el caso en que se per

fora un terreno homogéneo e isótropo, es decir sin fisura ni

diferencias de dure%a.

El desgaste de los diamantes o su consumo es -

proporcional al volumen del material arrancado y por consi -

guiente al diámetro de la perforación en particular, es ind.!,

pendiente del número.de revoluciones de la m¡quina, por lo -

tanto, en los terrenos perfectamente homogéneos, interesa

aumentar todo lo posible la velocidad de rotación de la son­

da, lo cual esta limitado por la imposibilidad de evacuar

correctamente el ripio y por la aparición de vibraciones que

hacen intervenir el desgaste por choque.

Desgaste por Choque: El desgaste por choque

puede aparecer en ia perforación de las rocas homogéneas,

como consecuencia de las vibraciones debidas a la velocidad­

de rotación elevada, pero los choques mas peligrosos se pre­

sentan claramente a causa de las fisuras del terreno o por -

una sucesión de capas duras y blandas inclinadas con relación

* 60 *

a la perforación, En este caso el rozamiento es despreciable­

frente a los choques,

El consumo de diamantes es proporcional al

diámetro del sondeo y al cuadrado de la velocidad de rotación

Basta con sumar a la mano de obra el consumo de

diamantes para ver cuando pasa por un Minimo el precio de

coste la velocidad correspondiente es la

velocidad de rotaci6n acon6mica, en el ejemplo elegido es del

orden de las 450 R,P,M, por consiguiente, se aparta de las

1500 R,P,M, que corresponden a las rocas homogéneas y de las-

80 - 100 R,P,M, que se toman en las perforaciones profundas,­

para evitar el ensanchamiento del pozo en las formaciones

blandas, ensanchamiento debido a la flexi6n lateral en los

tubos,

Esta velocidad econ6mica depende evidentemente­

de la clase de terreno atravezado,

4.-PRINClPlOS Y PARAMETROS DE OPERAClON DE LAS BROCAS DE - DIAMANTE:

En la selección de una.broca de diamante monta­

do, intervienen varios factores que la afectan y la hacen

disminuir sus rendimientos óptimos, estos los podemos dividir

en dos grupos:

A) Los No Controlables

B) Los Controlables,

* 61 *

A) Los no Controlables.- Son todos aquellos en

que debido a su génesis, no pueden ser evitados y dentro de -

este grupo se mencionan los de aspecto netamente ffsico y

geol 6gico.

La Dureza: Es la resistencia que opone cual-~

quier material o superficie a ser rayado; se han elegido diez

minerales de acuerdo con Mohs, como escala de dureza y por

comparación entre ellos, puede determinarse la dureza relati­

va de cualquier mineral de roca.

1.- Talco 6.- Ortoclasa

2.- Yeso 7.- Cuarzo

3.- Calcita 8.- Topacio

4.- Fluorita 9.- Corindon

5.- Apatito 10.- Diamante

1 y 2 Se rayan con la uña

3 Por una moneda de cobre

4 y 5 Por una navaja el vidrio o I ima

6,7,8,9 y 10 Estos rayan el vidrio

Debido a lo anterior las rocas llegan hasta una

dureza de 6 y se pueden mencionar de la siguiente forma: Tipo

Blanda, Medio Dura, Dura y Muy Dura.

Abrasibidad: Dada la dureza extrema o bien por

el contenido de cuarxo (dureza 7) en las rocas, son duras y -

difici les de ser p~rforadas, por lo que implica una mejor

calidad de diamante, tamaño, distribución, etc., y se puede-

* 62 *

decir de ellos que son: No Abrasiva, Poco Abrasiva, Abrasiva

y Muy Abrasiva.

Resistencia: Se refiere a la facilidad para -

ser deformadas las rocas una vez que se les aplica presi6nr

y son: de baja resistencia, quebradizo tenaz y/o correoso.

Estructura: Es la disposici6n en que se encue~

tran las formaciones rocosas en la corteza terrestre y éstas

son: densas o a61idas como las calizas, intercaladas o inter­

estratificadas como calizas y areniscas, laminadas (lutitas­

o pizarras), rota o fracturada, alterada o intemperizadaa •.

Textura: Es la disposici6n y tamaño de los

fragmentos, cristales, granos 6 clasticos que componen las -

rocas y puede ser afanftica o faneritica en laa rocas 1gneas,

seg6n sean visibles o no a simple vista los cristales de la -

roce y, de grano grueso, medio, fino y muy fino en las rocas

clasticas o sedimentarias. Al conjunto de la textura y la

estructura se le llama trama de la roca.

Uniformidad: Es la relaci6n que guardakdurante­

su depositaci6n, los minerales más densos que precipitan al -

fondo y los ligeros se mantienen sobre la superficie, por to­

que se presentan las rocas más duras o medida de que se pro -

fundiza.

lntemperismo: Es el resultado de los agentes

atmosféricos o climatol69icos que los modifican y alteran en­

su composici6n original, haciendolos en algunos casos mas

* 63 * f ec i les de ser perforados y otros todo I o contrario.

Metamorfismo: Las rocas al sufrir presi6n y -

temperatura, esto hace que los componentes litol6gicos y/o -

cristalográficos originales, sean modificados y alterados, -

haciendo a la roca más dura o más frágil según los minerales

resultantes,

B) Los Factores Controlables.- Se refieren

por lo general a la influencia directa o intervenci6n de la­

m_ano de I hombre y estos son:

Diseño y Manufactura: Estos factores afectan­

directamente el rendimiento de una broca, ya sea en la mai'a­

selección del diámetro usado, su calidad, la distribuci6n y­

disposición, vias de agua, tipo y forma.

El Equipo con que se Cuenta: Es otro de los -

factores que intervie_nen en el rendimiento, debido a que se­

requieren realizar ciertas maniobras por lo que es indispen­

sable seleccionar adecuadamente el equipo, su capacidad a

diversas profundidades y en diferentes diámetros, en fin, que

sea un equipo versátil, práctico y de movilidad extrema.

El Sistema a Emplear: En este caso me refiero

al uso y formas de perforar, que generalmente dependen de la

expereiencia del operador o bien del trabajo, dicho de otra­

forma, es el "Oue se requiere" y "El como hacerw.

Esto hace que se emplee o modifique la perfori

ci6n para lograr mejorar los resultados.

Tuberfa y Vibraci6n: El tipo, su diámetro y la

* 64 *

relaci6n que ésta guarda con el orificio, nos puede provocar

vibraciones y por supuesto desgaste prematuro de las brocas

debiendo utilizar el di&metro adecuado o cuando menos se

aproxima lo mas posible al diámetro del pozo, o bien usar el

barril 6ptimo a la tubería; asf como el fijar al suelo la -

perforadora, alineando bien a ésta con respecto al sondeo,­

no permitiendo ese movimiento o vibraci6n que tanto afecta -

o perjudica.

Velocidad: las revoluciones por minuto que se­

aplican a la broca dependiendo de su di~metro, es otro factor

a controlar, debiendo ser la m&s adecuada; la que se propone

en la tabla siguiente:

REVOLUCIONES POR MINUTO/ BROCA. DI AMETRO {mm} IMPREGNADA MONTADA

A) 48 600 a 1350 350 a 1800

B) 60 500 a 1100 300 a 1500

N) 76 400 a 1000 250 a 1200

H) 96 300 a 800 200 a 700

Desgraciadamente y en algunas ocasiones las

perforadoras de que se dispone, no pueden alcanzar la velocl

dad deseada, especialmente en explotaci6n o exploraci6n

minera, donde se emp I ean sondas neum_&t i cas y donde muchas

veces la presi6n del aire no es suficiente, debiendo preveer

todos estos aspectos para mejorar los rendimientos.

El Flufdo de Perforaci6n: Desempeña un papel -

importante en la perforaci6n y principalmente:

* 65 *

A) Mantener el Pozo Abierto: El lodo del -

flufdo de perforación establece una presión Hidrostática

sobre las paredes, esto hace que el material ya perforado no

caiga al fondo del pozo y estos fragmentos sean remolidos

nuevamente, provocando desgaste extra de I as brocas y demás­

herrami entas de ataque.

B) Enfriar la Broca: Se sobre entiehde que

debido a la fricción, se generan altas temperaturas que

"Queman" a los diamantes; por lo que se hace necesario mant!_

ner bien refrigerada a la corona.

C) Evitar la fuga o perdida de lodo: El obje­

to de evitar perdidas de lodo durante la perforación, no es­

otra cosa que el evitar que la broca en algún momento se

quede sin lubricante, formándose una costra en la pared del­

pozo, sobre todo en las zonas permeables.

O) Extraer el Recorte: Si se tiene un fondo -

limpio de recorte, la perforación es efectiva y no se requi!,

re estar perforando una y otra vez desgastando nuestro mate­

rial y equipo.

E) Ampliar la capacidad del Equipo: En algunos

casos y debido a los trabajos se requiere profundizar el pozo,

por lo que el equipo perdería su efectividad, en este caso el

uso adecuado del lodo-durante la perforación-no es otra cosa

que e 1 evitar que I a broca en algún momento se quede sin I u -

bricante, formándose una costra en la pared del pozo sobre

todo en las zonas permeables.

* 66 * F) la Viscosidad: Un lodo con una viscosidad -

excesiva puede provocar desgaste prematuro de la broca y

equipo, debido a que el material que trae el lodo en suspen -

si6n desde el fondo del pozo, no lo deposita en las presas y­

éste nuevamente es succionado por el equipo de bombeo, inicíall

do nuevamente su viaje, otro de los efectos es que dado a las

distancias requeridas por los barriles muestreadores (1/16"),

entre el tubo interior y broca, es pequeña, por lo que una

viscosidad alta, abrirfa las vilvulas, evitando el peso del -

flufdo y por lo consiguiente el sobrecalentamiento de labro­

ca ya que no se lubrica esta, quemándose los diamantes; otro­

caso serfa el que no fuera viscoso y que dada la densidad del

recorte, este no logre .sal ir a la superficie, precipitándose­

hacia el fondo del pozo, al cesar la presi6n y flujo de la

bomba estos detritus pueden atrapar la herramienta incremen -

tando el costo por pérdida de partes o de la obra misma.

los Descuidos y Accidentes: Al bajar una

broca nueva en un pozo, donde existe reducci6n de diflmetro, -

para este casp, se recomienda disminuir la presi6n y rotaci6n

para no desgastar los extremos de la broca prematuramente.

El aplicar presi6n y rotaci6n adecuada: Al -

bajar la broca deberá hacerse cuidadosamente, si esta choca -

fuertemente los diamantes pueden resultar dañados. Al llegar­

a formaciones duras, la velocidad de penetraci6n baja consi -

dera~lemente, entonces reducir las revoluciones y la presi6n­

aumentarla, puesto que existe el peligro de que los diamantes

no corten y solo se esten puliendo.

* 67 *

la Cafda de objetos dentro del Pozo: El colo­

car alguna tapa en la boca del pozo, evita la introducci6n o

caída de objetos que -tanto afectan. La remoci6n de brocas

usadas debe ser cuidadosa y el uso de herramienta adecuada -

es lo indicado, para evitar deformaciones de sus paredes de!

9adas.

El Manejo:EI transporte de las brocas antes -

de llegar a sitios es otro de los factores que afectan, ya -

que el diamante puede romperse o estrellarse, sin haber tra­

bajado ni un metro.

El Gasto o VolOmen de Flufdo:El sobre bombeo-

puede afectar y desgastar excesivamente las vfas de agua,

desprendiendo diamantes y disminuyendo el rendimiento, y es..=

tos posteriormente afectan, ya que pueden quedar en el fonJ;,

del pozo y afectar a la propia broca o a otra.

Se aconseja un caudal (Q) para la velocidad -

de ascenso de la inyecci6n y de los sedimentos en espacio

anular, tuberfa y pared del pozo,sea de 40 Cms/Seg de donde:

Q= 40 x S x 60 (L/Min.)= S • Secci6n anular en Cm2• 100

Q= 2.4 S (L/Min.)

TABLA DE GASTOS SEGUN EL OIAMETRO DE LA BROCA

AQ-WL 2 - 3 GPM Usando barras 2 - 3 GPM Usando barras

BQ-WL 4 - 5 GPM Q y CQ 5 - 7 GPM ,, w ,, NQ-WL 5 - 7 GPr.t Q y CQ 6 -11 GPM ,, w ,,

* 68 *

NQ-WL 6 - 11 GPM 1/2 y CQ 3 - 13 GPM "W"

AQ 5 - 6 GPM para brocas

so 7 - 9.5 GPM impregnadas

NQ 9.5 - 12 GPM impregnadas HQ 12 - 14 GPM impregnadas

La Presi6n de Avance: La presi6n sobre la

broca siempre debe ajustarse para obtener la velocidad de

penetraci6n, sin desgastar los diamantes.

En roca existe un gran riesgo de desgaste al

emplear una gran velocidad de rotaci6n y baja presi6n. Como -

gufa existen algunas formulas para determinar cuanta presi6n­

puede resistir una corona máxima admisible.

Peso Kilates de la Corona por número de Piedras/Kilates por 3

15 Kg.

Esto es para diamante de buena calidad, si se­

emplean diamantes de menor calidad el factor es de J Kgs.

de Ki I ates

Otro sistema es: Piedras por Kilate por número

número de piedras totales.

Número de piedras x 6.7~ peso en libras sobre-

I a broca.

Existe un abaco para determinar con mayor

exactitud el peso que requiere la broca de diamante.

Además de la elecci6n del tamaño, calidad,

dureza de la matrfz, vfas de agua, etc,, es importante conocer

cuando debe ser devuelta para desenga~~ar o recuperar el -

* 69 *

diamante de la broca usada, con el objeto de obtener los

mejores rendimientos y recuperaci6n de diamante, ya que la -

econ6mia es respecto al costo por metro, no en cuanto a la -

m~xima perforaci6n obtenida por la broca.

5.- FLUIDOS DE PERFORACION

A) Generalidades:

El uso de lodo en perforaciones con diamante -

no es una práctica nueva, .la experiencia conseguida en la

Industria Petrolera, ha sido aplicada a la Industria Minera•

y Obras Civiles con éxito, aun considerando las enormes di -

ferencias entre los equipos, En las perforaciones con diama~

te la pequeña área anular entre la tuberfa y la pared del

barreno, como las limitaciones de capacidad y presi6n de las

bombas requieren un flufdo de perforaci6n muy diferente al -

usado en la Industria Petrolera, por lo que en años recien -

tes ha dado una atenci6n muy particular al diseño y utiliza­

ci6n práctica de fluidos de perforaci6n exclusivos para per­

foraci6n con diamante.

El incremento en las profundidades requeridas­

en la perforaci6n para exploraci6n da mayor énfasis a las

cualidades deseadas del flufdo de perforaci6n, Primero el

flutdo tiene que tener una fuerza estabilizadora sobre las -

paredes del barreno superior a las de un lodo básico; y tam­

bién tienen que prevenir la desintegraci6n de núcleos, sensl

bles al agua, el mejor fluido de perforaci6n es el que sati!,

fase estas demandas al menor costo de operaci6n total, El

* 70 *

costo de operaci6n total es el costo necesario para conse -

guir la informací6n deseada. Cuando evaluamos el costo total

con los resultados, el uso de agua es solamente a veces la -

pr6ctica mas costosa.

Por muchos años el agua fue el único flufdo

usado en la perforaci6n con diamante en la exploraci6n mine­

ra, y aunque el agua sigue siendo un importante flufdo de

perforaci6n, el uso de otros tipos de flufdos de perforaci6n,

especialmente lodos con contenidos arcillosos, han venido a­

ser usados comunmente.

B) Funciones de los lodos de perforaci6n:

las funciones de los flufdos de perforaci6n

pueden ser primarias o secundarias según sea su grado de - -

importancia dentro de la perforaci6n:

a) Funci6n Primaria;

Refrigeran y limpian a la herramienta de

diamante.

limpian el fondo del barreno.

Tran.sportan en suspenc i 6n hacia afuera de 1-

barreno los recortes.

lubrican la sarta de perforaci6n.

Sostienen las paredes del sondeo.

Funci6n Secundarias:(No necesariamente pre­

sentes en todas las ocaciones.)

Controlan la presi6n de las paredes de

barreno.

* 71 *

P.educen pérdidas de circulaci6n.

Protegen zonas productoras de agua(acuffero)

Aseguran libertad de movimiento de la sarta

de perforaci6n.

Reduce ampl iaci6n de las Paredes del Barre-

no.

Mantiene en suspensi6n el ripio de perfora­

ci6n.

Transporta y dep6sita en la fosa de decata­

ci6n los sol idos existentes.

Reduce la corrosi6n y gasto del equipo de -

perforaci6n.

El flufdo de perforaci6n desempeña todas estas

funciones simultaneas; pero no todas estas funciones tienen­

la misma importancia en condiciones especfficas; realmente a

veces son contradictorias, Un perforador con experiencia

debe de saber la importancia relativa de estos factores y

saber como seleccionar una composici6n de las propiedades

que sean necesarias para efectuar el trabajo a un costo me -

nor.

C) Caracterfsticas de los lodos de perforaci6n:

El comportamiento del lodo es extremadamente

complejo pero dadas las necesidades de trabajo, solamente es­

importante conocer las propiedades m~s significativas.

Los lodos de perforaci6n son habitualmente sus­

pensiones coloidales a base de arcilla, en las que el agua se

•.. ..., ': .,.-~ ~ ''"1 "1""' ;"'•" {,,....,, .'\ -Ós .,''*

* 72 * . '..'{ "(}.~ ;..,.~/.,A

presenta bajo las formas siguientes:

- Agua· libre entre las partículas.

- Agua adsorbida; es decir fija rígidamente

sobre la superficie de las partículas.

- Agua absorbida o de solvataci6n formando pa~

te integral de las partículas y transormand~

I as en un Ge 1 •

El agua adsorbida depende de la superficie to­

tal de las partículas, y la de solvataci6n o absorbida de su

volumen. Por lo tanto, para una cantidad de agua determinada,

el agua de absorci6n sera tanto mas importante cuanto mas·

pequeña sea la dimensi6n de .las partículas, por ejemplo las­

bentonitas cuyas partículas casi en su totalidad tienen ~na­

medida inferior a una micra, son excelentes para la fabrica­

ci6n de lodos de perforaci6n.

Si un lodo se seca al aire solo se evapora el­

agua libre dejando un residuo pl~stico que forma la costra.­

Las aguas de adsorci6n y solvataci6n no pueden extraerse de­

ese modo.

La experiencia demuestra que las partículas de

arcilla poseen una carga eléctrica y que las propiedades de­

la suspensi6n dependen de esa carga, para las partículas muy

finas los efectos de su masa son realmente despreciables an­

te las acciones el6ctricas y basta con modificar estas, me -

dientes Iones para modificar las caracterfsiticas del lodo.

Estos Iones se incorporan muy facilmente al

lodo por medio de eléctrolitos, bien por aquellos que se - -

* 73 *

encuentran en las formaciones y que se mezclan con el lodo -

durante la perforaci6n; bien por los aditivos que se a9re9an

al lodo para conseguir resultados especfficos.

La efectividad del lodo depende de propiedades

ffsicas muy numerosas como son:

a) Densidad, viscosidad, tixotropia, lubrici -

dad, cualidades de sellamiento, agua ~ibre y espesor de la -

costra.

b) Composici6n de los solidos suspendidos: ta~

maño configuraci6n, nGmero y dureza.

c) Efectos de las fuerzas qufmicas e interfa -

ciales que existen en el estado de suspensi6n en el barreno.

Naturalmente que solo algunas de estas cual id~

des pueden ser medidas como medio pr~ctico de control. Las -

caracterfsticas que es importante conocer por las necesida -

des de trabajo, ya que son las que condicionan el sosteni

miento de las paredes del sondeo y la facilidad de poder tr~

bajar (Bloqueo de las herramientas de perforaci6n, costra

demasiado gruesa, potencia de las bombas) son:

- El agua libre y el espesor de la costra

correspondiente.

~ La Densidad

- La Viscosidad

- La Tixotropia

* 74 *

Agua libre y costra.- la formaci6n sobre las -

paredes del sondeo de una costra que las sostenga, es la

unica justifiaci6n del empleo de un lodo como flufdo decir­

culaci6n como se sabe; la creaci6n de una costra es el resul

tado de la absorci6n por el terreno del agua libre del lodo,

es preciso que esta costra sea simultaneamente delgada y re­

sista para permitir el paso de la herramienta de perforaci6n

a la vez que asegura la estabilidad de las paredes del barr~

no.

Si bien el agua libre es jmportante en ciertos

lodos de partículas gruesas, su absorci6n por las arcillas -

tiene el riesgo de provocar su desgregaci6n y la costra sera

insuficiente para sujetarlas, ademis y a causa del grosor de

las partículas, la costra puede ser demasiado gruesa y des -

prenderse por la maniobra de cambio de herramientas, también

es posible que haya derrumbamientos.

La costra puede llegar a ser extremadamente

gruesa en los horizontes permeables si se para la circula

ci6n del lodo. Durante la circulaci6n del lodo el espesor de

la costra se mantiene constante, estableciéndose un equili -

brio entre la erosi6n y el aporte de partículas regido por -

la filtraci6n.del agua libre.

Un lodo con una cantidad importante de agua

libre produce a-pesar de la circulaci6n una costra gruesa, -

para que esta sea adecuada, es necesario que el agua libre -

sea menor o igual a 20 Cms3•

i~ 75 *

Densidad,- el valor de la densidad suele ser -

de aproximadamente 1,2 y puede aumentarse para impedir la en­

trada de mantos cautivos, entonces la presi6n diferencial que 2 debe emplearse ha de ser por lo menos de 25 a 30 Kg/Cms,

la arcilla di luida en agua no permite sobre -

pasar el valor de 1.4 por encima de la cual los lodos no son­

bombeables, por lo que se agregan diferentes productos para -

aumentar la densidad, estos pueden ser según las posibi I ida -

des locales, Pirita, Sidorita, Galena o Barita, Con esta úl -

tima se puede preparar lodo-cuya densidad I lega a valer 2,4,

Un lodo denso ejerce sobre las paredes del

pozo una contra presi6n que mantiene las formaciones en su

sitio,

Viscosidad,- la viscosidad debe de ser lo

menor posible para disminuir las p~rdidas de carga debidas al

flujo de lodo y las potencias de las bombas, asf como para

permitir una buena separaci6n de las particulas de arena

arrastradas por el lodo, _Tampoco debe de ser demasiado peque­

ña, esto a fin de que durante la perforaci6n no se sedimenten

en el pozo las particulas inertes,

Tixotropia,- Es la propiedad de un liquido de­

convertirse en Gel cuando se mantiene en reposo por falta de­

circulaci6n, Es una propiedad muy apreciada de los lodos de -

perforaci6n; por que el Gel asf formado, cada vez que se para

la circulaci6n impide que el ripio caiga al fondo del pozo y

bloquee la herramienta, sin embargo no debe de ser demasiado-

* 76 * . '-'"' <:ú

grande para que no impida se restablezca la circulaci6n al -

volver a poner en marcha las bombas. La tioxotropia es un

fen6meno muy com~lejo que depende esencialmente de los cons­

tituyentes del lodo.

O) Vigilancia de los lodos y problemas de

operaci6n en su uso:

El consumo del lodo que circula en circu_ito -

cerrado es pequeño, teo~icatnente bastara aumentar la canti

dad del •ismo para compensae el aumento del volGmen de la

perforaci6n debido a su avance, en realidad, algunos incide~

tes pueden hacer preciso su renovaci6n o su modificaci6n.

a) Un horizonte permeable puede absorber lodo

si se trata de una fisura, el lodo desaparece hasta que se -

obtura dicha salida, entonces hace falta compensar las pérdl

das.

b) Algunas arcillas que forman horizontes

importantes pueden peptizarse en el lodo y aumentar peligro­

samente su viscosidad; entonces se impone una reducci6n de -

la mis••·

e) Las aguas saladas, el 1.SO y el cemento,

pueden flocular el lodo, bloqueando asi la herramienta de

perforaci6n.

d) Un exceso de arena debido a un desarenado­

insuficiente, provoca el desgaste de las bombas, y Sarta de­

perforaci6n y un aumento del agua libre y puede llegar a ser

necesario reemplazar todo el lodo.

* 77 *

Por todo lo anterior es necesario la vigilan­

cia del lodo durante la perforaci6n.

Una manera de detectar contaminaciones en los

lodos, es la vigilancia del PH del lodo, ya que un lodo nue­

vo tiene un PH comprendido entre 7 y 9.5, es decir en la

zona del punto iso el6ctrico de la suspensi6n formada por el

lodo. fuera de esa zona aparece la floculaci6n viendose

afectada la viscosidad y el agua libre.

El efecto de las contaminaciones del lodo,

debido al terreno-o a las aguas del sondeo hace variar el PH

del lodo.

El alto costo de perforaci6n es normalmente -

el resultado de las dificultades encontradas mientras se pe~

fora, otros gastos como transporte,materiales,mano de obra,­

etc., tambi6n contribuyen por su parte a elevar el costo

total de las perforaciones de exploraci6n.

Los terrenos inestables son definidos como

formaciones poco cohesivas, muy fracturadas o cavernosas en­

las cuales, las perforaciones son prolongadas debido a las -

cementaciones y operaciones de introducir el ademe metilico.

Los barrenos inestables son aquellos en los que fragmentos -

del material de las paredes del barreno se derrumban tanto -

que es diffcil mantener el barreno abierto a menos que se

cementen o se· coloquen ademes metil icos.

El derrumbamiento del terreno es normalmente­

la cauaa de que peguen las tuberías, brocas tapadas, asenta­

mientos de cortadura de minerales pesados, y una pel icula d.!,

* 78 * mesiado gruesa, son otras causas que también pegan la tuberfa.

Cuando la tubería se inmoviliza y esta en con­

tacto con una formaci&n permeable, la parte de la película

entre la tubería y la formaci6n permeable esta aislada cuando

se para la bomba, la filtraci6n es contin6a debido a la dife­

rencia de presi6n entre el flufdo de la formaci6n porosa y el

lodo.

Le pérdida de circulaci6n es el mas concurren­

te y serio problema que se encuentra en perforaciones de dia­

mante. Las pérdidas ocurren en varias situaciones y sus causa

son difici I de identificar, la pérdida de circulaci6n sign_if.L

ca la pérdida parcial o total del flufdo de circulaci6n o

vacíos en la formaci6n, puede ocurrir mientras se perfora en­

zonas permeables o secas y debe de distinguirse de las pérdi­

das ocasionadas por el filtrado del lodo a zonas permeables,

Normalmente estas pérdidas de ~~-d pueden ser eliminadas aña­

diendo materiales finos de t~xtura como lo es la arcilla.

Pa1•a evitar I a pérdida del Iodo, 1 os veci os

deben ser 1 1 enad :,s por una pe I i cu I a de are i 1 1 a depositados en

la secci6n porosa, el material debe ser de tal consistencia y

tamaño que cf'recera una resistencia mayor a la entrada de

este lodo a la formaci6n, que la resistencia ofrecida por el­

movimiento del lodo hacia la superficie, una c<>111posici6n que­

satisface estas condiciones a veces no pueden ser trabajados­

por las pequeñas bombas que se usan normal•ente.

El tratar de sacar una tubería pesada supone -

un gasto excesivo en cualquier tipo de perforaci6n, este in

conveniente limita el avance de la operaci6n tanto tiempo

* 79 *

como permanezca pegada la tuberfa con el consecuente gasto -

de dinero y p6rdida de tiempo.

El prop6sito de las perforaciones de explora­

ci6n es obtener informaci6n, no simplemente hacer un barreno,

pero en ocasiones las preocupaciones con detalles diarios de

operaci6n hacen obscurecer el objetivo final. El tratar de -

perforar con equipo inadecuado, la insistencia del perforis­

ta en usar solamente agua como flufdo de perforaci6n, la

resistencia de los perforadores a aceptar nuevas técnicas y

las pr&cticas de algunos agentes de comprar por precio en

vez de por calidad, son pr&cticas que pueden ser citadas

como ejemplo de algunas preocupaciones que obstruven el obj~

ti vo buscado.

E) Aspectos de la utilizaci6n de lodos en - -

Perforaci 6n.

Los lodos se almacenan en unos dep6sitos

hechos exprofeso cerca de donde se esta perforando, que en -

general no son mas que una simple excavaci6n cuyas dimensio~

es depende de la profundidad y diametro del sondeo que se

efectue,

Una bomba potente aspira el lodo del dep6sito

y lo hace circular hasta el pozo, A la sal ida del sondeo un­

largo canal, recoge el lodo que sale y lo conduce nuevamente

a los tanques de almacenamiento, de donde se tomara de nuevo,

permitiendo que sedimente el material en suspensi6n. Los

fragmentos mas gruesos se pueden eliminar con una criba

vibrante colocada al principio del canal, la base de todos -

*so*

I os Iodos I a constituyen I as are i 11 as a excepc i 6n de I os que

estan constituidos por aceite o almidon.

No todas las arcillas poseen las propiedades­

convenientes para formar lodos, por ejemplo, las arcillas

del grupo de la caolinita dan una costra demasiado gruesa y­

contienen demasiada agua libre. Para aumentar el estado col~

idad del lodo, se le puede agregar por orden de eficiencia:

Al gi nato Sodico, Carbox imeti 1, Ce·lu I osa o Al mi don.

Para mantener la viscosidad de los lodos se -

puede recurrir a los aditivos; por ejemplo, Fosfatos o Car -

bonatos para preparar un lodo la arcilla se extrae,se muele,

se criba y despues se mezcla con agua bien en un tanque pro­

visto de un agitador mecánico, o bien despues de una hidrat~

ci6n preeliminar conseguida con la circulaci6n bajo presi6n­

de las bombas del sondeo. Se le hidrata así durante varios -

dfas y despues se le diluye a voluntad, los productos qufmi­

cos se emplean en forma de soluciones.

El grado de mezcla de los lodos tienen una

gran importancia, es necesario seguir las instrucciones de -

los laboratorios para no obtener propiedades diferentes, e -

incluso opuestas de las que se esperan.

Los lodos pueden contaminarse perdiendo sus -

propiedades y esta contaminaci6n puede ser ffsica o qufmica.

La contaminaci6n ffsica es cuando el flufdo se vuelve heter~

g~neo debido a las particulas gruesas desprendidas por la

herramienta de perforaci6n; las partículas gruesas (40 micras

o mas) no tienen una influencia grave en las partículas en -

* 81 *

suspensi6n pues se sedimentan con facilidad, sin embargo pr~

vocan el desgaste de las bombas, tubos y el aumento del agua

libre y costras que permiten la filtraci6n, Contrariamente -

sucede con las partículas de di~metro comprendidas entre 20

y 40 micras (limos) que tienen una influencia grande sobre -

las partículas en suspensi6n y si no se compensan con nuevas

suspenciones de arcilla coloidal, el lodo tiene una cantidad

muy elevada de agua libre, con el riesgo de que al primer

incidente en el trabajo pueda cuagularse, provocando el es -

tanciamiento en la circulaci6n del lodo,

La contamináci6n qufmica por solidos es la

mas peligrosa y corresponde, para los lodos de agua y arci -

lla a los siguientes fenomenos, cambio de base entre la arcj_

lla y la sal disociada cuyo efecto consiste en aumentar la -

viscosidad, la hidrataci6n y la ionizaci6n de las suspensio.!l

es arcillosas y cuando se pone el lodo en contacto con los -

iones, calcio y sodio, un efecto notable en el desplazamien­

to de iones absorbidos por la arcilla y reempla%ados por los

cationes incorporados a Ca o Na, se advierte por el aumento­

de agua I ibre del lodo y por la formaci6n de una costra fri­

gi I y gruesa,

Para estudiar los lodos se utilizan algunos -

aparatos como son el filtro prensa baroid de fabricaci6n se.!l

cilla, que consiste en un marco fijo el cual sujeta a un

cilindro-filtro dentro del cual se introduce el lodo al que­

a base de presi6n se le separa la cantidad de agua libre co.!l

tenida en determinado tiempo la cual es determinada,

Y.,.,., . .,, .. ·º=¡;¡ * 82 * "Tf~~

;i.u.

Para la determinaci6n de la viscosidad se usa

el aparato llamado viscosimetro de Stormer, queda el peso

necesario para arrastrar un agitador a una velocidad de 600-

R.P.M. y permite determinar la resistencia inicial de Gel.d~

debido a la Tixotropia, al final de un tiempo determinado de

reposo.

El eleutriometro, basado en una corriente de­

agua ascendente introducida por la base de un tubo de desboi;

damiento en el que se encuentra la muestra del lodo, sirve -

para medir el contenido de arena.

Y por Oltimo se usa la balanza baroid, para -

determinar la densidad de los· lodos. El uso de los lodos es­

de gran utilidad en perforaciones profundas, asf como donde-·

el empleo de ademe es costoso y a veces imposible.

Los avances obtenidos en la utilizaci6n de los

lodos se debe principalmente a los estudios y a la experien­

cia obtenida por la industria petrolera en la perforaci6n de

sus pozos, la cual debido a sus necesidades propias a convei;

tido al estudio de los lodos de perforaci6n por su compleji­

dad en una verdadera ciencia (lngeníerfa de Lodo) ••

* 83 * IV.- PRUEBA DE CAMPO EN LOS ESTUDIOS GEOTECNICOS

l.- Aspectos generales de las pruebas de permeabilidad.

Los estudios e investigaciones que se hacen

para determinar la permeabilidad en el subsuelo es un compl,!t

mento de informaci6n necesaria, ya que la perforaci6n de un~

pozo de muestreo no es suficiente para conocer el estado

real del terreno, La permeabilidad del terreno puede ser prl

maria o secundaria, ya sea que esta sea debido al arreglo

granular original de la formaci6n, o al fracturamiento que -

puede sufrir el terreno al ~er sometido a esfuerzos tect6ni­

cos posteriores.

La permeabilidad secundaria de las rocas, es -

mucho muy superior a la permeabi I idad primaria, consider&n

dose en la mayorfa de los casos despreciable esta Oltima re~

pecto a la primaria.

La permeabilidad en la roca a través de grietas

fracturamientos o fisuras, se mide por medio de pruebas tipo

Lugeon, pero cuando la naturaleza del terreno no permite

hacer este tipo de ensayos, por ser granulares,· o estar muy -

fisurados y/o alterados, es recomendable que durante la per -

foraci6n, se real izan pruebas tipo Lefranc, en este tipo de -

pruebas, efectuadas en capas de arena, 1 irnos, aluviones, con­

glomerados, etc., en los cuales la velocidad del flujo es le!!,

ta, la perforaci6n debe quedar ademada, y unicamente el tramo

de prueba, situado en la parte inferior de la tuberfa, queda­

r& 1 ibre,

* 84 * la perforaci6n, que es una de lás condiciones

mas importantes para la ejecucion correcta de una prueba le•

franc, se debera hacer de preferencia con una perforadora

rotaria con bordes muestreador y broca de diamante para ex -

traer nOcleos de materiales, pero se podra hacer tambi6n con

perforadora rotaria con broca de Tungsteno, sin extraer

corazones; o como Oltimo recurso, con•~ ¡uina de percusi6n,

siempre y cuando se pueda ir aciemando y haciendo un lavado -

intenso del tramo de prueba.

De preferencia la broca debera ser de diimetro

aproximado de 3'" (7.6 Cms.) NX,NW o NQ, cualquiera de est~s -

que sea el dilmetro, se debera considerar, para t<>111arlo en

cuenta en la cuantificaci6n del coeficiente de permeabilidad.

Es indispensable que el procedimiento de per -

foraci6n no modifique las condiciones naturales del terreno,­

por lo que ae deberi evitar el uso de barro, bentonita o

cementaci6n, para la protecci6n de cafdos, ya que con esto se

sellarfan loa pequeftos vacios del material por probar. la

perforaci6n con aguas es indispensable, aunque esta condici6n

no es suficiente porque con cualquier perforadora con mas o -

menos intensidad, los sedimentos de los cortes taponearan las

paredes del pozo; sin embargo, esto no se puede evitar pero -

si se disminu)'e con el lavado de la perforaci6n.

Es necesario evitar hacer las pruebas de per -

meabi I idad sobre longitudes de perforaci6n demasiado grandes,

si se desea tenera una permeabilidad real del terreno. Una

longitud m&xima de 5J) Mts. para un tr&Mo, es conveniente,

* 85 *

utilizando como I imites de la c&mara filtrante et fondo de -

la perforaci6n y la parte inferior del ademe.

En las pruebas Lefranc, la perforaci6n se

deberá ademar, quedando un i camente e I tramo por probar deba­

jo del extremo de la columna de perforaci6n.

En la mayorfa de los casos se presentan, la -

herramienta de perforaci6n deja una cavidad uniforme, debido

a la cohesi6n del terreno, pero en algunas ocasiones se debe

recurrir, para mantener esta condici6n al relleno de 9ravas­

gruesas, que dejan vacios ~uficientemente grandes para que -

el agua de prueba no sufra pérdida de carga considerable, o­

sea puede recurrir al acondicionamiento de un tubo del mismo

ademe, con perforaciones o ranuras, para que através de el la

circule el agua, teniendo como unica condici6n en este caso­

que la superficie ranurada no ·sea menor del 15% de la super- o

ficie total del tubo,_ cuya longitud es la del tramo de prue-

ba.

2.- Diferentes tipos de prueba lefranc

De acuerdo a la naturaleza del terreno,dada -

por el método de perforaci6n, se pueden programar dos tipos­

de pruebas Lefranc: Las de flujo constante y las de flujo

variable. Las primeras se dividen en ensayos de inyecci6n y­

de bombeo, de ·gasto constante y I as Segundas en ensayos de -

ascenso y descenso, de la superficie del agua dentro de la -

perf orac i 6n.

a) lnyeccí6n con gasto constante:

* 86 *

las pruebas de flujo constante consisten en -

determinar la permeabilidad de un tramo de la perforaci6n, -

inyectando o b omb e ando a I Pozo un caudal constante de agua,

determinando la profundidad a la que se estabi I i z a el nivel­

del agua con ese caudal, haciendo varias observaciones al

hacer variar este.

Los anexos No. 1 y 2 contienen el esquema de­

las instalaciones necesarias para ejecutar este tipo de pru~

ba, cuando se trata de inyectar pequeños volumenes, o para -

grandes consumos, de una manera general.

El equipo que se utiliza para la realizaci6n­

de estas pruebas, consiste en un tanque en el que la carga -

sea constante para el primer caso, o en una bomba con tanque

de control de bombeo, para e I segundo, ademlls se r-equ iere

instalar una v~lvula de paso en una vlllvula de compuerta o -

globo para control y un medidor de volumenes, independiente­

mente del cron6metro, la sonda eléctrica y las recipientes -

con medidas conocidas para hacer las comprobaciones del

vo I Gmen -:¡ue se esta inyectando.

En todos los casos de los ensayos Lefranc,

las pruebas se van efectuando a medida que avanza la perfor~

c i 6n; es decir que una vez que I a pe.rforac i 6n a 11 egado a I a

profundidad de la parte inferior del tramo por probar, se

levantara la barrena hasta el nivel superior, volviendolo a

bajar para comprobar si no se presentaron modificaciones por

cafdos, en la camara filtrante. Si esto sucede se bajara el­

ademe hasta el fondo, vertiendo una cantidad de grava sufi -

* 87 *

ciente para cubrir la longitud del tramo, inmediatamente se

levantara el ademe hasta su posici6n original.

La prueba se iniciara vertiendo agua dentro -

de la perforaci6n, calibrando con la válvula de control

hasta que el nivel se estabilice, con una carga de 10.0 Mts.

aproximadamente a partir del centro de la cámara filtrante­

En ese instante se principiara a contar el tiempo de la

prueba, que por lo general es de 10 Min. tiempo en que con­

tinuamente se estar a comprobando con I a sonda e 1 ~ctr i ca que

no varie el nivel e s t ab l e , Terminado el tiempo de prueba,se

tornara en el medidor la lectura del vólúrnen inyectado.

Para las siguientes observaciones se ira dis­

minuyendo et caudal, con lo que los niveles estables iran -

bajando, y e~ cada operaci6n se tomara el tiempo y el volú­

rnen inyectado.

Al ejecutar estas pruebas se I leva un regís -

tro de campo en et .;iue para cinco observaciones se anotan;­

e I vo I úrnen agregado en I i tros, e I tiempo de, observac i 6n en­

segundos y las profundidades del nivel estable (h) en metro,

con estos datos se calculara el gasto Q en Lts./Seg. y la -

carga H, es importante anotar tambi~n las profundidades 'del

tramo de que se trata, e I di timetro de I a perforac i 6n (D) 1 a

distancia al terreno natural y la broca del ademe (P} y la­

longitud de la cámara filtrante (L).

En el anexo No. 3 se proporciona un ejemplo -

de registro de campo para la ejecuci6n de este tipo de pru~

bas.

* 38 *

b) Bombeo con gasto constante:

En este tipo de pruebas la perforaci6n y el -

acondicionamiento de la cámara filtrante, es semejante al de­

la prueba anterior. El equipo que se utiliza en la ejecucí6n­

de la prueba consiste en una bomba para extraer el agua den -

tro de la perforaci6n y un aditamento con válvula de descarga

válvula de paso y medidor de volumenes de agua, además se

utilizan tambi~n un cron6metro, una sonda el,ctrica y los re­

cipientes con medidas conocidas de comprobaci6n.(ver anexo No,

4)

La prueba se inicia bombeando agua de la per­

foraci6n, calibrando la velocidad de la bomba hasta que el

ni ve I se estab i I ice dentro de I pozo, ::,rocurando que no sea

mas de 10.;) Mts de la superficie del manto, con estas condi -

ciones se principia a contar el tiempo de la prueba (10 Min.)

comprobando periodicamente con la sonda eltctrica que el nivel

estable no varia, terminado el tiempo de observaci6n, se

tomará la lectura en el medidor del volúmen bombeado.

Para las siguientes observaciones, se ira di~

minuyendo la aceleraci6n de la bomba, con lo que los niveles­

estables se iran subiendo y, en cada operaci6n de la bomba,se

tomara el tiempo y el volúmen bombeado igual que en la prueba

anterior se lleva un registro de campo,{ver anexo No, 5) don­

de se anotan los datos de las cinco observaciones, estos son:

el volúmen bombeado en litros, el tiempo de observaci6n en

segundos y la profundidad del nivel estable {h) en Mts, además

las profundidades del tramo probado, el diámetro de la

* 89 *

tuberfa (D), la profundidad del manto freática, la lon9itud­

de la cámara filtrante (L) y la distancia entre el terreno -

natural y la boca del ademe, con el volúmen y el tiempo de -

observaci6n, se calculara el gasto Q en Lts,/$e9, y con la -

profundidad (h) y la distancia de la boca del ademe a la

profundidad del manto freático (Zo) se calculara la carga H,

Para ambos tipos de ensayos, se hace una

gráfica en el mismo registro de campo para comprobar si la -

prueba fue hecha correctamente y en condiciones satisfacto -

rías, a la escala mas conveniente, sobre el eje horizontal,­

se marcan los puntos correspondientes a los 9astos en Lts,/

Seg, y en el eje vertical, las cargas H en Mts, con lo que -

se obtendran tantos puntos como observaciones se hayan efec­

tuado, Si el ensayo es correcto, deberan quedar alineados

aproximadamente a lo largo de una recta que pasa por el

origen de los ejes,

En los dos casos de pruebas de flujo constante

es necesario se tome en consideraci6n, para la mejor evalua­

ci6n del coeficiente de permeabilidad de un tramo determina­

do, si el ensayo se hace en seguida del nivel del manto frej

tico, o muy cerca de un manto impermeable, que hay que repo~

tar la distancia del centro de la cámara filtrante a el nivel

del manto freático (Ho) para el primer caso, o la distancia­

del centro de. la cámara al manto impermeable (H'o) para el -

segundo, no es posible a veces obtener estos datos durante -

la ejecuci6n de la prueba, si no que se local izan a medida -

que avanza la perforaci6n, Sin embargo se deben reportar

11, l0Tr.r.4 . ' ·'·· u• ti'\

.::.~J Y ..... t ~ .-.J,Ú·d-~~ .•• ..;S

* 90 * :;r,~

·'···.J~i,A

cuando se tenga la certe%a de su existencia.

En los anexos Nó. 8,9 y 10 se grafican los

diferentes casos de pruebas de flujo constante que se pueden

presentar con relaci6n al manto frelitico y al manto imperme.!

ble, en gasto constante por inyecci6n y por bombeo, ademlis,­

se indica la forma de graficar la prueba, las formulas que -

intervienen para su cuantificaci6n y una forma de registro -

de campo.

c) Flujo variable de descenso

En las pruebas de permeabilidad de flujo vara~

ble con descenso de la superficie del agua dentro de la per -

foraci6n, es necesario ir determinando la velocidad con =1ue -

varia el nivel dentro del tubo de ademe, habiendo vertido pr~

viamente una columna de agua, sin que se agregue o extraiga -

liquido durante el tiempo que dura la prueba.

La carga mlixima recomendable no debe ~er

mayor de 10.0 Mts a partir del centro de la climara filtrante,

o del nivel freático, tambi&n como en el caso de flujo varia­

ble con ascenso, la longitud del tramo no debe ser mayor de -

5 .• 0 Mts o reunir las condiciones de la relaci6n L/D, antes

citada. El anexo No. 7 nos muestra la secuela que sigue al

efectuar en el campo una prueba de fl~jo variable descendente.

Para la ejecuci6n de estas pruebas no se re- -

quieren instalaciones de equipo especial, necesit~ndose unic~

mente verter agua dentro de la perforaci6n hasta un nivel que

satisfaga las condiciones de carga especificadas y con una

* 91 *

sonda el~ctrica, ir midiendo el descenso del nivel de agua

en lapsos de tiempo determinados, controlados con un cron6 -

metro.

Durante las cinco observaciones, además de - -

anotar en la hoja de registro las profundidades del tramo, la

distancia (P) entre el terreno natural y la boca del ademe,­

él di&metro (D) de la perforaci6n y la longitud de la cámara

filtrante (L) es necesario para cada una de el las anotar la­

distancia (Zo) entre la boca del ademe y el nivel del manto­

freático (Zo) cuando no existe manto fre&tico, siendo la di,!

tancia entre la boca del ademe y el centro de la cámara fi 1-

trante, Tambi&n se registra la profundidad (HI) entre la

boca y el nivel en que se inicia la prueba y la profundidad­

(Hz) hasta donde descendio el espejo del agua despu~s del

tiempo (T) de observaci6n,

Se hace_ una gr&fica de ensayos; en el eje de -

las ordenadas se marcan los valores de Z, que es la diferen­

cia entre Hz y HI, y en el eje de las abcisas, los valores

de Z/T en Mts,/Seg, 1 os puntos as i obtenidos, tendran que

quedar aproximadamente alineados hacia el origen de los ejes,

d) Flujo variable de Ascenso

El principio de este tipo de pruebas, de flujo

variables, con ascenso de la superficie del agua dentro de -

le perforaci6n, consiste en ir determinando la velocidad con

que varia el nivel dentro del tubo de ademe, habiendo, den -

tro del tiempo que dure el ensayo, no extraer o agregar mas­

I iquido,

* 92 *

En este caso, se recomienda también que, la -

carga que se aplica para la prueba a! extraer el agua de la­

perforaci6n no sea mayor de 10.0 Mts contados a partir de la

superficie del nivel fre&tico. Otra condici6n para que la

prueba resulte satisfactoria, es que la longitud del tramo -

no sea mayor de 5.0 mts. o que satisfaga que la relaci6n L/0

sea igual o mayor de 5, en la que Les la longitud del tramo

y del di&metro de la perforaci6n.

El anexo No.6 es un ejemplo de una prueba de­

ascenso de la superficie del agua dentro de la perforaci6n,­

para la ejecuci6n de este tipo de ensayos, no se requieren -

instalaciones especiales de equipo, ya que unicamente se

necesita extraer el agua dentro de la perforaci6n hasta un -

nivel en el que se pueda tener la carga especificada; y,

con una sonda eléctrica, ir midiendo el ascenso del agua en­

lapsos determinados controlados por un cron6metro.

En la hoja de registro de campo, es necesario

que previamente al inicio de la prueba; se anoten las profull

didades del tramo que se va a probar, la distancia (P) entre

el terreno natural y la boca del ademe, el di&metro (D) de -

la perforaci6n, la longitud (L) de la c&mara filtrante y la­

profundidad del manto fre&tico.

Al hacer las cinco observaciones es necesario

anotar para cada una de ellas la distancia entre la boca det

ademe y el nivel fre&tico (Zo) la profundidad del espesor

(Hz), después de haber transcurrido el lapso de observaci6n-

( T) •

* 93 *

La comprobaci6n de que la prueba se efectúo

en condiciones normales se grafica de una manera semejante a

la explicada para la de la prueba de flujo variable de asee!!.

so, teniendo que I levar los puntos los requisitos de alinea­

miento hacia el origen de los ejes.

En los dos casos de pruebas de flujo variable,

para valuar mejor el coeficiente de permeabilidad de un tra­

mo determinado si el ensayo se hizo enseguida del nivel frej

tico o muy cerca de un manto impermeable, es necesario tomar

en consideraci6n que se deben reportar las distancias Ho 6 -

H, o.

En los anexos No. 11, 12 y 13, se grafican

los diferentes casos de pruebas de flujo variable que se - -

pueden presentar con relaci6n al manto freático y al manto -

impermeable, en ensayos de ascenso de la superficie del agua

dentro de I tubo de ademe o de descenso, ,,demlls se indica I a -

forma de graficar la prueba, las formulas que intervienen -_..,.

para su cuantificación y una forma de registro de campo.

Para la buena real izaci6n de una prueba tipo­

Lefranc es indispensable que, antes de su iniciación, se com

prueba el funcionamiento de la sonda eléctrica, del cron6 -

metro y del medidor de volumenes de agua, Esto último util i­

zando los recipientes con medidas conocidas. Cuando el medi­

dor no funcione, o su capacidad no sea suficiente para volu­

menes muy pequeños, se uti I izarán estos recipientes para cua.!l

tificar el volúmen de agua extrafdo o inyectado dentro de la

perforaci6n en las pruebas de flujo constante,

* 94 *

En las pruebas de flujo constante por inyec -

ci6n, es importante proteger la sonda, introduciendola den -

tro de un tubo, con el fin de que el agua no le produzca

variaciones al tocarla y se pueda mantener bien definido el­

nivel estable.

En las pruebas de flujo variable, los tiempos

de observaci6n se tomaran de acuerdo con la velocidad con

que descienda o ascienda el espejo del agua dentro del tubo­

de ademe, teniendo en cuenta que se deberan hacer cinco ob -

servaciones. Es conveniente que en este tipo de pruebas se -

procure la continuidad de las lecturas de las profundidade-s­

N: es decir, que I a profund i ded tt& de I ensayo efectuado pase

a ser H~ del siguiente, haciendo funcionar el cron6metro

inmediatamente después de haber terminado el tiempo del ens~

yo anterior. En todo tipo de pruebas Lefranc, las escalas

que se adopten para las graficas de los puntos de observaci6n

ser&n tomadas a criterio del operador, teniendo en cuenta

que los puntos queden separados para ver su alineamiento.

3.- An&lisis matem&tico para el c&lculo del coeficiente de -

permeabilidad en las pruebas de tipo lefranc:

El flujo de agua através de los suelos esta -

regido por la ley de Darcy: Q a KIA

Donde: Q es el gasto que pasa a través de una

muestra de secci6n transversal A.

K Coeficiente de permeabilidad.

* 95 *

Gradiente Hidr&ulico; o sea la perdida de -

carga hidr&ul ica por unidad de lon9itud a lo lar90 de las

I fneas de flujo,

Esta expresi6n solo es val ido si el flujo es­

laminar, el coeficiente de permeabi I idad, K, no es una cons~

tante del material, sino que depende del tamaño y forma de -

las particulas que componen el suelo, de su relaci6n de va -

cios, forma y arreglo de los poros, del grado de saturaci6n,

contenido de materia org&nica, solubi I idad de sus componentes

y de las propiedades del ag~a, esencialmente de la viscosidad

la cual varia con la temperatura,

En el caso de las pruebas Lefranc, que tienen­

por objeto medir con cierta precisi6n el coeficiente de per -

meabi I idad en algun punto de un terreno aluvial, o de una ro­

ca muy fisurada y/o alterada, cuando existe un manto fre&tico

que satura el material, y en particular;

En el caso de las pruebas de flujo constante -

ya sea por bombeo o por inyecci6n de agua, en las que se cal­

cula, con los datos de campo, el gasto Q en Lts,/Seg, y la

carga H en ~lts, con el fin de graficar el resultado de las

prueba se utilizan estos mismos datos para calcular el coe -

ficiente de permeabilidad por medio de la formula siguiente:

Q = CK H, de la cual convirtiendo el gasto Q en Mts3/Seg, y -

despejando el coeficiente de permeabilidad K nos queda K=C

Qj H en Mts,/Seg, en la que Ces un coeficiente que depende -

la forma geométrica y la longitud (L) de la c&mara filtrante­

para nuestro caso se ha considerado la cavidad como un el ip -

* 96 *

soide de revoluci6n con eje corto igual a O y una distancia -

focal igual a: 1 en estas condiciones:

Donde Cesta dado en Mts.

( L +Jt: ...2) C=0.366 Log O + Lr

L

Los anexos No. 14 y 15 son dos ejemplos de

registros de c!lculo de permeabilidad; de flujo constante

por inyecci6n, el primero y por bombeo el segundo. En ambos~

casos se encuentra la carga H en ~s. y el gasto Q en Mts/Seg.

de las cinco observaciones con lo 'ue se va desarrollando el­

c!lculo para cada una de ellas, hasta obtener igual n~mero de

coeficiente, K en Cms/Seg. con los cuales se hace un promedio

para tener el coeficiente de permeabilidad del tramo.

Para el caso de las pruebas de flujo variable­

con ascenso o descenso de la superficie del agua dentro de la

perforaci6n, en las que se van obteniendo las profundidades -

H2 y H2 con que va variando el espejo del agua cada determin~

do tiempo de observaci6n T, el coeficiente de permeabilidad -

(L H1 ) K= 2.3 CA og 112

T2-li en la que C se obtiene igual que en el caso de las pruebas de

esta dado por la formula:

flujo constante, teniendo el mismo significado.

Donde: Hl= carga en el instante Tl, Hz= carga en el instante -

* 97 *

T~, A= área efectiva de la secci6n transversal de la tube -

rf a de prueba.

Los anexos No. 16 y 17 son ejemplos de regis -

tro de cálculo de permeabilidad para pruebas de flujo varia­

ble con ascenso y descenso del espejo del agua dentro de la­

perforaci6n.

En los dos casos es necesario, para las cinco­

observaciones, anotar en la hoja de registro de cálculo la -

profundidad Zo 6 Zo' en M~ las profundidades Hl y H& en'Mts,

y calcular el área de la cámara filtrante de acuerdo con el­

diámetro D de la perforaci6n. Con estos datos se desarrolla

el cálculo obteniendose cinco coeficientes, de cuyo promedio

se obtiene el coeficiente K en Cms,/Seg, del tramo probado,

En los dos casos, tanto de flujo constante

como de flujo variable, cuando el ensayo se hizo enseguida -

del nivel freático o muy cerca de un manto impermeable, es -

necesario tomar en consideraci6n que se debe reportar la di~

tancia Ho 6 H'o, segGn del caso de que se,trate, al coefi -

ciente C debe hacercele una correcci6n adicional, mediante

el aumento del valor.

La interpretaci6n de los resultados de estas -

pruebas, es de suma importancia, ya que de ello depende la -

aprobaci6n o el rechazo del estudio de que se trate con res­

pecto a la permeabilidad o a la programaci6n del tratamiento

adecuado para la impermeabi I izaci6n de la boqui I la.

* 98 *

Una permeabilidad de: 1.0 x 10-ó de: 1.0 x -

10-7 o mayor, se puede considerar como que el material es -

impermeable. la permeabilidad resultante de: 1.0 x 10-S, -4 como poco permeable, de: 1.0 x 10 , como permeable y, entre

-3 -2 1.0 x 10 y 1.0 x 10 , como altamente permeable.

Condiciones general que deben satisfacerse

para que la prueba se considere aceptable.

a) La relaci6n h debe ser igual o mayor a 5. o

El valor Les conveniente también limitarlo·a-

10.0 Mts. como milximo; pero procurando que los valores usua­

les esten comprendidos entre 1.0 Mts y 5.0 Mts.

b) Debe considerarse como no satisfactoria !a­

prueba hecha a través del fondo del tubo solamente, debido a

la posibilidad de que el material suelto remonte la tuberfa,

falseando los resultados, ya que el valor de K seria en sen­

tido vertical principalmente.

c) Cfimara f i I trante

C.1.- La cánara filtrante puede construirse por

medio de un tubo ranurado, hincado a partir del fondo de la -

perforaci6n,el &rea de ranuraci6n debiendo ser superior al

15% del &rea filtrante.

En este caso es muy importante que se compruebe

por medio de una sonda que en la cánara filtrante no ha remo.!!.

tado material fino, 1 imo q arena, que reduzca las dimensiones

* 99 *

de la misma, pues entonces los datos finales serán falseados.

C.2.- La cámara filtrante podra también formar­

se con grava gruesa no graduada, rellenando el tramo inferior

de tuberfa de ademe, la que serfa hizada posteriormente una -

longitud determinada, El relleno de grava deberá quedar a una

cota superior a la del fondo del ademe, y estar constituído -

por granos comprendidos entre 1.5 y 2.5 Cms.

En este caso si se comprueba que la tuberfa de­

ademe ha quedado floja dentro de la perforaci6n, y existe la­

p os i b i I idad de flujo él través del espacio comprendido entre -

la superficie exterior del tubo y las paredes de perforaci6n,

y si además el terreno estata.:urado, deberá hacerse una prue .•

ba a base de bombeo o, de flujo variable ascendente.

C.3.- En fin la cámara filtrante puede quedar -

constitufda por un tramo de la perforaci6n, sin ademe, en - -

caso de que no exista posibi I idad de derrumbes y descompre

siones del terreno que puedan falsear los valores correspon -

dientes al terreno virgen,

d) Siempre que sea posible, debe preferirse !a­

prueba a base de bombeo a flujo variable ascendente, con obj~

to de evitar· la p os i b i I idad de formar obturaciones al i.nyec -

tar agua a presi6n, si esta 61tima es mi.Y)' grande.

e) Es conveniente que los valores de Zl, 22, -

Z'l y Z'2 se obtengan por medio de una sonda eléctrica intro­

ducida a través de un tubo de menor diámetro que el del ademe

colocado exprofeso para el caso.

* 100 *

Los valores que se toman en el campo son:

Zo en Mts. profundidad del manto con respecto­

ª la boca del tubo.

Zl en Mts. profundidad del agua en el pozo,

para un gasto Q constante.

Q en litros por segundo constante, durante 10-

Minutos.

De estos tres datos, los que hay que tomar con

mayor cuidado son: Zl y O, pues son en los que se puede com~

ter errores con gran faci I idad. Una forma de I imitar I as po­

sibilidades de error es efectuar la prueba con este método -

solo para valores de Zo reducidos, digamos del orden de los-

5.0 Mts. a 10.0 Mts. como mfu<imo.

4.- Prueba de permeabilidad tipo Lugeon:

La permeabilidad en grande de las rocas o per­

meabilidad secundaria a consecuencia de fracturas,fisuras, -

!ajeados y grietas, vacías o rellenas de material granular,­

se mide por medio de las pruebas Lugeon, efectuadas en el

sitio de la perforaci6n. La perforaci6n se realiza de manera

similar a la requrida para la ejecuci6n de las pruebas Le- -

franc ya antes descrita.

Es necesario evitar hacer las pruebas de per -

meabil idad sobre longitudes de perforaci6n demasiado grandes,

si se desea tener una permeabilidad real del terreno. Una

* 101 *

longitud m~xima de 5.0 Mts para un tramo, es conveniente

para e I caso de que se ut i I ice como I imites e I empaque y e 1 -

fondo de la perforaci6n. En el caso de usar sonda de doble

empa,ue, cuya separaci6n limita la longitud del tramo por pr~

bar, la longitud del tramo probado se reduce a 1.50 Mts. por­

conveniencia de operaci6n por tratarse de empaques mecánicos.

El procedimiento consiste en avanzar la per

foraci6n hasta una pr,ofundidad de 5.0 Mts. suspendiendola, y­

se hara un lavado cuidadoso del pozo uti I izando el vari I laje­

de perforaci6n que se extraera al terminar la operaci6n. La -

longitud de 5.0 Mts. como es tentativa, puede variar por con­

diciones que se encuentren al perforar, sobre todo cuando se­

aprecia perdida de agua en donde conviene obtener informaci6n

por medio de una prueba de permeabilidad, aun cuando el tramo

perforado sea pequeño se introducira el empaque que deberá

quedar situado en la parte superior del tramo por probar, que

quedara I imitado por este el fondo de la perforaci6n (anexo -

No. 18 se deberá usar el tipo de empaque que mejor se adapte­

ª la construcci6n del terreno y a la presi6n por soportar, ya

sea de tipo neumático o mecánico.

Cuando se coloca el empaque y este no obtura -

perfectamente al regresar el agua por la perforaci6n s~ debe­

ª que e I empaque no ajusta perfectamente por I a i rregu I ar i dad

en las paredes·de esta, o que la formaci6n esta muy fractura­

da, por lo que se forma un circuito alrededor del empque; en­

ambos casos convienen mover el ampaque hasta que haya obtura­

c i 6n reportando e I tramo que no se haya probado. Cuando es

necesario hacer primero la perforaci6n o probar en una ya

* 102 *

existente la permeabilidad, se poclra proceder en forma ascen­

dente utilizando dos empa~ues unidos por un tubo perforado, -

cuya separaci6n fija la longitud del tramo por pr~bar (anexo­

No. 19), los anexos 18 y 19 esquematizan el dispositivo para­

efectuar pruebas con un solo empa~ue, encontr&ndose probada -

la formaci6n hasta cierta profundidad, se perfora la siguien­

te longitud del tramo por probar; se fija en la parte superior

de este nuevo tramo e I empa~ue; que de acuerdo con I a forma -

ci6n, puede ser de copas de cuero, de rondanas de hule ajust~

das por compresi6n o neum&tico (anexo No, 2J) inyect&ndose

agua abajo presi6n por medio de una bomba de flujo continGo.

Cua.ndo se ut i 1 ·izan dos empa~ues separados,

probando en forma ascendente, se debe tener en cuenta la

colocaci6n de la sonda para no empalmar tramos de prueba.

Actualmente son utilizados perme&metros neum&­

ticos especiales, los cuales son introducidos por la sarta de

perforaci6n hasta el barril muestreador aloj&ndose dentro de­

el, en lugar del tubo interior. Para realizar la pru~ba unic~

mente baste levantar el barril un poco e inflar los obturado­

res de hule mediante el inyectado de gas helio, hasta obtener

el sellado en las paredes del barreno y asf ejecutar la prue­

ba, para uti I izar estos permeimetros _es necesario contar con­

I os i mp I ementos W i re-Li ne en e I equipo de perforac i 6n, ya que

estan diseñados para ser utilizados con este sistema de per -

foraci6n, evitando asf, las maniobras de hizado de tuberfa al

probar la permeabilidad de cada uno de los tramos.

* 103 *

El equipo requerido para la real izaci6n de

pruebas de permeabilidad Lugeon es el siguiente:

Entre la tuberfa que cubre la longitud del

empaque a la boca del pozo y la bomba, deben estar instala -

dos: un Man6metro :¡ue debe estar situado a la entrada de la,­

perf orac i 6n, un medidor de agua y un tan-:¡ue regu .1 ador de pre

siones.

a) El empaque puede ser de copas de cuero o -

caucho, mecánico o neumático, que se adapte a la formaci6n -

del terreno cuando se trata de probar un tramo al ir perfo

rando (anexo No. 1) una sonda de dos empaques con un tubo de

separaci6n con perforaciones (anexo No.2) para hacer pruebas

de un pozo perforado previamente; tanto en el primer caso

como en el segundo, los empa·ques deberán estar unidos con la

tuberfa de inyecci6n hasta la boca del pozo.

b) El Man6metro se instalara en la entrada de

la perforaci6n ,inmediatamente después del extremo superior -

de la tuberfa, si por alguna circunstancia no es posible es­

to, se tomaran en cuenta las pérdidas por las instalaciones -

entre el Man6metro y la tubería.

e) El medidor de agua se pondr¡ enseguida del­

Man6metro que puede ser de I tipo de re I oj o de di seo; con

registro vertical doble para regresar a O graduado en I itros.

d) El tanque regulador de presiones, esta uni­

do por un extremo al medidor de agua y por otro a la bomba de

inyecci6n, teniendo dos válvulas de compuerta, una para la

* 104 *

al imentaci6n del pozo, y otra de descarga, con la que se con­

trolara las presiones de prueba.

e) Una bomba de inyecci6n que puede ser de

pistones o centrifuga de alta presi6n, pero peeferentemente

una de vacío progresivo "Moyno" capaz de suministrar 300 L.P.

M, a una presi6n de 2,5 Kgs./Cms:

f) Un tanque auxiliar para abastecimiento de­

agua de 3000 Lts,

g) V&lvulas de paso, mangueras de presi6n,

I fneas de al imentaci 6n y demas herramientas que sea ne ce sa -

ria para suministrar de manera continúa el inyectado del agua

de la prueba y un control preciso de las presiones,

Tanto el medidor de agua como el Man6metro

deberán ser verificados antes de principar la prueba, Esta

verificación se hará en el campo; para los medidores de agua­

se utilizará un tanque del que se conozcan sus dimensiones y­

se comparará el volúmen con las marcas del medidor. El Manó -

metro se podrá verificar por medio de una columna de agua de-

10 Mts, que correspondera a una presi6n Manométrica de 1 Kg,/

cm:, o comparandolo con otro Man.6metro calibrado previamente.

Una vez instalado el equipo correctamente, es

decir e I emp a ¡ue en I a profundidad deseada y con obturac i 6n -

perfecta, e I Man6metro inmediatamente después de I a boca de 1-

pozo, el medidor de agua, el tanque de regularización de pre­

siones, la bomba y el tanque de almacenamiento, (estos ulti

mos no es indispensable que se encuentren cercanos a la per -

* 105 ·:}

foración, siempre y cuando la bomba al~~nce a levantar la pr~

sión Manométrica de 10 Kgs/Cms: en la boca del pozo, necesa -

ria para ejecutar la prueba), se procedera de la siguiente

manera: en las Hojas de registro de campo correspondientes,en

la columna Hp, que es la carga que corresponde a la presión -

de ~rueba, se anotan las presiones ascendentes de 2.5, 5.0, -

7.5 y IJ,J Kgs,/Cms~ y en la columna Hz la distancia vertical

entre el t,lanómetro y la parte inferior del empa.¡ue en Mts.

La O?eración del ensayo se inicia con una

prueba tentativa de 1 Min. que tiene como finalidad calcular­

la presión Manométrica de prueba aproximada HI,

Con I os va I ores conocidos de llp y Hz, y consl

derando ,ue Hf, pérdida por fricción en el tubo alimentador -

desde el t,lanómetro hasta el empa·_¡ue, es de i) por iniciarse la

prueba, tenemos ~ue:

HI = Hp - Hz.

con este valor de HI, ~ue se anotará en la columna Manómetro,

se inicia la prueba del minuto, lapso de tiempo en que ya

debe haberse registrado, el gasto, Cuando este sea de 63 Lts, Min./M, ó mayor, se le tomar& en cuenta para un nuevo c&lculo

de HI ya corregido por la pérdida de fricción, con el ~asto -

obtenido se calcula en las tablas o se saca de la gráfica - -

esta pérdida d~ carga a la profundidad 4ue se esta haciendo -

la prueba, cuyo valor Hf se aplica a la formula:Hl=Hp + Hf -

Hz presión manométrica con la que se ejecutar& la prueba

durante 10 Min,

* 106 *

Es importante que mientras se hace esta

correcci6n no se inyecte agua al pozo, sino que al terminar-

el minuto se ponga a trabajar la descarga o la vilvula de~

torno, después de los 10 Min. de prueba se anotara en la co­

lumna Q al gasto obtenido, y con el se calcular~ una nueva -

pérdida de carga por fricci6n, con la que se podr~ obtener -

el verdadero valor Hp,

Hp HI + Hs Hf

Cuando Hz distancia vertical entre el Man6metro y el empaque,

esté afectada por e I ni ve I fre~t i co, es necesario r-ep or-t ar- Hn

que es la profundidad igual a la longitud entre el nivel fre_!

tico y el empaque, con el fin de que al calcular HI y H~ se -

utilice la diferencia Hz-Hn en Kgs./Cms: en lugar de la carga

Hz,

La operaci6n antes descrita se repetira para - 2

las pruebas ascendentes de 5.0, 7.5 y 10 Kgs./Cms. y en las- 2

descendentes de 7.5, 5.0 y 2.5 Kgs./Cms. el anexo No. 4 es -

un ejemplo de como ejecutar la prueba en un tramo de 3.25 a -

8.25 Mts. de profundidad.

Para pruebas de profundidad mayores de 20 Mts,

se suprime la de 2.5 Kgs./Cms: de profundidad unicamente se -

I 2 . hara la de 10 Kgs, Cms. debido a que al calcular HI, o sea la

altura que corresponde a la presi6n ManO!llétrica, esta resulta

muy pequeña para estos valores.

El haber t0111ado 63 Lts,/Min,/M. como gasto - -

mfnimo para el c,lculo de la pé.rdida de carga por fricci6n,es

* 107 *

·::JUe en volumenes menores los valores resultan despreciables.

La prueba tentativa de 1 Min. de la oportuni­

dad de observar si el terreno de la zona por probar aguanta­

las presiones a que se someterá, ya 1ue en muchos casos hay­

destaponamiento o movimientos en la formaci6n, creando fisu­

ras artificiales, con lo que en realidad los datos obtenidos

seran falsos, en estos casos, el consumo de agua será de co.!l

sideraci6n y la presi6n especificada será diffcil de alean -

zar, por lo que es inutil tratar de hacer la siguiente prue­

ba ascendente; es preferib!e ejecutar la descendente o sus -

pender difinitivamente la prueba; reportando las anomalfas -

en la hoja de registro,

Cuando ya se tiene un conocimiento preciso de

las presiones que soporta el terreno para su rotura, es pre­

ferible hacer las pruebas descendentes al I legar a este

I imite, con lo que las gráficas de permeabilidad se interpr~

taran de una forma mas correcta por la comparaci6n de los d~

tos obtenidos en las pruebas crecientes y decrecientes.

Otra de las anomalfas que se presentan en la­

ejecuci6n de este tipo de prueba, es la colocaci6n de los

empaques para tener una obturaci6n correcta por lo que es

indispensable escoger el empaque adecuado de acuerdo con las

condiciones de la perforaci6n.

Por lo anterior, el consumo de agua resulta a

veces excesivo y cuando se hacen las pruebas en sitios esca­

sos de agua y el almacenamiento no es suficiente para ejecu-

* 108 *

tarla aGn con vilvula de retorno al tanque; es necesario te -

ner el criterio suficiente para saber el momento en que debe­

suspenderse I a prueba. Al . efectuar I a prueba hay pérdida de -

carga por fricci6n en la tuberfa de inyecci6n que se encuentra

colocada entre el Man6metro y el emp aque ; es necesario tomar

en cuenta esta p~rdida para poder evaluar correctamente el

coeficiente de permeabilidad.

En los anexos No.18 X' 19 la distancia vertical

del Man6metro al empaque H~ es el tramo de tuberfa que hay

que tomar en cuenta para calcular la pérdida de carga. La ta­

bla siguiente es un ejemplo del calculo de perdidas de carga~

por fricci 6n para profundidades de 1 Mt. empezando con un 9ª!.

to de 65 Lts./ Min./M.

1-'ERDIDA DE CARGA POR FRICCION EN TUBERIA GALVANIZADA DE .,..1" rr PARA 1.0 METROS DE PROFUNDIDAD EN KGS/Cms./M.

Q Lts.7Miri~~ 65 70 75 80 85 90 95 . 100 o.0184 0.0211 0.0242 0.0278 0.0312 0.0350 0.0391 0.0440

Q Lts./Min. 105 110 115 120 125 130 135 140 0.0480 0.0520 0.0571 0.0637 0.0666 0.0722 0.0764 0.0639

Q Lts./Min. 145 150 155 160 165 170 175 160 0.0696 0.0966 0.1026 0.1096 0.1170 0.1240 0.1313 0.1392

Q Lts./Min. 165 190 195 200 205 210 215 220 0.1469 0.1547 0.1633 0.1716 0.1183 0.1960 0.2060 0.2160

Q Lts./Min. 225 230 235 240 245 250 255 260 0.2240 0.2330 0.2460 0.2560 D.2650 D.2600 0.2680 0.3000

Q Lys./Min. 265 270 275 280 285 290 295 300 0.3115 0.3250 0.3300 0.3400 0.3520 0.3630 0.3795 0.3910

* 109 *

por ejemplo, si estamos probando el tramo de 25 a 30 M. de -

profundidad (Hz=25.50 Mts.) y el gasto fue de 100 Lts./Min.­

la pérdida de carga sera: Hf= 25.50 x 0,0440= 1.122 Kgs,/Cms:

/M, para fines prlictivos se utiliza un Nomograma para evaluar

las pérdidas de carga por fricci6n en los dilimetros de tube -

rfas mas usuales en este tipo de pruebas, los cuales son el -

de 2", 1 1/2", 1", y 3/4", este Nomograma esta en funci6n del

diámetro y del gasto Q, con las hojas de registro de campo, -

que incluyen los datos de las pruebas; asf como las anotacio-

nes de las observaciones y anomalfas encontradas al efectuar­

la prueba, en el gabinete se revisan y se corrigen los traba­

jos para hacer la interpretaci6n correcta de los mismos.

Cuando se investiga la permeabilidad en fo~na-

ciones Geol6gicas que no son granulares, es conveniente expr,!_

sarlas como un gasto de absorci6n en unidades Lugeon (U.L) la

cual representa el gasto de un I itro por Min. en el tramo de­

p r-ue.b e de 1.00 Mts, bajo la presión de 10 Kgs. [\Or Cms; pero­

con el fin de hacer comparables los datos respecto al coefi -

ciente de permeabilidad K expresado en Crns./Seg. se puede - -

I legar a una e~uivalencia, para esta transformaci6n, se re

1uiere para cada caso, admitir en primer lugar que solo se

trata de establecer una simi I itud, pero sabiendo que el gasto

Q estará en fu ne i 6n de K determinada con I os va I ores -~ue ens,;

guida se señalan y además, que estos valores son estimativos:

El gasto Q de absorción provocado por la inyecci6n del agua,­

esta I igada a la presi6n P en el tramo de prueba por una ley­

que ira desde la formula conocida de O= K i A en la que admi­

tiendo que el escurrimiento es laminar y que por lo tanto

* 110 *

puede aceptarse para la velocidad la expresi6n V= Ki

Resultando aplicable la formula: K = 2.3 Q log • ..i::_ r'

27rBH

hasta una en que el escurrimiento sea turbulento y en el que

ya seguramente no es aplicable la formula de Darcy. La tran­

sici6n de uno a otro lfmite es paulat.ina y por lo tanto va -

siendo paulatina la posibilidad de ampliar el uso de la for­

mula.

Admitiendo como valores de: rH 500 Cms.,r" 3.8 Cms. Y

8 = 1 Mt.:

K 2, 3 Q Log,-iQ.2_ 3 p

·a~ Un Litro/Min, Q= 0.0000167 ~1ts, 3/Seg.

2 'IT BH

K

2 Hl = H1 - Hf - 10 K9./Cms, = 100 Mt$. -1 213 x 0.0000167 x 2112 = 1.3 x 10 Mts,/Seg.

6.28 X 1 X 100

H

Admitiendo la equivalencia en estas condicion­

es, se podra siempre expresar la permeabilidad como gasto de­

absorci6n en Lugeon (U,l) o en su coeficiente aproximado de -

permeabilidad (K), por comodidad en el campo y por ser el va­

lor real, se usara el Lugeon como se- ha definido anteriormen-

te,

Conviene adoptar como tramo de prueba 5 M. - -

pero cualquiera que sea el que se use, el primer paso para

transformar un gasto de absorci6n (Q en Litros/Min,) en

* 111 *

Lugeon (U,L) es dividirlo por la longitud del tramo (B) en -

Mts.

El gasto de absorci6n en Litros/Nin, y por

Metro, para la presi6n P en Kgs/Cms~ se tendra que multipl i­

car por lQ., admitiendo que hay correlaci6n en lfnea recta - p

entre presi6n y gasto,

Ejemplo: Para un gasto de absorci6n de 15 Litros por Min, en

prueba con tramo de 5 Mts, y presión de 6 Kg,/Cms~ se ten

dran 15 1 = 5 U,L s o:6 6 -7 K=; , 5 x 10

El valor de la absorción en unidades Lugeon no es la única

i nformac i 6n que se puede obtener de esta prueba, La forma de­

l as curvas gasto-presión es muy variable (anexo No, 4) y de­

pende esencialmente de las caracterfsticas de fisuraci6n de -

la masa rocosa: distribución y espesor de las fisuras, tipo -

de relleno de estas etc,, al aumentar la presión de inyectado

se puede observar que la variación del gasto no es lfneal,

sa I vo en contados casos, ~ 1 taponamiento y destapam i ento de -

las grietas con materiales de relleno provocan a diversas pr~

siones, fenomenos de aumento y disminución de la permeabi I i

dad. Esta variabi I idad de la permeabi I idad en grande de la

masa rocosa debe tomarse en cuenta para valorar la permeabi l.i.

dad de diseño de la misma,

A menudo se observan Seudo discontinuidades en

las curvas gasto-presión, las cuales pueden atribuirse a la -

abertura y cierre reversible de las fisuras que provocan una-

* 112 * ~.\ .. ?.·.::r· · ;;:/í"',-'i ij.,ü:,\~;:,,;,.1, ;;_."¿);A

variaci6n no lfneal del gasto con la presi6n de inyecci6n.

I ndudab I emente I a i nterpretac i 6n de I os resu 1-

tados de estas pruebas es lo mas importante de ella, que -

deber& un Geologo con criterio amplio,experiencia y conoci• -

miento sobre el particular.

No debe esperarse una exactitud y concordancia

en I os resu I tados de I as pruebas que no I a pueden tener, por­

I a misma fndole del problema, pero seguramente sera posible -

conseguir informaciones valiosas sobre la cuelidad de imper -

meabilidad del subsuelo en su aprovechamiento como cimenta -­

ci6n de una cortin~en la construcci6n de una presa,· o como -

vfa de conducci6n de agua en ·,a construcci6n de un canal o un

túnel, dando indicaciones relativamente precisas sobre la

factibilidad de aprovechar una boquille y en caso afirmativo­

sobre el tratamiento requerido en la ci•entaci6n de la corti­

na, igualmente en el aprovechamiento de la impermeabilidad

natural de I terreno para conduce i 6n de agua o en 1-a neces i d&d

de utilizar revestimientos de _los conductos.

* 113 *

UT I LI ZAC ION DE LA PERFORAC ION CON DI AMANTE EN EL ESTUDIO GEO­ TECN l CO DE LA BOQUILLA SAN LAZARO,MPIO. DE LOS CABOS, EDO. DE BAJA CALIFORNIA, SUR~

1,- INTRODUCCION

El &xito de cualquier obra, depende del grado

en que la estructura haya..._~ido ada~tada a las condiciones Ge~

16gicas del sitio en el que será cimentada, por lo tanto,debe

de efectua~se un estudio exploratorio tendiente a conocer las

caracterfsticas geol6gicas, y de esa manera poder definir las

propiedades mec~nicas e hidrol6gicas del subsuelo en el sitio

de desplante de la estructura. Esta informaci6n, nos ayudara­

ª evitar errores que se cometían tiempo atras, por la falta -

de un conocimiento adecuado del subsuelo, en cimentaci6n de -

presas, puentes, edifi_cios,e'tc., en los que por falta de

tales estudios, se ocasionaba la falla de la estabilidad de -

los materiales donde se apoyaban las estructuras con las con­

siguientes pérdidas.

En la cimenta~i6n de obras hidr&ulicas, los -

estudios del suelo, y principalmente los de perforaci6n, no - ,

deben de ser considerados con la sencillez del que solo ob

tiene muestras, sino que precisa de ingenieros y perforistas­

especial izados~ lo cual se logra através de una larga pr&cti­

ca que les permite tener una idea clara y precisa, cuando se­

trata de seleccionar la localizaci6n, n6mero, di&metro y pro­

fundidad de los sondeos, igualmente al interpretar los resul-

* 114 *

tados de las muestras obtenidas y los de las pruebas de per -

meabilidad realizadas durante la perforaci6n.

Como parte de este trabajo, que describe en -

primer termino las técnicas de perforaci6n con diamante, se -

ha querido ~resentar un caso particular, donde se aplican

estas técnicas de perforaci6n en la realizaci6n del estudio -

geotécnico del sitio de la boquilla San la%aro, Mpio. de los

Cabos, Estado de Baja California Sur, en el cual se pretende­

construir una Presa de almacenamiento para poder aprovechar -

los escurrimientos del arroyo San lazaro, con el fin de incr~

mentar I a zona de riego del Ejido de ·san José del Cabo,s.c·.s.

y recargar el acuffero que se explota. Dentro de las obras

anteproyectadas, además de la Presa de almacenamiento, esta -

su derivadora y el canal de conducci6n.

11.- ANTECEDENTES;

los primeros estudios para el aprovechamiento

de los recursos hidráulicos de San José del Cabo, B.C.S. , se

remontan al año de 1937, en el que se pretendían mediante la­

construcci6n de un Dique sumergido en el cauce del arroyo San

lazaro, captar las aguas subalveas; posteriormente se efectu~

ron exploraciones en el cauce, a la salida del cañon de San -

lazaro, rindiéndose en 1942 el informe Geol6gico respectivo.

En 1976 se explor6 el sitio de la boquilla

denominado nsan lazaro Alternativa No. 2w obteniéndose resul-

* 1J 5 *

tados desfavorables del sitio, debido a la alta permeabi I idad

nh~Anida en las pruebas real izadas, por lo anterior se propu­

so estudiar el sitio.denominado "San Lazara Alternativa No.lw,

local izada aproximadamente a J0.00 Mts. aguas arriba del eje­

ya estudiado, el cual es el objeto del presente estudio geo -

técnico, ,:¡ue fue realizado por la S,A,it,H, en el año de 1980,

Para la realización de este estudio se efectu!

ron 4 exploraciones verticales con máquina perforadora de di,2

mante a I o I argo de I eje topográfico de I a b oqu i 1 1 a, y se

practicaron pruebas de permeabilidad en las exploraciones, en

tramos de 5JJ i~s.

111.- DATOS DEL ANTEPROYECTO:

Los principales caracterfsticas de construc -­

ción de la Presa de almacenamiento San Lazaro, son las siguie_u

tes:

TIPO DE CORTINA

ALTURA DE LA CORTINA

LO~:GITUD DI: LA·CO:?ONA

ANCHO DE LA CORONA

AREA DE LA CUENCA

CAPACIDAD TOTAL

AVENIDA MAXIMA PROBABLE

RIEGO

GRAVEDAD DE MAMPOSTERIA

21.00 Mts.

109,50 Mts,

2,50 Mts.

106 Kms.

1'500,000 Mts~

1,500 Mts~/Seg.

400 Hectáreas

[ifW1 ~~~ff.(:/\ ' ' . / e ~··~ -.J

i.: ·, ' ·~·- .;§~· •• ·;bir,,;\)

. "!-"().~ ..• :;;¿A

IV.- lOCAllZACION Y ACCESO:

El eje de la boquilla estudiada se situa en

la parte SSE del Estado de Baja Califor,ia Sur, a 13 Kms. - -

aproximadamente en lfnea recta al N 56 ~ del poblado de San­

José del Cabo, el acceso se realiza re~orriendo 180 Km. sobre

la carretera pavimentada la Paz - Cabo San Lucas,B.c.s. para­

llegar a la altura del rancho San Felipe, continuando por 19- Kms. hacia el Oeste por un camino de terracerfa muy sinuQso,-

hasta llegar al rancho San Antonio, de ahf se caminan 600.00-

Mts. hasta llegar al sitio de estudio por la margen izquie_rda

del arroyo.

las coordenadas geogr&ficas del sitio son -

las siguientes:

LATITUD NORTE LONGITUD AL W DE

GREENWICH,

23º 07'

109º 48'

V.- FISIOGRAFIA:

E 1 .&rea de estudio esta comprendida dentro

de la provincia Fisiogr&fica denominada Sierras de Baja Call

fornia, en la subprovincia de Sierras, de la Paz, B.C.S., con,2

cida también como regi6n del Cabo, estando formada por un

grupo de montañas graniticas de las cuales las mas importan­

tes es la Sierra de San Lazaro. La planicie costera es de

8 A J A

CA L .~

N e 1

o e E A o

N D o E p e A 4 A

e L.

' F F

~

A )'\ o R ' N e ' o A

SIT\JACION GEOGRAFICA BOQUILLA •SAN LAZARO"

.1•11• •• t9N

-,< 117 *

apenas unos 12 Kms. de anchura y esta constitufda por sedime.!l

tos fluviales, dep6sitos de playa y dunas de edad reciente.

El arroyo San Lazaro de fuerte pendiente es -

su parte media, en donde se local iza el sitio de la bo4uilla,

es af I u ente de I arroyo San José, que vierte sus aguas en I a .­

bah fa de San José del Cabo, perteneciente a la vertiente del­

Oceano Pacffico.

VI.- GEOLOGIA REGIONAL

La zona en que se local iza la Soqui l la forma­

parte del macizo montañoso de la re9i6n del Cabo, el cual con~

tituye el extremo meridional de la Penfnsula de Baja Cal ifor­

nia, estando formado por las Sierras de San Lazaro y la Tri­

nidad, de constituci6n. netamente granftica, que cruzan la re­

gi6n de N a S: ambas Sierras son una ramificaci6n del Batoli­

to granftico de- edad Mesozoica que constituye la mitad Norte­

de la Penfnsula, esta zona esta formada por un •Horst• granf­

t i e o a I argado en di rece i 6n N-S donde rocas Mari nas Mi océn i cas

y PI iocénicas descansan discordantemente, en su lfmite orien­

tal sobre el blo~ue hundido.

En la regi6n se presentan diques pegmatiticos

dloriticos y ap] iticos, ·.Jue cortan al granito, el cual se pr.2,

senta afectadó·tectonicamente de manera longitudinal, obser -

v~ndose fallas y fracturas en las partes encañonadas, proba -

blemente relacionadas a la actividad de la falla de San Andrés.

* 118 *

El lfmite occidental del batolito es abrupto, -

con pendientes fuertes hacia la costa del pacffico. casi to -

dos los arroyos de esta zona que nacen en la sierra de San

Lazaro son de regimen torrencial. de corto recorrido y con

fuertes pendientes, cuyos cauces son mas o menos angostos.

abiertos a trav,s de r..ocas granfticas antes de incorporarse -

al arroyo San Jos,, el cual recorre la regi6n de Na S casi -

en su mayor parte a trav6s de formaciones sedimentarias; an -

tes de desembocar al Oc6ano Pacffico pasa al oriente del po -

blado de San Jos6 del Cebo.

VII.- GEOLOGIA DE LA BOQUILL~ Y VASO:

La boquilla de San Lazaro topogr6ficamente es -

ligeramente asim6trica, en forma de -uw abierta, ya que su la . - dera derecha es un poco m,s empinada que la contraria, Geol6-

gicamente ambas m,rgenes estan constituidas por granito de

color gris claro a cr ••• a que intemperiza a color g~is obscuro.

En la ladera derecha en su parte· intermedia se­

presentan en forma ca6tica numerosos bloques cortados por si~

temas· de fractur~s superficiales que no siguen patrones de

rumbo preferencial.

Dentro de la masa granftica se observan algunos

Diques dcdioritas, color verdosa, cuyo espesor varia desde

unos cuantos centfmetros hasta 2.00 Mts. aproximadamente. la­

intrusi6n de estos diques posibleinente cicatriz& o rellencf -

! .119 *

zonas de fracturamiento anteriores a la intrusi6n.

El cauce es de poca amplitud y en el se ob­

servan arenas de constituci6n cuarcffera y cantos rodados de­

granfto que sobre-salen al lecho del arroyo de hasta 2.0 Mts.

de difimetro. Estos materiales en conjunto forman una cobertu­

ra sobre la roca granftica de poco espesor; la cual se atrib,!;!.

ye a que la erosi6n fluvial a tenido poca actividad en el - -

irea.

El vaso presenta las mismas caracterfsticas

9eol6gieas que en el irea de la boquilla, siendo un poco enc1

ñonado y en las partes altas de las laderas, aflora el grani•'

to ya descrito, semi-cubierto por un suelo arenoso, en las

partes bajas se encuentran arenas de grano grueso y gravillas

producto de I a desintegraci 6n del· granito alterado, que arra,!

trados en parte por I as aguas mete6r i cas y en p·arte por e I

arroyo San Lazaro.

Se realiz6 un levantamiento estructural en­

ambas mirgenes de la boquilla obteni6ndose la informaci6n

siguiente:

Margen Izquierda: Se encuentra semi-cubier­

ta por sue I o con esporad i cos af I oram i entos de granito y b I o -

que cafdos debido al intenso diaclazamiento que existe en

varias direcciones, A continuaci6n se describen los datos

estructurales de los conjuntos de diaclasas y fracturas mis -

importantes existentes sobre 6sta margen:

l • - ~ '.J

* 120 * '·: "(!,, -~.M

A 60.00 Mts. aguas abajo del eje (F1), -

fractura li9eramente abierta -:¡ue se cierra a profundidad de -

rumbo SW 45!!. NE, y echado 50!!. NW.

A 50.00 Mt~. aguas abajo conjunto de dia -

clasas (F2) cerradas, de rumbo NE 47!!. SW, y echado de 53!!. N\v.

A 45.00 Mts. aguas abajo (F3) fractura con

6.0 Cms. de abertura que cierra a profundidad, de rumbo SE

442 N\'i , y echado de 50!!. NE.

A 40.00 ~lts. aguas abajo del eje (F 4)

con­

junto de diaclasas de rumbe NW 3~2 SE, y echado de 782 SW

cerradas.

A 35.00 Mts. aguas abajo del eje (F5) con­

junto de pequeñas diaclasas cerradas de rumbo NW 232 SE, y

echado de 252 SW.

A 25.JO Mts. aguas abajo Jet eje (F6) con­

junto de diaclasas cerradas de rumbo Ni~ 412 SE, y echado de -

65!!. NE.

Margen Derecha: Sobre esta margen se encue!l

tran b l o jue s -granfticos cubriendo la roca fija, esta se encue!!.

tra afectada por un sistema.de fracturas superficiales que dan

a los afloramientos aspecto de b l oque s !ajeados; los principa­

les conjuntos de diaclasas y fracturas estan dados en los si -

guientes datos:

* 121 *

Conjunto de diaclasas cerrada (F7) de rumbo

NE 652 S\'i, y echado de 342 Nl'J, este conjutno de diaclasas - -

forma un si sterna we hace que I a formación rocosas tome aspe~

to a~arente de bloques semisueltos,

(F8) A 40,00 Mts, aguas abajo del eje; de.­

rumbo NI'/ 4J2 SE y echado de 552 NE,

(F9) Conjunto de diaclasas cerradas local i­

z ed es a 30,JJ Mts, aguas abajo de rumbo N\i 412 S\~, y echado -

de 522 NE.

(F 10) A 10,0:J Mts, aguas abajo de rumbo NW-

812 SE, y echado de 422 NE,

(F11) Conjunto de diaclasas de rumbo N\~ 702.

SE, y"echado de 352 NE,

(F12) FN!ctura vertical de rumbo NW 752 SE,

y con abertura de 15 Cms,, rellenas de material alterado del- mismo granito,

(F 13) Fractura cerrada de rumbo NW 312 SE -

y echado de 672 NE, corta el eje de I a boqu i 11 a,

(F14) Fractura con abertura de 4,0 Cms, re­

I lena de material alterado con rumbo N\'i 722 SE y echado de

452 NE, aflora .lJ,00 Mts, aguas arriba,

(F 15)

Fractura cerrada de rumbo N,·J 852. SE -

y echado vertical, aflora a 50 Mts, aguas arriba,

* 122 *

(F16) Fractura cerrada de rumbo NE 62 SW y echado de 802 NW aflora 15.00 Mts. aguas arriba del eje.

(F 17) Fractu.ra cerrada de rumbo NW 642 SE y

echado 602 SW aflora cruzando el eje de la boquilla.

(F18) Fractura cerrada de rumbo NW 752 SE y

eohado 602 NE aflora 25.00 Mts. aguas arriba del eje.

(F19) Fractura con abertura de 1.5 Cms0 relle­

na de material alterado de rumbo NE 602 SW y echado 802· NW,­

aflora a 45.00 Mts. aguas arriba del eje.

( F 20) Fractura cerrada de rumbo NE 362 SW y echado de 642 NW, aflora a 50.00 Mts. aguas arriba del eje.

Conjunto de diaclasas cerradas (F7) de rumbo -

NE 652 SW y echado de 842 NW, este conjunto de diaclasas fo~

ma un sistema que hace que la formaci6n rocosa tome aspecto­

aparente de bloques semisueltos.

VII 1.- RESULTADO DE LAS EXPLORACIONES Y PRUEBAS DE PERMEABI­ LIDAD:

En la ejecuci6n de las perforaciones se utili­

zaron dos máquinas perforadoras LONG-YEAR No. 34, equipadas­

con cabezal hidr~ulico y sistema de muestreo WIRELINE. Se

perforó con brocas de diámante montado y barril muestreador­

tipo SWIVEL, u,iliz~ndose el di~etro NQ. Para la realizaci6n de las pruebas de permeabl

I idad tipo Lugeon se utiliz6 un permeometro mecánico con

* 123 * obturadores de caucho.

E XI) .:...LlYl Est._ O + 020 Elev, 3J3,49 Prof1 35.10 m, P r o f u n d d a d Descripci6n Litol6gica

De A o. ::)0 - 0,40 Suelo arenoso producto de la desin-

tegraci6n del granito,

0,40 - 2,00 Granito de color crema, fracturado,

2,:)J - 2,70 Muestra de cana I, producto de la al- te rae i 6n de I granito,

2, 70 - 11.50 Granito de color café claro,altera- do y poco fracturado,

l 1.5J - 12, 70 A los 12,50 m termina el granito color café claro y cambia a un co - I or crema, fracturado,

12.70 - 13.50 Granito de color crema,muy fractur~ do,

13.50 - 14.75 Granito de color crema,poco fractu- rado,

14.75 - 16.5J Granito de color crema, sano y com- pacto,

16.SJ - 18.50 Granito de color crema,poco fractu- rado.

18.50 - 26,00 Granito de color crema, sano y com- pacto,

26.JO - 27.00 Granito de color crema, poco fract.!!. rado,

27 ,::)0 - 30. so Granito de color crema,sano y compa~ to,

30,50 - 31.50 Granito de color crema, poco fractu- redo,

* 124 * 31.50 35.10 Granito de color crema, sano y com.

pacto.

Se hinc6 tuberfa de ademe de diAmetro NW a la­

profundidad de 6.00 m, se cement6 el tramo de 4.65 a 27.00 m.

Hubo p&rdida totales de agua de circulaci6n de 2.70 a 5.40,

12.00 a 14.75, 16.00 a 18.50, 19.80 a 20.90 y de 23.50 a 35.

10 m, Se re~uperaron 29,10 m para un promedio de recupera

ci6n de muestras extrafdas de 84%. La longitud del l,C.R.

(6 sea la suma de los núcleos mayores de 10 Cm) Fu~ de 23.07

m que nos da un promedio de 66% conceptuado como regular. según el criterio de U, Deer,

Pruebas de permeabilidad.- Se efectuaron dos -

pruebas de permeabilidad tipo Lugeon en los tramos de 6.50 a

11,50 y de 30,00 a 35,00 m con los siguientes resultados:

Tramo de 6,50 a 11,50 m;AB= Zona ~mpermeable hasta los 4,00J Kg/cm, hubo destaponamientos - parciales s~cesivos a partir de- 1.000 Ks/cm y remoci6n de mate­ rial en su gama descendente.

Nota: no se probaron los tramos de 11.50 a 30.00 m por repoi:

tar el operador p&rdidas totales de agua de circulaci6n.

Tramo de 30,00 a 35,00m;AB= U.L. Zona muy permeable con des­ taponamiento total a partir de - 3.88 Kg/cm2,

Exp. 11 (V) Esta O+ 080 Elev1 276123 P rof 1 30 1 00 m •

P r o f u n d i d a d Descripci6n Litol6gica.

De

º·ºº a

2.80 Arena de grano grueso ( acarreos).

* 125 * 2.80 - 4.00 Granito de color crema, muy fracturado.

4.00 - 5.50 Granito de color crema,sano y compacto.

5.50 - 7.00 Granito de color crema,poco fracturado.

7.00 - 10.00 Granito de color crema, fracturado.

lCl.JO - 13.80 Granito de color crema,muy fracturado.

13.30 - 18.50 Granito de color crema, fracturado.

18.SO - 20,30 Granito de color crema,poco fracturado.

20. 30 - 23,SJ Granito de color crema, fracturado.

23,80 - 26.85 Granito de color crema,poco fracturado.

26.85 - 28,5J Granito de color crema, fracturado.

23.50 - so. 'Jo ~ranito de color crema,poco fracturado.

Se h i nc6 tuber fa de ademe de di ámetro NW a I a

profundidad de J.JO m, El nivel del espejo del agua de prueba

se abati6 a la profundidad de 2.70 m , Se recuperaron 25.42 m ,

que dan un promedio de recuperaci6n de muestras extraídas de-

93%. La longitud del l .C.R. fué de 14.79m, para un promedio

de 54%, calificada como regular se96n el criterio de U. Deer.

Pruebas de oermeabi I idad.- Se efectuaron seis­

pruebas de permeabilidad de tipo Lugeon, obteniéndose los si -

guientes resultados:

Tramo de 3. 50 a 8.50m;AB= 0.00 U.L. Zona impermeable hasta l.OJO Kg/cm2 no continu&!!. dose la prueba por sal ir­ el agua por la boca del - tubo de ademe; la presi6n crft i ca fué de 1. 500 Kg/ cm 2.

Tramo de 8.50 a 13.50m;A3= 0,00 U.L. Zona impermeable hasta los 2,000 Kg/cm2. No se - continu6 la prueba por

* 126 * tener el mismo problema que­ la anterior; la presi6n mano métrica fué de 2.54 K9/cm2.-

Tramo de 13.50 a 18.50m;AB= 0.00 U.L. Zona impermeable con - destaponamientos parciales - suces~vos a partir de 3.000 Kg/cm y tendercia a la obt~ raci6n de sus duetos en su - gama descendente.

!ramo de 18.SO a 23.40m;AB= 0.00 U.L. Zona impermeable con - pequeño des!aponamiento a - 7.500 Kg/cm su gama descen­ dente, manifiesta obturaci6n de sus duetos.

Tramo de 23.50 a 28.50m; AS• O.OO U.L. Zona impermeable.

Tramo de 28.5J a 30.00m; AB= O.OO U.L. Zona impermeable.

Exp.111 (v) Est, o+US E I e'll._llJ.,. 80 Prof .:.22..:, 00 m P r o f u n d i d a d Descripci6n Litol69ica

De a

º·ºº - 3.50 Arena de grano grueso y cantos potentes.

3.50 - 4.50 Granito de color crema, fracturado.

4.50 - 6.50 Granito de color crema, muy fracturado.

6.50 - 7.60 Granito de color crema,sano y compacto,

7.60 - 9.00 Granito de color crema,poco fracturado.

9.00 - 10.00 Granito de color crema,muy fracturado.

io ,oo - 11. 00 Granito de color crema, fracturado.

11.JQ - 14.00 Granito de color crema,poco fracturado.

14.00 - 16.00 Granito de color crema, fracturado.

16,00 - 19.00 Granito de color crema,sano y compacto.

19,00 - 20,50 Granito de color crema,poco fracturado.

20.so - 22.5J Granito de color crema,sano y compacto.

* 127 * 22.5:l - '.?1.0," Granito de color crema,poco fracturado

24.00 - 27.00 Granito de co I or crema, fracturado

27.00 - 29. co Granito de color crema,muy fracturado.

Se hincó tuberfa de ademe de di~rnetro NW a la

profundidad de 4.0J m, no se reportó el nivel del espejo del­

agua de prueba. Se recuperaron 23.45 m, que nos da un prome -

dio de recu?eración de muestras extrafdas de 92%. La longitud

del l.C.R. fué de 13.76 m resultando un promedio de 54% consj, derado como regular, según el criterio de U. Oeer.

Pruebas de ·oermeabi I idad,-Se efectuaron cua -

tro ~ruebas de permeabi I idad tipo Lugeon, todas el las entra­

mos de 5.0J m, con resultados siguientes:

Tramos de 4.JO a 9.00m; A3= O.JO U.L. Zona imp2rmeable has­ ta los 5.4JO Kg/Cm, no se con­ tinuó la prueba por~ue el mar - car el manómetro 7.468 Kg/cm2 - en un tiempo de 40 seg salió t2 da el agua por la boca del ademe,

Tramo de 9.00 a 14.JJm; A3= O,JJ U,L. Zona impermeable.

Tramo de 14.JJ a 19.0Jm; AB= J,JO U,L, Zona impermeable.

Tramo de 19,0J a 24.0Jm; AS= 1.30 U,L, Zona impermeable con - destaponamientos parciales­ suscesivos desde su ir.icio­ y obturación de sus ductos­ en su gama descendente.

Exp.~iv J.:::2 Est. G+166.60 Elev. 303,60 Prof ~.OO~ m~

Profundidad De a

Descripción I itológica

O,JJ 2,00 Granito de color crema,muy fracturado,

2,00 - 5,00

5.00 - 6.00

6,00 - 11.00

11.50 - 14.00

14.00 - 16.00

16.00 - 18.40

18.40 - 32.50

32.50 - 34.00

., j v¿·...:·~~~,)

* 128 * Granito de color crema,poco fracturado,

Granito de color crema,sano y compacto,

Granito de color crema,muy fracturado y alt~

rado.

Granito de color crema, muy fracturado,

Granito de color crema, fracturado,

Granito de color crema,poco fracturado.

Granito de color crema,muy fracturado.

Granito de color crema,muy fracturado y alts rado, apreci~ndose un reliz de falla verti - cal.

Se hinc6 tuberfa de ademe a 6,00 m de profundJ.

dad. Hubo pérdidas totales del agua de circulaci6n de 4.50 a

5,00 y de 17,00 a 19.10 m, Se cement6 el tramo de 10.00 a 19.

lOm. Se recuperaron 22.51 m para un promedio de recuperaci6n

de muestras extrafdas de 66%. La longitud del l.C.R. fué de -

8.58 m para un promedio de 25%, considerando como malo,según­

el criterio de U, Deer.

Pruebas de permeabilidad,- Se efectuaron seis­

pruebas ~permeabilidad, una de tipo Lefranc en terreno

somero y cinco de tipo Lugeon, obteniéndose los siguientes

resultados,

-4 / Tramo de 0,00 a 5.00m; K= 1.94 x 10 cm seg Zona permeable

Tramo de 6,00 a 11.00m; AB= 32.00 U.L. Zona muy permeable; - cuando el man6metro marcaba una­ presi6n de 4,334 Kg/cm2 escap6 - toda el agua por la boca del tubo de ademe, No fué posible continuar la prueba,

* 129 * Tramo de 11.00 a 16.00m; AS= 38.6 U.L. Zona mu~ permeable -

hasta 5.700 Kg/cm- de presi6n, hubo destaponamientos desde su inicio y tendencia a la obtura ci6n de sus duetos en su gama: descendente.

Tramo de 19,00 a 24.·J•Jm; AS= 2,20 U.L. Zona2im::,ermeable ha~ ta 6,96J Kg/cm de presi6n, hu~ bo destaponamientos parciales - suscesivos desde su inicio y obturación de sus duetos en su­ gama descendente,

Tramo de 24.)0 a 29,00m; AB= 0,01 U.L. !ona impermeable,

Tramo de 29,J::l a 34.00m; A'B= O.OJ U.L. Zona impermeable con­ peyueños destaponamientos par - ciales a partir de 5.00) Kg/~m2 y tendencia a la obturación de­ sus duetos en su gama descende~ te.

IX,1.- Resumen de las exploraciones.- En el­

estudio de éste proyecto se perforaron un total de 128.lJ m,­

de los cuales ~.4) m fueron en suelo arenoso, 6,30 m en aca -

rreos y 121.40 m fueron perforados en granito, Se recuperaron

1)),43 m de núcleos para un promedio general de recuperaci6n­

de muestras extrafdas de 83%. la longitud total del l.C.R.

fué de 6J, 20 m ~ue nos da un promedio de 50%, conceptuado como

regular según el criterio de U. Deer.

IX.2.- Re sumen de las pruebas de permeabi I i­

dad,- Se efectuaron 18 pruebas de permeabilidad, 1 de tipo

Lefranc en terreno somero y las restantes 17 de tipo Lugeon.

* 130 * La de tipo Lefranc result6 ser permeable;de

las 17 Lugeon, 14 de ellas fueron impermeables y 3 muy perme_!

bles.

Estos resultados demostraron que las rocas -

granfticas del subsuelo, en la zona del valle, se comportan -

impermeables y en las laderas impermeables con algunas zonas­

permeables a través de las fracturas descritas en el capftulo

VII. En la ladera izquierda se tuvieron pérdidas totales del­

agua de circulaci6n a través de las mencionadas fracturas, no

pudiéndose realizar más que dos pruebas, resultando la efec -

tuada entre 6.50 a 11.50 m impermeables y la realizada entre-

30.00 a 35.00 m muy permeables. En la ladera derecha las pru~

bas de permeabilidad realizad.as entre 6.00 y 16.00 m resulta­

ron muy permeables. En la exploraci6n 111 (v) de la alternatl,

va No. 2, realizada 40.00 m aguas abajo de la exploraci6n IV

(v) de la alternativa No. 1, se tuvieron también altas perme.!

bilidades, lo cual confirma la permeabilidad de la ladera ha~

ta 20.00 m de profundidad.

Por lo expuesto, se considera en forma gene­

ral a la boquilla •san Lázaro Alternativa No. 1ª, impermeable

en la parte del subsuelo del valle del arroyo y también en

las laderas, pero con zonas locales permeables a través de

los sistemas de fracturas abiertas que en ellas existen.

X.- TRATAMIENTO DE LA CIMENTACION

Para el desplante de la cortina es necesario

extraer en ambas márgenes la roca superficial alterada, asf -

* 131* como los materiales aluviales de la zona del cauce, con obje­

to de desplantar la estructura civil sobre roca sana y compa~

ta,

Se recomienda real izar un tratamiento de coil

sol idaci6n e impermeabil izaci6n con perforaciones en cuadrf -

cula d¿ 10,00 m de lado en la primera etapa y de 35,00 m de -

profundidad en la margen izquierda y de 25.00 m en la derecha

que son I as zonas donde se tuvieron al tas permeab i I idades

(ver plano anexo titulado perfil de variaciones de la permea­

bilidad), La franja de ésta cuadrfcula deber& abarcar 30,00 m

de cada lado del eje y prolongarse en pantalla la lfnea

central 50.00 macada lado de los extremos, para interceptar

posibles flanquees en la zona de los empotramientos,

XI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1,- El arroyo San Lázaro labr6 su cauce en -

la zona de la boquilla erosionando una formaci6n granftica, -

dándole un as~écto to~ogr&fico casi simétrico, en forma de

"U" abierta, con la margen iz1uierda levemente m&s extendida­

que la O?uesta. Sobre ambas laderas se encuentran numerosos -

bloques caóticos de granito cortados ~or conjuntos de diacla­

sas superficiales en diferentes direcciones,

2,- El espesor m&ximo de los acarreos fué de

3,50 m detectado en la exploraci6n 111 (v).

3,- El promedio de recuperaci6n general de -

muestras extrafdas en roca fija fué de 83% clasificado como -

bueno. El promedio general del l,C,R. fué de 50%, considerado

* 132 * como regular según el criterio de U. Deer. De acuerdo con

estos resultados, se puede clasificar a la boquilla estudia­

da como aceptable, según la recuperaci6n general de los nú ~

cleos y la calidad de la roca existente en el subsuelo.

4.- De las 18 pruebas de permeabilidad efec­

tuadas 14 resultaron impermeables, 1 permeable y 3 muy perme~

bles. Estos resultados anal izados de manera conjunta con los­

obtenidos en la Alternativa No. 2, ubicada 30.00 m, aguas ab.~

jo, demuestra la impermeabl idad de las rocas granfticas .e n la

zoea del subsuelo del valle del arroyo y en las laderas, con­

zonas permeables a través de los sistemas de fracturas que en

éstas se tienen, y que se recomienda tratar mediante una cua­

drfcula de inyectado para consolidaci6n e impermeabilizaci6n,

tal como se señal6 en el capftulo X.

5.- Se concluye que la zona donde se despan­

tará la cortina reúne condiciones geol6gicas y geotécnicas

aceptables para la construcci6n de la estructura civil ante -

proyectada, siempre y cuando se someta al tratamiento propue~

to.

A N E X o s

PRUEBAS LEFRANC INYECCION GASTO CONSTANTE

Solldo el4ctrlc---j

Tulla de proteccl4• de la ••••

All •• eotodor o

VÓlv11lo -- 1 ,TOAqN de olvol co11sto1t1

ANEXO

c& •• oro ffllrant1

- __ ...._..,'--V•rt1dor

o

H I Tullerlo do•••••

T L

l Fofldo de 11 perforockM

h = Profundidad del nivel estable de agua durante la prueba con flujo constante.

Ha Carga cuando el nivel fre&tico Ht.S arrl ba del _ centro de la cdmara filtrante.

H'-= Carga cuando el nivel frecÍt ico esta por debajo del centro de la cómora filtrante.

So-o •llctrlco---¡

Tubo de prot•ccl4• ' •••••••••

!!.. f.

~re llltront•

INYECCION GASTO CONSTANTE INSTALACION PARA GRANOES CONSUMOS

,V41nlo •• poto

Deseo,,•

r R• 1 1 , • .,,ío • •••-

T L

l FHdo de le perforecl.So

11 = Profundidod del nivel estable de oguo duronte la pruebo con flujo contante.

H = Cargo cuondo el nive I tredtico ettó arriba del_ centro de lo cómoro filtrante.

H' = Car11a cuando el nivel freótlco está por deboja del centro de lo cdmora filtrante.

ANEXO 2

~ SARH

SUBDIRECCION REGIONAL NOROESTE Y P. BAJA DEPTO. DE GEOLOGIA CI MEN TAC ION Y GEOTECNIA

PRUEBAS DE PERMEABILIDAD TIPO LEFRANC REGISTRO PARA OBSERVACIONES

FLUJO CONSTANTE

M.F.: Manto FrJJtko

CAUDAL APLICADO Y CARGA

~lumen

Ti~mpo de obse(v, O=Gosto.de pruebo Z¡Prof. M.F.

h= Prof. nivet estable

H:C:orqo

CALIF.

.!l.Jill m.

5

m. !!\•

,.., ~ff z.

:~10 V M ~ 1 1 i l :e I /

11-11 r D ' - he

Q Hs./seg.

ANEXO 3

f L

l

Monto. 111...,.

l r

Profundidad del •ivel estable de agua durante la prueba con flujo constante.

H = CarQa cuando el nivel fredtica estd arriba del centro de la cdmara fi I trante.

Sonda ellctrlca-1

1

T. N. . 111 7h\W\\.9 1

¡111

1

1

Tubo de protección de lo aanda

•••• ,. tredtlc,

Nlvel ntabl•__..

C&•aro flltront

PRUEBAS LEFRANC BOMBEO GASTO CONSTANTE

BOMbl

Zo

l " _.l

z'o

ANEXO•

SUBDIRECCION REGIONAL NOROESTE Y P. BAJA CALIF. OEPTO. DE GEOLOGIA CIMEN TAC ION Y GEOTECNIA

PRUEBAS DE PERMEABILIDAD T !PO LEFRANC REGISTRO PARA OBSERVACIONES

FLUJO CONSTANTE

Q

2·0 4 z.

i~~ ;/ h 1 H

o ¡ .!. :i:1 /+Z ;¡:.-

.•. - h • 3

0.5 ~~· , ¡.o f 1 I i

ho

Mon10. Imp. . .. J Q ns./seg.

A N E X O

1!1-

!!l.·

m.

SECRETARIA C>E AGRICULTURA Y RECURSOS HIDRAULICOS DEPTO. DE GEOLOGIA CIMENTACION Y GEOTECNIA

PRUEBAS DE PERMEABIU{W) TIPO LEFRt.NC REGISTRO PARA OBSERVACIONES

FLUJO VARIABLE

C. F. = Como ro filtrante m] M F : Sup. del Monto fredlico mlho : Oist. centro C.F. ol Monto Imp. o M.F.

CARGA, TIEMPO Y VELOCIDAD OBSERVACIONES

Z0:Prof.M.F. o centro C.F. m. h 1 = Prof. inicial en T1 m. h, :Prof. final en T2 m. Z = hz -h, m. T = T2 -T1 seg.

Zo=z m. ZIT= velocidad m.15eg.

•H ;rm"5eg. T.N.

O.OJ)J)4~~ o., 1

hzi 1 z.

J h,

H2, I z~ "f" 1

; 1

z

~5.

Nivel en¡rJ ~ l "'

~. o o u ~, 2\.. I f!

~I ho

ANEXO 6 ¡ Monto lme.

m.

m.

SECRETARIA DE AGRICULTURA Y RECURSOS HIDRAULICOS DEPTO. DE GEOLOGIA CIMENTACION Y GEOTECNIA

PRUEBAS DE PERMEABILllYID TIPO LEFRANC REGISTRO PARA OBSERVACIONES

FLUJO VARIABLE

CARGA, TIEMPO Y VELOCIDAD

Zo=Prof.M.F: o centro C.F. m. 27 550 h 1 = Prof. inicial en T1 m. 12.500 h, =Prof. final en T2 m. 14. 792 16.450 17 .537 z = hz -h, m. 2.292 1 .658 1.087 T =Tz -T, seg. 600 600 600

Zo=z m.

ZIT= velocidad m lseg. l O. 00382 1 0.00276 1 0.00181

•H -;-f mlseg.

O. 00138 1 O 00

/ hz z.

2.0 I h,

~ 1 z;

i 1·· /. z

Nivel en¡r.l _7 l ti. D

.. /.4 N

1 1

L

0.002.L O.Qg.~ ho i

ANEXO 7 Lanlo Imp.

m.

FLUJO CONSTANTE !nye ce i Ón gasto constante

11.,.

T. N.

CON MANTO FREA TI CO

T.N.

C-º T ,.

11. F.

li- - L 11

1

'• l _ Monto l •p.

CON MANTO FREATICO Y MANTO IMPERMEABLE

T. N.

r : T

í N

l H

l D=2r

T -L

l

SIN MANTO FREATICO ANEXO 8

T ~L 1.l •• L.,...,., .• ,.

SIN MANTO FREATICO Y MANTO IMPERMEABLE

' 1

K• e!?.. t e

H w o

K en mise g. .,. o u • e en. m-• :z:

O en m•tseo. + H en m. H • z. - h'

ó H s Z~ - ti.' • . Corrección a e par cercanía· de lo pruebo al fondo lm perme a· ¡ ble ó o lo superficie del monto fre ático .

C• 8 •. \ (adicional) 11 • Q tn lts/H9

G R A F I C A DE E N SAYO s

Pruebas de permeobir.dod tipo Lefronc Registro de Campo

Booulllo ! _____ ---- R fo:_ - ___ --- ___ Fecho: ....------ ____ Prof. del tro"'o

P,of. M~ P,or.c. F. Posición FLUJO CONSTANTE 1 ! Eln. boco Perf. N2 E,1. C. F. Q

1 i 4tl P,010 •• • z , I z; hº h' ho lls/se9 . 1 1 1 1 ' 1 1 1

i 1 1 : 1

1 1 1 1 1 i ; l 1 : 1 1 1 1

1

1 1 ' 1

1 1 1

1 1 1

1

Pruebo ejecutado por

v •. ª•· z.• Prof. del monto freÓtico • z; • Prof, del punto medio del tramo por probar. C. F.• Ccimoro filtron1e ( lromo por probar l • M.F.• Monlo freótlco. 1 h0 • Oís 1. del centro de C. F. al M.F. o' al manto Imp. 1 Q • Gosto de prueba. 1

ANEXO 9 ..1r<.sl

FLUJO CONSTANTE Bombeo goato constante

T.11. T. 11.

•• Zo

l 11. F • .. ,.

•• 1 lleoto

CON MANTO FREATICO .

e i !!

CON MANTO F REATICO Y MANTO IMPERMEABLE •. o •• :z:

K en ••. /HQ.

e en .-,

Q en ~'"9- H e• •· H• z' -11' o I

Correccidn a e par cercan,a de la prueba al fondo ilnper••a­ ble ó a la 111perficie del manta tre&tico.

C= 8,.!11 {adicional)

11 • O l Q en lts.heQ.

GRAFICA DE ENSAYOS

·~[ t+ ~~Y+ 1 ] C= (L) 4'1ir O

1 (L ~Ji!+oa) C•C>.366 OIJ. • b (tabla 2 A)

(tebla 2 f

AllEltO 10

FLUJO VARIABLE Ascenso de la sup. del agua dentro de la perforación

T. N.

Zo

•, Nivel en T1

M.L 11. ~-

Nlwtl tn TI

] ~l" IL h'

l°T Tl ho

l Monto ¡110 CON MANTO FREATICO

CON MANTO FREATICO Y MANTO IMPERMEABLE

IOQ{t) K=2.3 CA T, -Ta

O=Diametro de la tuber(a en m. L=Longitud del tramo. H =Corga en el instante T1

H =Carga en el instante T2 A=Area efectiva de la tuberla en m• Zo K en m./se9. e en m-•

e " • "

Correccid'n a e por cercanla de la pruebo al fonda impermeo _ ble d o lo superficie del monto treático.

¡¡ u N

1 . . 1 C= Bll ho (·ad1c1onal

GRAFICA DE ENSAYOS

4NtXO 11

; :11:<1~ .. , .. -.~,; .-..,_::LA

Fl.UJO VARIABLE

JINEXO 12

Oe•censo de lo sup. del aguo dentro de la perforoci611

TI "H¡r~ lil. ,. J 1r ~ IL F.

TI ij¡t- ttaf

D 1

r 1

rT •. 1 l-1.,.

CON MANTO FREATICO y

MANTO IMPERMEABLE

CON MANTO FREATICO

n . - n u.\ .. 1 Lt-'•" u . r~

-••Ta .. ,,l.. .. r .. rt _y ·n

l

SIN MANTO FREATICO Y MANTO IMPERMEABLE

SIN MANTO FREATICO

GRAFICA OE ENSAYOS

O •Dio metro d: la luborío en m. l • Lonoitud del tramo 111•Cor90 en el instante T, H1•Coroa en el instante T, A• Ar~o efectiva de lo tubería en m•

· Corrección o C por cerconlo de lo prueba ai fondo lmpermea· ble & a lo ¡uperlicle del manto freótlca

C• 8,!h tadicio'nall 11 •

Pruebas de permeablndad tlpa Le Ira ne Registro · de Campo

3oQulila: Río:------- Fecn~: ---------

~Ptrf. tl~I E,,. ,Elo.bOC.O Pt~f.dtl tromo Prof.MrP,ar.crPo~CiGn FLUJO VARIA&L E----, . 1 del po:o z , z' C.F'. Subido Bojooo ¡I

dt o O h h T ---- 1_, . . .. h ·

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1

z j Tz I h: 1 -:-,

1 ! ! 1 ! !

1 1 1 1

i 1

r . 1

-¡ -1- i i

1

+ t

1 1

r----+----+----+----,r---+---+--+---1!----t--+---t---ir---~-· i

Pruebo ejecutado por

Vo. Bo.

z.• Prof. del monto freó !leo . z; • Prof. del punto medio del I romo par probar , C. F., Cam~ra filtran te ·llroma por p:otor J. M.F e Manto freótico h0• Oisl. deJ cenlro do C.F. o/ M. f. ó al monto i mp,

~NEXO 13

r : 1

l-. ~;¡ ,;,::1; · r::,. o o ... ¡~:~i.:;,:r,:--nL!o:.o íl 'IJJ CC'~S'iA.·~iE. i

\ 7r.,,o: 8.00 a 13.00 m Inyrcc16n m,,:;to constunte. Coquillil: Le s Piln!l,~~a~. '. r,·c,,.;: 10-Il~ Pozo No.: III A(v)

r~b,:¡:::-1 H Q _!L L . 1 e+'.. : _lt .L ¡ _ ... _i __ J~ · H · . · 1 • , i

1 \ m m3/seg. · • : · m/,:;r,g, cm/seg.: ~eba, No~ 2 ! _ .. _ _r_J_Q~ D.CDJ0965 0.0001649 O~o:xxl257 2.51 ié 10-3 L•¡J;.•C!J-~~-

1 2 1 o.ees 0.0001389 o.0001sss o.OC0024s 2.45 ~ 10-3 o- (Nx) 0~0752 ¡ ------·----- --· _.____ -3 : ' 1 i ___ 3__ 1.3i0 0.0002380 0,0001737 0,00XJ271 2. 71 X 10 ~: Q_,:,~;- ;_ _

4 2-n:Jl o ,,,...,.,.,,,1 Q~1448 o.lXXJl226 2 ""',. 10-3 _L L_! __ 5_ 2, ?20 0.0003846 O,DDD1413 O.CXXXl22D 2,20 ,i 10-3 \ i !

'. .. . . . __ ; 2.44 X 10-3. _; __ , _ : .. : __ : ' ' 1 • 1 • : 1 i :

-----'.-- • . __ _: 1 __ ¡_1_ , __ -+--__J __ 1 _

¡ i : _ · , · . ! ! t 1 ¡ ,

1 1 1 _¡ ¡ 1 1 i ; l_~i~-F 1 1 · 1 1 1 1 1 c-;il- : ' 1 l i 1 ! rr ¡-,---:--

Tramo:

' i ' -· ¡---1-+--: ¡--¡-¡-·-¡ !

- 1 ¡ 1 1 1

1

1 1 i I 1 1 j 1 ,~r:¡ ,

.----: '

1 1 1 1 ! 1 1

~echa:

i ! 1 : i i I i I 1 1 i i : : ' ·-~-~--·- . , _: _ _Tnsmo::_.!---+--+--+-.._-;-~

F'ec:ha: ¡

¡L•----·-- '

1

1 1 o.. 1 ~ ¡ i ¡ J : ! 1 i ! 1 1 , , rc-=J~i -+:--:1-

--- ,--:-,--:-·:· ..

·-·--,--j-,--' ANEXO 14 , _L_:_

. ¡~'-·· ----· -1 Ll

í '. ..: :: ..• ~ • ~ l'.C5 l ' . lt,

Trame=-'--'--'-~----!.-~­ Fecha: r-:---,---,---,----~---------- -------

---------

n 11Jo co.·;s;;,,,;;¡:

11 ,r.irr-o: 3.10 a B.10 in _ ;- ccll<1: Junio 25 de 1958

· Bombeo r.a~to conat ant e , __ .

. -Q Obscrv. 1 H ~-- Q ·--¡:¡-

•• m3/r.cg •

1 29:l O OXIB33 O 000566_J . . . 2 0~7CO O.cx:D623 _l).OCQ390

3 j 0.5ED--=cO.OCXJ9:l3 O,C00898 -------. 4· 1 0,373 I o.OCXJ343 O.CXX!119

5 I c.zeo O,CXXJ163 O.CXXl562

Tramo:

1

1 -¡ i ¡ 1 •

1 1 \ 1 1 ! 1 1 ¡_J 1 1 1_[

• 'L•---- ! 1 : 1

1 : 1 i 1 ¡-o- 1 1 1 1 1 1 : 1 1 1 ; le-~::----,--

--,--·-- 1 1

1 1 1 1 1 1 ¡' i 1 1 ; 1 l

I i 1 1 1 1 1 1 1 ! . 1

1 1 i 11, 1 iT,~ _JJ'."mO: ! i i 1 1 i 1 : 1 1 ! i ! :_

1 ; 1 1 1

1 1 1 j / 1 I ! _L•~----~~- i 1 1 1 1 ' J 1 . i 1 1 1 1 1 1 . ' . . O-·

1 ----- -- ,--

' --'---1--:--··- !------! -2-----¡ -3 e- ' NOTA::-_Pare _ob~ener; e_l,_promed:i-c de _1.gs _x 'º , S_'!_t~6 ¡9 • .QB...1<. 10 ··-·-

__EP!TIS, 1 ,Q X 1b-2 l 1 1

Fecha:

; l ¡ __ J_ .... ANEXO 15-·

¡ .I.'.

S.A.R.H. REGISTRO DE CALCULO DE PER ME A BI LIDAD FLUJO VARIABLE

Acenso de la Sup. del aguo dentro de lo perforacl6n. Boqulllo: O!INaJA, MIO!, Tramo: 17.00 a 22.00 m. Fecho: Noviembre 12 de 1986 K= 5.22x10-6 Pozo N!!: II (¡¡)

,: Loo. ~)

Loo.Wf) ::: h¡ h2 H1 H2 J!.L Loo. (.!!l. dT K=2.3CA °TT K .o m. m. h¡-Zo H1-Z H2 H2 T1-T2 2- 1 cm./se9. o T2-T1 m./seo.

Zo= 4.400 m. 1 12 eso 12 zso R AO 7 SRO 1.046 0.0195 600 0.0000325 O. 0000000520 5 20x10-6

A = 0.00456 m2 2 12.280 11. 920 7 .880 7 .520 1,048 0.0203 600 0,0000338 O. 0000000541 5.41x10-6

e= o.156 rñ! 3 11. 920 11.580 7 .520 7, 180 1.047 0.01-9 600 0.0000331 O, 0000000530 5.30x10-6

2·3CA=o.0016 4 11.580 11.270 7 .180 6,870 1,045 0.0191 600 0.0000318 O. 0000000509 5.09x10-6

D = 0.0762 m. 5 11.270 10.970 6.870 6.570 1 .045 0.045 600 O .0000318 O. 0000000509 5,09x10-6

Tromo: Fecho: K = 5.22x10-6

ZIJ= m. 1

A= l 2 m.

e = ni"! 3 - -

2.3CA~ 4 -

.D = m. 5

Tramo: Fecha: K =

Zc= m. 1 - r, = m2 2 ...

e= rñ! 3 - --··-- - Z.3CA= 4 ·'------- ·-·- ~---- --- ·- --------· --·--·--- ·--- ------· [) = m. 5

ANEXO 16

S.A.R.H. REGISTRO DE CALCULO DE PERMEABILIDAD FLUJO VARIABLE

Descenso de lo Sup. del oauo dentro de lo perforocldn. Boquilla: BHIOl.A nco , Tramo: 20.00 " 25.00 m , ,Fecho: Noviembre 12 de 1986 K= 1 26x10-5 PozoN!: :-(l'IlI (Jl)

~ h¡ hz H1 Hz H1 Loo(~~)

AT •Log. (~) Loo(!:!.!) k ., Z0-h1 H1-Z --¡¡-;-- T2-T1 K=2.3CA H .. m. m.

T2-T1 T2-T1 cm./aeo • .o o m./seg.

z. = 22.550 m. 1 12.500 14. 792 10.050 7. 758 1 .295 0.1123 600 O .000187 O. 000000299 2.99X10-S A • 0.0045tl"~ 2 14. 792 16.450 7. 758 6.100 1.272 0.1045 600 O 000174 O 000000278 2 7RX10-5 e •o.156 ni:' 3 16.450 17 .537 6.100 5.013 1 .217 0.0852 600 O .000142 O. 000000227 2 27X10-5 2.3CA•o.0016 4 17 .537 18.365 5.013 4.185 1.198 º· 0785 600 0.000131 O. 000000210 2. 10X10-S

O= 0.0762 m. 11 1.87X10-S 18.365 18.990 4. 185 3.560 1. 175 0.0701 600 0.000117 O. 000000187

Tramo: Fecha: K=

Zo= m. 1

A= m~ 2

e = rñ! 3

2.3CA• 4

o. m. -11

Tramo: Fecha: K= z •• m. 1

A• m~ 2

e = rñ! 3

2.3CA 4 o. m. 5

ANEXO 17

; JL·o.~ ,-,~., ••.••.•. ¿·

Manómetro

T. N.

fofldO 61 lo P•rfaroeió,

NIHI trod'tlco

T Trawt0 probado

l 1 PRUEBA DE PERMEABILIDAD TIPO LUGEON

ESQUEMA DE EJECUCION CON UN EMPAQUE

ANEXO II

Hp=H1+H1-H,

H, :

Cor9a que corresponde a la prui&n. de prueba. Altura que corresponde a lo presi6n morcado en el moncfmetro.

H1·= Distancio vertical del manómetro al empaque.

H, = P,rd ida por fricción e11 el tubo alimen_ todor dnde el manómetro hasta el em-e.

NOTII..- Cuando no existo manto fredtico se tomor6 H1 camo cor90 en k9/Cfll' para obtener H,, ,en coso contrario se utilizará H2-H. en llCJA:m&

~ .".: f\ :t\ · r: •• \.., ~a •. ) .,;.·¡J

·> ;l -~~¿_,....;~

Man&metra

T. N.

Tramo

por robar

1 H• l PRUEBA DE PERMEABILIDAO TIPO LUGEON

ESQUEMA DE EJECUCION CON DOS EMPAQUES

ANEXO 19

H• = Cargo correspondiente a la presidn de prueba. H, = Altura que corresponde a la presidn' 111Clfeada en

el man6metro. H• = Distancia vertical del mandmetra al empaque. H, = Pérdida por friccidn en el tubo alimenladar des_

de el man6metro hasta el empaque. NOTA:- Cuando no exista manto fredtico se tomard H1 como carga en kg/cr/ para obtener

H• ,en caso contrario se utilizará H1-H, en kg/cmª

1

Nivel fr,4tic:o

D

E-

Hp = H1 + Ha - H,

Tubo de in1ecciJn

Man;utra del oir•

funda de hule

Toza

EMPAQUE NEUMATICQ

EMPAQl.6 UTILIZADOS PARA LA REALIZAQON

DE PRUEBAS LUGEON

.Tubo de inytcd4•

ANEXO 2.0

EMPAQUE DE COPAS DE CUERO

1 1 1

''º 1 1 1 1 1 1 1 l¡o 1 1 1 1 1 1

,Tubo ex terlor perforado

o

-Tubo ifttcrio r de ajuste

o

SONDA DE PERMEABILIOAO DE

D081.E EMPAQUE M ECANICO

SECRETARIA DEAGRICULTU RA Y RECURSOS HIORAULICOS SUBOIRECCION REGIONAL-RfGION NOROESTE Y P.B.C.

OEPARTAMENTO DE GEOLOGIA CIMENTACION Y GEOTECNIA -

PRUEBAS DE PERM EABILIDAO

L U G E O N

Proy $1'.N LAZARO f'lnoNt~

Mpio, y Edo. LOS CABOS BAJA CALIF. su" Rio SAN LAZARO 20.00 LORCJ.-~3.00 m

31.4 126.2 4.00 13.00

K> ir . r '-f""'4 .-.r- · · f . • il

i

N• E 111· ·'"·T·"i ··1 ··"r· !f"l''"' ··v···: ' . ' I' ·" T 1 1 . 1 i ·.¡ • 1 · ·e 1-·--c.,. '), i·-··,:• .... ,., .....•. , ..• :. ••. , .. 1. ... ,..t .. !-··-, ... ,, .... ' .. i ' ... ' ... , --i- .. "' z 111

311.JLl~LJJ~:I ¡::t:tlLI rr.:: ¡ ·; t: 1 1 Lf: i ·._.! it.~: 1 211l''l:::t4i::'.:J::::11+1111 ;¡_¡:¡•¡-¡¡_¡ 1 .i·;··1 ¡:¡·¡·¡_,¡ •. ·-

O t.G-.t· ·t¡: -!', ;:·.:·:/ ·::::t;:)::7!f:,::¡:.:)' ·;;.: ·j .. 1· 1 .. ::/ .::J:·:.·:~ · • ·· / : :-:.¡ ··! - i. H- ~;:.:: 1/

U') so ,n ..n 111.n an 71'1 .,.., Gft ••. n 1,0 160 1 180 190 200

f'ROllO• 1 FECHA~~~~~~~~

ANEXO 21

g ' s 1 M B o L o G 1 A • 'l + o • ¡ 1 o 0 CAPA DE SUELO L.P.C.946

D!SINTEQRACIOH DE LA llOCA

~ ACARREOS LP.C.915 F2 NE 47°SW ,3°NW CERiiAOA-- ' ARENA Ot GRANO MEDIO A GRUESO POCA 011 •••. F3 NW44ºSE ,oa NE 8.0 Clll,

VA F4 NW 34ºSE 7 •• SW CERRADAS Y ALGUNOS ILOQUIS 81tANl'TICOS

F5 NW23ºSE z,0sw CERR AOAS Ac ~ F6 NW41ºSE 65ºNE CERRADAS &RANITO L.P.C.967

F7 NE 65ºSW 84ºNW CERRADAS COLOR CREMA A BLANCO DE MIOIANAMENTE FB NW40°SE 55ºNE CERRADA F9 NW41°SE ,2°NE CERRADAS A POCO ALTERADO. COMPACTO, PERO FRAC-

F I O NWSlºSE 42°NE CERRADA TURA DO, lNCLUYE VAIUOS BLOQUES SUELTOS F II NW700SE 35°NE CERRADAS PRODUCTO OEL INTENSO Dl&CLASAMIENTO SU- F12 NW75ºSE VERTICAL l~Cnt. rell•na PE •• FICIAL CARACTIRISTICO 01 LA ROCA Fil NW31ºSE &T°NE CERRADA Fl4 NW72°SE 45ºNE 4.0Cm.Nrt lle rt0• B ,i5 NW85ºSE VERTICAL CERRADA CONTACTO LITOLO&ICO Fl8 NE 6ºSW 8r:PNW CERRADA

. FIT NW64ºSE 60ºSW Cl!RftAOA

F18 NW 7,0SE OO"NE Cl!flRAOA F19 N[600SW BOºNW l.5C111'r•ll1no,..1

) J I { \iJe\···~ ..... .J '·\~\\,,'\~ -, 1 l.J--o"'ou-,~LA-¡ I"' 1 F20 NE36ºSW 64ºNW CERRADA 1 F•ACTURA

F2I NW75ºSE 6B°NE CERRADA 1 /

!

GEOLOGIA Y FRACTURAMIENTO DE LA

BOQUILLA "SAN LAZARO"

UNIVERSIDAD DE SONORA DEPARTilMENTO OE GEOLOGIA

JOAOUIN VERDUGO BELTRAN TESIS PROFESIONAL

o o .. o .• .. E S C AL A , 1: 1 000 MPIO. DE LOS CABOS EDO. DE BAJA CALIF SUR

Hermo1tllo, Sonora. 1 PLANO DE .3 Julio de 1986

320

"º

n 300 o "' .. w a 290

z· w

280 l l m

z 270 o - u

e 260

250

NO

230 0+000

lXP. l IV) [ST. 0•020

:,03· 49 35.10

11.,0

EXP. JI. {VI

EST· 0+.080 ELEY· 278-ZI

30- 00

.~.:..:.~_ .• ~:;1:;~i L. -L o~i lJ\:-~:__·~~

0-0 UL-

0,0 U.L.

8 K9./cnl'

Q.O U.L,

0-0 U.L. 1e4

Q.O U.L

EXP. a IV) EST, 0•115 EU:V, 273, 80

[XP. IV (Y) EST. 0•116·60 ELEY so.s.eo '"º'·

l~:.t· .• S !.::)\. 32., Uf..

·11 oo , :: ./.it J.6 Ut.. ...... 1,;..1., .. ~ii!!i ••ou f

I Z U.L.

0,0 q.L.

o.o U-L-

O.O "L 19-0

/, 3 jU,L.

O O U.L

II O U-L.

0+060 0+080 ACOTACIONES

Ott•O 0+160 0+020 0•040 0+100 , 0+120 0+140 {N K I L O III E ·T R O S

s O L O M 8 G A

TUUtAZA AftlN08A . ......................................... C3]942 ~

IUIU..D ARENOIO Y IU>OOll CAOTICOI DE SRA.NITO IElcoMttn. c19 tal•41).. ..••••. ·--~45

.. tf;t;t:/11936 SUl!.LO AM.NCMIO l"'o•cte dele al •• rac•• del trHito) •........... ···-··············· ·

A"[MA M G,tANO OllUUO Y ,OCA GR.WA (AcarreosJ •..••..••.•••.•.•..•••.•••..•. r~,~ .. ~.:·~~?~~,91~ ~

Q,tANITO COLO" C,t[MA Y CArl CLARO.---······-····-···························L2-...!.._j9s7

T,tANO NO '"08400 .......••.•.••..•••••• - ••.••..••••.•.•••• ··-······· .. ··········~

co1,1c1r11T1 DI U PllHIEABILI0.\0 .. - •••.••.•••...••••••••••••••.••.•.•...•• _ ...•. ~ r:-::-, ··········-··············-~

············-·········-~·

.... Jllll ··········---~

CONTACTO Cll:OLOGICO. .••.....• - ..•.. --····-- ...••.... _ .....•..••...•. _ •• _ •. _J .. ------ j NIVIL Dll llPlJO 00.*IUA DI Ptl •• llA.- .•....•.•.••..•.•.•.••.••••••••.••. _ gn

............... ·······-···········.BI] . .r----_,.,

f',tlllON CRITICA ....••.•. _ •••••.••.••••.••••••••

UNIOADll l.UO[ON 0.5c• • 10 u.

lllNNIAlllLIDAD ANTES DIL BllOllQUIAMllHTO

Nll •• ABILIDAD Ol!I~ KL BllOMOUIAllHINTO ..•••...

,.JtflrUfrfOIOAD OIL TUllO 0t: ADUll.

,tlLIJ DI. P'ALLA

llC ALA8 MOflllONTAL Y VIRTICA&. t 1 100

UNIVERSIDAD DE SONORA DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

JOAQUIN VERDUGO BELTRAN TESIS PROFESIONAL

CORTE GEOLOGICO Y VARIACIONES DE LA PERMEABILIDAD DE LA BOQUILLA "SAN LAZARO"

MrlO Of. LOS CABOS EDO. DE BAJA CALIF. SUR

llormoaillo, Sonora. l PLANO 2 DE 3 Julio de 1 986

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K 1 1. O 111 1 T II O I

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UEV. zr• IS ur, In 00 ¡·· P~, JO 00 l'llOP I• 00 '

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11. 1 1,. O 11 ( T II O

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TllUlll.A 4fflll0Sa

lll(LO ~lllCSO , ll.OQIUl:I C.OTICOI DI' IMMlfOl-. •••••••••••••• 1.

auno afllNOeo l~ •••• el'-f•• 111 .,...ttiJ llllMol DC GRaMO lllUlto 1' HC• IJl&V& t a.1ln •• 1J

GU,IUIO (Ol.Oll CllCllA 'CAPI CLAtta.

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·····l-----··j . .. ····· ,, , 1

UNIVERSIDAD DE SONORA DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

JOUlUIN VERDUGO BELTRANI TESIS ?i?OFESICN.\l

PERFIL DE EXPLORACIONES Y CORTE GEOLOGICOOELA BOQUILLA

"SAN LAZARO' MPto. D[ LOS CAao• E00.01[ 1.a.JA. CUH' 1Ull'

H1rrM31lto, Sono,a.1 PLANO 3 DE 3 f Julio Jt 1986

llllUUTllA OI CAllllAL •.

tlOCA ,1.tUIAOA

llOC• l,IU'f PlllM:fu,rAOA.

llOCI ,uCTVttAOA .

M>CA iaoCG "lt•CTUHO. .

,-,.o,uNOIOAD DI.\. nao oc ADVC

Nl'lll D<l t:SK.IO OC\. •GUA DI "'"'°"' KRDIDA tOTAL on AGUA ce [N-.IUolÓUl.

1'111:DIDil N,"CIM. DllL AOUA DI. (NJUA(l~.

ClllllUTACIOll

lOllA ~l[ltMlAIL.f .•

COllTACTO 9IDLOe1co ••..

111\.11 O( P"•LLA ..

llCALM MOlttZOllW. t 'fl.lUIML 1: ND

8 1 B l I O G R A F I A

1.- PERFORACIONES Y SONuEOS - EDICIONES UMEGA, S.A. 1907 DE H. CAMBEFORT.

2.- GEOTECNIA DEL INGENIERO - EDITORES IECNICOS ASOCIAUuS, S.A. 19/5

J.- PEkFORACIONES Y SONDEúS DEL SUELO PARA OBRAS DE INGENIERIA CIVIL llESISJ U.A.N.L. 19/2

4.- CURSO DE CAPACITACION PARA PERSONAL DE OPERACION Y SUPER­ VISION DE PERFORACION CON DIAMANTE GEOFISICA, S.A. 19~1

j.- GEOLOGIA - EDITORIAL REVEkTE, S.A. 19/~ DE JEAN DERCOURT Y JACQUES PAQUET.

b.- HERRAMIENTAS DE DIAMANTE (MANUAL DE CAMPO) LONG-YEAR DE MEX ICO, S.A.

;.- INSTtfüCCIONES GENERALES SOBRE OPERACIONES DE CAMPO DE PRUf BAS DE PERMEABILIDAD TIPO LUGEUN Y LEFRANC POR HORACIO ES­ CALAN-IE ARIAS, 1909

~.- CONIROL UE CAMPO DEL INYECTADO DE LA CIMENTACION DE PRESAS POR DON V. DEERE.

9.- GUIA LONG-YEAR PARA SELECCIONAR BROCA~ DE DIAMANTE.

1u.- INFORME GEOLOGICO PRELIMINAR DEL PROYECIO SAN LAZARO, EDO. DE BAJA CALIFORNIA SUR. POR PEDRO HERNANDEZ MACEDO, 19/b