Perforación de núcleo

Una broca de núcleo moderna es una broca diseñada específicamente para extraer un cilindro de material, de forma similar a una sierra de corona . El material que queda dentro de la broca se denomina núcleo .

Las brocas de núcleo utilizadas en metal se denominan brocas anulares . Las brocas de núcleo utilizadas para hormigón y roca dura generalmente utilizan grano de diamante industrial como material abrasivo y pueden ser eléctricas, neumáticas o hidráulicas. Las brocas de núcleo suelen refrigerarse con agua, que también arrastra los residuos finos en forma de lodo. ^{[ 1 ]} Para perforar mampostería, se pueden utilizar brocas de núcleo de carburo, pero el diamante es más eficaz para cortar barras de refuerzo. ^{[ 2 ]}

Las primeras brocas de núcleo fueron las utilizadas por los antiguos egipcios , inventadas en el 3000 a. C. ^{[ 3 ]} Las brocas de núcleo se utilizan para muchas aplicaciones, ya sea cuando se necesita preservar el núcleo (el aparato de perforación utilizado para obtener una muestra de núcleo se suele denominar perforador de núcleo), o cuando se puede perforar más rápidamente ya que se necesita extraer mucho menos material que con una broca estándar. Por esta razón, las brocas de núcleo con punta de diamante se utilizan comúnmente en la construcción para crear agujeros para tuberías, pozos de registro y otras penetraciones de gran diámetro en hormigón o piedra .

Las perforadoras de testigos se utilizan con frecuencia en la exploración minera, donde la sarta de perforación puede tener entre varios cientos y varios miles de pies de longitud. Las muestras de testigos se recuperan y son examinadas por geólogos para determinar los porcentajes de minerales y los puntos de contacto estratigráficos. Esto proporciona a las empresas de exploración la información necesaria para iniciar o abandonar las operaciones mineras en un área determinada.

Antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial, John Branner Newsom, ingeniero de minas de California, inventó y patentó una perforadora de núcleos capaz de extraer núcleos de gran diámetro (>5 pies) y hasta 10 pies de longitud para pozos mineros. ^{[ 4 ]} Este tipo de perforadora ya no se utiliza, pues era engorrosa, propensa a atascarse con los detritos, lenta en comparación con las técnicas convencionales de perforación de pozos y solo funcionaba eficazmente en formaciones rocosas blandas. La tecnología moderna de perforación de pozos logra el mismo resultado más rápido y a un costo mucho menor.

Las perforadoras de núcleos vienen con varias opciones de alimentación, incluyendo eléctrica, neumática e hidráulica (todas las cuales requieren fuentes de energía, como un generador).

La perforación con extracción de testigos mediante cable es una técnica que se utiliza para extraer el testigo sin tener que recuperar toda la sarta de perforación, la cual generalmente solo necesita retraerse al finalizar la perforación o al reemplazar la broca. Se añaden extensiones a la sarta de perforación en la parte superior según sea necesario para extenderla a medida que la perforación se profundiza. La muestra del testigo se transporta mediante un tubo interior bloqueado en contacto con el cabezal de perforación. Para recuperar el testigo, se desconecta el sistema de accionamiento, abriendo la parte superior de la varilla de perforación superior. Un dispositivo llamado conjunto de sobreimpulso se baja en el extremo del cable y se bombea a través de la sarta con presión de agua. Al llegar al tubo de muestra, se bloquea en la parte superior y, mediante el cabrestante de retracción que aplica tensión al cable, se desbloquea el tubo de muestra del cabezal de perforación y se retrae, junto con la muestra del testigo, hasta el extremo superior abierto de la sarta de perforación, donde se puede extraer antes de devolver el tubo de muestra a la sarta de perforación para que se bloquee nuevamente en el cabezal de corte. Esto resulta particularmente útil para perforaciones de más de 30 pies de profundidad, ya que de lo contrario habría que retirar toda la sarta de varillas para recuperar el núcleo, volver a insertarla para perforar más profundamente y repetir el proceso. Retirar todas las varillas cada 30 pies para recuperar el núcleo era un proceso lento para las perforaciones profundas necesarias para la minería y la exploración de minerales, algunas de las cuales pueden alcanzar los 1000 pies de profundidad o más. Este método redujo considerablemente el tiempo necesario para perforar un pozo y, por lo tanto, su costo, lo que aumentó el uso de la perforación y disminuyó el uso de la excavación de pozos como medio de exploración de minerales. También es muy útil si existe un alto riesgo de que las paredes del pozo se derrumben al retraer el tubo de perforación, por lo que es adecuado para la mayoría de los tipos de suelo y hasta profundidades de 1000  m. Hay varios diámetros disponibles. ^{[ 5 ]}

• Broca anular – Tipo de broca de núcleo (para perforación de metal) 
• Fluido de perforación : ayuda para perforar pozos en el suelo. 
• Plataforma de perforación : sistema integrado para perforar pozos. 
• Perforación diamantina de exploración : técnica de perforación de testigos geológicos