EQUIPOS DE PERFORACIÓN INTELIGENTES PARA GEOCONSTRUCCIÓN

Citando al inmortal Yogi Berra: “Se pueden observar muchas cosas con sólo mirar”. Bueno, hay mucho que aprender mientras se observan las mediciones: puede haber aprendizaje durante la perforación (LWD) junto con la medición durante la perforación (MWD). No siempre es posible realizar un programa exhaustivo de caracterización del sitio completamente antes del inicio de la construcción, especialmente hoy en día, donde la entrega de contratos tiende más hacia mecanismos de diseño-construcción y escalas de tiempo aceleradas. Utilizar MWD es una forma de mejorar el conocimiento de las condiciones del subsuelo y al mismo tiempo ofrecer un activo construido de alta calidad con menor exposición al riesgo para el propietario y el contratista.

Los datos obtenidos durante la perforación o excavación a escala de producción se pueden correlacionar, cualitativa y/o cuantitativamente, con la caracterización del sitio a pequeña escala. Para pilotes perforados (p. ej., pozos perforados, pilotes CFA y FDP), se pueden utilizar parámetros de perforación como velocidad de rotación, velocidad de penetración, fuerza de avance y presión/par hidráulico para desarrollar un valor específico de la instalación para cada incremento de profundidad, que puede correlacionarse con los resultados de las pruebas in situ para establecer un perfil calibrado.

Los beneficios de utilizar MWD a escala de producción incluyen la verificación de los supuestos de diseño, el ajuste de los diseños antes de la instalación, la reducción de la incertidumbre con las condiciones del subsuelo, la mitigación de posibles condiciones diferentes del sitio y un mayor volumen del subsuelo caracterizado. A medida que avanzó la tecnología y aumentó el uso de AME, las aplicaciones para maximizar la productividad y el rendimiento también se expandieron a MWD a escala de producción. Este uso fue promovido por contratistas que buscaban desarrollar ventajas competitivas junto con una mayor rentabilidad. Los intentos de correlacionar la instalación a escala de producción con la caracterización del sitio, el diseño y los resultados de las pruebas de carga no son nuevos en el mercado de la geoconstrucción. En 2003, NeSmith introdujo el concepto de esfuerzo de instalación (IE), que se basa en valores normalizados de torque y velocidad de penetración, para relacionarlos con las condiciones del subsuelo (especialmente para capas altamente variables) y la capacidad del pilote sinfín moldeado in situ (ACIP).

NeSmith afirmó que la IE era un buen indicador para definir la estratigrafía y que había una buena correlación entre la IE total y la capacidad máxima (pero no con la necesidad de apoyo en los diferentes sitios del proyecto para correlacionar el equipo específico, las herramientas y la técnica del operador con las condiciones específicas del sitio). estratigrafía A través de la relación simbiótica entre sus grupos de fabricación de equipos y construcción, BAUER desarrolló un parámetro adimensional, el valor alfa (α), para su sistema de pilotes de desplazamiento total (FDP) (Figura 4). de penetración y torque durante la perforación/penetración, y proporciona una indicación en tiempo real de la resistencia, densidad y/o características de carga del suelo a la profundidad de medición. El sistema asistente también se puede utilizar para automatizar diferentes procesos durante la medición:

• Perforación: lograr una tasa óptima de penetración y fuerza de avance para una velocidad de rotación de la herramienta de desplazamiento, que se basa en las condiciones del suelo en el cuerpo de desplazamiento.
• Concreto: la velocidad de extracción de las herramientas se puede controlar en función del caudal del concreto que se bombea, lo que se utiliza para minimizar el potencial de formación de estrías.

Antes de comenzar cualquier trabajo de producción, BAUER recomienda calibrar los parámetros de perforación (y el valor -α) con las mediciones del programa de caracterización del sitio y los resultados de las pruebas de carga realizadas. En la Universidad de Florida (UF), los Dres. McVay y Rodgers y su equipo mediante el patrocinio del Departamento de Transporte de Florida (FDOT). Para el trabajo del pozo perforado, los investigadores investigaron un método para medir y estimar la resistencia de los encajes de roca durante el proceso de perforación (es decir, energía de perforación específica, SDE) tanto en entornos de laboratorio como de campo. Los parámetros de perforación considerados, en diferentes combinaciones, fueron torque, fuerza de avance, tasa de penetración, velocidad de rotación, diámetro de la broca y tipo de herramental.

Para el trabajo de pilotes del ACIP, los investigadores investigaron si los métodos MWD y SDE podrían usarse para predecir la capacidad de los pilotes y para el control/garantía de calidad (QC/QA). Los resultados de la investigación son prometedores: el MWD a gran escala puede proporcionar buenas correlaciones y estimaciones de la resistencia (o capacidad) de los pilotes, siempre que exista una etapa de validación antes del trabajo de producción. En esta etapa los parámetros de perforación deben ser medidos por el equipo de perforación y el AME debe ser validado con los resultados de la caracterización del sitio, pruebas de laboratorio y pruebas de carga.