Propiedades de las rocas que afectan la perforación
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7/22/2019 Propiedades de las rocas que afectan la perforacin
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Propiedades de las rocas que afectan la perforacin
Las principales propiedades fsicas de las rocas que influyen en los mecanismos de penetracin
y consecuentemente en la eleccin del mtodo de perforacin son: Dureza. Resistencia.
Elasticidad. Plasticidad. Abrasividad. Textura. Estructura.
Dureza.- Se entiende por dureza la resistencia de una capa superficial a la penetracin en ella
de otro cuerpo mas duro. En una roca es funcin de la dureza y composicin de los granos
minerales constituyentes, de la porosidad de la roca, del grado de humedad ,etc.
La dureza de las rocas es el principal tipo de resistencia a superar durante la perforacin,
pues cuando se logra la penetracin el resto de las acciones se desarrollan mas fcilmente.
Las rocas se clasifican en cuanto a su dureza por medio de la escala de Mohs, en la que se
valora la posibilidad de que un mineral pueda rayar a todos los que tienen un numero inferior
al suyo.
Escala de Mohs.
- La escala de Mohs es una relacin de diez materiales ordenados en funcin de su dureza,
de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue propuesta
por el gelogo Friedrich Mohs y se basa en el principio que una sustancia dura puede rayar a
una sustancia mas blanda, pero no es posible lo contrario.
- Mohs eligi diez minerales a los que le atribuyo un determinado grado de dureza en su
escala empezando con el talco, que recibi el numero 1, y terminando con el diamante, al queasigno el nmero 10.
Tabla de valores de Mohs.
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Dureza Mineral Comentario Composicin Qumica.
1 Talco Se puede rayar fcilmente con la ua Mg3SiO10(OH)2.
2 Yeso Se puede rayar con la ua con dificultad CaSo4 2H2O
3 Calcita Se puede rayar con una moneda de cobre CaCO3.
4 Fluorita Se puede rayar con un cuchillo de acero CaF2 .
5 ApatitoSe puede rayar difcilmente con un cuchillo Ca5(PO4)3(OH,Cl,F).
6 Ortoclasa Se puede rayar con una lija para acero KAlSi3O8.
7 Cuarzo Raya al vidrio SiO2.
8 Topacio Rayado por herramientas de carburo de wolframio Al2SiO4(OH-F)2
9 Corindn Rayado por herramientas de carburo de Silicio Al2O3.
10 Diamante El mineral mas duro conocido, rayado solo por C.
otro diamante.
Resistencia.- Se llama resistencia mecnica de una roca a la propiedad de oponerse a su
destruccin bajo una carga exterior, esttica o dinmica. Las rocas oponen una resistencia
mxima a la compresin, comnmente, la resistencia a la traccin no pasa de un 10 a un 15%
de la resistencia a la compresin. Esto se debe a la fragilidad de las rocas, a la gran cantidad de
defectos locales e irregulares que presentan y a la pequea cohesin entre las partculas
constituyentes .
Elasticidad.- La mayora de los minerales constituyentes de las rocas tienen un
comportamiento elastico-fragil, que obedece a la ley de Hooke, y se destruyen cuando las
tensiones superan el limite de elasticidad. Segn el carcter de deformacin, en funcin de las
tensiones provocadas para cargas estticas se consideran tres grupos de rocas.- Elasto frgiles
que obedecen a la Ley de Hooke.
Ley de Hooke establece que el lmite de la tensin elstica de un cuerpo es directamenteproporcional a la fuerza. En todos los cuerpos slidos existen fuerzas contrarias de atraccin y
repulsin, pero entre las propiedades ms importantes de los materiales estn sus
caractersticas elsticas . Si un cuerpo despus de ser deformado por una fuerza, vuelve a su
forma o tamao original cuando deja de actuar la fuerza deformadora se dice que es un
cuerpo elstico . Las fuerzas elsticas reaccionan contra la fuerza deformadora para mantener
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estable la estructura molecular del slido. Ley de Hooke: Cuando se trata de deformar un
slido, este se opone a la deformacin, siempre que sta no sea demasiado grande.
Si el slido se deforma mas all de un cierto punto, el cuerpo no volver a su tamao o
forma original, entonces se dice que ha adquirido una deformacin permanente.
Ley de Hooke
Cuando una fuerza externa acta sobre un material causa un esfuerzo o tensin en el interior
del material que provoca la deformacin del mismo. En muchos materiales, entre ellos los
metales y los minerales, la deformacin es directamente proporcional al esfuerzo.
No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar
deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es vlida. El mximo esfuerzo que un
material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina lmite
de elasticidad.
Plasticidad.- En algunas rocas a la destruccin le precede una deformacin plstica. Esta
comienza en cuanto las tensiones de la roca superan el limite de elasticidad. En el caso de los
cuerpos idealmente plsticos tal deformacin se desarrolla con una tensin variable. Las rocas
reales se deforman consolidndose al mismo tiempo, para el aumento de la deformacin
plstica es necesario incrementar el esfuerzo. La plasticidad depende de la composicin
mineral de las rocas y disminuye con el aumento del contenido de cuarzo , feldespato y otros
minerales duros. Las arcillas hmedas y algunas rocas homogneas poseen altas propiedades
plsticas. La plasticidad de las rocas ptreas (granitos, esquistos cristalinos y areniscas) se
manifiestan sobre todo a altas temperaturas.
Abrasividad.- La abrasividad es la capacidad de las rocas de desgastar la superficie de
contacto de otro cuerpo mas duro, en el proceso de rozamiento durante el movimiento. Los
factores que elevan la capacidad abrasiva de las rocas son las siguientes:
Textura.- La textura de una roca se refiere a la estructura de los granos de minerales
constituyentes de sta. Se manifiesta a travs del tamao de los granos, la forma, porosidad,
etc. Todos estos aspectos tienen una influencia significativa en el rendimiento de la
perforacin. Como los granos tienen forma lenticular, como en un esquisto, la perforacin es
mas difcil que cuando son redondos.
Estructura.- Las propiedades estructurales de los macizos rocosos , tales como esquistosidad,
planos de estratificacin, juntas, diaclasas y fallas, as como el rumbo y el buzamiento de stas
afectan a la linealidad de los barrenos, a los rendimientos de perforacin y a la estabilidad de
las paredes de los taladros.
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Fracturas.-Cualquier grieta en una roca slida es una fractura.
Fisuras.-Una fractura extensa se llama fisura que puede llegar hacer un conducto que sirva
para el paso de la lava, que formara un basalto de meseta o de soluciones que originarn vetas
mineralizadas.
Junturas.-Las fracturas a lo largo de los cuales no ha habido movimientos perceptibles y que
ocurren en grupos paralelos se llaman juntas, en cualquier tipo de roca la junta se producen
como estructuras secundarias por la fuerza de compresin, torsin y esfuerzo cortante.
Fallas.- Cuando en las fracturas, fisuras o juntas se ha efectuado un desplazamiento
apreciable, se llaman fallas.
Diaclasas.- Las diaclasas se pueden definir como planos divisorios o superficie que dividen las
rocas y a lo largo de las cuales no hubo movimiento visible paralelo al plano o superficie.
Clasificacin utilizada para estimar el ndice de dureza de la roca .
Clasificacin utilizada para estimar el ndice de dureza de la roca.
a.- Muy dura: El martillo produce solamente astillados de la muestra. Sonido metlico del
golpe.
b. Dura: El espcimen es fracturado con muchos golpes del martillo.
c.- Medianamente dura: El espcimen requiere mas de un golpe de matillo para ser
fracturado.
d.- Ligeramente suave: No se puede raspar o con un cuchillo de bolsillo. El espcimen puede
ser fracturado con un solo golpe firme de martillo.
e.- Dbil o suave: Se desastilla con dificultad con un cuchillo de bolsillo, indentado poco
profundo con golpes firmes con la punta del martillo del gelogo.
f.- Muy dbil: Se descompone con golpes firmes con la punta del martillo de gelogo. Puede
ser desastillado con un cuchillo de bolsillo.
Clasificacin utilizada para elaborar el grado de alteracin de la roca.
a.- Sana o fresca: No se observa ningn signo de alteracin en el material rocosos, quizs ligera
decoloracin sobre superficies de discontinuidades principales.
b.- Ligera: La decoloracin indica alteracin del material rocoso y superficie de las
discontinuidades. El material rocoso descolorido extremadamente es mas dbil que en su
condicin sana.
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c.- Moderada y muy moderada: Menos de la mitad del material rocoso esta descompuesto
y/o desintegrado a un suelo. Aun se encuentran restos de roca fresca y/o decolorada,
formando un esqueleto discontinuo.
d.- Completamente alterada: Todo el material rocoso esta descompuesto y/o desintegrado
a suelo. La estructura original del macizo es aun en gran parte reconocible.