Un taladro de núcleo moderno es un taladro diseñado específicamente para extraer un cilindro de material, de forma muy similar a una sierra de corona . El material que queda dentro de la broca se denomina núcleo .
Las brocas para perforación de núcleos que se utilizan en metal se denominan brocas de corte anular . Las brocas para perforación de núcleos que se utilizan para hormigón y roca dura generalmente utilizan grano de diamante industrial como material abrasivo y pueden funcionar con energía eléctrica, neumática o hidráulica. Las brocas para perforación de núcleos suelen estar refrigeradas por agua, y el agua también arrastra los desechos finos en forma de lodo. [1] Para perforar mampostería, se pueden utilizar brocas para perforación de núcleos de carburo, pero las brocas de diamante son más eficaces para cortar varillas de refuerzo. [2]
Las primeras perforadoras de núcleo fueron las utilizadas por los antiguos egipcios , inventadas en el año 3000 a. C. [3] Las perforadoras de núcleo se utilizan para muchas aplicaciones, ya sea cuando es necesario preservar el núcleo (el aparato de perforación utilizado para obtener una muestra de núcleo a menudo se denomina sacatestigos) o cuando la perforación se puede realizar más rápidamente ya que se necesita quitar mucho menos material que con una broca estándar. Esta es la razón por la que las perforadoras 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 núcleos se utilizan con frecuencia en la exploración minera, donde la sarta de perforación puede tener una longitud de varios cientos a varios miles de pies. Los geólogos recuperan y examinan las muestras de núcleos para determinar los porcentajes 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 en particular.
Antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial, John Branner Newsom, un ingeniero de minas de California, inventó y patentó una perforadora que podía extraer núcleos de gran diámetro (>5 pies) de hasta 10 pies de longitud para pozos de minería. [4] Este tipo de perforadora de pozos ya no se utiliza porque era engorrosa, propensa a atascarse con los recortes, por lo que era lenta en comparación con las técnicas de perforación de pozos convencionales y solo funcionaba de manera efectiva en formaciones rocosas blandas. La tecnología de perforación de pozos moderna logra lo mismo más rápido y a un costo mucho más económico.
Los taladros de núcleo vienen con varias opciones de energía, incluidas eléctricas, neumáticas e hidráulicas (todas las cuales requieren fuentes de energía, como un generador).
La perforación con cable es una técnica que se utiliza para extraer el núcleo sin tener que recuperar toda la sarta de varillas de perforación, que generalmente solo necesita retraerse cuando se termina el pozo o se debe reemplazar la broca. Se agregan extensiones de varilla de perforación en la parte superior según sea necesario para extender la sarta a medida que el pozo se hace más profundo. La muestra del núcleo es transportada por un tubo interior bloqueado en su lugar en contacto con el cabezal de perforación. Para recuperar el núcleo, se desconecta el sistema de accionamiento, abriendo la parte superior de la varilla de perforación más alta. Una herramienta llamada conjunto de pescante se baja al final de un cable y se bombea por la sarta con presión de agua. Cuando llega al tubo de muestra, se bloquea en la parte superior y, al usar el cabrestante de retracción para aplicar tensión al cable, se desbloquea el tubo de muestra del cabezal de perforación y se retrae junto con la muestra del núcleo dentro de él hasta el extremo superior abierto de la sarta de perforación, donde se puede quitar antes de devolver el tubo de muestra por la sarta de perforación para bloquearlo nuevamente en el cabezal de corte. Esto es particularmente útil para pozos de perforación de más de 30 pies de profundidad, ya que de lo contrario se debía quitar toda la sarta de varillas para recuperar el núcleo, luego volver a insertarla para perforar más profundamente y repetir la operación. Quitar todas las varillas cada 30 pies para recuperar el núcleo consumía mucho tiempo en pozos profundos necesarios para la minería y la exploración minera, algunos de los cuales pueden tener 1000 pies de profundidad o más. Este método redujo en gran medida 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 perforación de pozos como medio de exploración minera. También es bastante útil si existe un alto riesgo de que las paredes del pozo colapsen cuando se retrae 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]