Diseño de una perforadora mecánica rotativa para la perforación de pozos tubulares en la región Lambayeque

Abstract

Ante la problemática por la falta de agua en la actualidad, la explotación de los recursos hídricos subterráneos se ha convertido en la alternativa más eficiente para satisfacer esta necesidad; sin embargo, no todas las personas pueden acceder a este recurso por el alto costo que requiere su acceso, ante esta problemática varios autores han realizado investigaciones sobre el diseño de perforadoras para la construcción de pozos. Los autores han optado por el uso de tecnología hidráulica o neumática dejando de lado la tecnología mecánica; no obstante, el sistema mecánico es un sistema de fácil construcción y económico, que con un correcto diseño puede realizar el mismo trabajo que sus competidoras. En la presente investigación se diseñó una perforadora mecánica utilizando como herramienta la matriz morfológica, cálculos teóricos y utilizando el software SolidWorks. El diseño escogido es un sistema mecánico de bajo costo que puede ser construido de manera local y de fácil montaje; este diseño utiliza elementos simples cómo reductores, poleas, fajas de transmisión y bombas centrífugas. Con el diseño seleccionado se prevé una profundidad de perforación de 70 metros en formaciones con resistencia a la compresión de 50 MPa. Se validaron los cálculos teóricos usando el FEM del software SolidWorks asegurando f.d.s. mayores a 2,5. Finalmente, el costo requerido para la fabricación de la máquina es de S/ 41 089,00 que resulta accesible con el análisis de costos realizado.

Given the current problem of water shortage, the exploitation of underground water resources has become the most efficient alternative to satisfy this need; however, not all people can access this resource due to the high cost required for access. Given this problem, several authors have conducted research on the design of drilling rigs for well construction. The authors have opted to use hydraulic or pneumatic technology, leaving aside mechanical technology; however, the mechanical system is an easy-to-build and economical system, which with a correct design can perform the same work as its competitors. In this research, a mechanical drilling rig was designed using the morphological matrix as a tool, theoretical calculations and using SolidWorks software. The chosen design is a low-cost mechanical system that can be built locally and is easy to assemble; this design uses simple elements such as reducers, pulleys, transmission belts and centrifugal pumps. With the selected design, a drilling depth of 70 meters is foreseen in formations with a compressive strength of 50 MPa. The theoretical calculations were validated using the FEM of the SolidWorks software ensuring f.d.s. greater than 2,5. Finally, the cost required for the manufacture of the machine is S/ 41,089.00, which is accessible with the cost analysis performed.