Macchine perforatrici: il loro funzionamento

Le macchine perforatrici sono le attrezzature che sono capaci di perforare il suolo anche a grandi profondità che si avvalgono di utensili di diversi diametri che variano a seconda della funzione e  dell’utilizzo cui è destinato il foro.

Le macchine perforatrici hanno classificazione differente secondo in base al loro impiego, o in base al metodo di perforazione o in base al modo con cui viene trasportato in superficie il materiale scavato oppure in base alla costruzione cui è destinata la lavorazione.

I metodi di perforazione

I metodi di perforazione sono raggruppati in due ordini: i sistemi a percussione,  i sistemi a a roto-percussione e i sistemi a rotazione:

La perforazione a percussione consiste nella battitura dell’utensile di scavo il quale frantuma il terreno di diversa consistenza e avanza frantumandolo sul fondo del foro che realizza con successiva pulizia dello scavo.

La perforazione a rotazione usa l’utensile di perforazione con un moto di rotazione con contemporaneo avanzamento mediante l’applicazione di una forza verticale verso il basso con un dispositivo chiamato appesantitore.

Il materiale oggetto della trivellazione viene così distrutto ed il materiale di risulta allontanato dal foro con vari metodi che possono essere dipendenti dll’utensili o da miscele di fanghi bentonici che riportano a gala il materiale medesimo.

La perforazione a roto-percussione avviene tramite un pistone che imprime la forza e dunque il movimnto direttamente all’utensile montato sulla macchina.

L’energia impiegata può essere trasmessa per la percussione a mezzo di un sistema di aste, mentre il pistone è movimentato da un fluido idraulico o da aria compressa.

Come scegliere una macchina perforatrice

Per realizzare fori nel terreno di forte consistenza occorre ricorrere alle macchine perforatrici che sono macchine da cantiere adatte per queste lavorazioni.

Esistono sul mercato macchine perforatrici di diversa dimensione e di vari modelli, dalle più grandi alle più leggere che sono le più manovrabili e richiedono poca manodopera.

Le perforatrici sono utilizzate anche per il prelievo di campioni per lo studio dei terreni, specialmente nelle miniere, campioni per saggiare a resistenza e le proprietà fisiche delle rocce e sono indispensabili per realizzare pozzi artesiani per l’acqua, pozzi petroliferi, perforazioni per pali di fondazione, per tunnel di ispezione.

La scelta di una perforatrice è funzione dell’utilizzo cui è destinata e dal tipo di terreno su cui deve lavorare, infatti, in base al tipo di terreno si potrà optare pr il modello che potrà essere a rotazione o percussione, di fondo foro, o con martello alto, ed altri tipi ancora.

Atri fattori molto importanti per l’utilizzo di una perforatrice sono sicuramente la facilità di manovra e l’affidabilità della macchina che deve assicurare, nel rispetto delle istruzioni del produttore, tutte le garanzie di sicurezza per le maestranze che la adoperano.

La facilità di movimento della macchina perforatrice è un altro fattore da non trascurare, sul mercato vi sono macchine semoventi di tipo cingolato o su autotelaio rimorchiabili dotate di gruppo elettrogeno o collegabili al mezzo di trasporto che le traina.

Che tecnologia scegliere?

La tecnica di perforazione a rotazione è chiamata anche “a distruzione di nucleo” o “rotary”, l’utensile avanza scavando il foro con l’ausilio fondamentale del suo peso e la contemporanea rotazione  di scavo.

Questa tecnica di perforazione viene usata in particolare modo nelle indagini e poi nello sfruttamento dei giacimenti petroliferi.

Come accennato in precedenza i detriti da smaltire  risalgono in superficie con l’ausilio di fanghi bentonici iniettati a pressione all’interno della perforazione.

Questi fanghi detti anche fluidi di perforazione essendo di natura argillosa consentono di consolidare le pareti del foro per evitare smottamenti o crolli.

Un’altra tecnica è la cosiddetta “perforazione a fondo foro” con macchine perforatrici che usano un utensile a testa di taglio rotante e in simultanea  battono la superficie di fondo dello scavo con un martello pneumatico.

Anche in questo caso la pulizia del foro avviene sfruttando un fluido che però è l’aria compressa che fa funzionare il martello, l’aria compressa è capace in questo caso di far risalire il materiale di risulta in superficie.

Le prestazioni di queste macchine sono di alto livello con alti moduli di velocità di avanzamento di perforazione. Il metodo consente di giungere a profondità elevate, circa 4000 metri.

La  tecnica della perforazione a martello fuori foro è un sistema a percussione per perforazioni poco profonde e si usa specialmente per prospezioni geologiche o minerarie, i fori sono praticabili in qualsiasi direzione.

La perforazione a elica continua è un’altra tecnica di perforazione a rotazione che frutta una vite senza fine, o coclea. Le macchine che la usano sono indicate per perforazioni in terreni non  consolidati e soprattutto con granulometria che va dall’argilla alla sabbia. I detriti vengono portati in superficie dalla coclea con il suo movimento.

Il carotaggio è una tecnica parente stretta della perforazione per rotazione, con l’utensile a forma di tubo, il carotiere, nel quale si forma il campione, detto carota.

La perforazione a percussione  sfrutta la forza di gravità che esplica i suoi effetti su uno strumento appuntito e di adeguata massa che è lasciato cadere sulla roccia che così di si frantuma. Questa tecnica è utilizzata solo per la costruzione di fori verticali con l’immissione contemporanea all’avanzamento, di un tubo camicia che riveste le pareti del foro per evitare smottamenti della superficie laterale del foro. Un’altra applicazione di questa tecnica a percussione consiste nel posizionare tubazioni in orizzontale mediante la spinta di percussione.

La tecnica ad avanzamento orizzontale è usata per evitare in un centro abitato la formazione di scavi in trincea ed evitare così vibrazioni di macchine operatrici che potrebbero essere di nocumento per i fabbricati circostanti.

Le perforatrici sono di due tipi; le  cingolate e quelle su camion o a rimorchio.

Che tipo di perforatrice scegliere?

  • Le perforatrici con cingoli sono la soluzione adeguata per lo spostamento con velocità moderata per spostarsi su terreni relativamente accidentati o molto soffici. anche la stabilità della macchina perforatrice è dipendente dalla consistenza del terreno e dalla larghezza dei cingoli.
  • Le macchine perforatrici su camion o che possono essere trainate non sono autonome ed hanno bisogno di essere alimentate mediante immissioni di energia può provenire dal mezzo mobile cui è collegata oppure da un gruppo elettrogeno che costituisce un’unità a se stante. Il vantaggio di queste perforatrici è che sono più economiche in termini di costo di acquisto rispetto a quelle con i cingoli.