DISPOSITIVO PARA REDUCIR LA FRICCION DE LOS SEDIMENTOS EN UN VIBROCORER.

1. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer,

mediante la inyección de agua a presión utilizando una moto-bomba y haciendo que ésta circule hasta las toberas (17) por el hueco de separación entre los tubos de muestra interior (12) y el de perforación exterior (13), y expulsando el agua a pocos centímetros de la boca de corte (18), para mantener una interfase acuosa entre dicho tubo de perforación y los sedimentos que lo rodean tras perforarlos, y reducir al máximo la fricción de éstos contra el citado tubo (13).

2. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, según reivindicación 1ª, caracterizado porque se utiliza una moto-bomba (19) con un sistema de regulación de presión (4), y que toma el agua del entorno donde se utiliza el conjunto.

3. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agua a presión de la moto-bomba (19) se conduce por un tubo flexible (20) hasta una toma (9) que se coloca en la parte superior del tubo de perforación exterior (13), y que sirve para introducir dicha agua en el hueco de separación entre dicho tubo y la pared exterior del tubo que recoge la muestra (12), para que baje por dicho hueco hasta las toberas (17) que la expulsan fuera con fuerza.

4. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por expulsar el agua a presión por toberas (17) distribuidas uniformemente en la circunferencia del tubo de perforación (13) y practicadas directamente sobre él, de forma que proyectan el agua a presión en dirección perpendicular al mismo.

5. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, según reivindicaciones anteriores por el que las toberas (17) que expulsan el agua se sitúan a pocos centímetros de la boca de corte (18) del vibrocorer, pero sin afectar a la muestra tomada por éste (14)

Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo destinado a reducir la fricción en el exterior del tubo de perforación de un sistema vibrante subacuático, denominado vibrocorer, con los sedimentos que atraviesa. Con ello se mejora la capacidad de penetración y se reduce el tiempo para obtener la muestra.

La invención resulta igualmente aplicable a otros sistemas de perforación de suelos (terrestres o subacuáticos) que utilicen un tubo de acero que aloje en su interior un tubo para retener la muestra.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de perforación subacuáticos del tipo vibrocorer se basan en un mecanismo dotado de excéntricas, movidas por un motor eléctrico o hidráulico, alojado en una estructura estanca. El movimiento oscilatorio que generan se transmite al tubo de perforación, de acero, el cual tiene en su base una boca de corte y una válvula de retención de chapas y en la superior otra válvula que cierra hermética al desclavar, y entre ambas e interior al primero un tubo que aloja la muestra.

Este movimiento oscilatorio asociado al peso del conjunto del sistema permite clavar en el terreno el tubo de perforación a la vez que lo corta y aloja en el interior del tubo de muestra un cilindro correspondiente al perfil sedimentario del terreno perforado.

En los sistemas convencionales la fricción del tubo de perforación con el terreno reduce la efectividad del sistema al perderse mucha de la energía por rozamiento, o incluso, dependiendo de la composición y plasticidad del terreno, impedir que llegue apenas fuerza a la boca de corte.

Por otro lado, una vez clavado el tubo de muestra queda retenido por los sedimentos que lo rodean y es necesario hacer una gran fuerza para desclavarlo.

Para facilitar la recuperación hay dispositivos que emplean poleas para multiplicar la tracción que se ejerce en el cable de unión con la embarcación. Esto no reduce la fuerza de tracción necesaria para recuperarlo. Tampoco reduce el efecto de succión sobre la muestra tomada, el cual se compensa con un diseño adecuado de la válvula superior, pues de otra forma se perdería parte o la totalidad de la muestra.

Descripción de la invención

El dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en los diferentes aspectos comentados, pues genera una interfase de agua entre el tubo y los sedimentos, anulando prácticamente el rozamiento entre ambos.

También se reducen al máximo el efecto de succión y la fuerza necesaria para desclavar el sistema, ya que la interfase de agua mantiene el tubo de perforación separado del sedimento que lo rodea.

Para ello y de forma más concreta dicho dispositivo se materializa en una moto-bomba de alta presión, compatible con la profundidad de trabajo del conjunto y aislada del sistema vibrante; un mecanismo de regulación de presión para el flujo de agua; un tubo flexible que conecta la salida del regulador con el sistema vibrante, en el que introduce el agua a presión entre el tubo de perforación exterior y el de muestra interior, y finalmente unas toberas que se sitúan unos centímetros por encima de la boca de corte y por los que se expulsa el agua con gran presión.

La moto-bomba, preferentemente con motor eléctrico, admite diferentes configuraciones en lo referente a motor, según la profundidad máxima de trabajo, y puede funcionar en paralelo con el sistema vibrante o de forma totalmente independiente, incluso en lo referente a su control. Normalmente tomará el agua directamente de la que lo rodea.

La bomba también puede ser de diferentes tipos y configuraciones, siendo siempre la que admita mayor contenido de sólidos o arenas, y que proporcione una presión superior a la máxima necesaria para el equipo donde se instale. Siempre que sea posible se colocará lo más alejada del fondo, para reducir la entrada de sedimentos a la misma.

El regulador de presión tiene como función limitar la presión del flujo de agua inyectada, para que no se produzcan daños en el tubo interior o pueda verse afectada la calidad de la muestra.

El tubo de conducción entre la bomba y el sistema vibrante será flexible y ha de soportar bien la presión y vibraciones, y se unirá al conductor eléctrico o hidráulico que acciona el sistema vibrante, para reducir riesgos de enganches entre ellos y con la estructura que lo soporta.

El adaptador para introducir el agua a presión entre el tubo exterior y el interior irá colocado en la parte superior del tubo de perforación, junto al elemento vibrante. Su diseño será específico para el equipo donde se coloque y dispondrá de los elementos necesarios para garantizar la estanqueidad y que el flujo de agua vaya en la dirección adecuada, sin afectar a la muestra.

Las toberas de salida estarán ejecutadas directamente sobre el tubo de acero de perforación y repartidas uniformemente a pocos centímetros sobre la boca de corte, de forma que aporten agua a presión por igual en toda la circunferencia del tubo y afecten lo mínimo a su rigidez.

De acuerdo con lo anteriormente expuesto, accionando el dispositivo una vez que el conjunto de perforación está apoyado en el fondo y a la vez que se inicia la vibración, la boca de corte irá avanzando hacia abajo por el terreno y rodeada por éste. Mientras el agua introducida irá removiendo el sedimento que rodea al tubo de perforación, generando un pozo por el que el agua introducida, junto con sedimentos, fluirá hacia arriba y nunca hacia abajo, con lo que no deformará la muestra.

Al mantenerse el flujo y la presión durante todo el proceso, el tubo de perforación, a excepción de la boca de corte y unos centímetros sobre ella, trabajará rodeado de agua, sin perder energía por rozamiento con los sedimentos ya atravesados.

Terminado el proceso de clavado la inyección de agua se puede mantener hasta proceder al desclavado para evitar que los sedimentos presionen el tubo de perforación. Con ello el tiro necesario para desclavar será similar al peso del conjunto clavado, pues apenas se producirá succión al estar rodeado de agua, y ello ayudará a las válvulas a mantener la muestra tomada más estable dentro del tubo de muestra interior.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra un esquema general del conjunto de la moto-bomba que proporciona presión al flujo de agua, conforme a lo descrito en la presente invención.

La figura 2.- Muestra un esquema de un vibrocorer genérico con el dispositivo de reducción de fricción objeto de la presente invención en funcionamiento. No se han representado elementos de estructura y guía que completan al primero. Se presenta seccionado en su mitad derecha para una mejor comprensión.

La figura 3.- Muestra en detalle la zona de unión del cabezal vibrante, con los tubos de perforación y muestra, y la toma de agua a presión.

La figura 4.- Muestra en detalle la dirección del flujo de agua a presión que baja por la zona de separación de los tubos de perforación y muestra, y que sube por la zona externa al primero.

La figura 5.- Muestra un esquema genérico del conjunto montado con indicación de las direcciones de circulación del agua y del tubo flexible de unión entre moto-bomba y vibrocorer. Se presenta seccionado en su mitad derecha para una mejor comprensión. No se han representado elementos de estructura y guía que completan a este último.

Realización preferente de la invención

A la vista de las figuras reseñadas puede observarse como en el dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer que la invención propone, participa un conjunto de moto-bomba (19) que toma agua del entorno y la aplica una presión controlada; de una conducción flexible (20) para llevar dicho agua hasta el sistema vibrante (21); y de una serie de elementos y modificaciones en este último para conseguir que el agua salga próximo a la boca...

1. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, mediante la inyección de agua a presión utilizando una moto-bomba y haciendo que ésta circule hasta las toberas (17) por el hueco de separación entre los tubos de muestra interior (12) y el de perforación exterior (13), y expulsando el agua a pocos centímetros de la boca de corte (18), para mantener una interfase acuosa entre dicho tubo de perforación y los sedimentos que lo rodean tras perforarlos, y reducir al máximo la fricción de éstos contra el citado tubo (13).

2. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, según reivindicación 1ª, caracterizado porque se utiliza una moto-bomba (19) con un sistema de regulación de presión (4), y que toma el agua del entorno donde se utiliza el conjunto.

3. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agua a presión de la moto-bomba (19) se conduce por un tubo flexible (20) hasta una toma (9) que se coloca en la parte superior del tubo de perforación exterior (13), y que sirve para introducir dicha agua en el hueco de separación entre dicho tubo y la pared exterior del tubo que recoge la muestra (12), para que baje por dicho hueco hasta las toberas (17) que la expulsan fuera con fuerza.

4. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por expulsar el agua a presión por toberas (17) distribuidas uniformemente en la circunferencia del tubo de perforación (13) y practicadas directamente sobre él, de forma que proyectan el agua a presión en dirección perpendicular al mismo.

5. Dispositivo para reducir la fricción de los sedimentos en un vibrocorer, según reivindicaciones anteriores por el que las toberas (17) que expulsan el agua se sitúan a pocos centímetros de la boca de corte (18) del vibrocorer, pero sin afectar a la muestra tomada por éste (14).