Impianto di perforazione fai da te: costruzione di una trivella autocostruita per perforare pozzi

Perforare un pozzo nel terreno – è un compito impegnativo. I servizi di una squadra professionale non sono alla portata di tutti i proprietari di casa, e assumere 'artigiani' – nella maggior parte dei casi è solo buttare via i soldi.

È più semplice fare tutto da soli: si lavora con più diligenza per sé stessi e si spendono meno soldi. Inoltre, se si realizza un impianto di perforazione fai da te, i costi sembreranno letteralmente ridicoli rispetto ai prezzi reali della perforazione.

Vi spiegheremo come realizzare una macchina per la perforazione manuale di un pozzo d'acqua sul terreno. Le informazioni che presentiamo si basano sull'esperienza pratica di perforatori autonomi. Per una comprensione completa di questo argomento complesso, le informazioni proposte sono integrate con schemi utili, raccolte di foto e video.

Con cosa e come perforare al meglio un pozzo?

Un perforatore principiante deve armarsi di pazienza e prepararsi a svolgere un lavoro non semplice.

Serviranno anche materiali di fortuna e materiali economici per realizzare l'impianto e l'attrezzatura di perforazione, oltre a buon senso e un paio di amici per aiuto.

La perforazione di pozzi – è un lavoro che assomiglia all'arte, poiché il risultato è imprevedibile e ogni costruzione è unica. Il compito consiste nello scavare nel terreno un pozzo lungo e stretto fino alla falda acquifera e calarvi un tubo di rivestimento per rinforzare le pareti dello scavo.

Nel processo si dovrà estrarre molto terreno, e questo terreno può essere molto vario: da pezzi di granito a sabbia mescolata con acqua.

Molto dipende anche dalla profondità della falda acquifera. A volte è necessario scavare meno di 10 metri, e talvolta un pozzo freatico raggiunge diverse decine o addirittura centinaia di metri. Tutto ciò influenza i metodi di perforazione e i loro tempi. Per realizzare un pozzo, esistono due metodi principali: a percussione e rotativo, nell'interpretazione moderna a vite.

Le perforatrici artigianali per la perforazione manuale sono costruite secondo uno schema unico. La torre di perforazione è realizzata a forma di treppiede.

Nel primo caso, la perforazione viene eseguita con l'ausilio di un attrezzo stretto e pesante chiamato sonda a valvola. Viene sospesa a una fune o a un cavo, che viene fatto passare attraverso un bozzello fissato su un treppiede. Per estrarre l'attrezzo di perforazione dal pozzo si utilizza un verricello motorizzato, anche se, volendo, si può fare manualmente.

L'utensile viene fatto cadere più volte sul fondo dello scavo da un'altezza di diversi metri. Allenta il terreno, una parte del quale entra nella cavità della sonda a secchiello. Dopo un avanzamento nel terreno di circa 0,5 m, la trivella viene estratta dal foro. L'utensile viene pulito e gettato nuovamente nel pozzo. Il processo viene ripetuto fino a raggiungere l'acqua.

Il metodo a percussione con cavo è molto antico, è utilizzato da secoli, se non millenni. Costruire una sonda a secchiello è relativamente semplice: occorre lamiera d'acciaio spessa 4-5 mm o un tubo a pareti spesse Ø 110-120 mm, nonché abilità nell'uso dell'apparecchiatura di saldatura. E si può lavorare con la sonda a secchiello anche da soli, anche se con un aiutante si procede molto più velocemente.

I vantaggi della perforazione a percussione non risiedono solo nella sua accessibilità. La sonda a secchiello è affidabile, attraversa praticamente qualsiasi terreno tranne le rocce. Se è necessario superare uno strato di sabbia limosa o argilla, la sonda a secchiello viene sostituita con un bicchiere della dimensione corrispondente – un cilindro stretto senza valvola sul fondo.

La sonda a secchiello viene utilizzata per sollevare tutti i tipi di terreni incoerenti: sabbie, depositi ghiaiosi, ciottolosi e di ghiaia. Viene impiegata per pulire il fondo del pozzo e durante il funzionamento dello scavo per rimuovere i depositi limosi.

Il tubo campionatore distrugge efficacemente le rocce argillose che, grazie alla loro capacità di compattarsi e di aderire alle pareti, vengono trattenute nella sua cavità. Nella perforazione a percussione manuale con cavo, la sonda a secchio e il tubo campionatore vengono alternati secondo necessità.

Non appena l'avanzamento con la sonda a secchio diminuisce in modo significativo, significa che ha incontrato la sommità di un limo argilloso o sabbioso, per cui viene sostituita con il tubo campionatore. Non appena il tubo campionatore non trattiene più il terreno frantumato nel pozzo, viene sostituito con la sonda a secchio.

In una singola ‘sessione’ si può approfondire il pozzo di un metro, anche se più spesso questo valore è più modesto, circa 20-40 cm. Questo è lo svantaggio del metodo a percussione con cavo – i tempi di lavoro sono lunghi. Su terreni argillosi plastici è più efficace utilizzare una trivella a coclea o una trivella a spirale.

Nella trivellazione manuale, il più delle volte è necessario combinare metodi a percussione con cavo e rotativi, perciò è meglio dotarsi di un set minimo di attrezzi, come mostrato nello schema.

L'utensile di lavoro di una trivella a coclea è costituito da una colonna di aste con una punta all'estremità inferiore. L'utensile si avvita letteralmente nel terreno, che viene parzialmente trattenuto sulle sue lame.

Periodicamente, la trivella insieme al terreno smosso viene portata in superficie, e il fondo pozzo con il materiale franato viene ripulito con la sonda a valvola. Quindi di nuovo si perfora con la trivella, penetrando sempre più in profondità a ogni giro.

Le aste vengono gradualmente aggiunte man mano che il pozzo si approfondisce. Prima si aumenta la lunghezza della colonna di perforazione fissando un'asta. Quando la sua parte superiore è quasi allineata con l'imboccatura del pozzo, si aggiunge una seconda, poi una terza e così via.

È possibile ruotare la punta a mano o con il rotore di un motore elettrico. Per mantenere l'asta in una posizione verticale corretta, negli impianti di perforazione mobili industriali si utilizza un telaio verticale fissato al basamento. Seguendo questo principio si può costruire una propria macchina.

Nello schema è mostrata una versione di impianto di perforazione fatta in casa, e il risultato: un dispositivo relativamente compatto per la perforazione di pozzi.

Contemporaneamente all'approfondimento, viene rivestita la parete del pozzo, cioè nel foro perforato viene installato un tubo il cui diametro è di 1-2 cm maggiore delle dimensioni corrispondenti dell'attrezzo. I segmenti di rivestimento vengono collegati in un'unica struttura mediante avvitamento o saldatura.

Se nel pozzo rivestito si immette una grande quantità d'acqua sotto pressione, si può pulire il fondo senza usare la sonda a secchio. Questo metodo è applicato con successo da squadre professionali. L'acqua dilava il terreno smosso e lo porta in superficie.

Il fango di perforazione accelera i lavori diverse volte, ma tutto intorno sarà inondato da acqua mescolata a fango. Inoltre, non è possibile attraversare terreni rocciosi con questo metodo. Tutto questo va considerato prima di iniziare a costruire la propria attrezzatura di perforazione. Inoltre, è necessario definire i propri obiettivi e compiti.

Se è necessario un apparecchio per realizzare solo uno o due pozzi, non occorre affannarsi troppo sulla cura dell'esecuzione. Invece, una solida e robusta attrezzatura di perforazione può essere un'ottima ragione per avviare un'attività propria di trivellazione.

Informazioni dettagliate sui metodi di perforazione dei pozzi di presa d'acqua si trovano in uno dei articoli popolari del nostro sito.

Realizzazione di un impianto di perforazione a percussione con cavo

Il cavalletto con la sonda – una struttura semplice, come tutto ciò che è geniale. Le sue dimensioni si possono stimare "a occhio", non sono necessari calcoli ingegneristici particolarmente precisi. Ad esempio, l'altezza del cavalletto su cui sarà fissata la sonda deve essere superiore di circa un metro rispetto a quella della trivella.

Se i lavori di perforazione vengono effettuati nel seminterrato di una casa, le dimensioni della struttura saranno limitate dall'altezza del soffitto.

La perforazione a percussione con fune viene eseguita con un attrezzo pesante – la sonda. Viene lasciata cadere da una certa altezza, il terreno viene frantumato e riempie la cavità interna della sonda, dopodiché lo strumento viene estratto e pulito.

All'aperto, la sonda può essere appesa più in alto per aumentare la forza d'impatto. Ma non conviene renderla troppo alta, non è efficace. La sonda stessa deve essere abbastanza pesante. Per smuovere efficacemente il terreno, è meglio creare delle dentellature sulla sua base o smussare il bordo tagliente.

La lunghezza ottimale dell'attrezzo per la perforazione è considerata compresa tra 1,8 – 2,2 metri, in modo che l'operatore possa raggiungere liberamente la parte superiore della trivella per fissare o scollegare il cavo. Tuttavia, nella perforazione manuale, la lunghezza migliore della sonda è considerata 1,0 – 1,2 m. Questa dimensione permette di raggiungere con la mano il fondo dell'attrezzo, se non si svuota a causa dell'adesione del terriccio, ad esempio.

Nella perforazione a percussione con fune viene utilizzata una sonda lunga circa 1,2 – 2,0 metri. L'attrezzo deve essere sufficientemente pesante da frantumare il terreno e portarlo in superficie in grandi quantità.

La sonda è solitamente realizzata da un tratto di tubo metallico, con uno spessore del metallo consigliato di 4 – 6 mm.

Per realizzare tale dispositivo di perforazione, è necessario eseguire le seguenti operazioni:

1. Preparare un tratto di tubo di dimensioni adeguate.
2. Realizzare una valvola nella parte inferiore dell'attrezzo.
3. Saldare una rete di protezione nella parte superiore.
4. Saldare una maniglia o degli "anelli" per fissare il cavo.
5. Affilare la parte inferiore dell'attrezzo o saldare alcuni "denti" da pezzi di metallo o da spezzoni di filo spesso.
6. Realizzare un treppiede con tubi metallici.
7. Installare una carrucola, un argano e un motore per sollevare l'attrezzo dal pozzo.
8. Leghi la fune al cavastivali e assembli la struttura.

La valvola del cavastivali merita particolare attenzione. Negli utensili di piccolo diametro si utilizza una valvola a sfera. A tale scopo è adatta una sfera metallica con diametro leggermente superiore alla metà del diametro del cavastivali.

Se non si trova una sfera adatta, è possibile realizzarla con materiali di fortuna. Ad esempio, a questo scopo si usa spesso una miscela di pallini di piombo e resina epossidica; come forma di fusione si utilizza una qualsiasi pallina di plastica o gomma per bambini.

La valvola a petalo del cavastivali è composta da un pezzo di metallo circolare che chiude l'apertura inferiore del bicchiere, e da una molla che la mantiene in posizione chiusa.

Nella parte inferiore si salda una rondella con un foro di diametro inferiore alle dimensioni della sfera, in modo che questa non cada. Allo stesso scopo, nella parte superiore, a una certa distanza dalla griglia di protezione, si posiziona un fermo – un pezzo di metallo che limita il movimento della sfera verso l'alto. La griglia di filo metallico impedisce che pezzi grossi di terreno cadano fuori dal cavastivali.

La sfera della valvola non deve scendere al di sotto del livello del bordo appuntito o dei denti metallici, altrimenti smorzerà la forza del colpo. D'altra parte, non si devono realizzare denti troppo lunghi, altrimenti impediranno al terreno di entrare nel cavastivali.

Nel terzo superiore del corpo del cavastivali si taglia una finestrella. Sarà utile quando il cavastivali pieno dovrà essere pulito dal terreno accumulato all'interno.

Per realizzare la valvola a sfera del cavastivali serve una sfera metallica di diametro circa 60 mm. Questo elemento si può ricavare da un cuscinetto grande.

Un'altra variante di valvola è quella a petalo. Si realizza con un pezzo di metallo. La valvola a petalo assomiglia a uno sportello rotondo fissato su una molla nella parte inferiore del cavastivali. Quando l'utensile si muove verso il basso, la valvola si apre sotto la pressione del terreno, poi la molla la chiude e trattiene il terreno all'interno. Talvolta questa valvola viene sigillata con un pezzo di gomma, ma non è necessario.

Se durante la perforazione con una sonda a valvola fatta in casa si scopre che essa raccoglie troppo poco terreno, forse è sufficiente modificare leggermente la struttura. A volte è necessario allargare un po' l'apertura nella parte inferiore del dispositivo. Se l'attrezzo risulta troppo leggero, va appesantito.

A tale scopo, la parte superiore del cavastivali viene talvolta riempita di cemento. Ma si può anche collegare un peso aggiuntivo sopra con un giunto mobile.

Il treppiede per la perforazione a percussione con cavo può essere realizzato con un tubo metallico, ma per un uso di breve durata è adatto anche legno resistente, ad esempio trave da 150-200 mm.

Su terreni viscosi, una varietà di cucchiara senza valvola potrebbe rivelarsi efficace. Il terreno denso viene spinto all'interno dell'utensile e vi rimane naturalmente. Un tale dispositivo viene pulito attraverso una stretta apertura verticale sul lato.

Se è possibile e necessario, è opportuno realizzare due cucchiare diverse, da utilizzare su terreni differenti. La cucchiara si usa anche per pulire il pozzo finito da sabbia e sporcizia. Ma in questa situazione non è necessario realizzare un utensile così grande; andrà bene anche un dispositivo lungo circa 0,8 - 1,0 metri.

Costruzione di una macchina per la perforazione a coclea

Il telaio di tale impianto può essere realizzato a forma di treppiede, ma più spesso è costituito da guide verticali fissate su un supporto e collegate superiormente da una struttura orizzontale. Il telaio della macchina deve sostenere saldamente la colonna operativa composta da attrezzo di perforazione e aste di prolunga durante l'estrazione dal pozzo.

Nello schema è chiaramente illustrato il dispositivo di un impianto di perforazione su telaio metallico con swivel, trivella, argano elettrico e motoriduttore (+)

La trivella viene realizzata nel modo seguente:

1. A un tratto di tubo metallico stretto lungo circa 1,5 metri si saldano un paio di spire di striscia metallica, in modo da creare una sorta di filettatura elicoidale.
2. Ai bordi della coclea si collegano delle lame, i cui taglienti devono essere inclinati rispetto all'orizzontale.
3. Le lame vengono affilate.
4. All'estremità superiore della trivella si avvita o salda un raccordo a T con filettatura interna.
5. Si preparano dei segmenti di tubo metallico dello stesso diametro del tubo della coclea, per poter successivamente aumentare la lunghezza della colonna di perforazione. Queste sono le aste.
6. Su questi pezzi di tubo si taglia la filettatura per collegarli, oppure si pratica un foro per il fissaggio con un perno di bloccaggio.

Tuttavia, per aumentare la lunghezza dell'asta di perforazione si utilizzano con successo anche giunzioni a manicotto o a blocco. La torre di perforazione può essere realizzata con tubi metallici, profilati a U o legno. L'importante è che tenga saldamente la colonna di perforazione.

Nella parte superiore del telaio viene installato un bozzello che viene collegato al verricello per sollevare la colonna di tubi con l'attrezzo di perforazione. Si ritiene che la torre sia necessaria solo per la perforazione di pozzi profondi più di otto metri. Una struttura piccola può essere perforata anche senza, ma il lavoro risulterebbe comunque più difficoltoso.

L'aumento della lunghezza dell'asta di perforazione appesantisce significativamente la colonna, pertanto per sollevarla si utilizza un motore elettrico con argano. Se si prevede di eseguire una perforazione 'a umido', anche la rotazione della trivella viene effettuata con un motore elettrico.

Gli specialisti ritengono che per questi scopi sia ottimale un dispositivo standard con potenza di 2,2 kW a 60-70 giri, che può essere alimentato da una normale presa a 220 V. Possono essere adatti modelli come 3MP 31,5, 3MP 40 o 3MP 50.

Il vertlyug è un elemento attraverso il quale la coppia motrice viene trasmessa dal motore elettrico all'asta di perforazione. Attraverso di esso viene anche effettuata l'immissione del fango di perforazione nel pozzo. Le aste di perforazione sono fissate sulla parte mobile di questo dispositivo. Per il fango di perforazione è previsto un apposito tubo ermetico.

Lo schema mostra la struttura del vertlyug per un impianto di perforazione di piccole dimensioni. Attraverso il tubo laterale viene immesso il liquido di lavaggio nel pozzo (+)

Poiché durante la perforazione il vertlyug è in continuo movimento, se realizzato in modo inadeguato può rompersi molto rapidamente. Per evitare ciò, è necessario rispettare due regole: utilizzare solo acciaio ad alta resistenza per la sua fabbricazione e garantire un gioco minimo tra gli elementi statici e quelli mobili del dispositivo.

Come già accennato, non esistono regole particolarmente rigide per la realizzazione di impianti di perforazione autocostruiti per pozzi. Più spesso viene realizzata una struttura ibrida che consente di utilizzare contemporaneamente sia il metodo a percussione con fune sia la perforazione rotativa.

In tale struttura viene impiegato lo stesso telaio, che consente di passare da un metodo all'altro senza apportare alcuna modifica costruttiva.

Questa è una variante di un impianto di perforazione di tipo combinato, può essere utilizzata sia per la perforazione a percussione con fune sia per la perforazione a coclea.

Se si desidera dedicarsi professionalmente alla perforazione di pozzi, è meglio acquistare tutti i componenti esternamente, piuttosto che realizzarli da sé, oppure noleggiarli. Si possono ordinare tutti questi elementi da un tornitore esperto. Sarà necessario acquistare un motore elettrico affidabile con riduttore, e una motopompa, un tubo e un flessibile, se si prevede di eseguire i lavori utilizzando la pressione idraulica.

È meglio realizzare il telaio e la trivella dopo aver acquistato il vertlyug, il motore elettrico e l'argano. Ciò consentirà di adattare correttamente e rapidamente tutte le parti dell'impianto tra loro. Per avere la possibilità di montare aste più lunghe sulla trivella, si consiglia di realizzare il telaio con una tolleranza di circa 3,3 m.

Per la fabbricazione del vertlyug e dei giunti di collegamento si deve utilizzare acciaio di qualità, poiché queste parti della struttura sopportano i carichi più elevati durante la perforazione.

Il vertlyug per un impianto di perforazione autocostruito può essere realizzato anche da sé, ma sarà più semplice e affidabile utilizzare un modello industriale di tale dispositivo.

L'acciaio temperato non è molto adatto per la costruzione di impianti di perforazione fatti in casa, poiché dopo la lavorazione necessita di una levigatura aggiuntiva; è meglio usare acciaio normale. Per le aste, è preferibile utilizzare una filettatura trapezoidale anziché conica.

Essa possiede caratteristiche di resistenza sufficienti e qualsiasi tornitore può realizzare questo tipo di filettatura. Invece, per fabbricare un'asta con filettatura conica, sarà necessario cercare uno specialista.

Per perforazioni a profondità superiori a 30 metri, si consiglia di realizzare le aste con tubi di spessore 5-6 mm. I normali tubi con spessore di 3,5 mm potrebbero non sopportare tali carichi. Per la fabbricazione della trivella, è meglio prendere acciaio normale anziché legato, per evitare problemi durante la saldatura.

Per la perforazione di terreni duri, ha senso utilizzare una punta da perforazione ad alta resistenza di produzione industriale. Un buon effetto è dato dall'uso di un utensile a tre pale. Durante il suo funzionamento, si utilizza una rotazione ciclica, che consente di eseguire lo sgretolamento del terreno in modo estremamente efficace.

Gli utensili di perforazione per lavori manuali sono di diverse costruzioni. Si distinguono modelli a cucchiaio e a coclea, oltre allo scalpello da perforazione. Le trivelle a cucchiaio sono efficaci su terreni plastici: sabbie limose, argille limose, argille. L'utensile da taglio di tale trivella è solitamente a forma di cucchiaio. Questa trivella può essere fabbricata autonomamente da un tubo di diametro adeguato.

Su argille limose compatte si può anche utilizzare una trivella a coclea. Questo dispositivo ricorda per costruzione un cavatappi, e l'elemento tagliente – è biforcuto, la cosiddetta coda di rondine. In alternativa alla trivella a coclea, si può usare un analogo di una trivella da ghiaccio, ma potrebbe non essere altrettanto efficace.

Su rocce dure, il meglio è rappresentato da uno scalpello da perforazione con angolo di affilatura di 110-130 gradi. Lo scalpello può avere forme molto diverse, poiché è progettato per la frantumazione di rocce di vari gradi di durezza.

Lo scalpello da perforazione è adatto per lavorare su terreni duri e morbidi. Tale trivella può essere fabbricata con materiali di fortuna.

Per la perforazione di sezioni geologiche complesse, a volte è meglio eseguire la perforazione in due fasi con due trivelle diverse. Innanzitutto, si esegue la perforazione con una trivella stretta, di diametro circa 80 mm. Dopo tale perforazione esplorativa, si prosegue con una trivella di diametro maggiore per ottenere un pozzo delle dimensioni desiderate.

La capacità di carico del verricello deve essere di almeno una tonnellata. Oltre al verricello elettrico, alcuni artigiani ne installano immediatamente un altro, meccanico. Esso è più efficace in alcuni casi, ad esempio se il tubo di rivestimento si è inceppato. Per il motore elettrico e il verricello, si consiglia di utilizzare due diversi pannelli di controllo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video #1. Panoramica illustrativa di un impianto di perforazione fatto in casa:

Video #2. Versione di un impianto di perforazione di tipo combinato per perforazione a percussione e a coclea:

Video #3. Utilizzo della sonda a cucchiaio per la perforazione a percussione:

Un impianto fai-da-te per la perforazione di pozzi – non è un'attrezzatura eccessivamente complessa, che lascia spazio all'ingegno tecnico. Tuttavia, è importante ricordare che i componenti e i meccanismi di un tale dispositivo sono sottoposti a sollecitazioni considerevoli durante il processo di perforazione. Pertanto, i materiali devono essere resistenti e il lavoro deve essere eseguito nel miglior modo possibile.

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