Posts Tagged ‘airlift’

Productontwikkeling bij de WOT: Boren met perslucht

vrijdag, februari 21st, 2020 Geen Reacties

De WOT heeft jarenlange ervaring met het handmatig slaan van putten met de Baptist- en EMAS methode. Dit zijn beide methodes waarvoor de gereedschappen eenvoudig in een werkplaats te maken zijn, met goed verkrijgbare, standaard materialen. De boorsets kunnen in een eenvoudige werkplaats met een haakse slijper en een elektrode lasapparaat gemaakt worden. Dit maakt deze methodes erg bruikbaar in afgelegen gebieden.
De Baptist methode, ontwikkeld door Terry Waller, gebruikt het principe van een traagheidspomp. De boorset bestaat grofweg uit een boorstang met een eenrichtingsklep in de boorkop. Deze wordt in het boorgat op en neer bewogen. Als de neergaande versnelling van de boor groter is dan de valversnelling, zal de boorvloeistof (met losgeslagen bodemdeeltjes) een snelheidsverschil krijgen met de boorbuis. Dit zorgt ervoor dat er water met deeltjes uit het boorgat omhoog getransporteerd kunnen worden. Het water wordt opgevangen in een bezink bassin, waar de deeltjes kunnen bezinken. Hierna stroomt het via een gegraven kanaaltje weer terug in het boorgat.

De EMAS methode is ontwikkeld door Wolfgang Buchner. Hierbij stroomt het water de andere kant op; het wordt via de boorstang naar beneden gepompt met een handmatige pomp. Hierna stroomt het via de annulus terug omhoog, waarbij het losgeslagen deeltjes meeneemt. Het water met de deeltjes komt in een bezinkbak, waarvan het relatief schone water bovenin weer teruggepompt kan worden naar de boorstang.
Hoe hoger de snelheid van de boorvloeistof, hoe makkelijker losgeslagen gronddeeltjes meegevoerd kunnen worden. Een voordeel van de Baptist methode is dat de boorvloeistof met deeltjes door de boorstang omhoog gaat. De oppervlakte van de doorsnede van de boorstang is relatief klein ten opzichte van de annulus, waardoor met een relatief lage volumestroom een hoge snelheid bereikt kan worden. De EMAS methode gebruikt de annulus om de deeltjes omhoog te verplaatsen. Als de diameter van het boorgat groter wordt gemaakt, betekend dit dat er meer volume verpompt moet worden om voldoende snelheid van de boorvloeistof te garanderen. Een andere optie is om de boorstangen ook in diameter toe te laten nemen, maar dit veroorzaakt ongewenste gewichtstoename. De maximale diameter van de EMAS methode is hierom beperkt.
Er zijn veel manieren om handmatige boormethoden enigszins te mechaniseren. Het boren is een namelijk een arbeidsintensieve klus die steeds zwaarder wordt naarmate de diepte toeneemt. Te denken valt hierbij aan jetting boorsets, sets waarbij de de handmatige pomp in de EMAS methode vervangen wordt door een gemotoriseerde vuilwater-centrifugaalpomp. Ook zijn er pogingen gedaan om het op en neer bewegen van de boorstang te motoriseren.

De WOT heeft in 2019 een andere methode uitgewerkt, waarbij met behulp van perslucht de boorvloeistof rondgepompt kan worden. De methode maakt gebruik van een airco compressor (Vermogen: 400W, V≈40Lpm atm, Pmax>20bar). De uitgaande slang wordt gekoppeld aan de boorstang zo’n 40cm boven de boorkop. De ingeblazen lucht verminderd de gemiddelde dichtheid van het mengsel binnen de boorstang. Hierdoor gaat het ‘drijven’ op de vloeistof in het boorgat. Als resultaat komt de vloeistof met deeltjes boven uit de boorstang. Vanaf hier gaat het in een bezinkbak, waarna de vloeistof zonder deeltjes terug kan stromen in het gat.

Demonstratie Airlift-boren
Opstelling voor het airlift-boren (op de achtergrond achter de pvc-buis is een emmer met de compressor zichtbaar)
De compressor, gekoeld in water

Deze methode heeft een aantal grote voordelen:

  • Het water stroomt in de boorbuis omhoog. Hierdoor kan een grote boordiameter gerealiseerd worden met een relatief kleine diameter boorstang, omdat de vloeistofstroming hoog blijft (licht materiaal).
  • De vloeistofstroom naar beneden in de annulus blijft laag, zodat kans op erosie van de wand geminimaliseerd wordt.
  • Er is een relatief kleine volumestroom nodig om de benodigde snelheid te halen voor deeltjestransport (weinig arbeid voor verpompen, relatief lage energiekosten)
  • Er zijn geen mechanische onderdelen (kleppen, pompen) die in aanraking komen met de boorvloeistof en verslijten/vastlopen (geen tijdsverlies, geen onderhoud).
  • Gebruikte koelkast/airco pompen zijn op veel plaatsen verkrijgbaar.
  • Kleine benzine generatoren zijn overal verkrijgbaar.

De methode is zo’n 6 keer getest op verschillende plekken in Nederland waarbij boortijden genoteerd zijn. De boordiameter ligt rond de 150 mm bij elke poging. De snelheden worden in hoge mate bepaald door wie er boort en welke grondsoort er is. De gemiddelde boorsnelheid (exclusief pauzes) was 3.8 meter per uur. De maximaal gemeten snelheid was 7.5 meter per uur.


Verder is de snelheid ook afhankelijk van de gebruikte boorkop. Deze is tussen de verschillende pogingen ook doorontwikkeld. Goed werkende versies op geteste locaties bestaan uit een getrapte vlinderboor-configuratie. De laatste versie is gemaakt van slijtvast staal (RAEX 400), waardoor slijpen minder vaak nodig zal zijn.
Inmiddels zijn er plannen om de boor en boormethode te testen in hardere grondsoorten. Binnenkort zullen de bouwtekeningen van het laatste ontwerp gedeeld worden met relevante organisaties en op de WOT website gezet worden. Verder zijn er plannen om het boorproces nog meer te automatiseren. We hopen op deze manier een bijdrage te kunnen leveren in het toegankelijker maken van schoon drink- en irrigatiewater.