Descripción general de los rompedores hidráulicos de roca

1.1 Descripción general de los rompedores hidráulicos

Un rompedor hidráulico, también denominado triturador hidráulico o dispositivo de impacto hidráulico, es una máquina hidráulica de impacto y vibración. Mediante aceite hidráulico a alta presión como medio de trabajo, logra un movimiento alternativo rápido del pistón dentro del cuerpo del cilindro mediante la retroalimentación entre un sistema de control de válvulas y un sistema cilindro-pistón, convirtiendo así la energía hidráulica en energía mecánica del pistón y accionando la barra rompedora para realizar trabajo sobre el exterior.

Las funciones principales de un rompedor hidráulico de rocas son: impacto y vibración. Debido a las características de alto rendimiento en impacto y vibración de un rompedor hidráulico de rocas, se aplica ampliamente en los sectores de metalurgia, minería, ferrocarriles, carreteras, construcción, ingeniería municipal y desarrollo inmobiliario. Puede realizar operaciones de excavación, fracturación, demolición y otras sobre roca, hormigón, cucharas de acero, escoria, suelo helado, hielo, superficies de carreteras de hormigón, tableros de puentes y edificios. Además, al sustituir la punta de cincel, también puede utilizarse para remachado, eliminación de óxido, compactación y hincado de pilotes.

Áreas de aplicación comunes de los rompedores hidráulicos de rocas:

(1) Minería: canteras, extracción de piedra, perforación de túneles, rotura de barras de rejilla (grizzly) y fracturación secundaria de rocas;

(2) Industria metalúrgica: máquinas para desmontaje de hornos, máquinas para limpieza de cucharas de acero, máquinas para desmontaje y máquinas para apertura de orificios de colada, destinadas a la limpieza de escoria de cucharas de acero y al desmantelamiento del revestimiento de hornos;

(3) Ingeniería municipal: rotura de superficies de carretera en obras de agua, gas y electricidad; rotura de cimientos duros; excavación de zanjas; perforación de agujeros;

(4) Construcción de edificios: demolición de edificios antiguos; rotura de hormigón; compactación del terreno;

(5) Carreteras y ferrocarriles: voladuras para apertura de vías; rotura de superficies de carreteras de hormigón; reparación de autopistas; hincado de postes para barreras de seguridad; demolición de puentes carreteros.

Como una nueva herramienta hidráulica de alta eficiencia, comparada con las herramientas de impacto neumáticas tradicionales, los rompedores hidráulicos ofrecen una serie de ventajas incomparables, reflejadas principalmente en los siguientes puntos:

— Elevada energía de impacto. Un rompedor hidráulico puede adaptarse y diseñarse según la presión y el caudal de aceite suministrados por la máquina portadora, así como según la fuerza de empuje. La energía de impacto suele oscilar entre 300 y 10 000 julios; actualmente, el rompedor hidráulico más grande del mundo puede entregar una energía de impacto unitaria de 30 000 julios.

— Alta eficiencia de trabajo. La eficiencia de trabajo de un rompedor hidráulico de rocas generalmente alcanza del 60 % al 65 %; los modelos de rendimiento superior pueden alcanzar el 70 %, mientras que la eficiencia de trabajo de las herramientas neumáticas es solo del 20 % al 30 %.

— Ahorro energético. El medio de trabajo de un rompedor hidráulico de rocas es aceite hidráulico a alta presión, reciclable y equipado simultáneamente con un acumulador; por su parte, el medio de trabajo de una herramienta neumática es aire comprimido, que no solo consume una gran cantidad de energía térmica durante el proceso de compresión, sino que también disipa una gran cantidad de energía durante el proceso de escape.

— Bajo nivel de ruido. El nivel de ruido estándar de un rompedor hidráulico de rocas oscila entre 95 y 98 dB; los modelos de bajo ruido se sitúan entre 85 y 87 dB. Las herramientas neumáticas, debido al sonido de expansión explosiva producido al liberarse el gas comprimido, generan niveles de ruido uniformemente superiores a 100 dB. En la sociedad actual, donde los requisitos de protección ambiental son cada vez más estrictos, los rompedores hidráulicos de rocas tienen un valor importante.

— Buena constructibilidad y bajos costos de mantenimiento. Un rompedor hidráulico de rocas funciona junto con la máquina portadora y puede realizar operaciones con facilidad en diversos ángulos espaciales; el rompedor de rocas está completamente cerrado, la vida útil de sus componentes es larga, el mantenimiento es sencillo y conveniente, y los costos operativos totales son bajos.

1.2 Breve historia del desarrollo del rompedor hidráulico de rocas

A principios del siglo XX, las personas estudiaron sistemáticamente la transmisión neumática e hidráulica, explorando activamente dispositivos hidráulicos capaces de transmitir alta potencia y control. En 1963, la empresa alemana Krupp solicitó la primera patente mundial de un dispositivo hidráulico de vibración; en 1967 exhibió en la Feria de Hannover el primer rompedor hidráulico montado sobre vehículo con valor práctico, el HM400. Se utilizó inicialmente en trabajos de construcción de cimentaciones, como la trituración de superficies de carreteras de hormigón, la reparación de cimientos, la excavación de zanjas en terrenos duros y la extracción de grandes bloques rocosos… La empresa francesa Montabert también solicitó en 1964 la patente del primer rompedor hidráulico portátil (serie BBH) y diseñó en 1969 el producto rompedor hidráulico serie BRH. Debido a su potente funcionalidad y amplias perspectivas de aplicación, los rompedores hidráulicos fueron rápidamente objeto de gran interés en Europa, Japón y otros países, desarrollándose con rapidez. Muchas empresas realizaron importantes inversiones en el desarrollo, diseño y ensayo de equipos hidráulicos de vibración, y surgieron sucesivamente rompedores hidráulicos de diversos tamaños, tipos y funciones. Sus áreas de aplicación siguieron ampliándose, su rendimiento técnico continuó mejorando y sus productos se actualizaron y sustituyeron constantemente. Krupp lanzó en 1985 la tecnología hidráulica de amortiguación de vibraciones para rompedores, mejoró el sistema de amortiguación de vibraciones en 1995, presentó en 1998 la tecnología de protección contra el desgaste 'Marathon' y lanzó en 2000 las series de productos 'ECO' y 'Marathon'. La empresa Montabert lanzó en 1987 la serie BRV con energía autorregulable y, en respuesta a la creciente demanda del mercado, introdujo en 1992 los rompedores de tamaño reducido de la serie BRP. La empresa Rammer, fundada en 1978 en Finlandia, aunque con una historia breve, se convirtió en una fuerza dominante en el campo de los rompedores hidráulicos: desde sus inicios lanzó el rompedor S600, entonces el más grande del mundo; el S2000, lanzado en 1981, pesaba 3 toneladas; los productos de la serie de 1986 aplicaban el principio de 'Energía constante por golpe (CBE)'; en 1991 se presentó la serie City, de ultra bajo nivel sonoro; y en 1995 se desarrolló el sistema 'City Pro', que permitía a los operarios seleccionar el rendimiento del rompedor hidráulico según el material a impactar, así como un sistema de supresión de polvo mediante chorro de agua. Konan, de Japón, introdujo en 1973 la tecnología de Krupp para fabricar rompedores hidráulicos MKB; posteriormente, las empresas japonesas Furukawa, Teisaku y Toku comenzaron a desarrollar rompedores hidráulicos basándose en dispositivos de impacto neumáticos; NPK se fundó en 1985. La empresa surcoreana Soosan, fundada en 1984, impulsó el rápido desarrollo de los rompedores hidráulicos coreanos. La empresa italiana INDECO se fundó en 1976; en 1986 presentó el desarrollo de un 'rompedor hidráulico inteligente' capaz de ajustar la frecuencia y la energía de impacto según la dureza de la roca…

Actualmente existen más de 30 importantes fabricantes mundiales de martillos hidráulicos para roca. Clasificados según su origen, pueden dividirse en marcas europeas, japonesas, coreanas y chinas nacionales, de las cuales solo unas pocas marcas se comercializan a escala mundial. Los fabricantes europeos de martillos hidráulicos para roca se caracterizan por integrar fabricación, marca y servicio en una sola entidad; los fabricantes de producción poseen tanto sólidas capacidades técnicas de I+D como redes propias de comercialización y capacidades de servicio al cliente. Cada fabricante de martillos hidráulicos para roca enfatiza la construcción de su propia marca, la concentración industrial es elevada y, en los últimos años, se han completado tres importantes fusiones y reestructuraciones industriales, dando lugar a las tres principales marcas: Rammer (incluida Toyo), Atlas Copco (incluida Krupp) y Montabert, de Doosan. Los fabricantes japoneses de martillos hidráulicos para roca son similares a los fabricantes europeos de producción: generalmente también cuentan con sus propias redes de comercialización y ofrecen servicios a los clientes de forma simultánea. Cada fabricante de martillos hidráulicos para roca enfatiza la construcción de su propia marca y la concentración industrial es relativamente alta. Solo siete empresas tienen presencia nacional: Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (ya adquirida por Rammer) y Okada. Los fabricantes coreanos de martillos hidráulicos para roca se caracterizan por separar fabricación, marca y servicio; la división general del trabajo industrial es relativamente especializada, con numerosas fábricas pequeñas de componentes; existen cerca de cien distribuidores de martillos hidráulicos para roca, pero únicamente unas pocas empresas —como Soosan, Hanwoo, Daemo y MSB— poseen una escala significativa. La tabla 1-1 ofrece una visión general de la producción anual de los principales fabricantes mundiales de martillos hidráulicos para roca en 2010.

Tabla 1-1 Resumen de la producción anual de los principales fabricantes mundiales de martillos hidráulicos para roca en 2010 (excluida China)

La investigación china sobre trituradoras hidráulicas comenzó bastante temprano. Ya a mediados de la década de 1970, institutos nacionales de investigación científica y universidades habían ingresado ya a este campo, como el Instituto de Acero y Hierro de Pekín, el Instituto Minero de Zhongnan, el Instituto de Investigación Minera de Changsha y el Instituto de Investigación Minera de Changsha. Los investigadores chinos realizaron estudios profundos sobre la tecnología de vibración hidráulica y obtuvieron numerosos resultados de investigación; sin embargo, debido al desarrollo generalmente lento de la tecnología hidráulica nacional en aquella época y a los niveles de fabricación relativamente bajos, no se logró ningún avance sustancial en el desarrollo de productos. A partir de la década de 1980, los investigadores chinos, además de llevar a cabo investigaciones independientes, también introdujeron tecnología y lideraron el desarrollo de perforadoras hidráulicas para roca y trituradoras hidráulicas para piedra con características propias en el ámbito minero. Algunas fábricas nacionales de herramientas neumáticas y de maquinaria de construcción también se incorporaron a la línea de investigación, como la Fábrica de Herramientas Neumáticas de Tonghua (Jilin), la Fábrica de Maquinaria de Construcción de Shanghái y la Fábrica de Herramientas Neumáticas de Shenyang, entre otras, que organizaron equipos para llevar a cabo investigaciones y ensayos de productos; no obstante, debido a la tecnología de producción atrasada y a la calidad inestable de los productos, el desarrollo de las rompedoras hidráulicas para roca resultó limitado. En 1988, la empresa alemana Krupp llegó a China con sus productos para celebrar una «Exposición de Productos de Rompedoras Hidráulicas para Roca», a la que asistieron más de 200 personas procedentes de institutos nacionales de investigación científica y empresas; la potente funcionalidad de los productos despertó un gran interés entre los asistentes, y los productos Krupp comenzaron a comercializarse en China. Aprovechando esta oportunidad, el Instituto de Investigación de Maquinaria de Ingeniería de Tianjin y la Universidad de Tecnología de Harbin analizaron e investigaron los productos Krupp; mientras tanto, la Fábrica de Componentes Hidráulicos de Changzhi y la Fábrica de Maquinaria de Construcción de Shanghái iniciaron la producción experimental de sus propios productos.

Hacia mediados de la década de 1990, con el rápido desarrollo económico de China, la acelerada transformación urbana y el creciente volumen de inversión en infraestructura, el grado de mecanización en la construcción de obras civiles continuó mejorando. El mercado chino de martillos hidráulicos para roca entró en el mejor período de desarrollo de su historia; varias empresas extranjeras reconocidas comenzaron a ingresar al mercado chino una tras otra. Asimismo, las empresas nacionales se levantaron para hacer frente a la competencia, y tras más de una década de esfuerzos, lograron formar gradualmente diversas marcas nacionales reconocidas, como Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Jiangsu Libosite y Changzhi Hydraulic.