4) perforadoras

Perforadoras

Perforadoras

Las perforadoras hidráulicas son perforadoras semipesadas y pesadas, de accionamiento hidráulico y rotación independiente, prevista para la perforación mecanizada de galerías y túneles. Presentan las ventajas de su fiabilidad, alto rendimiento y economía en el varillaje.

Las perforadoras hidráulicas son de sencillo manejo. Un sistema automática vigila la perforación y evita el atasco de las barrenas en roca fisurada. Las perforadoras se paran al completar el barreno y retroceden a su posición inicial. Gracias a ello, el perforista no necesita seguir atendiendo a las perforadoras, una vez efectuado el emboquillado, y puede dedicar su tiempo a otras tareas. El sistema antiatraque ayuda también a reducir los costes del varillaje.

1. GENERALIDADES

Perforadoras

Despiece de la Perforadora Hidráulica COP1032 (Atlas Copco).

Perforadoras

Perforadoras

Descripción de Sistemas

Sistema Hidráulico : para percusión, rotación, avance y posicionamiento del boom.

Perforadoras

Sistema de Agua : Para el barrido de la broca y enfriamiento del aceite hidráulico.

Perforadoras

Sistema de Aire : Para lubricación y presurización del cabezal (front head) de la perforadora.

Perforadoras

Sistema Eléctrico : Para la operación y control de los motores eléctricos.

PerforadorasDiferencias entre Perforadoras Neumáticas e Hidráulicas

Las características más saltantes entre las perforadoras neumáticas e hidráulicas son:

Característica Perforadora Neumática

Perforadora Hidráulica

Fuente energía Aire comprimido (59 a 260 PSI)

Presión hidráulica (2,000 a 3,500 PSI)

Velocidad Percusión 2,280 imp/m ~ 1150 i/m 3600 impacto/minuto

Nivel de Ruido 103 dB 101 dB

Velocidad Rotación rpm 160 - 220 rpm

Diámetro de] hueco 7/8” ‑ 8 1/2" 7/8” - 4 ½”

Fuerza de Impacto 320 Kw. 5.5 Kw a 15 Kw.

Consumo de aire 45 cfm a 700 cfm -

Medio ambiente Partículas de aceite No hay contaminación en el aire de escape

PerforadorasPérdida de Potencia Calda de presión Es menos por caída

voltajeVelocidad Penetración

50% 100%

Consumo de Energía 3 veces del hidráulico Baja

Barrido Aire a 60 PSI‑150 PSI Agua a 87 PSI

Longitud de Onda de Esfuerzo

Mayor Menor

Amortiguador Nitrógeno, algunos Nitrógeno, todos

Jumbo, necesita 3 brazos, 1700 cfm 2 brazos, 3 a 10 Kw

Penetración 51 mm 32 mm

lubricación Por goteo en el aire Aceite hidráulico

Peso 11.2 kg. ‑ 185 kg. 40 a 145 kg.

Perforadoras

Perforadoras

Las perforadoras hidráulicas tienen un mecanismo de percusión de accionamiento hidráulico. Cualquier intervención en los componentes hidráulicos exige una extraordinaria limpieza; por tanto, es indispensable que todo trabajo a realizar en el mecanismo de percusión se lleve a cabo en un taller adecuado y por personal especialmente instruido.

2. REQUISITOS DEL TALLER Y DEL PERSONAL

PerforadorasRequisitos del taller

Debe estar alejado de todo trabajo de rectificado, soldadura o que produzca desprendimiento de partículas.

Buena ventilación e iluminación. Limpieza y ausencia de partículas de polvo o suciedad.

Piso de cemento.

Equipado con instalaciones de lavado, pulverizado y soplado. Limpieza por aire comprimido.

Provisto de herramientas normales y especiales adecuadas.

Mesa de trabajo con porta perforadora.

Tecle para levantar y desplazar la perforadora.

*Es recomendable adquirir el “Servicio Container” cuando se adquiere un equipo con perforadora hidráulica.

Perforadoras

Requisitos del personal

Ser mecánico experimentado y debe haber sido instruido por el Departamento de Entrenamiento del fabricante del equipo o proveedor.

IMPORTANTE: Jamás debe intentarse desmontar la perforadora o intervenir en ella o en su conexiones o mangueras cuando está aplicada la presión hidráulica. Al perforar, deben usarse siempre protecciones auriculares.

Trabajar con gran limpieza siempre que haya que atender la perforadora, sustituir el adaptador de culata o examinar o sustituir las piezas del cuerpo delantero, acumulador, pernos, conexiones o motor de rotación, en el lugar de trabajo. Otro tipo de reparaciones debe ser efectuado en un taller adecuado.

Perforadoras 3. PARTES PRINCIPALES DE UNA PERFORADORA

1. Cuerpo delantero

2. Adaptador de culata

3. Guía

4. Cabezal de barrido

5. Juntas de barrido

6. Anillo de tope

7. Cilindro de guía

8. Buje de rotación

9. Casquillo del buje de rotación

10. Pistón amortiguador

Perforadoras

11. Juntas del pistón amortiguador

12. Juntas del pistón

13. Pieza intermedia

14. Tapón regulador

15. Engranaje

16. Acumulador

17. Acoplamiento

18. Pistón de percusión

19. Motor hidráulico

20. Cilindro.

Perforadoras

21. Pistón de la válvula

22. Camisa de la válvula

23. Cuerpo trasero

Perforadoras

Cuerpo delantero

El cuerpo delantero tiene un casquillo (2) desgastable, en el que se aloja el extremo delantero del adaptador de culata (1).

En el cabezal de barrido (3) y anillo de tope (4) hay dos manguitos en U y dos juntas tóricas, para cerrar herméticamente al fluido de barrido la unión entre el cuerpo delantero y el adaptador de culata.

4. DESCRIPCIÓN DE PARTES PRINCIPALES DE UNA PERFORADORA

Perforadoras

El anillo de tope (4) restringe el movimiento hacia adelante del adaptador de culata y, a la vez, sirve de guía radial entre el cuerpo delantero y la tapa de la caja del engranaje.

Perforadoras

Caja del engranaje

La rotación se transfiere desde el motor de rotación (18) al piñón (14) a través de un acoplamiento (16), montado en dobles cojinetes de agujas, con una arandela que sirve de guía axial.

Un engranaje recto, con relación de 2, 12:1, transfiere la rotación al buje de rotación (6), que se monta en dos cojinetes de rodillos cónicos, tensados con suplementos contra la tapa de la caja del engranaje.

Perforadoras

El buje de rotación (6) tiene un cilindro de guía (5) recambiable, que aplica el movimiento de rotación al adaptador de culata (1).

La tapa de la caja del engranaje sirve también de punto delantero de unión entre la perforadora y el soporte.

Perforadoras

Pieza intermedia y amortiguador del retroceso

La pieza intermedia contiene el pistón (8) del amortiguador hidráulico del retroceso y las juntas correspondientes.

Perforadoras

Cada onda de choque, producida en el varillaje por los golpes del mecanismo de percusión, sufre una reflexión parcial y retrocede hacia la perforadora. El pistón (8) del amortiguador del retroceso, que se apoya en el casquillo del buje de rotación (7), aplica estas ondas de choque al lado de impulsión del sistema hidráulico, evitando que lleguen a la perforadora y al avance.

Perforadoras

Cilindro

El pistón de percusión (17) está conducido por dos guías, una en cada extremo del cilindro. Estas guías del pistón se montan a presión en dos cajas de juntas, que sirven parcialmente como guías radiales entre el cilindro y la pieza intermedia y entre el cilindro y el cuerpo trasero, y parcialmente como retención de las juntas (10) que impiden las fugas de aceite desde el mecanismo de percusión.

Perforadoras

El pistón (19) de la válvula está montado en una camisa (20) paralela al eje central de la perforadora. Esta camisa está obturada con juntas tóricas.

Las boquillas de conexión del aceite de impulsión y de retorno del mecanismo de percusión y la conexión del aire de lubricación, se encuentran también en el cilindro. La posición de la conexión del aceite a presión está diseñada para permitir la constante circulación de aceite frío en torno a la cámara de amortiguación del retroceso.

Perforadoras PERFORADORA SIN REGULADOR DE CARRERA

5. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

A. Pistón de percusión

B. Pistón de la válvula

C. Acumulador

P. Conducción de impulsión

4. Conducto de retorno

5. Conducto a la cámara delantera del cilindro

6. Conducto de regulación procedente de la cámara delantera del cilindro

7. Conducto de evacuación para inversión de la válvula

8. Espacio de inversión

9. Conductos de retenida

R. Conducción de retorno

1. Conducto a la cámara trasera del

cilindro

2. Conducto de regulación procedente de la cámara trasera del cilindro

Perforadoras

3. Conducto de evacuación.,para inversión de la válvula




Perforadoras




Perforadoras

El pistón de la válvula (B) tiene control doble y está montado en el cilindro. La posición del pistón de la válvula está controlada por la presión de aceite a través de los conductos (2) y (6).

Perforadoras

Cuando el pistón de percusión (A) se acerca a uno de sus límites de carrera, se abre uno de los conductos en la pared del cilindro, por lo que la presión del aceite se aplica al espacio de inversión (8) del pistón de la válvula. Entonces cambia de posición el pistón de la válvula y la presión del aceite se aplica a la cámara opuesta del cilindro.

Perforadoras

Posición de fin de carrera: El croquis muestra el pistón de percusión (A) en su posición más retrasada (hacia la derecha en el croquis). El pistón de la válvula (B) ha cambiado de posición a causa del impulso aplicado a través del conducto de regulación (6), por lo que el aceite se aplica, por el conducto (1), a la cámara trasera del cilindro del pistón de percusión. El pistón invierte el sentido de su movimiento y comienza la carrera de trabajo.

Perforadoras

Posición de percusión: Cuando en su carrera de trabajo el pistón descubre el orificio del conducto de regulación (2), la presión del conducto (1) hace cambiar de posición al pistón de la válvula (B). El aceite se aplica ahora, a través del conducto (5), a la cámara inferior del cilindro, a la vez que se produce el impacto de percusión. Después del impacto, el pistón invierte el sentido de su movimiento y abre el conducto de regulación (6), por lo que vuelve a cambiar de posición el pistón de la válvula.

PerforadorasPERFORADORA CON REGULADOR DE CARRERA

A. Tapón regulador de la carrera

B. Pistón de percusión

C. Pistón de la válvula

D. Acumulador

P. Conducción de impulsión

Perforadoras

R. Conducción de retorno

1. Conducto a la cámara trasera del cilindro

2. Conducto de regulación procedente de la cámara trasera del cilindro

3. Conducto de evacuación.,para inversión de la válvula

Perforadoras





Perforadoras

Principio de funcionamiento

El pistón (C) de la válvula tiene control doble y está montado en el cilindro. La posición del pistón está controlada por la presión de aceite a través del conducto (2) o del (6).

Perforadoras

Cuando el pistón de percusión (8) se acerca a uno de sus límites de carrera, se abre uno de los conductos en la pared del cilindro, por lo que la presión del aceite se aplica a uno de los espacios de inversión (8) del pistón de la válvula. Entonces cambia la posición del pistón de la válvula y la presión del aceite se aplica entonces a la cámara opuesta del cilindro.

Perforadoras

Carrera de retorno

El croquis muestra el pistón de percusión (B) en su posición más retrasada. El pistón de la válvula (C) ha cambiado de posición a causa del impulso aplicado a través del conducto de regulación (6), por lo que el aceite se aplica, por el conducto (1), a la cámara trasera del cilindro del pistón de percusi6n. El pistón de percusión invierte el sentido de su movimiento y comienza la carrera de percusión.

Perforadoras

Carrera de percusión

Cuando el pistón abre el orificio del conducto de regulación (2), la presión del conducto (1) invierte la posición del pistón de la válvula (C). El aceite se aplica ahora, a través del conducto (5), a la cámara delantera del cilindro, a la vez que se produce el impacto de percusión.

Perforadoras

Después del impacto, el pistón invierte el sentido de su movimiento y abre el conducto de regulación (6, Fig. 8a), por 1o que el pistón de la válvula (C) vuelve a cambiar de posición.

Perforadoras

Aceite de retorno

El aceite de retorno, procedente de la cámara del cilindro que no está sometida a presión, se aplica a la. conducción de retorno a través de los conductos (1 y 5) alternativamente.

Cuando el pistón de la válvula (C) cambia de posición, el aceite sale del espacio de inversión (8), no sometido a presión, a través del conducto (3, Fig. 8a o 8b) hasta el conducto (4)

Perforadoras

Conductos de retenida (9) del pistón de la válvula

Los impulsos de regulación que cambian la posición del pistón (C) solo se producen momentáneamente en el instante de la inversión; por tanto, el pistón de la válvula tiene unos conductos de retenida (9) y unos espacios de retenida que lo estabilizan en sus posiciones extremas.

Perforadoras

La presión de trabajo se aplica a través de los conductos de retenida a un espacio anular del pistón de la válvula; este espacio es mucho menor que el espacio de inversión (8) y no produce efecto sobre la inversión. )

Perforadoras

Acumulador (D)

El acumulador funciona en el lado de impulsión (P). Sirve para producir un incremento momentáneo en el caudal de aceite durante la carrera de percusión del pistón, y también para absorber cierta cantidad de aceite cuando el pistón cambia de sentido.

PerforadorasAJUSTE DE LA CARRERA A. Conducto para inversión de la válvula.

1. Conducto de regulación para carrera corta (impulso anticipado al pistón de la válvula)

2. Posición intermedia (normal)

3. Conducto de regulación para carrera larga (impulso retrasado al pistón de la válvula)

4. Tapón regulador

PerforadorasEl punto de inversión del pistón de percusión puede modificarse aflojando el tapón regulador (4) del cilindro y girándolo (un tercio de vuelta) hasta la posición deseada. De esta forma se puede adaptar la carrera y la velocidad de percusión a las condiciones de la perforación. Hay unas marcas en la cabeza del tapón que identifican la carrera seleccionada. El croquis superior muestra el tapón regulador produciendo la carrera más corta (1). No está cerrado ninguno de los conductos (1 ‑3) y, cuando el pistón de percusión alcanza el conducto (1 ), el pistón de la válvula recibe un impulso a través del conducto (A).

PerforadorasAJUSTE DE LA CARRERA El croquis central muestra la posición normal (2) del tapón regulador.

El croquis interior muestra la posición (3) que produce la carrera más larga. Están cerrados los conductos (1 y 2), y solo cuando el pistón de percusión alcance el conducto (3) recibirá el pistón de la válvula el impulso del conducto (A).

NOTA: La ranura del tapón regulador (la más corta) es ficticia.

PerforadorasLubricación y aplicación de aire

El engranaje de la perforadora está lubricado con grasa resistente al calor. En la caja del engranaje hay una boquilla engrasadora y un tapón de ventilación.

El mecanismo de percusión y el motor de rotación se lubrican mediante el aceite hidráulico. Otras partes de la perforadora se lubrican mediante el aceite contenido en el aire comprimido, que sirve también para crear una sobrepresión dentro del cuerpo delantero de la perforadora. El aire comprimido se aplica al cilindro y a través de los orificios para los pernos laterales, llega al casquillo (7, Fig. 3) del buje de rotación y al cilindro de guía (5), para alcanzar finalmente el cuerpo delantero de la perforadora a través de un conducto.

Perforadoras

IMPORTANTE: Jamás debe intentarse desmontar la perforadora o intervenir en ella o en sus conexiones o mangueras cuando está aplicada la presión hidráulica. Al perforar, deben usarse siempre protecciones auriculares.


6. PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO DEL MECANISMO, DE PERCUSIÓN Y DE LA

ROTACIÓN

Perforadoras

Conectar al motor hidráulico (44) las mangueras hidráulicas: (P) = impulsión y (R) = retorno. Aplicar presión de aceite hidráulico al motor, máximo de 40 bares (580 lbs/pulg2 ) durante unos 30 segundos.

PerforadorasSoltar los tornillos (74) y quitar el cuerpo trasero (73) del cilindro (68).

Poner la arandela N entre el pistón (79) de la válvula y la tapa (76) de la válvula. Introducir el pasador M contra el pistón de percusión (55) y montar el cuerpo trasero (73) y los tornillos (74). Apretarlos con un par de 220 Nm (22 kgrn).

PerforadorasPara la prueba de condiciones, las mangueras deben conectarse como muestra la Fig. 11.

Aplicar aceite hidráulico a presión al mecanismo de percusión y ajustar la válvula reductora del equipo de pruebas hasta que el manómetro indique 100 bares (1450 lbs/pulg2 ).

PerforadorasApretar el botón de escala baja del medidor de caudal y leer la indicación. El caudal de fugas en una perforadora hidráulica nueva debe ser de 1 a 5 l/min. Una fuga superior a 8 l/min no es aceptable e indica avería en el pistón de percusión (55), ánima del cilindro (68), pistón de la válvula (79), camisa de la válvula (78), juntas t6ricas (77), guías del pist6n (53 y 70) o juntas del pistón (52 y 71).

IMPORTANTE: Después de efectuar la prueba de condiciones, no hay que olvidarse de quitar el pasador (M) y la arandela (N) del pistón (55) de percusión y pistón (79) de la válvula.

Perforadoras

Conectar las mangueras hidráulicas: (P) = impulsión y (R) = retorno al mecanismo de percusión del cilindro (68). Aplicar aceite hidráulico a presión, máximo de 40 bares (580 lbs/pulg2) durante unos 30 segundos.

Perforadoras7. PROGRAMA DE MANTENIMIENTO

Cada 8 horas de funcionamiento

(HB, cada 300 metros aprox.; HD y HL, cada 500 metros aprox.) Punto de

comprobaciónComprobación A fin de evitar Operación

Pernos laterales Apriete Que los pernos se aflojen y produzcan interrupción y/o daños mecánicos.

Apretar las tuercas traseras de los pernos laterales: par de 300 N m (30 kgm). También las tuercas delanteras: par de 350 Nm (35 kgrn)

Pernos de los acumuladores

Apriete Rotura o aflojamiento de los pernos

Apretar los pernos con un par de 220 Nm (22 kgm)

Pernos de la tapa de la válvula

Apriete Rotura o aflojamiento de los pernos

Apretar los pernos con un par de 110 N m (11 k9m)

Mangueras, conexiones

Daños, fugas Daños, deterioros, roturas

Apretar todas las boquillas con fugas. Sustituir las boquillas y mangueras deterioradas

PerforadorasEngrasador Nivel del aceite Daños mecánicos por

lubricación inadecuada o inexistente

Añadir aceite.Examinar la manguera de aire de lubricación

Cuerpo delantero Fugas del agente debarrido

Atascos de las barrenas y fugasen la perforadora

Sustituir las juntas de platillo delcabezal de barrido

Cuerpo delantero Comprobar que elaceite lubricante circula libremente

Daños o interrupciones

Añadir aceite al engrasador. Comprobar la dosificación (40 gotas/minuto). Examinar también la manguera del aire de lubricación

Cuerpo delantero Fugas de aceite Daños secundarios Llevar la perforadora al taller para sustituir las juntas del amortiguador de golpes o sustituir las juntas del pistón

Sujeción de la perforadora al soporte

Comprobar lasuniones atornilladas

Daños mecánicos Apretar los tornillos con un par de 200 Nm (20 kgrn)

PerforadorasCada 40 horas de funcionamiento.


comprobaciónComprobación A fin de evitar Operación

Guía del adaptador

Comprobar el huelgo entre el adaptador y al guía. Máximo huelgo = 1 mm

Desgaste anormal de las juntas de platillo y del cilindro de guía

Sustituir la guia

Acumuladores Comprobar la presión

Perforación no satisfactoria

Cargar con gas. Lado de alta presión: 110 bares (1595 lbs/pulg2). Lado de baja presión: 7 bares (102 lbs/pulg2)Depósito del

aceite lubricanteVer si hay suciedad o impurezas en el depósito

Roturas mecánicas por lubricación inadecuada o inexistente

Limpiar el depósito

Caja del engranaje Lubricación Daños o desgaste de

los cojinetes

Aplicar grasa con una bomba manual (2 – 5 inyecciones) después de quitar la boquilla de ventilación

PerforadorasCada 200 horas de funcionamiento


comprobación Comprobación A fin de evitar Operación

Toda la perforadora

Funcionamiento, daños

Revisión

IMPORTANTE: Jamás debe intentarse desmontar la perforadora o intervenir en ella o en sus conexiones cuando está aplicada la presión hidráulica.


Perforadoras

Núm.

enla fig.

Punto a comprobar Operación a efectuar Cada

relevo

Cada 5

relevos

1 Acumulador Cargar a 110 bares (1595 1 lbs/pul2 ) X

2-3 Engranaje Lubricar (véase al reverso) X

4 Pernos laterales

Apretar las tuercas. Par: 300 Nm (30 k9m) X

5 Cuerpo trasero

Apretar los tornillos. Par: 220 Nm (22 k9m) X

Perforadoras

6 Acumulador Apretar los tornillos. Par: 220 Nm (22 kgm) X

7 Motor de rotación Apretar las tuercas. Par: 110 N m (11 k9m) X

8Sujeción de la perforadora

Apretar los tornillos. Par: 250 Nm (25 k9m) X

Perforadoras

9 Lubricación Debe salir aceite lubricante por la culata, El engrasador debe suministrar 40-50 gotas/min

X

10 Cuerpo delantero Examinar las piezas internas al renovar el

adaptador de culataX

misc.

Fugas Sustituir las juntas si hay fugas de agua. Sustituir la perforadora si hay fugas de aceite

X

Vibraciones de las mangueras

Cargar el acumulador X

PerforadorasAcumuladores

Antes de empezar el desmontaje, cerciorarse de que se ha dejado salir todo el gas del acumulador.

Perforadoras

Sustituir la membrana (84) si está dañada o tiene algún tipo de deterioro.

Sustituir la válvula (88) si está dañada.

Sustituir el soporte de la membrana (83) si muestra síntomas de daños.

Sustituir la caja (82) y la tapa (87) si tienen síntomas de grietas.

Perforadoras

Tapón (85), junta tórica (86), tapa del acumulador (87) y válvula (88).

Importante: el acumulador solo se puede cargar con nitrógeno.

Comprobar que el acumulador no tiene fugas, sumergiéndolo en agua.

Nota: Después de la inspección, hay que dejar escapar todo el gas del acumulador; en caso contrario, la membrana puede dañarse si el acumulador se guarda cargado.

PerforadorasInspección: Recarga del acumulador

Nota: El acumulador sólo debe cargarse con nitrógeno. Otros gases pueden hacer explosión.

PerforadorasInspección: Recarga del acumulador

B. Si sale aceite por la boquilla, hay que sustituir el acumulador.

C. Conectar la manguera del nitrógeno. Cargar a 110 bares (1595 lbs/pulg2 )

D. Cerrar la válvula del acumulador (1) y la válvula del nitrógeno (2). Soltar la manguera del nitrógeno y enroscar la tapa de protección válvula del acumulador.

A. Soltar el gas del acumulador girando dos o tres vueltas la tuerca de la válvula (1).

PerforadorasLimites del desgaste

1. Diámetro máx.: 46 mm

2. Desgaste max.: 1 mm

3. La mitad de la anchura del flanco.

4. Daños por corrosión o grietas o similares

5. Sustituir las juntas si los labios están dañados o desgastados

6. Desgaste máx.: 1 mm

7. Examinar la superficie de percusión. Pulido máx.: 0.5 mm

Perforadoras

PerforadorasPares de apriete

Núm. en la Fig. Descripción Cant.

Par de apriete

Nm kgm

1 Tuerca del perno lateral 4 300 30

2 Tornillo del acumulador 2 220 22

3 Tornillo del cuerpo trasero 4 220 22

4 Tuerca del motor hidráulico 2 110 11

Perforadoras

5 Boquilla de entrada del mecanismo de percusión 1 180 18

6 Boquilla de salida del mecanismo de percusión 1 180 18

7 Boquilla del motor hidráulico 2 180 18

8 Boquilla del aire de lubricación 1 120 12

9 Boquilla del barrido 1 300 30

10 Tapón regulador 1 50 5

Perforadoras

ALMACENAMIENTO PROLONGADO

Si no se ha de utilizar la perforadora durante largo tiempo, hay que efectuar las siguientes operaciones:

Asegurarse de que todas las conexiónes, incluida la del agente de barrido, estén bien tapadas con tapones de protección bien ajustados.

Limpiar completamente la máquina. Utilizar un desengrasante en frío y lavar luego con agua.

Soltar el gas de los acumuladores.

Almacenar la perforadora en un lugar limpio y seco.

4) perforadoras

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