Un martillo neumático ( taladro neumático o martillo demoledor en inglés británico ) es una herramienta neumática o electromecánica que combina un martillo directamente con un cincel . Fue inventado por William McReavy, quien luego vendió la patente a Charles Brady King . [1] Los martillos neumáticos manuales generalmente funcionan con aire comprimido , pero algunos también funcionan con motores eléctricos . Los martillos neumáticos más grandes, como los martillos montados en plataformas que se usan en maquinaria de construcción , generalmente funcionan con energía hidráulica . Estas herramientas se usan típicamente para romper rocas , pavimento y hormigón .
Un martillo neumático funciona impulsando un martillo interno hacia arriba y hacia abajo. Primero se empuja el martillo hacia abajo para golpear el cincel y luego se vuelve a empujar hacia arriba para que vuelva a la posición original y se repita el ciclo. La eficacia del martillo neumático depende de la fuerza que se aplique a la herramienta. Generalmente se utiliza como un martillo para romper superficies duras o rocas en obras de construcción y no se considera un equipo de movimiento de tierras, junto con sus accesorios (es decir, pata de empuje, lubricador). [2]
El primer taladro a vapor fue patentado por Samuel Miller en 1806. El taladro utilizaba vapor únicamente para elevar la broca. [3] Los taladros neumáticos se desarrollaron en respuesta a las necesidades de la minería, la explotación de canteras, la excavación y la construcción de túneles. Un taladro neumático fue propuesto por C. Brunton en 1844. [4] [5] En 1846, un taladro de percusión que podía funcionar con vapor, o con presión atmosférica obtenida del vacío, fue patentado en Gran Bretaña por Thomas Clarke, Mark Freeman y John Varley. [6] El primer "taladro de percusión" estadounidense se fabricó en 1848 y fue patentado en 1849 por Jonathan J. Couch de Filadelfia, Pensilvania . [7] En ese taladro, la broca pasaba por el pistón de una máquina de vapor. El pistón enganchaba la broca y la lanzaba contra la pared rocosa. Era un modelo experimental. En 1849, el asistente de Couch, Joseph W. Fowle, presentó una solicitud de patente para un taladro de percusión de su propio diseño. En el taladro de Fowle, la broca estaba conectada directamente al pistón en el cilindro de vapor; específicamente, la broca estaba conectada a la cruceta del pistón . El taladro también tenía un mecanismo para girar la broca alrededor de su eje entre golpes y para avanzar el taladro a medida que el agujero se profundizaba. [8] En 1850 o 1851, Fowle usaba aire comprimido para impulsar su taladro, lo que lo convirtió en el primer taladro neumático verdadero. [9]
La demanda de perforadoras neumáticas fue impulsada especialmente por los mineros y tuneladores porque las máquinas de vapor necesitaban fuego para funcionar y la ventilación en minas y túneles era inadecuada para ventilar los humos del fuego. Además, las minas y los túneles podían contener gases explosivos inflamables como el metano . Tampoco había forma de transportar vapor a grandes distancias, como desde la superficie hasta el fondo de una mina, sin que se condensara. Por el contrario, el aire comprimido podía transportarse a grandes distancias sin pérdida de su energía y, una vez que el aire comprimido se había utilizado para alimentar el equipo, podía ventilar una mina o un túnel.
En Europa, desde finales de la década de 1840, el rey de Cerdeña , Carlo Alberto , había estado contemplando la excavación de un túnel de 12 kilómetros (7,5 millas) a través del monte Fréjus para crear un enlace ferroviario entre Italia y Francia, que atravesaría su reino. [10] [11] La necesidad de un taladro de roca mecánico era obvia y eso provocó la investigación en Europa sobre taladros de roca neumáticos. Un francés, François Cavé (fr), diseñó un taladro de roca que usaba aire comprimido, que patentó en 1851. Sin embargo, el aire tenía que ser admitido manualmente en el cilindro durante cada carrera, por lo que no tuvo éxito. [12]
En 1854, en Inglaterra, Thomas Bartlett fabricó y luego patentó (1855) un taladro de roca, cuya broca estaba conectada directamente al pistón de una máquina de vapor. En 1855, Bartlett demostró su taladro, impulsado por aire comprimido, a los funcionarios del proyecto del túnel del monte Fréjus. [13] (En 1855, un alemán, Schumann, inventó un taladro de roca neumático similar en Friburgo, Alemania. [14] ) En 1861, el taladro de Bartlett había sido perfeccionado por el ingeniero nacido en Saboya Germain Sommeiller (1815-1871) y sus colegas, Grandis y Grattoni. [15] A partir de entonces, muchos inventores perfeccionaron el taladro neumático. [16] Sommeiller llevó su taladro al extenso túnel del paso de San Gotardo , que entonces se estaba construyendo para unir los ferrocarriles entre Suiza e Italia bajo los Alpes. Desde allí, la minería y la tunelización ferroviaria se expandieron.
Dos empresas fabricantes de equipos, Atlas Copco e Ingersoll Rand , se convirtieron en dominantes en el suministro de aparatos de perforación de aire comprimido en Europa y América respectivamente, cada una con importantes patentes.
La palabra "jackhammer" se utiliza en inglés norteamericano y en Australia , mientras que "pneumatic hammer" se utiliza coloquialmente en otras partes del mundo angloparlante , aunque estrictamente hablando, un "pneumatic hammer" se refiere a un martillo neumático accionado neumáticamente . [17]
En Gran Bretaña , las versiones electromecánicas se conocen coloquialmente con el nombre de "Kangos". [18] El término proviene de la antigua marca británica que ahora es propiedad de Milwaukee Tools . [19]
Además, los términos taladro y martillo demoledor no son intercambiables y se refieren a dos tipos distintos de martillo neumático (independientemente de su fuente de energía). Un martillo no puede girar su acero (que, por ejemplo, puede ser un cincel o una púa) y depende de un impacto de percusión pura para fracturar y partir el material sin cortar, mientras que un taladro (neumático/hidráulico) impacta y gira, lo que permite que un acero con una broca con punta de carburo de tungsteno corte rocas duras como el granito, generalmente para crear agujeros para voladuras. Normalmente, solo se utilizaría el taladro neumático en operaciones geológicas como la explotación de canteras o la minería y solo el martillo en operaciones civiles como la construcción y la reparación de carreteras.
Un martillo neumático portátil de tamaño normal no es práctico para su uso contra paredes y pendientes pronunciadas, excepto por una persona muy fuerte, ya que el usuario tendría que soportar el peso de la herramienta y empujarla contra la pieza de trabajo después de cada golpe. Una técnica desarrollada por trabajadores experimentados es un equipo de dos personas para superar este obstáculo de la gravedad: uno opera el martillo y el segundo ayuda sosteniéndolo sobre sus hombros o acunado en sus brazos. Ambos usan su peso combinado para empujar la broca hacia la superficie de trabajo. Este método se conoce comúnmente como martillo neumático horizontal.
Otro método es el martillo neumático por encima de la cabeza, que requiere acondicionamiento físico y resistencia para sostener un martillo neumático más pequeño, llamado rompedor de remaches, sobre la cabeza. Para que el trabajo por encima de la cabeza sea más seguro, se puede utilizar una plataforma. Una de estas plataformas es un posicionador-actuador-manipulador (PAM). Esta unidad absorbe todo el peso y la vibración del usuario. [ cita requerida ]
Un martillo neumático, también conocido comotaladro neumático oEl martillo neumático ,[20]es un martillo neumático que utiliza aire comprimido como fuente de energía. El suministro de aire generalmente proviene de uncompresor de aireimpulsado por unmotor diésel.compresores alternativos. La unidad comprendía un compresor alternativo impulsado, a través de unembrague centrífugo, por un motor diésel. Elreguladorproporcionaba solo dos velocidades:
Las versiones modernas utilizan compresores de tornillo rotativo y tienen reguladores variables más sofisticados. La unidad suele estar montada en un remolque y, a veces, incluye un generador eléctrico para alimentar luces o herramientas eléctricas.
Además, algunos usuarios de martillos neumáticos pueden utilizar un lubricador neumático que se coloca en serie con la manguera de aire que alimenta el martillo neumático. Esto aumenta la vida útil y el rendimiento del martillo neumático.
Un martillo electroneumático suele llamarse martillo rotatorio porque tiene un motor eléctrico que hace girar una manivela. El martillo tiene dos pistones: un pistón de accionamiento y un pistón de vuelo libre. La manivela mueve el pistón de accionamiento hacia adelante y hacia atrás en el mismo cilindro que el pistón de vuelo. El pistón de accionamiento nunca toca el pistón de vuelo. En cambio, el pistón de accionamiento comprime el aire en el cilindro, que luego impulsa el pistón de vuelo contra un percutor, que entra en contacto con la broca. [21]
Las herramientas eléctricas vienen en una variedad de tamaños, alrededor de 12 a 65 libras (5,4 a 29,5 kg). Requieren una fuente de energía externa, pero no requieren un compresor. Si bien en el pasado estas herramientas no tenían la potencia de un martillo neumático o de aire, esto está cambiando con las herramientas más nuevas con motor sin escobillas que se acercan a la potencia de una herramienta neumática y, en algunos casos, incluso la igualan. Las herramientas eléctricas son útiles para lugares donde el acceso a un compresor es limitado o poco práctico, como dentro de un edificio, en un sitio de construcción abarrotado o en un lugar remoto, y no es raro que se encuentren debajo de equipos o herramientas de movimiento de tierra.
Las herramientas electroneumáticas utilizan una variedad de mandriles para colocar cinceles, pero los más comunes son SDS-max, hexagonal de 7/8 in, TE-S y hexagonal de 1+1/8 in. El tamaño del extremo de conexión también está relacionado con la energía de rotura de la herramienta. Por ejemplo, las herramientas Bosch y Hilti de 12 lb (5,4 kg) utilizan SDS-max, mientras que las herramientas Bosch, Hilti y Makita de 65 lb (29 kg) utilizan todas una conexión hexagonal de 1+1/8 in. Consulte los taladros percutores para obtener más información sobre el martilleo electroneumático.
Un martillo hidráulico puede instalarse en equipos pesados, como una excavadora o una retroexcavadora , y se usa ampliamente para trabajos en carreteras, canteras, obras de construcción y demolición general. [22] Estos martillos hidráulicos más grandes montados en máquinas se conocen como martillos hidráulicos montados en plataformas o martillos hidráulicos montados en máquinas. Estas herramientas se pueden usar horizontalmente, ya que no requieren la ayuda de la gravedad para hacer su trabajo. Por lo general, utilizan un motor hidráulico que impulsa un sistema de martillo neumático sellado, ya que un martillo activado hidráulicamente desarrollaría una velocidad de impacto baja y potencialmente transferiría cargas de choque inaceptables al sistema de bomba. Compare esto con un martinete impulsado a vapor, mecánico o hidráulico .
Los avances tecnológicos han permitido la creación de martillos hidráulicos portátiles. El martillo neumático se conecta mediante mangueras hidráulicas a un grupo hidráulico portátil: un motor de gasolina o diésel que acciona una bomba hidráulica, o una miniexcavadora o minicargadora a través de un eje de transmisión con toma de fuerza conectado al sistema hidráulico de la máquina. Las fuentes de energía hidráulica son más eficientes que los compresores de aire, lo que hace que el equipo sea más pequeño, más barato o más potente que una versión neumática comparable.
Es especialmente probable que se utilicen herramientas neumáticas o hidráulicas en minas subterráneas donde existe riesgo de explosión (como con carbón), ya que no requieren electricidad de alto voltaje para funcionar, lo que elimina gran parte del peligro de detonación inducida por chispas.
Los tipos de bits incluyen:
Afilado: los cinceles se pueden reafilar en un taller o con una amoladora angular con disco de afilar. Después de reafilarlos, se deben tratar térmicamente para restaurar la integridad del acero antes de su uso. También se encuentran disponibles cinceles poligonales y planos autoafilables.
El sonido de los golpes del martillo, combinado con el escape de aire explosivo, hace que los martillos neumáticos sean peligrosamente ruidosos, emitiendo más de 120 dB SPL cerca de los oídos del operador. [23] El operador debe usar orejeras y tapones para los oídos que bloqueen el sonido para evitar una forma de pérdida auditiva , de la cual el tinnitus es el síntoma principal . Aunque algunos martillos neumáticos ahora tienen un silenciador alrededor del cañón de la herramienta, el escape de aire fuerte, los golpes del martillo y los sonidos del motor del compresor permanecen sin amortiguar.
Su uso se ha relacionado con el síndrome de Raynaud ; en particular, la exposición prolongada a la vibración pronunciada que produce la herramienta puede provocar una forma secundaria del síndrome conocida como dedo blanco por vibración . [24] La aplicación de cinta deportiva no es muy eficaz para prevenir el dedo blanco, pero parece ayudar a aliviar algunas de sus molestias. El uso de taladros neumáticos también puede provocar una predisposición al desarrollo del síndrome del túnel carpiano .
Algunos fabricantes de herramientas electroneumáticas ofrecen ahora sistemas de reducción de vibraciones para reducir la vibración que siente el operador. Por ejemplo, Hilti fabrica un modelo de martillo neumático que tiene aproximadamente la misma energía de impacto que un martillo neumático de 27 kg, pero la vibración que siente el operador es significativamente menor (7 m/s2 ) . Otros fabricantes como Makita , DeWalt y Bosch también ofrecen herramientas eléctricas con amortiguación de vibraciones.
Además, el uso de un martillo neumático para romper el pavimento de hormigón puede exponer al operador a polvo peligroso que contiene sílice cristalina respirable que puede inducir silicosis . [25] El operador y quienes se encuentren en las proximidades de las operaciones del martillo neumático deben usar equipo de protección personal, incluido un respirador aprobado por OSHA (EE. UU.).
