Tecnología de Herramientas Industriales: Hidráulicas, Neumáticas y Manuales

Herramientas Hidráulicas: Principios y Componentes

Su funcionamiento se basa en la transmisión de energía a través de un fluido.

La energía es aprovechada por el motor hidráulico de la herramienta, que la transforma en energía de trabajo mecánico.

Componentes Esenciales

• Motor

  Es un generador mecánico de explosión o eléctrico que suministra la energía suficiente a la bomba hidráulica.

• Bomba Hidráulica

  Comunica la energía mecánica del motor a través del fluido. Mantiene el caudal y la presión suficientes.

• Filtro Fino

  Filtra las impurezas del aceite para evitar la obstrucción del sistema.

• Manómetro

  Indica la presión del aceite en el circuito de salida.

• Acumulador Hidráulico

  Es un pequeño cilindro de acero y neopreno sumergido en nitrógeno a 100 atmósferas, que absorbe los golpes de presión manteniendo constante la presión y el caudal del aceite. Incluye una válvula de sobrepresión para limitar la presión máxima.

• Válvula Antirretorno

  Sirve para evitar el retorno del fluido.

• Conector Rápido

  Son las conexiones entre la central hidráulica, la manguera de distribución y la herramienta hidráulica. Estas se bloquean al conectarse para no perder el fluido.

• Manguera de Distribución

  Sirve para transportar el fluido de la central hidráulica a la herramienta, y de retorno a la central otra vez.

• Depósito

  Es el encargado de almacenar el fluido hidráulico sin presión. Sirve para refrigerar y eliminar las impurezas y las burbujas.

• Herramienta Hidráulica

  Es la que convierte la presión y el caudal en dos tipos de movimiento.

  Tipos de Movimiento:

  • Movimientos Rotativos: Taladros, cepillos, etc.
  • Movimientos Lineales: Polipastos, Tirfor hidráulico.
  • Movimientos Alternativos: Martillos, punzonadoras.

Herramientas Neumáticas: Funcionamiento y Elementos

• Son herramientas movidas por aire comprimido.
• Utilizan el fluido del aire para transmitir la energía necesaria.

Componentes del Sistema Neumático

• Compresores

  Es el generador de aire a presión de tipo rotativo. Es movido por un motor diésel o eléctrico. El caudal mínimo es de 3500 a 15000 l/aire a una presión de 7 atmósferas.

• Mangueras

  Son de goma, el diámetro estándar es de 2 pulgadas, con una longitud de 3 a 15 m. Disponen de unos acoples de ¼ de vuelta para el compresor. Las herramientas, una vez utilizado el aire, lo pasan al motor que lo expulsa al exterior.

• Elementos de Lubricación

  Se colocan a la salida del compresor, suministran aceite a todo el sistema y a la herramienta. Es esencial para herramientas bajo el agua.

• Herramientas Neumáticas

  Todas funcionan con el mismo principio: el aire entra al motor que convierte la presión generando dos movimientos.

  Tipos de Movimiento:

  • Movimientos Rotatorios: Taladradoras, llaves de impacto, etc.
  • Movimientos Alternativos: Martillos, cortadoras.
  • Movimientos Combinados: Barrenadoras, taladros percutores, etc.

Comparativa: Herramientas Hidráulicas vs. Neumáticas

Ventajas y Desventajas

• Herramientas Neumáticas:

  • Son más económicas.
  • Solo usan una manguera, lo que las hace más manejables.
  • Es más difícil el suministro de energía.
  • El aire que genera el compresor puede ser aprovechado por los buzos.

• Herramientas Hidráulicas:

  • Son de menor tamaño.
  • Tienen mayor versatilidad.
  • Control total de par y RPM.
  • No generan burbujas.
  • Son más silenciosas.
  • Mayor durabilidad de la herramienta.
  • Mayor profundidad de trabajo.
  • Mayor potencia.

Compresores: Fundamentos y Regulación

• Conceptos Básicos de Presión y Aire Comprimido

  La fuerza que el compresor realiza se llama presión. A 0ºC y a 760 mm/Hg hay 2.7 x 10¹⁹ moléculas, y aun así hay espacio libre entre ellas, que puede ser comprimido ocupando pequeños espacios. El aire es el vehículo de la energía.

• Funcionamiento del Compresor

  Recoge el aire del exterior y lo eleva a presión suficiente para actuar en la herramienta y producir el trabajo. La fuerza motriz proporciona energía para comprimir el aire. El motor puede ser de explosión, de combustión o eléctrico. Las características del motor dependen del volumen de aire capaz de suministrar. La parte compresora suministra aire a una presión determinada superior a la presión atmosférica, y envía dicho aire a un depósito o calderín que acumula el aire para atender las necesidades variables de la herramienta; actúa como decantador o absorbedor de pulsaciones. La conexión de un manómetro marca la presión existente en el depósito en atmósferas o kg/cm². La presión conveniente para una herramienta neumática es de 6 atmósferas. Una presión superior a la dicha puede desgastar la herramienta y aumenta la fatiga del buzo que está realizando el trabajo. Las válvulas han de ir conectadas a un sistema de regulación del compresor haciendo que trabaje en vacío con la presión del calderín máxima permitida. Un regulador de carga evita que el motor trabaje a plena potencia cuando el aire no es necesario.

• Regulación del Compresor

  Depende de la potencia del compresor, la herramienta o la máquina acoplada y el funcionamiento de la misma. A mayor o menor consumo de aire se origina una diferencia de presión de alta o baja en el calderín.

  • Regulación Mediante Válvula de Seguridad

    Consiste en colocar la válvula de seguridad en el conducto de aire comprimido que va al calderín y graduarla a una presión máxima. Cuando no se consume el aire comprimido que produce el compresor, la presión aumenta en el calderín hasta alcanzar la máxima a la que haya sido ajustada, es entonces cuando la válvula de seguridad funciona y deja escapar el aire al exterior en pérdida.

  • Regulación de la Válvula Piloto

    Es el sistema de funcionamiento en vacío del compresor, para que el motor desarrolle poca potencia. El funcionamiento en vacío se puede obtener de dos formas: una, cerrando la entrada y salida de aire en admisión; y otra, el sistema utiliza la válvula piloto o reguladora entre el compresor y el calderín, siendo accionada por el aire del depósito.

Máquinas Neumáticas: Esquema Detallado y Tipos

Son herramientas que convierten la presión y el caudal del aire comprimido en energía.

Partes Clave

• Motor Neumático

• Compresor

  Es el que comprime el aire a una presión y caudal determinados, almacenándolo en el calderín.

  Tipos de Compresores:

  • De Pistón: Son de menos caudal, más presión y menos aceite.
  • De Membrana: Son de menos caudal y presión, y sin aceite.
  • Rotativo de Paletas: Son de menos caudal y presión, y silenciosos.
  • De Tornillo: Son los más utilizados, dan más caudal y más presión.
  • De Lóbulo (Roots): Impulsan el aire, son de caudal medio y de poca presión.
  • Turbocompresores Radiales: Son de presiones y caudales altos y muy complejos.
  • Turbocompresores Axiales: Son de grandes caudales, presiones altas, velocidad de funcionamiento alta, y muy complejos.

• Elementos de Filtración y Lubricación

  • Decantador de Agua: Elimina la condensación del circuito.
  • Caudalímetro: Sirve para controlar la presión y el caudal del suministro.
  • Lubricador: Suministra aceite constante para lubricar la herramienta.

• Mangueras

  Sirven para transmitir la presión y el caudal necesario para el funcionamiento de la máquina. Son de longitudes entre 3 y 25 m. Llevan unos conectores tipo cangrejo de 2, 3 o 4 brazos.

• Herramientas Neumáticas

  Convierten el caudal y la presión del aire en energía mecánica de rotación o percusión. El motor puede ser de paletas, tornillo o pistón.

  Tipos de Herramientas Neumáticas:

  • De Rotación: Taladros, amoladoras, radiales, barrenadoras, atornilladoras.
  • De Percusión: Martillo rompedor, cortadora de chapa, taladros percutores.

Máquinas Hidráulicas: Circuitos y Componentes Avanzados

Tipos de Circuito

• De Circuito Cerrado

  Trabajan con aceite o cualquier otro fluido, comunicando la energía para mover el motor hidráulico de la herramienta.

• De Circuito Abierto

  Trabajan con agua o el fluido en el que están inmersos, y aprovechan la presión para limpiar, cortar, desbastar, etc.

Partes Esenciales

• Central Hidráulica

  El compresor convierte la energía hidráulica en energía cinética del fluido.

  Partes de la Central Hidráulica:

  • Bomba Hidráulica: Es movida por el motor eléctrico o de combustión interna, eleva la presión de 60 a 2000 atmósferas.
  • Depósito: Es donde se reserva el fluido para su refrigeración.
  • Filtros: Evitan la obstrucción de la bomba y de la herramienta.
  • Acumulador: Con válvula antirretorno, para que las mangueras siempre estén llenas.

• Mangueras

  Son una tubería flexible reforzada, que soporta de 60 a 2000 atmósferas. Con acoples rápidos de unión y válvula antirretorno. Siempre en parejas. Se produce pérdida de presión por metro lineal o diámetro de la manguera.

• Herramienta Hidráulica

  Tipos de Herramientas Hidráulicas:

  • Rotativas de Perforación: Taladros manuales, fijos o de perforación; barrenadoras; llaves de impacto.
  • De Corte: Amoladoras, radiales, afiladoras y sierra de diamante.
  • De Limpieza: Cepillos y bombas.
  • De Percusión: Martillos y clavadoras.
  • Otras: Tracteles, tensor de pernos.

Herramientas Hidráulicas de Circuito Abierto: Aplicaciones Especializadas

• Lanza de Presión

  Utiliza agua de 500 a 2000 atmósferas, diseñada para limpieza. Sirve para limpiar estructuras metálicas, cascos de embarcaciones, y cortar fango o piedra blanda. Dispone de un cañón de reacción para contrarrestar la fuerza del cañón principal y equilibrar al buzo. Su atasco puede resultar muy peligroso para el buzo.

• Máquinas de Limpieza por Cavitación

  Son de resultados iguales que las de agua a altas presiones. La presión del agua es de 10 a 15 bares. No presentan peligro para el buzo. Tienen la posibilidad de limpiar elementos metálicos, plásticos, gomas e incrustaciones marinas. La pistola es de pequeñas dimensiones y sin retroceso.

• Aspirador Hidráulico

  Es como el aspirador neumático, pero usa bombas especiales en vez de aire comprimido.

  Ventajas:

  • Aspira en cualquier inclinación, por la boca de aspiración.
  • Es de tamaño más pequeño y con el mismo poder de aspiración.

  Inconvenientes:

  • A mayores profundidades el nivel de aspiración es menor y la descarga ha de producirse cerca del buzo.

Herramientas Manuales: Clasificación y Usos

• Herramientas de Corte

  • Sierras de Madera y Metal

    1. Material de Fabricación: De acero rápido o al carbono; de acero.
    2. Paso de Dientes: Número de dientes cada 25 mm.
    3. Triscado: Disposición de los dientes en la hoja.
    4. Forma del Diente: Recto sin espacio; redondeado y espaciado.

    Sierras de Corte de Madera:

    • Son de acero blando.
    • Dientes ¾ cada 25 mm.
    • Triscado abierto.
    • Dientes rectos.

    Sierras de Corte de Metales:

    • Son de acero rápido o ultrarrápido.
    • De 12 a 15 dientes cada 25 mm.
    • Triscado recto.
    • Dientes redondeados.

  • Cortafríos

    Son para corte de metal por impacto, como cadenas, cables, gavillas, etc.

    Tipos:

    • Plano: Para corte o desbaste.
    • Dentado o de Corte Cruzado: Para cables.
    • Semirredondo: Para encajaduras.
    • De Diamante: Punzones.

  • Limas y Escofinas

    • Escofinas:

      • Son de acero fundido o fundición, con dientes grandes y triangulares.
      • Sirven para desbastar y dar forma, y para materiales blandos.
      • Los tipos son: rectas, redondas y medias cañas.

    • Limas:

      • Son de acero templado con finas estrías en una o varias direcciones.
      • Sirven para desgastar y alisar.
      • Los tipos son: rectas, redondas y medias cañas.

• Herramientas de Perforación

  • Berbiquí, Taladradora de Pecho, Taladros Manuales

  • Brocas

    Se clasifican según la base y su utilidad.

    • Según la Base: Tenemos el fuste cónico, el fuste recto, SDS Plus.
    • Según Utilidad:
      • Para Metal: De acero rápido; de acero al cobalto; de acero al titanio.
      • Para Hormigón o Roca: De vidia; de diamante.
      • Para Madera.

  • Escariadores

    Sirven para mejorar el acabado o agrandar el diámetro del agujero hasta 25 mm.

    Formas:

    • De Estrías Rectas: Manual.
    • De Estrías en Espirales: Máquinas.
    • De Manguito.
    • Cónicos.

• Herramientas de Roscado

  • Machos de Roscar (Terrajas Interiores)

    Son pernos de acero rápido con 4 planos de corte.

    Tipos:

    • Cónicos: Para alinear y comenzar el corte roscado.
    • Intermedios: Son para continuar el corte y terminar orificios pasantes.
    • De Ahondar: Son para terminar el corte de orificios ciegos.

  • Terrajas (Terrajas Exteriores o Pernos)

    Son para fabricación o reparación de pernos roscados.

    Tipos:

    • Terraja de Tuerca: No necesita llave especial y es solo para reparación de pernos.
    • Terraja Sólida: Son hexagonales para roscados nuevos.
    • Terraja Seccionada: Son para roscar pernos de diámetros superiores a los diseñados.

Equipos Especializados para Trabajos Subacuáticos

• Draga Neumática

  Es un tubo aspirador de 10 a 20 cm de diámetro con un primer tramo de 1 a 1.5 m rígido. En los primeros cm del mismo se sitúa un tubo inyector de aire a presión apuntando hacia la superficie. Se utiliza para fango y arena de pequeñas áreas. Solo aspira a una profundidad máxima de 2 m. El tubo de aspiración debe de estar casi vertical.

• Globos Elevadores

  Es un contenedor más o menos flexible que se llena de aire y aprovecha el principio de Arquímedes para elevar los objetos desde el fondo hasta la superficie.

  Tipos de Globos Elevadores:

  • Abiertos:

    • Necesitan una válvula de seguridad.
    • Son abiertos por el fondo.
    • Elevan el empuje máximo para el que estén diseñados.

  • Cerrados:

    • Necesitan válvula de seguridad.
    • Elevan cualquier peso para el que están diseñados.

Elementos de Fijación: Anclajes y Herramientas de Sujeción

• Anclajes Químicos

  Sirven para la sujeción de placas metálicas o espárragos. Tienen la posibilidad de colocarse bajo el agua. Son de gran resistencia en solicitaciones de carga. Estabilidad temporal casi ilimitada a la acción del agua.

  Tipos:

  • Ampollas:

    Tienen 3 componentes: resina epoxídica, catalizador, amalgamante. Tipos son: de vidrio y flexibles.

  • Espárragos:

    Son de acero inoxidable. Punta achaflanada. Con tuerca y arandela.

  • Útil de Colocación:

    Son accesorios para introducir el espárrago y mezclar los componentes de forma segura.

  • Accesorios:

    Son elementos que roscan el extremo del anclaje para fijar y sujetar los objetos.

  Colocación de Anclajes Químicos:

  1. Hacer el Orificio: Con un taladro hidráulico o neumático y con la broca de sus dimensiones. Perpendicular a la superficie. Con la profundidad exacta.
  2. Limpiar el Orificio: Con baqueta o aire comprimido.
  3. Introducir Ampolla: En la dirección determinada. Poner especial atención en si se rompe.
  4. Colocación del Perno: Con un útil de rotación o percusión.
  5. Colocación de la Tuerca: Después de terminar el fraguado. Con un par de apriete justo.

• Pistola de Pernos

  Herramienta de fijación que dispara cartuchos explosivos, disparando machones, pernos, punzones, roscas, etc. La ventaja es que realiza trabajos de roscado, unión de pernos y perforación en una sola maniobra, facilitando así el trabajo del buzo en la reparación y fijaciones rápidas.

  Tipos:

  • Pistola de pernos sumergibles COX con pernos sumergibles COX.
  • Martillo de cartucho anfibio Tornado T6-U.