Aún después de 40 años de desarrollo, el usuario sigue teniendo cierta inseguridad al decidir el tamaño apropiado de un martillo.

Para la elección de un martillo existen dos criterios a seguir:
Criterio 1: recomendación a partir de su máquina portadora.
Criterio 2: especificaciones concretas sobre posibles aplicaciones y la potencia de demolición o entregada a desarrollar. El cliente necesitaría una propuesta sobre el martillo determinado. Se trata del martillo que satisface estas condiciones. En ambos casos la potencia debe coincidir. Pero, ¿Cómo se puede comparar dicha potencia sobre el papel?

El número de proveedores asciende a cifras de tres dígitos, y el conocimiento sobre los criterios relevantes de elección variará según los principios de cálculo y la argumentación que cada uno de ellos aplique. Muchos fabricantes trabajan según el principio “Golpea y Rompe” y no conocen las relaciones que se establecen en la fabricación original entre dimensiones y especificaciones. A raíz de este desconocimiento surgen recomendaciones e indicaciones de potencia que confunden al cliente, incluso se hacen comparaciones que son tremendamente erróneas y conducen a decisiones incorrectas. Solamente unos cuantos fabricantes disponen del conocimiento necesario e invierten a su vez en nuevos desarrollos.

Ante estas circunstancias, ¿Cómo puede el usuario encontrar el martillo hidráulico adecuado? ¿Cómo se pueden comparar los datos de potencia?

Hoy en día los martillos hidráulicos pueden ser clasificados de diferentes maneras. En Europa, según el peso en servicio del martillo y el diámetro del puntero; en Asia, según el volumen del cucharón de la máquina portadora; en Norteamérica y Sudamérica “los martillos se clasifican según las clases de energía, que son elegidas por los propios fabricantes”, aclara Torsten Ahr, director de marketing de implementos hidráulicos de Atlas Copco. Según esto, parece difícil definir criterios de selección generales para todos; para el cliente solamente cuenta la manera de trabajar con rentabilidad.

La rentabilidad está relacionada con la potencia de demolición o entregada, la misma está determinada, en primer lugar, por la energía, y en segundo lugar, por la frecuencia: Energía (Nm) x Frecuencia (1/min) = Potencia de demolición o entregada.

Analizando el ejemplo, la Potencia de demolición o entregada en ambos casos son iguales, Ejemplo: dos martillos hidráulicos desarrollan una potencia de 42 kW cada uno. La potencia entregada del primero considerando 5000 Nm y 504 l/min asciende a: (5000 Nm x 504 1/min) /60.000 = 42 kW. La potencia entregada del segundo considerando 2500 Nm y 1008 l/min asciende a: (2500 Nm x 1008 1/min) /60.000 = 42 kW. La potencia de demolición o entregada es, por lo tanto, la misma.

¿Quién tiene entonces la mejor potencia demolición o entregada? Considerando la mera potencia demolición o entregada no se obtiene una respuesta. “Se debe considerar el material que va a ser demolido”, añade Stefan Lohmann, ingeniero de desarrollo de Atlas Copco. La energía influye, en primer lugar, sobre la potencia de demolición del martillo. La frecuencia queda relegada a un segundo lugar. La energía de cada impacto es la energía transmitida por golpe en el puntero. Si la energía es demasiado escasa como para romper rápidamente el material, el martillo hidráulico puede golpear hasta 10.000 veces por minuto; la potencia de demolición o entregada tendería, sin embargo, a cero. O de otra forma: si únicamente fuera necesaria la energía del segundo martillo hidráulico para romper el material, entonces éste produciría más potencia de demolición o entregada debido a su alta frecuencia.

La energía de impacto influye notablemente en la potencia de demolición o entregada. En primer lugar, cuando sea suficiente, la frecuencia será un factor a tener en cuenta. La energía y la frecuencia de impacto deben variarse según cada aplicación.

Para optimizar el rendimiento del martillo, o sea la mayor productividad en el menor tiempo posible, con los menores costos de producción, Atlas Copco desarrolló para todos sus martillos el sistema Autocon trol, dispositivo que en forma hidráulica ajusta la relación entre la energía de impacto y la frecuencia de impacto de tal manera que siempre se disponga de la máxima potencia de demolición o entregada. Para materiales blandos necesitamos una energía de impacto baja con una frecuencia de impacto alta para obtener la máxima potencia de demolición o entregada. Por el contrario, para materiales duros necesitamos una energía de Impacto alta y una Frecuencia de impacto baja.

La frecuencia de un martillo hidráulico se encuentra en los datos del fabricante. En cuanto a los datos provistos sobre la energía de impacto se produce una difícil situación. Algunos fabricantes especifican en sus folletos energía de impacto, o clase energética. Se trata de parámetros que, o bien son calculados rigurosamente, o estimados a groso modo. Otros fabricantes deducen que los valores de rendimiento resultantes oscilan sobre lo técnicamente posible. Por este motivo, Ahr y Lohmann añaden: “Muchos fabricantes no pueden medir la energía de impacto. Este hecho radica en que los equipos de medición y el personal que se necesita implican altos costos de inversión. Por eso, una calculadora es más económica y permite obtener valores adecuados”.

¿Cómo se puede medir entonces la energía y cómo se puede establecer una comparación rigurosa?

“Pensábamos que se había encontrado un camino para ello”, expresa Ahr. “Desde comienzos de los noventa existe un procedimiento de medición al que se puede remitir, y que puede ser comprobado por una asociación independiente de fabricantes de maquinaria. Dicho protocolo mide la energía de impacto según los requerimientos establecidos por la AEM (Asociación de Fabricantes de Equipos). Sin embargo, se puede afirmar que en el caso de algunos fabricantes que presentan los datos de energía según la AEM es imposible, técnicamente, conseguir el rendimiento que se indica.

La AEM se comprometió a certificar el estándar de medición y los equipos de medición correspondientes, no así a comprobar la veracidad de los resultados de medición obtenidos. Para publicar los datos de la AEM también deben registrarse los datos medidos. No solamente la energía medida, sino también la frecuencia con la que se ha medido el caudal de aceite en L/min, la presión de trabajo y la presión de retorno. Únicamente cuando todos los parámetros hayan sido registrados se puede afirmar la veracidad de los mismos.

“A pesar de estas circunstancias nos hemos adherido a las medidas de la AEM porque así podemos hacer comparaciones entre nuestros propios martillos y los de la competencia”, comenta Ahr.

Una decisión económica

El rendimiento. La potencia de demolición o entregada depende de la potencia de entrada (de la máquina portadora). Esta se dará en kW y se calculará a través del caudal (en l/min) y de la máxima presión de servicio (en bar). Un martillo que necesita un caudal de 230 l/min y desarrolla una presión de 180 bar tiene una potencia de entrada de: Pin = (230 x 180) /600 = 69 kW. Ejemplo: el martillo anteriormente nombrado desarrolla una potencia de demolición o entregada de 42 kW. Con una potencia de entrada de 69 kW y una potencia de demolición o entregada de 42 kW, se consigue un rendimiento cercano al 61%. En consecuencia: cuanto mayor sea el rendimiento, más eficiente será el martillo.
IMPORTANTE: No existen rendimientos iguales o mayores a uno, o sea, si el rendimiento es igual a uno, implica que la potencia de entrada es igual a la de salida, y si es mayor que uno, la potencia de salida es mayor a la de entrada. Es imposible igualar o crear las potencias ya que parte de éstas se pierde en calor por ineficiencias propias de una máquina irreversible. Es fundamental conocer este parámetro ya que está directamente relacionado con la energía de impacto, o sea, con la productividad del martillo.

La potencia hidráulica de entrada dependerá de la máquina portadora –lo que repercute en los costos (consumo de combustible). Por ejemplo, dos martillos desarrollan la misma potencia pero uno de ellos con menor rendimiento, este último necesita una potencia de entrada superior y por ende consume más combustible.

“Las personas siempre tienen la idea preconcebida de que las máquinas más grandes desarrollan una mayor potencia. Visto superficialmente, es correcto”, según Ahr. “Una mayor potencia de demolición o entregada necesita comparativamente un mayor peso en servicio así como la respectiva potencia de entrada. Pero existen divergencias acerca de la afirmación más pesado = más potente, por cuanto hay martillos que con un 25% menos de peso en servicio ofrecen realmente más potencia”.

¿Cómo influye el peso del martillo hidráulico?

Alrededor del 80% del peso está representado por el mecanismo de percusión y el sistema de guiado, en tanto que el cabezal de adaptación y el puntero representan aproximadamente el 20%.

Existen herramientas para diferentes aplicaciones. Cada tipo de aplicación, así como su longitud útil, influyen en el peso. El tamaño y el peso del cabezal de adaptación dependen de la máquina portadora.
Las diferencias en peso entre el mecanismo de percusión y el sistema de guiado dependen de características constructivas. El mecanismo de percusión, que transforma la energía hidráulica en energía mecánica, puede ser comparado con el motor de un vehículo. El sistema de guiado sería la carrocería del automóvil. Un sistema de guiado innecesario aumenta el consumo de combustible y no ofrece mayor potencia. La potencia de demolición o entregada de un martillo es generada únicamente en el mecanismo de percusión, por lo que la regla popular “más pesado=más potencia” se debería aplicar a la comparación del peso entre mecanismos de percusión. Para algunos fabricantes el sistema de guiado es tan pesado que el peso total no es un indicador confiable de la potencia. Aún en el caso de mecanismos de percusión de igual peso hay diferencias en el rendimiento y por lo tanto en la potencia de demolición o entregada.

Los costos: un producto de alta calidad no puede ser fabricado a precio bajo debido al incremento de los costos de las materias primas. Una oferta llamativa va siempre en perjuicio de la calidad del producto. Y es el cliente el que pierde a largo plazo”, concluye Ahr.

Resultado

Un martillo hidráulico debe ser necesariamente definido según determinados conceptos de la potencia de demolición o entregada (tipo de aplicación, tipo de roca o clase de hormigón, duración).

La energía de impacto de cada golpe influye, en primer lugar, en la potencia de demolición o entregada. Para poder ser comparadas las energías de impacto deben ser medidas según la AEM, y deben ser comunicadas también a dicha asociación. Solamente con una energía de impacto suficiente, la frecuencia influye positivamente en la potencia. En un martillo hidráulico se debería poder variar la frecuencia y energía de impacto.*

Para la rentabilidad también es crucial el rendimiento, el cual resulta de “la potencia de demolición o entregada dividida por la potencia recibida. El peso en servicio no permite realizar ninguna conclusión respecto de la potencia de demolición o entregada, una comparación entre mecanismos de percusión tiene más sentido.

RECUERDE: No existen rendimientos iguales o mayores a uno ,o sea, si el rendimiento es igual a uno, implica que la potencia de entrada es igual a la de salida, y si es mayor que uno la potencia de salida es mayor a la de entrada. Es imposible igualar o crear las potencias ya que parte de éstas se pierde en calor por ineficiencias propias de una máquina irreversible.
Es fundamental conocer este parámetro ya que está directamente relacionado con la energía de impacto, o sea, con la productividad del martillo.

El estándar de la AEM

La Asociación de Fabricantes de Equipos (AEM) creó la oficina de fabricantes de martillos montados sobre portadora (MBMB), de la cual son socios los fabricantes de martillos hidráulicos más importantes a nivel mundial.

La asociación AEM para la medición de energía fue desarrollada de forma conjunta en tan solo cuatro años, definiéndose los requisitos para los equipos de medición, las condiciones de medición y la evaluación de los resultados de las mediciones. Todos los fabricantes acordaron determinar la energía de impacto midiendo su rendimiento. Además, se utilizó el conocimiento de que el pistón, al impactar con la herramienta, produce una deformación. Esta se medirá a través de gas de dilatación y con el respectivo equipo de medición.

Para llevar a cabo la medición es necesario realizar un banco de pruebas con dimensiones definidas, así como con equipos de medición con una determinada tolerancia. Entonces, el correspondiente impulso (1ms) es demasiado corto, por lo que se debe elegir, por ejemplo, una determinada muestra como mínimo de un millón de barridos por segundo (>= 1,0 MHz). Finalizada la medición, para caracterizar los próximos valores distintivos, como son caudal, presión y número de golpes, se ofrece a todos los miembros de la AEM el empleo de un protocolo y el registro posterior de dichos datos en ese organismo.

El procedimiento es muy complejo. Para garantizar la calidad y respetabilidad de los resultados es necesario realizar regularmente una certificación ante un departamento homologado independiente de la AEM. De esta forma se comprobarán los equipos así como el control de los procedimientos de medida y evaluación.

Desde la implantación de los procedimientos de medida, 14 fabricantes han permitido certificar sus procedimientos de medida y han registrado los resultados en la AEM.