Martillo neumático

Un martillo neumático ( taladro neumático , rompedor , martillo demoledor o martillo de carretera 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 portátiles 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 utilizan en maquinaria de construcción , suelen funcionar con energía hidráulica . Estas herramientas se utilizan normalmente para romper roca , pavimento y hormigón .

Un martillo neumático funciona impulsando un martillo interno hacia arriba y hacia abajo. Primero, el martillo se impulsa hacia abajo para golpear el cincel y luego hacia arriba para regresar a su posición original y repetir el ciclo. La eficacia del martillo neumático depende de la fuerza aplicada a la herramienta. Generalmente se utiliza como un martillo para romper superficies duras o rocas en obras de construcción y no se considera maquinaria de movimiento de tierras, junto con sus accesorios (por ejemplo, la pata de empuje, el lubricador). ^{[ 2 ]}

El primer taladro a vapor fue patentado por Samuel Miller en 1806. El taladro usaba vapor solo para elevarlo. ^{[ 3 ]} Los taladros neumáticos se desarrollaron en respuesta a las necesidades de la minería, la extracción 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 la 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 fue fabricado en 1848 y patentado en 1849 por Jonathan J. Couch de Filadelfia, Pensilvania . ^{[ 7 ]} En ese taladro, la broca pasaba a través del pistón de una máquina de vapor. El pistón enganchaba la broca y la lanzaba contra la pared de roca. Era un modelo experimental. En 1849, el asistente de Couch, Joseph W. Fowle, presentó una solicitud de patente provisional para un taladro de percusión de su propio diseño. En el taladro de Fowle, la broca estaba conectada directamente al pistón del cilindro de vapor; específicamente, la broca estaba conectada a la cruceta del pistón . El taladro también tenía un mecanismo para hacer girar la broca sobre su eje entre golpes y para avanzar el taladro a medida que se profundizaba el agujero. ^{[ 8 ]} Hacia 1850 o 1851, Fowle ya utilizaba aire comprimido para accionar su taladro, convirtiéndolo en el primer taladro neumático propiamente dicho. ^{[ 9 ]}

La demanda de taladros neumáticos fue impulsada especialmente por mineros y tuneladores, ya que las máquinas de vapor necesitaban fuego para funcionar y la ventilación en minas y túneles era insuficiente para evacuar los humos. Además, las minas y los túneles podían contener gases explosivos e inflamables como el metano . Tampoco existía forma de transportar vapor a largas distancias, como desde la superficie hasta el fondo de una mina, sin que se condensara. En cambio, el aire comprimido podía transportarse a largas distancias sin pérdida de energía y, una vez utilizado para alimentar equipos, podía ventilar una mina o un túnel.

En Europa, desde finales de la década de 1840, el rey de Cerdeña , Carlos Alberto , había estado contemplando la excavación de un túnel de 12 kilómetros (7,5 millas) a través del monte Fréjus para crear una conexión ferroviaria entre Italia y Francia, que cruzaría su reino. ^{[ 10 ] [ 11 ]} La necesidad de un taladro de roca mecánico era evidente, lo que impulsó la investigación en Europa sobre taladros de roca neumáticos. Un francés, François Cavé ( fr ), diseñó un taladro de roca que utilizaba aire comprimido, el cual patentó en 1851. Sin embargo, el aire debía introducirse manualmente en el cilindro durante cada carrera, por lo que no tuvo éxito. ^{[ 12 ]} 

En 1854, en Inglaterra, Thomas Bartlett fabricó y 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 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 ]} ) Para 1861, el taladro de Bartlett había sido perfeccionado por el ingeniero Germain Sommeiller (1815-1871), originario de Saboya , y sus colegas, Grandis y Grattoni. ^{[ 15 ]} Posteriormente, muchos inventores perfeccionaron el taladro neumático. ^{[ 16 ]} Sommeiller llevó su taladro al extenso túnel del Paso de San Gotardo , que entonces se construía para conectar las vías férreas entre Suiza e Italia bajo los Alpes. A partir de ahí, la minería y la construcción de túneles ferroviarios se expandieron.

Dos empresas fabricantes de equipos, Atlas Copco e Ingersoll Rand , se convirtieron en líderes en el suministro de aparatos de perforación con aire comprimido en Europa y América, respectivamente, y cada una de ellas poseía importantes patentes.

La palabra "jackhammer" se usa en el inglés norteamericano y en Australia , mientras que "pneumatic drill" se usa coloquialmente en otras partes del mundo angloparlante , aunque estrictamente hablando un "pneumatic drill" se refiere a un martillo neumático . ^{[ 17 ]}

En Gran Bretaña , las versiones electromecánicas se conocen coloquialmente como "Kangos". ^{[ 18 ]} El término proviene de la antigua marca británica que ahora pertenece a 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 demoledor no puede girar su acero (que, por ejemplo, puede ser un cincel o una punta) y se basa en el impacto de percusión pura para fracturar y partir el material sin cortarlo, mientras que un taladro (neumático/hidráulico) impacta y gira, lo que permite que una broca con punta de carburo de tungsteno corte roca dura como el granito, generalmente para crear agujeros para voladuras. Normalmente, solo el taladro neumático se usaría en operaciones geológicas como la extracción de piedra o la minería, y solo el martillo demoledor en operaciones civiles como la construcción y la reparación de carreteras.

Un martillo neumático portátil de tamaño normal resulta poco práctico para usar contra paredes y pendientes pronunciadas, salvo para una persona muy fuerte, ya que tendría que soportar el peso de la herramienta y empujarla contra la pieza de trabajo tras cada golpe. Una técnica desarrollada por trabajadores experimentados consiste en un equipo de dos personas para superar este obstáculo de la gravedad: uno maneja el martillo y el otro lo sujeta, ya sea sobre sus hombros o con los brazos. Ambos utilizan su peso combinado para empujar la broca contra la superficie de trabajo. Este método se conoce comúnmente como martilleo horizontal.

Otro método es el uso de martillos neumáticos en altura, que requiere fuerza, resistencia y acondicionamiento físico para sostener un martillo neumático más pequeño, llamado remachador, por encima de la cabeza. Para que el trabajo en altura sea más seguro, se puede utilizar una plataforma. Un ejemplo de estas plataformas es el posicionador-actuador-manipulador (PAM). Esta unidad absorbe todo el peso y la vibración del usuario.

Existen dos métodos para controlar el polvo generado por el uso de un martillo neumático: mediante la aplicación de un chorro continuo de agua en el punto de impacto, o mediante el uso de una campana o cubierta con un sistema de recolección de polvo por vacío. ^{[ 20 ]}

Los tipos de bits incluyen:

• Pala  : proporciona un acabado plano para hormigón o bordes en asfalto o tierra.
• Punta plana  : permite controlar la dirección o lograr un acabado de borde más fino.
• Punto  – interrupción general
• Hincador de estacas  : clava estacas para encofrados de hormigón.
• Escoria  : para alisar la superficie o para limpiar antes de pegar.
• Cincel flexible  : hoja metálica flexible (fijada al vástago con tornillos) para retirar y raspar azulejos.
• Herramienta de buje  : múltiples puntas de carburo para limpiar juntas y eliminar irregularidades en el hormigón.

Afilado: Los cinceles se pueden reafilar en un taller o con una amoladora angular con disco abrasivo. Tras el reafilado, deben someterse a un tratamiento térmico para restaurar la integridad del acero antes de su uso. También existen cinceles poligonales y planos autoafilables.

El sonido de los golpes del martillo, combinado con la explosión del escape de aire, hace que los martillos neumáticos sean peligrosamente ruidosos, emitiendo más de 120 dB SPL cerca de los oídos del operador. ^{[ 24 ]} El operador debe usar orejeras y tapones para los oídos para prevenir una forma de pérdida auditiva , cuyo síntoma principal es el tinnitus . Aunque algunos martillos neumáticos ahora tienen un silenciador alrededor del cañón de la herramienta, el fuerte escape de aire, los propios golpes del martillo y el ruido del motor del compresor permanecen sin amortiguar.

El 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 . ^{[ 25 ]} Aplicar 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 predisponer al desarrollo del síndrome del túnel carpiano .

Algunos fabricantes de herramientas electroneumáticas ofrecen ahora sistemas de reducción de vibraciones para minimizar las vibraciones que siente el operario. Por ejemplo, Hilti fabrica un martillo neumático con una energía de impacto similar a la de un martillo neumático de 27 kg (60 lb) , pero con una vibración 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 pavimento de concreto puede exponer al operador a polvo peligroso que contiene sílice cristalina respirable que puede inducir silicosis . ^{[ 26 ] [ 20 ]} El operador y las personas en las proximidades de las operaciones con martillo neumático deben usar equipo de protección personal , incluido un respirador aprobado por OSHA (EE. UU.).

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