¿Qué es un robot de demolición y por qué su sistema de orugas es el que soporta mayor tensión por kilogramo?
Un robot de demolición (también conocido como máquina de demolición teledirigida) es una máquina compacta, de orugas y accionada eléctrica o hidráulicamente, diseñada para trabajar donde los humanos y las excavadoras de tamaño normal no pueden: dentro de edificios en demolición, en túneles, en zonas de desmantelamiento nuclear, en pisos elevados con restricciones de peso y en espacios industriales confinados. El peso de estas máquinas oscila entre 1 y 12 toneladas, siendo la clase de 3 a 6 toneladas la más común.
El Caja de cambios planetaria de transmisión por orugas Un robot de demolición debe ofrecer las mismas características de rendimiento que una excavadora de orugas de 15 a 25 toneladas (dirección con contrarrotación, capacidad de ascenso y resistencia a las vibraciones), pero en un conjunto que pesa entre 30 y 50 toneladas menos y ocupa entre 40 y 60 toneladas menos. Esta es la definición de densidad de potencia: más newton-metros por kilogramo y por centímetro cúbico que cualquier otra aplicación de orugas en la industria de la maquinaria.
Sistema de transmisión de orugas compacto: utiliza el mismo principio de engranajes planetarios que una excavadora de 30 toneladas, pero está diseñado para encajar dentro del tren de rodaje de un robot de demolición de 3 toneladas.
Densidad de potencia: por qué un robot de 6 toneladas necesita el par motor de una excavadora de 20 toneladas.
Un robot de demolición de 6 toneladas lleva un martillo hidráulico con una potencia nominal de 1500 a 2500 julios, la misma clase de martillo que se instala en excavadoras de 18 a 25 toneladas. El robot logra esta diferencia gracias a una mayor relación potencia-peso: de 30 a 50 kW por tonelada, frente a los 8 a 12 kW por tonelada de una excavadora estándar. La consecuencia para el sistema de orugas es grave: la máquina genera fuerzas desproporcionadas a su peso, y este sistema debe soportar dichas fuerzas en una carcasa y un conjunto de engranajes dimensionados para el menor tamaño de la máquina.
| Parámetro | Robot de demolición de 6 toneladas | Excavadora de 20 toneladas |
|---|---|---|
| potencia del motor/motor | 120 – 160 kW | 110 – 130 kW |
| Relación potencia-peso | 20 – 27 kW/t | 5,5 – 6,5 kW/t |
| Clase rompedora | 1.500 – 2.500 J | 1.200 – 2.000 J |
| par de transmisión de la oruga | 8.000 – 18.000 Nm | 28.000 – 50.000 Nm |
| Peso de la transmisión de la oruga | 25 – 55 kg | 120 – 200 kg |
| Par motor por kg de accionamiento | 320 – 330 Nm/kg | 230 – 250 Nm/kg |
El sistema de transmisión de orugas del robot de demolición logra un par motor por kilogramo entre 30 y 401 TP3T superior al de un sistema de transmisión de orugas de excavadora estándar; este es el precio de integrar el rendimiento de una excavadora en un robot.
Reductor planetario compacto. Los sistemas de transmisión de orugas para robots de demolición utilizan arquitecturas planetarias similares de 2 a 3 etapas, comprimidas en carcasas de 40 a 60 TP3T más pequeñas en volumen que sus equivalentes para excavadoras.
Vibración del martillo: el impacto continuo que se transmite a través del chasis hasta la transmisión de la oruga.
Un martillo hidráulico golpea entre 600 y 1200 veces por minuto con una energía de entre 1500 y 2500 julios por impacto. Cada golpe genera un impulso de vibración que se propaga a través de la pluma, la torreta, el chasis y las orugas. En una excavadora de 20 toneladas, la gran masa del chasis atenúa esta vibración antes de que llegue a las orugas; la relación entre la masa de la máquina y la energía del impacto es alta. En un robot de demolición de 6 toneladas, esta relación es tres veces menor: la vibración llega a las orugas con una amplitud tres veces mayor por unidad de masa de la máquina.
La vibración de alta frecuencia provoca microoscilaciones en los cojinetes del pasador planetario: los rodillos oscilan sin completar una revolución completa. Este desgaste por fricción elimina la película de aceite de una franja estrecha de la pista de rodadura, produciendo un patrón de desgaste (falso brinelling) característico de los cojinetes sometidos a vibraciones. Tras entre 2000 y 4000 horas de uso, las marcas de fricción se profundizan formando cavidades que, a su vez, provocan el desprendimiento de material.
La vibración continua a 10-20 Hz (frecuencia del interruptor) provoca fatiga en los pernos de montaje del sistema de accionamiento de la oruga debido a la relajación de la precarga y la tensión cíclica en el radio de la cabeza del perno; este es el mismo mecanismo que afloja los pernos de las zanjadoras, pero a mayor frecuencia y más cerca de la fuente de vibración. Sin un compuesto fijador de roscas, los pernos de montaje pueden aflojarse en un plazo de 200 a 500 horas.
No es posible el aislamiento de vibraciones: A diferencia de un motor (que se monta sobre soportes de goma para aislar las vibraciones), el sistema de transmisión de la oruga está atornillado rígidamente al bastidor de la oruga; esto es imprescindible, ya que cualquier flexibilidad en el montaje permitiría que la rueda dentada se desplazara y descarrilara la oruga. El sistema de transmisión debe diseñarse para soportar la vibración transmitida por el martillo hidráulico como una condición de funcionamiento continua, no como un evento ocasional.
Estructura robusta de cojinetes y carcasa. Los accionamientos de las orugas del robot utilizan cojinetes de agujas de complemento completo (sin jaula) para lograr la máxima capacidad radial dentro de un tamaño compacto.
Operaciones en espacios confinados: cinco entornos a los que solo pueden acceder los robots de demolición.
En el interior de edificios con límites de carga de piso de 500 a 2000 kg/m², demasiado bajos para cualquier excavadora, pero dentro del rango de presión sobre el terreno de un robot de 3 a 6 toneladas sobre orugas anchas. El sistema de orugas debe desplazarse sobre pisos de concreto, sobre barras de refuerzo y a través de pilas de escombros en espacios de tan solo 800 mm.
Secciones transversales de túneles, galerías mineras y cámaras subterráneas donde la altura del techo limita la máquina a menos de 2 metros. El sistema de tracción de las orugas debe soportar pendientes de 10 a 25% en suelos de túneles húmedos e irregulares. La entrada de agua y la alta humedad aceleran la corrosión de los sellos y la carcasa en entornos subterráneos.
Zonas contaminadas por radiación donde el acceso humano está prohibido. El robot se controla de forma remota y el sistema de orugas debe funcionar durante todo el turno sin intervención manual. Cualquier fallo en el sistema de orugas requiere una operación de recuperación controlada por contaminación que puede costar entre 10 y 50 veces el valor de la propia caja de engranajes.
Eliminación de escoria, demolición del revestimiento del horno y limpieza de cucharas de colada en acerías y fundiciones. Temperaturas ambiente de 40 a 60 °C a la altura de la máquina, con calor radiante del metal fundido que alcanza más de 80 °C en la carcasa de la transmisión de la oruga. El entorno térmico se asemeja al de una pavimentadora de asfalto, pero con el desafío adicional del polvo metálico y las partículas de escoria.
Limpieza de hornos de cemento, demolición de recipientes de reactores químicos y trabajos de parada de unidades de refinería. El sistema de tracción de la oruga debe impulsarse a través de residuos químicos, clínker de cemento y polvo de proceso, entornos corrosivos y abrasivos que combinan las peores características de Caja de cambios planetaria Ever-Power de Corea aplicaciones en múltiples industrias.
Tres modos de fallo específicos de los sistemas de accionamiento de orugas de los robots de demolición
La microoscilación de alta frecuencia del martillo (de 10 a 20 Hz, de 600 a 1200 impactos por minuto) provoca que los rodillos del cojinete del pasador planetario oscilen sin girar. Esto elimina la película de aceite de una estrecha banda de contacto y produce un patrón de desgaste idéntico al de la indentación estática. Tras 2000 a 4000 horas de funcionamiento, las marcas de brinelling falsas se vuelven lo suficientemente profundas como para generar vibraciones y ruido, y luego se propagan rápidamente hasta convertirse en un desprendimiento total.
La carcasa compacta tiene paredes más delgadas que las de un sistema de transmisión de orugas de excavadora de la misma clase de par, debido a las limitaciones de volumen. Las paredes más delgadas ofrecen menor margen de fatiga. La vibración del martillo añade un componente de tensión cíclica continua a la carga de par estática. En los puntos de concentración de tensión (agujeros de pernos, ranuras de sellado, esquinas internas), la tensión combinada constante y cíclica puede superar el límite de resistencia a la fatiga del hierro dúctil estándar en un plazo de 3000 a 5000 horas.
Los robots de demolición operan rodeados del material que están demoliendo: fragmentos de hormigón, trozos de varillas de refuerzo, polvo de ladrillo y partículas de yeso. Las orugas, a nivel del suelo, quedan enterradas en estos escombros. A diferencia de la construcción al aire libre (donde el viento y la lluvia dispersan los escombros), la demolición en interiores concentra los escombros alrededor de la máquina sin espacio libre natural. El polvo de hormigón es tan abrasivo como el polvo de roca (escala de Mohs de 6 a 7) y se combina con el agua de los sistemas de supresión de polvo para formar una pasta abrasiva que acelera el desgaste de los sellos.
Arquitectura planetaria multietapa. Los sistemas de accionamiento de los robots de demolición utilizan configuraciones de 2 a 3 etapas para lograr relaciones de 50:1 a 120:1 dentro de la carcasa compacta.
Caja de engranajes planetarios de transmisión por orugas para robots de demolición: preguntas frecuentes
Korea Ever-Power ofrece reductores planetarios para el accionamiento de orugas de robots de demolición con pares de 3000 a 18 000 Nm, el mayor par por kilogramo del catálogo. Disponemos de rodamientos resistentes a vibraciones, carcasas compactas QT600-3 y especificaciones para entornos nucleares y peligrosos. Indique el modelo de su robot y la clase de martillo hidráulico para obtener una recomendación de especificación.
Editor: Cxm
