Rozadoras

Introducción: Máquina excavadora con un sistema de cabezal de rotura con herramientas de corte de metal duro que incide sobre la roca y montado sobre brazo articulado. Lleva un sistema de recogida y transporte en el frente hacia atrás. Lleva un chasis móvil sobre orugas, se usa en túneles poco abrasivos y resistentes menores de 100MPa donde no entra la TMB.

Sistema de trabajo

Ataque puntual: la potencia total del motor de corte y peso de la máquina se concentran en una única punta cortadora que permite excavar tierras más duras.

Sistema de corte

Ataque frontal: Cabezal de corte gira perpendicular al brazo soporte y las herramientas de corte golpean usando todo el peso, aumenta el rendimiento, la fuerza se aplica frontalmente.

Ataque lateral: Cabezal de corte cilíndrico o troncocónico gira en línea con el eje del brazo soporte y la fuerza se aplica lateralmente, no se aprovecha el peso de la máquina.

Ventajas e inconvenientes

Existen máquinas que permiten ambos sistemas cambiando solo el cabezal. En minería puede ser bueno el lateral al ser más reducido permite capas más estrechas.

Útiles de corte

Definición: Herramientas de trabajo que aplicadas en un punto, producen la indentación de la roca y su rotura. Elementos de que se componen: (bloque-portapicas, vástago, punta). El contacto entre el útil y la roca mediante pastilla o punta de metal duro inserto en una matriz de acero sometido a endurecimiento. Parámetros angulares principales: influyen en la eficacia de la operación de corte. Ángulo de ataque: 45º con un margen de +- 2 depende de la buena penetración, rotación de cabeza y eficacia del rozado. Ángulo de oblicuidad: Valor entre 5 y 10. Contribuye a una mejor rotación del conjunto de la cabeza de corte en combinación con el ángulo de ataque. Ángulo de inclinación del soporte: Valor entre 10-20 y permite la limpieza del material ya excavado. Tipos de picas: Radial: rocas blandas, pastilla de filo de corte de CW. Tangenciales: forma cónica y diseñadas para resistir la fricción entre ella y la roca; herramientas de fricción. Elección del tipo de pica: está en relación con la potencia de la cabeza de corte y con la dureza y abrasividad de la roca. La elección del diámetro se hará teniendo en cuenta esto último. Cuanto más dura y abrasiva mayor diámetro de punta. En rocas blandas a mayor diámetro menor rendimiento. Para una roca de 100Mpa se cogerá una pica de 30mm y para una de 50Mpa se elegirá una de 17.5mm. Disposición secuencial y número óptimo de picas en la cabeza: La eficacia en el rozado depende del diseño y colocación de picas y disposición secuencial de estas en la cabeza de corte. La excavación es por acción secuencial de las picas, cada una incide sobre la roca en una posición que permita incrementar la rotura. El número de picas tiene un nivel óptimo que no hay que pasar. Si hay menos de la cuenta aumentará el desgaste y producirá vibraciones. Si el número de picas supera el valor óptimo el rendimiento bajará por una peor rotación en la cabeza y aumentará el polvo. Reduce el desgaste de las picas.

Sistema de carga de escombros

Es diferente dependiendo de cada máquina. Carga mediante brazo recolector: el material cae sobre una bandeja y es recogido mediante unos brazos que lo cargan a los transportes. Mesa recolectora: el material cae sobre una mesa cuya parte superior tiene un movimiento hacia los lados empujando el material hacia los transportes; Carrusel de paletas: el material es cargado mediante un transporte continuo de paletas circulantes. Rozado y carga en una misma operación: cabezal de corte girando de arriba a abajo que mientras corta, carga y alimenta un transporte central colocado en el mismo brazo articulado. Permite excavaciones puntuales de dimensiones reducidas, en túneles y terrenos blandos. Uso para máquinas ligeras y potencia media. Los dos primeros son para máquinas de mayor potencia.

Criterios de elección de una rozadora

Resistencia a compresión de la roca: La elección de la potencia depende de la resistencia a compresión de la roca, esta resistencia no es fácil de determinar. El grado de fracturación y orientación influyen en la resistencia real del macizo, habrá que corregir el valor sobre probeta sopesando el grado de fracturación y diaclasado de la roca. La estimación exige la observación del frente de roca y experiencia. Se determina la resistencia usando la expresión por Hudson. Condiciones geométricas: El gabarito del túnel determina las dimensiones de la máquina, dentro de estas hay una segunda elección según las fases a excavar. Si es en fase única se elegirá aquella que la altura máxima de corte sea igual o mayor que la altura de sección a excavar. Cuando sea en fases, una vez definidas se hará según lo expuesto anteriormente. Condiciones geomecánicas: La elección dependerá según se trate de terrenos con fuerte, mediana o leve incidencia de los tramos de terreno malo dentro del total. Buscar una elección versátil y adaptable a las formaciones con características variables. Cuando sean más o menos homogéneas se usarán otras pautas de decisión. Pendientes de trabajo: muchos casos son decisivas a la hora de elegir máquina. Presión transmitida: Terrenos malos con agua, muy importante la presión transmitida a la solera sea la menor ya que una presión inadecuada anularía el uso de la máquina. Características específicas de cada máquina: Velocidad de traslación; energía alternativa en la traslación; apta o no en ambiente explosivo; disposición de brazo telescópico; disposición brazo articulado; mecanismos de seguridad; robustez de la máquina; si tiene sistema de chorro de agua; sistema de dirección y control automático; asistencia técnica a pie de obra; profundidad de excavación por debajo del nivel de orugas; otras prestaciones.

Ventajas del empleo de rozadoras

El sistema admite alta mecanización; reduce sobreexcavación en relación con el uso de explosivos; no altera las características de la roca; reduce la cuantía del sostenimiento frente a explosivos; se adapta mejor a la ejecución por fases. Comparación con la TBM: Precios más razonables; mayor flexibilidad a cambio de terreno; uso en amplia gama de secciones; instalación fácil y económica; porcentaje de mano de obra especializada menor; Rocas de mala calidad mejor acceso para el sostenimiento; excavación en fases muy útil para los de mala calidad; el mayor avance del TBM se neutraliza con la pérdida de tiempo en el sostenimiento.

Métodos constructivos en túneles y las rozadoras

Excavación mecánica en rocas no muy duras y abrasivas, representa un método muy adecuado. Los rendimientos son altos y el perfilado muy aceptable sobre todo si tiene un sistema de control automático del perfil. La versatilidad de la máquina es grande ya que se adapta a una amplia gama de tamaños y formas de excavación. Algunos modelos permiten la excavación en fases llevando una sección reducida adelantada de 3.5 en relación al de la sección lo que mejora la estabilidad.