ES2249962B1 - Sistema mecanico para limpieza de taladros de drenaje en presas. - Google Patents
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Abstract
Sistema mecánico para limpieza de taladros de drenaje en presas. Consiste en una bomba (5) de alta presión, destinada a ubicarse sobre la coronación (4) de la presa, capaz de suministrar agua a una presión del orden de 500 Kg./cm2 a una cabeza limpiadora (7) a través de una manguera flexible y reforzada (6) que recorre las galerías (2) de la presa hasta alcanzar los drenes (1) a limpiar, contando dicho cabezal limpiador con un útil de corte provisto de medios escariadores tanto frontales como laterales, asociado a un elemento rotatorio con orificios oblicuos que generan en la salida del agua un par de giro que suministra el movimiento necesario al útil de corte, y estando este elemento rotatorio montado con libertad de giro sobre un elemento fijo que a su vez cuenta con toberas orientadas hacia fuera y hacia atrás, que en la salida del agua y por reacción favorecen el avance del cabezal limpiador (7) en el seno del dren (1).
Description
Sistema mecánico para limpieza de taladros de
drenaje en presas.
La presente invención se refiere a un sistema
mecánico que ha sido concebido para regenerar cualquier taladro
abierto en las presas hidráulicas y que fue perforado durante su
construcción. Se enfoca, sobre todo, a los drenes de cimiento de la
presa. La esencia del método es el uso combinado de alta presión
(de agua) y de rotación rápida de una broca con widia o diamante
para el corte.
El objeto de la invención es lograr a bajo costo
la limpieza de dichos taladros para mantenerlos operativos a lo
largo del tiempo y que, además, dicha regeneración se amplíe a
diaclasas o fisuras de la roca sobre las que se apoya la presa y
que también pueden estar selladas (taponadas) por acumulación de
sedimentos aportados por el agua del propio embalse al filtrarse
hacia los drenes o piezómetros.
El correcto mantenimiento de las presas
hidráulicas, especialmente las de hormigón, requiere que los
taladros para drenaje y piezometría no pierdan su eficiencia con el
paso del tiempo. En la práctica y tras un periodo más o menos largo
de funcionamiento, se produce una impermeabilización de las paredes
o una obstrucción de los orificios, generalmente por carbonatos,
que el agua en ellos almacenada lleva en suspensión. La
consecuencia inmediata es su inutilización para el fin para el que
fueron construidos: la eliminación de subpresiones y la evacuación
de filtraciones desde el cimiento.
El método tradicional de regeneración de dichos
taladros consiste en reperforarlos a diámetro similar al que
tuvieran inicialmente, pero empleando máquinas de sondeo de tamaño
reducido que, bien a rotopercusión con ayuda de aire comprimido, o
de una corona de diamante y a rotación, avanzan por el interior de
los orificios existentes eliminando las incrustaciones de paredes o
tapones acumulados. La acción de uno y otro método se limita
exclusivamente al perímetro de la perforación, pero no penetra en
las diaclasas o fisuras de las rocas sobre las que se apoya la
presa y que también pueden estar selladas por la acumulación de
sedimentos transportados por el agua al propio embalse, al filtrarse
hacia el muro de la presa.
La reperforación de taladros requiere disponer
del equipo idóneo a cada circunstancia. Los condicionantes vienen
marcados por: las dimensiones de las galerías; posicionamiento de
los orificios (verticales e inclinados); dificultades para
descenso del equipo perforador desde donde se descargue; el
emplazamiento de la sonda en cada drén que sea preciso limpiar;
montaje de instalaciones auxiliares imprescindibles para el
funcionamiento del equipo perforador (aire comprimido y/o agua,
dependiendo del método utilizado). Si se recurre al aire comprimido
(método de roto-percusión), el ruido ensordecedor y
el polvo desprendido hacen el ambiente irrespirable, siendo penosas
las condiciones de trabajo. Además, las posibilidades de agarre
del útil de corte (martillo en fondo) son muy elevadas, debido a que
en su avance golpea en las paredes ya existentes y una ligerísima
desviación es suficiente para provocar un enganche y, a
continuación, pierde la rotación. Como por su tamaño son equipos de
pequeña envergadura, lo que equivale a poca potencia, es muy
costoso liberar el agarre para poder proseguir, de manera que el
rendimiento no supera los 20 m/día.
Cuando la sonda avanza exclusivamente por
rotación, las varillas que se introducen dentro del drén, debido a
las dimensiones de la galería, han de ser cortas, (iguales o
inferiores a 1 metro). En consecuencia, la producción alcanzable
está en función del número de varillas a introducir, y extraer, en
cada taladro y al tiempo que precise el emplazar la sonda en cada
punto. El desgaste de coronas de diamante es otro factor
impredecible por desconocer la realidad de cada drén (diámetros
reales a que se perforó) en toda su longitud. La suma de los
condicionantes expuestos provoca que no se superen los 50 metros/día
entre dos drenes contiguos y mucho menos si se hallan alejados. La
dotación humana es de tres/cuatro personas y las condiciones de
salubridad ahora son mejores al no haber ruido ni polvo.
El sistema que la invención propone resuelve de
forma satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, de
manera que ahora ya no se requieren instalaciones previas dentro de
las galerías, no se precisan montajes y desmontajes en cada punto,
no se genera ruido ni polvo y se reduce considerablemente la mano
de obra, todo ello permitiendo además, como anteriormente se ha
dicho, extender la limpieza al interior de las fisuras de la roca
(si las hay) sobre las que se apoya la presa.
Para ello y de forma más concreta, dicho sistema
se materializa en una bomba de alta presión, capaz de
suministrar agua (tomada del embalse) a través de una manguera
flexible reforzada y de longitud la necesaria para llegar al
último drén, a una broca rotativa roscada al otro extremo y
que está destinada a introducirse, junto a la manguera, en el
interior del taladro a limpiar.
La broca está dotada de botones de widia en su
frente y polvo de diamante en el perímetro. A lo largo de las tres
partes en que se compone el útil (o broca), se han perforado varios
orificios para dar salida al agua que aporta la bomba. En el
extremo inferior de la broca hay un taladro orientado paralelamente
al eje. El agua que por él sale sirve para, además de romper
tapones que haya en el frente, arrastrar a superficie los restos de
la limpieza. En el cuerpo intermedio hay otros cuatro orificios
que están agrupados en dos parejas; a ellos se le acoplan unas
toberas de diámetro variable y orientadas perpendicularmente al eje
del drén de forma que al salir los chorros de agua a mucha
velocidad a través de las toberas, por acción del par de fuerzas
producido al chocar contra las paredes, generan un movimiento de
giro en la broca entre 3.000 y 4.000 vueltas/minuto. Por último, en
el tramo superior de la broca, hay otras tres perforaciones con sus
correspondientes toberas pero ahora orientadas a 45° con su eje. Su
objetivo es igualmente movilizarla, pero ahora hacia abajo. El
choque de los "jets" de agua contra las paredes crea un
movimiento de traslación continua en sentido descendente. Al cortar
la aportación de agua, el desplazamiento se detiene.
Por efecto de estos "jets" de agua y de los
movimientos que estos generan en la broca, esta escaria las costras
calcáreas de las paredes y destruye cualquier tapón de mayor
dimensión que obstruya el conducto; a la vez, los chorros laterales
del agua penetran entre las juntas o diaclasas de la roca limpiando
cualquier acumulación de sedimentos que pudieran sellarlas y
obstruirlas.
Como se deduce de lo anteriormente expuesto,
para los cambios de uno a otro dren o taladro basta con extraer de
uno de ellos la manguera con la broca rotativa e introducirla en el
nuevo drén. Obviamente hay que parar previamente el funcionamiento
de la bomba situada en el exterior de la presa mientras dura la
maniobra de transferencia. La presión del agua inyectada es
regulable a voluntad actuando tanto sobre la bomba, como
modificando las toberas reduciendo o aumentando los diámetros por
los que sale el agua.
Igualmente se puede ajustar la broca rotativa al
diámetro del taladro que se pretende limpiar, dejando un margen
máximo de 3-5 mm entre el dren y la broca. El
efecto "látigo" de la manguera flexible propicia el roce con
las paredes en toda su longitud.
El sistema de la invención supone un acusado
incremento en el rendimiento obtenido, que puede cifrarse en el
doble del que se obtiene con los sistemas convencionales más
rápidos.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1. - Muestra una representación
esquemática global del sistema mecánico para limpieza de taladros
de drenaje que constituye el objeto de la presente invención, en
situación de trabajo sobre uno de los drenes de una presa.
La figura 2. - Muestra, según una representación
esquemática en alzado lateral, la broca o cabezal limpiador que
participa en el sistema de la figura anterior.
En el esquema de la figura 1 se han referenciado
con el número (1) los drenes que relacionan las galerías (2) de la
presa con la roca (3) sobre la que ésta se encuentra implantada, y
con (4) la coronación de dicha presa, representación parcial pero
suficiente para la comprensión de cómo es y cómo funciona el sistema
de la invención.
Dicho sistema se materializa en una bomba de
alta presión (5) destinada a ubicarse sobre la coronación (4) de la
presa, tal como muestra la citada figura 1, bomba que a través de
una manguera (6) flexible, reforzada y de longitud apropiada, se
remata en un cabezal limpiador (7), que en dicha figura 1 está
trabajando a nivel medio de un dren (1), figura en la que aparece
otro dren (1) totalmente limpio y un tercer dren en el que todavía
no se ha iniciado la operación de limpieza.
El cabezal limpiador (7), como a su vez muestra
el detalle de la figura 2, se materializa en una broca o útil de
corte (8), con medios escariadores o limpiadores tanto en su frente
como en su pared lateral, por ejemplo a base de polvo de diamante y
botones de vidia, útil de corte (8) fijado axialmente a un elemento
rotatorio (9), capacitado para girar libremente sobre un elemento
fijo (10) rematado en un racor (11) a través del que este conjunto
limpiador se fija a la manguera (6).
El elemento fijo (10) cuenta con toberas (12),
inclinadas hacia fuera y hacia atrás, que por reacción favorecen el
avance del cabezal limpiador en su conjunto, mientras que el
elemento rotatorio (9) cuenta a su vez con orificios o toberas
laterales (13), también inclinadas con respecto a la orientación del
radio correspondiente de dicha pieza, de manera que la salida del
agua a través de estos orificios provoca un par de giro que a su
vez determina el movimiento rotatorio del propio elemento móvil (9)
y del útil de corte (8).
Una arandela de espejo (14), con su
correspondiente tornillo (15), permite un fácil montaje y
desmontaje del útil de corte (8), bien para su sustitución por
desgaste de sus medios escariadores, o bien para sustitución por
otro de mayor o menor diámetro, adecuado a la sección específica de
cada dren (1) en concreto, a limpiar.
Como se desprende de la estructuración descrita
y como salta a la vista de la observación de la figura 1, la bomba
de alta presión (5), que constituye el elemento más voluminoso,
pesado y de difícil manejo del sistema, queda fuera de la presa,
concretamente sobre la coronación (4) de la misma, bastando con
desenrollar la manguera (6) a lo largo de los túneles interiores
(2) de la presa hasta alcanzar los drenes (1), donde a su vez
basta con introducir en cada uno de ellos el cabezal limpiador (7)
para que, por efecto de la propia presión del agua suministrada por
la bomba (5), se produzca tanto la rotación del útil de corte (8)
para el escariado de las paredes del dren (1) o de posibles
tapones interiores, como el esfuerzo necesario para el avance de
dicho cabezal limpiador, a la vez que los chorros de agua a presión
contribuyen también a una óptima limpieza, tanto de las propias
paredes de los drenes (1) como de las diaclasas o fisuras de la roca
(3) sobre la que apoya la presa.
Claims (3)
1. Sistema mecánico para limpieza de taladros de
drenaje en presas, que teniendo como finalidad efectuar la limpieza
periódica de los drenes o piezómetros existentes en presas
hidráulicas y similares, así como la paralela limpieza de las
diaclasas o fisuras de la roca sobre las que se apoya dicha presa,
se caracteriza porque está constituido mediante la
combinación funcional de una bomba de alta presión (5) y una
cabezal limpiador (7), unidos a través de una manguera flexible y
reforzada (6), capaz de extenderse desde la coronación (4) de la
presa, donde se sitúa la bomba de alta presión (5) hasta los drenes
(1) a limpiar, a través de las galerías (2) de dicha presa,
suministrando la bomba (1) agua al cabezal limpiador (7), que
genera, al salir por las toberas perimetrales, el movimiento
rotatorio de una parte del útil de corte de que está provisto dicho
cabezal, a la vez que un movimiento de traslación descendente por
efecto de las toberas superiores del propio cabezal (7).
2. Sistema mecánico para limpieza de taladros de
drenaje en presas, según reivindicación 1ª, caracterizado
porque el cabezal limpiador está constituido por un elemento fijo
(10) dotado de un racor (11) para su acoplamiento a la manguera
flexible (6), elemento fijo sobre el que está montado con libertad
de giro un elemento móvil (9) portador del útil de corte (8),
habiéndose previsto que el elemento fijo (10) cuente con toberas
(12) orientadas hacia fuera y hacia atrás, que favorecen por
reacción el avance del cabezal limpiador (7) en el seno del dren
(1), mientras que el elemento móvil (9) cuenta a su vez con
orificios o toberas (13), laterales, inclinadas con respecto a la
orientación de los correspondientes radios, que generan por la
salida del agua un par de giro que moviliza tanto el elemento móvil
(9) como el útil de corte (10) asociado al mismo.
3. Sistema mecánico para limpieza de taladros de
drenaje en presas, según reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el útil de corte (8), dotado de medios
escariadores apropiados tales como botones de vidia, polvo de
diamante o similares, situados tanto en su frente como en su
perímetro, está montado con carácter amovible sobre el elemento
fijo (9) con la colaboración de una arandela de espejo (14) y un
tornillo (15), siendo dicho útil de corte (8) recambiable y
habiéndose previsto que entre el perímetro del mismo y el del dren
(1) a limpiar quede un margen máximo comprendido entre 3 y 5
mm.
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