ES2249962B1 - Sistema mecanico para limpieza de taladros de drenaje en presas. - Google Patents

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.

Objeto de la invención

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.

Antecedentes de la invención

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.

Descripción de la invención

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.

Descripción de los dibujos

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.

Realización preferente de la invención

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.