Los martinetes de vapor tienen un martillo que es levantado por la presión de éste y se deja caer por gravedad, con o sin la ayuda de la presión del vapor. Puede sustituirse el vapor por aire comprimido. Si la caída se debe solamente a la gravedad, el martinete se llama de acción sencilla (fig. 12. 5a). Si la presión del vapor o del aire se suma a la energía hacia abajo, el martinete, dependiendo de los detalles de su construcción, se llama de doble acción o diferencial. También se usan martinetes hidráulicos de acción diferencial.
El martillo de los martinetes del tipo Vulcan (tabla 12.2), como el martinete de acción sencilla mostrado en la fig. 12.5a, golpea un amortiguador colocado en la base del martinete.
El objeto original del amortiguador era prolongar la vida del martillo reduciendo los esfuerzos de impacto. En otros martifletes, notablemente en el tipo MKT, el martillo pega directamente en la base o yunque. La cabeza del mismo pilote está protegida por un cabezote para hincar, suspendido de la base del martinete y sus dimensiones están de acuerdo con las del pilote. Entre el cabezote y el pilote puede colocarse también un amortiguador. Estos varios elementos no solamente protegen la cabeza del pilote de los esfuerzos excesivos, sino que también tienen una influencia importante en las ondas de esfuerzo desarrolladas en el pilote durante el hincado. La selección de amortiguadores adecuados afecta las caractenstacas de hincado de un pilote, la profundidad a la que puede hincarse y, en cierto grado.
La clasificación de un martinete se basa en la energía total por golpe; en un martillo de gravedad, la energía es el producto del peso WH del martillo por la altura de caída H. La energía se pierde debido al rozamiento en las guías del martillo. La eficiencia del martinete se define como la energia producida en el impacto, dividida entre la energía total. Los martinetes de vapor, para su mayor eficiencia, deben funcionar a la presión para la que fueron proyectados. La eficiencia disminuye mucho cuando las presiones son bajas. Por otra parte, cuando la presión es muy alta, hace que el martinete rebote en el pilote, lo que daña al equipo.
Aun con la presión apropiada, la eficiencia de los martinetes de vapor con buen mantenimiento, como aparatos para generar y transmitir energía, es del orden de 70 por ciento.
Los pesos de los martillos, las alturas de caida, y otras informaciones pertinentes de los martinetes de vapor de acción sencilla, comúnmente usados, se dan en la tabla 12.2, junto con los otros datos que conciernen a los martinetes de doble acción y de acción diferencial, que apliquen una energía comparable. Los martinetes que aplican las energías mayores usualmente se emplean con los pilotes más pesados y más largos. Para trabajos especiales, como el hincado de pilotes de gran longjtud y grandes diámetros para las plataformas de perforación en alta mar, se fabrican martinetes que aplican energías desde 7000 a más de 25000 Kg-m, que rara vez se usan en las cimentaciones ordinarias.
Figura 12.5 a) Croquis de un martinete de vapor de acción sencilla b) Martillo diesel de extremo abierto c) Martillo diesel de extremo cerrado.
Tabla 12.2 Propiedad de Martinetes Comunes para Hinca de Pilotes.
Los martinetes diesel son de dos tipos, de extremo abierto (fig. 12.5b) y de extremo cerrado (fig. 12.5c). En la base de la cubierta de ambos tipos, entre el extremo inferior del martillo y el bloque del yunque está una cámara, dentro de la cual se produce la explosión del combustible y la compresión de los gases que levantan el martillo. En los martinetes de extremo abierto, el martillo cae por gravedad y aplica energía al yunque por impacto directo. Sin embargo, al descender, se inyecta combustible en el espacio conocido como cámara de combustión, entre el martillo y el yunque. Aproximadamente en el instante del impacto, el combustible se enciende y nuevamente levanta el martillo. Durante un tiempo significativo, la presión de Los gases en combustión también actúan sobre el yunque y aumenta la magnitud y duración de la fuerza impulsora. A este respecto, las características para el hincado de los martinetes diesel difieren apreciablemente, de las que tienen los martinetes de gravedad o de vapor.
En los martinetes de extremo cerrado, la cubierta se extiende sobre el cilindro para formar una cámara de rebote, en la que se comprime el aire al subir el martillo. El aire comprimido funciona como un muelle que limita la subida del martillo, acortando por lo tanto su carrera. Regresa su energía almacenada al martillo en la carrera hacia abajo. Debido a que la carrera es más corta, aumenta el número de golpes por minuto con respecto a los martinetes de extremo abierto.
La energía aplicada por varios de los martinetes diesel comúnmente usados se da en la lista de la tabla 12.2.
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