Perno expansivo, máxima seguridad para las operaciones subterráneas
Los pernos expansivos son elementos de estabilización del macizo rocoso en las operaciones subterráneas. A pesar de contar con altísimos estándares de calidad y seguridad, siempre es conveniente realizar las pruebas pertinentes que garanticen su correcto funcionamiento.
Con este objetivo se lleva a cabo el ensayo de tracción del perno expansivo. Una prueba realizada de acuerdo a las normas de la “American Society for Testing and Materials (ASTM)”, que permite evaluar el comportamiento de este tipo de pernos y su óptimo funcionamiento.
¿Qué es el ensayo de tracción?
Este ensayo consiste en una prueba mecánica que se realiza al perno expansivo instalado en paredes o techos rocosos de galerías subterráneas. Y, busca medir su capacidad de tracción, su deformación y su comportamiento ante la aplicación de una carga.
Así, por medio de un equipo hidráulico se aplica la fuerza máxima necesaria para comprobar si el perno se mantiene anclado al macizo rocoso.
En cuanto a la presión que se utiliza durante esta prueba, no existe un estándar fijado y dependerá de quién está al frente del ensayo o de los protocolos y necesidades de cada caso. No obstante, se suele tener en cuenta la carga nominal que soporta el perno, que puede ser de tres tipos:
- 120 kN
- 160 kN
- 240 kN
Cada operación subterránea cuenta con un número considerable de pernos instalados, por lo que el ensayo no se realiza sobre todos ellos, si no de forma aleatoria. Y, el objetivo es verificar que están instalados correctamente, y que se ha seguido toda la metodología geomecánica de la mina y criterios de seguridad.
En la mayoría de los casos los ensayos de tracción son solicitados por parte del responsable de la operación subterránea. No obstante, también pueden ser desarrollados por iniciativa de la empresa que suministra los pernos si se detecta alguna incidencia.
Tipos de ensayos de tracción
A pesar de compartir la finalidad de evaluar el material, en función de la fuerza aplicada sobre el perno expansivo y el objetivo, diferenciamos entre dos tipos de ensayo:
Ensayo de tracción no destructivo
En el ensayo de tracción no destructivo, se marca una carga máxima de presión a la que llegar, que suele ser de un 80%. Una vez que se llega a esa medida, finaliza la prueba y se comprueba si el perno presenta alguna clase de alteración o desperfecto. Es una forma rápida y eficaz de detectar posibles anomalías.
Ensayo de tracción destructivo
En el ensayo de tracción destructivo se incrementa la carga hasta la rotura del perno.
Independientemente del tipo de ensayo y el tamaño del perno, la metodología aplicada es la misma. Lo que varía es la presión de la fuerza aplicada.
¿Qué datos se necesitan para realizar el ensayo de tracción?
A la hora de realizar una prueba de estas características debemos tener en cuenta una serie de variables.
El lugar
Normalmente se suelen realizar en galerías excavadas, pero hay que definir si será en los hastiales o en la bóveda.
Diámetro
Es importante valorar el diámetro de perforación en función del tipo de perno que se vaya a ensayar. Si es muy pequeño, impediría la entrada del perno en el terreno, mientras que, si es demasiado grande, es probable que al expandir no se lograra la presión suficiente en las paredes del terreno.
Fecha de instalación
El tiempo transcurrido desde la instalación del perno expansivo hasta el momento de realización del ensayo de tracción puede influir en el resultado.
En periodos largos desde la instalación, nos podemos encontrar desgaste debido al estado de oxidación provocado por la circulación de aguas ácidas altamente corrosivas, movimientos tectónicos en la zona o voladuras que se hayan realizado en la mina.
Información litológica
Se suele solicitar datos al responsable de la operación subterránea acerca de la litología, como datos del RMR o el módulo de Young para conocer con más exactitud las propiedades de la roca.
Equipo y material para el ensayo de tracción de perno expansivo
El equipo y material para el ensayo de tracción se compone de:
Medio de elevación
Es necesario un elemento accesorio imprescindible que permita llegar al perno, si este se encuentra a una elevada altura.
Mordaza
Elemento de sujeción que asegura el bulón durante el proceso de extracción.
Equipo hidráulico
Mediante una bomba hidráulica, se transfiere una presión al perno con el objetivo de aplicar la fuerza necesaria para realizar la prueba. Para ello, es necesario un elemento de unión entre la mordaza y el cilindro
Pasos a seguir para la realización de la prueba
El proceso para la realizar el ensayo de tracción se puede resumir en los siguientes pasos:
- Definir el punto de instalación del perno expansivo
- Realizar la perforación en roca en función del diámetro adecuado
- Introducción del bulón
- Aplicar la presión estimada para su perfecta expansión en el agujero
- Colocación de la mordaza en el casquillo del perno y unión al equipo hidráulico
- Ejercer la fuerza máxima necesaria con la ayuda del gato para la obtención de los resultados del ensayo
Mediciones y análisis de resultados
Una vez finalizado el ensayo, los resultados se registran en una gráfica en forma de curva que representa la carga aplicada y el alargamiento que sufre el perno en base a la tensión aplicada. De esta forma se obtiene una especie de ADN del perno.
Si el resultado de la prueba es positivo, queda demostrado que el perno expansivo está instalado adecuadamente y cumpliendo su función de estabilizar el terreno rocoso.
Por contra, si la instalación del perno no es la correcta, el diámetro no es el adecuado o se encuentran defectos en el mismo, habría que realizar trabajos adicionales para evitar que este problema afecte a la estabilidad del macizo rocoso. Así, será necesario colocar algunos pernos adicionales para garantizar la seguridad de la instalación.
En resumen
El ensayo de tracción de perno expansivo no sólo evalúa la resistencia y la calidad de este tipo de materiales. También permiten detectar posibles anomalías motivadas por una instalación incorrecta o por el desgaste.
Además, este tipo de ensayo es un excelente banco de pruebas para las empresas fabricantes de pernos a la hora de seguir innovando y mejorando sus productos. A través de ensayos propios en zonas conocidas y controladas, tratan de buscar mayores límites del producto y ver cómo éste responde en situaciones climáticas adversas para lograr una mejor calidad y mayor seguridad.
Sobre Onix Underground, el poder de la seguridad.
Somos expertos en perno expansivo y la estabilización de superficies rocosas en trabajos subterráneos y de minería. Nuestro equipo realiza ensayos de tracción de perno expansivo tanto en las operaciones subterráneas de nuestros clientes, como en zonas propias para buscar siempre la mejor calidad de nuestros productos. Garantizando así, la máxima calidad y seguridad tanto para tus equipos humanos como en tus instalaciones.
