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La broca puede considerarse el ‘punto de contacto’ de un sofisticado sistema de ingeniería que, en esencia, convierte la energía hidráulica en ondas de impacto que quiebran la roca. Sandvik Mining se propuso desarrollar una broca nueva a medida para solucionar un problema persistente de duración de la herramienta que experimentaba un cliente en el norte de Suecia. Luego de tres años de desarrollo intensivo, el ingeniero principal Andreas Rindeskär no oculta su satisfacción por su diseño ‘top center’.

Para dotar la broca de las propiedades que queríamos, tuvimos que crear un diseño totalmente nuevo”, dice.

El jefe de producto Robert Grandin fue uno de los promotores del proyecto de I+D.

“Básicamente, el nuevo diseño de broca produce más metros perforados por turno comparado con una broca estándar; se alargan los tiempos entre cambios de broca y las velocidades de penetración son más altas”, explica Grandin. “A los operadores de perforadoras, les encanta el producto porque no quieren salir de la cabina para cambiar la broca si no es absolutamente necesario”.

Un problema crucial era la falta de espacio en el cabezal de la broca.

“Con los diseños utilizados durante los últimos 20 años, prácticamente no había espacio para nada”, dice Rindeskär. “Para dotar la broca de las propiedades que queríamos, tuvimos que crear un diseño totalmente nuevo”.

La primera prioridad de Rindeskär y de su colega John Hammargren fue alargar la vida útil. El principal criterio para desechar una broca es el desgaste excesivo del diámetro. Por lo tanto, la solución más fácil es añadir más botones de calibre. Sin embargo, como falta espacio, esto puede ser problemático. Además, con más botones de carburo de tungsteno, o botones más grandes, suele disminuir la velocidad de penetración: a igual fuerza de impacto, baja la fuerza neta por botón.

El nuevo diseño soluciona estos problemas con un frontal elevado, que eleva dos o tres botones frontales unos pocos milímetros por encima de los botones de calibre situados en la periferia. Los botones frontales están ligeramente inclinados respecto al eje simétrico de la broca. El frontal elevado crea un patrón de agujeros algo rebajado que modifica la acción de rotura y mejora el rendimiento.

El frontal elevado no disminuye la velocidad de penetración –hasta puede aumentarla– al reducir la retrituración y facilitar el paso de los cortes.

El know-how en acero permitió aumentar los niveles de esfuerzo en el cuerpo de la broca. La vida de diseño de la broca es de unos 500 metros en condiciones abrasivas, lo que significa que se han sacrificado en cierta medida las propiedades de fatiga del acero para aumentar la resistencia al desgaste.

La gran precisión y confiabilidad del proceso actual de producción ha sido un facilitador clave para aumentar los límites de esfuerzo y permite tolerancias de fabricación muy estrechas.

La broca ‘top center’ también lleva una nueva aleación de carburo de tungsteno cementado, la GC80. “El problema con el carburo de tungsteno es que obliga a elegir entre resistencia al desgaste o tenacidad”, explica Grandin. “Cuando desarrollamos la GC80, quisimos combinar lo mejor de ambos mundos”.