TUNELADORAS
JUAN PABLO CASTRO CAROLINA COBOS HANNEY BAUTISTA WILLIAM SUAREZ
¿QUÉ ES UNA TUNELADORA? • U n a m á q u i n a d e perforación de túneles también conocido como un "mol", es una máquina que se utiliza para excavar túneles con una sección transversal circular a través de una variedad de suelo y estratos de roca.
HISTORIA
• El primer éxito de túnel escudo fue desarrollado por Sir Marc Isambard Brunel para excavar el túnel del Támesis en 1825
HISTORIA
La primera tuneladora se construyo por HenriJoseph. Encargado por el rey de Cerdeña en 1845 para excavar el túnel de ferrocarril Frjus entre Francia e Italia por los Alpes.
HISTORIA • Se componía de más de 100 taladros de percusión montado en la parte delantera de una máquina locomotora de gran tamaño, impulsado desde la entrada del túnel.
HISTORIA • En los Estados Unidos, la primera máquina perforadora que se construyo se utilizó en 1853 durante la construcción del túnel Hoosac. Hecho de hierro fundido, que se conoce como patentado Casa de la máquina de corte de Wilson.
HISTORIA 1978
• Fabricación de la primera tuneladora mecanizada.
• La primera tuneladora de diámetro importante se pone en 1980 funcionamiento (3.80m).
1986
1998
• Creación de la primera tuneladora de ataque puntual
• Fabricación de una primera tuneladora a presión de tierra.
• En Bogotá: Record de las Américas de la más larga excavación 2001 horizontal (1300 m - Ø 2,45 m). • La más grande microtuneladora jamás utilizada (2 metros de diámetro) 2008 y record de longitud en excavación horizontal (966 m). En Francia
¿CÓMO SELECCIONAR LA MAQUINA CORRECTA? • El éxito de la elección de la maquina a usar es el correcto y detallado estudio geológico y geotécnico del corredor por donde esta diseñado el túnel a excavar.
¿CÓMO SELECCIONAR LA MAQUINA CORRECTA?
¿CÓMO FUNCIONAN? La excavación se realiza mediante una cabeza giratoria con elementos de corte.
El empuje se consigue mediante gatos perimetrales en el ul:mo anillo o colocando zapatas móviles.
Trabajan con motores hidráulicos y eléctricos, paro su alimentación es netamente eléctrica.
Detrás del equipo de excavación se sitúa el equipo de rezaga o back up.
¿CÓMO FUNCIONAN? Back Up son diversas maquinas de rieles, ven:lación, depósitos de mortero, y evacuación de material. Los rendimientos dependen de la geología del trazado, a pesar de ello son elevadísimos a comparación de excavaciones tradicionales.
TIPOS DE TUNELADORAS ESCUDO A PRESION DE LODOS
PARA SUELOS
HIDROESCUDO ESCUDO DE PRESION DE TIERRA (EPT)
TUNELADORAS
PARA ROCA
TOPOS ESCUDADAS
ESCUDO MIXSHIELD
DOBLE ESCUDO
PARA SUELOS : ESCUDO A PRESION DE LODOS O MICROTUNELADORAS • Las microtuneladoras EPB son las ideales para trabajar en terrenos homogéneos y blandos, con condiciones geológicas estables.
MAQUINARIA EN TUNELES DE TERRENO BLANDO
Origen en 1825 – Construcción bajo el rio Támesis por Marc Brunel
PARA SUELOS : ESCUDO A PRESION DE LODOS O MICROTUNELADORAS
MICROTUNELADORAS • Los sistemas de perforación de microtúneles representan la solución optima para proyectos de túnel de pequeño diámetro y sin acceso humano. • La máquina microtuneladora se opera y controla de manera remota desde la superficie y es capaz de realizar perforaciones manteniendo las alineaciones verticales y horizontales según proyecto.
MICROTUNELADORAS • CARACTERISTICAS • Rango de diámetros desde DN 250 hasta DN 3000 mm. • Capaces de perforar suelos blandos, frentes mixtos o formaciones rocosas. • Opera por debajo del nivel freá:co. Los sistemas estándar pueden funcionar con presiones hidrostá:cas de hasta 3 bares. • Las máquinas pueden equiparse con sistemas de guiado tanto digital como analógico. • Las máquinas pueden dimensionarse en diámetro al tamaño exacto del proyecto.
PARA SUELOS : HIDROESCUDO • Los hidroescudos son máquinas tuneladoras con un sistema de conducción del escombro por vía húmeda mediante bombeo, que son aplicables en casi todo tipo de geología, principalmente arena, grava y roca. Son las tuneladoras más apropiadas para trabajar bajo niveles freáticos
PARA SUELOS : HIDROESCUDO • En el hidroescudo, el equilibrio se consigue a través de la presión a la que se somete en la cámara el agua o los lodos bentoníticos con el frente de excavación.
PARA SUELOS : HIDROESCUDO • (por bombeo o “vía húmeda”) el material triturado por los brazos de la corona de corte en la cámara de machaqueo, hasta los equipos de separación ubicados en superficie.
PARA SUELOS : ESCUDO A PRESION DE TIERRA EPB • Tuneladora EPB (Earth Preasure Balance) que en castellano significaría mantenimiento de la presión del frente (escudo de presión de tierras).
PARA SUELOS : ESCUDO A PRESION DE TIERRA EPB • En el escudo de presión de tierra (EPB) la presión se logra mediante el llenado de la cámara de material y la extracción se realiza de manera controlada a través de un tornillo sinfín (“vía seca”) conectado con vagonetas de escombros o cintas transportadoras.
PARA SUELOS : ESCUDO A PRESION DE TIERRA EPB • Es decir, las tuneladoras EPB utilizan el escombro de la excavación ubicado en la cámara de extracción para mantener la presión sobre el frente con el fin de evitar subsidencias en la superficie.
FICHA TECNICA EPB
PARA ROCA : TOPOS Son diseñadas para excavar rocas duras o medianas que no necesitan sostenimiento.
No cuentan con cilindros de acero para funciones de en:bación provisional. Para cada ciclo de avance se posicionan los grippers para lo cual se apoya la viga principal en el apoyo trasero.
PARA ROCA : TOPOS
ENSANCHADOR
Se usa para agrandar túneles y evitar las consecuencias de la fuerza de agarre . Tienen grandes zapatas de agarre en frente.
PLANOS INCLINADOS
Para pendientes mayores a 10%, usados para túneles de centrales eléctricas y funiculares subterráneos.
TOPOS
PARA ROCA : ESCUDO Excavan rocas blandas o terrenos que necesitan sostenimiento. Se encuentran preparadas para sostener mediante anillos, trabajan en presencia de nivel freá:co.
El sistema de perforación cosiste en cilindros perimetrales de 1,2 a 1,5 m se apoyan en el ul:mo anillo colocando dovelas de reves:miento. Finaliza colocando anillos de dovela.
Cuentan con grippers que arrancan el suelo y cortadores para romper roca. Además :ene cámaras de transporte para el material arrancado.
Una inyección de mortero o grasa es necesaria para llenar los vacios existentes entre dovelas y el terreno excavado.
PARA ROCA : ESCUDO FRENTE ABIERTO
Cuando el frente del terreno es estable
FRENTE CERRAD O
Terrenos muy inestables como suelos cohesivos, roca suelta y saturados de agua
ESCUDOS
Cierre mecánico. Presurizados. Escudos de Bentonita
PARA ROCA : ESCUDO
PARA ROCA : ESCUDO
La parte delantera soporta la cabeza de corte, contiene el rodamiento principal, la corona de accionamiento y los sellos interno y externo. La posterior, también llamado escudo de anclaje, incorpora las zapatas operables a través de ventanas. En su parte posterior incorpora el erector de dovelas y los cilindros de empuje para la propulsión.
PARA ROCA : ESCUDO
Consta de una cabeza de corte rotativa unida a su soporte y seguida de tres escudos: un escudo telescópico (escudo interno de menor diámetro que se desliza al interior de los escudos exteriores), un escudo de anclaje, o “gripper” y un escudo de cola.
FICHA TECNICA ESCUDO
Diámetro exterior
6,06 metros
Longitud de la TBM
10 metros
Longitud del Back-‐Up
95 metros
Voltaje de trabajo
600 V
Potencia de corte en cabeza
1.020 KW
Potencia total de trabajo
2.107 KW
ROCA: CON DOBLE ESCUDO Capaz de trabajar como topo o escudo en función de la calidad del macizo rocoso. Consta de dos partes, en frente la cabeza de corte y al final el montaje de anillos. Cada parte trabaja de manera independiente alcanzando rendimientos excepcionales.
ROCA: CON DOBLE ESCUDO
En el modo de funcionamiento normal (“modo Doble Escudo), las zapatas de anclaje empujan sobre los hastiales del túnel para reaccionar contra los empujes de perforación. Los cilindros de empuje principal se extienden para empujar a la cabeza de corte hacia delante. La cabeza de corte rotativa corta la roca. El movimiento del escudo telescópico mantiene la máquina a cubierto y protegida del terreno durante su avance de perforación.
AVANCE CABEZA PERFORACIÓN Y RETROCESO
CODOS DE FIJACION FLEXIBLES
FICHA TECNICA DOBLE ESCUDO
REFERENCIA TUNELADORAS La referencia principal recibe constantemente información referente a la situación actual del eje de la máquina, tal y como desviaciones y tendencias, en relación al eje nominal, el conductor del escudo precisa de una confirmación inmediata de los efectos de sus maniobras de conducción, de forma tal que pueda mantener la TBM dentro de lo posible en el eje trazado.
PANEL VISOR TUNELADORAS
Especificaciones Técnicas Diámetro excavado:
10.20 m
Longitud Escudo:
11.38 m
Longitud Total con back Up:
108 m
Peso total:
1 100 Ton
Empuje máximo:
8 400 Ton
Potencia eléctrica instalada:
5000 kVA
Capacidad de retiro escombros:
360 m3/h
Montaje de la estructura “puente”
Preparación Bajada de la transmisión
Bajada de la transmisión
Montaje de motores en la transmisión
Transmisión alistada con los motores
Instalación del brazo del Instalación de Dovelas
Bajada de la Rueda de Corte
Bajada y Colocación del Tornillo Sinfín #2
Tendido de cables eléctricos
Final ensamblaje de escudos
Empuje del escudo contra el terreno
Instalación de la Estructura de Reacción
Fase inicial de arranque
EL ESCUDO MIXSHIELD Es un escudo muy polivalente. La idea básica consiste en perforar en diferentes :pos de geología con una misma máquina, pero con diferentes modos opera:vos. Funciona como hidroescudo, escudo con control de presión de :erra EPB, aire comprimido o escudo abierto. El sostenimiento del frente mediante fluídos es el método de operación más frecuente
Como medio de soporte y de transporte se u:liza una suspensión de bentonita. La mezcla agua/:erra/bentonita se trata en una planta separadora y La suspensión recuperada, se vuelve a introducir en el circuito.
EL ESCUDO MIXSHIELD
TUNELADORA DE ATAQUE PUNTUAL
1.2 m. • Se u:lizan en todo el mundo como alterna:va al pilotaje convencional. • El nuevo sistema de entubación no sólo permi:rá a los contra:stas adentrarse en nuevas áreas, sino también ahorrar :empo y reducir costes en las operaciones de perforación de barrenos de gran diámetro. • La perforación y la instalación de la tubería de reves:miento se pueden realizar en una sola operación, lo que hace que aumente la produc:vidad.
RIESGOS EN EL EMPLEO DE TUNELADORAS
• Posibilidad de asientos del terreno que puedan suponer un colapso del túnel, por lo que se intentará siempre que por encima del túnel haya suficiente montera • Pérdida de terreno que hace que en ocasiones aparezcan chimeneas • Bloqueo de la tuneladora en el terreno. • Presencia de gases. • Posibilidad de que se produzca un incendio. Este riesgo se incrementa en túneles de gran longitud, y puede disminuir, sobre todo si se van construyendo a la vez las necesarias vías de emergencia. • Imposibilidad de realizar tratamientos del terreno desde el interior del túnel.
EL ENTIERRO DE UNA TUNELADORA • Estas gigantescas máquinas requieran longitudes mínimas de túnel para su amor:zación, pues su fabricación, transporte y montaje acarrea un gran coste para la obra. • Por esta razón es una prác:ca habitual sepultar las tuneladoras una vez han completado su uso, como se hizo en la construcción del Airport Link, en (Australia). • Las dos tuneladoras de 12,48 metros de diámetro que se u:lizaron en su construcción, se enterraron en sendas fosas excavadas al efecto tras re:rar sus cumponentes principales y vaciar los sistemas hidráulicos.
