Tuneladora

TUNELADORA T.B.M.

Una tuneladora, T.B.M. o minador a sección completa o “topo” es una máquina utilizada para excavar túneles con una sección circular a través de una variedad de estratos de suelo y roca, a la vez que colabora en la colocación de un sostenimiento si este es necesario, ya sea en forma provisional o definitiva. Dicha máquina puede perforar a través de prácticamente cualquier cosa, desde roca dura hasta la arena y, el diámetro del túnel a realizar puede ir desde UN METRO (hecho con micro-TBM) A CASI 16 METROS hasta la fecha.

Estas máquinas de perforación de túneles se utilizan como una alternativa a la perforación y detonación en la roca y los métodos convencionales de minería a mano en el suelo, ya que las tuneladoras tienen la ventaja de limitar la alteración a la tierra en el lugar y la producción de una pared del túnel, sin problemas. Esto reduce significativamente el costo del revestimiento del túnel, y los hace adecuados para su uso en zonas densamente urbanizadas. La principal desventaja es el costo por adelantado, por ello su uso no es rentable hasta una longitud mínima de túnel a excavar: hace falta amortizar el precio de la máquina y eclipsar el tiempo que se tarda en diseñarla, fabricarla, transportarla y montarla (que puede llevar hasta dos años). Además, los túneles a excavar con la tuneladora tienen que tener radios de curvatura elevados porque las máquinas no aceptan curvas cerradas.

Historia

La primer tuneladora exitosa fue desarrollada por Sir Marc Isambard Brunel para excavar el túnel del Támesis en 1825. Sin embargo, esto sólo fue la invención del concepto del escudo y no implica la construcción de una tuneladora completa, la excavación todavía tenía que llevarse a cabo de los métodos de excavación al estándar.

El descubrimiento que hizo eficientes y confiables a las tuneladoras fue la invención de la cabeza giratoria montada con los cortadores de disco. Inicialmente, el acero de los discos que Robbins utilizaba giraban en un movimiento circular para excavar el frente de excavación, pero pronto descubrió que estos picos, sin importar lo fuertes que eran, tenían que ser cambiados con frecuencia, ya que se rompían o eran arrancados.

Mediante la sustitución de las selecciones con más cortadores de disco, de mayor duración, este problema se redujo significativamente. El diseño se utilizó por primera vez con éxito en el túnel del río Humber de alcantarillado en 1956 (Foley, 2009). Desde entonces, todas las máquinas de éxito en túneles difíciles de roca perforada han utilizado la rotación de las ruedas de corte con los cortadores de disco circular.

Descripción

Las tuneladoras modernas suelen consistirse de una rueda de corte giratorio, llamado cabeza de corte, seguido de un rodamiento principal, un sistema de empuje y arrastre de los mecanismos de apoyo. El tipo de máquina que se utiliza depende de la geología en particular del proyecto, la cantidad de agua subterránea y otros factores presentes.

Fases de la excavación:

Cabezal: es accionado por un motor eléctrico y funciona como una taladradora común. Al girar el cabezal, sus dientes y rodillos perforan la roca.

Cabina de control: va detrás de la cabeza cortadora. Los sistemas del aparato son controlados por un ordenador. Un sistema de guía mediante laser mantiene la máquina en curso.

Ariete hidráulico: empuja el cabezal a través del subsuelo. A medida que avanza el cabezal la tierra extraída se transporta al exterior por túnel recién creado.

Tornillo: la tierra es transportada por medio de un conducto llamado “tornillo de Arquímedes”*1 hasta los vagones que la llevan al exterior.

Luego de esto faltaría aplicar el blindaje a las galerías del túnel.

Transporte del blindaje: según avanza la perforadora, se ponen gigantescos segmentos de hormigón que recubren el túnel. Una cinta continua transporta estas secciones hasta su ubicación.

Tipos de tuneladoras

Se distinguen dos grandes grupos: los topos y los escudos. Los cuales se describen a continuación:

Topos

Los topos son tuneladoras diseñadas para excavar rocas duras o de durezas medianas, sin demasiadas necesidades de sostenimiento. Su diferencia fundamental con los escudos es que no están dotados de un cilindro de acero tras la rueda

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