Tuneladora
Una tuneladora, T.B.M. (del anglés Tunnel Boring Machine) o minador a secció completa és una màquina capaç d'excavar túnelés a secció completa, al mateix temps que colabora en la colocació de la entibación per a la sustentació del túnel si esta és necessària, ya siga de forma provisional o definitiva.
L'excavació es realisa normalment per mig d'un cap giratori equipat en elements de tall i accionada per motors hidràulics (alimentats a la seua volta per motors elèctrics, ya que l'alimentació general de la màquina es realisa en energia elèctrica), aun cuando també existixen tuneladoras menys mecanisades sense cap giratori. L'espente necessari per a alvançar es conseguix per mig d'un sistema de gats perimetrals que es recolzen en l'últim anell de sosteniment colocat o en zapatas mòvils (denominades grippers), accionados també per gats que les espenten contra la paret del túnel, de manera que es conseguix un punt fix des d'a on espenten.
Darrere dels equips d'excavació i alvanç se situa el denominat "equip de ressaga" de la tuneladora (o en denominació anglesa back up), constituït per una série de plataformes arrastrades per la pròpia màquina i que, a sovint, roden sobre rieles que la mateixa tuneladora coloca, a on s'estagen tots els equips transformadors, de ventilació, depòsits de morter i el sistema d'evacuació del material excavat.
Els rendiments conseguits en tuneladoras de cap giratori són elevadíssims si es comparen en atres métodos d'excavació de túnels, pero el seu us no és rendable fins a una llongitut mínima de túnel a excavar: fa falta amortisar el preu de la màquina i calcular el temps que es tarda en dissenyar-la, fabricar-la, transportar-la i montar-la (que pot aplegar als dos anys). Ademés, els túnels a excavar en tuneladora tenen que tindre ràdios de curvatura elevats perque les màquines no poden fer curves tancades, i la secció té que ser circular en túnels excavats en cap giratori.
La primera màquina perforadora que va fer un túnel a una distància considerable va ser inventada en 1863, pel britànic Frederick Beaumont, la Tuneladora Beaumont Boring Machine va ser millorada encara més en 1880, va ser provat en èxit en el primer túnel del Canal de la Taca en 1878.[1]
Tipos de tuneladoras
[editar | editar còdic]Es distinguixen dos grans grups: els talps i els escuts, aun cuando també existixen tuneladoras mixtes com les que excaven actualment la llínea 9 del Metro de Barcelona.
Talps
[editar | editar còdic]Els talps són tuneladoras dissenyades per a excavar rocas dures o mijanes, sense massa necessitats de sosteniment. La seua diferència fonamental en els escuts és que no estan dotats d'un cilindre d'acer despuix de la roda de cort que realisa la funció d'entibación provisional.
La força d'espente es transmet al cap de tall per mig de cilindres (cilindres d'espente). La reacció produïda es transmet al hastial del túnel per mig dels grippers (força de anclaje). Els grippers també compensen el parell produït pel cap de tall, que es transmet a estos a través del voltó principal.
Quan s'ha terminat un cicle d'alvanç, es necessita reposicionar les zapatas d'agarre (grippers), per a la qual es recolza el voltó principal en el respal atrasser. Una volta ancorats els grippers en el seu nou emplaçament, es llibera el respal atrasser i s'inicia un nou cicle d'alvanç.
Escuts
[editar | editar còdic]Els escuts són tuneladoras dissenyades per excavar roques blanes o sols, terrenys que necessiten sistemàticament la colocació d'un sosteniment. A diferència dels talps, els escuts conten en una carcassa metàlica exterior (que dona el nom a este tipo de màquina) que sosté provisionalment el terreny des del front d'alvanç fins a alguna cosa més allà d'a on es coloca el sosteniment definitiu, normalment consistent en anells formats per unes 7 dovelas. D'esta manera, es garantisa en tot moment l'estabilitat del túnel. A sovint estan preparades per a alvançar baix el nivell freàtic.
Si es tracta d'una tuneladora de cap giratori, sol estar equipada en piques, rastreles o "rippers" (elements que arranquen els sols) i talladors (elements que trenquen per indentación la roca). També dispon d'una série d'obertures, freqüentment regulables, per a on el material arrancat pansa a una cambra situada despuix de la roda de tall i des d'a on es transporta posteriorment cap a l'exterior de la màquina.
Despuix d'esta cambra s'estagen els motors i el lloc de mando de la màquina, espais completament protegits per la carcassa metàlica.
Seguidament està tot el sistema de perforació: primer els cilindres perimetrals (en un recorregut entre 1,20 i 1,50 m). Estos gats perimetrals es recolzen contra l'últim anell colocat de dovelas del revestiment definitiu del túnel. Quan finalisa el recorregut dels cilindres d'alvanç, es coloca un nou anell de dovelas (en l'interior de la carcassa, que s'estén alguna cosa més allà, de manera que el túnel sempre està sostingut) i s'escomença un nou cicle d'excavació. Una injecció de morter o grassa és necessària per a omplir el buit de 7 a 9 cm de gros entre les dovelas i el terreny excavat.
Es distinguixen dos grans grups d'escuts, d'entre els que es distinguixen les tipologies que s'expliciten a continuació:
- Escuts de front obert: s'usen quan el front del túnel és estable. El sistema d'excavació pot ser manual, per mig de braç fresador, en un braç excavador o en un cap giratori. En alguns casos, es pot colaborar en l'estabilitat del front una volta acabat cada cicle en uns panels a modo de reixa. En este tipo de màquina, si el cap no és giratòria, és possible treballar en seccions no circulares.
- Escuts de front tancat: s'usen quan el front del túnel és marcadament inestable, per eixemple en terrenys no cohesivos, saturats d'aigua, etc. La secció excavada ha de ser circular. té varis tipos:
- Escuts en tancament mecànic: l'entrada i eixida de material en el quarto de terres es regula per mig de dos portes d'obertura controlada hidráulicamente. La màquina té llimitacions en presència d'aigua.
- Escuts presurizados en aire comprimit: pràcticament no s'usen.
- Escuts d'bentonita o hidroescudos: en l'injecció de bentonita es conseguix estabilisar el terreny per les seues propietats tixotrópicas i facilitar el transport de material per mig de bombeig.
- Escuts de balanç de pressió de terres o EPBs: el material és extret del quarto de terres per mig d'un tornell de Arquímedes. Variant la força d'espente d'alvanç i la velocitat d'extracció del tornell, es conseguix controlar la pressió de balanç de les terres, per a que esta garantise l'estabilitat del front i es minimisen els assentaments en superfície. Per a facilitar l'evacuació de productes poc plàstics en tornells, a sovint s'han d'injectar productes químics per aumentar la plasticidad dels terrenys. Hui en dia, les EPB són la tecnologia predominant en quan a excavació de túnels baix nivell freàtic.
Doble Escut
[editar | editar còdic]Una atra modalitat de tuneladora és la denominada Doble Escut, capaç de treballar com a talp o com a escut, en funció de la calitat del massiç rocós, sent la millor solució per a massiços en trams de tipologia variable solc-roca. En este tipo de tuneladoras l'escut està dividit en dos parts, la davantera en la que es troba el cap de tall, i la zona atrassera en la que es realisa el montage de l'anell de dovelas.
El moviment d'estes dos parts de l'escut és independent, situant-se els "grippers" en un buit obert entre abdós, per lo que el cap pot excavar mentres que en la coa de l'escut es van montant els anells de dovelas. D'esta manera els rendiments alcançats en este sistema són molt majors que en un escut simple. Este sistema s'aplica en aquells terrenys capaços de resistir la pressió que transmeten els “grippers”. Al mateix temps que els cilindres d'espente principal impulsen cap a davant l'escut de cap i la roda de tall realisa l'excavació, en l'escut atrasser es procedix al montage d'un nou anell de dovelas de sosteniment a l'abric del mateix.
Quan el terreny és més dèbil i no és capaç de resistir la pressió dels “grippers”, la tuneladora funciona com a escut simple, tancant-se el buit dels "grippers", i recolzant-se la tuneladora, per mig d'uns cilindres auxiliars, en l'últim anell colocat, per a aixina obtindre la reacció necessària per a l'espente del cap de cort (és dir, com treballa un escut normal). Per això, treballant en modo escude, no és possible simultanear l'excavació en el montage de l'anell de dovelas.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Tuneladora» (en espanyol). Consultat el 30 d'agost de 2023.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Tuneladora» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.