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• Edwin Quina Valencia

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FACULTAD DE INGENIERIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS UNIVERSIDAD CONTINENTAL

TEMA: Maquinas tuneladoras TBM. CURSO: Maquina y Equipos Mineros. DOCENTE: ING. Carlos Eduardo Yungo Suero ALUMNO: Manuel Antonio Quispe Cuaila

Arequipa - Perú

MAQUINA TUNELADORA ( TBM )

DEFINICION:

Una tuneladora, T.B.M. Traducido en el inglés (Tunnel Boring Machine) es una máquina capaz de excavar túneles sección completa, la excavación se realiza mediante una cabeza giratoria con elementos de corte, a la vez que colabora en la colocación de un sostenimiento para garantizar la estabilidad de la excavación y además retiran los escombros. La máquina avanza dejando detrás de sí el túnel terminado, si este es necesario, ya sea en forma provisional o definitiva.

Una de las primeras TUNELADORAS.

DESCRIPCION:

La tuneladora se realiza normalmente mediante una cabeza giratoria equipada con elementos de corte y accionada por motores hidráulicos (alimentados a su vez por motores eléctricos, dado que la alimentación general de la máquina se realiza con energía eléctrica), aun cuando también existen tuneladoras menos mecanizadas sin cabeza giratoria El empuje necesario para adelantar se consigue mediante un sistema de gatos perimetrales que se apoyan en el último anillo de sostenimiento colocado o en zapatas móviles (denominadas grippers), accionados también por gatos que las empujan contra la pared del túnel, de forma que se obtiene un punto fijo desde donde empujarán. Tipos de Tuneladoras (TBM) Se distinguen dos grandes grupos: los topos y los escudos, aun cuando también existen tuneladoras mixtas. TOPOS: Los topos son tuneladoras diseñadas para excavar rocas duras o 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 de corte que realiza la función de entibación provisional. La fuerza de empuje se transmite a la cabeza de corte mediante cilindros (cilindros de empuje). La reacción producida se transmite al hastial del túnel mediante los grippers (fuerza de anclaje). Los grippers también compensan el par producido por la cabeza de corte, que se transmite a éstos a través de la viga principal. Cuando se ha terminado un ciclo de avance, se necesita reposicionar las zapatas de agarre (grippers), para la cual se apoya la viga principal en el apoyo trasero. Una vez anclados los grippers en su nuevo emplazamiento, se libera el apoyo trasero y se inicia un nuevo ciclo de avance.

TUNELADORA TIPO TOPO

Tuneladora tipo Escudo: Los escudos son tuneladoras diseñadas por excavar rocas blandas o suelos, terrenos que necesitan sistemáticamente la colocación de un sostenimiento. A diferencia de los topos, los escudos cuentan con una carcasa metálica exterior (que da el nombre a este tipo de máquina) que sostiene provisionalmente el terreno desde el frente de avance hasta algo más allá de donde se coloca el sostenimiento definitivo, normalmente consistente en anillos formados por unas 7 dovelas. De este modo, se garantiza en todo momento la estabilidad del túnel. A menudo están preparadas para avanzar bajo el nivel freático Tipos de Escudo:  Escudos de frente abierto: se usan cuando el frente del túnel es estable. El sistema de excavación puede ser manual, mediante brazo fresador, con un brazo excavador o con una cabeza giratoria. En algunos casos, se puede colaborar con la estabilidad del frente una vez acabado cada ciclo con unos paneles a modo de reja. Con este tipo de máquina, si la cabeza no es giratoria, es posible trabajar con secciones no circulares. 

Escudos de frente cerrado: se usan cuando el frente del túnel es marcadamente inestable, por ejemplo en terrenos no cohesivos, saturados de agua, etc. La sección excavada ha de ser circular. tiene varios tipos: 

Escudos con cierre mecánico: la entrada y salida de material en el cuarto de tierras se regula mediante dos puertas de apertura controlada hidráulicamente. La máquina tiene limitaciones con presencia de agua.



Escudos presurizados con aire comprimido: prácticamente no se usan.



Escudos de bentonita o hidroescudos: con la inyección de bentonita se consigue estabilizar el terreno por sus propiedades tixotrópicas y facilitar el transporte de material mediante bombeo.



Escudos de balance de presión de tierras o EPBs: el material es extraído del cuarto de tierras mediante un tornillo de Arquímedes. Variando la fuerza de empuje de avance y la velocidad de extracción del tornillo, se consigue controlar la presión de balance de las tierras, para que ésta garantice la estabilidad del frente y se minimicen los asentamientos en superficie. Para facilitar la evacuación de productos poco plásticos con tornillos, a menudo se han de inyectar productos químicos por aumentar la plasticidad de los terrenos. Hoy en día, las EPB son la tecnología predominante en cuando a excavación de túneles bajo nivel freático. Tuneladora tipo ESCUDO

Tuneladora tipo doble Escudo: Otra modalidad de tuneladora es la denominada Doble Escudo, capaz de trabajar como topo o como escudo, en función de la calidad del macizo rocoso, siendo la mejor solución para macizos con tramos de tipología variable suelo-roca. En este tipo de tuneladoras el escudo está dividido en dos partes, la delantera en la que se encuentra la cabeza de corte, y la zona trasera en la que se realiza el montaje del anillo de dovelas. El movimiento de estas dos partes del escudo es independiente, situándose los "grippers" en un hueco abierto entre ambas, por lo que la cabeza puede excavar mientras que en la cola del escudo se van montando los anillos de dovelas. De esta manera los rendimientos alcanzados con este sistema son mucho mayores

que con un escudo simple. Este sistema se aplica en aquellos terrenos capaces de resistir la presión que transmiten los “grippers”. Al mismo tiempo que los cilindros de empuje principal impulsan hacia delante el escudo de cabeza y la rueda de corte realizan la excavación, en el escudo trasero se procede al montaje de un nuevo anillo de dovelas de sostenimiento al abrigo del mismo.

Partes principales:

Caracteristicas de Tubeladora: Son máquinas gigantes, con un peso de 4.366 toneladas, una potencia de 12.000 kilovatios, una longitud de 107 metros, un diámetro de 15,2 metros y una altura de unos 5 pisos, las tuneladoras son capaces de todo.. Su precio aproximado es de más de 40 millones de euros Dulcinea y Tizona fueron hasta su momento las dos máquinas más grandes de estas características jamás construidas y fueron utilizadas en las obras de la M-30, las maquinas se construyeron en Japón y luego se terminaron en Asturias. Pueden hacer túneles de autovía de tres carriles sin peligro, a bajo coste y con rapidez. Detrás de los equipos de excavación y avance se sitúa el denominado "equipo de rezaga".

Ventajas y desventajas de la Tubeladora: Ventajas: Mayor rendimiento en el avance de la excavación, además de quedar el túnel prácticamente terminado al colocarse el revestimiento al mismo tiempo que se va perforando el terreno. Desventajas: Se ha de tener en cuenta que se está ante una máquina de alto coste y que es un prototipo diseñado para responder a las necesidades de un terreno de Características determinadas, una inadecuada elección o mal diseño de la tuneladora o un equipo humano no especializado en su manejo supondrán un fracaso en su correcta utilización. Conclusiones: La construcción de túneles con tuneladoras presenta indudables ventajas mayor seguridad durante la construcción Mayores velocidades de avance y, consecuentemente menores costos. Sin embargo, la utilización de las tuneladoras tienen importantes condicionantes. El túnel debe tener una longitud mínima; del orden de 4 km en el caso de macizos rocosos. ƒ

Actualmente el diámetro de excavación en los macizos rocosos está limitado a poco más de 14 m. La construcción de túneles con tuneladoras es un método Extraordinariamente rígido; de tal forma que si la tuneladora está mal elegida los rendimientos son muy bajos y, en casos extremos,

el túnel no se puede acabar. Para ayudar en la selección de la tuneladora más apropiada, con la se ha desarrollado el Rock Mass Excavability (RME).