Máquina de perforación túnel

Tipos de máquinas perforadoras de túneles

Excepto por algunos tipos de túneles naturales, la mayoría de los túneles necesitan máquinas para ayudar a crearlos. Hay muchos tipos de máquinas para perforar túneles:

• Máquina de Perforación de Túneles (TBM):

  Un enorme eje con un disco rotatorio y enormes cabezales cortadores se denomina Máquina de Perforación de Túneles o TBM. La TBM puede excavar materiales desde la cara del túnel hacia adelante. Es la máquina de tunelización más popular para túneles en suelos blandos como arcilla y suelo arenoso y roca sólida. Puede construir túneles de diversas formas y tamaños. La TBM también revestirá inmediatamente el túnel con segmentos de hormigón prefabricados para evitar que el túnel se derrumbe.

• Escudo de Equilibrio de Presión de Tierra:

  Esta máquina de perforación es una máquina de escudo. Tiene una cara frontal abierta con un cabezal cortador detrás. El cabezal cortador cortará la tierra y el suelo. Los escombros excavados se retirarán del túnel a través de una tubería o una cinta transportadora. Esta máquina es buena para suelos cohesivos como la arcilla o áreas que tienen alta presión de agua.

• Método de Tunelización Convencional:

  Este método utiliza una combinación de perforación y voladura para tunelizar a través de la tierra. Se hacen agujeros de perforación y se colocan explosivos en los agujeros. La voladura puede fragmentar la cara de la roca. Un sistema de soporte primario se encargará entonces del túnel para que no haya derrumbes. El sistema de soporte primario puede tener hormigón, malla, pernos de roca o juegos de acero.

• TBM de Doble Escudo:

  Esta TBM tiene dos escudos. El escudo frontal se llama escudo de excavación, y el escudo trasero se llama escudo de cola. El nuevo revestimiento segmentario se ensambla entre los dos escudos mientras la excavación se produce al mismo tiempo. Esto ayuda a construir túneles largos en roca dura de manera eficiente sin interrupciones ni interrupciones.

• Perforación Direccional Horizontal:(HDD)

  Una máquina HDD tiene un pequeño punto de entrada en la superficie y luego perfora rápidamente una ruta estimada del tamaño y la longitud requeridos que está horizontalmente bajo tierra. Se utilizará una cabeza de perforación para pilotar la perforación. Luego, se tirará hacia atrás un escariador para hacer el tamaño real del agujero. Esta máquina es muy buena para usar cuando hay una interrupción mínima en el área de tierra de la superficie y el cambio de ruta también es difícil de hacer.

• Máquina de Microtunelización:

  Una máquina de microtunelización es muy buena para excavar túneles de pequeño diámetro con mucha precisión y también profundamente bajo tierra. Esta máquina también puede crear túneles incluso si hay suelos blandos. Una máquina de microtunelización se puede dirigir con mucha precisión. También puede utilizar un sistema de excavación que no tiene gato, y este método utiliza una lechada para eliminar el material excavado.

Especificaciones y mantenimiento de las máquinas perforadoras de túneles

Las especificaciones de las máquinas perforadoras de túneles pueden variar para adaptarse a diferentes aplicaciones, pero tienden a compartir características clave similares.

• Diámetro y longitud

  El diámetro de la TBM es una especificación crítica, ya que indica el tamaño del túnel. A menudo se combina con la longitud de la máquina. Las TBM están disponibles en tamaños distintos que van desde pequeños hasta gigantescos para satisfacer las diferentes necesidades del proyecto. Las TBM de mayor diámetro son apropiadas para túneles más grandes o proyectos con múltiples túneles que requieren maquinaria sustancial.

• Sistema de corte

  El tipo de TBM utilizada y el número de ellas también son especificaciones clave. Diferentes proyectos requieren diferentes tipos de TBM. Por ejemplo, las TBM de equilibrio de presión de tierra (EPB) son adecuadas para arenisca cohesiva, mientras que las TBM de cortador de disco son más apropiadas para roca dura. Las TBM pueden tener tan solo 1-2 cortadores o más de 50 de ellos.

• Método de excavación

  El tipo de mecanismo de excavación también es crucial. Ya sea una banda, un tornillo o una bomba de lechada, hace una diferencia en cómo se mueve el material excavado (lodo rojo) fuera del túnel.

• Sistema de soporte

  Estos pueden ser blindados, de cara abierta o semi-blindados, dependiendo de los requisitos de presión del terreno. Los diseños blindados ofrecen un soporte máximo a través de escudos rígidos que rodean el cabezal cortador, mientras que los estilos de cara abierta emplean un cabezal cortador sin escudos externos frente a él. Las formas semi-blindadas tienen escudos detrás del cabezal cortador.

• Par de perforación

  El par de perforación representa la fuerza de rotación producida por el motor de perforación. Es una medida de la motivación y la potencia de la máquina para penetrar diversas formaciones rocosas. Las TBM más grandes suelen tener una mayor capacidad de par de perforación debido a sus motores y sistemas hidráulicos más importantes.

• Velocidad de excavación

  La velocidad de excavación indica la rapidez con la que la máquina perforadora de túneles puede crear el túnel. Las tasas de excavación varían según el tipo y el tamaño del equipo de perforación de túneles, el material geológico que se perfora y los parámetros específicos del proyecto.

• Potencia hidráulica

  Una TBM requiere poderosos sistemas hidráulicos para accionar los diversos componentes. Estos incluyen el cabezal cortador, las cintas transportadoras y los mecanismos de soporte, entre otros. La potencia hidráulica de una TBM determina qué tan bien puede realizar tareas complejas en entornos de túnel hostiles.

• Peso y eficiencia operativa

  Estos a menudo se enumeran como una unidad combinada. Las máquinas perforadoras de túneles grandes son pesadas (pesan) y pueden operar a un ritmo más relajado para evitar el desgaste. Los más pequeños son lo suficientemente ligeros como para transportarse y pueden ir más rápido que sus homólogos más grandes.

Mantenimiento

El mantenimiento adecuado y las reparaciones oportunas son clave para extender la vida útil de las máquinas de túnel y mejorar la eficacia operativa. Las inspecciones programadas regularmente y las actividades de mantenimiento preventivo que se planifican como parte de las rutinas de mantenimiento de la máquina perforadora de túneles ayudan a minimizar las averías y garantizar que el equipo funcione de forma segura y eficiente en todo momento.

• Es importante monitorear de cerca la condición física de los componentes cruciales de la máquina para detectar la fatiga de los componentes y otros daños físicos.
• Los valores de los parámetros operativos, como el par, la presión, el consumo de energía y más, deben compararse repetidamente con los valores ideales para detectar cualquier cambio anormal desde el principio.
• Reemplace las piezas desgastadas y realice calibraciones regulares para mantener el equipo funcionando dentro de las tolerancias especificadas.

Escenarios de uso de máquinas perforadoras de túneles

Las perforadoras de túneles juegan un papel integral en la infraestructura de transporte y en muchos sectores industriales.

• Industria de la construcción para la construcción de túneles

  Las máquinas perforadoras de túneles crean túneles de transporte para carreteras, ferrocarriles y proyectos de vías fluviales. Las perforadoras aumentan la productividad al mismo tiempo que garantizan la seguridad de los trabajadores. El uso de máquinas de túnel reduce en gran medida el número de trabajadores necesarios bajo tierra. Esto reduce los costes y los riesgos de posibles accidentes.

• Industria minera

  En la minería, las máquinas perforadoras de túneles crean pozos horizontales y verticales para acceder a los yacimientos de mineral. Las perforadoras mejoran la ventilación, la extracción y el acceso a las minas. La precisión de las máquinas permite un uso óptimo de los recursos minerales. Esto maximiza los rendimientos y la eficiencia en las operaciones mineras.

• Túneles de servicios públicos

  Las máquinas perforadoras de túneles también crean túneles de servicios públicos que albergan servicios esenciales como tuberías de agua, cables eléctricos, líneas de fibra óptica y redes de calefacción. Esto ayuda en el acceso rápido y el mantenimiento de estos servicios vitales. Los túneles de servicios públicos minimizan las interrupciones en la superficie y proporcionan un acceso fácil para las reparaciones bajo tierra.

• Expansión del sistema de metro

  En el transporte urbano, las máquinas de túnel se utilizan ampliamente para expandir los sistemas de metro. Permiten la construcción de nuevas líneas de metro bajo áreas densamente pobladas con un impacto mínimo en la vida diaria sobre el suelo. La precisión de las máquinas ayuda a construir estaciones y lechos de vía con especificaciones exactas.

• Remediación ambiental

  Las máquinas perforadoras de túneles también ayudan en la remediación ambiental creando túneles para acceder a sitios contaminados para operaciones de limpieza. La tunelización de precisión permite la descontaminación dirigida, minimizando la perturbación de las áreas no afectadas.

Cómo elegir una máquina perforadora de túneles

Antes de invertir en una máquina de perforación de túneles en venta, es esencial considerar los parámetros de la perforadora de túneles que coincidan con los requisitos del proyecto. Los siguientes pasos ayudarán a los compradores a elegir la máquina de tunelización correcta:

• Identificar los requisitos y las limitaciones del proyecto: El primer paso es comprender claramente los requisitos y las limitaciones del proyecto. Esto incluye el diámetro y la longitud del túnel, la geología del suelo, el método de excavación, la velocidad de tunelización y las limitaciones presupuestarias y logísticas. Al comprar una perforadora de túneles que coincida con las necesidades del proyecto, los compradores pueden garantizar un proceso de excavación sin problemas.
• Comprender el tipo de máquina perforadora de túneles: Familiarícese con los diferentes tipos de máquinas perforadoras de túneles disponibles. Cada uno tiene su propio mecanismo de funcionamiento y es adecuado para excavar diferentes tipos de materiales. Elija la máquina perforadora de túneles que mejor se adapte al tipo de suelo del sitio del proyecto.
• Examinar las características de la máquina de perforación de túneles: Al seleccionar una perforadora de túneles, compare sus características, como el diámetro y la longitud máximos que puede perforar, el tipo de cabezal cortador que utiliza para la excavación, la velocidad de la TBM, la eficiencia de su sistema de limpieza y su sistema de automatización y monitoreo. Seleccione una perforadora que tenga las características requeridas para el proyecto.
• Considere el mantenimiento y el soporte: La mayoría de las máquinas de perforación de túneles en venta tienen piezas complejas que necesitan mantenimiento regular. Elija una máquina perforadora de túneles que tenga requisitos de mantenimiento fáciles y un buen soporte del fabricante. Considere la disponibilidad de piezas de repuesto.
• Características de seguridad: La perforación de túneles es una tarea desafiante y riesgosa, por lo que busque máquinas de perforación de túneles que tengan características de seguridad avanzadas para proteger al operador y la máquina. Estas podrían incluir sistemas de prevención de incendios y explosiones, mecanismos de respuesta a emergencias y sistemas de protección del operador.

Preguntas y respuestas

P1: ¿Qué tan grandes pueden ser los túneles cuando se perforan con máquinas perforadoras de túneles?

A1: El diámetro y la altura de los túneles que las máquinas pueden perforar varían según el tipo de máquina perforadora de túneles en cuestión, sus dimensiones y especificaciones. Se fabrican diversas máquinas perforadoras de túneles para crear túneles de diferentes tamaños. Por ejemplo, las mega TBM están hechas para perforar túneles con diámetros de hasta 20 pies o incluso mayores. Estas máquinas son ideales para la construcción de túneles para el transporte por carretera o ferrocarril. Por otro lado, las máquinas perforadoras de túneles más pequeñas, como las TBM de suelo blando o de perforación de tierra, pueden crear túneles con diámetros que van de 2 a 12 pies. Al igual que sus contrapartes más grandes, estas máquinas se utilizan para diferentes aplicaciones, incluida la instalación de servicios públicos o corredores de transporte a pequeña escala.

P2: ¿Qué tan largos pueden ser los túneles cuando se perforan con una máquina perforadora de túneles?

A2: No hay límite para la longitud de un túnel que una máquina puede perforar siempre que se use la máquina correcta y las condiciones geológicas sean adecuadas. Sin embargo, la mayoría de las máquinas perforadoras de túneles pueden perforar túneles que tienen entre 1 y 100 millas de largo. Además, se sabe que algunas máquinas perforadoras de túneles, como las máquinas de perforación de túneles gigantes (TBM), han perforado túneles que tienen más de 5000 kilómetros.

P3: ¿Cuáles son algunos de los desafíos que se encuentran al utilizar máquinas perforadoras de túneles?

A3: Varios desafíos pueden afectar el éxito de un proyecto de perforación de túneles cuando se utiliza una máquina perforadora de túneles. Estos incluyen desafíos geológicos como condiciones de suelo variables, suelos o formaciones rocosas inestables y flujo de agua subterránea o alta entrada de agua. Otro gran desafío que puede afectar la perforación de túneles son los problemas técnicos de la máquina. Estos problemas técnicos podrían surgir con el sistema de corte de la máquina perforadora de túneles, el mecanismo de excavación u otros componentes vitales. También hay desafíos ambientales que surgen, especialmente cuando se túnel debajo o a través de ecosistemas protegidos. Tal desafío ambiental podría requerir evaluaciones ambientales estrictas y sistemas de monitoreo. Además, el presupuesto del proyecto puede representar un desafío cuando se utiliza una máquina perforadora de túneles. Esto se debe a que el costo de la máquina perforadora de túneles, el alquiler y las tarifas de servicio pueden ser más altos de lo previsto.