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Una máquina de excavación de túneles es un enorme dispositivo de excavación y construcción de túneles que utiliza su enorme cabezal cortador para excavar material del suelo, creando túneles en el proceso. Diferentes máquinas de túnel se han diseñado para excavar túneles y hacer que la construcción sea más fácil. Aquí están algunas de ellas.
Máquina de perforación de túneles (TBM)
La Máquina de perforación de túneles es una de las máquinas de excavación de túneles más populares. Es una máquina cilíndrica colosal con un cabezal cortador en forma de disco grande. Las TBM se utilizan ampliamente para crear túneles para subterráneos, alcantarillas, carreteras y otras construcciones subterráneas. En función de su diseño, una TBM puede clasificarse como de una sola etapa o de varias etapas, así como de cara abierta, de equilibrio de presión, escudo de lodo o escudo de presión de suelo. La TBM utilizada para un proyecto depende principalmente de la geología del suelo y las condiciones de las aguas subterráneas.
Máquina de perforación con barrena
Una máquina de perforación con barrena excava túneles girando un tornillo helicoidal (barrena) para transportar el material excavado al punto de entrada del túnel. A menudo se utiliza para crear túneles relativamente cortos y rectos (perforaciones) con diámetros que suelen ser de hasta 24 pulgadas. Las máquinas de perforación con barrena se controlan y alinean mediante plantillas y rieles, y funcionan mejor en condiciones de suelo estable.
Máquina de microtunelización
Una máquina de microtunelización es un dispositivo de tunelización teledirigido que se utiliza para excavar túneles de pequeño diámetro con alta precisión y mínima interrupción de la superficie. Incluye un cabezal cortador, un sistema de empuje y un sistema de empuje de tuberías, y a menudo utiliza el acondicionamiento del suelo y el transporte de lodo para mantener la estabilidad y eliminar el material excavado. Las máquinas de microtunelización son ideales para áreas urbanas y cerca de estructuras existentes.
Excavación a cielo abierto
El método de excavación a cielo abierto se utiliza a menudo para construir túneles poco profundos o cajas subterráneas. Es más útil para proyectos en los que el túnel no necesita construirse debajo de una estructura existente. El método consiste en excavar una zanja (corte) y luego instalar el techo del túnel (cubierta). Este método es ideal para construir túneles para cruces de carreteras y ferrocarriles. Al utilizar este método, los constructores deben tener cuidado y asegurarse de que las estructuras cercanas estén a una profundidad razonable de la zanja.
El componente principal de cualquier máquina de perforación de túneles es su cabezal cortador. Los cabezales de corte están disponibles en diversas formas y tamaños en función de la geología de la roca por la que se excava el túnel. Algunos cabezales cortadores, conocidos como cortadores de disco, presentan discos circulares que cortan capas de roca dura, mientras que otros utilizan puntos afilados y cuchillas anguladas, conocidas como cortadores en forma de cuña o puntiagudos, para penetrar formaciones geológicas más blandas o fracturadas. Por ejemplo, para suelos y sedimentos blandos, se puede utilizar una máquina de perforación de túneles de cara cerrada con un cabezal de corte cilíndrico. Por el contrario, para la formación de roca dura, se utiliza una máquina de perforación de túneles de presión convergente con un cabezal de corte de disco.
Otro componente crítico de cualquier máquina de excavación de túneles es su sistema de soporte y erección de segmentos. A medida que se excava el túnel, los segmentos de revestimiento del túnel (generalmente segmentos de hormigón prefabricado) se transportan y erigen para soportar las paredes del túnel y mantener la integridad estructural. Otros componentes esenciales influyen en cómo se transportan y eliminan los materiales del sitio del túnel. Esto incluye el equipo de excavación (como transportadores de tornillo o transportadores de cinta), los sistemas de drenaje para aguas subterráneas o escorrentía superficial, y los sistemas de eliminación de escombros que transportan el material excavado a través de tuberías o cintas transportadoras a las instalaciones de tratamiento y eliminación en el sitio.
Toda la maquinaria requiere un mantenimiento e inspección periódicos para funcionar correctamente y de forma segura, y esto es especialmente cierto en el caso de las máquinas de excavación de túneles. Según los expertos, los componentes críticos de la máquina, como las piezas de corte, los sistemas de eliminación de suelo, las correas, los rodillos, las bombas, los rodamientos, las cajas de engranajes, las válvulas y los componentes de presión, deben inspeccionarse en busca de desgaste y daños y reemplazarse cuando sea necesario. Los niveles de fluido hidráulico deben comprobarse y rellenarse siempre que sea necesario, y los sistemas eléctricos deben inspeccionarse en busca de piezas sueltas y deben ser atendidos por un técnico cualificado si se detecta algún problema.
Las máquinas de excavación de túneles desempeñan un papel crucial en diferentes industrias y aplicaciones.
Infraestructura de transporte:
Las máquinas de perforación de túneles excavan túneles para proyectos de transporte, incluidos túneles de carretera, túneles de ferrocarril y túneles de metro. Crean vías para vehículos y trenes para mejorar el flujo del tráfico y la conectividad.
La industria minera:
En el sector minero, las máquinas de excavación de túneles se utilizan para excavar túneles para acceder a los depósitos minerales. Estos túneles proporcionan ventilación, transporte y puntos de acceso para los mineros y los equipos.
Túneles de servicios públicos:
Las máquinas de excavación de túneles crean túneles de servicios públicos que albergan servicios esenciales como tuberías de agua, sistemas de alcantarillado, conductos eléctricos, cables de fibra óptica y sistemas de calefacción. Estas conexiones subterráneas facilitan el mantenimiento y reducen la necesidad de interrupciones en la superficie.
Túneles perforados:
En la agricultura, las máquinas de excavación de túneles se utilizan para crear túneles perforados para sistemas de agricultura ambiental controlada. Estos sistemas proporcionan túneles para que los cultivos crezcan, protegiéndolos de factores ambientales externos.
Túneles de fibra óptica:
Las máquinas de excavación de túneles se utilizan para crear túneles de fibra óptica para redes de telecomunicaciones. Estos túneles proporcionan las vías necesarias para la colocación de cables de fibra óptica, lo que garantiza la alta velocidad de Internet y los servicios de comunicación.
Túneles hidráulicos:
Las máquinas de excavación de túneles se utilizan para crear túneles hidráulicos para sistemas de gestión del agua. Estos túneles facilitan el flujo de agua para fines como el drenaje, el control de inundaciones, el riego o los proyectos de ingeniería hidráulica.
Parques eólicos marinos:
Las máquinas de excavación de túneles se pueden utilizar en la construcción de proyectos de parques eólicos marinos. Excavan túneles para instalar cimientos o rutas de cables que conectan las turbinas eólicas con la red eléctrica en tierra.
Industria de la aviación:
En la industria de la aviación, las máquinas de excavación de túneles se pueden utilizar para proyectos de expansión o construcción de aeropuertos. Excavan túneles para sistemas de transporte, corredores de servicios públicos u otros desarrollos de infraestructura aeroportuaria.
Antes de invertir en una máquina de excavación de túneles, los compradores deben evaluar la aplicación, los parámetros del proyecto y las características de la perforadora. También es fundamental comprender la geología y la composición del terreno que se va a excavar. Las empresas deben comprender las características del material, como la dureza de la roca y si existe alguna infraestructura existente dentro o alrededor del área de excavación, como el asentamiento del suelo o la contaminación. Una evaluación experta de estos factores conducirá a una elección más segura de la perforadora.
Los compradores también deben considerar su capacidad para operar y mantener la máquina. La complejidad de la máquina determinará la capacitación y las habilidades del personal necesarias. También se debe considerar la asistencia posventa de los fabricantes para que los ocupados puedan acceder fácilmente a los servicios de reparación y mantenimiento. Las perforadoras necesitan ser revisadas periódicamente para obtener un rendimiento óptimo.
Los plazos del proyecto y el nivel de precisión requerido en la excavación también afectarán la elección de la perforadora. Los túneles de gran diámetro deben excavarse con precisión. En este caso, se debe seleccionar una TBM con sistemas de guiado avanzados para que la alineación del túnel se pueda monitorizar y controlar con precisión. Es necesario realizar una evaluación temprana de los riesgos para identificar posibles problemas como fallos de equipos o sorpresas geológicas. Se debe incluir un plan de contingencia en el plan del proyecto para garantizar excavaciones oportunas, seguras y eficientes.
El rango presupuestario debe establecerse antes de buscar un modelo de máquina de perforación. Se debe calcular el costo de la perforadora y sus piezas de repuesto, más cualquier gasto adicional relacionado con el proyecto.
Por último, si la máquina se va a alquilar, se debe consultar su disponibilidad con un proveedor de máquinas de túneles unos meses antes de que se necesiten las perforaciones. Se debe firmar un documento legal que establezca los términos y condiciones claros del contrato de alquiler para que haya claridad en ambos lados.
P1: ¿Cuál es la diferencia entre un cabezal cortador y un escudo en una máquina de excavación de túneles?
A1: El cabezal cortador se refiere a la parte frontal de la máquina de perforación de túneles que excava el material. Por otro lado, el escudo es un componente estructural que soporta el túnel a medida que se excava, protegiéndolo de colapsos o deformaciones.
P2: ¿Cuáles son los tres componentes principales de una máquina de excavación de túneles?
A2: Los tres componentes principales de una máquina de excavación de túneles incluyen el sistema de excavación, el sistema de soporte y el sistema de transporte. Diferentes máquinas de excavación de túneles pueden tener configuraciones variables para estos sistemas.
P3: ¿Son las máquinas de excavación de túneles respetuosas con el medio ambiente?
A3: Las máquinas de excavación de túneles se pueden considerar más respetuosas con el medio ambiente que los métodos tradicionales porque reducen las interrupciones en la superficie. Sin embargo, el impacto ambiental depende del diseño de la máquina y de cómo se utiliza.
P4: ¿Cuáles son algunos desarrollos de las máquinas de excavación de túneles?
A4: El desarrollo de las máquinas de excavación de túneles incluye el desarrollo de máquinas más grandes, rápidas e inteligentes. Las máquinas actuales cuentan con sistemas de control automatizados para la tunelización precisa, así como con capacidades de mantenimiento predictivo. Estas características ayudan a evitar los tiempos de inactividad y también pueden garantizar la seguridad del túnel.
