Las 6 innovaciones que presentan las tuneladoras

Las tuneladoras (TBM) tienen la reputación de ser pesadas y caras. Pero las innovaciones en el sector están aumentando la velocidad a la que pueden operar, automatizando procesos y mejorando su capacidad para monitorear condiciones geotécnicas complejas.

Las innovaciones recientes incluyen:

1) Aprovechar el Internet industrial de las cosas (IIoT)

Los operadores de tuneladoras deben poder tomar medidas correctivas si cambian las condiciones geotécnicas. Una tuneladora puede tener hasta 5.000 sensores, recopilando datos a diferentes velocidades sobre métricas que incluyen el rendimiento de la superficie de corte, el progreso avanzado y el par de la rueda de corte.

El fabricante de TBM Herrenknecht desarrolló recientemente una nueva plataforma IIoT para recopilar y administrar datos de sensores inalámbricos y almacenarlos en una base de datos de almacenamiento central basada en la nube.

La plataforma admite más de 2.000 tuneladoras, de las cuales hasta 700 pueden estar en el campo en cualquier momento. Los datos se almacenan en computadoras en la sala de control de la tuneladora y se cargan en la nube cuando hay conectividad a Internet: con las máquinas trabajando hasta 10-15 km bajo tierra, pueden estar fuera de línea durante días, semanas o incluso meses.

Herrenknecht también ha subido 40 años de datos históricos en diferentes formatos a la plataforma.

2) Cambios en el diámetro del túnel

El fabricante estadounidense Robbins reclamó un cambio de diámetro de TBM en el túnel en el túnel de alivio de drenaje Mill Creek de 8 km de largo en Dallas, Texas.

El túnel tiene dos diámetros porque a medida que se mueve río abajo, aumentan los requisitos de flujo. Como resultado, la tuneladora fue diseñada para pasar de 11,6 m de diámetro a 9,9 m.

Robbins trabajó con la empresa conjunta Southland/Mole para diseñar primero una máquina completamente más pequeña y luego hizo un "kit" que actuaba como una segunda piel más grande.

Cuando llegó el momento de reducir el diámetro de la tuneladora, simplemente eliminó la segunda piel de la máquina en un proceso que duró unos cuatro meses.

3) Tuneladoras autónomas

La empresa de infraestructura malaya MMC-Gamuda ha desarrollado lo que afirma es la primera tuneladora autónoma del mundo (A-TBM) como una forma de eliminar su dependencia de los escasos operadores de TBM.

Utilizó la segunda línea del proyecto de tránsito rápido masivo (MRT) en Kuala Lumpur como banco de pruebas.

El sistema plug-and-play se integra en el hardware y los sensores TBM existentes. Supervisa los procesos de la tuneladora y envía los datos a un centro de control centralizado.

Inicialmente, MMC-Gamuda probó la tecnología en una sola máquina para controlar su dirección antes de extenderla a otros parámetros de control, como las tasas de avance y los controles de lodo.

Finalmente, 10 de las 12 tuneladoras del proyecto se instalaron con el sistema A-TBM, perforando a través de diferentes condiciones del terreno. MMC-Gamuda dijo que el siguiente paso será analizar los datos de túneles y permitir que el sistema haga predicciones para producir mejores soluciones de túneles.

4) Túnel continuo en terreno blando

Herrenknecht ha desarrollado un método que permite la construcción continua de túneles en formaciones de suelo blando.

Tradicionalmente, la construcción de túneles ha tenido que detenerse después de cada golpe de excavación para permitir que se lleve a cabo la secuencia de construcción del anillo del túnel.

El nuevo sistema de túnel continuo, que es 1,6 veces más rápido, ve cómo los cilindros de empuje que empujan la máquina hacia adelante durante el avance se hacen cargo de la cuota de fuerza de los cilindros que se retraen para la construcción de anillos.

Para garantizar que la máquina mantenga su curso correcto durante este proceso, un sistema de centro de empuje (CoT) impulsado por computadora se hace cargo del control de las presiones en los cilindros de empuje de un operador manual.

Herrenknecht recibió el Premio a la Innovación bauma 2022 en la categoría 'Tecnología de máquinas' por su nuevo desarrollo.

5) 'Marsopas'

The Boring Company, con sede en los Estados Unidos y fundada por Elon Musk, lanzó la segunda iteración de su TBM 'Prufrock' en 2022.

El Prufrock está diseñado para lanzarse directamente desde la superficie, perforarse bajo tierra y volver a emerger al finalizar, eliminando la necesidad de excavar pozos para lanzar y recuperar la máquina, en un proceso conocido como "marsopa".

The Boring Company afirma que puede hacer túneles a una velocidad de una milla por semana a través de terrenos blandos, que es hasta seis veces más rápido que su generación anterior de TBM, el Godot +. El objetivo a mediano plazo para el Prufrock es que haga un túnel a una velocidad de siete millas por día.

6) Plasma y gas sobrecalentado

Earthgrid, una empresa emergente con sede en San Francisco, está desarrollando una micro tuneladora de plasma para los mercados de energía y servicios públicos que, según afirma, puede excavar bajo tierra 100 veces más rápido que los métodos tradicionales.

Sus antorchas de plasma alcanzan temperaturas de 27,000C para volar a través de roca dura.

Las antorchas están montadas en discos que se sostienen frente a un "robot de madriguera rápida" para expulsar fragmentos hacia atrás para recogerlos en pequeños carros de empuje. La start-up estadounidense Petra ha desarrollado un robot autónomo llamado Swifty que puede perforar pequeños túneles de entre 40 cm y 1,5 m de diámetro a través de roca dura para servicios públicos. Utiliza una mezcla patentada de gas sobrecalentado hasta 1.800 ° C.