4.3 Method of fault detection
4.4.1 Parameters selection
Para la construcción de los túneles se suelen utilizar las tuneladoras cuya definición es según la Real Academia de la Lengua “Máquina capaz de excavar túneles a sección completa a la vez que colabora en la colocación del sostenimiento”. Usualmente las tuneladoras son conocidas por sus siglas en inglés TBM (Tunnel Boring Machine).
Las tuneladoras se dividen en dos grandes grupos:
a.- Topos: diseñas para excavar rocas duras y medias por lo que no es necesario en la mayoría de los casos, colocar inmediatamente el sostenimiento. Es una máquina abierta, figura 1.8.
Figura 1.8. Tuneladora tipo topo (según http://img.directindustry.es/images_di/photo-g/tuneladora-tipo-topo-386442.jpg)
b.- Escudos: son tuneladoras que se utilizan para rocas blandas y suelos. Incorpora una carcasa exterior para trabajar en terrenos inestables, figura 1.9.
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A su vez los escudos se pueden clasificar en: Escudos abiertos y cerrados. Los escudos cerrados se pueden dividir (ib, STT, 2008):
• Tuneladoras EPB (“Earth Pressure Balance”) ó Escudos de Presión de Tierras utilizados en terrenos arcillosos.
• Simple Escudo, donde la tuneladora avanza reaccionando contra el anillo de dovelas hasta un avance igual a la longitud de dicho anillo de dovelas (1,6 m). Una vez terminado el avance, se procede al montaje del anillo para, una vez concluido éste, repetir de nuevo el ciclo. Su utilización es idónea para zonas rocosas.
• Doble Escudo, donde la tuneladora tiene dos secciones telescópicas denominadas escudo delantero y escudo trasero. El primero contiene el rodamiento principal y el sistema de accionamiento de la rueda de corte y el trasero incorpora los grippers ó zapatas de fijación de la máquina contra la roca sana (zona estable) así como el equipo auxiliar de empuje que actúa como los anillos del revestimiento prefabricado, para el avance en roca alterada. Cuando la máquina trabaja en zona estable, utiliza los grippers para lograr la reacción que le permite excavar el módulo de avance como lo hace una tuneladora convencional de roca. Por otra parte, el sistema telescópico hace realizar este avance al mismo tiempo que se coloca el correspondiente anillo del revestimiento en la parte final del escudo trasero que se mantiene en posición fija.
Cuando la roca es débil o inestable y no soporta el empuje de los grippers el telescopaje se cierra y la máquina actúa como un escudo simple, es decir, avanza gracias a la reacción contra el revestimiento de los gatos del equipo auxiliar, mientras que el escudo que protege toda la máquina asegura el sostenimiento del terreno. Terminado el avance, se inicia la colocación del revestimiento en la cola del escudo trasero, operación que no puede simultanearse con el ciclo de avance, (Mendaña, 2005).
• Hidroescudos son tuneladoras en las que se inyectan lodos bentoníticos en la cámara de la cabeza, que forman con el producto de la excavación una mezcla viscosa que se mantiene a presión para estabilizar el terreno del frente. (Priego, 2009). Se utilizan en zonas arenosas y en zonas de gravas.
• Escudos mixtos utilizados para excavar en zonas de diferentes tipos de geología. Es el más utilizado en la construcción de túneles en zonas urbanas.
En cuantos a los escudos abiertos los podemos dividir en Rozadoras y Excavadoras utilizados en zonas sin nivel freático.
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Figura 1.10. (http://www.microtunel.com/26_escudoroca.htm) Las partes fundamentales son:
1.- Rueda de corte. 2.- Accionamiento. 3.-Erector de dovelas. 4.- Cinta transportadora. 5.-Cilindros de empuje. 6.- Dovelas. 7.- Cuadro de distribución.
Figura 1.11. Guiado de tuneladora ( según www.vmt-gmbh.de)
Las tuneladoras modernas llevan instalado un sistema de guiado en tres dimensiones y centralizado en un ordenador que procesa en tiempo real la posición de ésta con respecto al trazado (figura 1.11)
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Los principales componentes del sistema de guiado son:
• Estación total láser servomotorizada.
• Diana activa, la cual va emplazada en la cabeza de la máquina que calcula el ángulo de incidencia de la visual.
Al medir la distancia a la pantalla desde un punto de coordenadas conocidas se tendrá la posición absoluta de la máquina, y sobre todo las desviaciones que la trayectoria que ésta tiene con respecto al trazado teórico. Con este sistema se puede conocer en tiempo real las rectas de tendencia en planta y alzado de la cabeza de la máquina.
Por consiguiente, es fundamental que el aparato que está en el guiado esté en unas coordenadas conocidas con la mayor exactitud posible. Por motivos de construcción del propio túnel este aparato ha de estar estacionado sobre una ménsula sujeta a las dovelas, que la máquina irá dejando atrás conforme avance.
Es la poligonal o red principal desde donde radiaremos la posición del aparato de guiado, a través de una ménsula intermedia.
Toda esta maniobra ha de hacerse en el menor tiempo posible, aprovechando las paradas de mantenimiento, ya que con la máquina en funcionamiento tan cerca, no se deben medir coordenadas. Las vibraciones que ésta produce al perforar podrían afectar a las mediciones (Arranz, 2006).
Como consecuencia de los posibles movimientos de las dovelas, se descarta la posibilidad de colocar la ménsula de guiado a menos de 50 m de la cabeza. Por el mismo motivo tampoco se darán coordenadas desde una ménsula a la siguiente. Siempre se partirá de un punto de la poligonal o red principal, orientando con otro de primer orden, para dar nuevas coordenadas a la ménsula que ha quedado atrás. Será desde esta ménsula trasera, con las coordenadas recién calculadas, desde donde se radiará la posición de la nueva ménsula mas adelantada, y que será la que continúe guiando a la cabeza. Se tiene como comprobación la posición de la máquina, antes y después de los cambios de posición de aparato, ya que ésta ha de ser la misma (Arranz, 2006).
• Caja amarilla cuya misión es garantizar la comunicación entre la estación total y el ordenador de guiado además de proporcionar energía al equipo topográfico.
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• Caja de control la cual conecta todos los sensores del sistema. En la figura 1.12 se muestra un sistema de guiado.
Figura 1.12. Sistema de guiado (http://:www.vmt-gmbh.de)
La labor fundamental del equipo topográfico es el guiado de las tuneladoras por el eje del trazado del proyecto a partir de la determinación de su posición.
El guiado de la tuneladoras comienza en el momento que se inicia el montaje de la máquina. El propósito es la determinación de la posición espacial de la tuneladoras de forma continua, dotando de coordenadas absolutas a la cabeza de corte de la misma, a partir de la red topográfica interior la cual está enlazada con la red exterior.
El fabricante de la máquina determina una serie de puntos de control en la cabeza de corte, los cuales están relacionados geométricamente entre ellos por un sistema de coordenadas relativas a partir de una base fija situada entes del cabezal. Este sistema determina la posición en el montaje de todos los componentes del sistema de guiado.
Antes de que la tuneladoras comience la excavación ha de realizarse una transformación para llevar el sistema de coordenadas anteriormente comentado al sistema de referencia de la red topográfica exterior desde un vértice de dicha red (Priego, 2009).
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