Presentacin de PowerPoint

Mecnica De Rocas. Tema: Tunnel Boring Machine tbm Tuneladoras.Profesor: Julio Lpez.Integrantes: Edith Ahumada. Mara Jos Galdmez. Matas Morales. Sam Ortiz. Carla Peailillo. 22/Mayo/2014.

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE1Introduccin.Los Tunnel Boring Machine a grandes rasgos son maquinas que van abriendo el macizo rocoso mediante la perforacin avanza a 4 kilmetros y su valor puede llegar a los 40 millones de euros Tambin cuenta con ciertas ventajas las cuales son mayor seguridad, velocidad en el avance, menor costos.Y si la tuneladora esta mal elegida los rendimientos son muy bajos y en casos extremos el tnel no se puede terminar.TBM - TUNNEL BORNING MACHINE22Historia.The Robbins Company dise y fabric la primera mquina perforadora de tneles (TBM) para la empresa Mitry Constructors, a cargo del proyecto de Oahe cerca de Pierre, Dakota del Sur, EEUU. The Robbins Company es tambin la inventora de las tuneladoras de tipo abierto o de viga principal y de doble escudo .Aunque se la conoce principalmente por la fabricacin de dicho tipo de mquina abierta para roca, y es pionera en la de Escudo doble de la cual produjo 50 maquinas para 85 proyectos diferentes sumando entre ellos mas de 550 km de tneles.En 1956 se produjo el gran paso adelante en el diseo de tuneladoras para roca dura, cuando se utilizaron por primera vez exclusivamente discos de corte para perforar roca.TBM - TUNNEL BORNING MACHINE3En las primeras tuneladoras que se fabricaron, se utilizaban simultneamente discos de corte y picas para la excavacin, pero desde ese momento, solamente se han utilizado discos de corte para perforar roca dura en tneles.. Adems de las tuneladoras de gran dimetro.

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE4Hitos principales en la perforacin con tuneladoras.Primer uso con xito del cortador de disco en excavacin de rocaAo:1956Proyecto:Ro HumberPas:CanadPrimera TBM de doble escudo rpida y segura en terrenos difciles.Ao:1972Proyecto:OrichellaPas:ItaliaUno de los proyectos de tneles ms grandes de la historia 20 aos de preparacion.Ao:1978 1998Proyecto:Chicago Tunnel and Reservoir Plan (TARP)Pas:EEUU.Excavacin de roca bajo presiones de agua de 10 bar.Ao:1987 1991Proyecto:Channel Tunnel Rail Link (CTRL)Pas:Inglaterra/ Francia.Primeros cortadores de 19, primeras tuneladoras de alto rendimiento y primeros cortadores con cierre en cuaproyecto hidroelctrico en el C.P.A.Ao:1988Project:Proyecto hidroelctrico SvartisenPas:Noruega.El comienzo de la perforacin a pequeo dimetro Ao:1996Project:Autopista dePennsylvaniaPas:EEUULa mayor tuneladora de roca dura del mundo en la cataratas del Nigara.Ao:2006Project:Proyecto de central hidroelctrica del NigaraPas:Canad.

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE5Qu es una tuneladora?Las tuneladoras son mquinas que, por medio del movimiento rotativo de una broca, cortan la roca en la que se desea perforar. Existen bsicamente dos tipos de tuneladoras de roca dura, los escudos y los topos.Peso de 4.366 toneladas.Potencia de 12.000 kilovatios.Longitud de 107 metros.Dimetro de 15,2 metros.Altura de unos 5 pisos.Rendimiento mximo: 36 m/daPotencia instalada: 22.000 kWLas tuneladoras son capaces de todo con un precio aproximado de mas de 40 millones.

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elementos de una tuneladoras.TBM - TUNNEL BORNING MACHINE7

Cabeza de corte o giratoria: Esta es la seccin que se encuentra en contacto con el macizo rocoso, est compuesta por unos 60 rodillos de corte sin filo, que son los que interactan con la estructura rocosa, a su vez tambin incorpora la primera parte de lo que es el sistema de extraccin de material triturado.Cubierta de proteccin: Esta cubierta es la que protege a la mquina del polvo que se emite cuando el macizo rocoso es triturado.Gatos perimetrales: Estos son los que permiten el movimiento de avance de la mquina, ejerciendo la fuerza necesaria para que los rodillos penetren el macizo rocoso.Cinta Transportadora: La cinta transportadora es la encargada de retirar el material triturado que es extrado desde la cabeza de corte.Pie de Elevacin: Como su nombre lo dice este consiste en un pie de apoyo en la parte inferior de la mquina, el cual le da un sostenimiento a esta para poder realizar correctamente su trabajo.Cilindro de Empuje: Este proporciona en la mquina la fuerza necesaria para irrumpir en el macizo rocoso y ejercer el avance. Caja de Velocidades: Dota y regula las velocidades de las TBM, tanto para avanzar como para girar.Motor Principal: Es el principal productor de la energa que necesita la tuneladora para realizar su trabajo de perforacin.

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE8En la parte posterior de la maquina se encuentra el back up o carro de arrastre, este es una estructura que se arrastras con la misma tuneladora sobre unos rieles que la misma coloca, en el back up se encuentran todos los equipos que permiten el correcto funcionamiento de toda la estructura, entre estos equipos se encuentran los de ventilacin, los transformadores, los depsitos de morteros y el sistema de evacuacin del material extrado.

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Cmo Funciona una tuneladora?La tuneladora realiza una excavacin se realiza cuando los rodillos contenidos en la cabeza giratoria de la tuneladora van ejerciendo fuerza sobre el macizo rocoso, esta es aproximadamente de unas 27 toneladas por rodillo y la cabeza giratoria contiene unos 60 de estos, es decir una mquina de 60 rodillos ejerce una fuerza de 1620 toneladas contra el macizo rocoso, provocando la ruptura del mismo.La cabeza giratoria es accionada por motores hidrulicos, que a su vez son alimentados con motores elctricos, estas mquinas tienen una potencia de unos 20.000 kilovatios, una fuerza de empuje de unos 316.000 KN y un rendimiento de unos 36 metros por da aproximadamente. El movimiento de las TBM se realiza a travs de los gatos perimetrales que se apoyan en los grippers, de esta forma los gatos perimetrales se apoyan en el mismo macizo rocoso generando asi un punto fijo de apoyo.

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE10Aplicaciones de una tuneladora.El uso y aplicacin de tuneladoras TBM, en Sudamrica ha sido y est siendo bastante significativo.Pases como Per y ecuador ostentan dos o ms proyectos exitosos de envergadura con TBM, y en Chile, la aplicacin de esta tecnologa ya est mostrando resultados.Los presentes y futuros proyectos que se tienen en carpeta en el pas, tanto en la industria minera, energtica, vial y de transporte de pasajeros, junto con la necesidad cada vez ms creciente de poner en marcha proyectos subterrneos en plazos ms reducidos y con mayor seguridad durante la excavacin, permiten vislumbrar posibilidades para un cambio tecnolgico en lo que a excavacin de tneles se refiere al pas.

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE11Tipos de tuneladoras.Existen dos tipos de tuneladoras que se han diseado para ser utilizadas en terrenos completamente diferentes: TOPOS diseadas principalmente para excavar rocas duras y medias ,asi tambin existen los ESCUDOS, que se utilizan en su mayor parte en la excavacin de rocas blandas y en suelos, frecuentemente inestables, a su vez el grupo de escudos se subdivide en; escudos simples, escudos dobles y hidroescudos, aun cuando tambin existen tuneladoras mixtas Topos:Escudos Simples:Escudos Dobles:Hidroescudos:

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE12Tbm topo. Son mquinas robustas y relativamente simples para excavar rocas duras, compactas y poco hmedas, se les conoce como TBM (Tunnel Boring Machine). Funcionan empujando contra el terreno unos discos de metal duro que producen la rotura del terreno de tal forma que la roca se fracture, y es extrada mediante cangilones (pieza de carga) en la cabeza de corte que vierten el escombro en una cinta que a su vez lo verter sobre otra lateral hacia el exterior o sobre vagones. El sostenimiento suele hacerse con sistemas convencionales, y al ir realizando la perforacion, rompiendo y triturando la roca del frente de avance por diferentes metodos, no es necesario fortificar las paredes a medida que se realizaTBM - TUNNEL BORNING MACHINE13

Tbm Escudo. Son las tuneladoras para excavar rocas blandas y terrenos sueltos, arenosos, arcillosos, en fin terrenos que necesitan la colocacin de un sostenimiento. A diferencia de los topos, los escudos cuentan con una carcasa metlica exterior (que da el nombre a este tipo de mquina) que sostiene el terreno ante un derrumbe o colapso del terreno desde el frente de avance hasta algo ms all de donde se coloca el sostenimiento definitivo, de este modo, se garantiza en todo momento la estabilidad del tnel.

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Tbm doble escudo.Para conseguir dedicar a la excavacin la mayor proporcin posible del ciclo de trabajo, se han desarrollado los denominados dobles escudos que son capaz de trabajar como topo o como escudo, en funcin de la calidad del macizo rocoso, siendo la mejor solucin para macizos con tramos de tipologa variable incorporan tanto los cilindros tpicos de los escudos como los grippers propios de las TBM. En este tipo de tuneladoras el escudo est dividido en dos partes, escudo delantero en la que se encuentra la cabeza de corte, y escudo trasero en la que se realiza el montaje del anillo de dovelas.

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Hidroescudos. En los casos de terrenos muy hmedos, sueltos o arenosos se utilizan escudos que mantienen la estabilidad de la zona de trabajos y facilitan la evacuacin de los materiales, en estado plstico, o muy pastosos.En el Hidroescudos, el equilibrio se consigue a travs de la presin a la que se somete en la cmara el agua o los lodos bentnicos con el frente de excavacin.

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METODOS DE EXCAVACACION.Los sistema de excavacin mecnica son principalmente tres:Tuneladoras (Topos): Maquinas integrales para la excavacin de tneles en Roca ( Sin grandes necesidades de soportes iniciales) a seccin total.Razadoras: La rozadora es una mquina excavadora que, mediante una cabeza rotatoria provista de picas de friccin que inciden sobre la roca, arranca pequeos fragmentos de sta.Martillos Hidrulicos: El martillo hidrulico montado sobre una retroexcavadora ordinaria de cadenas tiene una importante utilidad cuando se trata de excavar rocas blandas o fisuradas en las fases de destroza, donde compite ventajosamente con los otros mtodos ms potentes.

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE17Fabricantes de tuneladoras.-SANDVIK- Gildehaus,-Adif, Espaa-Robbins, EE.UU-Cimolai technology spa-Ascom-Herrenknecht - Akkerman-CSM Bessac- Mts perforator-Huarai heavi industry

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE18TBM - TUNNEL BORNING MACHINE19

Tasa de Tratamiento Definiremos Tasa de Tratamiento, como el volumen de espuma total inyectada al frente de excavacin, relacionada con el volumen de terreno excavado por avance. Los valores de tratamiento dependen de las caractersticas geolgicas del terreno a excavar. Terrenos con un alto efecto sticky requieren un FIR elevado ( 60% ) y por el contrario terrenos con baja pegajosidad requieren menos espuma por metro cbico de terreno excavado. TBM - TUNNEL BORNING MACHINE20

Uso de Tbm en Chile.Aunque Chile es uno de los Pases mas importantes a nivel mundial y esta dentro de los que utilizan mas tecnologa minera, la utilizacin de las TBMs ha sido escasa a comparacin de pases vecinos.La TBM que se ha sido empleada por el tnel Sur de Los Bronces, el nico ejemplo de empleo de estas maquinas hasta la fecha fue la construccin de acueducto de Rio Blanco, en Teniente. 21TBM - TUNNEL BORNING MACHINE

Este el es de 4,6 M de diametro y 11 Km de largon ( en total) fue excavado mediante una tuneladora en una longitud de 10 Km de los 11 totales. Solo 1 Km fue excavadp por el metodo tradicional, desde el portal de Rio Blanco.A lo largo de su trazado se destacan tres unidades geologicas: Complejo intrusivo El Teniente ( mayoritariamente dioritas), Formacion Farellones ( mayoritariamente lavas andesiticas) y la Formacion Coya-Machali (lavas andesiticas y aglomerados volcanoclasticos). Todas estas formaciones se encontraron en una roca primaria, principalmente Diorita y Andesita.El tunel fue ejecutado por el consorcio liderado por Spie Batignolles. La TBM era abierta de fabricante Aleman Wirth modelo TBS III 458/480H.22TBM - TUNNEL BORNING MACHINECaractersticas de la Tbm en Chile.23TBM - TUNNEL BORNING MACHINE

Qu se puede aprender de este Tnel?24TBM - TUNNEL BORNING MACHINEA pesar de la reputacion de si tuvo o no xito de proyecto, este alcanzo un avanze de 365 m por mes. Por lo tanto, las rocas duras y abrasibas (200 Mpa) que excisten en las minas de la cordillera pueden ser excavadas por una TBM.Incluso con las dificultades que se experimentaron durante la construccion del tunel es posible disminuir costos.Los problemas posteriores derivados del deterioro de las paredes del tunel han contribuido a que este proyecto fue un fracaso al revisar las cifras se puede ver que la experiencia fue exitosa.Fotografas.TBM - TUNNEL BORNING MACHINE25

Conclusin.La construccin de tneles con tuneladoras cuenta con ventajas:Mayor seguridad durante la construccin, velocidades de avance y, consecuentemente, menores costos y con importantes condiciones.El tnel debe tener una longitud mnima; del orden de 4 km en el caso de macizos rocosos, el cual esta en un dimetro de excavacin en los macizos rocosos limitado a poco ms de 14 m. La construccin de tneles con tuneladoras es un mtodo, extraordinariamente rgido; de tal forma que si la tuneladora est mal elegida o los rendimientos son muy bajos, en casos extremos, el tnel no se puede acabar.TBM - TUNNEL BORNING MACHINE2627TBM - TUNNEL BORNING MACHINE

TBM - TUNNEL BORNING MACHINE28GRACIAS.