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Las tuneladoras (TBM) tienen fama de ser pesadas y caras. Pero las innovaciones en el sector est谩n aumentando la velocidad a la que pueden operar, automatizando procesos y mejorando su capacidad para monitorear condiciones geot茅cnicas 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 geot茅cnicas. Una tuneladora puede tener hasta 5.000 sensores, que recopilan datos a diferentes velocidades sobre m茅tricas que incluyen el rendimiento de la superficie de corte, el progreso de avance y el torque de la rueda de corte.

Herrenknecht, fabricante de tuneladoras, desarroll贸 recientemente para recopilar y gestionar datos de sensores inal谩mbricos y almacenarlos en una base de datos central basada en la nube.

La plataforma admite m谩s 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 conexi贸n a Internet; con las m谩quinas trabajando a entre 10 y 15 kil贸metros bajo tierra, pueden estar fuera de l铆nea durante d铆as, semanas o incluso meses.

Herrenknecht tambi茅n ha subido a la plataforma datos hist贸ricos de 40 a帽os en diferentes formatos.

2) Cambios de di谩metro dentro del t煤nel

El fabricante estadounidense Robbins reclam贸 un cambio de di谩metro de tuneladora dentro de un t煤nel, el primero en la industria, en el t煤nel de alivio de drenaje Mill Creek de 8 km de largo en Dallas, Texas.

El t煤nel tiene dos di谩metros porque a medida que avanza aguas abajo aumentan las necesidades de caudal. Como resultado, la tuneladora fue dise帽ada para pasar de 11,6 m de di谩metro a 9,9 m.

Robbins trabaj贸 con la empresa joint venture Southland/Mole para dise帽ar primero una m谩quina completa m谩s peque帽a y luego hizo un 鈥渒it鈥� que actuaba como una segunda piel m谩s grande.

Cuando lleg贸 el momento de reducir el di谩metro de la tuneladora, simplemente se quit贸 la segunda piel de la m谩quina en un proceso que dur贸 unos cuatro meses.

3) Tuneladoras aut贸nomas

La empresa de infraestructuras de Malasia MMC-Gamuda ha desarrollado lo que afirma es la primera m谩quina perforadora de t煤neles aut贸noma (A-TBM) del mundo como una forma de eliminar su dependencia de los escasos operadores de tuneladoras.

Utiliz贸 como banco de pruebas la segunda l铆nea del proyecto de tr谩nsito r谩pido masivo (MRT) en Kuala Lumpur.

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

Inicialmente, MMC-Gamuda prob贸 la tecnolog铆a en una sola m谩quina para controlar su direcci贸n antes de extenderla a otros par谩metros de control, como tasas de avance y controles de lodo.

Al final, 10 de las 12 tuneladoras del proyecto se instalaron con el sistema A-TBM, perforando en diferentes condiciones del terreno. MMC-Gamuda dijo que el siguiente paso ser谩 analizar los datos de los t煤neles y permitir que el sistema haga predicciones para producir mejores soluciones de t煤neles.

4) T煤neles continuos en terreno blando

Herrenknecht gan贸 el premio Bauma a la innovaci贸n por sus avances en la construcci贸n de t煤neles continuos.

Herrenknecht ha desarrollado un m茅todo que permite la excavaci贸n continua de t煤neles en formaciones de terreno blando.

Tradicionalmente, la construcci贸n de t煤neles ha tenido que detenerse despu茅s de cada carrera de excavaci贸n para permitir que se lleve a cabo la secuencia de construcci贸n del anillo del t煤nel.

En el nuevo sistema de t煤nel continuo, que es 1,6 veces m谩s r谩pido, los cilindros de empuje que empujan la m谩quina hacia adelante durante el avance y asumen la parte de fuerza de los cilindros que se retraen para la construcci贸n de anillos.

Para garantizar que la m谩quina mantenga su rumbo correcto durante este proceso, un sistema de centro de empuje (CoT) controlado por computadora asume el control de las presiones en los cilindros de empuje por parte de un operador manual.

Herrenknecht recibi贸 el Premio a la Innovaci贸n Bauma 2022 en la categor铆a 鈥湴毡鸪Σ源潜舸遣得� de m谩quinas鈥� por su nuevo desarrollo.

5) 鈥楶orposing鈥�

Un gr谩fico que muestra c贸mo la tuneladora (TBM) Prufrock de The Boring Company puede 鈥渕arsopa鈥� a trav茅s de terreno blando (Imagen cortes铆a de The Boring Company)

The Boring Company, con sede en EE.UU. y fundada por Elon Musk, lanz贸 la segunda versi贸n de su tuneladora 鈥楶rufrock鈥� en 2022.

La Prufrock est谩 dise帽ado para lanzarse directamente desde la superficie, perforar bajo tierra y resurgir una vez finalizado, eliminando la necesidad de excavar pozos para lanzar y recuperar la m谩quina, en un proceso conocido como 鈥�porposing鈥�.

The Boring Company afirma que puede excavar a una velocidad de una milla por semana a trav茅s de terreno blando, lo que es hasta seis veces m谩s r谩pido que su generaci贸n anterior de tuneladora, la Godot+. El objetivo a medio plazo del Prufrock es excavar un t煤nel a un ritmo de siete millas por d铆a.

6) Plasma y gas sobrecalentado.

, una nueva empresa con sede en San Francisco, est谩 desarrollando una microtuneladora de plasma para los mercados de energ铆a y servicios p煤blicos que, seg煤n afirma, puede excavar bajo tierra 100 veces m谩s r谩pido que los m茅todos tradicionales.

Sus antorchas de plasma alcanzan temperaturas de 27.000 掳C para atravesar rocas duras.

Las antorchas est谩n montadas sobre discos colocados frente a un 鈥渞obot excavador r谩pido鈥� para expulsar los fragmentos hacia atr谩s y recogerlos en peque帽os carros de empuje. La startup estadounidense Petra ha desarrollado un robot aut贸nomo llamado Swifty que puede perforar peque帽os t煤neles de entre 40 cm y 1,5 m de di谩metro a trav茅s de roca dura para servicios p煤blicos. Utiliza una mezcla patentada de gas sobrecalentado hasta 1800 掳C.