Análisis del rendimiento y parámetros de una tuneladora

TESI DE MASTER Master Ingeniería Estructural y de la construcción Título Análisis del rendimiento y parámetros de una tuneladora. 706 – TFM – 234 Autor Miguel Ángel Requena Molano Tutor Gonzalo Ramos Schneider Intensificación Ingeniería de la construcción Fecha 29/06/2011 Quisiera aprovechar este breve espacio para dar las gracias a Gonzalo Ramos como tutor de este proyecto, Oriol Boix (Control de Calidad), Sergi Estupiñá (Jefe de Obra) y Rafael Hernández (Jefe de Maquinaria) de la UTE Tunel Sant Just, ya que sin su ayuda y colaboración este proyecto no habría sido lo mismo. Y dar las gracias especialmente a Sandra, por su apoyo a lo largo de todo el proyecto. Gracias Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción RESUMEN DEL PROYECTO / PROYECT ABSTRACT A lo largo de este trabajo se han estudiado diferentes parámetros e incidencias que han ocasionado paradas durante la excavación de un túnel con una tuneladora del tipo TBM, con el fin de que pueda ser de utilidad en futuras obras similares. Este proyecto se ha realizado con el túnel una vez acabado en base a los partes diarios realizados por el personal de la tuneladora, donde quedan registrados los anillos colocados, el material excavado y las paradas ocasionadas por las diferentes averías. Se han estudiado parámetros como la velocidad de excavación en función del material excavado o el mortero inyectado entre el terreno y las dovelas en función del material excavado. Además, se han estudiado parámetros mecánicos como el empuje que recibe la cabeza de corte, el par, la velocidad de giro para la excavación y la presión de los grippers en función también del material excavado. También se han estudiado las paradas de la tuneladora debidas a averías en la TBM y back-up, la cinta del túnel, averías en los trenes, mantenimiento, averías en cortadores y palas, guiado y topografía e hidrogeología/geología en el frente. Palabras clave: Rendimiento, averías, tuneladora TBM, incidencias, excavación. During this project different parameters and incidents which have caused failures in the excavation of a tunnel boring machine have been studied. The TBM type, so it can be useful in similar future works. This project was made with the finished tunnel based on the daily reports made by the staff operating the machine. In these reports there are mounted rings, the excavated material and stops caused by different faults. We studied parameters such as speed of excavation based on the excavated material or mortar injected between the rocks and the segments of the excavated material. In addition, the excavated material was analysed for mechanical parameters such as the thrust receiving cutting head, the torque, the rotation speed and pressure of the grippers for the excavation. Also studied were the tunnelling machine stops due to failures in the TBM and back-up, tunnel conveyor belt, train breakdowns, maintenance, faults in cutters and scrapers, guided and topography and hydrogeology / geology in the front. Keywords: Performance, breakdowns, Tunnel Boring Machine (TBM), incidents, excavation. Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Índice 1. Introducción y objetivos Página 5 2. Presentación de la obra Página 9 2.1 Características de la TBM DSU 0598 119 SELI Página 9 2.1.1 Aspectos generales Página 9 2.1.2 Ficha técnica Página 10 2.1.3 Cabeza de corte Página 11 2.1.4 Unidad de conducción de la TBM Página 13 2.1.5 Tuneladora de doble escudo Página 14 2.2 Descripción geológica del terreno Página 15 2.3 División de las zonas del túnel Página 19 2.3.1 Zona inicial Página 19 2.3.2 Zona del túnel Página 12 2.4 Rendimiento teórico / real Página 24 3. Rendimiento de la excavación en función del material excavado Página 25 3.1 Conclusiones del rendimiento de la excavación en función del material Página 35 4. Importancia de las incidencias en la TBM Página 37 4.1 Averías e incidencias en TBM y Back-up Página 38 4.2 Cinta del túnel Página 52 4.3 Trenes Página 58 4.4 Mantenimiento Página 61 4.5 Cortadores y palas Página 67 4.6 Guiado y topografía Página 72 4.7 Hidrogeología / Geología en el frente Página 74 4.8 Consideraciones generales en las incidencias de la TBM Página 76 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM Página 77 5.1 Relación empuje / Par cabeza de corte / Velocidad cabeza de corte Página 77 5.1.1 Valores medios Empuje / Par / Velocidad Página 83 5.2 Presión de los grippers en función del material Página 84 6. Mortero inyectado en función del material excavado Página 89 6.1 Conclusiones del mortero inyectado entre dovelas y terreno Página 100 7. Conclusiones Página 103 8. Bibliografía Página 105 5 Capítulo 1. Introducción y objetivos Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1 Introducción y objetivos En la actualidad, se ha detectado la necesidad de aumentar la garantía de suministro de la red de aguas Ter-Llobregat de manera que sería deseable que cualquier punto de la red pudiera abastecerse indistintamente con agua procedente del sistema Ter o del sistema Llobregat. Efectivamente, ambos sistemas no están actualmente comunicados entre sí de una manera directa y con capacidad suficiente. En consecuencia y con el fin de solventar dicha necesidad, se planteó la construcción de una conducción reversible que conecte el Depósito de la Fontsanta con la Estación Distribuidora de la Trinitat. Esta conducción de conexión entre los dos depósitos se aloja dentro de un túnel que se ha construido en dos tramos por dos empresas en dos tramos diferentes, un tramo que va desde la distribuidora de la Trinitat a la galería B y otro que va desde la riera de Sant Just hasta la galería B, que es el que se ha estudiado en este proyecto. Este tramo del túnel ha sido realizado por la UTE Túnel Sant Just, compuesta por FCC y Copisa. Existen dos tipos de máquinas tuneladoras, los topos o TBM y los escudos o EPB, aunque también existen mixtas: - TBM: Los topos son tuneladoras diseñadas para excavar rocas duras o medianas, sin demasiadas necesidades de sostenimiento. De un modo general se puede decir que, las máquinas TBM excavan el frente de roca a plena sección mediante la acción combinada de la rotación y el empuje continuados de una cabeza provista de herramientas de corte convenientemente distribuidas en la superficie frontal. Las cabezas de corte de estas tuneladoras están dotadas de una serie de cortadores que son los que van penetrando en el terreno, de manera que provocan que vayan desmenuzándose y posteriormente se recoge con las palas. Este tipo de excavación se denomina como excavación abierta ya que al excavar roca dura, ésta no ejerce presión en los escudos de la máquina. - EPB: Los escudos son tuneladoras diseñadas por excavar rocas blandas o suelos, terrenos que necesitan sistemáticamente la colocación de un sostenimiento. A diferencia de los topos, los escudos cuentan con una carcasa metálica exterior (que da el nombre a este tipo de máquina) que sostiene provisionalmente el terreno desde el frente de avance hasta algo más allá de donde se coloca el sostenimiento definitivo. De este modo, se garantiza en todo momento la estabilidad del túnel. 6 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1. Introducción y objetivos En este caso la cabeza de corte no tiene cortadores, sino que al excavar terrenos más blandos, está dotada de rascadores que mediante la fuerza de fricción van rascando el material del frente y recogiéndolo a la misma vez. Este tipo de excavación se denomina como excavación cerrada dado que el terreno ejerce constante presión en la máquina tuneladora, con lo que existe un riesgo más grande que en las TBM, ya que el terreno se puede venir sobre la máquina. Dadas las características del material a excavar, que se trataba de rocas de dureza media/alta se ha excavado con una TBM bautizada como Núria. Esta tuneladora tiene un cabezal de corte con un diámetro de 5,98 metros y una longitud de 13 metros. Si a la tuneladora se le añade el back-up se obtiene una longitud total de 196 metros. El back-up es una estructura arrastrada por la tuneladora en la que hay elementos como el erector de dovelas, depósitos de agua y otros líquidos necesarios para la excavación, diferentes estaciones transformadoras, cinta transportadora del material excavado… Además de servir como zona de acopio de las dovelas que se irán colocando. Tras cada jornada, en una tuneladora se realiza un parte diario en el que figuran parámetros como los anillos que se han colocado, diferentes parámetros mecánicos de la TBM, averías e incidencias en ésta o en el terreno excavado, el tipo de terreno que se excava. Este proyecto se ha realizado en base a estos partes diarios. Todos estos partes se encuentran en el CD-ROM adjunto a esta tesis. A continuación se muestra uno de estos partes: El objetivo del presente proyecto es el análisis y estudio de diferentes parámetros e incidencias en base a estos partes. Los parámetros estudiados han sido: - Rendimiento de la excavación en función del material excavado. - Cantidad de mortero inyectado entre las dovelas y el terreno dependiendo del material excavado. Averías e incidencias Parámetros mecánicos TBM Observaciones Tiempo de paradas 7 Capítulo 1. Introducción y objetivos Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción En cuanto a paradas causadas por averías e incidencias en la TBM, éstas se han dividido en: - Averías en TBM y Back-up. - Cinta del túnel. - Averías en los trenes. - Mantenimiento. - Averías en cortadores y palas. - Guiado y topografía. - Hidrogeología / geología en el frente. Estas averías e incidencias están a su vez desglosadas en los aspectos más importantes de las mismas. Además, en el proyecto figura una descripción de la obra en que se muestran características de la TBM empleada, la geología del terreno, las zonas en qué se ha divido el túnel y una evolución en la construcción del túnel. 8 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1. Introducción y objetivos 15 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 2. Presentación de la obra 2.2 DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA DEL TERRENO A lo largo de toda la excavación del túnel, los materiales que han estado presentes, en mayor o menor medida, han sido: - Pa Pizarras alteradas - Pn Pizarras negras cuarciticas - Em Esquistos y filitas moteadas - Cs Rocas metamórficas calcosilicatadas - Cz Cuarcitas laminadas - Cn Cornubianitas - Gr Granodioritas - DP Dique de pórfido A continuación figura una breve descripción de cada material indicando los factores más relevantes que se tenían que conocer para esta excavación: Pizarras alteradas (Pa) y Pizarras negras cuarcíticas (Pn) Estos materiales se tratan de rocas metamórficas que pueden ser clasificadas de manera general como blandas, y es previsible que en muchos casos puedan presentar mal comportamiento geotécnico al ser excavadas. La principal característica de estos materiales es que las pizarras incluyen frecuentes niveles cuarcíticos de diferente importancia, constituyendo en algunos casos auténticas alternancias, lo que mejora claramente su calidad geotécnica. Pero es precisamente esta misma circunstancia la que motiva que sean materiales muy difíciles de caracterizar de una manera homogénea, ya que dependiendo del porcentaje de cuarcita que contengan su comportamiento y propiedades pueden ser muy variables. Estos materiales pizarrosos son de gran importancia desde un punto de vista geotécnico, ya que a su previsible mal comportamiento cabe añadir que se encuentran presentes a lo largo de prácticamente los dos primeros kilómetros del túnel. En general no se observan grandes diferencias las muestras más grafitosas y en las muestras más cuarcíticas. Este tipo de material representa un 36,8% de la excavación, unos 2040 metros. En la siguiente tabla se muestran los parámetros medios considerados para las pizarras alteradas y pizarras negras cuarcíticas: Parámetros Valor Peso específico γ = 3 2,75 / g cm Resistencia a compresión σ =26 c MPa Resistencia a tracción σ =3 t MPa Resistencia a compresión / Resistencia a tracción σ σ = / 8,6 c t Coeficiente de Poisson υ = 0,25 Parámetro i m = 10 i m Abrasividad Cerchar = − 1 1,3 CAI Índice Schimazek 0,1 1,1 / F kN m = − 16 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1. Introducción y objetivos Los parámetros medios para este Grupo Geotécnico son los propios de la naturaleza predominante del mismo, es decir básicamente pizarrosa con algunos niveles cuarcíticos. Como ya se ha visto, la importancia de estos niveles cuarcíticos puede ser muy variable y dentro de este litotipo es posible encontrar tramos con unos niveles cuarcíticos que lleguen a ser incluso predominantes. Por lo tanto, en estos casos los parámetros geotécnicos pueden ser muy diferentes de los considerados como medios para el litotipo, que siempre serán más conservadores. Esquistos y filitas moteadas (Em) Se trata de rocas metamórficas con laminación marcada producidas por el metamorfismo regional sobre materiales detríticos. El moteado es debido a una fase posterior de metamorfismo de contacto, lo que ha dado lugar a minerales de neoformación como la cordierita, que le confiere el moteado característico. Este tipo de material representa un 23,4% de la excavación, unos 1292 metros. Se trata de un material poco o nada abrasivo (siempre que no tenga niveles cuarcíticos) y muy poco alterable. En la siguiente tabla se señalan las principales propiedades geotécnicas medias de este material: Parámetros Valor Peso específico 3 2,77 / g cm γ = Resistencia a compresión 67 c MPa σ = Resistencia a tracción 9 t MPa σ = Resistencia a compresión / Resistencia a tracción / 7,43 c t σ σ = Coeficiente de Poisson 0,3 υ = Parámetro i m = 10 i m Abrasividad Cerchar Índice Schimazek 0,22 / F kN m = Rocas metamórficas calcosilicatadas (Cs) Las rocas metamórficas calcosilicatadas son fundamentalmente esquistos y corneanas con un componente carbonatado, lo que ha dado origen a minerales característicos como el granate y diópsido. Estas rocas suelen presentar un bandeado característico de diversas tonalidades y material menos resistente. Este tipo de material representa un 13,3% de la excavación, unos 738 metros. Se trata de un material con una abrasividad baja – media. En la siguiente tabla se señalan las principales propiedades geotécnicas medias de este material: 17 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 2. Presentación de la obra Parámetros Valor Peso específico 3 2,83 / g cm γ = Resistencia a compresión 71 c MPa σ = Resistencia a tracción 12 t MPa σ = Resistencia a compresión / Resistencia a tracción / 6,66 c t σ σ = Coeficiente de Poisson 0,27 υ = Parámetro i m 10,5 i m= Abrasividad Cerchar 2,1 CAI = Índice Schimazek 0,12 0,78 / F kN m = − Cuarcitas laminadas (Cz) La cuarcita es una roca metamórfica no foliada de origen sedimentario, formada por la consolidación con cemento silíceo de areniscas cuarzosas. Se trata de una roca de gran dureza. Las cuarcitas se encuentran presentes a lo largo de buena parte del trazado del túnel, si bien en general aparecen como intercalaciones de diferente importancia tanto en pizarras como en rocas calcosilicatadas o esquistos. Este tipo de material representa un 1,9% de la excavación, unos 105 metros. Se trata de un material de alta abrasibidad. En la siguiente tabla se señalan las principales propiedades geotécnicas medias de este material: Parámetros Valor Peso específico 3 2,75 / g cm γ = Resistencia a compresión 78 c MPa σ = Resistencia a tracción 9 t MPa σ = Resistencia a compresión / Resistencia a tracción / 8,65 c t σ σ = Coeficiente de Poisson 0,33 υ = Parámetro i m 20 i m= Abrasividad Cerchar 3,5 CAI = Índice Schimazek 0,56 1,97 / F kN m = − Cornubianitas (Cn) Se trata de rocas metamórficas originadas por metamorfismo de contacto de rocas pelíticas (esquistos y pizarras) producido por intrusiones granodioritas, por lo que se encontrarán en las aureolas de contacto con los granitoides y se excavarán en diferentes tramos del túnel. En este tipo de materiales metamórficos ha desaparecido la esquistosidad de la roca original (en general esquistos). Este tipo de material representa un 6,5% de la excavación, unos 358 metros. Se trata de un material con una abrasividad baja – media. En la siguiente tabla se señalan las principales propiedades geotécnicas medias de este material: 18 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1. Introducción y objetivos Parámetros Valor Peso específico 3 2,73 / g cm γ = Resistencia a compresión 80 c MPa σ = Resistencia a tracción 9,9 t MPa σ = Resistencia a compresión / Resistencia a tracción / 8,08 c t σ σ = Coeficiente de Poisson 0,3 υ = Parámetro i m 19 i m= Abrasividad Cerchar Índice Schimazek 0,33 0,59 / F kN m = − Granodioritas (Gr) La granodiorita es una roca ígnea plutónica parecida al granito. Está constituida principalmente por cuarzo y feldspatos. Este tipo de material representa un 13,1% de la excavación, unos 725 metros. Se trata de un material con una abrasividad alta. En la siguiente tabla se señalan las principales propiedades geotécnicas medias de este material: Parámetros Valor Peso específico 3 2,66 / g cm γ = Resistencia a compresión 90 c MPa σ = Resistencia a tracción 9 t MPa σ = Resistencia a compresión / Resistencia a tracción / 9,7 c t σ σ = Coeficiente de Poisson 0,3 υ = Parámetro i m 29 i m= Abrasividad Cerchar 3,5 CAI = Índice Schimazek 1,19 / F kN m = Dique de pórfido (DP) Se trata de una roca intrusita ácida con una textura porfídica característica de la que deriva su nombre. Este tipo de material representa un 4,9% de la excavación, unos 273 metros. Se trata de un material con una abrasividad alta según los ensayos Schimazek. En la siguiente tabla se señalan las principales propiedades geotécnicas medias de este material: 19 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 2. Presentación de la obra Parámetros Valor Peso específico 3 2,68 / g cm γ = Resistencia a compresión 81 c MPa σ = Resistencia a tracción 12 t MPa σ = Resistencia a compresión / Resistencia a tracción / 6,6 c t σ σ = Coeficiente de Poisson 0,3 υ = Parámetro i m 20 i m= Abrasividad Cerchar 1,8 CAI = Índice Schimazek 0,905 / F kN m = A pesar de la gran heterogeneidad de materiales que componen el grupo geotécnico de rocas de resistencia media-alta y de sus lógicas diferencias en algunos aspectos (formación, abrasividad, etc.), se puede observar que, de manera general, existe una homogeneidad en sus resistencias a compresión y tracción. 2.3 DIVISIÓN DE LAS ZONAS DEL TÚNEL A lo largo del túnel se pueden diferenciar dos zonas en función del rendimiento de la tuneladora. Estas dos zonas serían: - ZONA INICIAL, que incluye el pretúnel y donde se tiene un rendimiento muy bajo ya que aún la tuneladora no trabaja a pleno rendimiento al no estar completa y estar acondicionándose. - ZONA DE TÚNEL, donde se puede decir que la tuneladora funciona a pleno rendimiento y éste está condicionado por incidencias en la misma y las características del terreno que se excava. Esta zona supone la mayor parte del túnel (aproximadamente un 96 % del túnel en este caso). 2.3.1 Zona inicial La zona que se ha denominado como Zona Inicial del túnel es la comprendida entre los anillos número 1 y 146 aproximadamente. La tuneladora en esta zona aún no se encuentra completamente montada, con lo que se invierte una parte importante del tiempo en ello. En esta zona todavía se encuentra la tuneladora en labores de puesta a punto y comprobación de instrumental, y por ello no se dedica gran parte de tiempo a la excavación. Esta zona inicial va desde el inicio de la puesta en marcha de la tuneladora el día 21/10/2008 hasta el 25/01/2009. Este período comprende 97 días de los cuales son efectivos un total de 80, a causa de las festividades de las fechas. A continuación se muestra un gráfico de la distribución de tiempos de estos 81 días, en cuanto a averías en la tuneladora, cinta del túnel, trenes, cortadores, el mantenimiento y montaje de la misma, la excavación y otros factores muy diversos: 20 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1. Introducción y objetivos En el gráfico se muestra la importancia que tiene el montaje de la tuneladora en esta fase, ya que se dedica aproximadamente la mitad del tiempo a montar el Back-up restante de la tuneladora. Así mismo, también se ha citado la importancia de las averías y puesta a punto de la TBM, ya que entre averías en diferentes zonas y mantenimiento se gasta casi un 40% del tiempo. Todo esto da como resultado que en esta primera fase, la tuneladora pueda dedicar una pequeña parte del tiempo a la excavación del terreno. A continuación se muestra un gráfico con la evolución de los anillos excavados y colocados por día: En el gráfico se muestra como el rendimiento en cuanto al avance y colocación de anillos es muy baja en esta primera fase a causa de las razones expuestas anteriormente. Se observa que exceptuando un día que se colocan 13 anillos y otros siete días que se colocan en torno a 8 anillos, el resto de días se colocan entre 1 y 4, si es que se llega a colocar alguno. El parón navideño que va desde el 23 de Diciembre al 25 de Enero, exceptuando los días festivos en que no se trabaja, sirve como puesta a punto óptima de la tuneladora, puesto que a partir de esta fecha es cuando el avance diario crece notablemente hasta alcanzar un rendimiento diario mucho más elevado que el que se ha dado hasta la fecha. Las tareas realizadas en este período constan, entre otras, de: - Cambiar las 7 tapas de reductores de la motorización. 23% 1% 0% 9% 0% 53% 9% 5% Desglose de tiempos en la zona incial Averías en TBM y Back - Up Cinta del túnel Trenes Mantenimiento Cortadores Montaje Excavación Otros 0 2 4 6 8 10 12 14 21 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 2. Presentación de la obra - Refuerzo de la estructura soporte de las pasarelas telescópicas del erector. - Realización de guías para las zapatas de los cilindros auxiliares. - Limpieza general. - Arreglar y colocar pasarelas. - Limpieza de la cabeza de corte, tanques de mortero, cepillos y cintas. - Montaje de playa de vías. - Refuerzo y colocación de anillos. - Construcción de mangueras hidráulicas para gatos del cartucho de ventilación. - Preparación y colocación de baberos para cinta TBM. - Colocación de 4 bases e inyectado de mortero en ellas. - Colocación de rodillos en cinta TBM. - Colocación de tubería y manguera de agua en TBM y túnel. - Limpieza de cabeza. - Limpieza de líneas de mortero, cabeza y líneas de espray en cabeza. - Reparación y sellado de anillos. - Colocación de vías en playa de vías. - Fabricación de guías en gatos auxiliares. - Modificación en la tolva de la cinta de la TBM. - Cambio de cortadores en la cabeza y cepillos. - Trabajos en líneas de espray espuma/agua de la cabeza. - Limpieza de pasillos y túnel. - Montaje de la tubería de ventilación. - Trabajos de seguridad y prevención de riesgos. - Terminación de guías en cilindros auxiliares, soldar soportes de los extensímetros. - Colocación de salidas nuevas en tanques de mortero. - Fijación de bombas y mangones de mortero. - Arreglo de tubos, mangueras, grifos de aire, de agua y de aditivos. - Engrase de toda la máquina. - Limpieza del erector y gatos auxiliares. - Montaje de casquillos de protección de tuercas en tornillos de los cortadores. - Colocación de manga de ventilación en el túnel. - Montaje de barandillas en los pasillos de la TBM. - Montaje de rascadores en cinta TBM. - Montaje de rejillas en mixer del mortero. - Colocación de escamas en escudo de cola. - Relleno de soldadura de la cabeza. - Colocación de válvulas antiretorno en gatos de pasarela del erector. - Construcción de banco de trabajo en pasarela de astronave. - Colocador de rascador en cinta transversal - Colocación de 10 bases para desplazamiento de la máquina - Soldar soportes para material eléctrico. - Montar en la solera estructuras del anillo de reacción. - Montaje de cámara en trenes. - Fabricación de soportes para líneas de mortero. - Trabajos para el cambio de cable de tensión. - Cambiar depósito de bentonita de la cinta. - Limpieza de la telescopía. - Modificación de las tuberías de mortero y fabricar sus soportes. - Soldar soportes para cajas de conexión y para grupos de soldadura. - Reposicionar mangueras de mortero y montaje de pasarela superior. - Preparar el material para el montaje de anillos. - Reparar gatos de la telescopía. - Ampliación de la pasarela de la cabina del operador. 22 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1. Introducción y objetivos - Construcción del techo sobre la centralita hidráulica de la cinta en el back-up. - Construir el telescópico derecho de la barandilla central de la TBM. - Fabricar y colocar tejado sobre bomba de mortero. - Modificaciones en el back-up. 2.3.2 Zona del túnel La zona denominada como zona de túnel estaría comprendida por el resto de los anillos (del anillo 147 al 4042). El rendimiento en esta zona en comparación con el inicial, está bastante por encima, dado que a partir de este punto ya se dejan de hacer pruebas y cambios en la tuneladora para dedicarse de pleno a la excavación del túnel. En esta zona no hay prácticamente pérdidas de tiempo en montaje (0,3%), puesto que ya está completamente montada, y las pérdidas de tiempo son las correspondientes a las posibles incidencias que surjan, tanto en la TBM y el back-up como en el terreno (hidrología y geología en el frente). Además de estas incidencias, hay que contemplar las que se deriven del guiado y la topografía de la TBM. A continuación se muestra un gráfico de la distribución de tiempos en esta zona, donde se aprecia el cambio de las incidencias en comparación con la anterior zona: En este gráfico, a diferencia del anterior, se muestra como la mayor parte del tiempo se dedica a la excavación del terreno, mientras que el tiempo dedicado al montaje (que antes era el factor más importante con diferencia) pasa a ser prácticamente nulo. El porcentaje de averías y mantenimiento en la TBM y Back-up ronda el mismo valor, ya que más o menos van surgiendo periódicamente el mismo tipo de averías y revisiones. Hay valores de incidencias, como en la cinta del túnel y los trenes, que crecen dado que a medida que se va avanzando van ganando más importancia dentro del túnel. Asimismo, hay que contemplar también las incidencias correspondientes a los cortadores, ya que al ser la pieza que más sufre de la cabeza de corte hay que ir revisándolos y cambiándolos cuando sea necesario. 24% 9% 1% 8% 9% 0% 45% 1% 2% 1% Desglose de tiempos en la zona incial Averías en TBM y Back - Up Cinta del túnel Trenes Mantenimiento Cortadores Montaje Excavación Guiado y topografía Hidrología/geología frente Otros 23 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 2. Presentación de la obra Este aumento del tiempo invertido en la excavación se traduce en un aumento de la media de los anillos colocados por día. A continuación se muestra un gráfico con la evolución de los anillos excavados y colocados por día: En el gráfico se muestra cómo, exceptuando el período de semana santa en Marzo y unos días festivos en Junio, hay un claro aumento en el rendimiento de los anillos colocados por día. Mientras en la zona inicial la media estaba en unos 3 anillos diarios, en el resto del túnel esta media asciende hasta entre 17 y 18 anillos diarios aproximadamente (unos 24,5 metros diarios), llegando un día hasta los 43 anillos colocados (60,2 metros). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 24 2.4 RENDIMIENTO TEÓRICO / REAL A continuación se muestran dos gráficos comparando la excavación real con la teórica prevista. En primer lugar se excavados a origen: En las gráficas se observa que el rendimiento real ha estado muy próximo al teórico, hasta Marzo de 2009 era ligeramente inferior el real, pero posteriormente se equipara e incluso supera al teórico. Se consiguió terminar ligeramente antes de lo previsto, porque la excavación fue 21 más corta de lo planeado. El rendimiento teórico ha sido calculado por la empresa dueña de la tuneladora, SELI, en base a las características geológicas del terreno. 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 oct-08 nov-08 dic08 metros 0,00 1000,00 2000,00 3000,00 4000,00 5000,00 6000,00 oct-08 nov-08 dic08 metros Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1. Introducción y objetivos RENDIMIENTO TEÓRICO / REAL A continuación se muestran dos gráficos comparando la excavación real con la teórica prevista. En primer lugar se muestra la excavación por meses y seguidamente los metros En las gráficas se observa que el rendimiento real ha estado muy próximo al teórico, hasta Marzo de 2009 era ligeramente inferior el real, pero posteriormente se equipara e incluso Se consiguió terminar ligeramente antes de lo previsto, entre otras cosas porque la excavación fue 21 más corta de lo planeado. El rendimiento teórico ha sido calculado por la empresa dueña de la tuneladora, SELI, en base a las características geológicas del terreno. 08 ene-09 feb-09 mar-09 abr-09 may-09 jun-09 jul Excavación mes a mes Excavación teórica Excavación real 08 ene-09 feb-09 mar-09 abr-09 may-09 jun-09 jul Excavación a origen Excavación teórica Excavación real Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 1. Introducción y objetivos A continuación se muestran dos gráficos comparando la excavación real con la teórica muestra la excavación por meses y seguidamente los metros En las gráficas se observa que el rendimiento real ha estado muy próximo al teórico, hasta Marzo de 2009 era ligeramente inferior el real, pero posteriormente se equipara e incluso entre otras cosas El rendimiento teórico ha sido calculado por la empresa dueña de la tuneladora, SELI, jul -09 ago-09 sep-09 oct-09 jul -09 ago-09 sep-09 oct-09 31 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 3. Rendimiento de la excavación en función del material excavado Cuarcitas laminadas (Cz) Fecha Anillos colocados 11/12/2008 10 12/12/2008 8 13/12/2008 1 16/12/2008 2 17/12/2008 8 18/12/2008 2 19/12/2008 11 20/12/2008 6 22/12/2008 1 23/01/2009 5 26/01/2009 7 27/01/2009 11 28/01/2009 3 La excavación de cuarcitas laminadas, en cuanto a representación del total es de las menos importantes ya que solo supone un 1,9% (75 anillos, 105 metros). En este material se obtiene un rendimiento muy bajo a causa de la dureza de la roca, alcanzándose un rendimiento tan solo de 5,8 anillos diarios con unos máximos en torno a los 10 anillos en 3 días. Así mismo, de un total de 13 días que ha estado presente este material, 4 días (el 30% de excavación en este material) no se han superado los 2 anillos colocados. La fecha y los principales motivos por los que no se ha obtenido un buen rendimiento son: - 13/12/08 1 anillo: Rotura del tambor matriz de la cinta y se adelanta el cambio de la misma. - 16/12/08 2 anillos: Problemas geológicos en el frente, hay que proceder a inyectar espumas. - 18/12/08 2 anillos: Problemas geológicos en el frente, hay que inyectar espumas y desbloquear la cabeza de corte. Además hay problemas hidráulicos. - 22/12/08 1 anillo: Montaje del último anillo para hacer el tape y ripar la máquina a causa del parón navideño. 0 2 4 6 8 10 12 Número de anillos Cz Anillos colocados por día Media de anillos colocados 32 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 3. Rendimiento de la excavación en función del material excavado Pese a que este material está presente antes de la puesta a punto óptima de la TBM que se produce a finales de Enero, se ha mencionado ya que es este material y las incidencias que ha provocado sí que ha influido en el rendimiento de la tuneladora. Cornubianitas (Cn) Fecha Anillos colocados Fecha Anillos colocados 19/07/2009 14 28/07/2009 19 20/07/2009 24 29/07/2009 16 21/07/2009 16 30/07/2009 18 22/07/2009 11 31/07/2009 14 23/07/2009 10 01/08/2009 2 24/07/2009 7 02/08/2009 2 25/07/2009 30 03/08/2009 23 26/07/2009 17 07/08/2009 24 27/07/2009 9 La excavación de las cornubianitas no tiene mucha importancia sobre el total ya que solo supone un 6,5% (256 anillos, 358,4 metros). En la excavación de este material se obtiene una media bastante buena ya que se trata de 15,1 anillos diarios, acercándose varios días a los 25 y alcanzando un máximo un día de 30 anillos. El rendimiento en este terreno ha sido bastante regular ya que por norma se ha estado cerca de la media constantemente y no se han tenido muchos días de bajo rendimiento. En este caso se consideran días de bajo rendimiento aquellos en que se hayan colocado 5 o menos anillos. Este bajo rendimiento únicamente se ha dado en dos únicos días. La fecha y los principales motivos por los que no se ha obtenido un buen rendimiento son: - 01/08/09 2 anillos: Problema con el regripping, alta temperatura en el aceite hidráulico y problemas geológicos en el frente. - 02/08/09 2 anillos: Continúan los problemas geológicos en el frente. 0 5 10 15 20 25 30 35 Número de anillos Cn Anillos colocados por día Media de anillos colocados 33 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 3. Rendimiento de la excavación en función del material excavado Pese a tener un rendimiento bastante regular y estar siempre cerca de la media, los días menos productivos coinciden con días de problemas con la geología en el frente, con lo que se puede decir que este tipo de material incide en el rendimiento de la tuneladora. Granodioritas (Gr) Fecha Anillos colocados Fecha Anillos colocados 05/06/2009 11 29/06/2009 10 06/06/2009 5 30/06/2009 25 07/06/2009 23 01/07/2009 18 08/06/2009 20 02/07/2009 9 09/06/2009 3 03/07/2009 11 10/06/2009 6 04/07/2009 16 11/06/2009 14 05/07/2009 20 12/06/2009 15 06/07/2009 20 13/06/2009 4 07/07/2009 9 14/06/2009 22 08/07/2009 14 15/06/2009 10 09/07/2009 15 16/06/2009 6 10/07/2009 17 17/06/2009 20 11/07/2009 15 18/06/2009 9 12/07/2009 13 19/06/2009 16 13/07/2009 8 22/06/2009 11 15/07/2009 16 23/06/2009 8 16/07/2009 16 24/06/2009 12 17/07/2009 7 27/06/2009 11 18/07/2009 17 28/06/2009 16 La excavación de granodioritas está bastante presente en la excavación representando un total de un 13,1% del total de la zona del túnel (518 anillos, 725,2 metros). En este terreno aunque no se obtiene un rendimiento excesivamente bueno, tampoco es malo del todo 0 5 10 15 20 25 30 Número de anillos Gr Anillos colocados por día Media de anillos colocados 34 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 3. Rendimiento de la excavación en función del material excavado tratándose de 13,3 anillos diarios, rondándose varios días los 20 anillos alcanzando un máximo de 25 anillos en un día. El rendimiento en este terreno ha sido bastante regular, ya que por norma se ha estado cerca de la media, excepto los primeros días que fue cuando se tuvo un rendimiento mucho más irregular. En este caso se consideran días de bajo rendimiento aquellos en que se hayan colocado 5 o menos anillos. La fecha y los principales motivos por los que no se ha obtenido un buen rendimiento son: - 06/06/09 5 anillos: Cambio de rodillos en la cinta y cambio de cortadores. - 09/06/09 3 anillos: Problemas con la bomba de empuje, el erector y los gatos auxiliares. - 13/06/09 4 anillos: Retraso en la llegada de los recambios de los cortadores que se tenían que cambiar. Una vez analizados los principales motivos de los días de más bajo rendimiento, se puede afirmar que las incidencias no son causadas por el tipo de terreno. Dique de pórfido (DP) Fecha Anillos colocados 31/05/2009 25 04/08/2009 20 05/08/2009 16 06/08/2009 12 08/08/2009 14 09/08/2009 15 13/08/2009 4 14/08/2009 13 23/08/2009 13 24/08/2009 13 31/08/2009 12 04/09/2009 20 05/09/2009 3 06/09/2009 15 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 3. Rendimiento de la excavación en función del material excavado La excavación del dique de pórfido no tiene mucha importancia sobre el solo supone un 4,9% (195 anillos, 273 metros). En la excavación de este material se obtiene una media aceptable ya que se trata de 13,9 de una forma bastante regular, ya que por norma se ha estado cerca de la media constantemente y no se han t rendimiento. En este caso se consideran días de bajo rendimiento aquellos en que se hayan colocado 4 o menos anillos, que solo han sido dos días. los que no se ha obtenido un buen rendimiento - 13/08/09 4 anillos: Parada para prolongar la cinta. - 05/09/09 3 anillos: Problema con la cinta de la TBM. Una vez analizados los principales motivos de los días de más bajo rendimiento, se puede afirmar que las incidencias no son causadas por el tipo 3.1 CONCLUSIONES DEL RENDIMIENTO DE LA EXCAVACIÓN EN FUNCIÓN DEL MATERIAL A continuación se muestra un cuadro resumen de la medias de los anillos colocados diariamente en función del material excavado: 0 5 10 15 20 25 30 Número de anillos Anillos colocados por día 0 5 10 15 20 25 Pa Pn Número de anillos / día Media de anillos colocados por día según el tipo de material Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 3. Rendimiento de la excavación en función La excavación del dique de pórfido no tiene mucha importancia sobre el solo supone un 4,9% (195 anillos, 273 metros). En la excavación de este material se obtiene una media aceptable ya que se trata de 13,9 de una forma bastante regular, ya que por norma se ha estado cerca de la media constantemente y no se han t enido muchos días de bajo rendimiento. En este caso se consideran días de bajo rendimiento aquellos en que se hayan colocado 4 o menos anillos, que solo han sido dos días. La fecha y los principales motivos por los que no se ha obtenido un buen rendimiento son: 13/08/09 4 anillos: Parada para prolongar la cinta. 05/09/09 3 anillos: Problema con la cinta de la TBM. Una vez analizados los principales motivos de los días de más bajo rendimiento, se puede afirmar que las incidencias no son causadas por el tipo de terreno. CONCLUSIONES DEL RENDIMIENTO DE LA EXCAVACIÓN EN FUNCIÓN DEL A continuación se muestra un cuadro resumen de la medias de los anillos colocados diariamente en función del material excavado: Dp Anillos colocados por día Media de anillos colocados Em Cs Cz Cn Gr Media de anillos colocados por día según el tipo de material 35 La excavación del dique de pórfido no tiene mucha importancia sobre el total ya que solo supone un 4,9% (195 anillos, 273 metros). En la excavación de este material se obtiene una media aceptable ya que se trata de 13,9 de una forma bastante regular, ya que por norma enido muchos días de bajo rendimiento. En este caso se consideran días de bajo rendimiento aquellos en que se hayan La fecha y los principales motivos por Una vez analizados los principales motivos de los días de más bajo rendimiento, se CONCLUSIONES DEL RENDIMIENTO DE LA EXCAVACIÓN EN FUNCIÓN DEL A continuación se muestra un cuadro resumen de la medias de los anillos colocados Media de anillos colocados Gr DP Media de anillos colocados por día según el tipo de material 36 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 3. Rendimiento de la excavación en función del material excavado Tal y como se observa en el gráfico y se ha observado a lo largo de este apartado, el rendimiento cambia en función el material excavado. En el gráfico se pueden observar claramente tres tipo de materiales en función del rendimiento en cada uno de ellos, los que están en unos 15 anillos diarios excavado, y los que claramente están por encima o por debajo de este número. En los que se observa un menor rendimiento es en las pizarras alteradas (Pa) y las cuarcitas laminadas (Cz). El bajo rendimiento en las pizarras, se debe principalmente, más que al material en sí, a la fecha en que se produce la excavación, ya que las este material está presente únicamente al inicio de la excavación cuando aún la tuneladora no está trabajando a pleno rendimiento. Además, de este material son muy pocos los anillos colocados con lo que la media obtenida no es muy fiable. Por su parte, la cuarcita es el material más duro que tiene que excavar la TBM, y si a esto se le suman las importantes incidencias sufridas en la tuneladora durante la excavación de este material (rotura del tambor matriz de la cinta, problemas geológicos en el frente) y que la tuneladora aún no funciona a pleno rendimiento porque este material está presente justo antes del parón navideño, se obtiene este bajo rendimiento. En el otro extremo está la excavación realizada en esquistos y filitas moteadas (Em) y en rocas metamórficas calcosilicatadas (Cs), que han registrado una media de anillos colocados diaria de 22,0 y 21,1 respectivamente, con un máximo de 43 anillos colocados en una jornada (60,2 metros). Estos terrenos son los más favorables para la excavación ya que son los menos abrasivos para la cabeza de corte, poseen el índice de Schimazek menor que el resto, a continuación se puede observar este parámetro en los diferentes materiales excavados: Material excavado Índice de Schimazek (F) Pizarras alteradas (Pa) 0,1 – 1,1 kN/m Pizarras negras cuarcíticas (Pn) 0,1 – 1,1 kN/m Esquistos y filitas moteadas (Em) 0,22 kN/m Rocas metamórficas calcosilicatadas (Cs) 0,12 – 0,78 kN/m Cuarcitas laminadas (Cz) 0,56 – 1,97 kN/m Cornubianitas (Cn) 0,33 – 0,59 kN/m Granodioritas (Gr) 1,19 kN/m Dique de Pórfido (DP) 0,905 kN/m Por lo que se refiere al resto de los materiales, se ha excavado una media de anillos diaria muy parecida situada en torno a los 15 anillos diarios, o lo que es lo mismo, 21 metros diarios que ya es un rendimiento bastante alto. Por lo demás, parece que el tipo de terreno no ha afectado a las incidencias y averías de la TBM. Si bien dependiendo el tipo de material han podido haber más o menos problemas con la hidrogeología en el frente, los problemas por culpa del material no han trascendido más allá. 37 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM Capítulo 4 Importancia de las incidencias en la TBM A lo largo de la construcción del túnel no todo es excavar y colocar los anillos, y por lo tanto cuando se realiza una planificación de la excavación de un túnel con tuneladora, hay que tener en cuenta otros factores que repercuten en el tiempo de excavación. En el siguiente gráfico se muestran los parámetros tenidos en cuenta a lo largo de la construcción del túnel: Tal y como se observa en el gráfico, sólo un 47% del total del tiempo empleado en la construcción del túnel corresponde a excavación y colocación de anillos, el otro 53% se divide en varios tipos de incidencias que impiden que se siga construyendo el túnel. Las averías en la TBM y el back-up consumen un 24% del tiempo, tres veces más que el tiempo empleado en colocar anillos. Realmente el tiempo de la colocación de anillos tendría que haber sido prácticamente cero, ya que se trata de una tuneladora de doble escudo, con lo que puede ir excavando y colocando anillos al mismo tiempo, pero por diferentes incidencias había un desfase entre la excavación y la colocación de éstos. Además de las averías en la TBM y el back-up, las paradas por las averías en cortadores y palas representan un 7%, y las tareas de mantenimiento y las incidencias en la cinta del túnel que suponen un 8%. En menor orden de magnitud se encuentran las paradas debidas a la hidrogeología del frente con un valor del 4%, paradas debidas a averías en los 39% 8% 24% 8% 1% 8% 7% 1% 4% 0% DESGLOSE TOTAL DE TIEMPOS Excavación Colocación anillos Averías en TBM y Back-up Cinta del túnel Averías en los trenes Mantenimiento Averías en cortadores y palas Guiado y topografía Hidrogeología/Geología frente Limpieza del escudo 38 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM trenes y guiado y topografía que suponen un 1% del tiempo, y por último la limpieza del escudo que no llega a este 1%. Seguidamente, se muestran las paradas que ha sufrido la tuneladora por averías en la TBM y back-up, incidencias en la cinta del túnel, incidencias en los trenes, mantenimiento e incidencias en cortadores y palas. Asimismo, también se muestra la duración de las paradas y se identifican las más importantes. 4.1 AVERÍAS EN TBM Y BACK-UP Tal y como se ha visto en el anterior gráfico, las averías en TBM y back-up, han consumido un 24% del total del tiempo de la excavación, siendo así el principal responsable en las paradas. A continuación se muestra un gráfico desglosando estas averías en la TBM y Back-up: Averías eléctricas 14% 6% 38% 5% 15% 12% 0% 2% 8% Desglose de las paradas por averías en la TBM y Back-up Electricidad Cabeza de corte Mecánica Erector de dovelas Sistema hidráulico y Cilindros Cintas TBM y BU Mesa de dovelas Inyección de mortero Otras averías 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Minutos de parada Averías eléctricas en TBM y Back-up Tiempo de paradas por averías eléctricas Media del tiempo de paradas 39 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM Las averías eléctricas son las responsables del 14% de las paradas por averías en la TBM y el back-up con un total de 13.825 minutos, o lo que es lo mismo, unas 230 horas. La duración de las paradas sería bastante constante si no fuera porque éstas, en algunos puntos se disparan, elevando el tiempo medio de paradas a 121 minutos (2 horas). A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de averías eléctricas en la TBM y Back-up: - 29/10/08 (250 min / 4,2 h): Problemas en la cinta del la TBM. - 30/10/08 (420 min / 7 h): Trabajos electrónicos de montaje. - 11/11/08 (395 min / 6,5 h): Parada por ajustes eléctricos. Caída de tensión originada por un fusible fundido en los variadores. - 03/12/08 (245 min / 4,1 h): Paradas debidas a la caída de tensión. - 10/12/08 (480 min / 8 h): Fallo en fuente de alimentación de PLC, retraso porque no hay recambio en obra. - 06/02/09 (400 min / 6,7 h): Fallo eléctrico que provoca un fallo en la comunicación con la cinta del túnel, lo cual genera su parada (no hay señal en la cabina del piloto). - 12/02/09 (265 min / 4,4 h): Los fallos eléctricos han sido debidos al erector, astronave y al motor eléctrico de la bomba del lube. - 25/02/09 (830 min / 13,8 h): Fallo eléctrico debido a la bomba 3010-3020. Se produce la avería eléctrica por fallo de los contactores. - 26/02/09 (420 min / 7 h): Los fallos eléctricos han sido debidos a la continuación del fallo de los contactores. La parada electrónica es debida a un fallo en el PLC (se quemó un módulo del mismo). - 27/05/09 (460 min / 7,7 h): Un fallo en el PLC provoca la no obtención de parámetros de la TBM. - 18/06/09 (600 min / 10 h): Los problemas electrónicos son debidos al ZED y target. - 28/06/09 (240 min / 4 h): Parada por un problema en la cinta que hace saltar la emergencia. - 19/07/09 (240 min / 4 h): Problemas con la cinta del túnel y PLC. - 10/08/09 (335 min / 5,6 h): Fallo en los contactores de la bomba del erector y por falta de alimentación en la bomba de filtración. - 02/09/09 (300 min / 6 h): Fallo eléctrico en la astronave. - 08/09/09 (350 min / 5,8 h): Fallo en el motor de la cinta 3. Las averías eléctricas más importantes se muestran bastante repartidas en diversos tipos de incidentes, pero sí que parece que los problemas eléctricos en torno a la cinta de transporte, los contactores de las bombas y el PLC (la unidad eléctrica central de la tuneladora) se repiten más que el resto en estas averías eléctricas que provocan paradas superiores a las 4 horas. A continuación se muestra un gráfico de las averías eléctricas en función de su duración: 40 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM En el gráfico se aprecia que casi la mitad de averías eléctricas no revisten mucha importancia, al no sobrepasar la hora de parada. Más que averías eléctricas se podría tratar como un mantenimiento eléctrico. Además, de un total de 114 paradas por causas eléctricas, sólo 16 superan las 4 horas, que son las citadas anteriormente. Las paradas de menos duración tienen que ver con incidencias tan variadas como problemas en el cableado, fallos de menor importancia en la astronave, en diferentes sensores… Averías en la cabeza de corte Las averías en la cabeza de corte son las responsables del 6% de las paradas por averías en la TBM y el back-up con un total de 6.035 minutos, o lo que es lo mismo, unas 100 horas. La duración de las paradas en esta ocasión es muy variable tal y como se observa en el gráfico, obteniendo una media de 670 minutos, aunque tal y como se observa este valor dista mucho de los tiempos reales, ya que o se quedan muy cortos o lo sobrepasan excesivamente. Las paradas más importantes han sido: 29 24 21 23 14 21 Número de averías eléctrias en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Minutos de parada Averías en la cabeza de corte Tiempo de paradas por averías en cabeza de corte Media del tiempo de paradas 47 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM fallos eléctricos en el erector de dovela, pequeñas tareas descritas como mantenimiento o fallo del sistema hidráulico (normalmente no superiores a una hora)… De un total de 104 paradas por averías en el sistema hidráulico y cilindros, sólo 18 superan las 4 horas, que son las citadas anteriormente. Averías en las cintas de la TBM y Back-up Las averías en las cintas de la TBM y Back-up son las responsables del 12% de las paradas por averías en la TBM y el back-up con un total de 11.410 minutos, o lo que es lo mismo, unas 190 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido bastante irregular, ya que hay muchas paradas que duran un tiempo ínfimo y otras que se disparan bastante, esto da lugar a una media de 243 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de averías en el sistema hidráulico y cilindros, en este caso las superiores a 4 horas: - 28/10/28 (375 min / 6,2 h): Fallo eléctrico en la cinta 1. - 03/11/08 (300 min / 5 h): Problemas en cinta TBM. Sistema de variadores. - 13/11/08 (270 min / 4,5 h): Diversos fallos con cinta 1 Interior TBM, debido a que se sale de los soportes provocando que el material caiga fuera de la cinta túnel. - 21/11/08 (900 min / 15 h): Alargar la cinta de la TBM y colocarla en posición horizontal, además se ha procedido al desmontaje de la cinta transversal. - 26/01/09 (245 min / 4,1 h): Problemas con la cinta TBM. - 02/02/09 (505 min / 8,4 h): Se colocó la estructura de la cinta 2 de la TBM. - 28/03/09 (590 min / 9,8 h): Problemas mecánicos debidos a un problema con la cinta 1 y 2 de la TBM. - 30/03/09 (840 min / 14 h): Problemas mecánicos en la cinta 2 de la TBM (se desplaza, patina, cambio de cojinete del tambor por rotura). - 15/04/09 (380 min / 6,3 h): Rotura y caída de material de la cinta TBM. - 16/04/09 (280 min / 4,7 h): Cambio de rodillo y ajustes en cinta TBM. - 17/04/09 (640 min / 10,7 h): Inspección y reparación cinta TBM. Se produce la rotura de la cinta 1 TBM, se procede a parar y realizar el cambio. - 18/04/09 (1110 min / 18,5 h): El tambor de la tolva de la cinta 1 TBM estaba en mal estado, por lo cual se procede a su cambio. - 21/04/09 (1000 min / 16,7 h): Problema mecánico debido a la cinta 3 de la TBM, hubo que cambiar un tambor. También dio problemas la cinta 2 TBM. 0 200 400 600 800 1000 1200 Minutos de parada Averías en cintas de TBM y Back-up Tiempo de paradas por averías en cinta de TBM y Back - up Media del tiempo de paradas 48 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM - 01/05/09 (1060 min / 17,7 h): Cambio en la cinta 1 de la TBM. Las averías más importantes en la cinta de la TBM y Back-up se producen principalmente en las cintas 1 y 2 de la TBM, ya sea por averías mecánicas o por culpa del material excavado. A continuación se muestra un gráfico de las averías en la cinta de la TBM y Back-up en función de su duración: En el gráfico se aprecia el equitativo repartimiento de las averías en la cinta de la TBM y Back-up en cuanto a su duración. Aproximadamente la mitad de las averías no superan las dos horas de parada y un 70% no supera las 4 horas. Estas paradas de menos duración tienen que ver con pequeños problemas hidráulicos o eléctricos en la cinta, rotura de la cinta o de algún latiguillo de la misma, trabajos de limpieza… De un total de 47 paradas por averías en la cinta de la TBM y Back-up, 15 superan las 4 horas, que son las citadas anteriormente. Averías en la mesa de dovelas 9 7 8 8 6 4 5 Número de averías en la cinta de la TBM y Back-up en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Minutos de parada Averías en Mesa de dovelas Tiempo de paradas por averías en mesa de dovelas Media del tiempo de paradas 49 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM Tal y como se observa en el gráfico, han sido muy pocas las paradas producidas por averías en la mesa de dovelas, no llegando a representar ni un 1% (205 minutos, 3,5 horas). Las paradas por averías en la mesa de dovelas han sido: - 28/11/08 (145 min / 2,4 h): Problemas en la mesa de portadovelas debido al levantamiento del anillo 56. - 11/02/09 (35 min / 0,6 h): Los fallos eléctricos han sido debidos a un fallo en la bobina del gato auxiliar nº 12 y a cables cortados en la mesilla portadovelas. - 13/02/09 (25 min / 0,4): Los fallos mecánicos fueron causados por la mesilla portadovelas. Las averías en la mesa de dovelas han sido averías pocas y sin importancia, pero vale la pena que sean comentadas ya que son un instrumento de la TBM que puede ocasionar paradas. No se ha colocado un gráfico de los intervalos de las paradas dada la brevedad de las mismas. Averías en la inyección del mortero Las averías en la del mortero tampoco han sido muy importantes (sólo ha habido seis), ya que solo han causado el 2% de las paradas por averías en la TBM y el back-up con un total de 2.095 minutos, o lo que es lo mismo, unas 35 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido, bastante regular obteniendo una media de 242,8 minutos. Las paradas por averías en la inyección de mortero han sido: - 04/11/08 (255 min / 4,2 h): Modificar mixer de mortero en tren. Cambio de válvula de la bomba de filtración . - 05/11/08 (345 min / 5,8 h): Terminar de cambiar bombas de mortero 3 y 4 y respectivas ligaduras eléctricas e hidráulicas. - 06/11/08 (420 min / 7 h): Pruebas con las bombas de mortero. - 10/11/08 (315 min / 5,2 h): Pruebas con las bombas de mortero. - 07/05/09 (435 min / 7,4 h): El problema mecánico ha sido debido a un fallo del mixer del mortero (rotura del eje reductor). 0 100 200 300 400 500 Minutos de parada Averías en la inyección del mortero Tiempo de paradas por averías en inyección de mortero Media del tiempo de paradas 50 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM - 08/05/09 (325 min / 5,4 h): Limpieza de mixer de mortero, sustitución de engranaje y cadena. Las incidencias más importantes referidas a la inyección de mortero han sido por el cambio de bombas y pruebas de las mismas. Estas incidencias surgieron noviembre, en la primera fase del túnel, donde aún se estaba poniendo a punto la TBM. Luego ya no se volvieron a tener problemas de la inyección en sí, sino de otros aspectos relacionados. No se han graficado las paradas en función de su duración porque todas estarían dentro del intervalo de cuatro a ocho horas, esto también muestra, que aún siendo pocas paradas, éstas han sido importantes. Otro tipo de averías Las averías catalogadas como “otro tipo de averías” de la TBM y Back-up son las responsables del 8% de las paradas por averías en la TBM y el back-up con un total de 7.210 minutos, o lo que es lo mismo, unas 120 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido muy irregular como es lógico, ya que tienen orígenes completamente diferentes, esto da lugar a una media de 225 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes, en este caso las superiores a 4 horas: - 28/01/09 (540 min / 9 h): Inyección de 27 m3 de mortero para el relleno de los anillos de espuma. Fabricación y colocación de manguera para cilindro auxiliar nº12. Arreglo de fugas en bloque de válvulas de grasa de cola. Reparación del reductor derecho de la astronave. Fabricación de basurera. Limpieza de telescopía, TBM y túnel. Reparación de dovelas. - 11/04/09 (630 min / 10,5 h): Problemas con la comunicación con el target de SELI (sistema de guiado de la máquina) El fallo era debido a que el ZED de la máquina no recibía datos de la posición de la misma, como consecuencia de que una de las células de presión del target se encontraba suelta y no daba contacto el cual era el causante de la falta de datos en el ZED. - 12/04/09 (1050 min / 17,5 h): Problemas con la comunicación con el target de SELI (sistema de guiado de la máquina).Se vuelve a producir el mismo fallo que ocurría el día 11 (no había obtención de datos de la posición de la máquina en el ZED).Mientras se solucionaba ésta avería, se aprovecha el tiempo de parada para 0 200 400 600 800 1000 1200 Minutos de parada Otro tipo de averías Tiempo de paradas en otras averías Media del tiempo de paradas 51 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM realizar el desmontaje de los cilindros inferiores del grippers. y así poder sacar el motor eléctrico nº 6. - 16/05/09 (270 min / 4,5 h): Problema con manguera de entrada de agua, roturas. Fallo hidráulico en contrapresión de regripping. Problemas con manguera de entrada de agua. Temperatura aceite cinta 2. - 20/05/09 (310 min / 5,2 h): Fallo en la presión del agua en tubería de entrada. Reparación de la conexión de tubería de entrada de agua. Prolongación de tubería agua aire. - 06/06/09 (440 min / 7,3 h): Parada por desconfiguración del target del ZED ( inclinómetros) - 07/06/09 (385 min / 6,4 h): Continúa problema con inclinómetro del target. - 17/07/09 (960 min / 16 h): Montaje de 44 tirantes de cabeza. Fabricación de cuñas soporte de bidisco. - 17/08/09 (430 min / 7,2 h): Cambio de 7 tirantes de la cabeza. Problema láser (fallo del cable de transmisión de datos del laser). Tal y como se preveía, en estas paradas el origen es muy diverso, aunque han sido reincidentes los fallos en el ZED y los fallos de comunicación. Las averías de menor importancia. A continuación se muestra un gráfico de las “otras averías” en función de su duración: Como es lógico, estas averías tienen una duración de parada muy diversa, aunque aproximadamente el 45% estás por debajo de las cuatro horas. De un total de 32 paradas por averías en la cinta de la TBM y Back-up, 9 superan las 4 horas, que son las citadas anteriormente. 5 6 2 10 5 2 2 Número de otras averías en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 52 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM 4.2 CINTA DEL TÚNEL Las averías en la cinta transportadora del túnel han supuesto 8% del tiempo en el desglose total de tiempos. Este 8% del total se divide de la siguiente manera: Prolongaciones de la cina en el túnel Las prolongaciones en la cinta del túnel son las responsables del 46% de las paradas por incidencias en la cinta del túnel con un total de 14.680 minutos, o lo que es lo mismo, unas 245 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido bastante irregular obteniendo una media de 524 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de las prolongaciones en la cinta del túnel, en este caso las superiores a 8 horas, ya que la mayoría de las paradas son de larga duración: - 05/02/09 (1440 min / 24 h): Empalme de la cinta del túnel. - 19/02/09 (710 min / 11,8 h): Empalme de un nuevo carrete de la cinta del túnel. 46% 0% 33% 0% 16% 4% 1% Desglose de las paradas por incidencias en la cinta del túnel Prolongaciones Revisiones Montaje Booster Atascos y vertidos Averías eléctricas Averías mecánicas Rotura Banda 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Minutos de parada Prolongaciones de la cinta del túnel Tiempo de parada por prolongaciones de la cinta Media del tiempo de paradas 53 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM - 03/03/09 (690 min / 11,5 h): Empalme de una nueva bobina de cinta túnel. - 15/04/09 (575 min / 9,6 h): Empalme de la cinta del túnel. - 24/04/09 (500 min / 8,3 h): Empalme de la cinta del túnel. - 04/05/09 (480 min / 8 h): Empalme de la cinta del túnel. - 14/05/09 (595 min / 9,9 h): Empalme de la cinta del túnel. - 22/05/09 (760 min / 12,7 h): Empalme de la cinta del túnel. - 06/06/09 (480 min / 8 h): Empalme de la cinta del túnel. - 21/07/09 (480 min / 8 h): Empalme de la cinta del túnel. - 04/08/09 (700 min / 11,7 h): Empalme de la cinta del túnel. - 13/08/09 (780 min / 13 h): Empalme de la cinta del túnel. - 28/08/09 (640 min / 10,7 h): Empalme de la cinta del túnel. - 29/08/09 (480 min / 8 h): Se continúa con el empalme de la cinta del túnel. - 05/09/09 (1070 min / 17,8 h): Empalme de la cinta del túnel. - 06/09/09 (500 min / 8,3 h): Empalme de la cinta del túnel. - 16/09/09 (610 min / 10,1 h): Empalme de la cinta del túnel. - 21/09/09 (545 min / 9,1 h): Empalme de la cinta del túnel. En todas las paradas efectuadas para la prolongación de la cinta del túnel no ha habido que lamentar más incidentes. Estas paradas han tenido una duración u otra principalmente porque cuando se prolongaba la cinta, se aprovechaba para prolongar entre otras cosas las líneas de media y alta tensión. A continuación se muestra un gráfico de las prolongaciones de la cinta del túnel en función de su duración: Tal y como se observa en el gráfico, estas paradas para la prolongación de la cinta del túnel son en su mayoría de larga duración, más del 75% han sido superiores a las 4 horas y solo dos paradas han durado menos de una hora. Revisiones Las paradas por las revisiones de la cinta del túnel no llegan al 1% con un total de 105, repartidos en dos paradas. Estas paradas son: - 06/11/08 (90 min / 1,5 h): Pruebas con la cinta del TBM y túnel. - 04/02/09 (15 min / 0,25 h): Cinta túnel sin comunicación por falta de tensión en el exterior. 020 4 3 14 4 Prolongaciones de la cinta en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 54 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM Montaje Booster El montaje del booster de la cinta del túnel son las responsables del 33% de las paradas por incidencias en la cinta del túnel con un total de 10.800 minutos, o lo que es lo mismo, 180 horas. En esta ocasión no es que las paradas hayan sido regulares, sino que han sido consecutivas. Se inició el montaje del booster el 16 de Marzo y se acabó el día 23 del mismo mes, con lo que se tuvo parada la excavación 7,5 días por este motivo. El booster consiste en un motor para darle más fuerza a la cinta, ya que contra mayor es la longitud de ésta, mayores son también sus pérdidas en el rendimiento. Averías eléctricas en la cinta del túnel Las averías eléctricas son las responsables del 16% de las paradas por incidencias en la cinta del túnel con un total de 5.050 minutos, o lo que es lo mismo, unas 84 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido, exceptuando algunas paradas, bastante 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Minutos de parada Montaje Booster Tiempo de parada por montaje de booster Media del tiempo de paradas 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Minutos de parada Averías eléctricas en la cinta del túnel Tiempo de parada por averías eléctricas Media del tiempo de paradas 55 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM regular obteniendo una media de 126 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de averías eléctricas en la cinta del túnel, en este caso las superiores a 3 horas: - 28/10/08 (210 min / 3,5 h): El fallo electrónico ha sido debido al sensor del nivel de aceite. - 24/03/09 (790 min / 13,2 h): Fallo electrónico en cinta túnel. - 06/04/09 (720 min / 8 h): Fallo eléctrico en electroválvula de cinta. - 19/07/09 (445 min / 7,4 h): Problemas con la cinta túnel. - 20/07/09 (270 min / 4,5 h): Problemas electrónicos en cinta túnel. - 28/07/09 (485 min / 8,1 h): El tiempo de parada de la cinta en el día de hoy se debe a un fallo eléctrico como consecuencia de que se quemaron los transformadores del sistema de alumbrado del túnel los cuales están conectados a las emergencias de la cinta (Se realiza la reparación de los mismos). - 29/08/09 (470 min / 7,9 h): Fallo electrónico en cinta túnel. Las averías eléctricas que se producen en la cinta del túnel no han sido especificadas con suficiente detalle, ya que en la mayoría de los casos figuran como “fallo electrónico en cinta túnel”. Esta falta de especificación se da tanto en las averías que se han considerado importantes como en el resto, ya que en su mayoría aunque duren menos de 30 minutos siguen figurando como “fallo electrónico en la cinta del túnel”. A continuación se muestra un gráfico de las averías eléctricas en la cinta del túnel en función de su duración: En el gráfico se observa la ya comentada brevedad de las averías eléctricas en la cinta del túnel, ya que un 25% no pasa de los 30 minutos y casi un 75% no sobrepasa las dos horas de duración. De un total de 40 paradas por averías eléctricas en la cinta del túnel, sólo 6 superan las 4 horas de duración. 10 14 5 5 3 12 Número de averías eléctricas en la cinta en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 56 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM Averías mecánicas en la cinta del túnel Las averías mecánicas son las responsables del 4% de las paradas por incidencias en la cinta del túnel con un total de 1.400 minutos, o lo que es lo mismo, unas 23 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido, exceptuando algunas paradas, bastante regular obteniendo una media de 87 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de averías mecánicas en la cinta del túnel, en este caso las superiores a 2 horas dada la brevedad en general de las paradas: - 29/10/08 (330 min / 5,5 h): Se realiza el cambio de los rascadores de la cinta del túnel, y se realizan pruebas aprovechando que la maquina tenía problemas con el sistema hidráulico - 01/07/09 (120 min / 2 h): Los problemas hidráulicos son debidos a un bajo nivel de este mismo en la cinta del túnel. - 21/09/09 (355 min / 5,9 h): Problema con cinta túnel, fallo con motores del booster. No se puede señalar un origen común de estas averías mecánicas más importantes, puesto que no tienen nada que ver el uno con el otro. Dentro de las averías de menor importancia se encuentran algunas como que se salga la cinta de los soportes provocando la caída del material, se coloque algún tipo de estructura para que se aguante mejor la cinta, alguna pequeña reparación… A continuación se muestra un gráfico de las averías mecánicas en la cinta del túnel en función de su duración: 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Minutos de parada Averías mecánicas en la cinta del túnel Tiempo de parada por averías mecánicas Media del tiempo de paradas 63 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM dando lugar a una media de 271 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de las tareas de limpieza en el mantenimiento de la TBM, en este caso las superiores a 8 horas: - 04/11/08 (720 min / 12 h): Limpieza de la cabeza. - 07/02/09 (550 min / 9,2 h): Limpieza de la telescopía de la TBM. El material que se acumuló en la telescopía generó problemas con la bomba de lube de la TBM (aumento de la temperatura de la bomba) - 09/02/09 (690 min / 11,5 h): Limpieza de telescopía (presencia de barro y agua), prolongación de tubería de agua y retorno, limpieza de tanque de mortero y líneas, revisión de cabeza y de los cortadores. - 10/02/09 (720 min / 12 h): Limpieza telescopía y escudo trasero. Limpieza de básculas. - 22/02/09 (500 min / 8,3 h): Limpieza y mantenimiento de la TBM. Limpieza de telescopía y escudo cola debido al mortero. - 16/03/09 (720 min / 12 h): Limpieza de telescopía. - 25/09/09 (570 min / 9,5 h): Limpieza del túnel y playa de vías. - 26/09/09 (1440 min / 24 h): Se aprovecha para hacer mantenimiento de la TBM, limpieza del túnel y de playa de vías. - 27/09/09 (1440 min / 24 h): Se aprovecha para hacer mantenimiento de la TBM, limpieza del túnel y de playa de vías. - 28/09/09 (750 min / 12,5 h): Se aprovecha para hacer mantenimiento de la TBM, limpieza del túnel y de playa de vías. - 29/09/09 (1245 min / 20,7 h): Se hicieron tareas de limpieza del túnel y de playa de vías. Las tareas de limpieza de la tuneladora afectan a todas las partes de la misma, pero dentro de las paradas más importantes de limpieza se observa que la parte que requiere una mayor higiene es la telescopía. Además, los últimos días se aprovechan para hacer una limpieza general, en el túnel y la playa de vías principalmente. Las paradas menos importantes siguen siendo de limpieza de elementos como la cabeza de corte, escudos, o la misma telescopía, playa de vías y túnel pero de menor duración que las anteriores. A continuación se muestra un gráfico de las tareas de limpieza en función de su duración: 1 8 22 6 4 4 7 Tareas de limpieza en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 64 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM En el gráfico se observan como la duración de las paradas es bastante desigual, aunque aproximadamente un 60% no superan las dos horas de duración y un 70% de las paradas no superan las cuatro horas. Mantenimiento general El mantenimiento general es el responsable del 39% de las paradas por mantenimiento de la TBM con un total de 12.515 minutos, o lo que es lo mismo, unas 209 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido bastante irregular dando lugar a una media de 208 minutos. A continuación se detallan algunas de las paradas más importantes a causa del mantenimiento general, se han considerado como paradas importantes las superiores a las 6 horas: - 29/11/08 (480 min / 8 h): Mantenimiento general de la TBM. - 27/03/11 (720 min / 12 h): El mantenimiento realizado en la TBM consistió en colocación de tubería aire/agua, limpieza de telescopía y escudo de la TBM, repuestos de material en la TBM, limpieza de cinta y tolva, limpieza líneas de mortero, engrase general, pruebas con motores de cabeza y montaje de ejereductor a tambor de la cinta 2 de la TBM. - 03/05/09 (495 min / 8,2 h): Prolongación de la tubería de agua/aire, control de la cabeza y del frente, se quita el plato del erector, se limpia la zona de los grippers, se quitan los gatos de los grippers para poder meter los 2 motores ya reparados. - 04/05/09 (810 min / 13,5 h): Colocación de los 2 motores eléctricos ya reparados, trabajos en el plato del erector, revisión de la cabeza, limpieza y mantenimiento general de la TBM. - 17/05/09 (415 min / 6,9 h): Se prepara la máquina para entrar en galería A. - 12/08/09 (665 min / 11,1 h): Cambiar ménsula, revisar cabeza, limpiar la TBM, se prepara la máquina para el empalme de cable de media, empalme de tubería de aire / agua. - 19/08/09 (425 min / 7,1 h): Mantenimiento general de la TBM. El mantenimiento general de la TBM abarca un amplio abanico de posibles tareas a realizar, tal y como se ha visto en las más importantes. Hay días que se tiene constancia de lo que se hizo, y otros en cambio, que si se han realizado muchas tareas se ha puesto simplemente “Mantenimiento general de la TBM”. La duración de las paradas por el 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Minutos de parada Paradas debidas al mantenimiento general Tiempo de parada por mantenimiento general Media del tiempo de parada 65 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM mantenimiento general tiene mucho que ver con el número de tareas que se realizaran cuando se paraba la máquina, a más trabajos, más tiempo de parada. A continuación se muestra un gráfico de las paradas por mantenimiento general en función de su duración: Tal y como se observa en el gráfico la duración de las paradas por mantenimiento general son muy dispares a causa de la variedad y cantidad de trabajos que se pueden realizar en este apartado. Aproximadamente un 65% de las paradas es inferior a las cuatro horas de duración, aunque un 25% dura entre cuatro y ocho horas. Otras incidencias Estas otras incidencias son las responsables del 3% de las paradas por mantenimiento de la TBM con un total de 930, o lo que es lo mismo, unas 16 horas. La duración de estas otras incidencias ha sido, como cabía esperar muy variada dado los diferentes orígenes. La duración media de este tipo de paradas ha sido de 116 minutos. A continuación se detallan las paradas sufridas más importantes, en este caso las superiores a noventa minutos, dada la brevedad de las mismas: 08 10 21 16 32 Tareas de mantenimiento en general en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Minutos de parada Paradas debidas a otras incidencias Tiempo de paradas debidas a otras incidencias Media del tiempo de parada 66 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM - 02/07/09 (230 min / 3,8 h): Cambio del cuadro de tirantes de la cabeza de la tuneladora. - 04/07/09 (380 min / 6,3 h): Se realiza el cambio de nueve tirantes de la cabeza de la tuneladora. - 06/07/09 (120 min / 2 h): Cambio de los tirantes de fijación de la cabeza de la TBM. Las paradas más importantes definidas como “otras incidencias” tienen que ver sobretodo con el cambio de los tirantes de la cabeza de la TBM. Las paradas de menor importancia son debidas a algún salto de la emergencia, revisiones de la cabeza o alguna leve incidencia en la cinta como un cambio de tambor. A continuación se muestra un gráfico de las paradas por “otras incidencias” en función de su duración: Tal y como se observa en el gráfico, la duración de las “otras incidencias” es muy variable, aunque en general no se alargan mucho las paradas ya que aproximadamente un 60% de las paradas es inferior a las dos horas. 1 3 1 2 100 Otras tareas de mantenimiento en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 67 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM 4.5 CORTADORES Y PALAS Las averías en cortadores y palas han supuesto un 7% del total de las paradas en la excavación. A continuación se muestra un gráfico desglosando cambios y averías en cortadores y palas: Cambio cortadores Los cambios de los cortadores son los responsables del 60% de las paradas por incidencias en los cortadores y las palas con un total de 17.585 minutos, o lo que es lo mismo, unas 293 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido bastante irregular obteniendo una media de 244 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de los cambios de los cortadores, en este caso las superiores a 8 horas: - 04/04/09 (650 min / 10,8 h): Se cambiaron cortadores 38, 37, 36, 35, 34, 33, 29, 28, 27, 26, 25, 24 ,23, 22. 60% 7% 33% Desglose de paradas por incidencias en los cortadores y palas Cambio Cort. Averías Revisiones 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Minutos de parada Cambio de cortadores Tiempo de parada por cambio de cortadores Media del tiempo de parada 68 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM - 12/06/09 (510 min / 8,5 h): Se cambiaron los cortadores número 21, 33, 27, 35, 34, 30 16, 29 y el bidisco 6-8. - 13/06/09 (1190 min / 19,8 h): Cambio de los cortadores 18, bidisco 2-4 y reparación del bidisco 1-3 ( Se alargó esta parada por espera de la llegada de recambios de cortadores bidiscos a la obra) - 15/06/09 (610 min / 10,2 h): Se cambian los cortadores número 27, 31, 32, 33, 36, 37, 38, 39, y 40. - 21/06/09 (720 min / 12 h): Cambio de cortadores número 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 19, 20 ,22, 25, 28, 37. Bidiscos número 1-3,2-4 y 5-7 - 29/06/09 (535 min / 8,9 h): Cambio de 7 cortadores y rodillos de la cinta TBM. - 02/07/09 (540 min / 9 h): Cambio de cortadores bidiscos nº 6-8 y 5-7 - 11/07/09 (480 min / 8 h): Cambio de los cortadores número 36, 29 y 28. - 10/09/09 (565 min / 9,4 h): Cambio de cortadores número 27, 25, 29, 28, 36, 38, 33, 26, 34, 37 y un rascador - 11/09/09 (590 min / 9,8 h): Cambio de cortadores número 7-5, 35, 23,19, 14, 22, 27, 24, 11. - 15/09/09 (840 min / 14 h): cambio de cortadores número 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39. Como se ha podido observar, las paradas ocasionadas por el cambio de los cortadores no tienen más complicaciones que el simple hecho de cambiar los mismos. La duración de la parada viene condicionada por la cantidad de cortadores que haya que cambiar o si no se encuentran recambios en obra. Las paradas de menor duración simplemente se deben a que se cambian un menor número de cortadores Los cortadores que más sufren son los cortadores más exteriores, ya que son lo que tienen que realizar un mayor recorrido en cada giro de la cabeza de corte. Seguidamente se muestra un esquema de la numeración de los cortadores: 69 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM A continuación se muestra un gráfico de las paradas por cambio de cortadores en función de su duración: Tal y como se observa en el gráfico y era de esperar, los intervalos de parada son muy variados ya que depende sobretodo del número de discos que se hayan de cambiar. En este caso se puede observar que la mitad de las paradas se encuentran entre las dos y las ocho horas. De un total de 72 paradas por cambio de los cortadores, 11 superan las ocho horas, que son las citadas anteriormente. Averías Solo ha habido tres paradas por averías en los cortadores y palas, y esto ha supuesto un 7% de las paradas por causa de los cortadores y palas, con un total de 2.060 minutos. Estas paradas han sido: - 13/07/09 (690 min / 11,5 h): Rotura del soporte del bidisco 1/3, se procedió a retirar los bidiscos 1/3 y 2/4 para poder trabajar. - 14/07/09 (1350 min / 22,5 h): Se continúan con los trabajos de soldadura de los soportes de los bidiscos 1-3 y 2-4. - 03/09/09 (20 min / 0,3 h): Se coloca una cuña en el cortador número 39. 3 8 13 18 19 8 3 Paradas por cambio de cortadores en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 70 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM Revisiones Las revisiones de los cortadores son los responsables del 33% de las paradas por incidencias en los cortadores y las palas con un total de 9.695 minutos, o lo que es lo mismo, unas 162 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido bastante irregular obteniendo una media de 71 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de las revisiones de los cortadores, en este caso las superiores a 3 horas, dada que la duración de estas tareas es menor: - 14/06/09 (210 min / 3,5 h): Revisión del estado de los cortadores. - 15/06/09 (180 min / 3 h): Revisión y cambio de cortadores. - 22/06/09 (215 min / 3,6 h): Revisión y cambio de los cortadores 38, 39 y 40. - 23/06/09 (245 min / 4,1 h): Revisión de los cortadores y cambio de los números 27 y 30. - 24/06/09 (180 min / 3 h): Revisión del estado de los cortadores. - 30/06/09 (215 min / 3,6 h): Revisión del estado de los cortadores. - 03/07/09 (205 min / 3,4 h): Revisión del estado de los cortadores y cambio de cortador bidisco y cortador número 40 y 39. - 15/07/09 (210 min / 3,5 h): Revisiones de cabeza y ajuste de cortadores. Montaje de 2 bidiscos 2-4 y 1-3, termina con soldadura de soportes, control de grasa de sellado. - 16/07/09 (240 min / 4 h): Revisión de cabeza, cambio de cortador número 16 bloqueado. Tal y como se puede observar, en las paradas por revisión de los cortadores, además de revisarlos muchas veces también se procede al cambio de éstos. En las paradas de menor duración, es menos habitual que también se cambien los discos, así que únicamente se suele realizar una revisión de cortadores, palas y el estado de la cabeza de corte. A continuación se muestra un gráfico de las paradas por revisión de cortadores en función de su duración: 0 50 100 150 200 250 300 Minutos de parada Revisiones de los cortadores Tiempo de parada por revisiones de los cortadores Media del tiempo de parada 71 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM En el gráfico se observa que en general las paradas son breves al tratarse de revisiones. La mitad de las paradas no superan la hora de parada y aproximadamente un 80% no supera las dos horas de duración. 29 39 44 23 200 Revisiones de las palas y cortadores en función de su duración 0 - 30 minutos 30 - 60 minutos 60 - 120 minutos 120 - 240 minutos 240 - 480 minutos 480 - 720 minutos 720 - 1440 minutos 72 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 4. Importancia de las incidencias en la TBM 4.6 GUIADO Y TOPOGRAFÍA El guiado y la topografía ha sido la responsable del 1% de las paradas en el desglose total de los tiempos. Estas incidencias en el guiado y la topografía han sido: Tal y como se ha comentado previamente, las incidencias en el guiado y topografía son las responsables del 1% del desglose total de tiempos con 4.085 minutos, o lo que es lo mismo, unas 60 horas. La duración de las paradas en esta ocasión ha sido bastante regular excepto en algunas ocasiones, obteniendo una media de 113 minutos. A continuación se detallan las paradas más importantes a causa de las incidencias en el guiado y la topografía, en este caso las superiores a 3 horas, dada que la duración de estas tareas es menor: - 25/11/08 (445 min / 7,4 h): Fallo en el sistema de guiado, se cambia estación y cables, en el cambio de turno sigue sin funcionar. - 12/12/08 (270 min / 4,5 h): Fallo Main Thrust, cambio estación topográfica, falta aire máquina. - 28/03/09 (205 min / 3,4 h): Fallo en el láser de topografía, se apaga solo. - 13/04/09 (560 min / 9,3 h): Problemas con la comunicación con el target de SELI (sistema de guiado de la máquina).Se sigue teniendo el fallo de los días 11 y 12 (no había obtención de datos de la posición de la máquina en el ZED). Se revisa el inclinómetro de la máquina y se realiza una limpieza de los estabilizadores. Se terminó por solucionar el problema. - 16/06/09 (260 min / 4,3 h): Reorientación del láser. - 28/09/09 (255 min / 4,2 h): Revisión equipo de guiado y topografía. Las paradas más importantes por incidencias en el sistema de guiado y topografía se producen en su mayoría por averías en los instrumentos o fallos de comunicación. Las paradas menos importantes son debidas a incidencias como el cambio de posición de la estación, alguna pequeña avería en el equipo, algún problema topográfico, la orientación del láser… A continuación se muestra un gráfico de las paradas por fallos en el sistema de guiado y topografía en función de su duración: 0 100 200 300 400 500 600 Minutos de parada Paradas por guiado y topografía Tiempo de parada por guiado y topografía Media del tiempo de parada 79 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM Esquistos y filitas moteadas (Em) El empuje en los esquistos y filitas moteadas ha sido otra vez muy irregular en la cabeza de corte obteniendo un valor medio de unos 5.617 kN en los 867 anillos en que se ha excavado este material, llegando en ocasiones a rondar los 10.000 kN. El par de la cabeza de corte se ha mostrado más regular, exceptuando ocasiones puntuales. Se ha obtenido un valor medio del par de unos 1.203 kN·m llegando ocasiones hasta los 2.000. En estos últimos casos, se ve claramente como la velocidad de giro de la cabeza de corte desciende notablemente. La velocidad de giro en la cabeza de corte también ha sido bastante irregular, rondando constantemente las 6 rpm pero disminuyendo en muchas ocasiones. Se ha obtenido una velocidad media de 5,2 rpm. Rocas metamórficas calcosilicatadas (Cs) El empuje en las rocas metamórficas calcosilicatadas continua siendo muy irregular en la cabeza de corte obteniendo un valor medio de unos 5.540 kN·m a lo largo de 525 anillos en 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 rpm kN / kN·m Cs Empuje (kN) Par cabeza de corte (kN·m) Velocidad cabeza de corte (rpm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 rpm kN / kN·m Em Empuje (kN) Par cabeza de corte (kN·m) Velocidad cabeza de corte (rpm) 80 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM que se ha excavado este material. Tal y como pasara en los esquistos, se ha llegado a rondar los 10.000 kN en varias ocasiones. El par de la cabeza de corte ha sido bastante constante, excepto en el tramo final en que se ha mostrado más irregular. Se ha obtenido un valor medio de unos 1.196 kN·m. En algunos puntos se puede observar claramente la relación inversamente proporcional entre el par de la cabeza de corte y la velocidad de rotación de la misma. La velocidad en la cabeza de corte se podría decir que ha sido constante a tramos, ya que al principio era de 6 rpm con algunos descensos, y posteriormente se sitúa en torno a las 5 rpm, pero también con varios descensos. Se puede observar también que la velocidad sigue ligeramente la misma tendencia que el empuje. En total la velocidad media de la cabeza de corte ha sido de 5,2 rpm. Cuarcitas laminadas (Cz) El empuje en las cuarcitas laminadas se puede observar claramente que tiene dos fases bien diferenciadas, una primera fase en que se aplica un esfuerzo bastante más elevado e irregular, y una segunda fase en que el empuje que se aplica es mucho menor y muy regular. Esto es debido a la laminación de la roca que en esta segunda fase provoca que no se requiera tanto empuje, pero en cambio aumente considerablemente el par aplicado a la cabeza de corte. En la primera fase se obtiene un valor medio del empuje de unos 4.280 kN a lo largo de 39 anillos, mientras que en la segunda fase se obtienes un empuje medio de unos 630 kN a lo largo de 20 anillos. En lo referente al par de la cabeza de corte, también se puede diferenciar entre dos zonas, ya que al principio cuando el empuje era más irregular el valor medio del par de la cabeza de corte se situaba en torno a los 1.750 kN·m mientras que en el último tercio es de unos 2.870 kN·m y sin contar que en el último anillo se aplica el par de desbloqueo de la cabeza de corte. Como no podía ser de otra manera, la velocidad de la cabeza de corte también se divide en dos partes. En la primera parte se muestra muy regular en torno a las 6 rpm, con un ligero bajón coincidiendo con un aumento del par de la cabeza de corte. En esta primera fase se obtiene una velocidad media de unas 5,4 rpm mientras que en el último tercio esta velocidad disminuye hasta unas 3,7 rpm, coincidiendo también con el aumento de par. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 rpm kN / kN·m Cz Empuje (kN) Par cabeza de corte (kN·m) Velocidad cabeza de corte (rpm) 81 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM Cornubianitas (Cn) El empuje en las cornubianitas ha sido otra vez muy irregular en la cabeza de corte obteniendo un valor medio de unos 4.688 kN en los 251 anillos en que se ha excavado este material, llegando en ocasiones a rondar los 8.000 kN. El par de la cabeza de corte se ha mostrado también un tanto irregular, sobretodo en los primeros y últimos anillos. Se ha obtenido un valor medio del par de unos 1.059 kN·m llegando ocasiones hasta los 1.600. En estos últimos casos, se ve claramente como la velocidad de giro de la cabeza de corte desciende notablemente. La velocidad de giro en la cabeza de corte también ha sido muy irregular, con máximas superiores a las 6 rpm pero marcando una velocidad media de unas 3,2 rpm. Granodioritas (Gr) Dentro de la irregularidad que se venía mostrando en la presión de la cabeza de corte, en las granodioritas, dentro de esta irregularidad se podría decir que ha sido la presión más regular entre todos los materiales. La presión en la cabeza de corte siempre se ha movido en 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 rpm kN / kN·m Cn Empuje (kN) Par cabeza de corte (kN·m) Velocidad cabeza de corte (rpm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 rpm kN / kN·m Gr Empuje (kN) Par cabeza de corte (kN·m) Velocidad cabeza de corte (rpm) 82 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM valores altos, con un valor medio de unos 7.896 kN a lo largo de 511 anillos llegando a alcanzar los 11.000 kN en alguna ocasión. El par de la cabeza de corte se ha mostrado bastante regular, excepto en una pequeña zona al inicio donde se han llegado a alcanzar máximos de 2.000 kN·m, siempre ha estado muy próximo a su valor medio, unos 1.153 kN·m. Al igual que pasara con el par, la velocidad de la cabeza de corte también ha sido muy constante a lo largo de toda la excavación en esta roca. Su valor medio ha sido de unas 6,3 rpm. Dique de pórfido (DP) El empuje en los diques de pórfido ha sido bastante irregular en la cabeza de corte obteniendo un valor medio de unos 5.804 kN a lo largo de los 206 anillos en que se ha excavado este material, llegando en ocasiones a sobrepasar los 8.000 kN. El par de la cabeza de corte se ha mostrado también un tanto irregular. Se ha obtenido un valor medio del par de unos 1.202 kN·m llegando ocasiones hasta los 1.700. La velocidad de giro en la cabeza de corte también ha sido bastante irregular, con máximas superiores a las 6 rpm pero marcando una velocidad media de unas 5,3 rpm. Se puede observar también como la velocidad de la cabeza de corte sigue la misma tendencia que el empuje. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 rpm kN / kN·m DP Empuje (kN) Par cabeza de corte (kN·m) Velocidad cabeza de corte (rpm) Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM 5.1 Valores medios Empuje El empuje máximo que puede recibir la cabeza de corte es de 11.357 kN, dado que cada cortador puede resistir 377 kN y tiene un total de 41 cortadores. El valor medio máximo se produce en las granodioritas alcanzando importante no superar la máxima presión por cada cortador porque si no puede griparse, y como esto suceda se contagia a los contiguos provocando un efecto cadena, ya que si un cortador falla por un exceso de p a recibir más presión y averiarse. Como viene siendo habitual, la gráfica de las pizarras alteradas es muy diferente a las otras al haber sido excavadas en la zona inicial del túnel. Se muestra alto, al estar haciéndose pruebas con la tuneladora. Como consecuencia de este elevado par, la velocidad de giro de la cabeza de corte. Tal y como se ha comentado, la relación par/velocidad es inversamente proporcional, y este es el ej elementos no se aprecia ya que tanto el par aplicado como la velocidad de giro están bastante por debajo del límite. El gráfico de las cuarcitas y cornubianitas también resultan un poco diferentes al resto. En el caso de las c uarcitas, dada la dureza del material (es el material con la constante del Criterio de Rotura de Hoek & Brown más alto de todos) se opta por un empuje menor y un mayor par para, en lugar de ir penetrando muy bruscamente, ir haciéndolo despacio intentando d esgastar lo mayor posible la roca. En el segundo caso, los valores son tan diferentes del resto ya que durante la excavación de este material, hubo numerosos problemas con la hidrogeología del frente. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Pa Pn kN / kN·m Valor medio Empuje / Par cabeza de corte / Velocidad cabeza de corte Empuje (kN) Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM / Par / Velocidad El empuje máximo que puede recibir la cabeza de corte es de 11.357 kN, dado que cada cortador puede resistir 377 kN y tiene un total de 41 cortadores. El valor medio máximo se produce en las granodioritas alcanzando unos 8.000 kN con lo que aún queda margen. Es importante no superar la máxima presión por cada cortador porque si no puede griparse, y como esto suceda se contagia a los contiguos provocando un efecto cadena, ya que si un cortador falla por un exceso de p resión y deja de trabajar, los que están alrededor suyo pasan a recibir más presión y averiarse. Como viene siendo habitual, la gráfica de las pizarras alteradas es muy diferente a las otras al haber sido excavadas en la zona inicial del túnel. Se muestra un par excesivamente alto, al estar haciéndose pruebas con la tuneladora. Como consecuencia de este elevado par, la velocidad de giro de la cabeza de corte. Tal y como se ha comentado, la relación par/velocidad es inversamente proporcional, y este es el ej emplo más claro. En los otros elementos no se aprecia ya que tanto el par aplicado como la velocidad de giro están bastante El gráfico de las cuarcitas y cornubianitas también resultan un poco diferentes al resto. uarcitas, dada la dureza del material (es el material con la constante del Criterio de Rotura de Hoek & Brown más alto de todos) se opta por un empuje menor y un mayor par para, en lugar de ir penetrando muy bruscamente, ir haciéndolo despacio intentando esgastar lo mayor posible la roca. En el segundo caso, los valores son tan diferentes del resto ya que durante la excavación de este material, hubo numerosos problemas con la Em Cs Cz Cn Valor medio Empuje / Par cabeza de corte / Velocidad cabeza de corte Par cabeza de corte (kN·m) Velocidad cabeza de corte (rpm) 83 El empuje máximo que puede recibir la cabeza de corte es de 11.357 kN, dado que cada cortador puede resistir 377 kN y tiene un total de 41 cortadores. El valor medio máximo se unos 8.000 kN con lo que aún queda margen. Es importante no superar la máxima presión por cada cortador porque si no puede griparse, y como esto suceda se contagia a los contiguos provocando un efecto cadena, ya que si un resión y deja de trabajar, los que están alrededor suyo pasan Como viene siendo habitual, la gráfica de las pizarras alteradas es muy diferente a las un par excesivamente alto, al estar haciéndose pruebas con la tuneladora. Como consecuencia de este elevado par, la velocidad de giro de la cabeza de corte. Tal y como se ha comentado, la relación emplo más claro. En los otros elementos no se aprecia ya que tanto el par aplicado como la velocidad de giro están bastante El gráfico de las cuarcitas y cornubianitas también resultan un poco diferentes al resto. uarcitas, dada la dureza del material (es el material con la constante del Criterio de Rotura de Hoek & Brown más alto de todos) se opta por un empuje menor y un mayor par para, en lugar de ir penetrando muy bruscamente, ir haciéndolo despacio intentando esgastar lo mayor posible la roca. En el segundo caso, los valores son tan diferentes del resto ya que durante la excavación de este material, hubo numerosos problemas con la 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Gr DP rpm Valor medio Empuje / Par cabeza de corte / Velocidad cabeza de corte Velocidad cabeza de corte (rpm) 84 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM 5.2 PRESIÓN DE LOS GRIPPERS EN FUNCIÓN DEL MATERIAL A continuación se ha graficado la presión que ejercen los grippers sobre el terreno durante la excavación. Se ha indicado el esfuerzo en cada anillo y la media de esta presión. Se han clasificado según el tipo de material, ya que los grippers no ejercen la misma presión en un tipo de roca que en otro: Pizarras alteradas (Pa) La presión de los grippers aplicada al terreno ha sido muy irregular en las pizarras alteradas, obteniéndose un valor medio de 73,8 bares. Normalmente, esta presión suele ser muy regular, pero como ya ha sucedido en anteriores ocasiones, los valores obtenidos en este tipo de roca no son del todo “lógicos” al encontrarse al principio de todo y a estar efectuando aún la puesta a punto de la tuneladora. Pizarras negras cuarcíticas (Pn) 0 20 40 60 80 100 120 140 Presión (bar) Grippers Pa Presión de los grippers Media de la presión de los grippers 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Presión (bar) Grippers Pn Presión de los grippers Media de la presión de los grippers 85 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM La presión de los grippers aplicada al terreno en estas pizarras negras cuarcíticas ha tenido dos partes bien diferenciadas. En la primera parte observa una completa irregularidad en los valores de la presión, dado que aún se estaba en la zona inicial del túnel y se estaba realizando la puesta a punto de la TBM. En la segunda parte se observa una gran regularidad que ronda los 170 bares. El valor medio de la presión de los grippers en este tipo de material ha sido de 153,3 bares. Esquistos y filitas moteadas (Em) La presión de los grippers aplicada al terreno en los esquistos y filitas moteadas ha sido muy regular obteniendo un valor medio de 161,5 bares. Este valor podría ser un poco más elevado ya que al principio hay tres anillos en que los grippers casi no actúan dado que se está atravesando una falla. Si no hubiera existido esta falla se habría obtenido una presión media de 162, 7 bares. Rocas metamórficas calcosilicatadas (Cs) 0 50 100 150 200 250 Presión (bar) Grippers Em Presión de los grippers Media de la presión de los grippers 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 Presión (bar) Grippers Cs Presión de los grippers Media de la presión de los grippers 86 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM La presión de los grippers aplicada al terreno en la excavación de rocas metamórficas calcosilicatadas ha sido muy regular, obteniéndose un valor medio de 155,8 bares. Cuarcitas laminadas (Cz) La presión de los grippers aplicada al terreno en la excavación de cuarcitas laminadas ha tenido dos zonas diferenciadas. La primera zona ha sido más regular que la segunda y con un valor que ha rondado los 130 bares. En la segunda zona, la presión sigue siendo regular aunque no tanto, pero el valor medio de la presión en esta zona se sitúa en torno a los 70 bares. Esta disminución en la presión de los grippers es debida a que la laminación de la roca en esta segunda parte está orientada de manera que es menos resistente. Cornubianitas (Cn) La presión de los grippers aplicada al terreno en las cornubianitas ha sido muy regular obteniendo un valor medio de 158,1 bares. Este valor podría ser un poco más elevado ya que 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 Presión (bar) Grippers Cz Presión de los grippers Media de la presión de los grippers 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 Presión (bar) Grippers Cn Presión de los grippers Media de la presión de los grippers 87 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 5. Parámetros mecánicos medios en la TBM al principio hay tres anillos en que los grippers casi no actúan dado que se está atravesando una falla. Granodioritas (Gr) La presión de los grippers aplicada al terreno en las granodioritas ha sido muy regular obteniendo un valor medio de 163,3 bares. Esta regularidad se ve truncada en un único punto en que no se llegó a colocar el anillo ya que en ese momento se realizó un simulacro de incendio dentro del túnel pero quedó constancia de la colocación del anillo. Dique de pórfido (DP) La presión de los grippers aplicada al terreno en la excavación de dique de pórfido ha sido muy regular, obteniéndose un valor medio de 157,9 bares. 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 Presión (bar) Grippers Gr Presión de los grippers Media de la presión de los grippers 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 Presión (bar) Grippers DP Presión de los grippers Media de la presión de los grippers 88 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del material excavado 95 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del material excavado Cuarcitas laminadas (Cz) La inyección de mortero por el escudo para apoyar las dovelas ha sido muy regular en las cuarcitas laminadas, exceptuando algunos anillos en que no se ha inyectado nada y en un anillo que la inyección se dispara hasta los 15,8 m 3 . Se ha inyectado una media de 1,4 m 3 a lo largo de los 88 anillos en que se ha excavado este material. A continuación se muestra este anillo en que se ha realizado una inyección tan alejada de la media para ver si ha habido alguna anomalía o simplemente ha sido por las características del terreno: - Anillo 99 15,8 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. La inyección de mortero entre las dovelas y el terreno para rellenar el hueco entre las mismas a causa de la tuneladora se podría decir que ha tenido dos fases, en los dos primeros tercios se mantienen las inyecciones muy regulares en torno a los 2 m 3 , eso cuando se requieren inyecciones, ya que hay varios anillos que no se inyecta nada. En el último tercio se observan valores muy diversos llegando a alcanzar los 49 m 3 . Se ha inyectado una media de 3,1 m 3 a lo largo de los 96 anillos en que se ha excavado este material. A continuación se muestran estos anillos en que se ha realizado una inyección tan alejada de la media para ver si ha habido alguna anomalía o simplemente ha sido por las características del terreno: - Anillo 146 22,3 m 3 : Pruebas de mortero. - Anillo 147 11,4 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. 0 5 10 15 20 m3mortero Inyección mortero en escudo en Cz Mortero inyectado por anillo Media de mortero inyectado 0 10 20 30 40 50 60 m3mortero Inyección mortero en dovelas en Cz Mortero inyectado por anillo Media de mortero inyectado 96 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del material excavado - Anillo 152 17,3 m 3 : Pruebas de mortero. - Anillo 157 11,0 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 171 49,0 m 3 : Pruebas de mortero. - Anillo 172 14,7 m 3 : Pruebas de mortero. - Anillo 173 11,3 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 175 17,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. La excavación de este material ha coincidido con la vuelta del parón navideño y justo cuando se termina de excavar, es cuando la TBM trabaja a pleno rendimiento. Al volver del parón navideño se vuelven a hacer pruebas con el mortero. Cornubianitas (Cn) La inyección de mortero por el escudo para apoyar las dovelas ha sido muy regular en las cornubianitas, aunque al final la cantidad de mortero inyectada ha disminuido, aunque manteniendo una gran regularidad. Se ha inyectado una media de 1,3 m 3 a lo largo de los 256 anillos en que se ha excavado este material. La cantidad de mortero inyectado ha sido prácticamente constante. 0 0,5 1 1,5 2 m3mortero Inyección mortero en escudo en Cn Mortero inyectado por anillo Media de mortero inyectado 0 1 2 3 4 5 6 7 m3mortero Inyección mortero en dovelas en Cn Mortero inyectado por anillo Media de mortero inyectado 97 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del material excavado La inyección de mortero entre las dovelas y el terreno para rellenar el hueco entre las mismas a causa de la tuneladora ha sido bastante regular, exceptuando algún anillo. Se ha inyectado una media de 1,6 m 3 de mortero. Pese a que en muchos anillos no se ha inyectado nada, en varios se han rondado los 5 m 3 llegando incluso a 6,5 m 3 . A continuación se muestran estos anillos en que se ha realizado una inyección tan alejada de la media para ver si ha habido alguna anomalía o simplemente ha sido por las características del terreno: - Anillo 2791 5,8 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2792 4,5 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2795 5,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2797 4,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2801 6,5 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2818 5,9 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2823 4,2 m 3 : No se aprecian incidencias destacables Granodioritas (Gr) La inyección de mortero por el escudo para apoyar las dovelas ha sido bastante regular en las granodioritas, exceptuando varios anillos en los que bien, o no se ha inyectado nada de mortero o se han inyectado cantidades muy altas, llegando casi a los 7 m 3 en varios anillos. Se ha inyectado una media de 1,4 m 3 a lo largo de los 518 anillos en que se ha excavado este material. A continuación se muestran estos anillos en que se ha realizado una inyección tan alejada de la media para ver si ha habido alguna anomalía o simplemente ha sido por las características del terreno: - Anillo 2396 6,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2397 6,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2398 6,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2400 6,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2406 6,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2407 6,3 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2408 6,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 m3mortero Inyección mortero en escudo en Gr Mortero inyectado por anillo Media de mortero inyectado 98 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del material excavado La inyección de mortero entre las dovelas y el terreno para rellenar el hueco entre las mismas a causa de la tuneladora ha sido bastante regular, exceptuando algún anillo. Se ha inyectado una media de 2,0 m 3 de mortero. Pese a que en muchos anillos no se ha inyectado nada, en varios se han rondado los 5 m 3 llegando incluso a 6,9 m 3 . A continuación se muestran estos anillos en que se ha realizado una inyección tan alejada de la media para ver si ha habido alguna anomalía o simplemente ha sido por las características del terreno: - Anillo 2184 5,1 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2230 5,4 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2265 5,0 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2270 5,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2352 6,9 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2467 5,4 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2477 5,5 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2631 5,7 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2632 6,5 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2633 5,1 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2634 5,1 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. Dique de pórfido (DP) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 m3mortero Inyección mortero en dovelas en Gr Mortero inyectado por anillo Media de mortero inyectado 0 0,5 1 1,5 2 m3mortero Inyección mortero en escudo en DP Mortero inyectado por anillo Media de mortero inyectado 99 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del material excavado La inyección de mortero por el escudo para apoyar las dovelas ha sido bastante regular en los diques de pórfido, aunque ha habido anillos en los que no se ha inyectado nada. Se ha inyectado una media de 1,2 m 3 a lo largo de los 626 anillos en que se ha excavado este material. La cantidad de mortero inyectado siempre se ha mantenido entre 1 y 1,5 con tramos manteniendo la misma cantidad, sin haber ningún anillo que se inyecte una cantidad de mortero muy superior a la media. La inyección de mortero entre las dovelas y el terreno para rellenar el hueco entre las mismas a causa de la tuneladora ha sido bastante regular en algunos tramos y muy irregular en otros. Se ha inyectado una media de 1,7 m 3 de mortero. Pese a que en muchos anillos no se ha inyectado nada, en varios se han rondado los 5 m 3 llegando incluso a 6,9 m 3 . A continuación se muestran estos anillos en que se ha realizado una inyección tan alejada de la media para ver si ha habido alguna anomalía o simplemente ha sido por las características del terreno: - Anillo 2917 6,4 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2918 6,0 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2922 6,4 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 2923 6,0 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 3593 5,1 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 3601 5,3 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 3798 5,6 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 3851 5,1 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. - Anillo 3859 5,3 m 3 : No se aprecian incidencias destacables. 0 1 2 3 4 5 6 7 m3mortero Inyección mortero en dovelas en DP Mortero inyectado por anillo Media de mortero inyectado 100 6.1 CONCLUSIONES DEL MORTERO INYECTADO ENTRE DOVELAS Y TERRENO A continuación se muestra un gráfico resumen con las media de mortero inyectado en escudo según el tipo de material: Se observa que el tipo de material no influye mucho que inyectar para colocar la dovela encima. Los valores de la media siempre se encuentran entre 1,1 y 1,4 m 3 . Es lógico que sea muy constante ya que solo se inyectan los 120º inferiores de la circunferencia del túnel. Esta presión excepto el peso de la tuneladora. Seguidamente se muestra otro gráfico resumen con la media de mortero inyectado según el tipo de material, pero esta vez en las dovelas, y aquí sí que se observ variaciones en la cantidad de mortero en función del material excavado: Tal y como se observa en el gráfico los terrenos que han presentado una media más elevada han sido las pizarras alteradas (Pa) y las cuarcitas laminadas (Cz), aunque pare contradictoria en esta última dada la dureza de la roca. Las pizarras alteradas se trata de un material relativamente blando, que ha podido sufrir deformaciones en el despliegue de los grippers, y estas deformaciones han tenido que ser rellenadas poste riormente por mortero. Además, este tipo de material está al principio de la 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Pa Pn m3mortero Media de mortero inyectado en el escudo 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Pa Pn m3mortero Media de mortero inyectado en el escudo Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del material excavado CONCLUSIONES DEL MORTERO INYECTADO ENTRE DOVELAS Y TERRENO A continuación se muestra un gráfico resumen con las media de mortero inyectado en escudo según el tipo de material: Se observa que el tipo de material no influye mucho en la cantidad de mortero que hay que inyectar para colocar la dovela encima. Los valores de la media siempre se encuentran . Es lógico que sea muy constante ya que solo se inyectan los 120º inferiores de la circunferencia del túnel. Esta parte inferior no ha estado sometida a ningún tipo de presión excepto el peso de la tuneladora. Seguidamente se muestra otro gráfico resumen con la media de mortero inyectado según el tipo de material, pero esta vez en las dovelas, y aquí sí que se observ variaciones en la cantidad de mortero en función del material excavado: Tal y como se observa en el gráfico los terrenos que han presentado una media más elevada han sido las pizarras alteradas (Pa) y las cuarcitas laminadas (Cz), aunque pare contradictoria en esta última dada la dureza de la roca. Las pizarras alteradas se trata de un material relativamente blando, que ha podido sufrir deformaciones en el despliegue de los grippers, y estas deformaciones han tenido que riormente por mortero. Además, este tipo de material está al principio de la Em Cs Cz Cn Gr Media de mortero inyectado en el escudo Em Cs Cz Cn Gr Media de mortero inyectado en el escudo Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del CONCLUSIONES DEL MORTERO INYECTADO ENTRE DOVELAS Y TERRENO A continuación se muestra un gráfico resumen con las media de mortero inyectado en en la cantidad de mortero que hay que inyectar para colocar la dovela encima. Los valores de la media siempre se encuentran . Es lógico que sea muy constante ya que solo se inyectan los 120º inferiores parte inferior no ha estado sometida a ningún tipo de Seguidamente se muestra otro gráfico resumen con la media de mortero inyectado según el tipo de material, pero esta vez en las dovelas, y aquí sí que se observ an notables Tal y como se observa en el gráfico los terrenos que han presentado una media más elevada han sido las pizarras alteradas (Pa) y las cuarcitas laminadas (Cz), aunque pare zca Las pizarras alteradas se trata de un material relativamente blando, que ha podido sufrir deformaciones en el despliegue de los grippers, y estas deformaciones han tenido que riormente por mortero. Además, este tipo de material está al principio de la Gr DP Gr DP 101 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 6. Mortero inyectado en función del material excavado excavación, con lo que aún puede haber algún problema con el mortero y se ha tenido que desechar parte del mismo, y aunque este mortero no se inyecte figura como que se ha utilizado. Por su parte, es llamativo que la media de mortero inyectado en las cuarcitas laminadas sea tan alta, dadas las características de esta roca, su dureza y regularidad. Esto ha sucedido porque en la excavación, cuando hay un gran aumento de mortero inyectado en este material, es después del parón navideño y justo antes de empezar la TBM a trabajar a pleno rendimiento. Se tuvieron que hacer pruebas con el mortero y desechar alguna vez el mismo, por este motivo sale una media tan alta. Además, al estar laminada la cuarcita, cuando se va excavando tiene más facilidad de desprendimiento dada su laminación. En el resto de los materiales la cantidad inyectada es más o menos la misma dependiendo un poco de sus características y posibles huecos que hayan podido surgir a lo largo de la excavación. 102 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 7. Conclusiones 103 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 7. Conclusiones Capítulo 7 Conclusiones Una vez analizados diferentes aspectos de la tuneladora y de su excavación, se podrían obtener las siguientes conclusiones: - En la excavación de un túnel con tuneladora hay que diferenciar claramente dos zonas, ya que al principio de la excavación se obtienen unos resultados que no se corresponden en absoluto con la realidad. - El rendimiento de la excavación varía en función del material excavado. Uno de los principales parámetros para saber si se realizará una excavación productiva es el índice de Schimazek. - Si se excava un material de unas características lo más idóneas para la tuneladora (en este caso han sido los esquistos y filitas moteadas, Em) se obtienen unos rendimientos realmente elevados. En este caso se llegó a una media de 30,8 metros diarios con un máximo de 60,2 metros en un solo día. - En el desglose total de los tiempos se obtiene un 39% de excavación, que es un buen dato pero que podría haber sido mejor. El 8% del tiempo la excavación está parada a causa de la colocación de anillos, cuando al tratarse de una tuneladora de doble escudo este tiempo habría de ser prácticamente cero. El 24% la excavación está parada a causa de averías en la TBM y back-up, este 24% debería descender notablemente. - Aunque se ha obtenido un buen resultado con un 39% del tiempo excavando, este podría haberse situado entre un 50 y un 60%. - En el desglose de los tiempos, hay que ser conscientes que siempre habrá importantes paradas en la máquina por tareas de mantenimiento como revisión de cortadores, prolongación de la cinta transportadora, prolongación de cables, y otros elementos ya mencionados anteriormente. - Según el tipo de material que se excave se escogerá entre aplicar más presión a la cabeza de corte y penetrar más en el material o aplicar menos presión e ir rascando el frente poco a poco. 104 Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción Capítulo 7. Conclusiones - Contra más alto es el par de giro de la cabeza de corte menor es la velocidad de ésta. - La presión que ejercen los grippers en función de cada tipo material es prácticamente constante, excepto cuando se atraviesa por falla. - Al tratarse de una tuneladora de doble escudo, hay que inyectar mortero en los 120º inferiores del túnel para que hagan de cama en la colocación de las dovelas inferiores. - La cantidad de mortero inyectada entre las dovelas y el terreno es similar aunque se trate de materiales diferentes. Si se han tenido variaciones notables, ha sido porque se han realizado pruebas y este mortero de prueba figura como mortero inyectado.