Excavación mediante Raise Boring.

La tecnología de excavación vertical Raise Boring comenzó a utilizarse por primera vez en los 60, desde ahí, hasta ahora la mejora de las máquinas, tanto en lo referente a su capacidad y a las aplicaciones auxiliares para mejorar su rendimiento es constante. No obstante, algunas máquinas de Raise Boring de esta primera época se encuentran operando aún hoy en día. El concepto general del Raise Boring convencional no ha cambiado mucho a lo largo del tiempo, pero la constante ampliación de los diámetros, la longitud de los pozos, la ampliación de la potencia de las máquinas y las tasas de producción de excavación han aumentado notablemente mediante la aplicación de nuevas tecnologías para el control de los materiales y de la energía utilizada.
Como concepto general, la excavación mediante Raise Boring se produce por la perforación de la roca por el corte oblicuo de los discos cortadores que tiene el escariador y trabaja de manera similar a una máquina de perforación tunelera de roca dura, con la salvedad de que el frente de excavación se encuentra pre-perforado por la galería piloto. Los cortadores son en realidad rodillos de alta resistencia, con botones de carburo de tungsteno colocados alrededor de su periferia.

Los cortadores son colocados en la cabeza rimadora (o escariador) de tal manera que cuando ​​gira y hace presión contra la roca. En ese momento los cortadores ruedan sobre la roca en forma circular y gracias al espacio determinado entre los cortadores de acuerdo con las características del terreno y el diámetro de excavación que cubren toda el área de escariado, la excavación avanza.

Este estilo de corte la excavación se realiza aprovechando los ángulos de las discontinuidades principales de la roca debido a la energía aplicada en las zonas de tensión. La mayoría de las rocas se eliminan por fractura, resultando en la mayor parte, detritus en forma de “chips” en lugar de polvo de roca triturada.

La producción pozos y galerías de grandes diámetros a través de la tecnología Raise Boring es más común en las minas profundas, para la ejecución de nuevas galerías de acceso y ventilación, entrada de personal o extracción del material, también se utiliza en el sector de minería carbonífera en menor medida.

Tiene también alguna utilización en proyectos civiles, para chimeneas de equilibrio en hidroeléctricas, o galerías de ventilación verticales de diámetros reducidos.

Definiendo las ventajas principales de la ejecución de las galerías mediante este método, hay que destacar, en primer lugar la versatilidad de este tipo de excavaciones. Las máquinas actualmente en uso, con las potencias estándar, son capaces de excavar eficientemente roca dura de una resistencia a compresión simple de entre 50-350 MPa, lo que prácticamente elimina los límites desde el punto de vista geotécnico. En segundo lugar la excavación es segura y minimiza riesgos de perforación ya que sólo hay que tener acceso para la excavación en los puntos de inicio y de final de la misma.

Son, sin duda estas dos características, junto al factor económico que se vuelve más ventajoso conforme la longitud de la excavación aumenta, las que hacen este método más atractivo.

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Mirando al futuro.

Ha terminado este 2015 y para ALFESTAL ingeniería, ha sido un nuevo año de éxitos. Durante estos 12 meses hemos tenido el placer de trabajar para nuevos clientes, y de seguir trabajando con otros. Muchas veces es complicado decidir cual de los dos casos produce más orgullo profesional. Siempre, un nuevo cliente es el trabajo de una buena política comercial y de un nombre que poco a poco se va consolidando en el mundo de la ingeniería tanto nacional como internacional, pero sin duda nos quedamos con el cliente que repite, es el premio a un trabajo bien hecho y un espaldarazo a la seriedad y la dedicación que nuestra empresa le pone a todos los trabajos.

Desde el punto de vista financiero, la facturación ha crecido en este 2015 y es otro indicativo de que estamos en la nueva dirección.

Pero hemos decidido fijarnos nuevos retos para este 2016 y uno de los más importantes es el de mirar a la cara al futuro de la ingeniería. Nuestros técnicos llevan ya bastantes meses trabajando con las nuevas tecnologías BIM, tanto para la obra civil como para la edificación y sin duda éste tiene que ser un campo a potenciar durante este año que comienza.

La aplicación de estas tecnologías a nuestros proyectos y la capacidad de convertirnos en referencia en su uso en la obra civil, debe ser un buen acompañante a la ingeniería convencional y al desarrollo de software técnico, campo en el que llevamos trabajando ya bastante tiempo.

Este tiene que ser un buen año, y espero que lo sea para todos nuestros clientes, colaboradores y amigos.

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TERATEC en el Metro de Estambul

Nuestro cliente TERRATEC termina con éxito uno de sus tramos en Metro de Estambul. http://tunnelbuilder.es/News/Terratec-TBM-se-abre-paso-en-el-metro-de-Estambul.aspx

 

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El newsletter de ALFESTAL ingeniería

El newsletter de ALFESTAL ingeniería correspondiente al segundo cuatrimestre del año ya debería estar en vuestros correos. Para suscribirse contacto@alfestal.com

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Introducción a la distribución de las cargas a través del terreno.

Sin duda uno de los puntos más escabrosos y que incluso los programas de elementos finitos difieren en su interpretación a la hora de calcular estructuras subterráneas es cómo afectan a las mismas las cargas bien sean superficiales o bien sean intermedias a la estructura.

Esta indefinición acaba desembocando, como prácticamente todas las indefiniciones, en una sobrestimación de los esfuerzos y por tanto en el sobredimensionamiento estructural.

La transmisión de las cargas al terreno, sea cual sea su origen, plantea un complejo problema de interacción entre los tres elementos implicados: el generador de la carga (bien sea estructura estática o carga temporal), la estructura subterránea en sí y el terreno.

El tener estos tres actores compartiendo escenario hace aumentar geométricamente el número de factores con influencia, y por tanto, los errores de interpretación.

Los principales factores a considerar en dicho proceso de interacción serán el tipo y características del terreno, la forma y dimensiones de la estructura y la rigidez relativa terreno-generador de cargas y terreno-estructura subterránea.

Aparte de la rigidez de la cimentación, la propia rigidez de la estructura a cimentar inducirá también restricciones al movimiento y a la respuesta asociada del terreno.

En el caso más general, cuando el terreno tienda a asentar por efecto de la presión aplicada, la estructura, en función de su rigidez, redistribuirá sus esfuerzos, modificando a su vez las solicitaciones sobre los cimientos y el terreno. La situación de equilibrio final dependerá por tanto de la rigidez relativa del conjunto de los tres elementos.

La inexistencia de métodos analíticos de control y lo heterodoxo de las hipótesis que pueden plantearse en los programas de elementos finitos, termina en que muchas veces se acaba recurriendo a métodos empíricos analíticos con demasiados años de antigüedad, pero que permiten resultados consistentes con hipótesis no excesivamente conservadoras. No deja de sorprender, sin querer minusvalorarlo como solución, encontrar actualmente anejos de cálculo que aun recurren a la Carta de Newmark para dichas estimaciones.

Así es por ejemplo en el caso en el que se busca la reducción de los valores de cargas verticales aplicadas en superficie en una estructura subterránea y como el método aproximado 2:1 (V:H), que es uno de los primeros métodos para encontrar el incremento de esfuerzo vertical (∆σz) en el suelo, a una profundidad (z) cualquiera, debido a una carga uniformemente distribuida (q) colocada en una superficie rectangular de ancho (B) y largo (L), fue el método de la pendiente 2:1 (V:H), método que es aproximado pero tiene la ventaja de que es muy sencillo y simple.

Este método supone que la zona o área donde la carga (q) actúa, se va distribuyendo en el medio (suelo), ampliándose, desde la de contacto (B x L), hasta una zona más grande que va a ser función de la profundidad, y que va a ir creciendo con una pendiente 2:1 (V:H).

Un poco más exacto y con resultados más acordes a la realidad son las distribuciones horizontales de las cargas verticales en estructuras de contención como muros o pantallas.

En estos elementos la sobrecarga bien sea indefinida (hipótesis conservadora de por sí) o limitada se convierte en cargas horizontales en función de un único factor como es el ángulo de rozamiento interno.

De por sí, esta afirmación, es decir, el limitar los factores actuantes, (los tres factores a los que se hacía referencia anteriormente) a uno sólo ya puede considerarse como una burda aproximación pero como se comentaba anteriormente, permite la obtención de resultados, con hipótesis universalmente adoptadas, que aunque siempre se encuentran del lado de la seguridad son constructivamente razonables.

Estas consideraciones se han tenido en cuenta a la hora de realizar las comprobaciones estructurales de los elementos que se han dimensionado en el Proyecto de Regeneración de los Pavimentos de la Pista 18R-36L Barajas, donde las hipótesis de cálculo de las cargas tanto estáticas como dinámicas que se consideraban, tenían una repercusión sobre las estructuras subterráneas que debían ser cuidadosamente consideradas con el fin de ser lo más rigurosos posible a la hora de valorar la validez de las estructuras para el nuevo estado de cargas.

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Empezando el verano; Regeneración de los Pavimentos de la Pista 18R-36L Barajas.

El segundo de los trimestres del año finaliza y con él empieza el verano. En este segundo número de nuestro boletín electrónico y tras la buena aceptación del primero, vamos a centrarnos en uno de los proyectos más destacados que desde ALFESTAL ingeniería, se han llevado a cabo en este periodo, se trata de la Regeneración de los Pavimentos de la Pista 18R-36L del Aeropuerto de Barajas .

En este proyecto se han mezclado elementos que están haciendo su desarrollo muy interesante. Para comenzar, el repetir el gusto de trabajar con una gran empresa como DRAGADOS. Tras compartir años en la Ampliación del Intercambiador de Avenida de América, gran parte de su equipo, se encarga de este proyecto. Por otro lado, el trabajo en el campo de la aeronáutica. Las cargas tanto estáticas como dinámicas, los estándares y las hipótesis de carga son mucho más exigentes que en las estructuras habituales.

En este proyecto se han comprobado y en ocasiones re-dimensionado arquetas, estructuras metálicas de protección, galerías bajo las pistas y apoyos varios de elementos estructurales, que apoyan a la funcionalidad de las pistas.

Además durante este trimestre, hemos realizado junto a nuestro arquitecto Francisco Javier Martín Rojo, el apoyo al Proyecto del Centro Deportivo Municipal de Mohedas de la Jara, en la provincia de Toledo. Una obra aun en marcha donde además de la realización del Estudio Geotécnico prescriptivo para la ejecución de la obra, se ha realizado labores de apoyo a la Dirección de Obra.

El trimestre se ha finalizado con otro trabajo para un nuevo cliente, IMESAPI. Esta empresa solicitó nuestro apoyo para la realización de la parte técnica de la licitación de la Reforma del Animalario del Centro Oncológico Carlos III, sin duda un trabajo muy novedoso por lo peculiar de los modos de trabajo y los materiales sanitarios. Esperamos que sea el inicio de una fructífera relación con este nuevo miembro de la familia ALFESTAL.

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El doble escudo.

Cuando hablamos de tuneladoras, al público en general todas le parecen iguales. Pero hay una gran diferencia entre las tuneladoras si se utilizan para excavaciones en suelos o rocas.

En las tuneladoras en suelos, es el EPB (Earth Pressure Balance) la que se impone. Son además las más conocidas en España, ya que son las que trabajaron en la M-30 o en las líneas de Metro de Madrid, Barcelona o Sevilla, mientras que en roca los topos abiertos y los dobles escudos se reparten como máquinas predominantes.

Quiero centrarme en éstos últimos, pero, yendo al meollo de la cuestión… ¿Cuál es la ventaja evolutiva de los dobles escudos? Principalmente su versatilidad para todo tipo de rocas y su capacidad de obtener grandes rendimientos y de salir rápidamente de un riesgo de atrapamiento.

El doble escudo suele ser una máquina telescópica articulada en dos piezas que proporciona un sostenimiento continuo del terreno durante el avance del túnel.

Las distintas posibilidades de trabajo que ofrecen los dobles escudos permiten conseguir unos rendimientos próximos a los de los topos, que los escudos para roca dura no podrían conseguir. Esta máquina está especialmente indicada para construir túneles de gran longitud en los que se prevé que la excavación atraviese terrenos de distinta naturaleza.

Las partes en la que se divide esta máquina serían las siguientes:

La cabeza de corte accionada mediante motores eléctricos con una potencia instalada de unos 5 MW que mediante variadores de frecuencia permiten el control de los parámetros de giro y par. En la cabeza están ubicados los cortadores de disco recambiables desde el interior.

Adicionalmente hay cortadores ubicados en el perímetro de la rueda de corte que permiten la sobreexcavación de la sección de avance.

El escudo principal o delantero es en el que se alojan los grippers auxiliares o estabilizadores y la cabeza de corte y su accionamiento, siendo este escudo la parte móvil de la máquina durante su funcionamiento como doble escudo.

El escudo telescópico es el que permite el movimiento relativo entre los escudos, posibilitando el trabajo como doble escudo.

El escudo de grippers o trasero es donde se alojan los grippers y cilindros auxiliares, así como el erector de dovelas, controlado por control remoto, con un sistema de agarre de dovelas bien por vacío o bien mediante pin, que permite el ensamblaje de los anillos.

Los cilindros principales unen ambos escudos y proporcionan un empuje máximo variable dependiente del tipo de terreno y del diámetro de excavación, con una velocidad máxima de extensión de 120 mm/m.

A continuación de la tuneladora, y enganchado a ella, se encuentra el backup, compuesto por una serie de plataformas ensambladas entre sí, que se desplazan sobre la dovela base arrastradas por la máquina, y que albergan todas las instalaciones auxiliares necesarias para el funcionamiento de la tuneladora, como son la cabina de mandos, transformadores, casetas de cables y ventilación, depósitos y equipos de impulsión hidráulica de grava e inyección de mortero, lechada, bentonita y polímeros, etc.

También alberga la cinta de evacuación de material excavado capaz de transportar hasta 1500 t/h, a una velocidad máxima de 3,2 m/s. La longitud total del conjunto escudo-backup supera los 110 m.

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