Diseño de un sistema de sujeción de segmentos prefabricados en una máquina tuneladora

Abstract

Luego de un estudio preliminar del funcionamiento de la máquina tuneladora y en especial del erector y de la grúa de segmentos con los sistemas de vacío instalados en cada uno, se planteó el objetivo de diseñar un sistema de sujeción de segmentos prefabricados que opere en el erector y en la grúa de segmentos de una máquina tuneladora tipo escudo de balance de presión de tierra modelos S-186 y S-187 marca Herrenknecht. Para lograr esto se crearon propuestas solución por métodos de generación de ideas y se seleccionó la que obtuvo mayor puntuación tras evaluarlas de acuerdo a requisitos fijados previamente. Se desarrolló la idea seleccionada, optimizando la forma y función de cada componente hasta obtener un modelo que consta de un elastómero cónico con un cono de metal colocado en su interior, y dos bases, una enroscada en la parte superior y otra en la inferior del cono metálico. Entre ambos conos se introduce fluido a presión para expandir el elastómero hasta que hace contacto con las paredes de un agujero en los segmentos del túnel. El sistema deberá instalarse por duplicado, repartiendo el peso del segmento y el resto de las cargas en dos grupos; sin embargo, se diseñaron para que si uno falla, el otro pueda soportar toda la carga, y adicionalmente se mantiene la funcionalidad del sistema de sujeción por vacío. Luego se diseñó un circuito hidráulico estudiando la ubicación de sus componentes y la lógica de control que lo acciona, y por último se analizaron los esfuerzos a los que se somete la propuesta elaborada empleando el método de los elementos finitos. Como conclusión se obtuvo el diseño de un sistema de sujeción de segmentos prefabricados para operar en los modelos de tuneladoras expuestos anteriormente.