Análisis de desgaste de herramientas de corte y acondicionamiento del suelo para TBMS

Abstract

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[ES] El continuo aumento de la urbanización en todo el mundo requiere de nuevos métodos y enfoques para construir rápida y eficientemente las instalaciones y las infraestructuras. Por lo que respecta a un túnel, terrenos y suelos evaluados como blandos presentan un desafío para los contratistas de las operaciones de construcción de túneles para estimar la duración de la herramienta de la tuneladora y prevenir posibles fallos durante la perforación. Los estudios a lo largo de los últimos años se han centrado en la evaluación de la interacción roca-herramienta para terrenos de roca dura, donde el desgaste se preveía más alto y las condiciones de trabajo de la tuneladora más agresivos. Sin embargo, el estudio del comportamiento de la máquina en suelos denominados como blandos, como arena o arcilla, no ha sido estudiado hasta el punto de poder simular antes del comienzo de la operación de tunelación un modelo de desgaste, por lo que representa un desafío para los contratistas. El reciente desarrollo del nuevo Soft Ground Abrasion Test (SGAT) ha permitido la oportunidad de realizar una mejor evaluación del suelo de acuerdo con el funcionamiento de Perforadoras de túneles (TBMs) en los últimos proyectos en tierra y túneles de suelos blandos. Este nuevo método de estudio muy cercano a la realidad en el túnel, permite evaluar los principales parámetros y variables que modelan la operación de tunelación. El presente documento engloba, en forma de Proyecto Final de Carrera, todo el trabajo desarrollado en mi estancia de Erasmus Prácticas en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología en Trondheim (NTNU) bajo la supervisión de la profesora Nuria Espallargas. El trabajo se engloba en un proyecto desarrollado junto a la empresa noruega Normet Ltd. durante 8 meses en el Departamento de Materiales e Ingeniería de Diseño, en colaboración con el Laboratorio de Geología, donde llevé a cabo todos los ensayos que aquí se presentan, junto con una formación teórica completa en los temas relacionados. Este trabajo ha sido codirigido por la profesora Anna Igual del departamento de Ingeniería Química y Nuclear de la Universitat Politècnica de València. Para el seguimiento del trabajo se realizaban reuniones periódicas entre todos los grupos participantes donde se iban presentando los avances del proyecto. El objetivo principal de este estudio es evaluar el comportamiento de los aditivos de espuma que se han utilizado hasta el momento, y algunas espumas aún no comerciales, principalmente para reducir el desgaste de la herramienta de excavación, además de, en algunos casos, mejorar la reología del suelo antes de la operación de extracción del suelo ya tunelado, o incluso aumentar la cohesión del suelo. Además, serán evaluados la potencia, par y empuje necesarios para perforar las muestras de suelo en unas determinadas condiciones de velocidad de avance y rotación.