[ Back to EurekAlert! ] Public release date: 5-Nov-2012
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Se desarrolla un innovador modelo para la estimación de parámetros en la excavación de túneles

Este comunicado está disponible en inglés .

El ingeniero Javier Gallo ha presentado en su tesis doctoral, defendida en la UPV/EHU, un innovador modelo que permite predecir el ritmo de excavación de las máquinas de excavación de túneles tanto en rocas como en suelos, mediante variables sencillas medibles en tiempo real. El trabajo se titula Definición de un modelo para la estimación de la fuerza de arranque en la excavación mecánica de túneles en suelos y rocas.

El modelo que ha desarrollado Gallo viene a solucionar un problema real de las tuneladoras y microtuneladoras: "Durante la ejecución de los túneles sucedían roturas de los útiles de corte de forma inesperada, que con los modelos existentes no se podían explicar", señala el autor de la tesis. Para solucionar el problema, y aprovechando que las máquinas modernas recogen muchos más datos que las de antes, decidió analizar esos datos. Gallo ha analizado los registros de perforación de 6,5 km de túnel. Estos datos fueron obtenidos por diversas fuentes, pero principalmente del proyecto de Investigación Reducción del consumo de agua de red en el proceso de microtunelización del Grupo Mecanotubo S.A, con la participación del Centro Para el Desarrollo Tecnológico e Industrial (CDTI) dependiente del Ministerio de Ciencia e Innovación. El autor participó en este proyecto en calidad de Ingeniero de Proyecto.

"Es una necesidad real, porque, por ejemplo, en la empresa donde trabajo, se plantea este problema de cara a predecir la rotura de los útiles de corte o a la hora de saber cual es el límite de operación de la máquina: ¿hasta donde podemos llegar con la máquina?", explica Gallo. Gracias al modelo matemático desarrollado por el autor, se puede saber cual es el límite de operación de la máquina, o si es más conveniente usar un tipo de cabezal u otro.

La importancia de predecir

"Imaginemos un martillo que está golpeando la roca", explica Gallo. "Tenemos que saber a qué ritmo se puede trabajar con ese martillo y cuándo se va a romper el martillo. Esas son las dos cosas que interesan". Precisamente el modelo ayuda a predecir ese tipo de cuestiones: cuándo se va romper el martillo, cuánto se puede apretar, etc. "Y como el avance es proporcional a la fuerza con la que das el golpe, te permite saber que si das un golpe de tal calibre que lo aguante el martillo, vas a avanzar tanto. Así, puedo decir que necesitaré trescientos martillos, y que puedo terminar la obra en dos meses".

Con los modelos anteriores también se hacían este tipo de predicciones, pero los resultados no coincidían con las observaciones reales. Según Gallo, "esto es, en parte, porque las máquinas empiezan a grabar los datos en tiempo real a partir del año 2000. Antiguamente las máquinas no recogían tantos datos y se hacían ensayos de laboratorio. Pero al no tener tantos datos reales, los modelos no eran tan fiables".

Gallo ha desarrollado además un software que aporta al piloto información de la resistencia de la roca. El software procesa los datos que recoge la máquina, aplica el modelo, y ofrece al piloto información sobre la resistencia del terreno, en tiempo real.

Por otro lado, el modelo puede ser de gran ayuda para el diseño de nuevos útiles, ya que, apoyándose en las estimaciones que da el modelo, los fabricantes podrían probar nuevas aleaciones o modificar los mecanismos. Y también será muy útil para las empresas constructoras, para tener una ecuación más fiable con la que puedan estimar el rendimiento de excavación y llevar el control de calidad del proceso de excavación.

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Sobre el autor

Javier Gallo Laya (Bilbao, 1973) es licenciado en Ingeniería de Minas (Universidad Politécnica de Madrid) y doctor en Ingeniería Mecánica (UPV/EHU). Ha realizado su tesis bajo la dirección de Eduardo Roji Chandro y Jesús Cuadrado Rojo, profesores del la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la UPV/EHU. La tesis ha sido llevada a cabo en varios centros: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Minas de la UPV/EHU, Grupo Mecanotubo S.A. Zona Norte (Munguia), Centro Desarrollo Tecnológico Industrial (Barcelona), Herrenknecht A.G. Schawnau (Alemania), WIRTH GmbH. Erkeletz (Alemania), y Palmieri Spa (Italia). En la actualidad, Gallo es el Director Técnico de Microtúneles del Grupo Mecanotubo, Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería Minera Metalúrgica y Ciencia de Materiales, en la EUIT Minas y Obras Públicas (Barakaldo) y Asesor Técnico en Cartonajes Lantegi S.L.



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