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SLS-T APD Sistema de guiado de TBM
El SLS-T es un sistema de guiado comprobado en la práctica, el cual,
gracias a sus rendimientos convincentes y a su fiabilidad operacional se
ha vuelto estándar en todo el mundo.
Características de • Determinación de la posición de la TBM con indicación en forma gráfica y
servicio numérica
• Determinación e indicación de la posición del anillo
• Determinación e indicación de las tendencias de la TBM
• Cálculo de una curva de corrección, para reconducir tangencialmente la TBM
al eje nominal
• Cálculo de la secuencia de construcción de anillos (en base a la curva de
corrección existente)
• Documentación completa del trayecto del escudo y de las posiciones de la
construcción de anillos
• Control completo de todos los componentes del sistema desde un ordenador
• Control de dirección independiente de la orientación actual del láser teodolito
• Cambio de sitio de la estación láser con asistencia del programa, por ejemplo
durante la construcción del anillo
• Indicación opcional de la posición de la TBM vía MODEM a cualquier
ordenador seleccionado a escala mundial
Visualización de la posición de la TBM • De forma opcional está disponible el
Tablilla de mira ELS
sistema de medición de separación
en la cola del escudo (SLUM)
Máquina tuneladora
(TBM)
Estación láser
Indicación de la posición del anillo
Prisma
Túnel
Representación de la traza del sistema
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SLS-T APD Sistema de guiado de TBM
Sistema para la conducción de máquinas tuneladoras (TBM) en
proyectos de construcción de túneles con revestimiento de dovelas, y
de asistencia durante la construcción del anillo.
Introducción L os conductores de las máquinas
tuneladoras (TBM) requieren
reci-bir constantemente informa-
tablilla de mira activa, la cual se
encuentra fijamente instalada en el
escudo. La distancia útil entre el
ción láser. Mediante el conocimiento
de la posición absoluta de la esta-
ción láser se puede determinar tam-
ción referente a la situación actual láser teodolito y la tablilla de mira bién la posición absoluta y la direc-
del eje de la máquina, tal y como dependerá del tamaño de la ventana ción de la tablilla de mira ELS, y por
desviaciones y tendencias, en rela- del láser y de las condiciones de consiguiente la posición y la direc-
ción al eje nominal. Con las veloci- curvatura momentáneas en el túnel. ción del escudo.
dades de avance que actualmente se Por ello es necesario cambiar de vez Esta información se combina con
alcanzan de varios centímetros por en cuando la estación láser a una el trazado indicado para el avance,
minuto, el conductor del escudo nueva consola localizada más hacia para ofrecer así al conductor del
precisa de una confirmación inme- delante. escudo información clara e inequí-
diata de los efectos de sus manio- Una vez que los geodestas hayan voca acerca del lugar donde se en-
bras de conducción, de forma tal determinado la primera posición de cuentra el escudo (comparación de
que pueda mantener la TBM dentro salida del láser teodolito, las sigu- los valores teóricos y reales). El sis-
de lo posible en el eje nominal. ientes posiciones del láser teodolito tema SLS-T APD no sólo pone a dis-
El sistema de guiado SLS-T APD se determinarán en el curso del posición la medición de la posición
con determinación automática de cambio de sitio con orientación exacta de la TBM en cualquier mo-
posición ofrece al conductor del es- interactiva (característica de servi- mento, y especialmente durante el
cudo información constante sobre la cio del APD). avance. También prepara los resul-
posición y las tendencias de la TBM. Una vez que el rayo láser hace tados de forma clara y concluyente
De esta forma se puede mantener la blanco en la tablilla del ELS; se mide para el operador del escudo, de for-
TBM en el eje nominal sirviéndose de la ubicación exacta del punto de ma que éste pueda tomar las medi-
medidas de conducción equilibradas incidencia relativo al centro de la das de conducción correctivas que
dentro de un radio de tolerancia tablilla de mira. También se deter- sean necesarias. Finalmente se con-
relativamente reducido. mina el ángulo de incidencia hori- sulta esta información para condu-
La referencia principal del sistema zontal del rayo láser en la placa cir el escudo, lo más apegado como
SLS-T APD se obtiene de un rayo frontal de la tablilla de mira. En la sea prácticamente posible, a lo largo
láser visible que se emite desde un tablilla de mira ELS se encuentra del eje nominal.
láser teodolito. El láser teodolito se integrado un inclinómetro biaxial En el caso ideal, la TBM seguirá
encuentra montado a una pared, o para la medición de la inclinación exactamente el curso del trazado
al revestimiento del túnel en un área longitudinal y de la rodadura de la indicado. La calidad de la construc-
que se pueda designar como estable. tablilla de mira, la cual funge como ción del túnel será mejor y se podrá
Este rayo láser transcurre general- representante del escudo en sí. cumplir más precisamente con la
mente por una distancia de 100-200 En la parte frontal de la tablilla de planificación del proyecto. Por otra
m (dependiendo de la intensidad del mira ELS se encuentra dispuesto un parte ninguna obra de construcción
láser, de las condiciones atmosféri- prisma. La distancia entre la esta- de túneles se puede erigir con exac-
cas en el túnel y de la porción de ción láser fija y la tablilla de mira titud matemática en el eje de túnel
refracción). El rayo láser transcurre ELS móvil que se va incrementando planeado. Varios factores influyen
por un espacio libre reservado en el durante el avance, se determina sir- en la dirección de la TBM tales
escudo y a lo largo del remolque viéndose de la medición de distancia como: resistencias diversas, varia-
(ventana para láser) hacia una electrónica (EDM) dentro de la esta- ciones menores de la forma efectiva
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del escudo en comparación con la salirse rápidamente del ámbito tole- • Determinación e indicación de los
forma teórica del cilindro, condi- rancia y por consiguiente será anillos construidos con la posición
ciones del terreno diversas a lo largo igualmente más difícil reconducirla del anillo después de su construc-
del trayecto a ser recorrido, datos a éste. En este caso la TBM deberá ción
hidrológicos cambiantes, etc. Por conducirse a lo largo de una curva • Determinación e indicación de las
ello es necesario realizar en cual- de corrección previamente calcula- tendencias de la TBM
quier momento aún pequeñas cor- da, la cual desembocará, en una dis- • Cálculo de una curva de correc-
recciones de conducción, indepen- tancia razonable, nuevamente en el ción, para reconducir la TBM de
dientemente de si el eje nominal eje nominal (en lo posible de forma forma tangencial al eje nominal
transcurre de forma recta o en cur- tangencial). • Cálculo sucesivo de la construc-
va. Si el escudo tiene que seguir un ción de anillos (en base a la su-
trazado con radios estrechos, las puesta curva de corrección)
correcciones de conducción reque- Características de • Documentación completa del
ridas se tornan especialmente críti- servicio trayecto del escudo y de las posi-
cas y por ello resulta mucho más di- ciones de construcción de anillos
fícil realizarlas que durante los El sistema SLS-T APD de la em- (juegos de datos de los avances,
avances rectos. Una TBM con cilin- presa VMT GmbH ha sido diseñado archivos de protocolos, etc.)
dros articulados es sin duda mucho de tal forma, que pueda deter- • Indicación de las extensiones de
más móvil, pero también más difícil minarse toda la información nece- los cilindros previamente calcula-
de conducir. saria para la conducción del escudo das para seguir una curva de cor-
Sin embargo, debe tomarse en a todo lo largo del eje nominal. rección óptima
cuenta que el margen para las El sistema de conducción SLS-T • Control completo de todos los
correcciones de conducción es limi- APD ha sido comprobado en la prác- componentes del sistema desde
tado, ya que el revestimiento del tica, éste pone a disposición las ca- un ordenador
túnel tiene que seguir forzosamente racterísticas de servicio relevantes • Cálculo del eje en base a los ele-
el recorrido real del escudo. Las di- sin cableados complicados o com- mentos geométricos de trazado
mensiones límite para las correc- ponentes innecesarios. usuales
ciones de conducción se tienen que Cualquier colaborador que cuente • Control automático de dirección
deducir de la geometría especificada con una instrucción técnica puede de la orientación actual del láser
de los anillos, cuando deban evitarse comprender la configuración del sis- teodolito
daños al escudo o al revestimiento tema de forma fácil y rápida. Los • Control automático de posición
del túnel. Si el revestimiento del colaboradores nuevos pueden ins- del láser teodolito
túnel se realiza valiéndose de anillos truirse rápidamente en el manejo y • Cambio de sitio del láser teodolito
cónicos, es de especial importancia funcionamiento del sistema. Nor- con asistencia del programa, por
la conducción previsora con una malmente el ingeniero de turno res- ejemplo durante la construcción
perfecta traza del escudo. pectivo opera el SLS-T APD en toda del anillo
En caso de que se haya construido su extensión, también en lo refe- • Indicación opcional de la posición
un anillo erróneo, la TBM puede rente al cambio de sitio de la esta- actual de la TBM en la oficina de
ción láser. Para ello no será reque- la obra, o en cualquier otro lugar
rida la ayuda activa del topógrafo de (vía enlace telefónico)
la obra. Gracias a lo anterior el • Facilidad de manejo (programa
trabajo del topógrafo podrá enfo- “Windows”)
carse más intensamente a las medi- • Medición automática de la sepa-
ciones de control principales. ración en la cola del escudo SLuM
Las principales características de
servicio del sistema son: Con todas estas características de
• Determinación de la posición de servicio disponibles, el sistema SLS-T
la TBM con indicación en forma APD ha llegado a ser rápidamente
gráfica y numérica un sistema de guiado estándar para
El sistema de guiado las TBM en todo el mundo.
SLS-T opera con la
superficie “Windows”
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SLS-T APD Sistema de guiado de TBM
Manipulación Durante una medición de control escudo se deduce del ángulo de inci-
dencia del rayo láser relativo al eje
principal podrán consultarse tam-
Los sistemas de coordenadas bién los puntos de referencia fija- ELS.
fundamentales que se emplean en el mente instalados para determinar la La tablilla de mira ELS se encue-
sistema de guiado SLS-T APD son los posición de la TBM. La posición tam- ntra montada en el escudo y su po-
siguientes: bién puede definirse independiente- sición en coordenadas de la má-
mente del programa de guiado, sólo quina se determina durante la fase
Sistema global de coordenadas
con la ayuda de un programa nor- de instalación en fábrica. De esta
Toda la obra de construcción del
mal de transformación tridimensio- forma se puede concluir la posición
túnel se encuentra definida en este
nal. Normalmente los ingenieros de actual del escudo relativa al eje teó-
sistema de coordenadas. Se emplea
la empresa VMT determinan previa- rico del túnel (eje nominal).
para el cálculo de todos los puntos
mente el sistema de coordenadas de
de referencia y ejes a definir o pun- Yellow Box
la TBM.
tos detallados. Por lo general VMT Sirve para el abastecimiento de
recibe de la obra para la preparación Sistema de coordenadas del eje corriente para el teodolito y el láser.
de la instalación del sistema la si- En este sistema se comprueban Igualmente se organiza aquí la co-
guiente información, la cual requie- los valores de estación así como las municación entre el ordenador y el
re el sistema SLS-T APD: desviaciones para el punto de refe- teodolito.
• Las coordenadas tridimensionales rencia delantero y trasero del eje del
Láser teodolito
de varios puntos de referencia de escudo. La función principal del con-
Este se basa en el fundamento de
medición en el sistema de coor- cepto SLS-T es el llevar a cabo la
un concepto de la empresa VMT y es
denadas del túnel como funda- determinación de coordenadas en
un instrumento motorizado y geo-
mento para los trabajos de avance, este sistema. Para ello se comprueba
désico para la medición (horizontal y
• la definición del eje del túnel a ser la posición de la TBM, siempre
vertical) de ángulos y distancias.
recorrido, y mediante las desviaciones horizon-
Este proyecta un rayo láser visible a
• otros datos posiblemente relevan- tales y verticales, así como mediante
forma de dirección de referencia
tes. la estación de avance actual.
permanente.
Si se emplea la opción del cálculo
previo de anillos, serán requeridas Ordenador de guiado (PC)
más indicaciones completas refe- Componentes del En este ordenador industrial, re-
rentes a la concepción del anillo y a sistema sistente, con pantalla de contacto,
las especificaciones pertinentes para se encuentra instalado el programa
el montaje. Todos los componentes han sido de guiado, en el cual fluye y se eva-
ampliamente inspeccionados en tu- lúa toda la información del sistema.
Sistema de coordenadas de la TBM
neladoras en funcionamientos y han Los resultados se presentan numé-
En este sistema realiza y se calcu-
demostrado su eficacia bajo rudas rica y gráficamente en la pantalla de
la la determinación de las posiciones
condiciones ambientales de varios la cabina de mando. De esta manera
de montaje para todos los compo-
avances de túneles. A continuación se puede ver en detalle y fácilmente
nentes instalados del sistema de
se describirán brevemente. la posición actual de la TBM.
guiado. Esto se refiere especialmen-
te a la tablilla de mira ELS, el nivel Tablilla de mira ELS (Electronic Programa de guiado
cero de los cilindros y a otros puntos Laser System) Este es el corazón del sistema
diversos de referencia, como por Esta determina la posición del SLS-T APD. Recibe sus datos de to-
ejemplo para la rodadura del escudo. punto de incidencia del láser en el dos los dispositivos anteriormente
El sistema de coordenadas de la cristal delantero en dirección hori- mencionados. En base a ellos el pro-
TBM se refiere al eje teórico del es- zontal y vertical. Además se medirá grama de guiado determina la posi-
cudo. Abarca y documenta todos los la rodadura y la inclinación longi- ción actual de la TBM.
puntos detallados del escudo nece- tudinal del escudo mediante un in- La indicación se realiza tanto de
Láser teodolito basado en un forma gráfica como numérica. La
concepto de VMT
sarios para los controles de medi- clinómetro biaxial incorporado. La
ción posteriores. tendencia horizontal del eje del facilidad de manejo se asegura
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mediante la superficie usual de un dispositivo que permita las guiado del escudo. Este trabaja in-
Windows. distancias variables sin que se dependientemente del sistema de
ocasionen daños. La forma más con- guiado SLS-T y lo requiere el fabri-
Caja central
fiable para la prolongación del cable cante del escudo mismo y también
La unidad de control establece la
es mediante un tambor de cable con lo proporciona al SLS-APD.
conexión a los sensores del sistema,
contactos deslizantes.
y convierte su señal de salida a un Medición de la separación en la
formato apropiado para la ali- Otros aparatos cola del escudo (SLuM)
mentación en el ordenador de guia- Por cada dos, un trípode sin plo- La separación en la cola del escu-
do. Igualmente en la unidad de con- mada óptica, prisma estándar con do, entre el último anillo construido
trol se convierten las señales de soportes de prismas, base para los y el deflector de la TBM, se mide
guiado del ordenador en sentido soportes de prismas y pernos adap- automáticamente con los aparatos
contrario y se transmiten a los sen- tadores para los puntos de referen- instalados en el erector de anillos.
sores por separado. cia del eje de la máquina. Estos aparatos de medición de
distancia los instala el fabricante de
Cables de transmisión de datos Módem
la máquina en el erector conforme a
Con estos cables se conectan los El módem se requiere para pro-
las condiciones respectivas. Esto
componentes individuales del siste- pósitos de telemantenimiento o
ahorra la medición manual y la ali-
ma. asistencia. Se encuentra conectado
mentación de los valores en el orde-
a la red telefónica regular de la obra.
Tambor de cable nador de guiado, como requisito in-
De forma opcional también se puede
Con cada avance de la TBM se dispensable para la realización de
indicar en cada caso, la posición
prolonga la distancia entre el láser cálculos previos acertados del anillo.
actual del escudo en un ordenador
teodolito, el cual se encuentra fijo a La unidad de control provista por
localizado en la oficina de la obra.
la pared del túnel, y los restantes la empresa VMT es el eslabón entre
aparatos de medición, los cuales se TBM PLC (Programmable Logic las mediciones de los sensores de
encuentran en el escudo mismo o en Controller) distancia y el elemento constitu-
los remolques. Ya que entre estas Los datos actuales del avance del yente del programa “Cálculo de la
dos partes del sistema se haya un escudo (por ejemplo las extensiones secuencia de construcción de anil-
cable de datos, se debe contar con de los cilindros) los recibe el SPS del los” en el ordenador de guiado.
Configuración de Segmentos del túnel
aparatos Láser teodolito Yellow Box
Tablilla de mira ELS
Control Box
Medición de sepa-
Ordenador industrial
ratión en la cola del
TBM escudo (opcional)
Extensión de los
cilindros articu-
lados (opcional)
Extensión de los PLC Módem de tele-
cilindros de pro- (Programmable manteniniento
pulsión (opcional) Logic Controller) (optional)
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