— Evaluación de soluciones de cabrestante desde las perspectivas de seguridad de ingeniería y estabilidad del sistema

Contexto del proyecto

En la construcción de túneles de escudo, el transporte de segmentos de revestimiento de cemento a menudo se considera como un “proceso de apoyo.” Sin embargo, en las operaciones reales del proyecto, impacta directamente:

·Continuidad de los ciclos de tunelización del escudo

·Suministro estable a largo plazo en las estaciones de ensamblaje

·Límites de riesgo de seguridad en las obras de construcción

Los vehículos de transporte alternativo para dovelas de hormigón suelen operar en túneles estrechos con cargas elevadas, frecuentes arranques y paradas, y conmutaciones bidireccionales. En estos entornos, una falla en la unidad de potencia prácticamente no deja margen de recuperación.

Desafíos de ingeniería

Las revisiones de múltiples proyectos de escudo revelan que los problemas con los sistemas de transporte de segmentos están altamente concentrados en las siguientes áreas:

1️⃣ Riesgos de frenado en operaciones reciprocantes con cargas pesadas

· Riesgo de retroceso durante el regreso o en pendientes

· Falta de medidas de respaldo cuando falla un solo sistema de frenado

2️⃣ Tensión incontrolable del cable de acero durante el remolque

· Fuerzas de impacto significativas de arranque y parada

· Fluctuaciones de tensión que aceleran la fatiga del cable de acero

· Propenso a que la cuerda se enrede y se enrede después de un funcionamiento prolongado.

3️⃣ El entorno del túnel pone a prueba la estabilidad del equipo

· Alta humedad, entrada de polvo y lodo.

· Acceso limitado para mantenimiento, altos costos de inactividad. Estos problemas no se deben a un “funcionamiento inadecuado”, sino a debilidades inherentes en la fase de diseño del sistema de energía.

Enfoque de ingeniería

En la práctica, un número cada vez mayor de proyectos están adoptando cabrestantes como unidad motriz principal para vehículos lanzadera de segmentos de tuberías de cemento. Esta elección no se basa en “familiaridad con el equipo”,” pero en la siguiente lógica de ingeniería: en condiciones en las que la pérdida de control es inaceptable, se debe dar prioridad a los sistemas de energía con “Modos de fallo predecibles y frenado redundante”.” Las características estructurales de los cabrestantes los hacen más adecuados para proteger los requerimientos de construcción en los siguientes aspectos:

· Fuerza de tracción calculable y verificable

· Sistema de frenado con capacidad de doble redundancia mecánica + eléctrica

· Trayectoria de cable de acero libre con distribución de fuerza definida

Solución del sistema

Lógica fundamental de los cabrestantes de tracción horizontal combinados

La solución de ingeniería madura emplea un sistema de tracción horizontal combinado en lugar de una sola unidad:

· Un cabrestante recupera activamente la cuerda

· Otro cable de paso del cabrestante en condiciones controladas

· Reciprocidad estable del carro lanzadera lograda a través de la conmutación de la lógica de control. Esta configuración tiene un objetivo principal: mantener la tensión del cable de acero dentro de límites seguros durante cualquier dirección de operación.

Consideraciones clave del diseño de ingeniería

· Diseño de baja velocidad y alto torque: priorizando la estabilidad sobre la velocidad

· Mecanismo de colocación forzada de cuerdas: evita que las cuerdas se amontonen y salten por las ranuras.

· Configuración de doble freno: frenado inmediato en caso de pérdida de potencia para evitar el descontrol.

· Finales de carrera y enclavamientos: Formación de un circuito cerrado de seguridad con el sistema de transporte

Lógica de seguridad y parámetros

⚠️ Los siguientes parámetros son solo ejemplos de ingeniería. Los valores finales se basarán en las condiciones reales de operación, las pendientes y los cálculos de peso de los segmentos.

Los parámetros son solo ilustrativos. Las especificaciones finales se determinarán según el contexto de la aplicación y los requisitos reales.

Resultados de ingeniería

En aplicaciones prácticas de construcción de escudos, esta solución de cabrestante ofrece mejoras directas que incluyen:

· Ciclos de transporte de segmentos más estables

· Reducción significativa del tiempo de inactividad no planificado

· Se redujeron notablemente las preocupaciones de los operadores con respecto a la pérdida de control o descontrol.

· Ciclos de reemplazo de cables de acero predecibles y manejables Los beneficios de ingeniería se manifiestan no en los equipos individuales sino en la redundancia de seguridad general del sistema de construcción.

Recomendaciones de decisiones de ingeniería

La solución del cabrestante debe priorizarse en la toma de decisiones en las siguientes condiciones:

· ✔ Grandes pesos de segmento y alta frecuencia de transporte

· ✔ Túneles con pendientes o riesgos de frenado en el viaje de ida y vuelta

·✔ Política de tolerancia cero ante incidentes de seguridad

·✔ Requisito de enclavamiento con el sistema de control principal de la máquina de protección Esta no es la solución de menor costo, pero a menudo es la solución con el menor riesgo de ingeniería.

Conclusión

En la construcción de escudos, la verdadera seguridad no se basa en la experiencia, sino en la limitación preventiva de los riesgos mediante un diseño sistemático. La selección del motor para los vehículos lanzadera del segmento de cemento es fundamentalmente una decisión de seguridad de ingeniería, no una mera cuestión de adquisición de equipos.

Preguntas frecuentes sobre cabrestantes de transporte de segmentos de escudo

P1: ¿Por qué no utilizar accionamiento directo con motores o cajas de cambios estándar?

R: La transmisión directa carece de suficiente redundancia de frenado, lo que plantea riesgos de pérdida de control durante los viajes de regreso.

P2: ¿Se pueden modificar los parámetros en función de nuestro diseño experimental?

R: Sí, admitimos la personalización a nivel de parámetros, control y estructura.

P3: ¿Cómo la liberación pasiva de la cuerda evita que se enrede?

A: Mediante diseño de tensión controlada.

P4: ¿Es adecuado para un funcionamiento continuo a largo plazo?

R: Sí, la solución está diseñada específicamente para un funcionamiento continuo de alta frecuencia.

Q5: ¿Se pueden modificar los parámetros según nuestros requisitos experimentales?

R: Sí, admitimos la personalización a nivel de parámetros, nivel de control y nivel estructural.