L`azionamento delle Tunnel Boring Machines

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Brevini Power Transmission
di Pietro Gabrielli
L’azionamento delle
Tunnel Boring Machines
I recenti progressi
tecnologici hanno
permesso la
moltiplicazione
del numero delle
gallerie scavate
con perforatrici.
La necessità di
spostamenti nelle
megalopoli sempre
più numerose e
importanti, nonché
le questioni
legate al rispetto
dell’ambiente,
fanno sì che
vengano ideati
nuovi ed efficienti
mezzi per lo scavo
delle gallerie
sotterranee
senza toccare
né modificare
l’ambiente
superficiale
I
n Europa la prima macchina “scava tunnel” vera e propria è stata la “Mountain Slicer” di HenriJoseph Maus, commissionata dal
re di Sardegna nel 1845 per scavare il
tunnel ferroviario del Frejus, che ancora oggi collega il Piemonte alla Savoia
francese, ma fu il tunnel sotto la Manica,
iniziato nel 1986 e inaugurato nel maggio 1993, a essere decisivo per il lancio
di questa tecnologia. In America Charles
Wilson sviluppò e costruì la prima
Tunnel Boring Machine (TBM) nel 1851,
brevettandola nel 1856, per scavare l’Hoosac tunnel a Boston.
Numerose e qualificate società si occupano oggi della costruzione delle TBM.
Le principali sono la Robbins, la Lovat e
la Herrenknecht. A partire dalla prima
realizzazione, la sola Robbins ha scavato
più di 3.500 km nell’ambito di oltre 700
progetti in tutto il mondo con diametri
di scavo compresi fra 1,6 e 12 m.
Brevini Power Transmission ha 20 anni
di esperienza nell’industria delle TBM.
Le prime forniture risalgono agli inizi degli anni Novanta, quando i riduttori Brevini furono installati sui sette tunnelier
destinati alla realizzazione delle prime linee (176 km) della metropolitana
di Shanghai. Per garantire il servizio su
questi riduttori fu aperta la prima se-
de Brevini in Cina, a Shanghai nel 1992.
Oggi la presenza di Brevini in Cina è di
oltre 200 persone, dislocate nello stabilimento produttivo di Yancheng e nelle sedi commerciali di Shanghai, Beijing,
Changsa, Chengdu, Xian e Dalian.
Che cosa è una TBM?
È una macchina autonoma o, più esattamente, un insieme di macchine che comprende una perforatrice e uno scudo di
avanzamento, seguiti da una serie di unità di servizio carrellate.
Le funzioni svolte dalla TBM sono quella
di scavo, di sostegno del terreno, di protezione (non solo contro eventuali infiltrazioni d’acqua all’interno della galleria,
ma anche del personale e delle macchine
ivi presenti), di espulsione dei detriti e di
applicazione del rivestimento sulle pareti
del tunnel realizzato. I diversi tipi di terreno da perforare rendono necessario l’imPF | settembre-ottobre 2011
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piego di svariati strumenti, classificabili in
due categorie principali: TBM per terreni
duri (roccia); TBM per terreni teneri (argille). Il tipo di macchina da utilizzare e il costruttore sono quindi scelti sulla base della
geologia del terreno da perforare.
Una TBM consiste di una testa rotante
di scavo o testa fresante sulla quale sono
montati utensili di taglio che effettuano
l’azione di scavo vera e propria. La testa
fresante è forzata contro il fronte di scavo; per tale operazione occorre che le apposite scarpe di ancoraggio (gripper) siano spinte idraulicamente contro le pareti
della galleria. Una semplice corsa di scavo
è sufficiente a creare uno scavo a forma
circolare o ellittica.
L’azionamento della testa rotante è effettuato tramite riduttori Brevini della serie S
(coppia nominale 34.000 … 370.000 Nm),
in tre possibili configurazioni di uscita:
femmina scanalata, maschio o con pignone integrale. Tutti i riduttori sono dotati
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di attacco diretto per motore idraulico o
elettrico con camicia ad acqua per il raffreddamento e il controllo della temperatura.
Nella zona periferica vengono assemblate delle tazze di raccolta aventi la fun-
zione di convogliare il materiale scavato
tramite una coclea di estrazione sul nastro trasportatore, atto allo smaltimento
dello smarino (il materiale, terre e rocce,
proveniente dai lavori di scavo di gallerie). Per movimentare la coclea di estra-
ne e dell’applicabilità, per fornire al mercato delle soluzioni “user friendly” adatte alle
specifiche esigenze del cliente.
Presente e futuro
Fondata a Reggio Emilia nel 1960 da Renato, Luciano e Corrado Brevini, l’azienda si
posiziona tra le prime 10 al mondo nel settore dei riduttori epicicloidali e delle trasmissioni meccaniche di potenza grazie
a quote di mercato crescenti nelle applicazioni industriali, (siderurgia, macchine
per la plastica, movimentazione materiali) e nei sistemi innovativi come i generatori eolici, gli impianti per il riciclaggio
zione si utilizzano riduttori con coppia
nominale fino a 260.000 Nm, con pignone integrale o uscita femmina completi di
motore idraulico. Per il nastro trasportatore sono impiegati riduttori ad assi ortogonali della serie Posired delle grandezze
16 … 31 (coppia nominale 5.000 … 34.000 Nm)
con albero lento cavo per fissaggio pendolare. Non appena i cilindri di spinta sono a fine corsa si interrompe lo scavo e
si ritraggono le scarpe dei gripper dalle
pareti della galleria; si avanzano i gripper
stessi di una lunghezza pari alla corsa recuperando i cilindri di spinta, si espandono ancora i gripper nella nuova posizione
contro le pareti dello scavo e si comincia
la corsa di scavo.
La TMB provvede anche all’operazione di
rivestimento della galleria con segmenti
di volta prefabbricati, tramite l’erettore
che ne garantisce anche il posizionamento e il sostegno durante l’operazione di posa. L’operatività dell’erettore è assicurata
da riduttori Brevini della serie industriale,
con uscita maschio e con coppia nominale
6.000 … 20.000 Nm.
Per le sue peculiari caratteristiche, come la
concentrazione di gran parte della popola-
zione lungo una ristretta fascia costiera, la
fitta rete stradale e ferroviaria e la densità
delle costruzioni, il Giappone realizza fin
dai primi anni Sessanta lo scavo di gallerie
con l’aiuto dei TBM. Oggi il mercato mondiale è costantemente in crescita, le TBM
sono impiegate per la realizzazione di gallerie sempre più importanti, destinate al
trasporto di persone (treni, metropolitane,
strade) e al risanamento di aree urbane e
si raggiungono diametri di scavo di oltre
15 m (la più grande mai realizzata ha un
diametro di scavo di 15,62 m).
L’evoluzione tecnologica e la ricerca, che
per Brevini Power Transmission costituisce
un’attività primaria, hanno i propri tempi
di sviluppo. Il costante contatto con i nuovi
settori industriali che si evolvono sul mercato costituiscono per l’azienda la spinta propulsiva per la continua evoluzione dei prodotti, dal punto di vista della configurazio-
dei rifiuti e nella generazione di energia.
Il fatturato 2010 è salito da 247 a 257 milioni, segnando una netta inversione di tendenza rispetto al calo registrato nel 2009
quando l’andamento delle vendite aveva
risentito di uno scenario mondiale molto
complesso e di crisi nei principali settori dove Brevini opera. La quota di Export sul fatturato Brevini Power Transmission si è attestata all’ 85%, grazie a una rete di 24 filiali localizzate in 22 paesi e create in oltre 30 anni
di impegno su scala globale. A fine 2011 sarà pienamente operativo il nuovo quartier
generale Brevini a Reggio Emilia, che nasce
grazie a un investimento pari a 25 milioni
di euro. Sarà uno stabilimento molto innovativo e nelle linee di produzione dei riduttori saranno applicati i più avanzati sistemi
di Lean Production (l’organizzazione snella che taglia costi e sprechi migliorando la
competitività e la produttività).
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