L`azionamento delle Tunnel Boring Machines
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L`azionamento delle Tunnel Boring Machines
> Componenti 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 51 > Componenti 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 52 PF | settembre-ottobre 2011 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). PF | settembre-ottobre 2011 53