Construir grandes túneles ahora es el trabajo de enjambres de robots
La creatividad y el empuje para el desarrollo de todo tipo de tecnologías son componentes importantes en esta nueva Revolución del Conocimiento, la cual está en pleno desarrollo en nuestro planeta.
Especial de Laszlo Beke
Se trata de una explosión de energía creativa, con innovaciones en diversos áreas. El sector de la excavación subterránea está explorando mini robots, plasmas-antorcha y gas sobrecalentado para reemplazar las gigantescas tuneladoras actualmente en uso. La compleja labor de tunelización está camino a sufrir transformaciones mayores, donde un ejemplo es el uso de enjambres de robots excavando los túneles.
Por décadas los ingenieros que se han dedicado a construir túneles subterráneos han contado con las enormes máquinas en forma de tubo con todo un ejército de discos cortadores en un extremo– discos que desayunan polvo. Esos gigantes que se denominan Máquinas-Perforadoras-de-Túneles (MPT) son costosas y generalmente son hechas a la medida para el proyecto. Cómo referencia, fácilmente pueden pesar más de 1.000 toneladas y cortar túneles de un diámetro de 7 metros. Existen muchos proyectos en marcha y en planificación. Como ejemplos se pueden mencionar el recién concluido túnel ferroviario de 20 Km., después de 10 años de construcción, en las montañas Longmen de China. En planes está el proyecto ferroviario en el Reino Unido que conectará a Londres con pueblos del norte, y el cual incluye más de 100km. de túneles. También hay un ambicioso plan para construir un túnel submarino entre Finlandia y Estonia.
Los expertos en tunelización opinan que se necesitan urgentemente soluciones tecnológicas que bajen los costos y aumenten la eficiencia. El hecho es que diseñar y construir un MPT y después perforar un túnel con el mismo pueden tomar años. Respondido a estas necesidades, han comenzado a aparecer un conjunto de emprendedores prometedores que buscan revolucionar el sector – estos abarcan desde el Boring Company de Elon Musk hasta el hyperTunnel y también empresas desarrollando métodos de alta-temperatura para perforar a través de las rocas más duras de la Tierra.
Enjambres de Robots
El emprendimiento hyperTunnel está proponiendo un futuro en el cuál robots mucho más pequeños, de unos 3 metros de largo en forma de medio-cilindros, operen en forma subterránea a través de tubos pre-taladrados. Dichos tubos, con un diámetro de 25 centímetros, trabajarán en el contorno de lo que eventualmente serán las paredes del túnel. Una vez dentro del tubo, los robots usan su brazo robótico con un cabezal fresador para penetrar en la tierra que los rodea y forjarse pequeños vacíos, que entonces se llenan de concreto o algún material fuerte. De esa manera, pieza por pieza, se va conformando el nuevo túnel. En todo caso, se trata de miles de estos robots, como una colonia de hormigas o de termitas trabajando en enjambres.
Este termina siendo un proceso construcción de túneles a la inversa. Con un MPT, primero se abre el hueco y posteriormente se agregan las paredes o soportes que contienen la tierra que los rodea. Con estos robots, se coloca el primero túnel subterráneo y después se abre el hueco. Una vez concluida la estructura, se puede extraer la tierra que está dentro de la cámara del túnel. Una de las ventajas del proceso es que usaría menos material de construcción en forma general. En lugar de colocar secciones de túnel estandarizadas a través de toda la longitud del proyecto, el grosor de estructura externa podría variar de acuerdo a la geología y a las presiones reales que rodean al túnel en un punto dado.
Cambio climático
Es factible una creciente demanda para infraestructuras bajo tierra, con el objetivo de escapar de los aumentos de temperatura en la superficie, debido al cambio climático y en la búsqueda de temperatura constante. Por su lado, el emprendimiento EarthGrid enfatiza la necesidad de colocar el tendido eléctrico bajo tierra. La mayoría de los cables de trasmisión en Estados Unidos y Canadá son aéreos y están expuestos a huracanes y cada vez con mayor frecuencia a incendios forestales. Su proposición es crear una red desde el Pacífico, partiendo de las futuras granjas eólicas, y conectada a la fragmentada red estadounidense. La idea aplica igualmente a Europa.
Antorchas de plasma y calor
En la tunelización, uno de los grandes obstáculos son las rocas extremadamente duras, lo que hace que la excavación tradicional en ciertos lugares sea díficil y hasta imposible. Se está trabajando en tecnología de antorchas de plasma que calientan las rocas hasta 6.000 grados centígrados, pulverizándolas prácticamente. Se estima que con este método se podrán crear túneles en roca dura 100 veces más rápido que hoy en día. Un robot prototipo tiene cinco antorchas de plasma y se espera que el primer proyecto comercial, en pequeña escala, se completará a finales de 2022. En este caso, los túneles no serán circulares, sino en forma de herradura. Ello facilitaría instalar un rack para cables o en proyectos de transporte más grandes una superficie para carrreteras en la base plana del tunel. Otro emprendimiento, busca penetrar la roca dura usando el poder del calor, a través de un dispositivo de corte termal que utiliza un fluido super-calentado en lugar de una antorcha de plasma. Estas tecnologías de tunelización también podrían ser útiles en forma complementaria a la existente. Por supuesto, existen inversionistas apostando a todas estas innovaciones.
Mantenimiento
Hay una enorme cantidad de túneles existentes en diferentes partes del mundo, que requieren mantenimiento o reparación. Allí también, se necesitan nuevas tecnologías que puedan hacer estos trabajos en forma eficiente. El mismo emprendimiento de los enjambres de robots piensa que sus robots podrán darle servicio a la estructura exterior de los túneles subterráneos, sin la necesidad que sus operadores tengan que detener el tráfico terrestre o el tráfico ferroviario interno. De hecho, Network Rail que opera la mayor parte del sistema ferroviario de Gran Bretaña ya contrató un proyecto de este tipo. Es un pequeño paso hacia la visión de los miles de robots trabajando en armonía para la creación de inmensas estructuras subterráneas.
Se hace referencia a Swarms of Mini Robots Could Dig the Tunnels of the Future. También aparece en mi Portal https://bit.ly/3AAROyM.