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Conheça as TBMs, colossais máquinas perfuradoras de túneis que avançam metros por dia, escavando e revestindo o caminho com concreto para moldar a infraestrutura subterrânea.
As máquinas perfuradoras de túneis (TBMs) são um pináculo da engenharia civil e mecânica, essenciais para escavar túneis para metrôs, rodovias, saneamento e outras utilidades. Essas “minhocas de aço colossais” superam barreiras geográficas e viabilizam o desenvolvimento urbano sustentável, minimizando perturbações na superfície, especialmente em grandes metrópoles.
Este artigo explora o universo das TBMs gigantes, geralmente com diâmetros de escavação superiores a 10 metros, e algumas ultraando 15 metros. Analisaremos o funcionamento, os tipos, o processo construtivo dessas máquinas perfuradoras de túneis, os desafios enfrentados e as inovações que prometem evoluir a tunelagem mecanizada.
O papel crucial das máquinas perfuradoras de túneis na infraestrutura moderna
As TBMs são fundamentais para a infraestrutura moderna. Elas permitem a instalação de sistemas vitais no subsolo, um fator crucial em cidades densamente povoadas. A capacidade de operar discretamente sob o tecido urbano é essencial para o crescimento ordenado e a qualidade de vida, tornando as TBMs facilitadoras da urbanização contemporânea.
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O desenvolvimento de máquinas perfuradoras de túneis está ligado à complexidade crescente dos ambientes urbanos. Com a expansão das cidades, soluções subterrâneas para mobilidade e serviços são prementes. As TBMs de grande diâmetro possibilitam túneis de alta capacidade com impacto superficial significativamente menor comparado a métodos tradicionais.
Como funcionam as complexas máquinas perfuradoras de túneis
As TBMs são verdadeiras fábricas móveis subterrâneas. Seu ciclo operacional envolve escavar o material na frente, remover esse escombro e instalar um revestimento de e, frequentemente de forma concomitante. Potentes macacos hidráulicos impulsionam a máquina, reagindo contra o revestimento recém-instalado ou contra sapatas de ancoragem (grippers) em rocha dura.
A cabeça de corte, um disco rotativo na frente da TBM, desintegra o solo ou rocha com ferramentas específicas: discos de corte para rocha; raspadores e facas para solo. O escudo, um cilindro de aço, protege os operadores e equipamentos e a o terreno escavado. Atrás do escudo, o sistema de apoio (gantries) fornece energia, ventilação e materiais, sendo crucial para o ritmo de avanço.
Os diversos tipos e suas aplicações
Existem diversos tipos de máquinas perfuradoras de túneis, cada uma adaptada a condições geológicas específicas. As TBMs EPB (Earth Pressure Balance) são usadas em solos moles e urbanos, como no Metrô de São Paulo, controlando a estabilidade da frente com o próprio material escavado e condicionado. As TBMs Slurry Shield são empregadas em solos granulares com alta pressão de água, como na Aqua-Line da Baía de Tóquio, usando lama bentonítica pressurizada para estabilizar a frente.
Para rocha dura, utilizam-se TBMs de face aberta (Main Beam), mais simples e robustas. As TBMs escudadas (single ou double shield) oferecem proteção e, no caso das double shield, permitem escavação e revestimento simultâneos, aumentando o avanço. As TBMs Crossover (XRE/multi-modo) são adaptáveis a terrenos mistos, como no Túnel de Gerede na Turquia, podendo alterar seu modo de operação conforme a geologia.
Projetos notáveis
Fabricantes como Herrenknecht, Robbins, MHI/JIMT, CREG/CRCHI e Hitachi Zosen lideram o desenvolvimento de máquinas perfuradoras de túneis gigantes. Exemplos notáveis incluem a “Bertha” (17,5m de diâmetro) em Seattle, a TBM de Santa Lucia (15,87m) na Itália, e a “Jianghai” (16,64m) na China. No Reino Unido, a “Jill” (11,87m) escavou o Túnel de Silvertown, e a “Stella-Rose” (6m) bateu recorde de extensão (25,8 km) na mina Woodsmith.
No Brasil, os “Tatuzões” são cruciais para a expansão do Metrô de São Paulo. A TBM “Cora Coralina” (Linha 2-Verde), o maior já usado no país, alcançou desempenho notável. Esses projetos enfrentam desafios como geologia variável, alta pressão de água, terrenos instáveis e a necessidade de minimizar impactos em áreas urbanas densas, superados com planejamento meticuloso e soluções de engenharia avançadas.
O futuro da perfuração
A tecnologia das máquinas perfuradoras de túneis está em constante evolução. A automação de subsistemas, como controle da cabeça de corte e montagem de segmentos, é uma tendência crescente, com a robótica sendo introduzida para tarefas perigosas, como a troca de discos de corte (ex: TBM “CREC 1459”). O objetivo é alcançar uma operação totalmente autônoma.
A Inteligência Artificial e o Machine Learning otimizarão parâmetros operacionais e preverão condições geológicas. Há um foco crescente na sustentabilidade, com “TBMs Verdes” (Herrenknecht, CREG) visando eficiência energética e menor impacto ambiental. Avanços em materiais, digitalização (BIM, Herrenknecht.Connected) e a busca por máquinas para túneis ainda maiores, mais longos e profundos continuarão a moldar o futuro dessas gigantes subterrâneas.
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