MX2010012842A - Aparato y metodo para monitorear la eficacia de la perforacion de tunel. - Google Patents

Abstract

Una perforadora de túnel (90) que tiene una cabeza de cortador giratoria (93) que soporta de manera rotatoria a una pluralidad de montajes de cortador (10). Una pluralidad de paquetes de instrumento (50) están conectados a la cabeza de cortador giratoria, cada paquete de instrumento posee un extremo distal en contacto con un montaje de cortador asociado. Los paquetes de instrumento incluyen una pluralidad de sensores incluyendo un acelerómetro (32), un magnetómetro (33) y un sensor de temperatura (34), para el monitoreo al montaje de cortador asociado. Los sensores se montan en un extremo distal de los paquetes de instrumento que está inclinado para permanecer en contacto con el montaje de cortador. Los paquetes de instrumento incluyen un transmisor inalámbrico y están interconectados en una red de malla o de igual a igual. Una fuente de alimentación (176), como paquete de batería se proporciona para paquete de instrumento. Los datos de los sensores pueden ser utilizados para controlar la operación de la perforadora de túnel y/o para monitorear la condición de los montajes de cortador.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA MONITOREAR LA EFICACIA DE LA PERFORACIÓN DE TÚNEL CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona generalmente con el campo de la excavación mecánica y más específicamente con un aparato y un proceso para monitorear y controlar la eficacia de una perforadora de túnel .

ANTECEDENTES TÉCNICOS DE LA INVENCIÓN Una perforadora de túnel (TBM, por sus siglas en inglés) es un aparato de excavación de túnel que se utiliza típicamente para formar los túneles circulares en una variedad de estratos de suelo y roca. Una TBM convencional produce una pared de túnel circular lisa, típicamente con una mínimo perturbación colateral. Un avance que hizo las TBMs más eficientes y confiables fue la invención de la cabeza giratoria, desarrollada por James S. Robbins . Inicialmente , la TBM de Robbins utilizó puntas fuertes que giraban en un movimiento circular, pero las puntas se rompían con frecuencia. Él descubrió que substituyendo estas puntas de pulverización por montajes de cortador giratorio de mayor duración este problema fue reducido notablemente. Desde entonces, todas la TBMs moderna exitosas tiene montajes de cortador giratorio.

Desde la aparición de las perforadoras de túnel, los operadores y los fabricantes de estas máquinas se han interesado por entender y monitorear cómo los dispositivos de corte interactúan con el material perforado. Los datos de funcionamiento en tiempo real permitirían que el operador mejorara la eficacia y la conflabilidad de la operación de perforación de túnel controlando ciertos parámetros de funcionamiento y realizando mantenimiento oportuno. Por ejemplo, los retrasos costosos debido a fallas en los componentes pueden ser evitados monitoreando la perforadora de túnel en tiempo real, para identificar problemas rápidamente, permitiendo al operador emprender acciones correctivas apropiadas.

Además, los fabricantes de máquinas pueden ajustar el diseño de componentes basados en estos datos. Intentos anteriores por establecer programas de operación y mantenimiento racionales para las perforadoras de túnel han incluido el uso de modelos matemáticos teóricos, con o sin los dispositivos de medición de fuerza simple y la inferencia de las interacciones a través de pruebas secundarias proporcionadas por las condiciones de funcionamiento de la máquina misma. Perforadoras de túnel ilustrativas están descritas en la patente estadounidense no. 4548443 y la patente estadounidense no. RE31511, las cuales son incorporadas a la presente en su totalidad como referencia. Perforadoras de túnel ilustrativas adicionales del estado de la técnica están descritas en la patente estadounidense no. 5205613 y la patente estadounidense no. 6431653, q las cuales son incorporadas a la presente en su totalidad como referencia. La patente estadounidense no. 5308151 de Sugden, et. al., divulga un tipo diferente de rafadora con cortadores que están provistos de indicadores de tensión del eje del cortador para proporcionar una medida de la carga directa en uno o más montajes de cortador de rodillo. Uno o más de los ejes del cortador están provistos con un indicador de tensión para proporcionar una medida de la carga directa en el montaje de cortador de rodillo. Sin embargo, las medidas simples del indicador de tensión no proporcionan la información deseada sobre el rendimiento operativo y las características giratorias de los montajes de cortador.

Existe la necesidad de sistemas capaces de proporcionar un monitoreo en tiempo real del funcionamiento de cortadores individuales en las perforadoras de túnel, el cual se podría utilizar para proporcionar una detección temprana de problemas con los cortadores individuales, para proporcionar información que se puede utilizar para controlar la máquina para optimizar el funcionamiento y para evitar el desgaste innecesario y/o para monitorear las condiciones de la roca u otro material que es perforado.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se proporciona este sumario para presentar una selección de conceptos en una forma simplificada que serán descritos más a fondo a continuación en la descripción detallada. Este sumario no pretende identificar las características esenciales de la materia reivindicada, ni pretende ser utilizado como ayuda en la determinación del alcance de la materia reivindicada.

En un aspecto de la invención, se divulga un aparato para monitorear una perforadora de túnel (TBM) durante su operación, que incluye una pluralidad de paquetes de instrumentos asociados a los cortadores en la TBM. Cada paquete de instrumento se mantiene en contacto con el cortador asociado, e incluye un sensor que monitorea el cortador, por ejemplo un acelerómetro, un sensor de temperatura, un magnetómetro y similares. El extremo distal del paquete de instrumento entra en contacto con el cortador, por ejemplo la porción de retención del cortador. El contacto directo proporciona datos exactos para el cortador asociado, por ejemplo vibración, temperatura y datos de la velocidad de rotación. Un tablero de control del sensor en el paquete de instrumento recibe los datos de los sensores y transmite los datos de manera inalámbrica a un receptor remoto. Por ejemplo, los datos se pueden utilizar para monitorear la condición del cortador y/o de la TBM para detectar el desgaste o para ajustar convenientemente los parámetros de funcionamiento de la TBM. Una fuente de alimentación proporciona energía a los sensores y al tablero de control. El aparato incluye medios para acoplar el paquete de instrumento a la TMB .

En las modalidades del aparato, el paquete de instrumento incluye un acelerómetro multiaxial y/o un segundo acelerómetro .

En las modalidades del aparato, cada montaje de cortador en la TBM tiene uno o más paquetes de instrumento asociados con al mismo. Los paquetes de instrumento se pueden interconectar de manera inalámbrica en una malla o protocolo de igual a igual .

En una modalidad del aparato, el paquete de instrumento incluye una placa base que tiene una porción de brazo distal que sostiene los sensores y la porción de brazo distal de la placa base está en contacto directo con el cortador asociado. Un resorte puede ser proporcionado para predisponer la porción de brazo distal de la placa base hacia el montaje de cortador asociado.

En una modalidad, una abrazadera de montaje se monta fijamente a la perforadora de túnel, por ejemplo acoplada fijamente al montaje de carcasa de cortador y a los paquetes de instrumento incluyen una porción desprendible que acople de manera deslizable la abrazadera de montaje.

También se divulga un método para operar una perforadora de túnel, que incluye proporcionar una pluralidad de paquetes de instrumento que contienen los sensores para monitorear una montaje de cortador asociado, un tablero de control del sensor que reciba datos de los sensores y una fuente de alimentación, en donde el paquete de instrumento está en contacto directo con el montaje de cortador asociado; y transmitir de manera inalámbrica los datos derivados de los sensores a un receptor remoto; y utilizar los datos transmitidos al receptor remoto para controlar la operación de la perforadora de túnel .

También se divulga una perforadora de túnel que incluye una cabeza de cortador giratoria que soporta de manera giratoria una pluralidad de montajes de cortador, cada montaje de cortador comprende un eje que soporta de manera giratoria un anillo de cortador; los paquetes de instrumento que están cada uno asociado a un montaje de cortador y medios para acoplar los paquetes de instrumento a la perforadora de túnel .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los aspectos precedentes y muchas de las ventajas que acompañan a esta invención se apreciarán más fácilmente conforme las mismas se entiendan mejor por referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se toman en conjunción con los dibujos que se incorporan, en donde: La figura 1 ilustra esquemáticamente una perforadora de túnel que muestra algunos componentes convencionales y que incluye los sensores para monitorear los montajes de cortador de la perforadora de túnel de acuerdo con la presente invención; La figura 2 es una vista en perspectiva, parcialmente en explosión de un montaje de cortador tipo rodillo de la perforadora de túnel mostrada en la figura 1; La figura 3 es una vista de perspectiva ensamblada del montaje de cortador mostrado en la figura 2 con una porción del soporte de la carcasa removida para mayor claridad; La figura 4 es una vista en explosión del paquete de instrumento para el montaje de cortador mostrado en la figura 2; La figura 5 es diagrama en bloque que resume la operación del sistema de monitoreo del montaje de cortador para la perforadora de túnel mostrada en la figura 1; La figura 6 muestra una segunda modalidad de un paquete de instrumento de acuerdo con la presente invención; y La figura 7 es una vista en explosión del paquete de instrumento mostrado en la figura 6.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ahora se presenta una descripción de las porciones relevantes de una perforadora de túnel que tiene montajes de cortador y un paquete de instrumento asociado para monitorear los montajes de cortador, de conformidad con la presente invención, haciendo referencia a- las figuras, en donde números semejantes indican partes semejantes. Las personas con habilidades en la técnica odrán apreciar que la presente invención se puede plasmar en diversas formas y los detalles específicos divulgados en la presente no deben ser interpretados como limitativos, sino como una base para enseñar a las personas expertas en la técnica a hacer y a utilizar la presente invención.

Una vista lateral ilustrativa de una perforadora de túnel (90) que tiene montajes de cortador (10) de acuerdo con la presente invención, se muestra en la figura 1. La perforadora de túnel (90) ilustrada tiene una cabeza de cortador rotatoria de la cara completa (93) que soporta de manera rotatoria una pluralidad montajes de cortador (10) de tipo rodillo. Aunque solamente tres montajes de cortador sean visibles en la figura, podrá ser apreciado por las personas con habilidades en la técnica que una perforadora de túnel típica puede incorporar 20, 50, 100 o más montajes de cortador (10) dispuestos de manera rotatoria sobre la cabeza de cortador (93) .

Durante el funcionamiento, la cabeza de cortador (93) se impulsa contra una superficie (91) (ilustrado en líneas discontinuas) de tal forma que por lo menos algunos de los montajes de cortador (10) se acoplan fuertemente a la superficie (91) . En esta modalidad ilustrada, uno o más conjuntos opuestos de zapatas de anclaje (94) son impulsados hacia fuera mediante unos cilindros hidráulicos (95) para acoplarse a las paredes del túnel de tal modo que anclan la perforadora de túnel (90) . La cabeza de cortador (93) entonces es impulsada hacia el frente contra la superficie (91) mediante unos cilindros de empuje (96) . La cabeza de cortador (93) gira alrededor de un eje longitudinal de modo que mientras que los montajes de cortador (10) se presionan fuertemente contra la superficie (91) y ruedan a lo largo de la superficie (91) los montajes de cortador (10) fracturan, aflojan, muelen, desplazan y/o rompen los materiales de la superficie (91) .

Refiriéndose ahora a la figura 2, se muestra uno de los montajes de cortador (10) y los componentes relacionados de montaje y de monitoreo en una vista parcialmente en explosión, de acuerdo con la presente invención. Una vista en perspectiva ensamblada se muestra en la figura 3, con algunos componentes omitidos para mayor claridad. El montaje de cortador (10) incluye un anillo de cortador (15) dispuesto en un centro (12) que está montado para rotar sobre un eje (13) .

Unos ensambles de cojinetes (no mostrados) generalmente se montan en el eje (13) para proporcionar la rotación del centro (12) y del anillo de cortador (15) sobre el eje (13) . En la presente modalidad, uno o más imanes (16) (figura 3) están instalados sobre o en el centro giratorio (12) , cuyo propósito llegará a ser evidente.

Los extremos contrarios del eje (13) se aseguran en una carcasa del cortador que comprende unos soportes separados espaciados (20L) , (20R) , cada porción del soporte de la carcasa define un canal en forma de L (21) . El montaje de cortador (10) es instalado deslizando el montaje de cortador (10) de tal manera que de eje (13) deslice a lo largo de los canales (21) en los soportes de carcasa (20L) , (20R) y después es desplazado lateralmente en la hendidura formada por la pata en forma de L de los canales (21) . Después de esa colocación del montaje de cortador (10) entre el soporte de la carcasa (20L) , (20R) , el montaje de cortador (10) se asegura con un sistema de cierre de cuña que está adaptado para acoplarse a los extremos formados del eje (13) . Podrá ser apreciado por personas expertas en la técnica que hay otras maneras de montar los montajes de cortador a las perforadoras de cabeza giratoria. La descripción anterior describe un método actual de montar los "cortadores de carga trasera." La presente invención se puede también aplicar con otros sistemas del montaje tales como "cortadores de carga delantera . " El sistema de cierre de cuña incluye una cuña (22) , un bloque de abrazadera (24) y una manga tubular (28) dispuesta en medio. La cuña (22) se coloca para colindar con una faceta periférica cerca de un extremo del eje (13) del montaje de cortador (10) y el bloque de abrazadera (24) engancha la superficie de contrafuerte (25) en el soporte de la carcasa (20L) ó (20R) . Un perno (23) se extiende a través de la cuña (22) , de la manga (28) y del bloque de abrazadera (24) y se asegura con dos tuercas (26) y una rondana (27) . Por lo tanto, como el perno (23) está tensionado (apretando las tuercas (26) a una especificación del diseño), la cuña (22) cierra el montaje de cortador (10) en su lugar.

Un paquete de instrumento (50) se acopla al montaje de cortador (10) (descrito con mayor detalle más adelante) para monitorear el montaje de cortador (10) asociado durante la operación de la perforadora de túnel (90) . En la modalidad preferida el paquete de instrumento (50) comprende un elemento de topología de operación modular, o mote (por sus siglas en inglés), por ejemplo un dispositivo semi-autónomo de computación, de comunicación y de detección, como se describe más adelante. En la presente modalidad, el paquete de instrumento (50) se acopla a uno de los montajes de cierre de cuña con una abrazadera de montaje (39) .

En esta modalidad, el paquete de instrumento (50) comprende una carcasa externa (51) en forma de cuña que tiene un extremo próximo (52) y una punta distal (53) . El paquete de instrumento (50) medido y colocado de tal forma que la punta distal (53) entra en contacto con y es sostenida por compresión contra un retenedor (14) del montaje de cortador (10) . Unos espaciadores, o similares, (no mostrados) se pueden instalar en el montaje para asegurar que el paquete de instrumento (50) está colocado correctamente. En una presente modalidad se utiliza por lo menos una rondana de Belleville o un mecanismo comparable de compresión, por ejemplo entre la manga (28) y la cuña (22) , para asegurar un ajuste compresivo deseado. Después de que el paquete de instrumento (50) está instalado, el bloque de abrazadera (24) se coloca en el perno (23) , la rondana (27) es instalada y las dos tuercas (26) se sujetan al perno (23) y se aprietan a una especificación del diseño .

La carcasa externa (51) aloja substancialmente los componentes electrónicos y mecánicos del paquete de instrumento (50) . Atendiendo ahora también a la figura 4, que muestra una vista detallada del paquete de instrumento (50) . En esta modalidad, el paquete de instrumento (50) incluye un ensamble del tablero de control de sensor (31) que tiene un elemento de procesamiento (35) y que está conectado operativamente con uno o más acelerómetros (32), por lo menos un magnetómetro (33) (ó detector magnético), y por lo menos un sensor de temperatura, por ejemplo un termopar (34) . Se contempla que el paquete de instrumento (50) puede incluir sensores adicionales, por ejemplo un indicador de tensión, un sensor acústico u óptico, un detector químico, o similares. El ensamble del tablero de control de sensor (31) incluye además un transmisor-receptor inalámbrico (36) que transmita señales en la banda de radiofrecuencia a través de una antena (37) a un receptor remoto (no mostrado) . Los sensores electrónicos (32), (33), (34) y el transmisor-receptor inalámbrico (36) son accionados por un paquete de batería (38) montado a el ensamble del tablero de control de sensor (31) .

Cuando está instalada, la carcasa de sensor (51) hace contacto con el retenedor (14) del montaje de cortador de tal forma que la punta distal (53) está impulsada o sostenida por compresión contra el retenedor (14) . Por lo tanto, a través de este punto de contacto, los acelerómetros (32) se sujetan a las aceleraciones del montaje de cortador (10) . Los acelerómetros (32) miden la vibración del montaje de cortador (10) durante la operación conforme el anillo de cortador (15) gira a lo largo de la superficie (91) . En una modalidad, un acelerómetro de referencia opcional (no mostrado) es provisto que no está en contacto directo con el montaje de cortador (10) para permitir al sistema filtrar hacia fuera las vibraciones del cortador no asociadas a la operación de la perforadora de túnel (90) . Las vibraciones detectadas por un acelerómetro de referencia que no está en contacto con un montaje de cortador (10) proporcionan una vibración de referencia, tal que la diferencia entre la vibración de referencia y las vibraciones medidas por un acelerómetro (32) asociado a un montaje de cortador (10) particular proporcionaría una medida de las vibraciones asociadas particularmente al montaje de cortador (10) asociado.

Los aspectos de la carga localizada en el montaje de cortador (10) por la operación de perforación también pueden monitorearse con el acelerómetro (32) . Se puede apreciar que los ensambles de cojinetes en el montaje de cortador (10) toman la mayor parte de las cargas transmitidas de la superficie (91) perforada y a través del anillo (15) y del centro (12) . Estos cojinetes son piezas consumibles. Para maximizar la vida útil de los cojinetes mientras se logra un buen funcionamiento, los cojinetes tienen un límite de carga especificado por el fabricante. Los acelerómetros (32) se pueden utilizar para asegurarse de que el límite de carga no sea excedido.

Aunque solamente un paquete de instrumento (50) se muestre con el montaje de cortador (10) en la figura 2, es contemplado por la presente invención que más de un paquete de instrumento (50) se puede utilizar con alguno o todos los montaje de cortador (10) . Por ejemplo, si los paquetes de instrumento (50) se colocan en ambos extremos del eje (13) del montaje de cortador, los desequilibrios de la carga en ambas partes del eje (13) pueden ser identificados comparando la salida de los acelerómetros (32) . Una carga desequilibrada en el montaje de cortador (10) crea una situación de fatiga en la cual los componentes del montaje de cortador (10) se exponen a cargas cíclicas, que puede reducir perceptiblemente la vida útil de componentes mecánicos.

Otros fenómenos dinámicos que ocurren durante la operación del montaje de cortador (10) pueden ser identificados analizando la salida de las señales de salida de los acelerómetros (32), por ejemplo el ajuste de las tuercas (26) que sostienen al perno (23) en su lugar. Las vibraciones de un montaje de cortador (10) con un accesorio flojo exhibirían características perceptiblemente diferentes que un montaje de cortador (10) asegurado firmemente en los soportes de la carcasa (20L) , (20R) . Por otra parte, la señal de vibración sería diferente si un perno (23) en el mismo lado que el paquete de instrumento (50) estuviera flojo, que si el perno (23) opuesto al paquete de instrumento (50) estuviera flojo.

En esta modalidad, uno o más imanes (16) están instalados en el centro (12) del cortador antes de la instalación del montaje de cortador (10) en los soportes de la carcasa (20L) , (20R) del cortador. Como el anillo de cortador (15) y el centro (12) giran sobre el eje (13), los imanes (16) son detectados por el magnetómetro (33) en el paquete de instrumento (50) asociado. El intervalo de tiempo entre los pasos sucesivos de los imanes (16) se puede utilizar para calcular la velocidad de rotación del anillo de cortador (15). Entonces, conociendo la posición del montaje de cortador (10) particular respecto a la cabeza de cortador (93) y la velocidad de rotación de la cabeza de cortador (93) , los datos del intervalo de tiempo o la velocidad de rotación se pueden utilizar para detectar deslizamiento o fijación del anillo de cortador (15) , o para calcular el diámetro actual del anillo de cortador (15) si se asume que no hay deslizamiento entre el anillo de cortador (15) y la superficie (91). El diámetro actual del anillo de cortador (15) proporciona una medida de cuánto ha sido gastado o erosionado el anillo (15) por la operación de perforación del túnel. Como podrá ser apreciado por las personas expertas en la técnica, la determinación de la cantidad de desgaste en el anillo de cortador (15) es muy importante.. Por ejemplo, los procedimientos de mantenimiento para una perforadora de túnel (90) especifican a menudo cuando el montaje de cortador (10) debe ser substituido basándose en el porcentaje de desgaste del anillo de cortador (15) .

También es de interés conocer la velocidad de rotación del anillo de cortador (15) , y particularmente la variación de tiempo de la velocidad de rotación, porque proporciona un indicador de la suavidad del rolado. Una velocidad de rotación constante del anillo de cortador (15) (mientras la cabeza de cortador (93) gira a una velocidad constante) indica que los cojinetes del montaje de cortador están funcionando correctamente. Una velocidad de rotación errática indica que el anillo de cortador (15) se está deslizando y que por lo tanto puede indicar que los cojinetes están fallando y que un componente necesita que lo substituyan. Alternativamente, las velocidades de rotación erráticas de un número significativo de los anillos de cortador (15) pueden sugerir la modificación de los parámetros operativos de la perforadora de túnel (90), para alcanzar un funcionamiento óptimo. Por ejemplo, si las velocidades de rotación para un número de anillos de cortador (15) son erráticas, esto puede indicar que la cabeza de cortador (93) se está presionando demasiado fuerte contra la superficie (91) .

La temperatura del anillo de cortador (15) es otro indicador de que tan bien está funcionando el montaje del cortador (10). La fricción entre el anillo de cortador (15) y la superficie (91) genera calor. Si el anillo de cortador (15) está girando relativamente libremente, la temperatura medida alcanzará un nivel constante. Sin embargo, si el anillo de cortador (15) no gira libremente y en lugar está friccionándose o deslizándose a través de la superficie (91) , la temperatura del montaje de cortador (10) subirá substancialmente y de manera rápida. De manera similar, si el cojinete del anillo de cortador está experimentando una fricción excesiva, la temperatura del cojinete aumentará, haciendo que la temperatura del montaje de cortador (10) suba. En cualquier caso, el monitoreo de la temperatura del montaje de cortador (10) provee a un operador con una indicación anticipada que existe un problema, de tal forma que puede emprenderse (automáticamente o por el usuario) una acción correctiva (tal como el apagado de la máquina, o un mantenimiento preventivo) antes de que se genere un daño más significativo.

En una modalidad de la invención, uno o más de los paquetes de instrumento (50) (en adelante referido como el paquete de instrumento de referencia) , incluye un acelerómetro de eje dual (no mostrado) además de otros sensores descritos anteriormente. El acelerómetro de eje dual puede medir la aceleración, incluyendo gravedad, en dos direcciones, típicamente las direcciones orientadas ortogonalmente . De manera funcional, el acelerómetro de eje dual incluye un primer acelerómetro que está orientado perpendicular a un segundo acelerómetro en un plano generalmente horizontal, por ejemplo un eje orientado radialmente a la cabeza de cortador (93) y el otro orientado tangencial a la cabeza de cortador (93). El acelerómetro de eje dual mide cuando la cabeza de cortador (93) está girando y se puede utilizar para proporcionar un punto de referencia para localizar los montajes de cortador (10) .

Se podrá apreciar por las personas expertas en la técnica que el acelerómetro de eje dual en el paquete de instrumento de referencia puede ser localizado analizando los valores detectados del acelerómetro, como se describe a continuación. Es conocida la posición relativa del acelerómetro de eje dual respecto a la cabeza de cortador (93) . Por ejemplo, puede generarse un mapa de referencia de las ubicaciones del montaje de cortador. El acelerómetro de eje dual despliega valores positivos o negativos de la aceleración gravitacional basados en la orientación particular del acelerómetro. Por lo tanto, la orientación rotatoria del acelerómetro de eje dual puede ser determinada con referencia a la gravedad. La orientación rotatoria del acelerómetro de eje dual y su posición relativa respecto a la cabeza de cortador (93) determina su posición con relación a los otros paquetes de instrumento (50) del montaje de cortador. Conociendo la posición del cortador de referencia, también pueden ser situados los otros cortadores refiriéndose al mapa de referencia de las ubicaciones del montaje de cortador. Esto es deseable cuando un montaje de cortador (10) está experimentando condiciones de funcionamiento anormales y necesita ser localizado en la cabeza de cortador (93) para ser examinado.

En la presente modalidad, para cada paquete de instrumento (50) los datos medidos por los acelerómetros (32) , magnetómetros (33) y sensores de temperatura (34) , son convertidos en señales digitales por el procesador (35) en el ensamble del tablero de control de sensor (31) . Entonces, estos datos digitales son transmitidos a través de la antena (37) a un receptor remoto que pueda estar dispuesto en otra parte en la perforadora de túnel (90) . En la modalidad preferida, cada montaje de cortador (10) en la perforadora de túnel (90) está provisto de uno o dos paquetes de instrumento (50) , proporcionando la indicación más clara posible de las condiciones de perforación. Esta colección de muchos paquetes de instrumento (50) es conocida como una red de sensores.

Los datos de la red de sensores se pueden retransmitir a un visualizador para el operador de la perforadora de túnel (90) . La visualización de los datos de cada uno de los paquetes de instrumento (50) con relación a la ubicación de cada uno de los paquetes de instrumento (50) en la cabeza de cortador (93) permitirá que el operador deduzca la estructura de la roca y ajuste los parámetros de funcionamiento de manera adecuada para alcanzar la eficacia máxima. Por ejemplo, las medidas de vibración de cada paquete de instrumento (50) utilizadas de manera conjunta con el sensor que mide la capacidad, permitirían la visualización de un mapa de la cara de la roca con indicaciones de las condiciones de la roca incluyendo, pero no limitado a, de dureza de la roca, del grado de fractura y de cualquier estructura geológica localizada. Esta visualización se puede utilizar eficazmente para aumentar la producción de la perforadora de túnel (90) permitiendo que los montajes de cortador (10) individuales actúen más cerca a sus límites del diseño. Sin este sistema, el paquete operativo de cada montaje de cortador (10) tiene que ser asumido como un promedio de la carga total de la máquina, forzando a los parámetros operativos totales a ser reducidos . Las variaciones locales en las condiciones de la roca consideradas por un montaje de cortador (10) individual no pueden ser explicadas sin este sistema, pues la carga promedio total es el único dato disponible. Los fenómenos extremos pueden ser detectados utilizando un sistema de detección individual y los parámetros de funcionamiento pueden ser ajustados para alcanzar la carga máxima para cada montaje de cortador (10) individual.

La presente modalidad utiliza un ensamble del tablero de control de sensor (31) que es capaz de dos trayectos de transmisión para enviar los datos al receptor. La transmisión se puede realizar con un protocolo punto-a-punto, en el cual los datos de cada paquete de instrumento (50) se envían directamente al receptor, o se puede realizar con un protocolo de red de malla multi-salto, en el cual los paquetes de instrumento (50) pueden trabajar juntos y actuar como retransmisores para los datos . Los paquetes de instrumento (50) actuales son capaces de la transmisión y de la recepción de las señales de radiofrecuencia a través de la antena (37) . Con esta capacidad dual, cada paquete de instrumento (50) puede recibir datos de otros paquetes de instrumento (50) y pasar estos datos hacia el receptor. La principal ventaja del protocolo de red de malla es que los paquetes de instrumento (50) más distantes del receptor pueden utilizar otros paquetes de instrumento (50) más cercanos al receptor para retransmitir sus datos de medición, en caso de una interferencia de radio insuperable. Las desventajas del protocolo de red de malla son la tasa de consumo de batería más alta y el tráfico de señal potencialmente más alto. Para mitigar las limitaciones del consumo de batería, se puede implementar un sistema de producción de energía que utiliza el movimiento dinámico para crear corriente eléctrica. Esto eliminaría o mitigaría la necesidad de un paquete de batería (38) .

La figura 5 es un diagrama de bloque que resume la operación de una perforadora de túnel (90) equipada con los paquetes de instrumento (50) según la presente invención. Los paquetes de instrumento (50) son instalados (70) en los montajes de cortador (10) asociados, con un extremo de cada paquete de instrumento (50) que entra en contacto directamente con el montaje de cortador (10) asociado.

Si se utiliza, el acelerómetro de eje dual del cortador de referencia (descrito arriba) se inicializa o monitorea tras la instalación (70) , es decir, antes de iniciar la rotación de la cabeza de cortador (93) . Cuando las señales del acelerómetro de eje dual cambian en gravitación, la cabeza de cortador (93) está girando. El paquete de instrumento (50) que contiene el acelerómetro de eje dual del cortador de referencia entonces transmite una señal al receptor que indica que la cabeza de cortador (93) está girando. Entonces, el receptor, que puede también actuar como un transmisor-receptor, emite una señal de inicialización a los otros paquetes de instrumento (50) para comenzar a muestrear datos. Ésta es la fase de inicialización (71) del diagrama de bloque. Podrá ser apreciado que si no se utiliza un acelerómetro de eje dual de referencia, se puede utilizar cualquier otra señal conveniente para detectar o determinar que la cabeza de cortador está girando, y para iniciar el muestreo de datos (71) , como será evidente a las personas expertas en la técnica.

El ensamble del tablero de control de sensor (31) del paquete de instrumento proporciona bastante poder continuo para monitorear las señales transmitidas del receptor. Cuando la señal de inicialización es recibida por los paquetes de instrumento (50), los paquetes de instrumento (50) comienzan a muestrear (72) sus datos respectivos.

La lógica del muestreo (72) para cada uno de los sensores (32), (33), (34) es diferente. Por ejemplo, en un sistema usando un acelerómetro de referencia (según lo descrito arriba) además de los acelerómetros (32) del paquete de instrumento (50), las señales se retransmiten al ensamble del tablero de control de sensor (31) y la señal del acelerómetro de referencia se resta de la señal retransmitida detectada del acelerómetro del cortador. El sensor de temperatura (34) toma lecturas de la temperatura periódicamente a una tasa preestablecida. El magnetómetro (33) muestrea el campo magnético continuamente, de modo que cuando el (los) imán(es) (16) en el centro (12) pase cerca del magnetómetro (33), se detecta el campo magnético. Cuando el campo magnético detectado excede un límite preestablecido, el ensamble del tablero de control de sensor (31) registra una cuenta y calcula una velocidad de rotación instantánea del montaje de cortador (10) basado en el tiempo transcurrido desde la detección anterior de paso del imán (16) . Por ejemplo, la velocidad de rotación se puede calcular usando la siguiente ecuación: RPM = (n/T)*60 en donde T es el tiempo en segundos transcurridos entre las cuentas magnéticas y n es el número de imanes (16) alojados en el centro (12) . Cuando la velocidad de rotación del montaje de cortador (10) es conocida, el diámetro del anillo de cortador (15) se puede calcular como: D = (2*r*d)/R en donde r es la velocidad de rotación de la cabeza de cortador (93) (en rpm) , d es la distancia al centro-plano del anillo de cortador (15) desde el centro de la cabeza de cortador (93) y R es la velocidad de rotación medida del montaje de cortador (10) según se ha calculado anteriormente.

Los datos medidos por los sensores se retransmiten al ensamble del tablero de control de sensor (31) , en donde son codificados por el tablero del transmisor-receptor (36) en una señal de radio y transmitidos (73) a través de la antena (37) . Para ahorrar vida de la batería, el transmisor-receptor no está actuando continuamente. Los datos se miden y se registran en los intervalos de tiempo especificados y un intervalo de la transmisión también se establece con una frecuencia apropiada para medir las características dinámicas de los cortadores . Los intervalos del muestreo y de la transmisión no son valores estáticos, sino que pueden ser ajustados mediante la programación de los dispositivos de sensor. No existe un sólo período de muestreo ideal basado en parámetros incluyendo características de la roca, el material del anillo de cortador (15), valoración de carga del cortador y energía de la perforadora de túnel, ya que las operaciones de perforación de túnel varían extensamente. La flexibilidad inherente en este sistema inalámbrico permite el cambio de las condiciones del muestreo durante la perforación para alcanzar la mejor resolución de datos y la mayor duración posible de los sensores.

En la presente modalidad del paquete de instrumento (50), los acelerómetros seleccionados son los acelerómetros lineares triaxiales de baja potencia ultra compactos que incluyen un elemento de detección y una interfaz IC, tal como el LIS302DL de STMicroelectronics Company con sede en Ginebra, Suiza. El acelerómetro seleccionado es capaz de proporcionar los datos medidos de aceleración para aplicaciones externas a través de una interfaz en serie I2C/SPI. Los sensores de temperatura (34) seleccionados son detectores de temperatura de resistencia de platino de película fina, por ejemplo una RTD de platino de película fina de la serie HEL-700 de Honeywell International, Inc. con sede en Morristown, NJ. Los sensores de temperatura seleccionados proporcionan excelentes linealidades , estabilidad y capacidad de intercambio. Los magnetómetros (33) seleccionado son sensores magnetoresistentes , por ejemplo sensores de posición 2SS52M, también de Honeywell International, Inc.

El acelerómetro fue elegido porque es poco costoso, de bajo consumo de energía, tiene un interfaz digital y tiene tratamiento de señales incorporado. Se contempla que los dispositivos de mayor energía de mayor clasificación-g pueden ser utilizados alternativamente, o un reductor mecánico se puede idear para obtener los valores de aceleración dentro de las restricciones del sensor. El sensor de temperatura fue seleccionado debido a su rango de temperatura y su bajo requerimiento de energía. Sin embargo, este tipo de dispositivos son fácilmente intercambiables y otros sensores de temperatura pueden ser utilizados alternativamente.

Las diversas topologías de comunicación del sensor mote contempladas para el actual sistema se pueden implementar según la presente invención.

Por ejemplo, los paquetes de instrumento (50) se pueden interconectar en una red de malla tales que si el transmisor-receptor inalámbrico (36) no puede comunicarse directamente con el receptor, la señal se puede retransmitir a través de otros paquetes de instrumento (50) al receptor. Por ejemplo, un protocolo de establecimiento de red de malla ha sido probado en tamaños de red que tenían 20, 50 y 99 nodos, cada nodo que comprende o que representa un paquete de instrumento (50) y una sola estación base o receptor. En las pruebas, los nodos fueron espaciados aproximadamente 1.5 pies (45.72 era) de cualquier otro nodo y aproximadamente treinta pies (914.4 cm) del receptor. Para mejorar la calidad de servicio, o la capacidad de controlar la conflabilidad de la red, la red se puede operar con el reconocimiento del mensaje (ACK, por sus siglas en inglés) permitido, en donde un nodo continuará enviando su señal hasta que un mensaje ACK se devuelva. Aunque la topología de red opere razonablemente bien para un menor número de nodos, los problemas de comunicación llegan a ser significativos conforme el número de nodos va aumentado a 99 y por supuesto es más pronunciado cuando se activan los ACK.

En otra implementación de topología, la red de datos inalámbrica comprende una topología entre iguales (P2P, por sus siglas en inglés) , en donde los transmisores -receptores inalámbricos (36) solamente comunican directamente con el receptor, es decir, que cada nodo de sensor reporta directamente a la estación base. En una implementación probada, cada nodo de sensor se asigna a un intervalo de tiempo de reporte dentro de la ventana de reportes. Esto permite que cada nodo envíe un mensaje al receptor o a la estación base con la mínima probabilidad de colisión con otros nodos de reporte. Podrá ser apreciado por las personas expertas en la técnica que la topología P2P permite una mucho mayor duración de batería porque los transmisores -receptores (36) no necesitan recibir/transmitir continuamente. La topología P2P también se puede correr en un modo sin ACK o en un modo de ACK activado. La topología P2P está probada de ser mucho más confiable que la topología de red de malla, particularmente en un número más grande de nodos. Sin embargo, se puede apreciar que si un nodo o un paquete de instrumento (50) está en un punto muerto de RF, tales nodos individuales se pueden desempeñar mal.

Se logró una tasa promedio muy baja de pérdida de paquetes para la topología P2P con ACK activado, de tal forma que cada nodo puede volver a enviar un mensaje hasta 6 veces si no es confirmado de recibido por el receptor (por ejemplo) . En una prueba una red de 99 nodos con topología P2P con ACK activado produjo un tasa promedio de pérdida de paquetes de solamente 3.5%.

Las pruebas indicaron que una red de malla mostró ventajas claras de conflabilidad sobre una red P2P de intervalo sincronizado para la utilización de hasta cincuenta nodos, pero con un gasto energético de aproximadamente 26 veces más alto. Con más de 50 nodos, la conflabilidad de la red P2P se mantiene muy buena, mientras que la red de malla se deteriora perceptiblemente. Por otra parte, se espera que los "puntos muertos" que afectan la conflabilidad de las redes P2P sean mitigados por el movimiento de la perforadora de túnel.

Otra modalidad alternativa de un paquete de instrumento o paquete de sensor (150) para monitorear un montaje de cortador (10) de acuerdo con la presente invención se muestra en la figura 6, en donde la carcasa externa (151) se muestra en líneas discontinuas. Una vista parcialmente en explosión del paquete de instrumento (150) se muestra en la figura 7.

En esta modalidad, se contempla que el paquete de instrumento (150) instalado en los montajes de cortador (10) incluirá un paquete de sensor igual o similar al paquete de sensor (150) descrito anteriormente. Por ejemplo, en algunas modalidades no se utiliza ningún acelerometro de eje dual de referencia para medir cuando está girando la cabeza de cortador (93) y para proporcionar el punto de referencia para localizar los sensores. En su lugar, la medición y el punto de referencia rotacional pueden ser resueltos, por ejemplo, colocando dos sensores adicionales en el sistema. Un sensor puede colocarse en uno de los motores impulsores de la TBM (no mostrados) para medir la velocidad de rotación del eje del motor. La medición de la velocidad de rotación puede lograrse instalando un imán en el eje impulsor y utilizando un magnetómetro, por medio de un sensor óptico, o por cualquier otro medio bien conocido en la técnica. La velocidad de rotación de la cabeza de cortador (93) puede determinarse utilizando la información del coeficiente del engranaje de la máquina y midiendo la velocidad de rotación del eje del motor.

Un segundo sensor se puede proporcionar para detectar el paso de un imán instalado en la cabeza de cortador (93) por medio de un magnetómetro incluido en una carcasa protectora.

Se contempla que estos dos sensores adicionales transmitirían datos de regreso a la estación base.

El paquete de sensor (150) se adapta para montarse directamente al montaje de carcasa del cortador para el montaje de cortador (10) . Una ventaja del montaje directo es que el paquete de sensor (150) no interfiere con el procedimiento estándar para instalar y remover los cortadores. Una abrazadera de montaje (139) apoya el paquete de instrumento (150) en el montaje de cortador (10) y se puede acoplar de manera fija o liberable directamente a uno de los soportes de la carcasa (20L) , (20R) (figura 2) . Por ejemplo, la abrazadera de montaje (139) se puede soldar a uno de los soportes de la carcasa (20L) , (20R) , o acoplar mediante artículos de ferretería convencionales.

La abrazadera de montaje (139) incluye una superficie de fondo (140) , unas paredes laterales (141) dispuestas de manera opuesta y una pestaña de retención (142) que tiene una abertura de fijación (143). Un elemento de espaciamiento protector (110) está dispuesto en la superficie de fondo (140) de la abrazadera de montaje (139) . Un soporte de retención (132) se acopla cerca de un extremo próximo de la abrazadera de montaje (139) y un elemento de resorte (134) se acopla cerca de un extremo distal de la abrazadera de montaje (139) .

Una porción desprendible del paquete de instrumento (150) incluye una placa base (160) que tiene un brazo distal (162) con una nariz (164) que se extiende hacia arriba adaptada para acoplar un montaje de cortador (10) asociado. El brazo distal (162) apoya los sensores del montaje de cortador, tales como el acelerómetro (32), magnetómetro (33) y sensor de temperatura (34) . Los sensores están conectados de manera operativa con el ensamble del tablero de control de sensor (31) , que recibe los datos del sensor y los transmite al receptor remoto, según lo descrito anteriormente.

La placa base (160) incluye además una pestaña de colocación (163) dimensionada y posicionada para acoplar la abertura de fijación (143) a la pestaña de retención (142) . Un asiento (172) impulsa la placa base (160) hacia una posición deseada dentro de la abrazadera de montaje (139) y una abrazadera de deslizamiento (170) acopla de manera liberable al soporte de retención (132) . La placa base (160) se asegura a una carcasa externa (151) con una pluralidad de los tornillos (174) . La carcasa (151) incluye una porción de cuerpo principal (154), definiendo una abertura de batería (156) y una porción del brazo distal (152) que cubre el brazo distal (162) de la placa base (160) . La porción del brazo distal (152) incluye un canal de extremo (158) que recibe de manera deslizable la nariz (164) que se extiende hacia arriba de la placa base (160) .

Ahora se puede observar que el elemento de resorte (134) descrito arriba, acoplado a la abrazadera de montaje (139), incluye una porción angulada de brazo (133) que colinda o se acopla con el extremo del brazo distal (162) de la placa base. El elemento de resorte (134) es dimensionado y maquinado para proporcionar una fuerza elástica sobre el brazo distal (162) de tal forma que la nariz (164) de la placa base (160) es impulsada elásticamente hacia el retenedor de cortador (14) asociado (figura 3) . Por lo tanto, la deformación elástica del brazo distal (162) permitirá que la nariz (164) mantenga contacto con el retenedor de cortador asociado, incluso si el cortador experimenta desgaste, sobre una gama de patrones de desgaste.

Un soporte de batería (175) se adapta para sostener una o más baterías (176) (dos mostradas) para proporcionar energía a los sensores (32), (33), (34), ensamble del tablero de control de sensor (31) y electrónica relacionada, a través de las terminales (178) .

En una presente modalidad, la carcasa externa (151) está fabricada en un material plástico, y la abrazadera de montaje (139) y la placa base son de metal, aunque otros materiales se puedan utilizar incluyendo por ejemplo los materiales compuestos o similares. Podrá ser apreciado que el paquete de instrumento (150) se debe construir de materiales robustos para soportar el ambiente muy riguroso cerca de los montajes de cortador (10) . Todos los sensores electrónicos equipados en su lugar utilizando material de amortiguamiento de vibraciones en el alojamiento del sensor. La placa base (160) metálica está montada sobre la carcasa externa (151) , con la punta de la cubierta externa protectora por la nariz (164) del metal en la placa base (160) . El alojamiento incluye un compartimiento de batería (175) desprendible para permitir el reemplazo de las baterías (176) en campo. Este compartimiento de batería (175) puede incluir un interruptor para configurar las baterías en paralelo o en serie, de tal modo que permita el uso de las baterías alcalinas o metal-litio.

En esta modalidad, la porción desprendible del paquete de sensor (150), incluyendo la placa base (160) (y diversos componentes montados en el mismo) y la carcasa externa (151) pueden ser removidos mediante liberación deslizable de la abrazadera de deslizamiento (170) y deslizando la porción desprendible de la abrazadera de montaje (139).

Mientras que se han ilustrado y se han descrito las modalidades ilustrativas, será apreciado que diversos cambios pueden ser realizados en la presente sin alejarse del espíritu y del alcancé de la invención.

Claims (27)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para monitorear una perforadora de túnel durante la operación, en donde la perforadora de túnel comprende una pluralidad de montajes de cortador que tienen una porción giratoria montada en una cabeza de cortador, el aparato que comprende : una pluralidad de paquetes de instrumento, cada paquete de instrumento está asociado a uno de la pluralidad de montajes de cortador, cada paquete de instrumento comprende: i) un extremo distal que está en contacto con el montaje de cortador asociado, el extremo distal del paquete de instrumento contiene una pluralidad de sensores para monitorear el montaje de cortador asociado, ii) un tablero de control del sensor conectado de manera operativa con la pluralidad de sensores, el tablero de control del sensor además comprende un transmisor-receptor adaptado para transmitir de manera inalámbrica los datos detectados por la pluralidad de sensores a un receptor remoto, y iii) una fuente de alimentación conectada para proporcionar energía al tablero de control del sensor; y medios para acoplar cada uno de la pluralidad de paquetes de instrumento al montaje de cortador asociado.

2. El aparato de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de sensores comprende un acelerómetro , un sensor de temperatura y un sensor para medir la velocidad de rotación de la porción giratoria del montaje de cortador asociado .

3. El aparato de la reivindicación 2, en donde el sensor para medir la velocidad de rotación de la porción giratoria comprende un magnetómetro .

4. El aparato de la reivindicación 2, en donde el acelerometro comprende un acelerometro multiaxial.

5. El aparato de la reivindicación 2, en donde la pluralidad de sensores además comprende un segundo acelerometro .

6. El aparato de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de paquetes de instrumento comprende por lo menos un paquete de instrumento para cada uno de la pluralidad de montajes de cortador.

7. El aparato de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de paquetes de instrumento comprende dos paquetes de instrumento para cada uno de la pluralidad de montajes de cortador .

8. El aparato de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de paquetes de instrumento se interconecta de manera inalámbrica en un protocolo de red de malla.

9. El aparato de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de paquetes de instrumento se interconecta de manera inalámbrica en una red de igual a igual .

10. El aparato de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de sensores se monta a una porción de brazo distal de una placa base y además comprende un resorte que inclina la porción de brazo distal de la placa base hacia el montaje de cortador asociado.

11. El aparato de la reivindicación 1, en donde la fuente de alimentación comprende una batería removible .

12. El aparato de la reivindicación 1, en donde los medios para acoplar cada uno de la pluralidad de paquetes de instrumento al montaje de cortador asociado comprenden una abrazadera de montaje acoplada de manera fija a la perforadora de túnel y en donde el paquete de instrumento incluye una porción desprendible que incluye a la pluralidad de sensores y al tablero de control del sensor.

13. Los aparatos de la reivindicación 12, en donde la porción desprendible comprende un placa base que tiene una porción de brazo distal que soporta a la pluralidad de sensores y además comprende un elemento de resorte que inclina la porción de brazo distal de la placa base en contacto con el montaje de cortador asociado.

14. Un método para operar una perforadora de túnel que tiene una pluralidad de montajes de cortador, cada montaje de cortador comprende una porción giratoria, el método comprende los pasos de : proporcionar una pluralidad de paquetes de instrumento, cada paquete de instrumento está asociado a uno de la pluralidad de montajes de cortador y comprende una pluralidad de sensores que monitorean al montaje de cortador asociado, un tablero de control del sensor que recibe datos de la pluralidad de sensores y una fuente de alimentación, en donde el paquete de instrumento está en contacto directo con el montaje de cortador asociado; transmitir de manera inalámbrica los datos derivados de la pluralidad de sensores a un receptor remoto; utilizar los datos transmitidos al receptor remoto para controlar la operación de la perforadora de túnel.

15. El método de la reivindicación 14, en donde la pluralidad de sensores comprende un acelerómetro, un sensor de temperatura y un sensor para medir la velocidad de rotación de la porción giratoria del montaje de cortador asociado .

16. El método de la reivindicación 15, en donde el sensor para medir la velocidad de rotación de la porción giratoria comprende un magnetómetro .

17. El método de la reivindicación 15, en donde el acelerómetro comprende un acelerómetro multiaxial.

18. El método de la reivindicación 14, en donde la pluralidad de paquetes de instrumento comprende por lo menos un paquete de instrumento para cada uno de la pluralidad de montajes de cortador.

19. El método de la reivindicación 14, en donde la pluralidad de paquetes de instrumento se interconecta de manera inalámbrica en un protocolo de red de malla.

20. El método de la reivindicación 15, que además comprende inclinar de manera elástica una porción de brazo distal del paquete de instrumento hacia el montaje de cortador asociado para mantener el paquete de instrumento en contacto con el montaje de cortador asociado.

21. Una perforadora de túnel que comprende: una cabeza de cortador giratoria que soporta de manera rotatoria una pluralidad de montajes de cortador, cada montaje de cortador comprende un eje que soporta de manera rotatoria un anillo de cortador; una pluralidad de paquetes de instrumento, cada paquete de instrumento está asociado a uno de la pluralidad de montajes de cortador, cada paquete de instrumento comprende i) un extremo distal que está en contacto con el montaje de cortador asociado, el extremo distal del paquete de instrumento contiene una pluralidad de sensores para monitorear el montaje de cortador asociado, ii) un tablero de control del sensor conectado de manera operativa a la pluralidad de sensores, el tablero de control del sensor además comprende un transmisor-receptor adaptado para transmitir de manera inalámbrica datos detectados por la pluralidad de sensores a un receptor remoto, y iii) una fuente de alimentación conectada para proporcionar energía al tablero de control del sensor; y medios para acoplar cada uno de la pluralidad de paquetes de instrumento al montaje de cortador asociado.

22. La perforadora de túnel de la reivindicación 21, en donde la pluralidad de sensores comprende un acelerómetro, un sensor de temperatura y un sensor para medir la velocidad de rotación de la porción giratoria del montaje de cortador asociado .

23. La perforadora de túnel de la reivindicación 22, en donde el sensor para medir la velocidad de rotación de la porción giratoria comprende un magnetómetro .

24. La perforadora de túnel de la reivindicación 22, en donde el acelerómetro comprende un acelerómetro multiaxial.

25. La perforadora de túnel de la reivindicación 21, en donde la pluralidad de paquetes de instrumento comprende por lo menos un paquete de instrumento para cada uno de la pluralidad de montajes de cortador.

26. La perforadora de túnel de la reivindicación 21, en donde la pluralidad de paquetes de instrumento se interconecta de manera inalámbrica en uno de un protocolo de red de malla y un protocolo de igual a igual.

27. La perforadora de túnel de la reivindicación 21, en donde la pluralidad de sensores se monta a una porción de brazo distal de una placa base y además comprende un resorte que inclina la porción de brazo distal de la placa base hacia el montaje de cortador asociado.