Bajo tierra

Que la infraestructura en Latinoamérica es todavía muy pobre, no es novedad. Pero donde hay carencia también hay oportunidades y es por esta misma razón que las empresas vinculadas a la industria de la construcción en todo el mundo apuestan por el desarrollo económico de esta región emergente.

Las necesidades de infraestructura en cada país de América Latina son múltiples y diversas por lo que es imposible identificar un sector económico que no requiera de más obras, situación que ofrece grandes oportunidades a los fabricantes de maquinarias especializadas.

Dentro del desarrollo de la infraestructura de cualquier país, los túneles se erigen como estructuras esenciales en el proceso de expansión. Es imposible tratar de prever la evolución del mundo sin ellos. Desde los albores de la civilización, se han desarrollado varias técnicas de apertura de túneles, partiendo por el uso de explosivos, máquinas excavadoras, y la más reciente introducción de las distintas tuneladoras TBM (Tunnel Boring Machines), EPB (Earth Pressure Balance) y jumbos, equipos que han ganado cada vez más terreno en la construcción latinoamericana, ya que pueden utilizarse en prácticamente cualquier tipo de composición constructiva (minería, exploración, energía, carreteras, etc.). Asimismo, estás máquinas son capaces de asegurar precisión en la excavación y un acabado uniforme.

Es así como estos equipos se han convertido en uno de los métodos preferidos para abrir túneles, no sólo en nuestro continente, sino que en el mundo. Sin embargo, la técnica requiere de habilidades logísticas y prácticas muy complejas, no solamente en la fabricación de estos dispositivos, pero también para su uso.

Eligiendo el mejor método

La principal dificultad para abrir túneles es la de superar los posibles imprevistos que presente el tipo de suelo a perforar. A pesar de las nuevas tecnologías involucradas en los equipos, sigue siendo esencial el uso de aditivos químicos para acondicionar y estabilizar el suelo y así ayudar en la excavación y reducir el estrés de piezas de la máquina.

Teniendo en cuenta los distintos tipos de suelo y de clima de la región latinoamericana, es fundamental conocer las características del proyecto antes de la elección de los equipos y métodos a utilizar, ya sea drill and blast, TBM, EPB o cualquier otro.

Para la perforación de suelos con consistencias similares a la arcilla, un sistema adecuado es el que ofrecen las EPB, que además de ir perforando el suelo, al mismo tiempo dan un acabado final a la estructura.

La alemana Herrenknecht participó en la construcción de la estación de tratamiento de agua Juan Manuel de Rosas, en el norte de Buenos Aires, Argentina, proyecto que deberá tratar hasta 1,2 millones de metros cúbicos de agua por día y que requería la excavación de 15 kilómetros de túneles.

Dicho proyecto contó con el uso de dos tuneladoras EPB 3600 (M-1453M, 1454M-M), con diámetros de excavación de 4.390 mm y una potencia de 630 kW. Los dos equipos, capaces de perforar hasta 583 metros al mes, trabajaron simultáneamente en direcciones opuestas por un eje común de lanzamiento y actuaban a través de suaves movimientos giratorios en un suelo formado por arena, sedimentos y arcilla.

Por su parte, para trabajar en condiciones geológicas mixtas, Robbins lanzó durante 2015 una serie de tuneladoras crossover, concepto que implica el “cruce” entre dos máquinas y que permite “pasar de un modo a otro”. En este contexto y también en un proyecto de aguas, la estadounidense innovó con un nuevo equipo que combina el sistema de disco frontal para rocas (R) y el EPB. La nueva tuneladora crossover XRE se estrenó en el Túnel Emisor Poniente II, en México, en agosto pasado.

El nuevo equipo, según explica la empresa, puede operar en condiciones rocosas y arcillosas y tiene más versatilidad para perforar suelos no homogéneos, como es el caso del subsuelo encontrado en Ciudad de México, donde se está construyendo la obraLos 5,9 kilómetros de túnel a perforar incluyen roca volcánica, arcilla, arena y otras formaciones. Mientras las tuneladoras estándar tienden a perder eficiencia en este tipo de condiciones variables, el nuevo equipo de Robbins cuenta con un diseño que le permiten abordar el suelo mixto. La principal característica de la XRE es un cabezal de corte de un solo sentido para la excavación más eficiente en el suelo abrasivo, y cajas de cambio de velocidades múltiples, las que proporcionan un mayor torque a bajas revoluciones en zonas con fallas y suelos blandos, así como más revoluciones por minuto para el taladrado de roca.

Herrenknecht también ha enfrentado grandes desafíos relacionados con el tipo de suelo, y uno de ellos fue en la construcción de la Línea 4 - Amarilla del metro de Sao Paulo, en Brasil. Con 13 kilómetros de túneles, el mayor obstáculo para la realización del proyecto fue la calidad del suelo de la ciudad, predominantemente heterogéneo, el que está compuesto principalmente de arena, arcilla y limo, pero también presentando piedra caliza en partes aisladas. El desafío consistió en localizar los diferentes suelos y confirmar la presión, posición y profundidad.

Las investigaciones se empezaron con trabajos geofísicos para minimizar las intervenciones físicas, así que la metodología aplicada fue el geo-radar y la electro-resistividad. El segundo paso fue determinar la posición real del bloque y mapear cualquier interferencia en el subsuelo, lo que exigió la aplicación de perforaciones de prospección.

El siguiente paso fue elegir el equipo de excavación adecuado. Por tratarse de un proyecto de alta complejidad que exigía tecnología de punta, fue necesario fabricar especialmente para esta obra una tuneladora de 9,46 metros de diámetro. Una EPB Shields S-336, con 1.600 kW de potencia y 5 sensores de presión de excavación con un sistema de argamasa bi-componente. Sus anillos, hechos de segmentos de hormigón remoldado con un refuerzo de fibra de acero de 40 kg con una sencilla forma de cumbre permitió la excavación en curvas con radios reducidos (300 m).

Luego del proceso de excavación de la Línea 4, la contratista a cargo del proyecto solicitó a Herrenknecht una remodelación de la máquina, la que incluía agrandar su diámetro hasta los 10,54 metros y la optimización de los escudos EPB. Así, el equipo estaría listo para la construcción de una nueva línea, la 5 - Lilas. Herrenknecht suministró además otras dos nuevas TBMs S-789 para excavar esa nueva línea, esta vez en la región sudoeste de la ciudad, acompañadas de un paquete de equipos adicionales para hacer más eficientes los procesos en el lugar de trabajo. Dos de estas TBMs ya finalizaron con éxito su trabajo a finales de noviembre de 2015.

Un caso distinto es el de la Línea 4 de Rio de Janeiro, la que con 16 kilómetros de extensión, casi totalmente subterránea, presenta una geología que comprende arena y gneis, pasando en gran parte debajo del borde de la sierra Macizo de Tijuca, donde hay poca agua subterránea. Asimismo, el proyecto se unía a una red de metro ya existente y en área urbanizada. Dadas estas condiciones el método elegido sería drill and blast.

Según explica Euzair Rodrigues, gerente de mantenimiento de CCRB, contratista a cargo del proyecto, una flota de nueve jumbos Sandvik fue elegida para los trabajos de perforación y voladura en la zona Oeste del proyecto. Thiago Sa Freire, ingeniero de producción civil de CCRB detalla que en este sector la geología presenta diversas clases de rocas y un gneis granítico con una resistencia a compresión de 145 MPa, y un gneis de biotita de 120 MPa.

Para ayudar aún más la eficiencia de la operación, Sandvik tiene un contrato de mantenimiento de tiempo completo en el sitio de trabajo. "Con un mantenimiento periódico, los jumbos trabajan como nuevos", explica Rodrigues. Añade que, contar con el apoyo cercano y constante de Sandvik es "muy importante".

La compañía ha provisto también de seis equipos de perforación para el proyecto vial Nueva Tamoios, iniciativa actualmente en construcción en la costa norte de Sao Paulo y que requiere inversiones totales por unos 3.000 millones de reales (cerca de US$1.000 millones). En los 33,9 kilómetros de extensión de la nueva autopista se construirán cinco túneles dobles que suman 6,7 kilómetros en cada sentido, además de 44 puentes y viaductos, que totalizan 8 kilómetros.

Otro proyecto de gran envergadura en el que la empresa está involucrada es el de la hidroeléctrica Belo Monte, en donde está realizando diversas perforaciones a través de una perforadora sobre orugas Sandvik DX680.

Minería

En el sector minero, la contratista Strabag, a través de su filial Züblin, fue contratada por Codelco para la expansión de El Teniente, la mayor mina subterránea de cobre del mundo, ubicada en Chile, unos 80 kilómetros al sur de la capital Santiago.

La compañía es una de las más grandes en el segmento de la construcción en minerías subterráneas que están operando en el país andino. A través de un contrato por US$100 millones, Züblin espera, a través del método drill and blast, ampliar la mina en 10.320 metros horizontalmente y en 849 metros verticalmente, lo que permitiría extender en más de 50 años la vida útil de El Teniente, que actualmente produce más de 400.000 metros cúbicos de cobre al año.

Según la empresa, el mayor reto en este proyecto, que debería se concluir a finales de 2016, son las condiciones sísmicas y las fuerzas geológicas de la región.

Atlas Copco también está involucrada en un proyecto minero, pero esta vez en el yacimiento de cobre a rajo abierto más grande del mundo: Chuquicamata. Luego de más de 100 años de operación, la mina está en una transición hacia una operación subterránea, lo que entre muchas otras tareas implica la construcción de túneles mineros, galerías de ventilación y galerías de acceso y transporte, todo a gran escala. Ya en la primera fase, que comenzó en 2012 y se completó en 2015, Atlas Copco proveyó, entre otros equipos, sus jumbos Boomer XE3C y Boomer E2C, además de prestar apoyo técnico, logístico, de servicio y entrenamiento para los operadores.

Según Omar Allel, Manager de Línea de Negocios Subterráneos de Atlas Copco, “más de 50 operadores han sido entrenados antes y durante el proyecto en nuestro Centro de Capacitación. Además de eso, la comunicación automática con nuestro Centro de Distribución permite que partes críticas lleguen rápidamente, pues también proveemos al proyecto herramientas de perforación de roca y máquinas BQ3 para el afilado de brocas de Atlas Copco Secoroc”, señala.

La segunda y principal fase del proyecto, que comenzó este año, incluirá la construcción de más de 100 kilómetros de túneles y galerías, los que se ocuparán para la producción, transporte de materiales, niveles de ventilación e instalaciones auxiliares, como estaciones de triturado.

Logística y función

El Ministro de Transportes y Comunicaciones de Perú, Jose Gallardo lanzó un comunicado cuando llegaron las tuneladoras Herrenknecht para la construcción de la Línea 2 del Metro de Lima, el que deberá unir los sectores Ate y el Callao.

Tras el término del proceso de pruebas técnicas, los equipos que permitirán las excavaciones y que recubrirán con concreto armado las paredes de las estructuras del metro, fueron recepcionados en Alemania por una comitiva del Perú, para luego ser desmontados y embarcados hacia el puerto de Callao.

Los equipos fueron adquiridos por la Sociedad Concesionaria del Metro de Lima Línea 2, consorcio que ganó la licitación para la construcción y operación del sistema de transporte. Estas tuneladoras cuentan con una cinta transportadora que hace posible transportar el material removido para su posterior retiro. Cuando esté lista, la línea 2 permitirá la movilización de 600 mil pasajeros por día entre Lima y el Callao en apenas 45 minutos, descongestionando las vías que unen el distrito de Ate con el primer puerto. Actualmente se hace ese trayecto en más de 2,5 horas.

Túnel de la Línea

La española Alsina ofrece dos soluciones de ingeniería para la construcción de túneles. La primera solución consiste en ejecutar el túnel en mina mediante el sistema de encofrado auto portante Rubrica, el cual permite el desplazamiento de un carro de accionamiento hidráulico y la utilización de varios encofrados con un único carro, desplazable lateralmente.

Esta tecnología está siendo utilizada por el Consorcio Conlinea 2 (Estyma, Conconcreto y Solarte) en las obras anexas al Túnel de la Línea, en Colombia. La obra incluye el revestimiento y pavimentación de 3 túneles cortos: La Estrella, Robles y Chorros. También contempla la pavimentación y estabilización de taludes de las vías a cielo abierto.

La segunda solución que ofrece la compañía es el sistema de encofrado curvo modular para la construcción de falsos túneles y emboquillados. Este sistema soporta una presión máxima de 60 kN/m2, acepta un radio de curvatura mínimo de 2.5 m y permite una modulación de 2.40 x 2.40 m. Según explica la compañía esta solución presenta varias ventajas, pues es adaptable a bóvedas de diferentes radios de curvatura, permite la ejecución de los empalmes desde el interior sin necesidad de cerrar juntas desde la superficie encofrante, y facilita un montaje rápido, seguro y eficiente.