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Alta tecnología en la construcción de túneles

Hace poco, en Colombia, asistimos a un hito en uno de nuestros proyectos emblemáticos del país, la Autopista al Mar 1.

En agosto, después de 100 semanas de trabajos de excavación, nuestros compañeros de Sacyr Ingeniería e infraestructuras, Sacyr Concesiones y Cavosa, realizaron el cale con el que se completaba la excavación del nuevo Túnel de Occidente, es decir, conectaron los dos frentes desde los que se estaba excavando el túnel.

Este trabajo implicó a un equipo de 241 personas que desarrollaron distintas labores, durante las 24 horas del día. Se excavaron 497.378 m3 de material, avanzando un promedio de 7,68 metros al día. Además, se usaron 53.968 m3 de concreto, suficiente para construir tres edificios de 175 metros de altura (o de 60 plantas).

El nuevo túnel tendrá una longitud de 4,6 kilómetros y conectará las ciudades de Medellín y Santa Fe de Antioquía.

Para conocer un poquito más cómo se desafían las fuerzas de la naturaleza, a la hora de excavar y crear un túnel, es necesario tener en cuenta muchos factores que influyen en la ejecución de una construcción de tal envergadura.

Entre los puntos fundamentales, y de manera muy resumida, es necesario trabajar en varios elementos:

  • La longitud del túnel a realizar es un dato prioritario tanto para elegir el método de ejecución como para elementos de seguridad necesarios (galerías de emergencia etc).
  • Es fundamental conocer las características del terreno a atravesar, cual es la geología presente en la zona, la presencia de agua, presencia de cavidades, etc.
  • Son importantes las dimensiones del túnel para poder elegir el método de ejecución adecuado.
  • Un factor condicionante es al acceso a la boca del túnel, es decir los emboquilles el punto donde se va a iniciar la excavación, donde están situados, si hay plataforma suficiente (sobre todo en el caso de tuneladoras), o si se accede por un pozo.
  • También es importante si hay casas o edificios en el entorno del túnel y como puede afectar la construcción a los mismos.
  • Luego estarían otros temas importantes que serían la pendiente del túnel, la altitud a la que se realiza el túnel, la accesibilidad de la maquinaria (accesos por carretera), etc.

 

La forma de hacer túneles en los últimos 20 años no ha cambiado excesivamente. “Se han producido mejoras en las máquinas existentes para mejorar su eficiencia o versatilidad pero las máquinas básicamente son las mismas, quizás ahora mismo es cuando están surgiendo cosas novedosas”, explica Pablo García del Campo, director técnico de Cavosa, empresa de túneles de Sacyr Ingeniería e Infraestructuras.

 

 

 

“Por ejemplo en tuneladoras han aparecido máquinas que son capaces de trabajar en condiciones mixtas de suelo y roca que antes no existían. Tenemos la posibilidad de controlar equipos mediante control remoto. Por ejemplo, hay minas donde los que conducen las palas cargadoras de perfil bajo no están dentro de la mina”, subraya Pablo García.

Hoy en día existen una serie de sensores que montados en equipos de excavación (retros o rozadoras) pueden decir si se está excavando dentro de la sección geométrica definida para el túnel o fuera de esa sección. Incluso desde hace unos años, existen simuladores de maquinaria para se pueda aprender a manejarla sin tener que utilizar el equipo realmente y sensores que te avisan de la proximidad de las personas en el entorno de la máquina para evitar atropellos.

“De hecho, se están empezando a aparecer equipos con conducción autónoma. Sacyr y Cavosa está ahora mismo trabajando en el proyecto TunnelAD que consiste en la modificación de un camión dumper de nuestro parque para que pueda funcionar de manera autónoma” apunta Pablo García.

Una de las preguntas que quizás puede surgir de manera habitual para alguien inexperto en la materia, es cómo se sustenta un túnel.

“Para que el túnel no se derrumbe inmediatamente después de la excavación se coloca un sostenimiento que en el caso de los túneles denominados convencionales son básicamente, hormigón proyectado (shotcrete), bulones o pernos y o cerchas metálicas. En algunos casos donde el terreno es especialmente problemático, previamente a la excavación se coloca un paraguas de micropilotes, los micropilotes son unos tubos metálicos que se colocan horizontalmente sobre el techo del túnel para soportar el techo antes de excavar”, nos explica el director técnico de Cavosa.

 

 

 

“Posteriormente al sostenimiento del túnel, se coloca un revestimiento que es una capa de hormigón en masa generalmente de unos 30 cm de espesor que sirve para proteger el sostenimiento, mejorar la estética y refuerza la seguridad del túnel.

En los túneles con TBM, aquellos que se realizan utilizando una máquina tuneladora, se colocan unas piezas prefabricadas de hormigón que se denominan dovelas y hacen de sostenimiento y revestimiento del túnel”, sigue explicando el experto.

Los túneles están diseñados generalmente para más de 50 años y hay algunos que están en servicio desde hace más de 100 años. El túnel más largo que ha hecho Sacyr es el de Guadarrama (Madrid), de 28 kilómetros en total. El grupo Sacyr lleva construidos 148 túneles, que suman total de casi 300 Km, es decir que hemos realizado en túneles la longitud suficiente como para conectar Madrid con Valencia. De estos 300 km, túneles ferroviarios suman 93 kilómetros, seguidos de túneles de carretera, 86 kilómetros.

Pero, ¿dónde está el futuro en la construcción de túneles? Realmente, en la automatización de los equipos, para que funcionen de manera autónoma sin personal, como estamos haciendo en el mencionado proyecto TunnelAD.

Por otro lado, también se está trabajando en mantenimiento predictivo para que las máquinas avisen antes de romperse, en utilizar la IA para el cálculo asistido del índice RMR, en sistemas automáticos de control del espesor del hormigón proyectado y en todas aquellas tecnologías que nos ayuden a ser mas eficientes, seguros y permita

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