Trabajando en equipo

¿Quién podría imaginar que, en general, una tuneladora sola no lograría hacer el trabajo de excavación de un túnel? Según los especialistas, la presencia de los aditivos es esencial. Aunque para quienes están diariamente trabajando en proyectos de este tipo el uso de estos químicos puede ser algo habitual, es poco lo que se conoce en relación a qué hacen exactamente y de qué forma esos aditivos ayudan al proceso de excavación de las grandes tuneladoras.

Piero Amaducci, ingeniero especialista en productos para tuneladoras de HLT Equipamentos Especiais, empresa que representa la marca de la fabricante francesa Condat Lubrifiants para Brasil y América Latina, explica que, en muchos casos, los aditivos son productos que contienen diversos químicos en su composición, los cuales tienen la función de estabilizar y acondicionar el suelo a ser excavado, entre otras. La definición de qué tipo de aditivo utilizar depende, principalmente, del tipo de suelo y del diámetro del túnel, lo que determina también la elección del tipo de tuneladora.

Hoy en día, en América Latina, para diferentes tipos de túneles se utilizan con gran frecuencia tuneladoras del tipo EPB Shield (Earth Pressure Balance), que se caracterizan por el hecho de perforar y actuar como soporte primario del frente de excavación, instalando simultáneamente el acabado estructural definitivo del túnel. Las EPB, como se sabe, requieren frecuentemente productos que acondicionan el suelo y ayudan en la excavación.

“Los aditivos son esenciales para la construcción de túneles”, asegura Carlos Henrique Maia, gerente de producción de Odebrecht. El ingeniero trabaja en este momento en el lote 7 de las obras de la línea 5 del Metro de Sao Paulo, en Brasil. “Estamos utilizando una única máquina EPB con 10,5 metros de diámetro de la alemana Herrenknecht y el uso de aditivos es primordial”, cuenta.

Maia explica que las EPB comenzaron a ser utilizadas en Brasil en 2007, en la construcción de la línea 4 de Sao Paulo, y hasta hoy lo siguen siendo. “En el lote 3 de la línea 5, otras dos EPB de Herrenknecht de poco menos de siete metros de diámetro también están colaborando con los trabajos y están excavando, en este caso, dos túneles. Y para el metro de Fortaleza, se cerró una compra de otras cuatro EPB de la marca Robbins, de siete metros de diámetro”, agrega.

Optimizadores de excavación

Según Hugo Cássio Rocha, presidente del Comité Brasileño de Túneles, para lograr una excavación con una EPB, “el suelo tiene que tener ‘liga’, plasticidad, tiene que tener casi la contextura de una arcilla. Para eso tienes que mezclarle algo que lo lleve a la consistencia ideal”, explica.

Piero Amaducci, por su parte, comenta que hay una familia entre los productos de Condat que es específica para el tratamiento y preparación del suelo. “Son agentes espumantes y aditivos biodegradables que ayudan en el acondicionamiento del suelo”, cuenta. Agrega que hay agentes espumantes para cada tipo de geología. “Hay para suelos permeables y saturados, para sólo permeables, para suelos arcillosos y para roca”.

Maia, por su parte, explica que la granulometría y la cantidad de finos del suelo, así como la presión, son decisivas en la hora de elegir qué se va a mezclar. “Nosotros normalmente utilizamos espumas en la excavación con EPB, que tienen la función de ‘plastificar’ el material excavado”, asegura el ingeniero.

Según explica, en Sao Paulo, predomina lo que se llama suelo blando, de arena y arcilla, considerado un suelo inestable, por lo cual se torna muy necesaria la presurización de la parte delantera de la máquina para no tener un colapso o un desplome. “Para que uno logre esa presurización en el frente de excavación es necesario ‘plastificar’ el suelo. Entonces, con la espuma, el suelo se transforma en una pasta que te permite presurizar con seguridad”, asegura.

El ingeniero además señala que los productos utilizados con esas EPBs también tienen la funcióon de lubricar, para disminuir la abrasión del cabezal y de las herramientas de corte; y la de refrigerar, para mantener la temperatura del frente de excavación lo más baja posible, protegiendo el disco de corte.

De acuerdo al ingeniero de Odebrecht, las espumas “son como detergentes, son biodegradables, y al ser mezclados con agua y aire, forman algo que se parece a una espuma de afeitar”.

Por otro lado, Maia explica el uso de la bentonita, otro producto utilizado en la preparación del suelo. “Es utilizada en suelos con granulometría desprovista de finos, con gránulos gruesos y pedregrosos, material con el cual no se puede formar la pasta necesaria para la excavación con EPB”, explica. Cita como ejemplo la máquina utilizada en las obras de la Línea 4 del Metro de Río de Janeiro, que según afirma, probablemente utilizará el producto. “El suelo de Río de Janeiro tiene una arena de playa muy gruesa. Por eso, puede ser que no se logre un acondicionamiento del suelo como medio de sustentación de presión”, detalla.

Por otro lado, Zachery Box, ingeniero de minas de la empresa fabricante de tuneladora Robbins, explica lo mismo sobre las espumas y la bentonita. Pero agrega que la bentonita puede tener también otra función, “puede ser utilizada para sellar el paso del agua en caso de una intervención necesaria en la frente del cabezal de corte”, asegura.

Además de usar bentonita y espumas, las EPBs también pueden emplear soluciones de polímeros para ayudar en el trabajo de excavación. Según el ingeniero representante de Condat para Brasil y la región, “tenemos aditivos con polímeros utilizados en suelos húmedos para aumentar la cohesión de los finos, otros para absorber agua, otros para disminuir la pegajosidad y otros para el aumento de la velocidad de formación y el fortalecimiento del ‘cake’ (pasta) de bentonita”, cuenta.

Adicionalmente, el ingeniero de Robbins explica que los polímeros pueden reforzar y colaborar en el trabajo de bentonitas y espumas, principalmente para mejorar la estabilidad de la espuma o para ajustar la consistencia del suelo que circula a través de la cámara de la tuneladora y del tornillo sinfin, que retira el material excavado de la parte delantera de la máquina. “Los polímeros pueden estar presentes en las espumas y también pueden colaborar en el tema de la presencia de agua”, asegura.

Por otro lado, Marco Aurélio da Silva, coordinador de proyectos de Andrade Gutierrez, quien está trabajando en este momento en el consorcio AG-CCCC de la Línea 5 del Metro de Sao Paulo (lote 3), explica que muchas veces se torna necesario utilizar todos los componentes en una misma excavación: agua, aire, bentonita, tensoativos (tipo de detergente que, junto con agua y aire, genera la espuma). “Muchas veces se utilizan todos los componentes juntos en proporciones que varían acorde con las necesidades de aplicación”, agrega.

El presidente del Comité Brasileño de Túneles también presenta otro cuadro. “Los polímeros, muchas veces, pueden también substituir la bentonita”, asegura.

Recomendaciones

Box, de Robbins, asegura que es muy difícil que una empresa fabricante de tuneladoras recomiende un tipo de producto para el acondicionamiento del suelo, ya que todo depende del tipo de geología y de otros factores, como se ha comentado anteriormente. Pero asegura que las espumas, en América Latina, son las más utilizadas. Comenta también que esos productos “ayudan a un menor desgaste de las herramientas de corte, lo que hace que se generen menos intervenciones a la máquina y se alcance una excavación más rápida. Garantizan un ambiente seguro, reducen costos y tiempo de excavación, controlando el terreno mientras se excava”, afirma.

El ingeniero de Robbins asegura que lo recomendable es colectar una muestra de suelo y enviarla a un análisis preliminar para tener idea de los parámetros operacionales antes de empezar a excavar. “La empresa proveedora de los productos seguramente orientará en la elección del aditivo apropiado acorde a las condiciones del suelo”, afirma.

El coordinador de proyectos del consorcio AG-CCCC, confirma que eso es lo que normalmente sucede. “Lo común es que se hagan colecciones de muestras representativas del suelo que será excavado. Los diversos proveedores de esos productos promueven diversos ensayos y llegan a una proporción ideal de mezcla de sus productos. En base a esa evaluación, se estima el consumo de los productos y entonces se calculan los costos”, asegura.

***

Brasil recibe evento internacional de túneles

Los profesionales del área de túneles de todo el mundo tienen programado un encuentro en Foz de Iguazú, Brasil, del 9 al 15 de mayo. La edición del World Tunnel Congress 2014 (WTC 2014) espera recibir más de mil participantes de diversos países del mundo.

Cerca de 400 trabajos fueron sometidos a análisis por el Comité Científico del evento y más de cien empresas ya confirmaron su presencia.

“Un congreso como este nos expone a tecnologías todavía no dominadas en Brasil. Es una gran oportunidad de actualización de profesionales y de empresas”, asegura Tarcísio Barreto Celestino, presidente de la Comisión Organizadora del WTC 2014.

También habrá un Curso de Entrenamiento ITA (sigla de la Asociación Internacional de Túneles), que es algo tradicional en los WTC, con duración de dos días. El tema escogido fue Túneles para Energía, debido al gran número de hidroeléctricas en operación y en construcción en el país.

“Brasil tuvo un gran salto de calidad, en los últimos tiempos, en lo que respecta a las tuneladoras y hoy utilizamos lo más moderno en el mercado”, asegura Marco Aurélio da Silva, quien, además de ser coordinador de proyectos de Andrade Gutierrez y trabajar en las obras de la Línea 5 del Metro de Sao Paulo (lote 3), también pertenece a la junta directiva del Comité Brasileño de Túneles (CBT), que promueve el evento.