Obras Urbanas nº 67

enero - febrero 2018
número 67

Láser Escáner Profesional

l Drones l Túneles l Construcción l Maquinaria l



eneroSumar/ ifebreroo 67 Drones
n¥
4 El proyecto ICAROS. Un proyecto educativo basado en la cons-
Directora trucción de drones.
Rosario García
6 El dron X-COPTER de MAXAM, Premio a la “Mejor idea de utili-
Publicidad zación de drones en ingeniería civil”.
Ruth Sánchez
Software
Redacción
Alejandra García 8 SmoothRide 3D de Topcon en el Aeropuerto de Frankfurt.

Maquetación Túneles
Cristina Sánchez
12 Túnel de base LYON - TURÍN. Una conexión ferroviaria clave
Suscripciones para Europa.
Anual España: 110 €
Europa: 150 € 18 Tuneladoras de densidad variable: combinación de dos tecnolo-
Resto Países: gías de excavación para suelo blanco.
240 €
28 Método de instalación de la malla Minax: dispositivo Mesha.
Tel.: +34 91 376 33 36 30 Dovelas de hormigón prefabricados para revestimiento
[email protected]
www.obrasurbanas.es de túneles.
38 Comparativa entre fibras macro sintéticas estructurales y fibras
Edita
Ropero Editores, S.L.N.E. metálicas.
La Bañeza, 40 Bajo 3 44 Schréder y Phoenix Contact crean “ADVANCE”, una solución de
28029 Madrid
iluminación inteligente para túneles.
Prohibida la reproducción total o parcial de
los contenidos de esta Revista, sin el per- Construcción
miso previo y por escrito de la editorial
46 La importancia de la rigidez en los sistemas de fijación en la vía
Ropero Editores S.L.N.E. en placa para la reducción de vibraciones.
La empresa editora no se hace responsable
de las opiniones vertidas por sus colabora- 52 Stabile, soluciones más sostenibles para la estabilización de sue-
los para carreteras con conglomerantes hidráulicos.
dores.
60 Trabajos realizados para la consilidación y recalce de un tramo
Edición Bimestral de la mota de Alcalá de Ebro (Zaragoza).
Depósito Legal: M.10.476-2007
64 Siemens Sustainability Centre en Londres.

Maquinaria

68 Un nuevo impulso al uso de simuladores de maquinaria..
72 Los cañones SPRAYSTREAM eliminan la mayor cantidad de

polvo usando el mínimo de agua.
74 ALLIANCE 363 VF: el neumático para cultivo en hileras.
76 Doosan presenta la nueva cargadora de ruedas DL280-5.
79 Neumáticos de obra civil y minería: continúa el desarrollo

de la gama radial de Continental.
80 Nuevas excavadoras Bobcat que revolucionarán el mercado.
82 El martillo hidráulico SB 202 extrae pizarra de alta calidad.

Proyecto Educativo

El proyecto ICAROS.
Un proyecto educativo

basado en la
construccioń de drones

IES Mar de Alborán. Estepona. Málaga

Contexto consiste en realizar una serie de actividades
educativas siempre con un núcleo común. En el
El proyecto ICAROS tiene como objetivo caso del Proyecto ICAROS será el diseño,
promocionar el desarrollo profesional del desarrollo, testeo y operación de pequeños
profesorado de múltiples países de la Unión cuadricópteros por radiocontrol también llamados
Europea compartiendo la metodología utilizada, las drones.
buenas prácticas, el trabajo colaborativo y los
resultados. La motivación y la motivación
como punto de partida
El proyecto está compuesto por cinco equipos
de varios países europeos pertenecientes a El uso de esta tecnología hace movilizarse la
escuelas de educación secundaria y formación imaginación de los estudiantes, los cuales tendrán
profesional con alumnos mayores de 15 años. que utilizar herramientas y métodos innovadores
para aplicarlos a disciplinas como ciencia,
El proyecto tiene como misión mejorar las tecnología, ingeniería y matemáticas entre otras.
prácticas educativas que hagan que los estudiantes
estén más motivados y que aprendan con una En el caso del IES Mar de Alborán, el proyecto se
metodología en la que el estudio aplicado a la ha centrado en todos los niveles educativos del
práctica sea el predominante junto con la instituto y con más énfasis en el ciclo de grado
resolución de problemas del mundo real y la medio de informática. ¿Por qué nos hemos
experimentación. Como efecto secundario, el centrado en un ciclo de grado medio? Porque los
aumento de la motivación provocará una menor alumnos que acceden a este ciclo tienen asignaturas
tasa de abandono. afines al tema principal (los drones) y en muchos
casos falta de motivación. Por estos motivos, son el
El proyecto se va a basar en la metodología colectivo de alumnos propicio para emprender un
“thematic learning” o aprendizaje temático el cual proyecto de este tipo.

4 febrero 2018

Drones

Thematic learning. Un nuevo
enfoque pedagógico

Nuestro proyecto no se encarga simplemente
de construir drones. La construcción de drones es
una excusa para mejorar el conocimiento y las
habilidades de nuestros estudiantes a través de una
idea o núcleo común que es el dron.

Como se puede ver en la imagen anterior, se
trata de bajo un tema común como es ICAROS y
los drones, mejorar las destrezas del alumnado
(pensamiento analítico, programación,
administración web, diseño, etc) en base a una serie
de microproyectos. La suma de esos
microproyectos conforma el resultado del
proyecto final que es el proyecto ICAROS. Nos llevar a nuestro Instituto a otro nivel superior. La
gusta decir que es una metodología en forma de participación en este tipo de proyectos lleva al
capas de cebolla. Aunque lo visible es el resultado profesorado a un sobreesfuerzo que luego se ve
de estos microproyectos, internamente buscamos recompensado por un ambiente educativo
el desarrollo de habilidades y conocimiento del mejorado en clase y por un incremento de las
alumnado bajo un único tema (la construcción de habilidades y destrezas en el alumnado.
drones).
El equipo español
Nuestro enfoque pedagógico al contrario de
como se viene haciendo se centra más en el n Antonio Sánchez Álvarez (Director)
proceso que en el resultado. ¿Por qué? Porque n Juan Carlos Fernández Vico (Jefe de estudios y
durante el proceso se aprende a trabajar de forma
colaborativa, se desarrollan tanto las habilidades profesor de informática)
como el conocimiento del alumno y se mejora la n Eva María Tortosa Sánchez (Jefe de departamen-
forma de trabajar entre otras cuestiones.
to de informática)
En este nuevo enfoque, el profesor se convierte n Pedro Ruiz Aranda (Profesor de informática)
en un mediador preparando tareas, tormentas de n María José García Lorite (Profesor de informática)
ideas, grupos, resolviendo problemas, estableciendo n Miguel Ángel Santos Morales (Profesor de
roles, etc. Teniendo en cuenta siempre la
importancia que tiene que el alumno se haga informática)
responsable de su propio aprendizaje. n Miguel Ángel López Montero (Profesor de

Primeros resultados informática)
n Jorge Camacho Vela (Profesor de informática)
Actualmente estamos en el segundo y último n Juan Carlos Moreno Pérez (Coordinador y pro-
año de proyecto y estamos en la posición de
asegurar que ha habido una mejora en la fesor de informática)
motivación del alumnado y debido al trabajo y
aprendizaje colaborativo se observa un aumento n
inusitado de compañerismo y habilidades de
trabajo en equipo. Hoy en día el ambiente en clase
es inmejorable y como todo docente sabe, es el
mejor caldo de cultivo para un aprendizaje efectivo.

Todo esto no hubiese sido posible en nuestro
instituto IES Mar de Alborán sin el entusiasta apoyo
del consejo escolar, equipo directivo y claustro de
profesorado. Este proyecto no es un hecho aislado,
sino que forma parte de una serie de proyectos
muchos de ellos europeos cuya finalidad es la
mejora de la práctica educativa y la ambición de

febrero 2018 5

Ingeniería Civil

El dron X-COPTER de
MAXAM, Premio a la

“Mejor Idea de
Utilización de Drones en

Ingeniería Civil”

MAXAM integra desde hace 10 años el uso drones en las
soluciones que ofrece a sus clientes.

El dron X-COPTER está especialmente diseñado para
incrementar la seguridad, calidad y eficiencia de la
actividad de minería y canteras.

El Director General de EXPACE, compañía de sistemas del
grupo MAXAM responsable del diseño y fabricación del

dron, recogerá hoy el Premio de manos del Viceconsejero
de Economía y Competitividad de la Comunidad de
Madrid.

MAXAM, compañía tecnológica global que centra su actividad en los campos de la
especializada en materiales energéticos, recibe hoy electrónica y TIC's y colabora con las distintas
el premio a la mejor idea de utilización de drones unidades de negocio del grupo para el desarrollo de
en ingeniería civil por su X-COPTER: un dron de drones y tecnologías innovadora aplicadas a los
reconocimiento aéreo con aplicación en el campo sectores de defensa, seguridad, aeroespacial e
de la minería a cielo abierto y canteras, que permite industrial.
incrementar la eficiencia, calidad y seguridad de las
operaciones. El galardón ha sido entregado por el De hecho, el uso de drones forma parte de las
viceconsejero de Economía y Competitividad de la soluciones integrales que MAXAM ofrece a sus
Comunidad de Madrid, Javier Ruiz Santiago, en el clientes desde el año 2008.
marco del Congreso CivilDRON ’18.
X-COPTER, mayor seguridad,
“El desarrollo del X-COPTER es fruto de las sinergias calidad y eficiencia en las
entre el profundo conocimiento de la actividad minera y operaciones de minería y canteras
la aplicación de los últimos avances tecnológicos en el
campo de la robótica, la aeronáutica y la electrónica”, El X-COPTER es un dron-helicóptero de cuatro
explica Diego Fernandez, director general de hélices (cuadricóptero) para el reconocimiento
EXPACE, compañía de sistemas del grupo MAXAM aéreo en zonas de actividad de minería a cielo

6 febrero 2018

Drones

abierto y canteras. Equipado con cámaras y sensores de funcionalidades clave como son: sensores de gases
de gas, permite comprobar la seguridad del terreno (CO y NOx), video y fotografía HD en tiempo real,
antes y después de realizar una voladura, así como gran autonomía de vuelo y capacidad de operar en
realizar un análisis estructural para medir aspectos condiciones de viento y lluvia ligera.
como el nivel de fragmentación del terreno y el
volumen de material generado. Leer más sobre
Drones
Para incrementar la eficiencia, calidad y seguridad de
las operaciones mineras, el dron cuenta con una serie

febrero 2018 7

Escaner

SmoothRide 3D de
Topcon en el Aeropuerto

de Frankfurt

Con hasta 450 despegues diarios, la pista Oeste es la más
utilizada del aeropuerto de Frankfurt – más del 50% de los
vuelos despega desde esta pista. Enormes fuerzas y cargas

actúan sobre la superficie diariamente, y conjuntamente
con las condiciones climáticas, afectan a la estructura del
asfalto y su base. Por este motivo, la repavimentación de

esta pista con tanto volumen de tráfico se realiza cada
cierto tiempo. El último proyecto incorporó la renovación
de la zona norte de la pista de una longitud de 1,4 kms. y

31 metros de ancho, en sólo cinco días.

8 febrero 2018

Software

Pista de despegue Oeste sin precisión. El sistema SmoothRide de Topcon,
ondulaciones formado por un único escáner montado sobre un
vehículo para extraer el modelo de la superficie de
Estas limitaciones añadieron gran complejidad al la pista, resultó ser una elección ideal. Karsten
proyecto, teniendo que abordar distintas Dietrich, líder del proyecto comentó: “El trabajo
soluciones cumpliendo todos los requisitos consistió en entregar un modelo de la pista de
exigidos, especialmente la finalización del trabajo en despegue completo y con alta precisión. Los
sólo cinco días y seis noches, lo que exigía un trabajos de fresado de las máquinas tenían que
proceso de trabajo fluido, constante y sin realizarse sin utilizar equipos ópticos. Esta era la
interrupciones. Desde el inicio quedó claro que el única forma en la que se podía garantizar que seis
fresado de la pista solo podría ser realizado de fresadoras pudieran trabajar simultáneamente y
noche, debido al alto volumen de tráfico durante el con precisión. Esto no era posible realizarlo con
día. Además, la pista es una de las zonas con sistemas tradicionales de control de maquinaria.
mayores niveles de seguridad en cualquier Sólo con este flujo de trabajo, compuesto por el
aeropuerto. Por lo tanto, cada vehículo y cada escáner RD-M1, el software MAGNET Office Site
trabajador debían pasar controles de seguridad Resurfacing de diseño y el sistema de control de
para acceder a la obra. Finalmente, más de cien maquinaria RDMC, podríamos haber realizado este
personas en diferentes turnos fueron necesarias proyecto.
para convertir esta renovación de la pista en un
éxito. “Empleamos alrededor de tres horas en tomar
los datos de toda la superficie de aproximadamente
Axel Konrad, project manager de Fraport, inició 45,000 m2 con el escáner. Como resultado, se
las conversaciones con Topcon en Bauma 2016, obtuvo una nube de puntos homogénea y con alta
feria de maquinaria en Munich. “En las sucesivas precisión del estado de la pista de despegue. Esta
reuniones se fueron afianzando la relación y la resolución fue de 2 cm”.
confianza en la tecnología, a través de un equipo de
profesionales con gran conocimiento del sector, lo Fresado con profundidad variable
que resultaba esencial en este proyecto, teniendo
en cuenta nuestras estrictas exigencias en Estos datos obtenidos con el escáner se
cuestiones de seguridad. Para la renovación de la introducen en las máquinas de fresado con la
capa de desgaste buscábamos la mayor calidad y la tecnología exclusiva de Topcon SmoothRide. A
mejor tecnología disponible. Por este motivo, nos partir de aquí, y con los datos de la superficie y los
decantamos por las soluciones de Topcon y el datos utilizados, las fresadoras pueden trabajar con
Sistema SmoothRide”. profundidad variable, retirando solamente el
material necesario. Esto garantiza una superficie lisa
Escaneando la superficie con el y uniforme con una sola pasada, de cara a la
escáner RD-M1 siguiente fase de asfaltado. El fresado gana así en
eficiencia, tanto en el tiempo empleado, como en el
Antes de que las máquinas pudiesen empezar, la desgaste de la maquinaria.
zona tuvo que ser escaneada con la máxima

febrero 2018 9

Escaner

Raimo Vollstädt, responsable de la planificación Airbus A340 se prepara para el despegue, las
del modelo y configuración de la maquinaria en ondulaciones causan movimientos no deseados en
Topcon, describe la situación:“Esto resulta bastante las dinámicas de despegue del avión. Por este
diferente a un reasfaltado de una carretera por motivo, el proyecto fue extremadamente
métodos tradicionales. La pista tiene un ancho de importante también por motivos de seguridad.”
45 metros, y tuvo que ser reasfaltada en una zona
media con un ancho de 31 metros. Fue por ello Transferencia de datos entre el
absolutamente necesario que la nueva superficie escáner, software y las máquinas
encajase a la perfección con la antigua, sin saltos ni de fresado.
irregularidades. Durante el proceso de escaneo,
observamos que el asfalto antiguo presentaba El software MAGNET Collage completaba el
importantes ondulaciones a lo largo de la pista. El procesado de los datos obtenidos por el escáner.
responsable del proyecto exigía con rigurosidad el Esta herramienta procesa la nube de puntos
perfil longitudinal y la sección transversal. La generada por el escáner. Posteriormente, los datos
uniformidad de la pista y calidad de su superficie se transfieren al software MAGNET Office
fueron los aspectos más decisivos para Fraport”. Resurfacing, que se utiliza para el diseño de la nueva
pista. En este caso concreto, Topcon creó distintas
Konrad recuerda la primera inspección en la alternativas. Vollstädt y Thomas Reeh, proyectistas
zona: "A primera vista, la zona que debía ser en Fraport, crearon conjuntamente la versión final.
reparada parecía un carril recto, sin mucha Para este proyecto, toda la información se transfirió
complicación. No obstante, tras realizar una a través de memorias USB. En caso de haber
observación más detallada, podían apreciarse las
ondulaciones del asfalto. Como ejemplo, si un

10 febrero 2018

Software

utilizado el software Sitelink3D, los datos se pueden Medición y control final de la
compartir online, directamente, desde el software nueva capa
de planificación MAGNET a las máquinas.
Durante el proceso de fresado, el equipo de
Christoph Bertsch, responsable de Topcon de la topógrafos verificó de forma continua la superficie
línea de construcción en el sur de Alemania y ya fresada.Aparte de otros equipos de medición se
segundo project manager en Frankfurt, describe los utilizó una estación total Topcon GT. Las seis
retos a los que se ha enfrentado en este trabajo: fresadoras 3D retiraron un total de 14 cm de
“Debido a las ondulaciones longitudinales visibles asfalto de la superficie y de la capa de rodadura, lo
con el escaneo, y que el trabajo estaba encajado en que representó un peso total de 16.000 tn.
una superficie de asfalto más amplia, fue un
proyecto complejo. En cualquier caso, SmoothRide El siguiente paso fue realizado por barredoras,
ha sido la solución ideal. El mayor reto, dejando al limpiando la superficie fresada de forma intensiva.
margen el escaso espacio de tiempo del que Posteriormente, una capa adhesiva de betún fue
disponíamos, fue conectar el nuevo asfaltado con la aplicada como base antes de la nueva capa de
superficie antigua que lo rodeaba. Junto a nuestros asfalto.Y sobre ésta, una capa intermedia de asfalto
compañeros, hemos demostrado ser capaces de de 11 cm. Finalmente, la instalación de la última
que las fresadoras funcionasen exactamente como capa de asfalto de 5 cm dio por finalizada la
se exigía por el cliente – especialmente en lo renovación de la pista de despegue. Tan pronto la
relacionado con los estándares internacionales para última capa se enfrió, comenzó a aplicarse la
perfil longitudinal y sección transversal sobre pistas pintura, y las luces LED de navegación volvieron a
de despegue y aterrizaje”. colocarse.

Fresado con precisión en una sola En cuanto a la medición de los resultados,
pasada Konrad se muestra muy satisfecho: “La superficie
fresada quedó perfectamente. Tomamos distintas
Después de que la compañía Strabag AG mediciones en distintos puntos y quedamos muy
resultase adjudicataria de los trabajos y hechos los satisfechos con los resultados observados, que
preparativos necesarios, las fresadoras estaban cumplieron todas nuestras necesidades y
listas para empezar. Las fresadoras controladas con expectativas.Y ya hemos recibido felicitaciones de
sistemas 3D fueron capaces de retirar la capa pilotos y aerolíneas por este trabajo”.
completa de asfalto, incluida la capa de rodadura,
antes de que el nuevo reasfaltado se aplicase.Todo Finalmente, la superficie de una de las pistas de
el trabajo, que requirió un alto volumen de tráfico, despegue más importantes del Aeropuerto de
se trasladó al turno de noche. De esta manera, fue Frankfurt ha sido renovada, de manera profesional,
posible evitar el intenso tráfico de las horas punta con fresado de profundidad variable, dentro del
de la mañana y la tarde. Las seis fresadoras tiempo asignado, y sin que haya afectado a los
automatizadas fueron capaces de retirar vuelos de pasajeros o carga.
exactamente la cantidad de material en cada punto,
según los datos recabados. Por tanto, se consiguió nwww.topcon.com
un ahorro en tiempos de fresado, y también en la
colocación de la nueva superficie.

febrero 2018 11

Proyecto

Túnel de base
LYON - TURÍN

Una conexión ferroviaria
clave para EUROPA

Francia e Italia afrontarán la ejecución de esta impresionante
obra de ingeniería para completar así el Corredor
mediterráneo europeo
mediante el túnel que permitirá
unir Lyon y Turín, conectando
así 5000 kms de red
ferroviaria.

Esta conexión de alto rendimiento, mejorará Combe de Savoie y una línea de pasajeros y
significativamente las relaciones de transporte, mercancías entre la Combe de Savoie y Saint Jean-
especialmente para el comercio entre España, Francia e de-Maurienne por un total de 120km. Esta zona es
Italia, pero también potenciará el desarrollo de todas administrada por Réseau Ferré de France (RFF).
las regiones que atraviesa el corredor hasta Europa - La italiana Rete Ferroviaria Italiana (RFI) es la
Central y Oriental. Se trata del principal eje este-oeste encargada de la sección entre Turín y Bruzolo para
en la red Transeuropea de Transporte al sur de los crear una conexión con el portal sur del túnel
Alpes, que se entiende entre la región mediterránea base.
sudoccidental de España y la frontera ucraniana con - La sección común franco-italiana de la ruta es la
Hungría y que comprende el itinerario Algeciras- más compleja, alrededor del 90% de la ruta será a
M a d r i d - Ta r r a g o n a - S e v i l l a - Va l e n c i a - Ta r r a g o n a - través de las montañas, con 65 km de tramo
Barcelona-Perpignan-Lyon-Turín-Milan-Venecia- transfronterizo. Consta de dos túneles, el de
Ljuubljana-Budapest. Bussoleno, que tendrá 12.2 km de longitud y la
estructura más larga, el túnel base Mont Cenis de
El proyecto se ha dividido en tres 57,5 km, de los cuales 45 km son en Francia y los
secciones distribuidas así: 12,5 km restantes en Italia. Asimismo incluye la
construcción de las estaciones de Saint.Jean-de-
- Francia tiene la tarea de construir un ferrocarril de Maurienne y de Susa. Para la construcción del este
pasajeros de alta velocidadde 75km entre Lyon y megaproyecto se crea el organismo TELT (Tunnel
Chambery, más una línea de carga entre Lyon y la Euralpin Lyon Turín).

Los datos del túnel base

Consta de 57,5 km de túnel doble con un diámetro
interior de 8,4 m. La inversión total prevista en el túnel

12 febrero 2018

Túneles

es de 8600M€, de los cuales se adjudicarán 5500M€ - Lote 2: Llanura de Susa; Conexión hasta el portal
entre 2017 y 2019. italiano del túnel de base. Tramo en superficie de
2,8kms con estructuras emblemáticas incluida el
Para la ejecución del túnel propiamente dicho, se área técnica
divide en 12 lotes que se adjudicarán mediante 81
contratos entre 2017 y 2021, de los cuales 45 son de - Lotes 3 y 4: Chiomonte Magdalena. Desde el lado
obra civil. Estos se dividirán en 4 categorías según el italiano, se comienza la excavación del túnel de
importe de los contratos para para dar cabida a base mediante TBM Doble escudo debido a la
empresas de diferente volumen de negocio. Esta es la variabilidad de materiales en esos 9,1kms +
descripción de los lotes: 4,4kms del macizo

- Lote 1: Interconexión línea histórica, a partir de la - Lote 5: Excavación subterránea de 17,7kms
estación de Susa. Operación subterránea que mediante TBM topo desde Villarodin – Bourget,
consiste en la excavación por métodos incluye los trabajos de la zona de seguridad y el
convencionales de los dos tubos con una longitud pozo de ventilación de Avrieux.
de 1,9kms.

febrero 2018 13

Proyecto

- Lote 6 y 7: Excavación subterránea mediante TBM que atraviesan los tubos y de esta forma poder ejecutar
topo. Uno de los tubos parte desde La Praz ya que con garantías la excavación del túnel y en caso de ser
el tramo desde Saint-Martin-la-Porte ya está en necesario adaptar los métodos previstos a la realidad
excavación (galería de reconocimiento, 9kms). El existente.
otro tubo es completo desde Saint-Martin-la-
Porte hasta el entronque con la zona de seguridad. - Galería Saint-Marie-La-Porte; tras realizar un descenso
Una longitud de 9,7kms para el lote 6 y 13,9kms de 2400 metros en los años 2003 al 2010 y llevando a
para el lote 7. cabo en 2015 los reconocimientos de la zona, en 2016
arrancó la excavación de la galería de 9 kms de longitud
- Lote 8: Excavación por métodos convencionales de con la tuneladora Federica de 11,26m. de diámetro, un
2,3kms de doble túnel partiendo desde el portal presupuesto de 391M€ y un ritmo de 400m./mes. Hasta
francés del túnel de base, Saint-Julien-Montdenis. ahora se han excavado 2 kms, pero no sin dificultades, ya
que han sido necesarias dos paradas, la última muy
- Lote 9: Conexión del portal francés con la estación reciente. El trazado es el del tubo sur, por tanto esta galería
Saint.Jean-de-Maurienne, tramo en superficie de además de servir para el reconocimiento será el túnel
3,9 kilómetros definitivo en esa zona. Conclusión de los trabajos prevista
para 2019.
- Lote 10: Optimización de la infraestructura lado
Italia https://france3-regions.francetvinfo.fr/auvergne-rhone-
alpes/rhone/lyon/lyon-turintunnelier-arret-seconde-fois-annee-
- Lote 11: Optimización de la infraestructura lado 1388723.html
Francia
- Galería La Maddalena; tras comenzar los trabajos por
- Lote 12: Equipamientos y edificios tecnológicos métodos convencionales, la excavación se realizó con la
tuneladora Gea de 6,3m. de diámetro y un ritmo de
Situación actual del proyecto 280m./mes y 143M€ para materializar el acceso al túnel
de base del lado italiano. Los 7 kms de galería en
Un túnel de base de estas características requiere de Chiomonte se finalizaron en el 2017. Aquí podéis ver un
una organización de trabajos muy exhaustiva previa a la video con el time-lapse del montaje de la tuneladora.
materialización de la infraestructura, realizando con
anterioridad una multitud de trabajos de https://www.youtube.com/watch?v=9Y06cUeM-SY
reconocimiento del terreno para poder hacer realidad
el megaproyecto. Estos son los lotes de trabajos El pasado 2 de febrero de 2018, se han adjudicado
previos ya adjudicados: los trabajos de ingeniería de los lotes del lado francés,
dividido en 3 secciones por un montante total de
Dos son las obras previas más destacadas, que 90M€m. Se encargarán de este reto 13 empresas
consisten en sendas galerías de reconocimiento para europeas, de las cuales Egis, Setec tpi y Arcadis son las
tener los datos suficientes de la geología del macizo encargadas de dirigir cada sección (fotografía página
siguiente).

14 febrero 2018

Túneles

Actualmente, de los 160km a excavar el 20% ha sido EXCAVACIÓN MEDIANTE TBM
adjudicado y el 10% ya se ha realizado. Se prevé que el Es uno de los puntos clave del proyecto ya que,
80% restante sea adjudicado a lo largo del 2018 para
poder consumar el reto de terminar el proyecto en durante 5 años y medio, 17 tuneladoras trabajando
2029-2030. simultáneamente realizarán la excavación.

Métodos de excavación: TBM + La tipología de tuneladora a utilizar depende casi en
Convencional exclusiva del tipo de material que componga el macizo.
La competencia de la roca marcará el tipo de
La excavación de este coloso se realiza mediante tuneladora más conveniente.Ya en la excavación de una
dos métodos muy diferentes de las galerías, la “Federica” ha tenido problemas por la
aparición de frentes carboníferos débiles con mucha
EXCAVACIÓN CONVENCIONAL agua y otras zonas con rocas convergentes que han
Se realiza con los equipos habituales, jumbo para bloqueado la máquina. Del análisis de estos trabajos
previos se deben extraer los datos técnicos, potencia,
perforación, explosivos, retro con martillo para saneo tipo de protección necesaria, rendimiento,… Para ello
y pala cargadora con camiones articulados para se dispone de las siguientes clases de máquina:
desescombro. El método SEM* permite realizar la
excavación de manera segura y garantiza la adaptación - Topo; La máquina consta de una cabeza de
del sostenimiento a las características del macizo en la rozadores con los grippers necesarios para apoyar
zona de avance. en la roca durante la excavación y un pequeño
escudo de protección, realizando el revestimiento
in situ detrás de la tuneladora. Debe de ir equipada

febrero 2018 15

Proyecto

al escudo la zona de grippers de forma que si el
terreno es bueno la máquina puede coger la
reacción de estos y simultáneamente excavar y
montar revestimiento. La ventaja adicional de estas
máquinas es que son válidas para macizos de roca
de todo tipo e incluso zonas más débiles
trabajando como un escudo simple.

Topo utilizado para el Túnel de San Pedro Gran condicionante: Los materiales
de excavación
en su back-up con sistema de bulonado, gunitadora
e incluso colocador de cerchas y mallazo para El gran volumen de material generado por la
solucionar los problemas de inestabilidad del excavación de un túnel de estas características es
macizo hasta que se coloque el revestimiento. Su siempre uno de los puntos clave del proyecto. Para una
uso es solo recomendable en el caso de macizos correcta gestión de este tema es primordial poder
con alto o muy alto RMR (Índice de calidad de la utilizar los áridos resultantes para la fabricación del
roca). hormigón necesario para el revestimiento de los tubos.
- Escudo; para evitar las posibles inestabilidades del
terreno desde que se realiza la excavación hasta la En toda la obra se generarán 37 millones de
colocación del revestimiento se crean este tipo de toneladas de árido, 11,3 millones podrían ser utilizados
máquinas. Llevan un sistema de montaje de dovelas para fabricar los 5,5 millones de m3 de hormigón. Sin
mediante erector muy próximo al frente. La embargo no es sencillo, primero es necesario clasificar
reacción para la excavación la coge del empuje dichos áridos -los de clase 1 podrían ser utilizados- y
contra las dovelas ya colocadas. analizar la naturaleza del material.

- Doble escudo o TBM Dual - Mode; la búsqueda de En este sentido parte de los áridos extraídos tienen
maximizar los rendimientos llevó a la un problema debido al alto contenido en sulfatos, que
consideración de la posibilidad de ejecutar los se limita al 0,2% para evitar la reacción sulfática interna
trabajos de excavación y colocación del (RSI). Este condicionante haría perder del orden de
revestimiento al mismo tiempo, para ello se añade 10% de los áridos a utilizar con el consiguiente impacto
económico y medioambiental. Por ello en 2009 se creó
un equipo de trabajo con los fabricantes Holcim yVicat,
que han dado lugar a dos nuevos cementos con
resultados adecuados a un año, se espera que en los
próximos meses pueda haber una validación y salvar un
gran volumen de áridos de este tipo.

Tras dilucidar en cuanto a la idoneidad del material,
en caso de ser adecuado, los escombros obtenidos de
la tuneladora han de ser triturados para obtener el
diámetro adecuado, mediante machacadora de
mandíbulas, cribas, molinos de impacto, etc lo que
permitirá obtener las granulometrías necesarias para
poder ser empleadas en la fabricación del hormigón
necesario para la ejecución del túnel.

16 febrero 2018

Túneles

La controversia de un gran proyecto - Afecciones durante la obra: Además de las
en paraíso natural expropiaciones a realizar en las zonas aledañas al
túnel, todas las actividades anexas a la obra como
Un proyecto de esta envergadura y en el zona en la instalaciones, acopio de materiales, tratamiento de
que se ubica, que es un verdadero paraíso natural, escombros, tráfico de vehículos pesados, etc han
siempre genera controversia y en este caso no ha sido sido cuestionadas debido, sobre todo, a la situación
menos. Para minimizar el impacto medioambiental se de la infraestructura, en pleno paraje natural de
han tenido en cuenta los siguientes aspectos: gran valor.

- Actuaciones subterráneas; se han estudiado las nwww.andreslorenzo.com
posibles afecciones a los acuíferos de la zona,
tomando las medidas necesarias según el trazado
propuesto.

- Actuaciones exteriores: se ha buscado minimizar el
impacto de las actuaciones necesarias, como la
gestión del material de excavación o las nuevas
edificaciones previstas en las que se ha cuidado la
integración con el entorno.
A pesar de estas medidas han sido varios los puntos
que han generado gran polémica y en ocasiones han
puesto en peligro la realización del proyecto:
- Estimaciones de tráfico: Según los organismos
oficiales la línea actual está saturada y según las
estimaciones realizadas el desarrollo económico
no será posible sin esta infraestructura, además el
80% de la capacidad de la nueva infraestructura
está cubierta por el transporte de camiones sobre
vagón. Los opositores piensan que esas cifras no
son reales.
- Financiación: Aunque el presupuesto del túnel es de
8600M€, el coste de las estructuras anexas que se
deben realizar es elevado. El presupuesto final
ascendería a 26000M€, cifra enorme que ha
generado muchas dudas sobre la rentabilidad del
proyecto.
- Amianto: Tras las experiencias en algunos túneles en
los Alpes, en los que se tuvieron que tomar medidas
especiales por su presencia, este tema despertó una
gran polémica, sin embargo todos los estudios
realizados hasta el momento e incluso en todo el
recorrido ya realizado por las galerías de
reconocimiento no se ha detectado su presencia.

febrero 2018 17

Tuneladoras

Tuneladoras de densidad
variable: combinación de

dos tecnologías de
excavación para suelo

blando

Karin Bäppler, Jefe de Geotecnia y Consultoría de Túneles Viarios de Herrenknecht AG, Alemania
Frédéric Battistoni, Gerente de la División de Túneles Viarios de Herrenknecht AG, Alemania

Werner Burger, Gerente de la División de Diseño de Túneles Viarios de Herrenknecht AG, Alemania

Las alineaciones de túneles con condiciones variables del suelo
se han convertido en un reto habitual en muchos proyectos

subterráneos. Las condiciones a lo largo del túnel a menudo
varían desde frentes con rocas estables a suelos blandos con
presencia de agua. Las tecnologías estándar de las tuneladoras
de escudo (TBM por sus siglas en inglés) se han mejorado para

poder trabajar en una gama más amplia de condiciones
específicas del terreno. Sin embargo, cuando la variabilidad de
las condiciones del terreno es excesiva, a menudo se alcanzan

límites técnicos y comerciales.

Palabras clave: Geología variable, alta flexibilidad, tuneladoras de densidad variable

Las TBM multimodales ofrecen la posibilidad de máquina podía cambiar del modo de presión de tierras
modificar la tecnología de excavación del túnel para a la extracción hidráulica de los escombros con un
adaptarse a las condiciones reales del terreno y, por lo control total de la presión del frente.
tanto, hacer funcionar las tuneladoras en modos
diferentes. Por ejemplo, las condiciones especiales del Las denominadas tuneladoras de densidad variable
proyecto del túnel viario construido por Socatop en son una nueva generación de máquinas multimodales
París exigían un diseño de la máquina que permitiera para suelos blandos con tecnología puntera. Sin
cambiar del modo de presión de tierras al modo de grandes modificaciones mecánicas, estas máquinas
presión de lodos dentro del túnel. Otro paso combinan las dos tecnologías básicas de tuneladoras
preliminar en el desarrollo de las tuneladoras de para suelo blando de modo cerrado, manteniendo un
densidad variable fue el diseño de la máquina empleada control permanente de la presión del frente.
para el proyecto del túnel del puerto de Miami. Esta

18 febrero 2018

Túneles

Introducción y completo de la presión del frente y sin la necesidad
de realizar intervenciones en la cámara de excavación.
El principal objetivo de los proyectos actuales de Esta nueva generación de máquinas se denominan
construcción de túneles subterráneos, especialmente tuneladoras de densidad variable y ofrecen la máxima
por parte de los clientes y los organismos que financian seguridad y flexibilidad en la elección del soporte del
los proyectos, es terminar las estructuras de los frente del túnel y la extracción de los escombros.
túneles de una manera segura, a tiempo y dentro del
presupuesto, ya que las desviaciones de costes y plazos Etapas del desarrollo de la nueva
minan la confianza de los clientes y las autoridades, así generación de tuneladoras
como la aceptación de los grandes proyectos por parte multimodales para suelo blando
del público. Por ese motivo, las soluciones flexibles y
orientadas al futuro, como la tecnología de excavación La primera tuneladora multimodal se diseñó en la
mecanizada de túneles, son cada vez más importantes década de 1980 para un proyecto de perforación de
para los clientes y los usuarios con el fin de asegurar túneles que se realizó en condiciones variables del
que el proyecto se termine dentro del plazo y el suelo, que incluían desde suelos estables a rocas
presupuesto previstos, con la calidad y la funcionalidad blandas, terrenos mixtos y acuíferos. Desde entonces,
deseadas. Debido a que los proyectos actuales cada vez la tecnología se ha perfeccionado y actualizado
más se diseñan y se llevan a cabo en regiones y en constantemente hasta alcanzar el alto grado de
condiciones geológicas que hubieran sido madurez en el diseño de las máquinas que están
inconcebibles hace una década, se requieren conceptos disponibles actualmente, las denominadas tuneladoras
de máquinas que estén especialmente adaptadas para de densidad variable. [1]
excavar con seguridad la infraestructura subterránea
donde sea necesario e independientemente de las En 2000, se empleó con éxito una tuneladora
condiciones existentes en el subsuelo. En este sentido, multimodal para el proyecto del túnel viario de
las estructuras de los túneles se planifican cada vez más Socatop en París. El proyecto incluía la construcción
en geologías heterogéneas, con secciones que pueden del túnel oeste de la A86, que forma el enlace final de
incluir condiciones de roca sólida, suelos blandos y la circunvalación A86 de 80 km alrededor del Gran
acuíferos, o frentes con condiciones mixtas París. El túnel se construyó para aliviar la congestión
compuestos por rocas y tierra. Este tipo de del tráfico y mejorar las conexiones viarias entre los
condiciones exigen un diseño de la maquinaria suburbios de París. La TBM multimodal empleada para
especialmente adaptado para excavar y revestir el túnel la construcción de este túnel tenía un diámetro de
de una forma segura y fiable, sin necesidad de largos 11,56 m y fue en su momento la primera tuneladora
tiempos de conversión para adaptar el equipo a las innovadora que podía funcionar en los modos de
condiciones específicas prevalentes en el suelo. presión de tierras y de presión de lodos.

Este artículo se centra en la nueva generación de La construcción del túnel la realizaron tres de las
máquinas para suelos blandos que combinan las dos mayores empresas del sector de la construcción y las
tecnologías básicas para este tipo de superficies en una infraestructuras viarias de Francia: Vinci, Eiffage
misma máquina. El diseño de la nueva generación de Construction y Colas. Para justificar el importante
máquinas multimodales para suelos blandos permite esfuerzo que supone diseñar una máquina capaz de
cambiar fácilmente entre los diferentes modos (de cambiar completamente del modo de presión de
presión de tierras y de presión de lodos) dentro del tierras al modo de presión de lodos en el túnel, el
túnel, a la vez que se mantiene un control permanente

Figura 1 - Tuneladora multimodal de Socatop, modos de presión de lodos y de presión de tierras
febrero 2018 19

Tuneladoras

proyecto debe presentar unas condiciones especiales. Si bien el proyecto de Socatop se mantendría
El proyecto de Socatop en París cumplía esas durante bastante tiempo como la única solución de
condiciones. El túnel tiene una longitud de 10 km, en los este tipo existente, demostró de manera concluyente
cuales las condiciones del subsuelo eran que una combinación compleja de diferentes
aproximadamente en un 60 % suelos adecuados para el tecnologías puede tener sentido si las circunstancias
uso de un escudo de presión de tierras. El 40 % del proyecto son las adecuadas.
restante de la alineación presentaba las condiciones
óptimas para el funcionamiento de la tuneladora con En mayo de 2013, Bouygues Civil Works Florida
presión de lodos, ya que un frente del túnel se apoyaba concluyó con éxito la excavación del túnel viario del
en lodos. El concepto de la tuneladora y el proyecto de puerto de Miami en Florida. El proyecto incluía túneles
excavación tenían presente en particular que las de doble tubo de 1,2 km de largo que cruzan
respectivas formaciones geológicas se producían en directamente el canal de navegación y la terminal de
largas secciones asociadas. Tanto los escudos de cruceros. Sus extremos se curvan para unir las
presión de lodos como los escudos de presión de alineaciones existentes de las carreteras en las islas de
tierras funcionaban con una cámara de excavación llena Watson y Dodge. Los túneles incluyen dos carriles para
y una presión de soporte controlada para el frente del el tráfico, bordillos, pasillos, ventiladores y otras
túnel. Las principales diferencias entre los dos modos medidas de seguridad adicionales.
de funcionamiento eran las propiedades del relleno de
la cámara, como la viscosidad, la resistencia al corte, la La perforación del túnel del puerto de Miami en la
densidad, el tipo de cámara y el control de la presión bahía Vizcaína se realizó en condiciones de subsuelo
del frente. En los escudos de presión de lodos, la poroso y variable, formado principalmente por arena y
presión del frente se controlaba mediante una burbuja lodos subterráneos de piedra caliza y cloruro. Debido
de aire presurizada remota que, en la mayoría de los a la alta permeabilidad del suelo en la formación porosa
casos, se obtenía al dividir la cámara de excavación en y a las preocupaciones medioambientales relacionadas
dos compartimentos mediante un muro sumergido. En con la posible pérdida de lodos en la reserva acuática
el escudo de presión de tierras, la presión del frente se de la bahíaVizcaína, se seleccionó una tuneladora (Ø de
controlaba mediante la velocidad de avance, y el 12,87 m) de Herrenknecht para excavar y revestir los
volumen de extracción de los escombros mediante la túneles de doble tubo. La tuneladora permitía la
velocidad del transportador de tornillo. adaptación para hacer frente a las condiciones variables
del terreno local de alta permeabilidad, que requerían
El diseño de la rueda de corte y la cámara de controlar el agua y extraer la roca en el frente del
excavación no limita en ningún caso los modos de túnel. La máquina podía funcionar en el modo de
funcionamiento. Las principales diferencias mecánicas
radican en el transporte y manejo de los escombros en
la cámara de excavación y en el túnel. Los escudos de
presión de lodo usan un circuito cerrado de lodo
presurizado con una planta de tratamiento de lodos en
la superficie; los escudos de presión de tierras utilizan un
transportador de tornillo para la extracción controlada
de los escombros fuera de la cámara de excavación, y un
sistema de transporte de túnel abierto con carros o
cintas transportadores de escombros. La generosa
cantidad de espacio disponible gracias al gran diámetro
de la tuneladora para suelo blando empleada en el
proyecto de Socatop permitió la disposición paralela de
ambos sistemas de retirada de los escombros en el área
invertida de la cámara de excavación, con algunas
pequeñas limitaciones funcionales. Si fuera necesario el
uso del modo de presión de lodos en las condiciones
geológicas prevalecientes con posibles bloques, rocas o
piedras más grandes, era posible desplazar una
machacadora de mandíbula desde una posición de
estacionamiento y activarla frente a la rejilla de succión.
Esto requería una intervención manual y un esfuerzo
mecánico adicional para cambiar el modo de
funcionamiento. En una tuneladora con un diámetro de
menos de 8 metros, esto resulta aún más difícil.

20 febrero 2018

Túneles

presión de tierras, con extracción del material a través
del tornillo sinfín mediante un sistema de manejo de
los escombros a través de una cinta transportadora de
túnel continua; y en un modo de procesamiento
controlado por agua (WCP) con una extracción
hidraulica cuando la máquina pasó por debajo del canal
y llegó a rocas altamente permeables.

EPB Mode TBM de densidad variable, una
nueva generación de máquina
WCP Mode tuneladora multimodal para suelo
Figura 2 - Principios funcionales utilizados para el blando
«Modo WCP» de la tuneladora del puerto de Miami
La exigencia de las condiciones específicas de los
En el modo WCP, se omite la compuerta de proyectos actuales, en los que cada vez es más común
descarga y los escombros se procesan directamente encontrarse con cambios frecuentes de los suelos,
desde el tornillo sinfin mediante una trituradora y una rocas y condiciones mixtas de suelos y rocas en el
tubería de lodos, para bombearlos a una planta de frente del túnel, además debajo del nivel freático, ha
separación en la superficie.A diferencia de una máquina llevado también al desarrollo de tuneladoras pequeñas
de presión de lodos estándar, el sistema no incorpora y medianas que permiten cambiar entre los modos de
una trituradora en la cámara de excavación. La funcionamiento, por ejemplo desde un frente
configuración de las herramientas de la rueda de corte soportado por presión de lodos hasta un frente
está diseñada para limitar las partículas que pueden soportado por presión de tierras, con un control total
entrar en la cámara de excavación a un tamaño de la presión del frente también durante la transición
adecuado para el tornillo sinfín instalado. El modo entre ambos modos. Esta nueva generación de TBM
WCP diseñado para la tuneladora de presión de tierras multimodales, las tuneladoras de densidad variable,
que excavó los túneles del puerto de Miami es un combina las ventajas individuales de cada uno de estos
sistema simplificado o un paso preliminar en el sistemas en una sola máquina. El desarrollo de las
desarrollo de la TBM de densidad variable, para la que tuneladoras de densidad variable se centró en el
se diseñó una caja giratoria de la trituradora- objetivo de cambiar entre los modos de
mezcladora (Slurryfier box) en combinación con la funcionamiento cerrados (soporte en el frente de
salida del tornillo sinfin. Es necesario situar la caja presión de lodos y de presión de tierras) dentro del
giratoria de la trituradora-mezcladora en una posición túnel sin necesidad de realizar modificaciones
de estacionamiento antes de poner en funcionamiento mecánicas en la cámara de excavación o detrás de los
la cinta transportadora. remolques en el área del túnel. La TBM de densidad
variable se puede utilizar como una tuneladora de
presión de lodos clásica mediante un sistema de
burbujas de aire para controlar la presión del frente, y
en un modo de presión de tierras completo. El cambio
entre los modos se puede hacer gradualmente con un
control permanente y total de la presión del frente del
túnel y sin necesidad de realizar intervenciones en la
cámara. Esta máquina también puede funcionar
utilizando una alta densidad en la cámara de
excavación, que sería demasiado densa para el
funcionamiento clásico de presión de lodos, pero
demasiado fluida para un funcionamiento clásico de
presión de tierras.

febrero 2018 21

Tuneladoras

MODUS 1 - EPB clossed condiciones específicas del proyecto, se puede
MODUS 2 - EPB clossed with additional bentonite support seleccionar uno de los dos sistemas como sistema
MODUS 3 - TBM Var Density LDSM primario de alto rendimiento y emplear el otro como
sistema secundario de rendimiento reducido. En todos
los modos de funcionamiento de la tuneladora de
densidad variable, los escombros se extraen de la
cámara de excavación mediante un tornillo sinfin. El
procesamiento posterior de los escombros depende
del modo de funcionamiento elegido y de la elección
de la logística para el transporte del material. Es posible
cambiar desde el transporte hidráulico a través de
tuberías hasta el transporte por cinta transportadora o
el transporte mediante vagones de escombros.

Primer uso de las tuneladoras de
densidad variable (Ø de 6,62 m) en
la línea 1 del metro de Klang Valley
en Kuala Lumpur

La primera tuneladora de densidad variable se usó
para perforar el tramo subterráneo de 9,5 km de
longitud de la primera línea del proyecto del metro de
KlangValley en el Gran Kuala Lumpur. Cuando entre en
servicio, esta línea 1 de metro funcionará en el
subsuelo como tubos de túnel gemelos que discurren
en paralelo y como tubos de túnel apilados debido a las

MODUS4 - TBM Var Density HDSM

Figura 3 - Tuneladora de densidad variable,
diferentes modos de perforación para conseguir una

adaptabilidad óptima en suelo blando difícil

Si la tuneladora de densidad variable está
completamente equipada, se requieren dos sistemas de
transporte de escombros en el túnel. En un modo
clásico de burbuja mixta (una burbuja de aire para el
control activo de la presión del frente) se requiere un
circuito cerrado para los lodos, y si se trabaja en un
modo de presión de tierras completo (sistema seco),
se requieren vagones de escombros o una cinta
transportadora continua de tunel. La tuneladora de
densidad variable también se puede utilizar con un
soporte de presión de tierras clásico en la cámara de
excavación y un transporte cerrado dentro del túnel,
por ejemplo en suelos contaminados. En función de las

22 difebrero 2018

Túneles

restricciones de espacio en el área de la ciudad. El túnel de suelo superior. Para un total de 8,6 km, se
se construyó en la formación de piedra caliza de Kenny suministraron seis tuneladoras de densidad variable (Ø
Hill y Kuala Lumpur. La estructura del suelo de piedra de 6,62m) a MMC-Gamuda KVMRT. El tramo restante
caliza de Kuala Lumpur es exigente debido a sus de aproximadamente 1 km se excavó mediante
características cársticas altamente variables, con la escudos de presión de tierras. Las máquinas de
presencia de roca caliza erosionada debajo de la capa densidad variable se adaptaron especialmente a las

febrero 2018 23

Tuneladoras

Figura 4 - Tecnología de densidad variable usada en Kuala Lumpur

condiciones específicas de la supsuperficie, con un de Lima, compuesto por ACS y FCC de Madrid,
riesgo potencial de presentar súbitas cavidades. En Salini de Milán y COSAPI de Lima, adquirió dos
caso de usar el principio del frente del túnel tuneladoras de Herrenknecht, una de presión de
soportado por líquido con una presión de soporte tierras y otra de densidad variable, para la
controlada automáticamente a través de la burbuja construcción de 35 km del nuevo ferrocarril
de aire que permite un control preciso de la urbano de la línea 2 del metro de Lima en Perú. Las
presión del frente, podía suceder que la suspensión dos tuneladoras excavarán un importante eje que
normal de bentonita se drenase continuamente en discurre de este a oeste (Ate-Lima-Callao) en la
el suelo o hasta la superficie. De modo que se región metropolitana de Lima-Callao.
planteó la idea de utilizar una suspensión más densa
y pesada para equilibrar la presión de la tierra y el Un tramo de la nueva línea ferroviaria urbana de
agua en el frente del túnel. El uso de suspensiones 11,6 km que discurre por condiciones geológicas
más densas y pesadas requiere adaptaciones del altamente variables, las cuales incluyen
diseño, como la instalación de una planta de mezcla principalmente grava gruesa mezclada con arena,
de material de lodo de alta densidad (HDSM) en la arenas limosas y arcilla y limo, se excavará mediante
superficie, donde se prepara el material de alta la tuneladora de densidad variable. La máquina tiene
densidad. un diámetro del escudo de 10,21 metros. La
tuneladora de densidad variable puede funcionar en
Tras la positiva utilización de las tuneladoras de el modo de presión de tierras y de presión de
densidad variable para los desafiantes tramos lodos, y puede alternar entre los modos de
subterráneos de la formación de piedra caliza de funcionamiento con un ajuste continuo del soporte
Kuala Lumpur por las que discurre la línea 1 del de la presión del frente en función de la geología
metro, a mediados y finales de 2017 se entregarán predominante, sin necesidad de realizar
cuatro tuneladoras de densidad variable en Kuala intervenciones en la cámara.
Lumpur para excavar y alinear los
aproximadamente 7 km de longitud de la nueva La tuneladora está diseñada con un
línea 2 de metro. transportador de tornillo sinfín doble de DN1150.
La disposición de tornillo doble incluye una
Tuneladora de densidad variable compuerta plana entre el primer y el segundo
(Ø de 10,21m) para las líneas 2/4 tornillo, y una compuerta de descarga de
del metro de Lima escombros situada al final del primer tornillo, para
la descarga de los escombros en una cinta
El consorcio constructor de la línea 2 del metro transportadora en el modo de presión de tierras

24 febrero 2018

Túneles

Figura 5 - Tuneladora de densidad variable para las líneas 2/4 del metro de Lima

presurizado o abierto. En el modo de presión de La empresa conjunta de Dragages-Bouygues se
lodos, la compuerta de descarga del primer tornillo adjudicó el contrato para construir 2 x 2 túneles
se cierra y la compuerta plana entre el primer y el que formarán parte de una ampliación de 6 km de
segundo tornillo se abre para que el lodo pueda la línea de Shatin a Central Link. Las obras de
descargarse en un mezclador de lodos (con una perforación comprenden dos túneles en el tramo
capacidad de 36 m3) instalado al final del segundo este (ascendente y descendente), cada uno de
tornillo. El mezclador de lodos (Slurryfier box) aproximadamente 590 m de longitud, que
contiene una machacadora de piedra (machacadora discurrirán desde el edificio de ventilación sur y la
de mandíbula) que reduce las partículas más nueva estación de Exhibition de la línea de Shatin a
grandes a un tamaño adecuado para el transporte Central Link; y dos túneles en el tramo oeste
líquido a través del circuito de lodo que conecta (ascendente y descendente), cada uno de
con la planta de tratamiento de lodos de la aproximadamente 510 m, que se excavarán entre el
superficie. En el modo de presión de lodos y alta punto de salida de emergencia de Fenwick Pier y la
densidad, la transferencia del lodo a lo largo del actual estación de Admiralty. Los túneles
tornillo sinfín se realiza mediante una combinación ascendentes son muy profundos; los túneles
de transporte mecánico e hidráulico. descendentes son poco profundos. Todos los
túneles deben construirse en condiciones
En caso de que se requiera simplificar el geológicas complejas, que incluyen una geología
mantenimiento de la trituradora, debe cerrarse la muy variable compuesta principalmente de granito
compuerta plana del transportador de tornillo y se completamente descompuesto (CDG) con la
puede acceder al mezclador de lodos al aire libre. presencia de cantos rodados, piedras duras y zonas
de transición en condiciones mixtas del frente y
Tuneladora de densidad variable secciones de aluvión y depósitos marinos. Estas
(Ø de 7,41m) para el contrato condiciones heterogéneas a lo largo de las
1128 de Shatin a Central Link en secciones específicas requieren el uso de dos tipos
Hong Kong diferentes de tuneladoras, una de presión de
bentonita (Mixshield) en el frente del túnel y la
La línea de Shatin a Central Link (SCL) en Hong primera TBM de densidad variable empleada en la
Kong es una infraestructura ferroviaria estratégica ciudad.
que se extiende desde Tai Wai hasta Admiralty.
Conecta diversas líneas ferroviarias existentes y Con la tuneladora Mixshield está previsto
atraviesa varios distritos de Hong Kong. Cuando excavar tres tramos: los dos túneles del tramo
esté terminada, dará servicio a áreas de East oeste y el túnel ascendente del tramo este. La
Kowloon que actualmente no tienen ningún primera tuneladora Mixshield comenzó a funcionar
servicio de metro y también reforzará las en marzo de 2016. El 19 de agosto de 2016 se puso
conexiones entre los Nuevos Territorios y la isla de en marcha la nueva generación de TBM
Hong Kong. multimodales de suelo blando, las tuneladoras de
densidad variable (Ø de 7,41m), para excavar el

febrero 2018 25

Tuneladoras

tramo poco profunda de los túneles del tramo este. utilizarán a lo largo de todo el trazado del túnel en
Este tramo se caracteriza por grandes cantidades el modo presurizado cerrado, para garantizar la
de material de relleno que a menudo se componen estabilidad del terreno durante la perforación.
de bloques de relleno de roca procedentes de la Cuando estén listas, las máquinas se introducirán en
antigua zona del rompeolas. La tuneladora de el portal de Forrestfield, extendiéndose hacia el
densidad variable se puede adaptar continuamente oeste y terminando en el portal de Bayswater.
a la densidad del frente para afrontar las exigencias
que plantean las condiciones de suelo variables y de Las tuneladoras de densidad variable para el
poco recubrimiento previsto. La tuneladora puede proyecto del aeropuerto de Forrestfield están
funcionar tanto en el modo de presión de lodos configuradas para operar en el modo de presión de
como en el de alta densidad. Este último modo se tierras cerrado y en el modo de presión de lodos,
utiliza para afrontar una geología muy variable con una cámara de excavación llena y un soporte
asociada con poco recubrimiento, localmente controlado de la presión del frente del túnel.Tanto
inferior a 1D, en la que los posibles riesgos como en el modo de presión de tierras como en el modo
blow outs y asentamientos podrían suponer un de presión de lodos, se extraen los escombros de
problema al usar el modo de presión de lodos. la cámara de excavación presurizada mediante el
Como la tuneladora también se puede utilizar con tornillo sinfin y se procesan posteriormente con
HDSM, la planta de tratamiento de lodos de la lodo líquido y el transporte hidráulico del material
superficie está diseñada para suministrar HDSM a la a través de un circuito de lodo cerrado y
TBM. presurizado, en función de si se emplea el modo de
presión de lodos o de HDSM, hasta una planta de
Dos tuneladoras de densidad tratamiento de lodos situada en la superficie. Para
variable (Ø de 7,05 m) usadas permitir el transporte hidráulico de los escombros,
para el enlace del aeropuerto de al final del tornillo sinfín estos se transfieren a un
Forrestfield en Perth, Australia mezclador de lodos (Slurryfier Box) para el licuado
del material excavado. Se ha instalado una
La empresa conjunta formada por Salini trituradora de rodillos en el mezclador de lodos
Impregilo S.p.A. y NRW Pty Ltd fue contratada para que procesa el material hasta reducirlo a un tamaño
construir los túneles ferroviarios de doble tubo del adecuado para su evacuación hidráulica mediante el
proyecto del enlace del aeropuerto de Forrestfield circuito de lodo.
en Perth, Australia. El enlace del aeropuerto de
Forrestfield es una nueva línea ferroviaria que Las dos tuneladoras de densidad variable de
incluye dos túneles gemelos con una longitud Perth empezaron a excavar el túnel a mediados de
perforada de aproximadamente 7,14 km. Esta nueva 2017.
línea de ferrocarril conectará Bayswater Junction
con Forrestfield. Un tramos principal del tunel En el pasado, se han llevado a cabo con éxito una
cruza por debajo del recinto del aeropuerto de gran cantidad de proyectos de túneles en áreas
Perth. Esto incluye la delicada área que pasa por delicadas. Las máquinas utilizadas hasta la fecha
debajo de las pistas del aeropuerto, los carriles de ofrecen los más altos estándares técnicos y de
circulación y los edificios. calidad de la tecnología de túneles mecanizados
para superar los desafíos y las tareas individuales del
Las condiciones esperadas del subsuelo a lo proyecto en interés de los clientes, los usuarios y el
largo del trazado del túnel excavado se caracterizan medio ambiente.
por ser variables. Se espera que en la alineación
propuesta del túnel probablemente prevalezcan las Conclusión
capas de arena, arena arcillosa y cemento, con
diferentes grados de resistencia y cimentación. Está Con la introducción inicial de la tecnología de
previsto que la mayor parte de los túneles esté tuneladoras multimodales en la década de 1980 y su
formada por condiciones mixtas en el frente debajo posterior desarrollo para ofrecer la posibilidad de
del nivel freático. cambiar entre varios modos de funcionamiento
dentro del túnel, por ejemplo entre el modo de
Teniendo en cuenta la variabilidad de las presión de tierras abierto y cerrado o el modo de
unidades geológicas previstas, se ha planteado la presión de lodos, y también entre los dos modos de
utilización de dos tuneladoras de densidad variable. suelo blando, se sentaron las bases para la nueva
Las TBM, con un diámetro de 7,05 metros, se generación de TBM de suelo blando multimodales,
las denominadas tuneladoras de densidad variable.
Estas máquinas, incluso las tuneladoras pequeñas o

26 febrero 2018

Túneles

medianas, pueden cambiar fácilmente entre los más reciente, estos proyectos se pueden llevar a
modos de funcionamiento de presión de tierras y cabo de una forma segura y fiable.
de presión de lodo con un ajuste continuo de la
presión del frente. Una gran ventaja tecnológica de Referencias
estos tipos de máquinas es que la presión ajustada
del frente también se puede mantener durante el [1] K. Bäppler, W. Burger, Evolución de las
cambio del modo de funcionamiento, lo cual evita máquinas multimodales para condiciones de suelo
las intervenciones en la cámara de trabajo. La gran complejas, Congreso de Túneles de Suiza 2016, p.
cantidad de aplicaciones de esta nueva generación 122-129
de tuneladoras de suelo blando multimodales
muestra la ventaja de disponer de una solución nwww.herrenknecht.com
segura incluso para áreas de alto riesgo potencial,
con el fin de apoyar los trabajos de asentamiento
controlado con un menor impacto para las
personas y el medioambiente. La mayoría de los
proyectos de túneles actuales presentan una
geología y un entorno heterogéneos y complejos,
con la exigencia adicional que supone pasar por
debajo de estructuras importantes y delicadas. Con
la tecnología de tuneladoras de densidad variable

febrero 2018 27

Seguridad

Método de instalación
de la malla Minax®:
dispositivo Mesha™

En excavaciones subterráneas profundas, donde comparación con el recubrimiento rígido; esto se
el techo de roca es elevado, la presión del macizo logra adaptando a uno de los brazos mecánicos de
en la sección excavada, puede desencadenar un empernador (bolter), una pieza especial que
eventos dinámicos, que desencadenen en estallidos permite ir desenrollando la malla a la vez que se va
de roca (rockburst); las cargas dinámicas generadas realizando perforación y la colocación de los
por el estallido de roca dañan el recubrimiento pernos.
tradicional de gunita con malla electro-soldada,
obligando a constantes detenciones en el avance de La diferencia a la hora de ejecutar la instalación
excavación y trabajos de reparación del soporte de malla electro-soldada, respecto a la malla flexible
primario. Por consiguiente, investigaciones y de simple torsión de alta resistencia (>1770MPa) es
ensayos se han realizado en Australia y Suiza básicamente el contraste en cuanto a rigidez de
buscando un soporte que se capaz de absorber ambos productos. La malla electro-soldada de
dichos impactos y elevar el nivel de seguridad en los alambre estándar es rígida y se fabrica, distribuye y
frentes de trabajo. Las investigaciones han aplica en láminas o paños. La malla de simple torsión
determinado que los recubrimientos flexibles a de alambre de alta resistencia es flexible, se
base de mallas romboidales de alta resistencia son distribuye en rollos, lo cual mantiene la rigidez en la
los más adecuados, para disipar las cargas dinámicas dirección del avance, y garantiza total flexibilidad en
y mantener el nivel de seguridad requerido en la la dirección perpendicular al avance (sobre la cara
excavación. Adicionalmente, el proceso de del techo y los hastiales de la mina), por lo tanto, el
instalación del recubrimiento flexible puede ser método de instalación que se ha de emplear debe
mecanizado, con la finalidad de realizar ciclos de ser completamente diferente, para poder tomar
avances hasta 30% más eficiente en tiempo en ventaja de esta importante propiedad.

En consecuencia, Geobrugg ha desarrollado una
metodología, que supone la inclusión de un
adaptador/ manipulador, que permite desenrollar la
malla y mantenerla sujeta sobre la superficie del
túnel, mientras se realiza la tarea de perforación e
inyección. El objetivo principal de esta metodología
es garantizar la seguridad en los trabajos de
fortificación, evitando que el personal quede
expuesto en zona no protegidas durante el avance,
a la par que incrementar la productividad en las
labores de soporte del terreno, que a fin de cuentas
repercuten en un incremento en la producción de
la mina. Luego cumplir con los dos requisitos
básicos de la minería moderna: seguridad y
economía.

Instalación completamente mecanizada: con los
fines antes mencionados se diseñó, desarrolló y
probó con éxito en varios países como: Suiza,
Australia y Sudáfrica y Suiza un manipulador
automático para la malla en rollos, que permite la
aplicación rápida, efectiva y segura. El manipulador
llamado MESHA™ es compatible con casi todos los

28 febrero 2018

equipos de perforación jumbo multi-boom Túneles
estándar. El manipulador que contiene el rollo de
malla, está montado en un brazo y la batería de Leer más sobre
perforación montada en el otro brazo. La aplicación Túneles
de la malla de alta resistencia y la instalación de los
pernos de anclaje es simultánea. El brazo del
adaptador se opera desde la cabina de la máquina,
se puede recoger el rollo y extenderlo de forma
automática, lo cual minimiza las tareas físicas
manuales. La malla se puede colocar sobre las
paredes y anclar a la vez, utilizando dos brazos de
la máquina. El sistema minimiza la manipulación
manual y la exposición del personal durante el
proceso de instalación, reduce los tiempos de ciclo
de fortificación y permite que la malla se adose de
forma adecuada a la superficie de la roca.A fecha de
hoy se trabaja de forma intensa en varias minas a
nivel mundial en Perú, Sudáfrica, Rusia, y Australia,
destacando “El Teniente” de Codelco en Chile. En
España, se han comenzado a realizar ensayos, con
excelentes resultados y está prevista, su
introducción masiva en el mercado durante el
2018.

febrero 2018 29

Dovelas

Dovelas de hormigón
prefabricado para
revestimiento de
túneles

José Ángel Martín Grima, Ingeniero de Camino, Canales y Puertos; Delegado de Materiales, Área de Materiales; SORIGUÉ
Rosa Pérez Luna, Licenciada en Física; Rble. Producción, Área de Materiales; SORIGUÉ
Con la colaboración de:

Antonio Tosal López, Ingeniero de Minas; UTE ACCESO AEROPUERTO DE BARCELONA

1. INTRODUCCIÓN sido objeto de especial atención en los últimos años,
vinculada inexorablemente a la penetración de la
Sorigué es un grupo empresarial solvente y Línea de Alta Velocidad Madrid – Barcelona –
dinámico, referente en los sectores de la tecnología y Frontera Francesa (con la consecuente reordenación
la ingeniería del agua, los servicios, la construcción y del conjunto de la red ferroviaria), y a las obras de
los materiales, con una clara apuesta por la ampliación del Aeropuerto cuyo hito fundamental ha
innovación y una vocación de retorno a la sociedad. sido la nueva Terminal T1.

Fundado en 1954, tiene su origen en la 2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
producción de áridos y el tratamiento de asfaltos.
Durante estas décadas, Sorigué ha experimentado El objetivo fundamental del Proyecto “Nuevo
una constante expansión que, junto al incremento Acceso a la Nueva Terminal del Aeropuerto de
del volumen de negocio, del equipo humano y los Barcelona. Red de Cercanías de Barcelona” es dotar
medios propios, se ha traducido en la diversificación al Aeropuerto de Barcelona de una comunicación
de sus áreas de actividad. En estos 60 años, el grupo ferroviaria, con parada en ambasTerminales, de forma
ha sabido evolucionar respondiendo a las demandas que queden conectadas entre sí y con la red de
del mercado, manteniendo relaciones solventes con cercanías de Barcelona.
sus clientes y proveedores, lo que le ha permitido a
su vez realizar una continua reinversión en sus La solución proyectada consiste en una doble vía
recursos técnicos y humanos. que comienza a la salida de la nueva Estación
Intermodal de El Prat, y finaliza en la nueva Terminal
La compañía mantiene una posición de vanguardia Sur (T1) del Aeropuerto de Barcelona, con una
tanto en el desarrollo de nuevos productos como en longitud total de 4.495 m, de los cuales 3.385 m
métodos de producción: una evolución constante estarán soterrados.
con el objetivo de crear valor en cada proceso y de
innovar continuamente a través de la excelencia. El nuevo acceso contará con estaciones en las dos
Sorigué ha desarrollado un modelo integral de terminales del Aeropuerto de Barcelona. La primera
negocio, tiene delegaciones en las principales parada se sitúa en el futuro Intercambiador
ciudades españolas y desarrolla su actividad en todo Multimodal de la T2, desapareciendo la actual
el territorio nacional. También, ha llevado a cabo pasarela de conexión entre la actual Estación de
importantes proyectos a nivel internacional. Cercanías y la T2.A continuación, el trazado discurre
bajo el campo de vuelo para posteriormente
Sorigué fabrica las dovelas de hormigón conectar con la Nueva Terminal Sur (T1). La obra
prefabricado para el revestimiento del túnel del está a cargo de la UTE conformada por las empresas
proyecto “Nuevo Acceso a la Nueva Terminal del Sacyr, Ferrovial y Copcisa.
Aeropuerto de Barcelona. Red de Cercanías de
Barcelona”. La mejora y adaptación del acceso
ferroviario al Aeropuerto de El Prat en Barcelona ha

30 febrero 2018

Túneles

2.1 Elementos más significativos del Escudo delantero
proyecto
anillo de hormigón prefabricado. Por otro lado, el
Los elementos más significativos del acceso resto de la máquina lo compone el back up, donde
ferroviario al Aeropuerto de Barcelona son los se alojan todas las instalaciones necesarias para el
siguientes: funcionamiento de la máquina.

• Túnel excavado con tuneladora tipo EPB (Earth
Pressure Balanced) de escudo presión de tierras
en el frente, de 10.60 m de diámetro de
excavación y 9.60 m de diámetro interior,en una
longitud de 1.364 m antes de la estación
multimodal y 1.466 m después, haciendo un
total de 2.830 m.

• Pantallas y muros en la rampa de emboquille, en
785 m.

• Falso túnel entre pantallas en 263 m.
• Pozo de emboquille de la tuneladora
• Estructura de la Estación Multimodal en la T2

hasta nivel de la cota de calle
• Salidas de emergencia del túnel, cuya evacuación

se realiza hacia el exterior en el lado tierra, y en
el lado aire, mediante conexión con la futura
galería inferior del túnel
• Prolongación del drenaje existente y reposición
de las acequias afectadas
• Tratamientos del terreno a base de Jet Grouting
tanto en el fondo de excavación, como para
proteger elementos existentes y emboquillar la
tuneladora
• Instrumentación necesaria prevista en el Plan de
Auscultación y Control para controlar el
movimiento de las estructuras y el
comportamiento de los terrenos anejos.
• Pozo de extracción de la tuneladora.

2.2 Método constructivo del túnel Preparación tuneladora antes del arranque
La tuneladora seleccionada es un escudo de

presión de tierras de 10,60 m de diámetro de
excavación que, de acuerdo con el trazado previsto,
deberá ser capaz de trazar curvas en planta de 250
m de radio mínimo. Aunque el trazado del túnel de
El Prat tiene como radio mínimo 365 m, la máquina
ha de ser capaz de realizar radios menores, para
tener holgura en caso de posibles desvíos.

El revestimiento del túnel está formado por
dovelas de hormigón prefabricado. Estas dovelas son
de 1,6 m de longitud y 32 cm de espesor, que
conformarán un anillo de tipo universal de 7 piezas
con diámetro interior de 9,60 m.

La tuneladora está compuesta por la cabeza de
corte y su accionamiento, escudo delantero, escudo
de cola y erector de dovelas para la colocación del

febrero 2018 31

Dovelas

Esta máquina del tipo E.P.B. (Earth Pressure permeabilidad al agua, de forma que se evite una
Balance) también conocidos como “escudos de corriente a través del tornillo sinfín.
presión de tierra”, se emplean especialmente en
terrenos cohesivos con una alta porción de arcilla, El revestimiento del túnel, ejecutado con dovelas
barro o limo, los cuales acusan una baja de hormigón armado prefabricado [7], se monta en
permeabilidad al agua. Con los escudos EPB, el la zona del escudo detrás del mamparo estanco en
terreno excavado por la rueda es almacenado en una condiciones de presión atmosférica. El espacio que
cámara cerrada situada detrás de la rueda de corte y queda entre la parte exterior de la dovela y el
sacado al exterior a través de un tornillo sinfín, diámetro de excavación es inyectado continuamente
estableciéndose un equilibrio entre el material que con mortero mediante aberturas de inyección en la
sale y el que entra en la cámara debido al avance la cola del escudo [8].
tuneladora.

En teoría el equilibrio así logrado no solamente
evita la desestabilización del frente sino que se
minimiza las variaciones tensionales del terreno,
eliminándose, en gran medida, los asientos en
superficie debidos a la descomprensión del frente

3. FABRICACIÓN DEL
REVESTIMIENTO DEL TÚNEL

Como modo operativo de la excavación el Sorigué se ha responsabilizado de la fabricación de
terreno se desmonta del frente [1] valiéndose de la las dovelas de hormigón prefabricado del
herramienta de la rueda de corte en rotación, y se revestimiento del túnel, desde sus instalaciones del
empuja a través de las aberturas de la rueda de corte complejo industrial La Plana del Corb, en Balaguer
[2] hacia la cámara de excavación [3].Allí el terreno (Lleida). La producción se inició en abril del 2017.
se mezcla con la tierra plastificada ahí disponible. La
fuerza de los cilindros de propulsión se transmite a El revestimiento del túnel está formado por unos
través del mamparo estanco [4] a la tierra 1.950 anillos, con las siguientes características
plastificada, evitando así una penetración técnicas:
incontrolada del terreno del frente a la cámara de
excavación. • Tipo de anillo: Universal
• Diámetro exterior del anillo: 10,24 m
El material excavado se transporta por medio del • Diámetro interior del anillo: 9,60 m
tornillo sinfín [6] fuera de la cámara de excavación • Espesor de las dovelas: 0,32 m
bajo presión, acarreándose al túnel el cual se • Longitud media del anillo: 1,6 m
encuentra bajo presión atmosférica. Para que la • Semiángulo entre juntas del anillo: 0,134287º
transición del material de la salida del sinfín a la cinta • Número de dovelas (incluida llave):7
transportadora se pueda efectuar sin necesidad de • Posiciones de la llave: 13
utilizar una esclusa, la tierra deberá tener una baja • Ángulo abarcado por la pieza llave:27,69º
• Ángulo abarcado por una dovela: 55,38º

32 febrero 2018

Túneles

áridos son procedentes de la gravera de Sorigué
ubicada en el mismo recinto industrial.

En Sorigué disponemos de una fábrica de dovelas
totalmente equipada. La instalación de un sistema de
fabricación en carrusel. Las principales ventajas de
este sistema de fabricación de dovelas son las de
todo el proceso productivo en cadena:

• alta especialización de los operarios de
fabricación

• productividades elevadas
• se mantienen unos niveles altos de calidad

Definición geométrica del anillo de dovelas
(Cotas en mm)

Anillo maestro fabricado en instalaciones SORIGUE
abril 2017
(Técnicos de SORIGUE, UTE ACCESO
AEROPUERTO DE BARCELONA y Dirección de
Obra)

Para el dimensionamiento estructural del anillo se 3.1 Descripción del proceso productivo
han tenido en cuenta las diferentes acciones a las que
estarán sometidas las dovelas: acciones debidas al La fabricación de dovelas de hormigón
terreno, manipulación de la dovela, fabricación y prefabricado consta de diferentes fases que pasamos
desencofrado, almacenamiento de dovelas y empuje a describir a continuación:
de los gatos. Estas acciones son independientes y, por
este motivo, se han considerado por separado en el Fase 1: Montaje de las armaduras de
proceso de cálculo. acero de las dovelas.

Las características de los materiales principales de Los diferentes componentes que forman las
las dovelas son las siguientes: armaduras son suministradas según despiece. Se
ensamblan utilizando unos bancos de montaje que
• Hormigón: HA-45/P/20/IIa+Qa definen las posiciones de las diferentes barras que
• Acero en armaduras: B-500-SD
Para la fabricación del hormigón se emplearon
fibras, tanto de acero como de polipropileno. Los

febrero 2018 33

Dovelas

forman la jaula armada. Todas las uniones de las la noria, momento en el que se introduce la
barras se realizan mediante soldadura, para armadura en el molde. Una vez centrada la armadura
garantizar la rigidez del conjunto y evitar en el interior del molde, se procede al cierre del
deformaciones durante el proceso de hormigonado. molde.Aquí se colocan los casquillos de unión entre
dovelas y anillos, y se ajusta la armadura para
Las armaduras son revisadas dimensionalmente mantener los recubrimientos.
antes de ser introducidas en el proceso de
fabricación. La correcta colocación de las armaduras en
moldes es de suma importancia, pues debe
asegurarse el recubrimiento libre de las armaduras
de 5,5 cm, prescrito por el proyectista.

Zona de montaje de armadura

Fase 2: Alimentación de la noria con Colocación de la armadura en el molde
armaduras. correspondiente

Una vez montadas y revisadas las armaduras Fase 4: Hormigonado y vibrado.
pasan a una noria horizontal. La noria consta de 7 El molde con su armadura avanza hasta la cabina
posiciones, para el posicionamiento de las diferentes
tipologías de dovela que forman el anillo del túnel. de hormigonado, donde se realiza el llenado del
Esta noria va girando, de forma que deja en posición molde. La fabricación del hormigón se realiza en una
la dovela que corresponda al molde en el que va a ser central de hormigonado adosada a la fábrica de
colocada. En cada posición se acopiarán cinco dovelas, destinada exclusivamente a este uso. Dicha
armaduras como máximo. planta está dotada de un sistema informático que
permite la fabricación en continuo del hormigón.

El vertido del hormigón se realiza por la parte
central del molde. Los moldes viene provistos de
unos vibradores neumáticos para el garantizar el
reparto homogéneo y compactación del hormigón.
El proceso de hormigonado de la dovela es continuo,
garantizando la correcta distribución del hormigón
dentro del molde.

Fase 3: Colocación de la armadura en Cabina de hormigonado automatizada
molde.

Para esta obra específica se dispone 5 juegos de
moldes, donde cada juego corresponde a los moldes
necesarios para la fabricación de un anillo. Los
diferentes moldes se desplazan por el carrusel o
cadena de montaje a los largo de unos raíles.

La primera posición del carrusel corresponde al
punto en el que el molde está situado a la altura de

34 febrero 2018

Túneles

Posición del molde en la cabina de hormigonado

Fase 5: Fratasado.
En esta fase se realiza la limpieza de restos de

hormigón fresco adheridos en molde y se mejora el
acabado superficial del trasdós.

Salida del túnel de curado

Fase 6: Curado forzado del hormigón. Traslado de Dovelas hacia la volteadora
Las dovelas son introducidas en un túnel de

curado. En su interior, las dovelas son sometidas a un
fraguado forzado en una ambiente de elevada
temperatura (entre 40 y 50 ºC) y saturado (100% de
humedad). Este proceso permite obtener de forma
acelerada la resistencia mínima de desmoldeo (20
MPa), con el consiguiente mejora de las
productividades.

Fase 7: Desmoldeo.
Una vez salen las dovelas del túnel y comprobado

que se ha alcanzado la resistencia mínima,se procede
al desmoldeo de la pieza. Esta operación se realiza
mediante una pinza de vacío

febrero 2018 35

Dovelas

Fase 9: Acopiado final, previo a la carga
de camiones.

Las dovelas se acopian formando el anillo
completo identificado en una zona específica. Estos
anillos ya están preparados para su expedición a
obra. El transporte a UTE ACCESO AEROPUERTO
se realiza a por la empresa de transporte del grupo
empresarial.

A través de un sistema automático de ventosas se
transportan las dovelas hasta la volteadora

Fase 8: Volteadora y línea de evacuación.
Una vez desmoldeada, la pieza prefabricada es

volteada. En la línea de evacuación y antes de salir de
fábrica, se procede a la colocación de packers y
juntas de estanqueidad.

36 febrero 2018

Túneles

3.2 Principales Obras.
Las principales obras de fabricación de

revestimiento de túneles en las que Sorigué ha
participado son:

nwww.sorigue.com

C/ Alcalde Pujol, 4 - 25006 Lleida
Teléfono: +34 973 706 100
Mail: [email protected]
Web: www.sorigue.com

Sorigué es un grupo empresarial solvente y dinámico,

referente en los sectores de la tecnología y la ingeniería del agua,
los servicios, la construcción y los materiales, con una clara
apuesta por la innovación y una vocación de retorno a la
sociedad.

Prefabricados de Hormigón: un Proyecto, una Solución

febrero 2018 37

Hormigón

Comparativa entre
fibras macro sintéticas

estructurales y fibras
metálicas

MyPHor Materiales Especiales, S.L. es una sintética estructural MPH FIBER PLUS es el
empresa de ingeniería que basa su estrategia en la material más indicado para su obra. A
búsqueda de soluciones en el mundo del hormigón. continuación les presentamos un informe
comparativo entre nuestra MPH FIBER PLUS y las
Se buscan continuamente los mejores productos fibras metálicas.
del mercado en cuanto a calidad, innovación,
amplitud de gama, cumplimiento de la normativa A modo de resumen e introducción les
vigente y respeto al medio ambiente para adelantamos las principales ventajas de nuestra fibra
ofrecérselos a sus clientes con las mismas garantías sintética respecto de la metálica.
del fabricante pero con un nivel de servicio mucho n Durabilidad y nulo deterioro por presencia de
más personalizado.
aguas y aguas acidas de mina.
Asimismo, investiga, desarrolla y comercializa n Reducción de desgastes y mantenimientos de la
productos sintéticos para el hormigón, como son
las fibras de polipropileno, campo en el que la maquinaria empleada.
empresa es puntera y en constante renovación. n Resistencia pasiva frente al

Es un placer el poder presentarles nuestras fuego.
fibras MPH FIBER PLUS. En el caso de su proyecto, n Mejora en operatividad y
tenemos la certeza que nuestra fibra macro
seguridad.
n Ventajas medioambientales.
n Ventajas económicas.

38 febrero 2018

Túneles

1. Factores que definen la 2.2. Dotación de fibras
capacidad de absorción de A igualdad de tamaño de fibra, el número de
energía de un hormigón
proyectado fibro-reforzado fibras de polipropileno por kilo es muy superior al
número de fibras metálicas, puesto que la relación
Hay innumerables factores y condicionantes que de densidades es del orden de 8,5:1 (7,85 gr/cm3
afectan a la capacidad de absorción de energía, es frente a 0,91 gr/cm3). Cuando la rotura por
decir, de incrementar la ductilidad/tenacidad de un tracción del sistema fibro – reforzado se produce
hormigón proyectado: por “pull-out” (pérdida de adherencia), la cantidad
de fibras influye en la proximidad entre ellas y en la
n Factores de ejecución(proyección/compacta- redistribución de tensiones, así como en la
ción, irregularidad de soporte/espesor, etc.). superficie total de contacto.

n Tipo de hormigón (relación a/c, contenido y tipo Es decir, a mayor contenido de fibras (para el
de cemento, tipo de áridos, etc.). resto de variables inalteradas), mayor ductilidad y
mayor capacidad de absorción de energía.
n Tipo de fibras (tipo de materia prima, dotación,
longitud, sección o diámetro equivalente, resisten- 2.3. Longitud y geometría
cia a tracción/adherencia al conglomerado, etc). La longitud de la fibra influye en el

Dado que el análisis comparativo es multi – comportamiento dinámico del hormigón fibro –
variable, en el presente informe se tendrá en cuenta reforzado. Mayores longitudes mejoran el
solo las fibras y sus propiedades para analizar la comportamiento frente a solicitaciones
influencia sobre la ductilidad y tenacidad. permanentes o prolongadas (redistribución de
tensiones y convergencia del terreno), mientras
2. Datos comparativos y que menores longitudes mejoran el
comentarios comportamiento frente a solicitaciones
instantáneas (golpes, impactos, etc.).
2.1. Resistencia a tracción
Las fibras metálicas, dependiendo de la Lo ideal es llegar a un equilibrio entre ambos
tipos de solicitaciones, teniendo en cuenta que la
procedencia (tipo I procedente de hilo como longitud debe ser coherente con el sistema de
semielaborado ó tipo II procedente de corte de ejecución y caso particular (espesor de ejecución,
chapa laminada) y dependiendo del proceso de tamaño máximo de árido, facilidad operativa de los
conformado, pueden tener una resistencia a procesos de bombeo o proyección, etc.).Asimismo,
tracción de entre 1.300 – 300 MPa. El polipropileno las fibras de sección circular siempre tendrán
tiene una resistencia a tracción de entre 300 y 400 menor adherencia por tener menor superficie de
MPa, si bien, con procesos de extrusionado, y contacto, siendo necesario mejorar su geometría
polímeros aditivados, se llegan a obtener valores superficial (fibras corrugadas, doblado de extremos
por encima de 500 MPa, valor habitual del acero de para mejorar su capacidad de anclaje, etc.).
construcción.
2.4. Adherencia
Siendo su resistencia a tracción inferior, las fibras La capacidad adherente de las fibras al
de polipropileno basan la capacidad de refuerzo en
la interacción (adherencia) con el conglomerante. conglomerante empleado es un parámetro
En cualquier caso, la resistencia a tracción, es un fundamental en la respuesta del hormigón fibro –
dato interesante, pero no crucial, ya que las fibras reforzado. En las fibras metálicas, la mejora de
agotan su capacidad por extracción “pull out”, no adherencia se basa en la forma y geometría
llegando a romper, y no llegando a agotar la superficial de la misma. En las fibras sintéticas,
capacidad máxima de resistencia a tracción. además de forma y geometría, la adherencia se
puede mejorar con tratamientos químicos
Por tanto, más importante que la resistencia propia superficiales que mejoren el anclaje fibra/matriz
a tracción de una fibra, es la adherencia al cementante. En las fibras sintéticas, la adherencia se
conglomerante, o al menos el equilibrio entre ambos consigue siempre en toda su longitud.
parámetros.

febrero 2018 39

Hormigón

3. Ventajas de las fibras sistéticas fibra sintética mantenían prácticamente el 100% de
frente a las metálicas su capacidad para absorber energía.

Como a continuación se comentará, las fibras
sintéticas frente a las metálicas, tienen ventajas
respecto a cuestiones de durabilidad, operatividad y
seguridad, huella de carbono (sostenibilidad
ambiental), y protección pasiva contra el fuego. Así
mismo, presentan ventajas económicas en cuanto al
menor desgaste de repuestos en las máquinas
gunitadoras (tuberías, codos, etc).

3.1. Durabilidad Fibra Sintética Fibra Metálica
Garantizar las propiedades durante la vida útil de
98% de absorción de 54% de absorción de
una estructura es uno de los principales objetivos de
cualquier construcción. Energía después de un año Energía después de un año

Las fibras metálicas en un Ph alcalino como es el La mayor estabilidad frente a cualquier ataque o
hormigón, mantienen sus propiedades, ya que se proceso químico es la mayor ventaja que aporta la
impide su oxidación, que provocaría la pérdida de fibra de polipropileno frente a la metálica. Si se
las propiedades con las que han sido diseñadas. produce un proceso de carbonatación en el
hormigón o si hay fibras distribuidas
Sin embargo, la oxidación de cualquier fibra superficialmente, la fibra metálica se oxidará,
metálica se puede producir: aumentará de volumen, perderá adherencia y el
n Bien en el proceso previo de almacenamiento y conjunto fibro – reforzado no mantendrá sus
propiedades con el tiempo. En caso de aguas ácidas
distribución. (minería sobre todo y túneles), el deterioro y
n Bien por carbonatación del hormigón, que pro- pérdida de propiedades de cualquier sistema
metálico crece exponencialmente. Esto no ocurrirá
voca una disminución del Ph y una vía de ataque con un sistema reforzado con fibras tipo FIBER
para cualquier fibra metálica. PLUS.
n Bien por la entrada a través de las micro-fisuras
de agua y aire, que provoca la oxidación de las 3.2. Ventaja por resistencia pasiva
fibras, y más si existe presencia de aguas ácidas o frente al fuego.
salinas.
Los recubrimientos fijados en la normativa para En caso de incendio, las temperaturas que se
el hormigón armado, que son los que garantizan la alcanzan provocan la transformación del agua de
durabilidad o la no oxidación durante la vida útil de constitución del hormigón en vapor. Las tensiones
la construcción, no se pueden cumplir en un generadas por este proceso, producen la fisuración
hormigón reforzado con fibras metálicas, ya que la y rotura del sistema, que no es capaz de evacuar
distribución de la fibras es aleatoria. estas tensiones. El fenómeno de spalling, o
Las fibras de polipropileno no sufren procesos desconchado superficial, es habitual en casos de
de oxidación y son mucho más estables incendio en túneles, pudiendo llegarse a la rotura
químicamente frente a todos los tipos de ataque. explosiva. Este proceso se puede reducir con la
Las fibras de polipropileno, sin ninguna duda, adición de fibras de polipropileno, ya que las fibras
garantizan de manera mucho más efectiva la se licuan, dejando pequeños canales libres para la
durabilidad del sistema (mantenimiento de relajación de tensiones internas. Las fibras metálicas
propiedades con respecto a la vida útil). Esta
afirmación fue comprobada por el Dr. Stefan
Bernard de la universidad de Sídney, que evaluó el
comportamiento a largo plazo en términos de
durabilidad de muestras fabricadas con fibra
metálica y con fibra sintética. Las conclusiones
fueron demoledoras ya que, mientras que la
capacidad de absorción de energía de las muestras
con fibra metálica después de un año, se había
reducido prácticamente a la mitad, las muestras con

40 febrero 2018

Túneles

no solo no mejoran este proceso, sino que lo procesos de adición.
pueden agravar debido a la diferencia de Pueden dosificarse de
retracciones térmicas entre el material metálico y manera directa, o mediante
el hormigón por tener diferentes coeficientes de sistemas automatizados.
dilatación.
La manipulación es más
En abril del 2001, la Junta de Carreteras de Japón sencilla, puesto que no
encargó a la Corporación Krosaki Harima la “pinchan”. Desde el punto
investigación de la exfoliación de hormigón de vista de seguridad y
reforzado con fibras, para suministrar información riesgos para el personal, las
técnica relacionada con el deterioro de fibras de polipropileno son
revestimiento de túneles durante un incendio. El más seguras.
método de prueba, desarrollado en Holanda,
involucró la exposición de los paneles al régimen 3.4. Ventaja Medioambiental.
del fuego RWS con temperaturas de 1350°C Huella de Carbono
durante dos horas.
En cuanto a la ventaja o mejora medioambiental,
Las muestras de hormigón reforzado con fibras que en algunos casos puede parecer ambigua por
sintéticas demostraron temperaturas menores en falta de datos hormigons, se plasma a continuación
todas las profundidades y en consecuencia la comparativa de Huella de Carbono de las fibras
sufrieron menos desgastes causados por la metálicas frente a las sintéticas, para dar un valor
exfoliación explosiva comparado con el hormigón comparativo que arroje conclusiones ciertas y
sin refuerzo o reforzado con fibra de acero. cuantificables.

DAÑO CAUSADO POR EL DAÑO CAUSADO POR EL Para el correcto cálculo de la huella de carbono,
FUEGO HORMIGÓN SIN FUEGO HORMIGÓN CON hay que tener en cuenta tanto el coste de
REFUERZO – 108 mm de producción, como el de transporte, así como de la
FIBRA SINTÉTICA – 36 comparativa a igualdad prestacional, es decir, la
exfoliación mm de exfoliación cantidad empleada de uno u otro tipo, para obtener
las mismas prestaciones buscadas en un hormigón
DAÑO CAUSADO POR EL fibro reforzado.Vamos a partir de una relación de
FUEGO HORMIGÓN CON cantidad de cada tipo de fibra, para igualar en
FIBRA METÁLICA – 118 mm de prestaciones los resultados. En función de la
experiencia (y de muchos ensayos realizados), la
exfoliación relación prestacional puede variar entre 5/1 y 8/1,
según tipos de fibras. Vamos a tomar un valor
3.3. Ventaja por operatividad y conservador a favor de las fibras metálicas (5/1)
seguridad para los cálculos de Huella de Carbono a igualdad
prestacional (necesidad de 5 veces menos de fibras
Las fibras de polipropileno no necesitan estar sintéticas que metálicas)
almacenadas en condiciones especiales, puesto que
no sufren procesos de oxidación.Al ser su dotación La huella de carbono para producción del acero,
en kilos/m3 de hormigón menor, simplifican los según varios autores, está entre 2,40 y 2,50
toneladas de CO2 equivalente por tonelada de
acero producido. Tomamos nuevamente el valor
conservador: 2,40 t CO2 eq.

La huella de carbono para el PP, según el
informe “Franklin Associates,A Division of Eastern
Research Group, Inc. "Cradle-to-Gate Life Cycle
Inventory of Nine Plastic Resins and Two
Polyurethane Precursors." Prairie Village, Kansas,
2007.”, es de , 1,343 t CO2 eq. Si bien hay informes
más favorables en cuanto a la huella de carbono
del PP (otros informes hablan de valores en el
entorno de 0,26 t CO2 eq), tomaremos

febrero 2018 41

Hormigón

nuevamente el valor más conservador, para este prestaciones requeridas (igualdad prestacional) es,
caso, de 1,343 t CO2 eq. al menos 9 veces menor con fibras de PP
frente a las fibras metálicas, pudiendo
En cuanto al transporte, según la guía “2008 llegar a ser 45 veces menor, según las fuentes
Guidelines to DEFRA’s GHG Conversion Factors”, del estudio para calcularlo.
los factores de conversión en cuanto a huella de
carbono son: Anexo 1: Coste comparativa por
solución a igualdad prestacional
Emisión de CO2 por kilómetro/Tonelada
n Por barco 20 gramos. A 1.1. Costes directos
n Por carretera 50 gramos. Las ventajas técnicas, de operatividad, seguridad
n Por aire 540 gramos.
y de durabilidad, frente a fibras metálicas (o mallas)
En general, se puede hablar de que de media, el son muchas, como se ha comentado. En cuanto a la
transporte incide en un 10% en la huella de parte económica, la comparativa de un sistema y
carbono final de un producto. otro, al igual que al analizar la huella de carbono, se
debe hacer a igualdad prestacional. La ventaja (o
Hay que tener en cuenta que, al introducir el desventaja) vendrá definida por el coste de cada
término de “Huella de Carbono a igualdad solución.
prestacional”, no queremos definir la huella de
carbono por tonelada, sino por comparativa entre Según las experiencias acumuladas todos estos
ambas opciones. años, la comparativa a igualdad prestacional, se
obtiene con una relación que oscila entre 1/5 y 1/8.
Así, para obtener prestaciones similares,
tendremos que adicionar 5 kg de fibra macro Partiendo, como se ha hecho anteriormente, de
sintética, frente a 25 kg de la metálica. Es decir, un valor conservador (1/5), y dando valores de
aunque la huella de carbono por tonelada fuera la coste medios de 1500 $/tonelada (para fibras de
misma (que no lo es), la ventaja de tener que acero) y 5000 $/tonelada (para PP), la comparativa
emplear cinco veces menos cantidad, repercute quedaría: (1500/5000) x (5/1) = 1,5. (50%).
directamente en la huella de carbono a igualdad
prestacional. El coste, de las fibras metálicas es,
como mínimo, un 50% superior al de las
Pero no solo se emplea menos (por la menor fibras sintéticas.
densidad), sino que también se transporta menos
cantidad, con lo que todo ello implica. Finalmente y, A 1.2. Costes indirectos
sin que el presente informe pretenda dar un dato Ya se han comentado a lo largo de este informe
exacto en esta comparativa, la relación quedaría
aproximadamente en: pero es necesario a la hora de hacer una
comparativa el por lo menos, dejarlos marcados.
(Huella Carbono Acero/Huella Carbono
Polipropileno) x (Proporción en prestación Ahorro de Coste Medioambiental:
El ahorro en coste medioambiental, no es a
Acero/Polipropileno) priori un ahorro para el constructor, ni para la
(2,40/1,343) x ((5/1) x 0,9 + (5/1) x 0,1) = 8,935 propiedad, aunque si los puede situar en una
posición favorable. Es un ahorro para todos, ya que
Aproximadamente una relación de 9 menor huella de carbono, significa menor coste
veces más para la fibra metálica. medioambiental para las actuales y futuras
generaciones.
El cálculo más beneficioso para la
fibra sintética, sería partiendo del A la hora de evaluar con números este ahorro,
menor valor de la huella de se puede calcular el ahorro de coste
medioambiental, basado en el diferencial de huella
carbono al producir PP, y daría un de carbono de ambos tipos de fibras (metálicas y
resultado en dicha equivalencia, en sintéticas).
torno a 45 veces más para la fibra
metálica. El dato a tener en cuenta para poder valorar de
Es decir, la huella de carbono manera tangible este parámetro, es el precio/coste
producida para obtener las mismas

42 febrero 2018

Túneles

por tonelada de CO2, es decir, el valor de considera en el volumen real e íntegro del
compra/venta de emisiones de CO2. El precio proyecto.
actual es de 5,75 € (EUA).
((2,40/0,9)x(30/1000)-(1,343/0,9)x(5/1000))x5,75 Ahorro de Coste por desgaste de
maquinaria:
= 0,42 €
Este es el ahorro medioambiental (para todos) Otro ahorro importante es en desgaste de
por m3 de hormigón/shotcrete. maquinaria, debido a la nula agresión de las fibras
Ahorro de Coste por menor rebote: FIBER PLUS. Y en este caso el ahorro es doble,
Es mucha la bibliografía y de distintos países así tanto en la maquinaria en si, como en horas de
como asociaciones de constructores, que destacan parada para la sustitución de las mismas. En este
que un hormigón reforzado con fibras reduce el caso, como en el anterior, el ahorro se ve
índice de rebote o rechazo en el hormigón claramente en proyectos de entidad. El ahorro en
proyectado. Las fibras sintéticas al ser más largas, el mano de obra y tiempo de parada de equipos es
entrelazado dentro de la gunita es mayor, mayor incluso, que en el coste de los equipos en sí.
aumentando la resistencia al descuelgue en el
hormigón fresco. Asimismo la fibra metálica al Ahorro de Coste por transporte y
chocar contra el árido o roca, tiende a rebotar más manipulación:
fácilmente que la fibra sintética, más flexible. Puede
que un 2% aparentemente no sea una cantidad Asimismo, debemos considerar otro ahorro en
enorme pero en obras de entidad la reducción de el transporte y manipulación de la fibra metálica
2% de rechazo (en un proyecto con frente a la fibra sintética, ya que como se ha
100.000 m3 de hormigón proyectado por indicado anteriormente, es necesario transportar y
ejemplo supone un ahorro de 2000 m3). Pero el manipular cinco veces más de peso de fibras
ahorro neto es realmente importante si se metálicas, con lo que ello implica de gastos de
combustible, desgastes, etc.

nwww.myphor.com

Túneles | Iluminación

Schréder y Phoenix Contact
crean “ADVANCE”, una
solución de iluminación

inteligente para túneles

Advance controla automáticamente cada punto de iluminación
dentro de túnel en función de factores como la densidad del tráfico o

la velocidad de los vehículos.
La solución permite ahorros energéticos de hasta el 60%, reduce
significativamente los costes operativos de instalación, limpieza y
mantenimiento y mejora la seguridad de los túneles al adaptar los
niveles lumínicos a las condiciones específicas de cada momento.

Schréder, la multinacional referente en el sector adaptarlo a las condiciones del tráfico en cada
de la iluminación, y Phoenix Contact, proveedor instante. Gracias a su sistema de iluminación LED
líder en productos y soluciones para la con regulación continua progresiva, Advance
electrotécnica y la automatización, han desarrollado permite ahorros de hasta un 60% en el consumo de
conjuntamente “Advance”, una solución avanzada energía, además de incidir en una reducción de
de iluminación inteligentes para túneles hasta el 60% en los costes de mantenimiento y
estratégicos y de alta densidad de y tráfico. limpieza.

Advance ofrece una regulación automatizada y Según Francisco Pardeiro, director general de
flexible de la iluminación de túneles en autovías, Schréder en España, “Nuestra vida en estas ciudades
autopistas y vías de alta densidad, de manera que es inteligentes necesita soluciones flexibles y globales de
posible controlar cada punto de iluminación y iluminación. Con esta colaboración con Phoenix Contact,
dos gigantes de la innovación unimos fuerzas para crear
entornos más seguros y sostenibles”.

La solución para túneles Advance puede
enlazarse a un sistema de monitorización del tráfico
para obtener datos sobre la densidad del mismo o
la velocidad de los vehículos. De este modo se
pueden adaptar los niveles de iluminación a las
normas de seguridad. El sistema cuenta con 25
niveles distintos de luminosidad, adaptables con
precisión a las condiciones del tráfico. Además,
gracia a su protocolo abierto, el sistema puede
interactuar con otros equipamientos del túnel
como dispositivos de detección de incendios,
bombas de agua, sistemas de gestión del tráfico o
salidas de emergencia. Todo el sistema es
controlable remotamente y de forma centralizada.

n

44 febrero 2018



Fijaciones

La importancia de la rigidez
en los sistemas de fijación
en la vía en placa para la
reducción de vibraciones

Gaspar Acosta; Gerente en Acosta Ingenieros, S.LIngeniero Técnico Industrial por la Universidad Politécnica de Cataluña.
Barcelona. Espanã Ingeniero en Organización Industrial por la Universidad Politécnica de Cataluña. Barcelona. España.
Ingeniero de Minas y Energía por la Universidad Politécnica de Cataluña. Barcelona. Espanã .

Las ciudades cada día demandan mejores servicios de transporte, se ha
demostrado que el vehículo particular en masa produce grandes

congestiones y elevados costes medioambientales, que las grandes ciudades
no pueden absorber. Por ese motivo en los últimos años el ferrocarril se ha
demostrado como una solución a los problemas de movilidad en las grandes
ciudades, pero la sociedad exige que estos transportes masivos conecten el
centro de las ciudades, todos sus barrios, estén en servicio las veinticuatro

horas al día (Non Stop) y sea respetuoso con el medio ambiente.

Un parámetro medioambiental muy importante. En la actualidad, a tener en
cuenta en el diseño y construcción de un sistema ferroviario, son las

vibraciones que este transporte puede producir a los edificios de la ciudad.
Vista esta problemática debemos de diseñar sistemas de vía que reduzcan las

vibraciones producidas por el paso de los trenes y además que estén libres
de mantenimiento, para permitir el máximo de horas de funcionamiento de

este tipo de transporte. De este modo en las últimas décadas se han
desarrollado sistemas de vía en placa de hormigón con sistemas de
fijaciones elásticas antivibratorias. Un parámetro a tener muy en cuenta

para la absorción de las vibraciones es la rigidez de la vía.

Introducción problemas de vibraciones en los edificios
colindantes. Esto hace que haya que tener en cuenta
En la actualidad los sistemas de transporte esta variable durante el proceso de diseño,
masivos como el ferrocarril están experimentando construcción, explotación y mantenimiento de esta
un crecimiento muy rápido en las ciudades debido infraestructura.
a sus ventajas en la descongestión del tráfico y otras
ventajas medio ambientales. Estos sistemas de Además, la necesidad de tener el máximo de
transporte discurren por las calles de las ciudades, horas posibles en servicio estos sistemas de
ya sea en superficie, mediante viaductos o de forma transporte, hace más difícil la gestión del
subterránea. En todos los casos se producen

46 febrero 2018

Construcción

mantenimiento, debido a la reducción de horas de Vibraciones
corte de servicio.
Las vibraciones no son más que un movimiento
Se han buscado sistema de vía de bajo oscilatorio de pequeña amplitud.
mantenimiento, en la actualidad, de los sistemas
existentes se ha demostrado que la vía en placa Podemos imaginar un muelle con una rigidez (k)
hormigonada puede ser la mejor solución a estas suspendiendo a una masa (m) como tenemos en la
premisas. figura siguiente:

Sistema de vía en placa Fig. 2 – Sistema muelle - masa

Básicamente los sistemas de vía en placa Cuando aplicamos una fuerza hacia abajo y
hormigonada se basan en una base de hormigón dejamos de golpe la masa empieza oscilar con una
armado, que sustituye el clásico balasto, y un amplitud que depende de la rigidez del muelle y de
sistema de fijación del carril encima de esta base de la masa de la bola.
hormigón.
Si representamos esta oscilación en el espacio
Normalmente un sistema de fijación para vía en temporal tendríamos la representación de una
placa moderna se basa en una placa base donde va sinusoidal, esta es la representación de la oscilación
alojado el carril y las fijaciones que lo sujetan. Esta más simple y pura que existe.
placa base está anclada a la base de hormigón
mediante un sistema de anclajes mecánicos.

Existen en el mercado infinidad de sistemas de
fijación para vía en placa hormigonada, pero de
todos estos existe un sistema que por su sencillez
en el montaje, su comportamiento en vía, su casi
nulo mantenimiento y su elevada reducción de las
vibraciones se están imponiendo. Estos son los
sistemas de fijaciones vulcanizados.

Pero antes de describir estos sistemas vamos a
analizar de una forma simple que son las
vibraciones, la frecuencia natural de un sistema, la
frecuencia de amortiguación y como afecta la
rigidez del sistema a estos parámetros.

Fig. 3 – Sistema muelle - masa

Otro concepto es la frecuencia natural de un
sistema, esta es la frecuencia que vibrará el sistema
cuando se desplaza del equilibrio y no está
sometido a ninguna fuerza externa. Todos los
sistemas tienen una frecuencia natural.

La expresión matemática que expresa la
frecuencia natural de un sistema es:

Fig. 1 – Sistema Dónde:
fijación – Delkor Fo: Frecuencia natural (Hz)
m: Masa de sistema (kN)
ALT.1 K: Rigidez del sistema (kN/mm)

febrero 2018 47

Fijaciones

Conocida la frecuencia natural de un sistema es Cuando la fuerza que se aplica aumenta con el
posible calcular el límite de la frecuencia de tiempo, sin producir un ciclo de carga y descarga
amortiguación con la expresión siguiente: hablamos de rigidez estática.

Volviendo a la ecuación de la frecuencia natural Esta fuerza producirá una deformación sobre el
podemos ver que esta es directamente cuerpo que la soporta.
proporcional a la rigidez del conjunto e
inversamente a la masa. Por lo tanto es fácil deducir En la gráfica siguiente podemos ver una curva
que cuanto menor sea la rigidez del sistema menor típica de un ensayo de rigidez estática.
será el límite de la frecuencia de amortiguación y,
por tanto, el sistema amortiguará a frecuencias más
bajas.

Fig. 5 – Ensayo rigidez estática

Fig. 4 – Sistema muelle - masa Por otra parte, cuando la fuerza que se aplica a
un cuerpo responde a unos ciclos de carga y
Efecto de la rigidez en vía descarga, entonces hablamos de rigidez dinámica.

Como hemos podido observar la rigidez de la El paso de un tren por un punto concreto de la
vía es un valor muy importante a tener en cuenta vía produce una fuerza cíclica.
en el diseño de un sistema de vía en placa que nos
permita una reducción de vibraciones óptima, pero
no debemos olvidar la dinámica completa del
sistema de vía y analizar cómo se comportaría una
vía con una rigidez muy baja.

Concepto de rigidez estática y dinámica Fig. 6 – Ensayo de rigidez dinámica
Antes de nada vamos a definir el concepto de la
En el caso de utilizar materiales del tipo
rigidez, ver que podemos hablar de rigidez estática elastómeros para amortiguar estas fuerzas cíclicas
y dinámica. También, es necesario definir cómo podemos observar que el ciclo de carga no es el
podemos medir estos parámetros en diferentes mismo que el ciclo de descarga. Esto es lo que se
sistemas de fijación. conoce como ciclo o curva de histéresis.

Se entiende como rigidez a la relación entre una Medida de la rigidez
fuerza aplicada a un cuerpo y la deformación que le Como hemos visto, la rigidez de un material es
produce. Realmente nos da una idea de la oposición
que ejerce el cuerpo a ser deformado por una la relación entre una fuerza y la deformación que
fuerza exterior. esta produce.

Pero esta fuerza que se aplica al cuerpo puede
ser una fuerza ascendiente con el tiempo o cíclica.

48 febrero 2018

Construcción

Por lo tanto cuando queramos ver cómo se Dinámica de vía
comporta un material o sistema será necesario En el diseño de un trazado de vía y más
ensayarlo bajo las fuerzas que le son de aplicación
y ver la deformación que se produce. precisamente en el diseño de su composición hay
que tener en cuenta por donde discurre, que
Las curvas que se producen en estos ensayos no materiales envuelven la vía, serán o no
tienen por qué ser rectas con una determinada propagadores naturales de vibraciones, que sistema
pendiente, sino que corresponden más a una curva de fijaciones utilizaremos, que mantenimiento
o función cuadrática. Debido a esto y para poder podremos hacer, costes económicos,...etc. A todas
tener un valor numérico que se pueda operar estas preguntas hay que darles su mejor respuesta
matemáticamente con facilidad se define la rigidez dentro de la técnica existente en el momento, por
como la pendiente de una recta entre dos puntos eso hay que estudiar la dinámica de vía.
de fuerza – deformación. Esta recta es la secante
entre dos puntos. Fig. 7 – Sistema de transporte subterráneo.

Así pues, cuando se solicita un valor de rigidez Fig. 8 – Sistema de transporte en viaducto.
de un sistema de sebe de solicitar entre qué puntos
o fuerzas se solicita. Estas fuerzas deben de Se debe recurrir a empresas especializadas para
coincidir con las fuerzas que le son de aplicación a el modelado de los sistemas de vía en cuanto a la
nuestro sistema. afectación de ruido y vibraciones. En la actualidad
existen modelos matemáticos muy avanzados que
Esto ha producido muchas confusiones entre pueden simular la afectación de una infraestructura
valores de rigideces que proporcionan los a los edificios colindantes, pero estos modelos
fabricantes de sistemas debido a que los puntos requieren de muchos datos de entrada a veces
escogidos para el cálculo de las rigideces no eran difíciles de conseguir.Aun así el modelado y estudio
los mismos. de la vía y sus efectos en los edificios colindantes en
cuanto a ruido y vibraciones es necesario realizarla
Además si se solicita un valor de rigidez en fase de proyecto. Estos estudios iniciales van a
dinámica hay que decir también que frecuencia se reportar una información muy valiosa e
ha utilizado para calcular este valor. Normalmente imprescindible para poder determinar
lo más correcto es dar el valor de rigidez con varias posteriormente el tipo de sistema de fijación a
frecuencias de ensayo, como podría ser 10Hz, 15Hz utilizar en la vía.
y 20Hz como mínimo.

Otro valor importante es el ratio entre la rigidez
dinámica y la estática, esta relación nos da un valor
que cuando más se acerca a la unidad significa que
la calidad del material utilizado y el sistema en sí es
de mejor calidad.

Entonces para comparar valores de rigideces de
diferentes sistemas hace falta utilizar un estándar o
normas para realizar los cálculos y ensayos de
todos los fabricantes.

En Europa el Comité Europeo de Normalización
(CEN) elabora des de hace años la serie de norma
EN 13146. Entre esta serie podemos encontrar la
norma EN 13146-9 “Determinación de la rigidez”
que define como realizar el ensayo de rigidez
estática y dinámica, y las fuerzas a aplicar.

febrero 2018 49

Fijaciones

Una vez realizados estos estudios podremos deben de ser lo más parecidos posibles y el
determinar las zonas críticas en cuanto a ruido y fabricante debe de garantizar una relación
vibraciones, proponer soluciones para evitar molestias determinada, normalmente valores menores de 1,4
a los ciudadanos que vivan en los alrededores. garantizan una calidad óptima de producto.

Detectado el problema una solución que se ha Sistemas de fijaciones
demostrado óptima para evitar el ruido y caucho - metal
vibraciones son los sistemas de fijaciones del tipo
caucho – metal capaces de ajustar la rigidez a los Existen muchos sistemas de vía en placa en la
requerimientos del proyecto. Como hemos visto actualidad, pero cuando hablamos de reducción de
anteriormente la rigidez es un parámetro vibraciones y ruido, los sistemas que se están
fundamental a tener en cuenta cuando queremos imponiendo por su robustez y su prácticamente
amortiguar las vibraciones producidas por la vía. nulo mantenimiento, son los sistemas basados en la
tecnología del caucho – metal, en Ingles “bonded”.
De forma que se tiene que pedir al fabricante de
sistemas de fijaciones que proponga sistemas de Esta tecnología se basa en combinar placas de
fijación que puedan adaptar su rigidez a los metal (normalmente de fundición) y caucho natural
requerimientos del proyecto. vulcanizado como función anti vibratoria. El caucho
natural y las placas de metal están unidos mediante
Numerosos proyectos hasta el momento un proceso de vulcanizado.
proponían un sistema de fijación sin partir de
premisas iniciales que cumplir o sin requerimientos Estos sistemas de fijaciones presentan las
previos. Esto ha producido posteriormente grandes siguientes características de forma general:
problemas en la explotación debido a las quejas y/o n Sistemas de una sola pieza.
denuncias de los ciudadanos afectados. n Prácticamente mantenimiento nulo.
n Alto aislamiento eléctrico.
Existen numerosos proyectos que limitan la
deflexión del carril al paso del tren a 2 mm como Uno de los sistemas más conocidos
valor máximo, pensando que este es el valor mundialmente por su alto resultado, tanto en la
máximo de fatiga de un carril. Premisa errónea. reducción de vibraciones como un nulo
mantenimiento, son las fijaciones llamadas del tipo
Partiendo de los valores siguientes de una vía “EGG”. Esta tecnología nace durante los años 1970
común de metro: en Alemania.
n Carga por eje: 135 kN
n Carril: 54E1 En la actualidad, la empresa líder a nivel mundial
n Separación de fijaciones: 0,75 m en el desarrollo de estos sistemas es la empresa
Australiana Delkor Rail Pty Ld con más de 30 años
Y calculamos utilizando la teoría de diseñando estos sistemas para todos los
Zimmermann, la deflexión del carril y las tensiones ferrocarriles y metros del mundo.
que se producen en el carril variando únicamente el
parámetro de la rigidez tendremos, para estos Las características más importantes de las
valores, el siguiente cuadro: fijaciones tipo EGG de Delkor Rail Pty Ld son:
n Alta atenuación a las vibraciones y ruido.
Rigidez Rigidez Deflexión Carga Máxima Esfuerzo del n Sistema de una sola pieza.
Estática Dinámica media efectiva por resistencia del carril en el n Caucho natural como elastómero reductor de
(kN/mm) (kN/mm) fijación (kN) carril en el patín
carril (mm) patín vibraciones.
(kN/mm2) (kN/mm2) n Probado a fatiga.
n Fácil instalación, se puede instalar con el sistema
7 9 3.64 29 178,8 65,3
TOP DOWN como con el BOTTON UP.
Como podemos observar con una rigidez n Alto aislamiento eléctrico.
dinámica muy baja el esfuerzo soportado por el n Libre de mantenimiento y larga vida útil, más de
patín del carril es de solo 65,3 kN/mm2 cuando el
máximo que puede soportar es de 178,8 kN/mm2. 30 años.
Esto quiere decir que el patín está trabajando solo Este tipo de sistema de fijaciones se fabrica a
a 36,5% de su capacidad. medida a las necesidades de explotación de la red
ferroviaria a dar servicio.
También hay que tener en cuenta el ratio entre
la rigidez dinámica y la estática, estos dos valores

50 febrero 2018