Por qué utilizar el martillo demoledor para excavar túneles

Versatilidad, flexibilidad y adaptabilidad a las condiciones de la obra son las ventajas que hacen elegir el martillo demoledor para excavaciones en túneles

Usar el martillo demoledor para excavar túneles es una elección que se basa en razones precisas. Los túneles naturales figuran entre las obras más complejas a realizar, tanto por las dificultades logísticas que entrañan las operaciones de excavación, consolidación y excavación como por los riesgos de la llamada “incertidumbre geológica”. Las opciones elegidas en la fase de diseño sobre base de los datos proporcionados por la geognosia, pueden, de hecho, no coincidir con las condiciones detectadas, y esto puede tener consecuencias, incluso graves, en el avance del trabajo, especialmente en lo que se refiere a la eficacia y la productividad de los sistemas de excavación y de consolidación preseleccionados. Si en realidad se trata de tecnologías de excavación mecanizada de sección completa (TBM – Tunnel Boring Machine), hoy en día son especialmente conocidas y populares por su rapidez de ejecución, también hay que decir que, en más de un caso, esta tecnología ha creado enormes problemas al contratista y al cliente cuando las condiciones geomecánicas del pilote se desviaban de las reales, provocando retrasos, enormes pérdidas económicas e incluso situaciones de peligro para quienes trabajaban en la obra. Utilizar el martillo demoledor para excavaciones en túneles, permite, en cambio, adaptarse de manera rápida y económica a las características cambiantes del macizo rocoso.

Cómo funciona un martillo demoledor

El martillo demoledor es una máquina que tiene la función de transformar la energía de un fluido a presión en energía mecánica con el fin de romper el material. El impacto entre la masa batiente y la herramienta transforma la energía cinética de la masa en movimiento en energía de impacto, que se transfiere a través de la herramienta al material que se va a demoler.

Los martillos hidráulicos trabajan principalmente de dos modos diferentes:

• Demolición por penetración
  Consiste en triturar materiales rocosos mediante una combinación de ondas de tensión y el efecto cuña generado por la conformación particular de la herramienta utilizada. En este tipo de demolición, el afilado y la forma de la herramienta utilizada son cruciales para lograr una buena productividad del martillo.

• Demolición por impacto
  Se caracteriza por generar la fractura del material únicamente mediante ondas de tensión mediante el uso de herramientas planas. Las aplicaciones típicas incluyen la demolición de grandes bloques y cantos rodados.

La elección de la herramienta adecuada es un factor determinante para lograr la máxima productividad del martillo hidráulico.

Gracias a su larga experiencia en el campo de la demolición pesada en túneles, Indeco ha desarrollado diferentes tipos de herramientas con el objetivo de obtener el mejor rendimiento en todas las condiciones de uso.

Una fórmula para definir la herramienta de excavación de túneles

La elección del método de excavación de un túnel natural es un proceso de decisión complejo, en el que interactúan varios factores que no pueden atribuirse a un simple análisis costos-beneficios. Esto se basa, obviamente en consideraciones de tipo geológico (RMR, RQD, GSI, etc.), pero también en las dificultades reales del avance (ciclo de excavación – escombros – consolidación) y en las evaluaciones de naturaleza logística y económica, relativas al número de los encargados, de las máquinas y de los equipos, en la accesibilidad de la obra, a las limitaciones de carácter ambiental, etc. Para hacer un primer esbozo de análisis del método de excavación que se puede utilizar, Indeco propone en su FocusOn un método de evaluación “con matriz de criterios” que considera muchos factores que influyen en la elección del medio de excavación.

Los sistemas de excavación analizados y comparados son:

• Excavación con el uso de martillos demoledores hidráulicos
• Excavación con TBM (Tunnel Boring Machine)
• Excavación con el uso de explosivo

Problemas en el uso de la TMB

Aunque hoy en día se considera el método de excavación en absoluto más eficiente, la TBM tiene una escasa flexibilidad de uso y su empleo no es recomendable en los siguientes casos:

1. Cuando no se disponga de datos suficientes sobre la homogeneidad del macizo rocoso a lo largo de todo el recorrido
2. En presencia de un alto nivel de fracturación o de condiciones hidrogeológicas particularmente críticas
3. En túneles naturales con una longitud inferior a dos kilómetros (debido a costos demasiado elevados)
4. Cuando el trazado requiere radios de curvatura especialmente grandes
5. Cuando se requiere una sección policéntrica (en lugar de un círculo perfecto)
6. Cuando las condiciones logísticas no facilitan su montaje/desmontaje

Problemas en el uso del explosivo

Como método tradicional de excavación, los explosivos proporcionan rendimientos interesantes, siempre y cuando el macizo rocoso presente unas características de compacidad que le permitan ofrecer una eficacia adecuada. Cuando el macizo rocoso tiene características de dureza limitada y, sobre todo, de fracturación, el explosivo no puede garantizar valores de producción satisfactorios.

En estos casos, el martillo y el explosivo pueden considerarse métodos complementarios de excavación y alternarse, en presencia de conglomerados que oscilan entre una fuerte compactación y dureza y una mayor fracturación con niveles inferiores de dureza.

Las ventajas del martillo demoledor para excavar túneles

Elegir el martillo rompedor como método de excavación en túneles es sin duda una solución ideal cuando el túnel se caracteriza por perfiles geomecánicos y dimensiones que dificultan o hacen antieconómico el uso de otros métodos como la fresa de sección completa (TBM) o los explosivos. Precisamente por estas razones, el martillo ha encontrado una amplia aplicación en Italia, uno de los países del mundo que puede presumir de un elevado número de túneles naturales, en una zona caracterizada por masas en las que la excavación y la consolidación son especialmente complejas.