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Máquinas y equipos singulares para procesos constructivos. Ejecución en túneles

José Mené; ITAINNOVA

Guillermo Ronco; ITAINNOVA

Benjamín Bentura; ANMOPYC

El Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA) ha llevado a cabo el proyecto “Máquinas y equipos singulares para procesos constructivo (MYES). Ejecución de túneles”, con la colaboración de la Plataforma Tecnológica Española de la Construcción (PTEC) y la Asociación Española de Fabricantes de Maquinaria de Construcción, Obras Públicas y Minería (ANMOPYC).

Objetivo

El proyecto MYES Ejecución de túneles surge del propósito de impulsar la I+D+i en el sector de la construcción y su objetivo reside en la identificación de mejoras del proceso constructivo para generar proyectos de innovación, mediante la colaboración de empresas de la PTEC, fabricantes de maquinaria, equipos auxiliares y materiales, Centros Tecnológicos y Universidades.

Procedimiento

El proyecto se ha estructurado en tres fases:

  • Una primera fase que ha consistido en la búsqueda de necesidades e incidencias, oportunidades de mejora para los procesos constructivos.
  • Una segunda fase de identificación de soluciones y alternativas, propuestas de innovación para solventar las carencias identificadas en la fase anterior.
  • Una tercera fase de identificar las temáticas de interés y crear grupos de trabajo para plantear proyectos de innovación.

El procedimiento de trabajo, se ha basado en la metodología Delphi, la cual consiste en la búsqueda de un consenso generado por la discusión entre expertos, mediante un proceso iterativo en el que se elaboran diversos cuestionarios, reiterando los conceptos a examen en distintos formatos, para depurar progresivamente las conclusiones obtenidas hasta llegar al resultado final. Adaptando dicha metodología a este proyecto, se han abordado ciertas cuestiones a lo largo de encuestas y reuniones, cambiando el formato de las mismas y la dinámica de evaluación.

Estado del Arte

Dentro de la rama de la Ingeniería Civil, la Ejecución de Túneles es uno de los procesos constructivos más complejos e impredecibles. Requiere un equipo humano multidisciplinar, para afrontar todos los retos que surgen antes, durante y tras la ejecución, así como un extenso conjunto de materiales, máquinas, equipos y medios auxiliares.

El punto de partida del proyecto consistió en acotar el alcance del estudio, de tal forma que se ha centrado en las operaciones de excavación y sostenimiento de las principales técnicas constructivas:

  • Ejecución mediante tuneladoras
  • Perforación y voladura
  • Nuevo método austriaco
  • Métodos convencionales
  • ADECO-RS (Análisis de deformaciones controladas en rocas y suelos)

Resultados

Existen multitud de técnicas y medios para afrontar las diversas actuaciones requeridas para la ejecución de túneles, cuya elección dependerá tanto del emplazamiento de la obra, como de sus características geométricas y geotécnicas, el uso final de la infraestructura o los medios técnicos y económicos que se dispongan, entre otros aspectos. Sin embargo, lo que es evidente, es que la tendencia en todas las técnicas, se dirige hacia la mejora del reconocimiento del terreno en el frente, la industrialización y automatización de los procesos, la instrumentación para la optimización del mantenimiento de los equipos, la incorporación de las TICs, la generación de nuevos materiales, etc. derivando todo ello en el incremento de la Seguridad y Salud, la reducción del Impacto Ambiental y el aumento de rendimientos y rentabilidad de las obras.

Reconocimiento del terreno

El principal reto que supone la ejecución de un túnel y del cual derivan la gran mayoría de posibilidades de mejora, reside en el reconocimiento del terreno en el frente mediante métodos indirectos o directos. Se está trabajando en la mejora de los estudios geotécnicos pero la incertidumbre siempre persistirá hasta que se desarrollen equipos que permitan identificar las características del material a excavar con cierto margen en el avance. Dicha posibilidad, permitiría adecuar los trabajos, los equipos y las herramientas y medios para una óptima ejecución.

Automatización de procesos

Otra de las áreas de actuación en la que se ha hecho especial hincapié, ha sido la automatización de las máquinas, equipos auxiliares y trabajos manuales. Así mismo la incorporación de procesos simbióticos, como se ha ido desarrollando en la industria en los últimos años, es un hecho evidente que cada vez gana más terreno: incrementa rendimientos y reduce riesgos e impactos ambientales, derivando en beneficios económicos y mejora en la calidad final.

Instrumentación y mantenimiento

La mejora en la planificación de las operaciones de mantenimiento, reduce el número de averías, los tiempos de parada y, por consiguiente, incrementa el rendimiento de los equipos, por lo que es evidente la necesidad de un desarrollo para la adecuación y optimización de la misma.

Las posibilidades en esta materia residen en la incorporación de instrumentación en los equipos y el registro de parámetros de funcionamiento que, mediante un software de gestión y planificación, derive en un mantenimiento predictivo y preventivo. Este desarrollo junto con la incorporación del recambio automático de herramienta, como se da en el sector industrial hoy en día, reduciría las operaciones de mantenimiento y con ello los tiempos improductivos, incrementando el rendimiento del procesos constructivo.

TICs

La incorporación de las TICs o la realidad virtual es una línea de trabajo que día a día se extiende cada vez más. La implementación de estas tecnologías genera un incremento de la cualificación de los operarios mediante la formación con simuladores o la reducción de riesgos en el campo de seguridad y salud con la teleoperación de equipos y máquinas, entre otros beneficios.

Materiales

El campo de los nuevos materiales es otra de las ramas cuyo desarrollo permitirá abordar actuaciones y proyectos que actualmente son inviables por el coste o incluso la tecnología actual. En una visión a largo plazo, los nuevos materiales presentarán nuevas características, que propiciarán nuevos diseños y por consecuencia nuevas concepciones de los procesos constructivos. Mientras tanto, en un corto plazo, se está trabajando en la incorporación de nuevos aditivos y fibras para la mejora de materiales contemporáneos, tarea en la que aún queda mucho por desarrollar.

Conclusiones

En definitiva, a través del proyecto MYES Ejecución de túneles, se han identificado una serie de posibilidades de mejora que han derivado en un conjunto de propuestas de innovación y una serie de grupos de trabajo afines a dichas temáticas. Se ha establecido un punto de partida así como unas líneas de trabajo en las que investigar, desarrollar e innovar para conseguir optimizar este proceso constructivo. El siguiente paso consiste en convertir dichas propuestas en proyectos de innovación con los que llevar a cabo la generación de nuevas máquinas, equipos auxiliares, materiales o la mejora de los mismos.

El resultado de este proyecto proviene de la colaboración entre empresas constructoras, fabricantes, centros tecnológicos y universidades. Es evidente y necesaria la participación de todas las partes de una forma consensuada para mejorar los procesos constructivos, ya que para concebir nuevas máquinas y equipos, la única forma de garantizar el éxito, es la inclusión de la experiencia en las obras y las nuevas tecnologías a través de proyectos de innovación.

Colaboradores

ITAINNOVA invitó a participar en el proyecto MYES Ejecución de túneles a todos los miembros del Grupo de Trabajo de Procesos de Construcción de la PTEC, así como a otras entidades con amplia experiencia en el sector. Como resultado de dicha invitación, han colaborado en el estudio las siguientes entidades:

ANMOPYC, Aitemin, Cavosa, CYPE ingenieros, Dragados, Euroestudios, Fundación Santa Bárbara, GEOCISA., IETcc, ITAINNOVA, IRP-UPV, OSSA., PTEC, SACYR Construcción, Universidad Politécnica de Madrid, Universidad Politécnica de Cataluña, VIAS.

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