Proyecto El Risco -Agaete, Gran Canaria

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 98)

Orica, multinacional australiana y uno de los mayores proveedores de explosivos comerciales y sistemas de voladura para mercados de minería, construcción y canteras, ha colaborado en el proyecto de un trazado vial entre las localidades de El Risco y Agaete en Gran Canaria.

La construcción de túneles y viaductos del proyecto en mención supuso un gran reto en lo que respecta al diseño y ejecución debido a las características orográficas del terreno.

Este artículo se centrará en la descripción de las obras realizadas por Orica. Se detallarán los sistemas de excavación y los productos utilizados en el proyecto, incidiendo en el explosivo comercial y su sistema de carga.

Situación

Gran Canaria es la isla que presenta la topografía más accidentada y compleja del conjunto de islas del Archipiélago de las Islas Canarias. Se eleva desde los 3.000m de profundidad hasta una altitud máxima sobre el nivel del mar de 1.949m en el Pico de Las Nieves, en la zona central de la Isla.

La obra se ubica en la zona noroeste, denominada “Isla Nueva”. Es la formación más reciente y presenta acantilados y lomas, así como con una densa red de barrancos y barranqueras de menor importancia. También destaca un rosario de conos volcánicos, tanto alineados como aislados.

La formación afectada por las excavaciones de los túneles es la formación basáltica, constituida por potentes apilamientos lávicos, ocasionando un relieve abrupto, modelado por la acción marina, que causa la formación de acantilados verticales. La potencia de esta formación llega a alcanzar los 1.000 metros.

La baja permeabilidad de los materiales que afectan a la traza, junto a las escasas precipitaciones y el nivel freático, siempre en cotas inferiores a la rasante, son los principales factores que hacen prácticamente nula la afección de la obra por los acuíferos.

Solución técnica

La complejidad de la orografía ha llevado a realizar un trazado del vial a base de 8 túneles y estructuras de hormigón (viaductos). A continuación, se describirán los túneles construidos, el sistema de excavación empleado y los productos utilizados para la ejecución de esta obra, entre ellos, el tipo de explosivo y su sistema de carga.

El tramo consta de una longitud de 7,75 km de nuevo corredor y 0,37 km adicionales de acondicionamiento de la vía secundaria de Agaete. Supone una disminución del recorrido del 55%respecto a la carretera actual. La Tabla 1 representa las características de los túneles que se ejecutaron durante la obra.

Tabla 1 Características de los túneles ejecutados en la obra

La Ilustración 1 detalla la sección tipo inicial que se empleó para la elaboración de los túneles.

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Ilustración 1 Sección tipo y diseño de las volduras

El método de excavación elaborado ha sido mediante perforación y voladura a sección completa.

El ciclo de trabajo consistió en las fases representadas en la Ilustración 2, completándose en turnos de 18-24 horas en diferentes túneles, alcanzando avances de hasta 25 a 30 metros diarios.

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Ilustración 2 Secuencia Ciclo de Trabajo

1 Perforación

La perforación se ha realizado a 51 mm (2”) con Jumbos de dos brazos robotizados, con un total de 705.900 metros lineales.

2 Voladura

El trabajo de voladura ha sido el más novedoso por el tipo de explosivo empleado. Orica introdujo al mercado español su producto premium Civec™ Control, que usa una emulsión matriz a base de nitrato de amonio con sensibilización “in-situ”. La emulsión matriz oxidante y por lo tanto, no explosiva, se almacenó en un depósito de MPIFES (Materias Primas Intermedias para la Fabricación de Explosivos) en las proximidades de los túneles a ejecutar. Es la primera vez que en España se utiliza emulsión sensibilizada in situ.

El explosivo Civec™ Control utiliza una solución gasificante para la sensibilización in-situ. La emulsión matriz es cargada vía un MaxiCharger™, el cuál es un equipo móvil de bombeo diseñado por Orica, donde la mezcla entre la emulsión matriz y la solución gasificante se hace efectiva y se convierte en explosivo dentro del barreno.

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Ilustración 3 Imagen del frente (izquierda) y unidad de bombeo (derecha)

3 Proceso de trabajo

Una vez que el MaxiCharger™ se encuentra posicionado en el frente de trabajo, se comienza la carga de los barrenos (representado en la Ilustración 4). La bomba se acciona con un controlador en el que se fijan los kilos de explosivo a cargar o la longitud de carga. Para ello, es preciso introducir datos tales como la densidad de la materia a bombear, el diámetro de los barrenos y, también, se pueden fijar los ciclos por minuto de la bomba.

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Ilustración 4 Equipo de Bombeo del explosivo Comercial MaxiCharger™

Una vez que accionamos la bomba, ésta comienza a bombear los dos agentes, emulsión matriz y gasificante, los cuales se unen en el anillo de agua o water ring de la manguera. Sin embargo, ambos productos no se mezclan sino hasta el extremo de salida de la manguera, donde mediante un inyector de geometría especial, se mezclan ambas materias primas para que el producto final comience su proceso de gasificación.

La solución gasificante reacciona con la matriz produciendo nitrógeno (gas). El gas crea pequeñas burbujas en la emulsión. Este gas tiene dos funciones principales: variar la densidad debido a la formación de burbujas de gas y sensibilizar la emulsión (las burbujas de gas se convierten en “puntos calientes” durante la detonación). El tiempo óptimo para alcanzar la gasificación es de 20 minutos, por lo tanto, una vez concluida la carga de la voladura el producto está preparado para ser disparado.

Para el disparo de la voladura, se dispuso de detonadores Exel™ junto con multiplicadores, Pentex™, de 25 gramos.

El proceso requiere un exhaustivo control de calidad de los productos. Por una parte, se comprueba que las soluciones gasificantes fabricadas en el MPIFE son correctas y para ello se toman medidas de densidad antes de introducirlas en los recipientes en los que se transportará al túnel. Además, son necesarias mediciones de densidades al Civec™ Control en el propio tajo para comprobar que se está realizando correctamente la gasificación y que, en el tiempo predeterminado, se alcanza la densidad deseada.

Beneficios operativos y económicos del proceso

A continuación, se detallan las principales ventajas de la utilización de la emulsión de sensibilización in situ, teniendo en cuenta la seguridad, flexibilidad y la operación.

1 Seguridad

  • Se elimina el transporte de explosivos sensibilizados.
  • No se requiere un almacenamiento de grandes cantidades de explosivo.
  • Manipulación con el explosivo únicamente en el proceso final, durante la carga del barreno.
  • El sistema permite la presencia de un suministro inerte a los frentes de trabajo, lo que aumenta los niveles de seguridad. Los equipos de bombeo de emulsiones para túneles permiten transportar, almacenar y transferir materias primas que son sustancias , de alta estabilidad.
  • El MaxiCharger™ es un sistema de bombeo de emulsión a granel utilizado por Orica en muchos países y presenta un nivel de seguridad único al entregar el producto.

2 Flexibilidad

  • Posibilidad de fabricar una amplia gama de productos a granel ya que las materias primas pueden modificarse para producir diferentes calidades de productos ajustándose a los requerimientos del proyecto. Por ejemplo, uso en suelos reactivos, barrenos ascendentes, reducción del nivel de humos/gases y/o barrenos profundos. También permite ajustar la energía final del producto al utilizar distintas concentraciones de agente gasificante, lo que permite separar el producto cargado en el perímetro del túnel respecto del producto utilizado en el centro del túnel. Con esto se puede controlar la afectación de la pared del túnel.
  • Gran capacidad de carga (aproximadamente 70kg/min).
  • Eliminación de residuos de embalaje.
  • Eliminación de la trazabilidad del producto.
  • Aumento de la cantidad de explosivo transportado por carretera, ya que, al tratarse de una matriz, se puede llegar a trasladar hasta 24T, frente a 16T con el uso de un explosivo convencional. Existe, además, una reducción del coste de transporte al prescindir del uso de escoltas.

3 Operación

  • Se generan menos gases nocivos cuando comparando con la utilización de ANFO o dinamita y por tanto se acorta el tiempo de evacuación y la posible exposición a los mismos, disminuyendo a su vez el ciclo con el consiguiente ahorro en el tiempo total de la obra.
  • Se reduce el tiempo de carga del explosivo y la manipulación manual que ha de realizarse, así como la cantidad de personal necesario para la realización de las voladuras.
  • Posibilidad de adecuar la cantidad de material necesario en función del terreno en cada momento.
  • Optimización del diseño de voladura, reduciendo la cantidad de barrenos a perforar y por ende, se acortó la duración del proyecto, inicialmente estimado en 4 años y finalizando a los 18 meses. La comparativa del diseño utilizando Dinamita versus el uso del explosivo Civec™ Control a granel se representa en la Ilustración 5.
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Ilustración 5 Comparativa del diseño de voladura utilizando Dinaminta o emulsión y ANFO (a la izquierda) y únicamente utilizando Civec™ Controla la derecha.

Mediante cálculos se ha hecho una comparativa entre 4 escenarios para productos de carga de la voladura:

  • Dinamita con ANFO.
  • Dinamita.
  • Explosivo encartuchado comercial.
  • Civec™ Control, emulsión de sensibilización in-situ.

Se han obtenido los siguientes resultados:

  • La cantidad de barrenos perforados (destroza más recorte), con el uso de Civec™ Control es 25% menor que si se hubiesen perforado para el uso de explosivos encartuchados convencionales.
  • El consumo específico, relación entre la carga del barreno y volumen arrancado por barreno, obtenido con el uso de Civec™ Control es entre 12% y 14 % menor que en el caso de utilizar explosivos encartuchados.
  • Los ahorros en explosivos, accesorios, perforación y personal con la utilización de Civec™ Control respecto a la utilización de los otros cuatro sistemas. Se detallan en la Tala 2:
Tabla 2 Representación ahorros comparando Civec™ Control con Dinamita.

Conclusión

Con el sistema de voladura aplicado y el uso de Civec™ Control en conjunto con el MaxiCharger™ se han generado beneficios en la mejora de la productividad, debido a la reducción de los tiempos de carga de las voladuras y la optimización del personal requerido; y, reducción de la cantidad de barrenos necesarios ya que la presión del explosivo al interior del barreno se incrementa y permite la carga de estos de manera más eficiente y flexible.

Además, existe un aumento considerable de la seguridad con el uso de la matriz de emulsión durante la carga, disminuyendo el tiempo de exposición del personal en contacto con el explosivo y reduciendo la contaminación por el menor uso de embalajes que supondría el uso de un explosivo encartuchado convencional u otro tipo de explosivo con una cantidad de gases sensiblemente más nocivos.

Por todo ello, el sistema de emulsiones explosivas Civec™ Control ha demostrado ser una sofisticada opción que permite la apertura de nuevos ciclos de desarrollo optimizados para la industria de la construcción de túneles en España, y que cuenta con experiencia probada en otras latitudes, especialmente en Europa, donde Orica utiliza este producto premium desde hace más de treinta años.

www.orica.com