Construcción de túneles. Proyectos europeos

Proyecto Safe T

https://ec.europa.eu/transport/road_safety/sites/roadsafety/files/pdf/projects/safe-t.pdf

El objetivo del Safe T es prevenir los sucesos críticos peligrosos para la vida humana, el medio ambiente y las instalaciones. Propone medidas preventivas para evitar accidentes/incidentes e incorpora los requisitos mínimos de Seguridad en Túneles de la Directiva Europea 2004/45 EC para la red Trans-Europea de carreteras

Occupational Health Safety Risk Management in tunnel Works, ITA WG5; Safe Working in tunnelling, ITA WG 2004; Temporary and Mobile Construction Site Directive.

Requerimientos de la Directiva Europea, normativas comunitarias CEN Standars, Health and Safety B561642001, ITA Working Group on Health and Safety in Work: Guidelines for good Tunnelling Practice 1987; HSE Healt and Safety executive; HSE report 453; SHE code 2006; OSHA Ocupational Safety and Health Administration, Safety and Health Risk Management MOSHAB 1999; ISO Standards, BSEN12111:2002, ISO 9001, BSEN ISO 10472-3 1998.6, BS EN 12336:2005; Quality in tunnelling, ITA AITES WG 16 2004; EU Strategy on Health and Safety at Works 2007-2012, Recomendaciones AFTES. [42]

La seguridad global de los túneles tiene que abordarse desde las primeras etapas del proyecto. Jumbo hidráulico computerizado utilizado en la perforación del túnel de Llobregat.

El programa está enfocado a gestionar los cuatro primeros factores indicados anteriormente. El programa incluye las siguientes recomendaciones:

– Gestión de la seguridad: mantenimiento, inspección, auditorías, investigación del accidente.

– Gestión de tráfico: política y operadores.

– Servicios de emergencia: preparación, entrenamiento, integración.

– Operador del túnel: procedimientos y entrenamiento.

El Safet T es de aplicación a túneles existentes y futuros.

Proyecto UPTUN

Este proyecto está enfocado a las investigaciones y a las medidas paliativas después de producido el incendio en el túnel. Pretende reducir las consecuencias de los accidentes y de los incendios, mejorando la resistencia al fuego de los materiales —la seguridad frente al fuego— de modo que permita el autorescate y la intervención inmediata para limitar los daños. [40]

El UPTUN se centra en la lucha contra el fuego y en el comportamiento humano antes del accidente. Toma en consideración también la geometría y el trazado del túnel, así como sus instalaciones mecánicas y eléctricas. El proyecto pretende mejorar la resistencia al fuego de los túneles existentes.

La utilización conjunta de los proyectos Safe T y UPTUN ofrece la mejor guía práctica para gestionar la seguridad de los túneles existentes.

Proyecto DARTS

El proyecto europeo DARTS (Durable and Reliable Tunnel Structures), ha desarrollado métodos operativos y herramientas prácticas en siete áreas de trabajo (WP), con el objetivo de buscar el costo total óptimo y el método constructivo más adecuado, utilizando un diseño integrado y fiable y una metodología racional, que tiene en cuenta y valora económicamente los riesgos que tiene el túnel, los aspectos medioambientales y económicos a lo largo de su vida útil y la prolongación de su vida en servicio, prestando especial atención a la integridad estructural del túnel, así como a los aspectos de seguridad en todas sus etapas de desarrollo. [67]

En definitiva, el DARTS pretende elegir, entre varias alternativas estudiadas, aquella que, minimizando el costo total, ofrece una satisfactoria garantía de seguridad.

El concepto de diseño integrado índica que el DARTS considera y valora económicamente todas las incertidumbres que rodean a un túnel en el modelo de toma de decisiones. Estas incertidumbres se integran en el momento de asignar la probabilidad de que se produzca un suceso no deseado, tomando en consideración la fiabilidad de la estructura, en relación con sus estados límite últimos.

Las incertidumbres son de índole diversa: sobre la fiabilidad de los datos y de la información manejada; sobre los costos estimados de las modificaciones de diseño para hacer frente a los riesgos; sobre el comportamiento, en el tiempo, de la estructura (durabilidad); sobre las condiciones geotécnicas y el comportamiento de los terrenos; y sobre los impactos que el túnel produce sobre el medio ambiente.

Uno de los objetivos principales, como ya se ha indicado, es prolongar la vida útil en servicio del túnel (¿100 años?), analizando y valorando económicamente aspectos como: la corrosión; la impermeabilidad; los drenajes; la fisuración de los revestimientos; la acción del hielo, del CO2, y del agua del mar; y los ataques químicos a los hormigones y a otros materiales utilizados en su construcción.

Otro de los aspectos importantes que considera el proyecto DARTS, es el relativo a los impactos medioambientales que produce la construcción y explotación del túnel. El DARTS intenta evaluar económicamente las consecuencias de estos impactos, utilizando modelos específicos cuando se dispone de ellos. Algunos de estos impactos son: las emisiones, la calidad medioambiental, el consumo energético y las emisiones de CO2 implicadas en la fabricación y el transporte de la maquinaria y de los materiales utilizados, así como la generación de ruidos, vibraciones, polvo y otros disturbios producidos al medioambiente (Safe and Reliable Tunnels. Innovative European Achievements. First International Symposium; Prague, 2004).

El diseño óptimo es el de costo mínimo total del ciclo de vida del túnel elegido de entre todas las alternativas de diseño seleccionadas. El término “costo estimado” se refiere al costo neto (costo-beneficio).

Para encontrar el costo mínimo es necesario hacer mínima la expresión:

CE = [Costoconstucción + Cmantenimiento + Cexplotación + Criesgo remanente + Cdemolición] Esperable

CE = Costo total esperable

El costo del riesgo remanente, es el que permanece a pesar de las medidas diseñadas para paliar los efectos.

Los costos evaluados comprenden los relativos a los efectos externos sobre el medioambiente, los costos no financieros generados en las diferentes fases durante la vida útil del túnel y los generados por los riesgos durante su vida útil. La evaluación total económica del ciclo de vida comprende los costos financieros de construcción, explotación, mantenimiento, reparaciones y demolición, y la valoración económica de los efectos sobre la sociedad, como: costos financieros, medioambientales, de los riesgos del tráfico y los beneficios a los usuarios. Los costos generados por el tráfico consideran también los posibles beneficios a los usuarios (ahorro de tiempo, de combustible, etc.).

Proyecto TUNCONSTRUCT

En el proyecto europeo de investigación TUNCONSTRUCT intervienen 41 socios de 11 países —con una participación destacada de España— que forman un equipo interdisciplinar, con un presupuesto de 28 millones de euros para 4 años (2005-2009). Es el mayor proyecto de investigación individual acometido por la Unión Europea hasta el momento. En él intervienen varios organismos y universidades españolas. [77]

Este proyecto pretende mejorar la Industria de la Construcción Subterránea, mediante la aplicación de nuevas tecnologías y métodos que permitan reducir los costes y los plazos de construcción, mejorando la seguridad durante la construcción y la explotación y mejorando la sostenibilidad de la construcción subterránea, disminuyendo el impacto ambiental.

En definitiva TUNCONSTRUCT promueve la mejora de la calidad global de la obra subterránea, referida a la totalidad de su vida útil. Esta mejora producirá, en los próximos años, un considerable ahorro en las inversiones europeas destinadas a las infraestructuras.

Dentro de los objetivos generales, destaca el de reducir los costes y los plazos de construcción así como los costes de explotación y mantenimiento, prolongando la vida útil operativa de la obra subterránea (durabilidad de la estructura).

El programa TUNCONSTRUCT es una plataforma de optimización integrada de la construcción de túneles que toma los datos de cuatro subproyectos, utilizando un sistema de información UCIS (Underground Construction Information System) que, de un modo continuo, prepara la información y los datos necesarios para elegir las soluciones más adecuadas, considerando el ciclo completo de vida del túnel.

El programa utiliza cuatro subprogramas: SP1 Diseño, SP2 Nuevas Tecnologías, SP3 Nuevos Procedimientos y SP4 Mantenimiento y Servicios. Estos subprogramas están conectados entre sí, funcionando como un instrumento de planificación que permite elegir la mejor alternativa de entre varias analizadas, utilizando los más completos programas de cálculo de ingeniería. Para la transmisión de la información generada en el túnel se utilizará una red GPRS (General Packet Radio Service).

Arquitectura de red GPRS5

El diseño del túnel se realiza en fases, etapa por etapa, manejando una gran cantidad de datos. Todos los datos de los modelos de simulación y los sistemas expertos desarrollados por los socios del proyecto se reúnen en el sistema. Las áreas SP2 y SP3 están siendo desarrolladas por las empresas españolas FCC y Dragados, respectivamente.

Las principales indeterminaciones en el diseño provienen de las condiciones geológicas del terreno. Para reducir estas incertidumbres, el programa utiliza modelos geoestadísticos que determinan la dispersión física de los parámetros geotécnicos. [19, 26, 30, 37, 44, 45, 47, 80, 81, 82, 83]

Finalmente, se confecciona un modelo del proyecto subterráneo en 3D, a partir del cual un sistema experto preselecciona un método de construcción adecuado. El paso siguiente es realizar el diseño detallado de la solución ideal, mediante un sistema experto que maneja una gran cantidad de información y agrupa datos ofreciendo acceso, en todo momento, a los conocimientos de “cerebros expertos” y programas expertos, que utilizan la inteligencia artificial y la lógica difusa (fuzzy logic) así como modelos de simulación precisos para mejorar el prediseño del método constructivo. El programa, por tanto, realiza el prediseño de un túnel determinado utilizando los conocimientos disponibles en red, proporcionando una herramienta útil previa al desarrollo del proyecto.

  • 5 GMSC = Gateway Mobile Switching Center (Puerta de enlace móvil central de conmutación).
  • MSC/VLR = Mobile Switching Center/Visited Location Register (Central de conmutación Móvil/Registro de Ubicación de Visitante). BSC = Base Station Controller (Controlador de estaciones base).
  • BTS = Base Transceiver Station (Controlador de estaciones). HLR = Home Location Register (Registro de ubicación base).
  • EIR = Equiment Identity Registrer (Equipos de la identidad de inscripción). PCU = Packet Control Unit (Unidad de control de paquetes).
  • SGSN = Serving GPRS Support Node (Servicio de apoyo GPRS nodo). PLMN = Public Land Mobile NetWork (Red móvil pública).
  • GGSN = Gateway GPRS Support Node (Nodo de soporte GPRS pasarela).
  • GPRS = General Packet Radio Service (Servicio general de paquetes por radio). SMS = Short Message Service (Servicio de mensajes cortos).
  • PSTN = Public switched telephone network (Red telefónica pública conmutada).
  • PSPDN = Packet-Switched Public Data Network (Paquete de conmutación de red de datos públicos).

Conclusiones

Para satisfacer las demandas sociales, en el siglo XXI será necesario que se produzca un incremento del desarrollo tecnológico aplicado a las obras subterráneas, que permita alcanzar los siguientes objetivos:

  • – Incrementar los niveles de seguridad durante la construcción y la explotación de los túneles.
  • – Abaratar los costos y reducir el tiempo de construcción.
  • – Reducir la inversión total incrementando el período de vida útil, en servicio, de los túneles.
  • – Reducir el impacto al medio ambiente producido durante su construcción y explotación.

El cumplimiento de estos objetivos plantea exigencias como:

  • – Realizar diseños más precisos y fiables.
  • – Mejorar el conocimiento de los terrenos y su comportamiento en rotura.
  • – Desarrollar y utilizar metodologías de análisis, mitigación, evaluación y gestión de los riesgos específicos inherentes a los túneles.
  • – Mejorar las técnicas de construcción haciéndolas más seguras y eficaces.
  • – Desarrollar máquinas capaces de mayores rendimientos y de un funcionamiento más seguro (robótica, automatismo).

Estos objetivos únicamente pueden ser alcanzados implantando un sistema de calidad global que incluya todas las fases de desarrollo del túnel, desde los estudios previos hasta el final de su vida útil, pasando por las fases de proyecto, construcción y explotación.

El sistema de calidad global debe extenderse a todos los aspectos relacionados con el túnel, como: medio ambiente, seguridad, riesgos, durabilidad, diseño, construcción, …

La implantación de este sistema exige la utilización de nuevas tecnologías: en la instrumentación, manejo, transmisión y tratamiento de los datos generados en el proyecto, la construcción y la explotación, que permita hacer un seguimiento, en tiempo real, de los trabajos a lo largo de las diferentes fases del desarrollo del túnel.

La consecución de la calidad global exige que los diferentes equipos encargados de desarrollar cada fase —proyecto, construcción, explotación— intervengan también en el desarrollo de las demás, permitiendo la necesaria interacción entre ellos, de modo que quede asegurada la homogeneidad y la continuidad de criterios, y se disponga de una visión conjunta y un desarrollo completo de los múltiples aspectos técnicos que deben ser tenidos en cuenta a lo largo de la vida del túnel en sus diversas fases.

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