La obra de reparación del Túnel del Roble Esther Esquilas Muñoz y Gonzalo Abad Muñoz

Mancomunidad de los Canales del Taibilla

esther.esquilas@mct.es

Ramón José Martínez Martínez

INATE Ingeniería de Agua y Territorio

Marco general del túnel en el Canal del Taibilla

El túnel del Roble, con una longitud de 3,5 km es parte del Canal del Taibilla, infraestructura principal de trasporte de agua desde la Mancomunidad de los Canales del Tabilla. Se localiza en cabecera del sistema de trasporte, en el denominado Canal Alto, ubicado en el término de Moratalla, el cual conduce las aguas almacenadas en el embalse del Taibilla.

Por el túnel del Roble se abastece con agua del embalse a todo el sistema Taibilla (la práctica totalidad de la Región de Murcia, y parte de la provincia de Alicante).

Tiene la particularidad de que es la única infraestructura de trasporte de agua para un número importante de municipios que totalizan unos 300.000 habitantes, los ubicados en cabecera del sistema (Albudeite, Bullas, Calasparra, Campos del Río, Caravaca, Cehegín, Librilla, Moratalla, Mula, Ojós, Pliego, Ricote, Ulea, Villanueva, Alhama y parte de Lorca).

Municipios abastecidos por el Túnel del Roble

El túnel del Roble funciona en lámina libre con sección en forma de ovoide de unos 4,35 m2, con 2,35 m de altura y 2,10 m de anchura, como se muestra en la siguiente imagen y una pendiente uniforme del 0,75‰.

Sección original del Túnel del Roble

Perfil longitudinal del Túnel del Roble

Problemática detectada

Aproximadamente a unos 400 metros de la boca norte y durante unos 500 metros contiguos se han evidenciado periódicamente desperfectos y agrietamientos que afectan parcialmente a la clave del túnel, a los hastíales y en mayor medida a la solera, presentando roturas y levantamientos puntuales de la misma.

Las primeras patologías documentadas ascienden a los años 70, aunque es probable que se iniciaran poco después de su construcción, en el año 1931.

Durante los últimos años en los que la problemática ha ido aumentando se han realizado reparaciones muy puntuales y localizadas, muy condicionadas por la explotación de las instalaciones por lo que se hace necesario darle una solución definitiva a la problemática detectada.

Patologías en encuentro hastial-bóveda reparadas Detalle de desconchadura

Bóveda con grietas en clave y desconchaduras

Desconchaduras en bóveda cerca del P.K. 0+650

Patologías en solera con desconchaduras en extremos y fisuras en el centro, cercanos al P.K. 0+770

En base a ello parece que se encuentran unas 7 unidades geológicas en el entorno del túnel buzando todas ellas sobre unos 30º con dirección 145º. Todas ellas son de naturaleza muy consistente (calizas, margas o areniscas) a excepción de una de ellas, en concreto arcillas rojas.

Con los sondeos realizados y la investigación en superficie, se ha podido representar el perfil geológico del túnel. Se muestra en el siguiente perfil geológico cómo las arcillas interceptan con la traza del túnel en la zona donde se han evidenciado los problemas.

Perfil geológico del túnel del Roble

Presencia de arcillas en sondeo realizado

Se han ensayado las arcillas y evidencian una expansividad alta (hinchamiento libre entre el 4-8% y presiones de hinchamiento entre 2-4 kg/cm2).

Las arcillas presentan bajos contenidos en sulfatos, descartando las hipótesis de expansividad asociados a la transformación de anhidrita en yeso por hidratación o a fenómenos de recristalización del yeso.

El origen del problema parece asociado a este estrato de arcillas aunque no se conoce el mecanismo físico que ha podido causar la patología.

Por un lado, los daños se producen a gran profundidad (unos 150 metros) por lo que no es probable cambios de humedad asociados a expansividad. Por otro lado, parece que hay variación del nivel freático pues el manantial que hay en el interior del túnel es variable.

Encima del estrato de arcillas se sitúa otro de calizas, y es posible que el agua de lluvia que recoge en superficie sea conducido por el contacto de ambos estratos hasta llegar al túnel. El túnel tiene también un dren que ha podido trasportar el agua desde unas zonas a otras.

También con las primeras grietas del túnel es posible que se hayan producido escapes de agua al terreno, quizás lavando la cimentación bajo los hastíales y modificando la humedad del terreno, si es que no estuviera ya saturado, toda vez que trasporta agua en lámina libre.

La sección del túnel es realmente débil pues solo tiene un revestimiento de hormigón de unos 20 cm por lo que aún siendo preocupantes los daños se puede decir que el fenómeno que los ha ocasionado no es de mucha intensidad, pues de lo contrario hubiera colapsado hace tiempo.

Es por ello que se puede concluir que los daños están asociados al estrato de arcillas rojas, que no se conoce bien el mecanismo físico que los genera pero que no es de mucha intensidad por lo que un reforzamiento estructural del túnel podría funcionar satisfactoriamente.

Condicionantes básicos

Las particularidades del problema para proponer una solución son las siguientes:

- Diseñar un refuerzo que pueda solucionar o al menos aliviar la problemática que presenta la instalación.

- Que esta solución pueda ser construida teniendo en cuenta que la sección del túnel es pequeña.

- Que mientras se construye este refuerzo se mantenga el servicio de suministro de agua a las poblaciones ubicadas aguas abajo del mismo. El sistema de explotación de la MCT solo podrá cortar el servicio en periodos de 24 horas como máximo. Estos cortes podrían realizarse cada 15/7 días.

- Durante ciertas épocas del año es necesario trasportar por el túnel caudales mayores que las necesidades mínimas de las poblaciones exclusivamente abastecidas para gastar el agua embalsada.

- El agua trasportada es potable (clorada) y cualquier actuación debe ser compatible con ello asegurando la salubridad de la misma.

- La zona afectada está a gran profundidad (sobre 150-200 metros).

- La boca de entrada es un paraje estrecho y angosto, con una rambla justo en la entrada, comunicado por un camino de tierra de 6 km, sin energía eléctrica ni comunicación móvil y distante a plantas de hormigonado.

- La zona de actuación se encuentra dentro de la ZEPA “Sierra de Moratalla” y parcialmente en el LIC “Sierra de la Muela”. La zona de la boca de entrada está calificada de elevado interés ambiental por la presencia de dos especies en peligro de extinción: “Teline patens” y “Phyllirea media”, además de otras especies de interés especial tales como quejigos, serbales, sabinas y enebros.

Especies protegidas en la entrada al túnel

Entrada al túnel del Roble

Como aspectos favorables para la búsqueda de una solución se identifican:

- La sección aún siendo pequeña para trabajar dentro, es holgada para trasportar los caudales de agua necesarios, admitiéndose una hipotética reducción de la misma.

- Cerca de la boca de entrada al túnel existe un salto en el canal, compuesto por una rápida en la que se pierden 50 metros y un aprovechamiento energético en by-pass (conducción forzada y turbina).

- Existe una curva en el canal en la boca de entrada, aspecto que facilita el ataque.

- Los caudales mínimos para abastecer a las poblaciones darían calados en el canal no muy elevados (70 cm) y con velocidades bajas (1 m/s). Otros caudales también requeridos en la explotación sí dan calados ya mayores (150 cm).

Solución estructural adoptada

La solución adoptada ha sido un refuerzo estructural convencional consistente en:

- Instalación de sostenimiento metálico en el interior del túnel a base de perfiles deslizantes tipo TH con contratabancas en la base y arriostramiento longitudinal. Estudiados los perfiles que permiten curvarse con radio similar al radio de la clave del túnel se ha seleccionado el perfil TH-16,5 con radio mínimo de doblado 0,9. Este es el perfil más pesado que podría curvarse con una forma similar al túnel.

- Hormigonado de 20 cm sobre las actuales paredes del túnel embebiendo los perfiles metálicos con hormigón con fibras, previa retirada manual de los depósitos de cal existentes.

Con esta solución la sección del túnel se reducirá pasando de 4,35 m2 (2,35 de altura y 2,10 de anchura) a 2,96 m2 (1,95x1,73) y permitirá un caudal máximo de 2.50 m3/s, suficiente para los escenarios actuales de explotación.

Refuerzo estructural para el túnel del Roble

Sección del túnel con refuerzo estructural

Solución constructiva

Tras decantarse por una solución para el refuerzo estructural, la verdadera dificultad era el poder construirla teniendo en cuenta todos los condicionantes anteriormente mencionados. Se disponía de la carga hidráulica suficiente (gracias al salto) para instalar una tubería a presión de pequeña sección (para poder suministrar el caudal mínimo imprescindible) y poder dejar la zona de actuación en seco para así poder ejecutar el refuerzo. La dificultad era instalar la tubería provisional con agua circulando (con el menor número de cortes posible) pero a la vez dejando espacio suficiente para posteriormente poder instalar algún medio mecánico para el trasporte de los materiales del refuerzo al frente, las cerchas y el hormigón.

La puesta en obra del hormigón era decisiva en este caso, pues requeriría de elementos especiales que a priori no estaba asegurado que entraran en la sección resultante.

Para las cerchas el problema era menor, pues había que solucionar solo el trasporte, ya que su colocación es manual. Se fabrican en varias partes, con peso limitado, para que pueda ser instalado de forma manual.

Tras descartar el gunitado (tanto por vía seca como húmeda), así como el bombeado desde el exterior y decantarse por el transporte y bombeo in-situ (mediante locomotora eléctrica, vagones hormigonera y bomba sobre raíles) el procedimiento constructivo ideado fue el siguiente:

- Instalar una tubería por el interior del túnel de pequeña sección para poder dejar en seco la zona de trabajo, de forma que el agua circule por la tubería.

- Instalar un tren para el trasporte del material desde la boca hasta la zona a reforzar (tanto cerchas, encofrados como hormigón).

- Ejecutar la entibación metálica con perfiles TH que permitan manejarlos manualmente, adosados a la sección existente previa limpieza de la cal existente.

- Ejecutar el hormigonado mediante hormigón tradicional in situ bombeado con el vagón-bomba sobre raíles, previo encofrando (solera y hastiales).

- El hormigonado de la clave será de difícil ejecución mediante el sistema de bombeo, estando previsto en caso de no ser factible realizarlo con gunitado por vía seca.

Planta de actuación para el desvío provisional de suministro de agua

Esquema de funcionamiento de la tubería provisional

Otras soluciones estudiadas y descartadas

Se han estudiado otro tipo de soluciones aunque finalmente han sido descartadas por diversos motivos. En concreto se ha estudiado el introducir una tubería de gran diámetro (1500/1600) flotando por el propio canal, que podría haberse ejecutado con polietileno o acero sin excesivas dificultades pero su resistencia mecánica ante la expansividad de las arcillas no era suficiente. También se barajó el inyectar el trasdós de esta hipotética tubería, pero finalmente se descartó por problemas de ejecución.

También se barajó la ejecución de un nuevo túnel, que debería ser completo (casi 4 km) para no interferir en el servicio y poder sacar la perforadora, pero ante la posible viabilidad de un refuerzo en los 500 metros afectados, y la posibilidad de ejecutarlos “rápida y económicamente” frente a la opción de túnel, se decidió posponer para más adelante esta posibilidad.

Planteamiento tubería provisional

Requerimientos para la elección del material de la tubería

Los requerimientos que se le pedían a una tubería para esta instalación eran los siguientes:

- La tubería se instala aérea para poder instalar entre ella y las paredes las cerchas y el hormigonado. Esto implica la necesidad de instalar previamente unos apoyos, lo que dificulta aún más la operación y por tanto sería deseable que la tubería tuviera buenas características mecánicas para minimizar su tamaño.

- Hay muy poco espacio por lo que la tubería debe ser delgada. Interesa que pese poco pues facilitará su manejo, aunque se instale flotando.

- El túnel está longitudinalmente ligeramente deformado, y la tubería debe mantenerse siempre a la misma distancia de la pared optimizando el espacio. Se requiere que la tubería tenga algo de flexibilidad o que su sistema de unión permita pequeños giros (no más de 1º).

- Se requiere una tubería lo más segura posible ya que el personal trabajará junto a ella, en un lugar confinado y disminuyendo al máximo la probabilidad de roturas. También se valora que el material sea dúctil para que hipotéticas roturas no sean explosivas.

- La tubería seleccionada, como tubería aérea, estará sometida a variaciones térmicas por lo que debe estar estudiado dicho fenómeno. No hay previsión de grandes saltos térmicos, ya que la tubería está dentro de un túnel, aunque la temperatura del agua puede cambiar. El problema en este caso es que la longitud es grande (1000 metros) y en línea recta. Tampoco se quiere trasmitir cargas axiales a la solera del túnel (sección débil de hormigón), con lo que la instalación deberá absorber las dilataciones.

- La tubería debe ser resistente a golpes externos. El manejo de las cerchas será manual, y será necesario girarlas para su colocación, con el consiguiente riesgo a sufrir golpes.

- En el proceso de instalación es posible que sea necesario realizar soldaduras y la tubería deberá ser resistente a las chispas de las soldaduras.

- La tubería va a ser sometida a velocidades grandes, como consecuencia del escaso diámetro que se va a poder instalar, por lo que es previsible problemas de vibraciones, ruidos, cavitaciones que en este caso serán condicionantes ya que en el interior del túnel habrá operarios trabajando. El evitar juntas disminuirá el riesgo de cavitación.

- Será necesario montar la tubería con agua circulando, por tanto la tubería debe poder acerrojarse en el exterior o mejor soldarse para facilitar la operación. Sería complicado enchufarla dentro del túnel. A la hora de sacar la tubería también sería deseable que pudiera tirarse desde fuera, al menos en varias partes.

- Es preferible evitar las tuberías con muchas juntas, que aunque pueden acerrojarse y montarse fuera, debe admitir poder montarla fuera y lanzarla con agua circulando.

Tuberías estudiadas

Se ha analizado la posibilidad de utilizar varios materiales. Se ha considerado el uso de todos los materiales y en especial el acero y el polietileno.

Con relación a la unión de los tubos inicialmente se pensó en juntas soldadas, ya que ocupan menos espacio que los enchufes, y se podría lanzar y sacar más fácilmente desde fuera, con técnica similar a emisarios. Por el contrario las soldaduras van a dar mayor relevancia al problema de las dilataciones y contracciones térmicas de la tubería, complicando el diseño. Para el caso del acero la soldadura también complicaría el poder ajustarse lo más posible a la pared, ligeramente deformada longitudinalmente, ya que no son aplicables técnicas de curvado en frío. Por el contrario los enchufes solucionan el problema de las dilataciones, pudiendo acerrojarse las juntas, pero el diámetro exterior de las mismas no lo hacía compatible con el poco espacio disponible.

Incluso se diseñó una junta flexible acerrojada para tubería de acero muy estrecha, mecanizando ligeramente los extremos de la tubería, y acerrojándola con unos tornillos, aunque finalmente se descartó también por el espacio. La holgura disponible entre el tren, el espesor del refuerzo y la tubería es de escasos centímetros y hay que tener en cuenta la deformación longitudinal de los hastíales del túnel.

La longitud a instalar dentro del túnel son casi 1000 metros, lo que hubiera implicado esfuerzos grandes para los acerrojamientos. Con tubos de 12 metros serían necesarias unas 80 uniones.

Finalmente se decidió ir a junta soldada en aras a aumentar la garantía y facilitar la instalación. Cualquier imprevisto dentro del túnel tiene difícil solución, ya que la única forma de trabajar es manualmente.

En definitiva se estudió más a fondo el acero y el polietileno.

Con el polietileno se soldaría a tope en el exterior y se lanzaría flotando el tubo, colocándolo en unas camas previamente instaladas. La flexibilidad longitudinal del material facilitaría enormemente que el tubo se pegara al hastial. Las camas se habrían colocado ligeramente desalineadas y equidistantes al hastial.

Para el acero, la instalación se había solucionado de una forma más complicada. Al no disponer de esa flexibilidad longitudinal, para adaptarse a la pared (aspecto muy importante) había que cortar la conducción en varios tramos de tubería. Con la topografía obtenida se podía encajar un eje de forma que habría que partir el km de tubería en unos 15 tramos, algunos de 30 metros en la zona más deformada y otros de 90 m en la menos deformada. Entre cada dos tramos se colocaría una unión flexible (tipo Arpol) para girar la alineación (no hacia falta más de 0.5º) y así la tubería quedaría muy equidistante a la pared. La longitud máxima de los tramos en las zonas donde no estaba deformado el túnel estaría limitado por las posibilidades de absorber movimientos de la junta arpol (ancho especial de 300 mm) y también la factibilidad en el lanzamiento y trasporte. Si limitó a tramos de 78 metros como máximo para facilitar el proceso de lanzamiento.

En la tabla siguiente se observa la comparación de dilataciones para el caso de utilizar acero y PE. Los axíles introducidos para el supuesto de coartar los movimientos son similares, pero la dilatación es muy diferente, 186 mm para el acero y 2876 mm para el PE.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EFECTOS DE LA TEMPERATURA

α 11 0.000001 α 170 0.000001E 2.1 1000000 E 0.014 1000000

Var Tª 20 Var Tª 20Longitud Vano 846.00 m Longitud Vano 846.00 m

Var longitud teorica 186.12 mm Var longitud teorica 2876.40 mmTensión 462.00 Kp/cm2 Tensión 47.60 Kp/cm2

Axil 29.26 t Axil 26.38 t

Caso Acero Caso PE

Tubería seleccionada

La instalación podía haberse ejecutado con los dos materiales, tanto el acero como el polietileno. Para el caso del polietileno la dilatación seria el mayor inconveniente, ya que un salto térmico de 15º supondría un desplazamiento de 2800 mm, pero se podía haber solucionado mediante un paso deslizante sobre el muro de cierre final, de forma que lo que tuviera que deslizarse lo hiciera pasado el muro de cierre. El movimiento era muy grande para absorberlo mediante juntas tipo arpol. La presión a la que trabajará la

tubería en el interior del túnel es pequeña (del orden de 30-0 mca) con lo que un PN6 se tendría un coeficiente de seguridad a corte plazo alto.

Finalmente se decidió realizar la instalación con acero, tras solucionar el problema de adaptarse a la pared y las dilataciones, resueltos ambos con el troceado de la conducción y la incorporación de las uniones flexibles tipo arpol.

Otro peso más en la decisión es la gran resistencia mecánica del acero (a golpes, ante caídas ocasional de alguna cercha, mayor distanciamiento de apoyos, rotura mas dúctil,...) así como liberar más espacio por su delgadez.

Diseño hidráulico de la instalación

El aspecto que da viabilidad hidráulica a la obra es el salto hidráulico de Murtas, ya que sin esa carga aguas arriba de la entrada al túnel hubiese sido imposible plantear una tubería a presión de pequeño diámetro. Se aprovecha la tubería forzada de la central hidroeléctrica en diámetro 1300 mm para minimizar las pérdidas de carga.

El proceso del cálculo hidráulico y la selección final del diámetro fue un proceso iterativo, ya que muchos datos eran desconocidos a priori, como la longitud exacta del tramo sobre el que se iba a trabajar, el espacio necesario para trabajar en el interior del túnel,…, con lo que en los tanteos previos de diámetro y pérdidas de carga se trabajó con longitudes algo superiores de conducción con el fin de quedarse del lado de la seguridad.

Como resumen de los tanteos previos:

Resumen de cálculo hidráulico

MaterialDíametro

exterior (mm)Díametro

interior (mm)Margen en

válvula (mca)

Velocidad en conducción

(m/s) Q MÁXIMO (l/s)

Velocidad en conducción

(m/s)

Acero 610 600 29.71 2.12 1405 4.97Acero 559 549 27.26 2.53 1180 4.98Acero 508 498 24.43 3.08 970 4.98

PEAD PN6 630 581.8 29.58 2.26 1325 4.98PEAD PN10 630 555.2 28.36 2.48 1205 4.98PEAD PN6 560 517.2 25.9 2.86 1045 4.97PEAD PN10 560 493.6 23.7 3.14 950 4.96

Caudal de diseño (600 l/s) Caudal máximo

Finalmente como ya se ha comentado se optó por una tubería de acero de diámetro interior 500 mm, que para el caudal de diseño de 600 l/s tiene una velocidad de 3 m/s.

Por otro lado, para maniobrar la conducción y mantener en carga la tubería forzada existente de la que se derivaría la conducción provisional, se hacia necesario el concurso de una válvula de regulación que se ha colocado antes de la entrada al túnel debido a la dificultad de instalar la válvula en el interior y para dejar el tubo dentro del túnel a poca presión por seguridad; dicha válvula tendrá un diámetro de 600 mm y controlará la presión en la tubería forzada, de forma que al mantener dicha presión esté manteniendo un nivel en la cámara de carga (ya que la pérdida de carga en la tubería de 1300 es despreciable), no controlará el caudal, sino que la válvula permitirá pasar todo el agua que llegue con tal de mantener el nivel en cabecera.

Una vez establecidos todos los parámetros y la planta definitiva de la actuación se montó un modelo con el software comercial Surge 2010 que sirviese tanto para régimen permanente como para régimen transitorio.

En el modelo en planta se observa un primer tramo hasta alcanzar la entrada del túnel y un segundo tramo rectilíneo que corresponde al eje del túnel (la zona marcada en verde es donde se realizará el refuerzo).

Un perfil de la conducción desde la cámara de carga hasta la descarga final sería el siguiente (líneas piezométricas para 600 l/s en verde y el caudal máximo (alrededor de los 1000 l/s sin limitación de velocidad en rojo).

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Distance (meters)

710

720

730

740

750

760

770

780

Ele

vatio

n (m

eter

s)

Tubería forzada

existente 1300 Tubería 500 en interior del Túnel

Válvula de regulación

La válvula es tipo multichorro que se posicionará para dar paso al caudal. En la siguiente gráfica se observa el caudal y la apertura de la válvula para diversos escenarios (las curvas corresponden a la pérdida de carga concreta del caudal).

Perdida-Apertura-Caudal (600 mm)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Apertura (%)

Ca

ud

al (

m3/

s) Q máximo

800 l/s

600 l/s

400 l/s

200 l/s

Numéricamente esto es:

Caudal Perdida de carga a

introducir con la válvulaApertura Estimada

l/s mca %200 40.7 21%400 38.9 33%600 30.4 47%800 18.4 62%

1015 3.4 100%

Con el fin de dotar de mayor seguridad a la instalación, para evitar un fallo de telemando o una apertura total de la válvula, que podría provocar velocidades excesivamente altas se dispone en la válvula de un tope mecánico que limite su apertura, dicho tope es regulable y permitirá impedir el paso de un caudal mayor al que se estime en cada momento.

Con el esquema propuesto se ha pretendido que la presión de la tubería en el interior del túnel sea la mínima posible, aunque por el perfil dispuesto queda el problema de que al cerrar completamente la válvula el primer tramo de la tubería en el interior del túnel quedaría con presión negativa, puesto que la devolución de agua al canal en el punto final se realiza a través de una compuerta que crea la contracarga para mantener la tubería en presión y que no se descargue totalmente.

Pero esa contracarga es limitada a menos de la altura del túnel (aproximadamente 1,5 metros con respecto a la solera), con lo que la clave de la tubería a la entrada, que por geometría tiene aproximadamente 1,5 metros de diferencia de cotas con respecto a la solera, esta justo en el límite y ante un cierre de la válvula de regulación quedará ese tramo algo descargado, ante lo cual se ha colocado en ese punto una ventosa de gran capacidad para aducción de aire.

Por otro lado al tratarse de una tubería con escasísima pendiente (pendiente del canal 0,75 ‰) y con poca presión se han dispuesto purgadores de gran capacidad cada 60 metros de forma que el aire disuelto pueda ser expulsado.

También se ha calculado el transitorio de la instalación, simulando el cierre de la válvula según diferentes tiempos regulables, de esta forma se comprueba que las presiones en la instalación son compatibles con los elementos proyectados.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Distance (meters)

710

720

730

740

750

760

770

780

Ele

vatio

n (m

eter

s)

Time 0.3003

En esas condiciones la sobrepresión en la tubería existente es de alrededor de un metro de columna de agua.

Diseño mecánico de la tubería

Al optarse finalmente por tubería de acero el esquema estructural de la conducción provisional se ha basado en tramos rectilíneos con apoyos cada 6 metros, con discontinuidad estructural entre ellos para eliminar el efecto de las dilataciones, pero manteniendo la estanqueidad de la conducción.

La longitud de los tramos es variable, en función de la geometría longitudinal del túnel; en la imagen se observa como el empuje de las arcillas ha deformado algunas zonas del túnel (escala exagerada), imponiendo para el diseño que las juntas de dilatación coincidieran con los quiebros del túnel y que la longitud máxima de los tramos no superara los 90 metros.

as comprobaciones que se han realizado se refieren al cálculo individual de cada tramo de conducción, Lcon sus respectivos apoyos y a la compatibilidad de las dilataciones de los diversos tramos.

- Cada tramo independiente tiene un esquema simétrico partiendo de un apoyo central fijo y apoyos deslizantes a cada lado a 6 metros de longitud, únicamente en los extremos se colocan 2 apoyos deslizantes que distan 1,5 con un último tramo en voladizo de 1,5 metros para minimizar la flecha.

- Se comprobó cada tramo como viga continua comprobándose las flechas y obteniendo las

os, tanto para el esfuerzo vertical como para los posibles esfuerzos

rnos.

reacciones en los apoyos.

- Se comprobaron los apoyhorizontales residuales debido al rozamiento entre tubería y apoyo. Dadas las características del apoyo, que era regulable para adaptarse a las irregularidades de la solera del túnel se comprobaron los tornillos de unión y posteriormente la placa de anclaje a la solera.

- Se realizaron pruebas para comprobar la resistencia de la solera a la extracción de pe

Pruebas realiz dinamómetro

- Por otro lado se comprobó la compatibilidad de las dilataciones. En la tabla se exponen todas las posibles combinaciones de tramos con las separaciones iniciales estimadas, así como las separaciones máximas y mínimas. La unión arpol de 300 tiene un ancho útil de 240 mm.

adas con

Separación

inicialSeparación

máximaSeparación

mínimaTramo 1 Tramo 2

mm mm mm

42 42 150 159,8 140,254 54 150 162,6 137,466 66 150 165,4 134,678 78 150 168,3 131,790 90 150 171,1 128,942 54 150 161,2 138,854 66 150 164,0 136,066 78 150 166,8 133,278 90 150 169,7 130,342 66 150 162,6 137,454 78 150 165,4 134,666 90 150 168,3 131,742 78 150 164,0 96,054 90 150 166,8 133,242 90 150 165,4 134,6

Proceso de montaje de la tubería

Para los trabajos en seco, en días de corte de agua, existían los siguientes condicionantes:

bajar en seco dentro del túnel de jornadas de 24 horas distanciadas 15 días.

por trabajar en

disponía de energía y no se podía utilizar grupos electrógenos en el interior del túnel.

necesario tener en cuenta lo

rio cumplir un rígido protocolo de potabilidad.

00l/s que implican calados de 1,5m y velocidades moderadas.

y velocidades bajas.

que solo podrían trabajar en este último supuesto, y

Condicionantes especiales

- Solo se disponía para tra

- El trabajo en seco estará condicionado por unas condiciones de potabilidad y ambiente confinado.

- No se

- El trasporte de los materiales en los trabajos en seco había que hacerlo manualmente (carretilla).

- El túnel está deformado longitudinalmente y con depósitos de cal.

- No se disponía de comunicación entre operarios dentro del túnel (los walki no funcionabandentro).

Para los trabajos con agua, además de su propia dificultad, también era siguiente:

- Será necesa

- Los caudales que circulan por el túnel son variables. Habitualmente pueden circular sobre 15

- En ocasiones circulan caudales superiores.

- Los caudales mínimos que pueden circular, para el abastecimiento a las poblaciones sin alternativas, rondan los 600-700 l/s que implican calados de 60/70 cm

Tras varias pruebas de trabajo con buzos se observópor tanto sería necesario coordinar los trabajos con la explotación general del sistema, alternando periodos de trabajo con otros donde en el interior no podría trabajarse.

Toma de datos topográficos

La toma de datos topográficos era primordial para diseñar las instalaciones. Era necesario conocer realmente las secciones del túnel ya que estaba deformado, para poder diseñar tanto el tren, la tubería y posteriormente las cerchas (se fabrican varios tipos).

El problema fue que se disponía de muy pocas horas de trabajo (en cortes de agua) y se necesitaban secciones de 360º. Se solucionó mediante un escáner topográfico que en una única jornada de trabajo fue capaz de tomar toda la superficie. No obstante hubo que relacionarlo con el exterior y se necesitó otra jornada de toma de datos por clásica.

Plano tomado por el escáner topográfico

Ejecución de los apoyos de la tubería (camas)

Las camas se diseñaron de forma que pudieran montarse con agua circulando para lo que había que hacerlas regulables en las tres direcciones, ya que la precisión del replanteo y montaje con agua no era la deseada. Además la presencia de cal dificultaba la instalación. La fase más complicada era el trasporte, colocación y el perforar la solera. La cama se diseño en 3 piezas.

Partes de apoyo de tubería Apoyo desplazamiento

Despiece de un apoyo. Dimensiones Apoyos instalados

Una de las fases más complicadas del montaje de la tubería provisional fue la instalación de las camas de apoyo con agua circulando por el canal.

El trabajo lo realizó un equipo de buzos profesionales que trasladó y montó el material mediante una barca, con un caudal rebajado a unos 700 l/s, lo que equivale a unos 75cm de altura de agua con respecto a la parte central de la solera del túnel.

El proceso comenzaba con la desinfección de las piezas y del personal mediante una solución de hipoclorito sódico que se aplicaba por pulverización o inmersión. La segunda opción sólo se usaba para las piezas, no para las personas.

Desinfección de personal y materiales

Una vez desinfectado todo en el interior de una carpa que cubre la entrada al canal, se procedió a bajar el material y a cargarlo en una barca que se introdujo al inicio de los trabajos de montaje de apoyos y que se mantuvo en el interior del túnel hasta la finalización de los mismos.

Traslado de materiales y herramientas

Durante un día de corte se marcaron en los muros laterales la ubicación de los apoyos, con lo cual, durante la fase de instalación se trasladaba el material y se iban fijando en cada PK señalado sin necesidad de medir longitudinalmente dentro del canal con el agua pasando. La medición que se hacía durante el montaje era sólo la relativa a la distancia perpendicular al muro lateral.

Cada apoyo se compone de tres piezas que van atornilladas entre sí y a su vez a la solera del canal.

La primera de ellas es la placa de anclaje, que se fija al suelo mediante 4 spits de 16 cm de longitud y 2,2 cm de diámetro. Previamente estos spits fueron ensayados en una prueba con dinamómetro que resultó plenamente satisfactoria, teniendo una resistencia cercana al 50% más de lo exigido.

Las perforaciones para los spits se hacían con un taladro de accionamiento hidráulico, alimentado por una centralita que en las zonas más cercanas al inicio de la entrada se instalaba en el exterior y que para los trabajos en la parte final de la actuación se instalaba sobre la barca que servía de transporte para el material y las herramientas.

Instalación (en seco) de una placa de anclaje

Una vez fijada la placa de anclaje se atornillaba la cuna donde descansa el tubo y sobre ésta la abrazadera encargada de sujetarlo.

Placa de anclaje y cuna de apoyo de tubería

Las dos piezas superiores no se apretaban ya que no era posible conocer su posición definitiva hasta que se realizara el correspondiente replanteo en un día de corte. Día en el que se llevaban a su posición definitiva tanto en cota como en eje, para que todas aquellas que formaran un tramo quedaran perfectamente alineadas.

Alineado definitivo de un apoyo

Instalación tubería interior

Compuertas auxiliares

Debido a la variabilidad de los niveles en el agua y a que el proceso de trasporte y posicionamiento por encima de la cama se necesitaba un calado mínimo, se instaló dentro del túnel una compuerta abatible que podía levantarse del suelo mediante un sistema hidráulico accionado a 20 metros de la compuerta, a 1 km de la entrada, para elevar el nivel si era necesario en el proceso de montaje del tubo.

Compuerta interna cerrada

Compuerta interna abierta

.

Compuerta exterior para acceso a túnel Cajón aliviadero de excesos para el trasporte tubos

Soldado de tubos de 12 m sobre bancadas de rodillos para formar carretes de 36 m

Situando 3 tubos de 12 m sobre 4 bancadas de rodillos de giro transversal, de tal forma que las uniones queden sobre las dos bancadas centrales, se procede a soldar a tope para formar un carrete de 36 m. El sistema de soldadura usado es mediante TIG.

En el caso de los carretes presoldados de 42 m que se han usado para formar los tramos de 78 m, se ha añadido medio tubo de 12 m al carrete de 36 m.

Caseta de protección para labor de soldadura Colocación de tubos sobre los rodillos

Soldadura terminada

Corte del muro del canal

El corte en el muro del canal se ha realizado mediante hilo de diamante, dado que el espesor de los muros (superior a 1 m) no hacía posible la utilización de otros sistemas más habituales como los discos de corte.

El proceso comienza realizando 4 perforaciones en las 4 esquinas de la zona a cortar, a través de las cuales, 2 a 2, se va introduciendo el hilo de diamante para ir procediendo al corte de cada uno de los lados del bloque que se extraerá.

Perforación para introducir el hilo de diamante Máquina de corte con hilo trabajando

Corte realizado

Introducción de un carrete de 36 m en el túnel

Una vez soldado el carrete de 36 m se pasa con la ayuda de una grúa de las bancadas de rodillos de giro transversal a las de giro longitudinal, que permitirán introducir el carrete dentro del túnel.

Las bancadas del exterior serán de altura fija mientras que las del interior serán de altura variable.

El carrete se introduce empujando manualmente.

Introducción manual Boya marina

Rodillo de altura variable en interior del túnel Rodillo de altura fija en exterior del túnel

Unión de 2 carretes

Con un carrete dentro del túnel y uno fuera se procede a su unión.

Dejando en el exterior el extremo del que previamente hemos introducido, se suelda a tope al extremo del que tenemos en el exterior. De esta forma pasa a ser un único cuerpo antes de su completa introducción y traslado a su ubicación definitiva.

Unión de dos carretes

Botadura del carrete

Una vez que el carrete está completamente dentro del túnel se procede a bajar los rodillos de altura variable, con lo cual el tubo queda flotando. De esa forma ya está listo para ser trasladado a su lugar de fondeo.

Carrete en flotación tras bajar las bancadas de rodillos

Transporte del carrete

Cuando el carrete está flotando en el agua, se inicia la fase de transporte, en la que es empujado manualmente por varios buzos hasta su lugar de fondeo.

Transporte de carrete empujado manualmente por buzos

Fondeo

Una vez que el carrete está situado en la vertical de su ubicación, mediante el uso de un separador que mantiene constante la distancia con el anteriormente instalado, comienza la maniobra de fondeo.

Consistente en el vaciado controlado de la boya delantera y el guiado del carrete con las abrazaderas de los apoyos, para evitar posibles desviaciones.

Ubicación de carrete mediante separador Vaciado controlado de la boya y retirada

Fondeo del carrete Guiado de carrete con abrazadera del apoyo

Carrete instalado

Cuando el carrete queda descansando sobre los apoyos se procede a terminar de instalar las abrazaderas superiores y a retirar la boya trasera.

Carrete instalado Detalle de abrazadera instalada

Colocación Arpol

La colocación y apriete de las uniones arpol, se ha realizado en seco durante un corte. Era muy importante marcar exactamente su posición para que los movimientos de la tubería no produzcan su salida. Se pondrán unos topes en funcionamiento para evitarlo definitivamente.

Colocación de unión arpol

Colocación purgadores

La colocación de purgadores se realizó en un corte. No se podía soldar por los humos generados, por lo que se realizó mediante taladros de aire comprimido y abrazaderas.

Pieza salida al exterior del túnel

Para colocar la pieza de la tubería justo en la entrada al túnel fue necesario ejecutar un estrechamiento en el canal (ataguía) durante un corte para en varios días perforar con hilo una ventana por la que sacar la tubería.

Instalación tubería exterior

La ejecución del tramo exterior no presenta mayores dificultades

Planta general de tubería exterior Inicio de la tubería exterior

Ubicación caudalímetro Tramo de tubería en pendiente

Arqueta para válvulas Tramo de entrada al túnel

Pruebas de la tubería instalada

Las pruebas se realizan durante dos días y tenían por objeto observar el comportamiento de la tubería y del automatismo que debe mantener la cámara de carga llena, evitando que se vaciara el tubo de 1300 mm de diámetro.

Se pretende comprobar el funcionamiento mecánico de la instalación (camas, uniones arpol, movimientos por temperatura) así como vibraciones, ruidos para diferentes caudales de paso.

La particularidad fue que hubo que realizarlas con agua circulando, para lo que en una primera fase y con caudales crecientes se pasó agua por la tubería y por el canal simultáneamente, por lo que la tubería estaría exteriormente con agua (a media sección de la tubería). De forma gradual se fue incrementando el caudal por la tubería por lo que iba decreciendo en el canal, aunque en la parte final de la misma estaba siempre con nivel de agua, ya que no estaba ejecutado el muro (solo se ejecutaría antes de la entrada definitiva en servicio).

El automatismo se probó engañando al sistema y pasando agua además de por la tubería por la rápida, con lo que una vez estabilizada la válvula para mantener un nivel en la cámara, se movían las compuertas que daba paso al agua por la rápida y la válvula se movía hasta equilibrar nuevamente la altura a mantener. Así se regulo la programación y bandas muertas del PID.

Otros aspectos singulares

Desinfección y trabajos en agua potable

Para los trabajos de desinfección, tanto de los elementos a introducir dentro del túnel con agua circulando (camas, tubería, elementos accesorios para la instalación, etc) como de los buzos necesarios para desempeñar tal labor se confeccionaron unos procesos consensuados por la AT y la UTE.

Normativa de referencia:

- Normativa de la American Water Works Association ANSI/AWWA C645-02, Standard for Desinfection of Water-Storage Facilities.

- Consenso de Normas para buceo comercial y operaciones submarinas. 5ª Edición. Asociación Internacional de Contratistas de Buceo. Capítulo 12.

- Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano.

- Real Decreto 865/2003, de 4 de julio, por el que se establecen los criterios higiénico-sanitarios para la prevención y control de la legionelosis.

La instalación de las camas de apoyo para la tubería a instalar en el interior del túnel se realizó mediante buzos con el agua potable circulando. Es por ello que tanto los buzos, como las propias camas y el material necesario para su correcta instalación dentro del túnel fueron perfectamente desinfectadas antes de introducirse en el interior del mismo de manera que la calidad del agua no se vio modificada.

Para realizar la desinfección de los buzos y los distintos elementos se habilitó un habitáculo confinado (carpa), en el que se realizaron las labores de desinfección, que evitaron la contaminación desde el exterior con polvo o cualquier otra sustancia que pudiera provocar un aumento de turbidez del agua o una pérdida de la calidad biológica y sanitaria de la misma.

Los buzos entraron en el túnel con un traje nuevo que no había sido usado anteriormente y una escafandra autónoma. El traje y los demás elementos accesorios de éste, tales como, escafandra autónoma, botella de oxígeno, chaleco, botas, guantes, etc, fueron limpiados con agua a presión antes de proceder a su desinfección de manera que toda suciedad fuese eliminada. Dicha limpieza previa se realizó antes de introducir el traje por primera vez en el habitáculo confinado para desinfección. Igualmente se procedió con las camas y el material necesario para su instalación. Este proceso se realizó en la zona habilitada junto a la carpa para tal tarea.

El habitáculo se instaló alrededor de la entrada actual al canal (arqueta de registro). Se hizo una solera de hormigón en todo el suelo del habitáculo con pendiente descendente que facilitaba el vertido del agua clorada sobrante del proceso de desinfección hasta una arqueta de almacenamiento en la que se procedió a su neutralización con bisulfito sódico como paso previo al vertido al cauce natural.

Junto a la carpa y conectada con la misma por uno de sus laterales se ubicaron dos módulos o casetas que se utilizaron como vestuario y ducha con hipoclorito sódico respectivamente. La entrada a dichos módulos solo se podía realizar desde el interior de la carpa. En el primer módulo los buzos procedían a vestirse con los trajes y se colocaban todo el equipo necesario. Seguidamente eran desinfectados mediante un baño mediante pulverización con pistola a presión. La pulverización se realizó con una disolución de hipoclorito sódico con una concentración mínima de 200 ppm de cloro. Una vez desinfectados los trajes, los buzos podían descender a través del registro hasta el interior del canal.

La desinfección de las camas y de los demás elementos a introducir en el canal se realizó dentro de la carpa en el espacio habilitado para ello. Las camas se desinfectaron mediante un baño con inmersión completa en una disolución de hipoclorito sódico con una concentración mínima de 200 ppm durante no menos de 2 minutos. Las camas una vez desinfectadas se agruparon y se introdujeron en el interior del canal cerca del registro existente, quedando lastradas allí. De esta manera se podía desinfectar un elevado número de camas y se mantenían limpias en el interior del túnel con el agua circulando hasta que se procediera a su instalación definitiva. El resto de elementos a usar para la instalación de las camas se desinfectaba cada vez que se introducían en el canal.

Uno de los elementos necesarios para la instalación de las camas por parte de los buzos fue una barca con la que desplazaban las camas hasta su lugar definitivo. Debido al tamaño de la barca una vez desinfectada ésta se introdujo dentro del canal y se dejó allí perfectamente amarrada y lastrada durante todo el periodo que duraron los trabajos de instalación de las camas. Dicha barca también fue limpiada y desinfectada antes de ser introducida en el canal

Para llevar a cabo un control de la calidad del agua antes del inicio de los trabajos se procedía a una toma de análisis a la entrada y a la salida del túnel y a una muestra completa de la calidad del agua por una Empresa Homologada por la MCT. Una vez por semana, mientras se realizaban las labores de instalación de camas con agua circulando la Empresa Homologada realizaba una toma de análisis para evaluar la calidad del agua a la entrada y a la salida del túnel. El control diario de la calidad del agua se realizará por parte del personal designado para tal tarea por la UTE. Se procederá a la toma de muestras antes del registro de entrada y a la salida del túnel a mitad de la jornada de trabajo de los buzos.

Para la desinfección de la tubería DN500 a introducir dentro del túnel con agua circulando, se actuó de manera similar a lo comentado anteriormente salvo que, debido, a la longitud de los tubos la desinfección no se realizó en un espacio confinado.

Primero se procedió a limpiar cada tubo, por dentro y por fuera con agua a presión para quitar la posible suciedad acumulada. Una vez realizada dicha tarea se desinfectaron, uno a uno, los tubos tanto interiormente como exteriormente, siendo acopiados en una plataforma de hormigón construida para tal fin. La desinfección interna se realizó mediante una tobera a presión que lanzaba agua clorada (con la misma concentración que se usó para desinfectar las camas) introducida por un extremo del túnel y desplazada mediante una cuerda y una plataforma con ruedas hasta el otro extremo. Una vez desinfectado el interior se procedió a tapar con plástico las bocas de los tubos para que no se ensuciasen. La desinfección exterior se realizó mediante pulverización con mochila.

La desinfección final se realizó en el mismo momento del lanzamiento del tubo hacia el interior del túnel. Conforme se iba lanzando se iba desinfectando mediante pulverización el exterior del tubo.

Seguridad en el trabajo

Dadas las especiales características del túnel, no sólo resulta un espacio confinado, sino que además se encuentra circulando agua potable, los sistemas de trabajo escogidos para taladrar y fijar los apoyos de la tubería no han sido los habituales para éste tipo de tareas.

De éste modo, para realizar las perforaciones de los spits que sujetan las camas de apoyo de la tubería a la solera del canal se ha utilizado un taladro de accionamiento hidráulico. Estaba accionado por una centralita hidráulica que o bien se instalaba en el exterior para las perforaciones más cercanas o se instalaba sobre una barca para las correspondientes al interior del túnel.

Entre la centralita y el taladro se encuentran dos latiguillos, impulsión y retorno, que son los encargados de darle al aparato el caudal de aceite necesario para trabajar.

Se escogió este sistema porque era el que mayores garantías ofrecía en cuanto a potencia y seguridad. Un aparato eléctrico en un ambiente húmedo no ofrecía la suficiente seguridad, así como uno neumático no ofrecía la suficiente potencia. Dejándose este último tipo de accionamiento para trabajos donde las necesidades de potencia son menores.

Centralita hidráulica Taladro de accionamiento hidráulico

Para el montaje de los purgadores de la tubería se ha instalado una línea de aire comprimido a lo largo del túnel con una toma cada 60 m que permite usar todo tipo de herramientas ligeras de accionamiento neumático, como puede ser un taladro, una llave para apretar tuercas, etc…

Línea de aire comprimido y derivación

En cuanto a los elementos de seguridad empleados por parte del responsable de este área en la obra caben destacar, entre los usados, para el control del ambiente dentro del túnel y los elementos de protección individual.

Los aparatos para realizar mediciones de gases en el túnel son dos:

- MSA: Mide oxígeno (O2), monóxido de carbono (CO), metano (CH4) y ácido sulfhídrico (H2 S).

- Bräger XAM 5000: Mide oxígeno (O2), cloro (Cl2) y gases explosivos.

En los elementos de protección individual específicos para el interior del túnel, independientemente de los genéricos para toda la obra, tienen especial importancia las mascarillas faciales de protección completa (nariz, boca y ojos) con filtro A2 y B2.

La protección de los ojos es necesaria si se alcanzara una alta cantidad de cloro en el aire.

Además de estos dispositivos, para entrar en el túnel es necesaria una tarjeta identificativa que se entrega a un responsable encargado de anotar la hora de entrada y de salida de cada persona.

Antes de entrar por primera vez en las instalaciones, se le da una charla a todo el personal de la UTE sobre trabajos confinados específica para el túnel, además de poner en conocimiento de cada uno de ellos el plan de emergencia.

Trasporte del material

Dadas las especiales características del lugar de trabajo, debido al espacio reducido y al agua circulando, la realización de cualquier tarea, que en otras circunstancias no acarrearía problema alguno, se vuelve bastante más complicada. Así ocurre en el traslado de las bancadas de rodillos interiores (de altura variable) o en el de las piezas que componen la compuerta de regulación del final de la actuación.

Tanto el transporte de los rodillos como el de las piezas de la compuerta (atornilladas para evitar soldaduras en el interior del túnel), se realizó mediante flotación gracias a la ayuda de boyas marinas.

A cada una de las piezas se les adosaron una o varias boyas inflables que las hacían flotar por completo o permitían, al menos, no tener que trasladarlas como un peso muerto.

Introducción de piezas de la compuerta con la ayuda de boyas marinas

Introducción de bancadas de rodillos con la ayuda de boyas marinas

Bancada de rodillos en flotación

Entorno ambiental

La actuación en el Túnel del Roble (central hidroeléctrica, almenara de entrada, acueducto y entrada al túnel) se encuentra dentro de la ZEPA “Sierra de Moratalla” y parcialmente en el LIC “Sierra de la Muela”.

Para realizar la obra era necesario realizar un despeje y desbroce del terreno que circundaba la entrada al túnel y proceder a la ocupación temporal de parte del lecho del arroyo Murtas sobre el que pasa el acueducto que conecta la almenara con la boca del túnel.

La Dirección General de Patrimonio Natural y Biodiversidad de la Región de Murcia redactó un Informe de afección a la Red Natura en el que constató que existían en la entrada del túnel y en la zona de actuación dos especies de elevado interés por estar en peligro de extinción: “Teline patens” y “Phyllirea media”, además de otras especies de interés especial tales como quejigos, serbales, sabinas y enebros.

Ante la necesidad imperiosa de realizar la obra se indicó por parte de los técnicos la forma de proceder de cara a proteger, en la manera de lo posible, las especies más significativas:

- Se procedió al transplante de los individuos de “Teline patens” y “Phyllirea media” encontrados en la zona de actuación, así como de las otras especies de interés que permitieron dicha operación.

- Restauración de las riberas del Arroyo Murtas consistentes en la plantación de diversas especies en los marcos y porcentajes indicados por los técnicos ambientales en dos tramos de 400 metros aguas arriba y aguas abajo del acueducto que une la almenara con la boca del túnel.

“Teline patens” junto al acueducto de la entrada al túnel

Ejecución del Refuerzo estructural

Elección del sistema

La limitación y principal problema en la ejecución del refuerzo (cerchas más sección de hormigón) en las condiciones descritas en apartados anteriores han sido:

- Puesta en obra del hormigón.

- Trasporte de los materiales desde el exterior hasta la zona de trabajo (1 km mas alejado).

Para la puesta en obra se han estudiado:

Gunitado por vía seca

Aunque existe maquinaria convencional capaz de adaptarse a unas dimensiones tan reducidas, en principio, se intenta reducir su aplicación al mínimo, debido a la gran cantidad de material de rechazo que generaría, con el inconveniente que supondría su limpieza y posterior retirada, además de la atmósfera insalubre que se generaría en un espacio confinado como el que nos ocupa.

Gunitado por vía húmeda

Una vez consultadas las principales casas especialistas en la aplicación de esta modalidad de gunita, nos encontramos con que no es posible su aplicación con tecnología de sus marcas, por las limitaciones de espacio.

Hormigonado convencional

Una vez descartada casi por completo la posibilidad de gunitado, nos centramos en el hormigonado tradicional. Para el transporte del hormigón hasta la zona afectada se estudian diferentes posibilidades:

- Bombeo desde el exterior, cuyas limitaciones eran:

la gran distancia a la que se encuentra la zona de actuación,

la poca cantidad de hormigón a aplicar (600 m3 aproximadamente), quizás 12 m3 al día, con peligro de atascamiento de la tubería y hormigón rechazo en tubería.

la necesidad de conseguir una mezcla de hormigón con una química muy sofisticada.

- Perforaciones sonda verticales desde la montaña, para verter el hormigón, cuyas limitaciones eran:

la cota a ejecutar los sondeos sobre el túnel en la zona de afección es de más de 150m,

no soluciona transportes horizontales necesarios,

posibles disgregaciones del hormigón .

- Transporte y bombeo in-situ mediante locomotora eléctrica, vagones hormigonera y bomba sobre raíles.

Esta alternativa, fue la solución adoptada finalmente para el transporte de los materiales (tanto hormigón como los perfiles THN), de los medios auxiliares y del personal necesario hasta la zona de actuación. Sus limitaciones eran la dificultad para encontrar un sistema tractor como el enunciado (tren eléctrico) de las dimensiones y geometría requeridas y que sea además, capaz de transportar y bombear hormigón.

Descripción del sistema

La elección del tren no depende únicamente de su tamaño, sino que además, es necesario que posea una geometría que encaje con la sección del túnel por tratarse de una sección en forma de ovoide.

Locomotoras de batería.

2 UDS de Locomotoras de batería Clayton 4Te Clayton, cada una completa de cargador y 2 uds. de baterías.

Ancho de vía 610 mm .

Dimensiones: 864mm ancho x 1400mm altura (max.) x 3165mm longitud

Las locomotoras fueron construidas en 1985 y han sido reacondicionadas recientemente de acuerdo con las recomendaciones de EN 1889-2:2003 (máquinas móviles para trabajos subterráneos – locomotoras sobre vía).

El conjunto de la locomotora está constituido por la batería y la locomotora propiamente dicha. La locomotora consta de un bastidor construido en acero laminado y electrosoldado donde se alojan los equipos eléctricos y mecánicos cuya composición está indicada en la Figura agrupándose conforme a:

Sistema eléctrico de tracción: compuesto de una caja de fusibles, toma de corriente que permite la conexión de la batería con los circuitos de consumo, un controler que le permite al conductor regular el sentido de marcha y la velocidad de la máquina y dos motores de corriente continua que, a través de un engranaje piñón/corona, transmiten el movimiento a los rodámenes.

Sistema eléctrico de alumbrado: compuesto por un interruptor, un faro en la parte delantera y otro en la trasera, un sistema de protección contra sobrecargas y sobreintensidades y un conmutador en el panel de control para la selección de la luz larga o la luz corta.

Sistema de freno: accionado manualmente mediante un volante situado en la cabina.

Freno hidráulico de emergencia: permite el frenado rápido en caso de emergencia.

Sistema de suspensión de motores y rodámenes.

Areneros.

Panel de Control: permite seleccionar la luz larga, consultar el estado de la carga de la batería y utilizar la sirena.

La batería, está formada por un cofre con tapa abatible, revestido de material aislante y resistente a los ácidos que aloja 48 elementos acumuladores, agrupados en dos grupos de 24 elementos, lo que permite disponer de 48 ó 96 V según las necesidades de tracción. Cuenta además con una caja de fusibles donde se alojan los portafusibles y los fusibles.

Batería Locomotora

Vagones de transporte de hormigón

3 uds de Vagón de 0.8 m³ capacidad de hormigón, con propulsión eléctrica 415v/ 3-ph/ 50Hz.

Ancho de vía 610 mm .

Estos vagones han sido proyectados y construidos nuevos para este proyecto, debido a que los vagones existentes tenían dos limitaciones que los hacían inservibles: constaban de bomba de hormigonado neumática (requerirían de instalación adicional neumática a lo largo del túnel con un rendimiento al menos dudoso) y el hormigón que son capaces de bombear (sin estropear su sistema de bombeo) únicamente admite un tamaño máximo de árido en hormigón de 12.

Los vagones tienen velocidad fija de agitación del hormigón y (2.2 kW) y están adaptados con un panel de arranque que permite operaciones hacía delante y hacía atrás.

Dimensiones: 800mm/850mm ancho x 1200mm altura x 3300mm longitud sobre amortiguadores.

Vagón para el transporte de hormigón

Bombas y centralita

Se han adaptado unas bombas de hormigón pequeñas que pueden bombear árido hasta 15 mm de tamaño máximo. Los rendimientos y presiones de estas bombas son muy exagerados para nuestras necesidades y por tanto debemos restringir al máximo su capacidad, así, pasaremos de 20 m³/h de hormigón y una presión de 40 bares (salida bomba) a 4 m³/h y mínimo 4 bares de presión en salida bomba. Con esta presión se puede hormigonar junto al encofrado (pérdida de 2.5 por tubería +1,5 de pérdida con altura).

Este sistema nos permitiría utilizar las bombas desde 5 (4 bar de salida bomba) a 20 m (12,5 bar de salida bomba) de distancia y además tener un control por medio de la hidráulica de la presión que entra en el encofrado por la clave.

Vías

Ancho de vía 610 mm y raíl S-20.

Intercambiador de vía