31 mar. 2016

Hidro-demolición en el interior de las presas

¿Es posible demoler en el interior de una presa sin vibraciones?

Sí, es posible y en este post te voy a contar como lo conseguimos con agua a presión.

 ¡Qué sí! sólo con agua a presión

A la hora de realizar demoliciones en presas, la hidrodemolición, aporta una de sus principales ventajas respecto de los métodos tradiciones, no provoca vibraciones. El resto de la estructura otros elementos que contiene como: compuertas, tuberías, válvulas, péndulos y otros dispositivos de auscultación, etc., no se verán afectados por las vibraciones, como podrás ver en el siguiente post.




1. Introducción

La ejecución de obras de mantenimiento o rehabilitación en las presas, requiere en ocasiones la necesidad de demoler grandes cantidades de hormigón en el cuerpo de la presa. Bien sea para ampliar una galería existente, crear otra nueva, rescatar válvulas, cambiar compuertas, etc., las alternativas de demolición de hormigón existentes para el contratista eran los tradicionales métodos a destroza, hasta la llegada de la hidrodemolición, que es la única técnica que permite la extracción controlada del hormigón, sin afectar al resto de la estructura.

En el siguiente post tocaré muy por encima los tradicionales métodos de demolición, para constrastarlos con la nueva técnica con agua a presión. Luego, hablaré de los detalles a tener en cuenta para emplear la hidrodemolición de forma satisfactoria y en plazo. Finalmente, te daré unos números sobre rendimientos, consumos, etc., teniendo como fuente trabajos ejecutados por HIDRODEM, como el que te muestro a final.

Espero que lo disfrutes y que puedas comentar al final si tienes alguna duda o experiencia que pueda enriquecernos a todos.


2. Métodos tradicionales de demolición en presas

La principal preocupación durante una demolición es extender su efecto más allá del previsto.

2.1. Martillos neumáticos

El uso de martillos neumáticos en estructuras sensibles como una presa provoca vibraciones a lo largo de la estructura, por lo que resulta impensable emplearlo en las zonas más superficiales debido al riesgo de creación de grietas, fisuras y zonas de debilidad que pueden provocar el colapso de la estructura.

Análisis de las fisuras originadas por el empleo de martillos neumáticos
Por otro lado, su empleo de forma manual o robotizada en espacios confinados conlleva riesgos para la salud de los operarios, al estar expuestos al polvo, ruido y vibraciones .

2.2. Sucesivos cortes secantes y fragmentado de bloques creados

El empleo de herramientas diamantadas, sean de hilo, disco o corona hueca, buscan la separación de bloques de hormigón del resto de la estructura. Estos posteriormente, deberán ser fragmentados por métodos a destroza, para que puedan ser extraídos y trasladados fuera de la presa.

En la primera fase de corte, armaduras y otros elementos metálicos embebidos en el hormigón serán seccionados, lo cual no es un problema si no han de ser reutilizados. Sin embargo, la presencia de barras de armado dificultará más la posterior labor de fragmentación. Esta labor será muy lenta y penosa para los operarios, sobre todo si se emplean martillos neumáticos por lo mencionado en el punto anterior.

Si se desea acelerar el proceso se pueden emplear quebrantadores hidráulicos. Estos emplean pistones introducidos en los taladros, conocidos como Dardas, que someten al bloque a presiones superiores a 300 bar hasta que provoca el estallido por la línea de fisura creada. Su efecto puede resultar caprichoso y descontrolado si la presa cuenta ya con microfisuras y con retomas de hormigonado próximas. Finalmente si hay elementos metálicos embebidos, será igualmente necesario el empleo de martillos neumáticos, con lo cual, la vibración es inevitable.

2.3. Múltiples taladros y aplicación de cemento expansivo

Los cementos expansivos necesitan ser confinados en un espacio como una grieta o un taladro, para cuando endurezcan y aumente de tamaño provoquen una fractura del bloque de piedra u hormigón. Para controlar el plano de fractura, habitualmente se realiza una serie de taladros continuos que intenten guiar el camino. Aunque en muchas ocasiones  no siguen un patrón muy definido si la zona a demoler presenta zonas fisuradas o débiles.

Al igual que en los métodos anteriores, se utilizan equipos neumáticos para realizar las perforaciones, normalmente a rotopercusión. Además, para la extracción de los bloques separados, se necesitan martillos neumáticos para desencajar los paralelepípedos formados. 

Este método es un poco impredecible en cuanto al plazo y al plano de rotura. A veces, hay que repetir la perforación y colocación del cemento expansivo, esperar a que este fragüe, y comprobar de nuevo el efecto conseguido. Si inexplicablemente, la química no ha hecho su "bien" su trabajo y acaba disipándose o consiguiendo una rotura inferior a la esperado, habrá que repetir el proceso. En el peor de los casos, por contra, se pueden crear daños fuera del área que queremos demoler



Se comprueba que el plano de rotura se produce no por donde el operario ha previsto, sino por donde la estructura es más débil. Cuidado con el empleo de quebrantadores allí donde existan planos de fisura, retomas de hormigonado o proximidad al contacto hormigón-roca; el margen de error puede ser muy amplio.


2.4. Explosivos dentro de la presa

En cuanto al uso de explosivos, resulta complicado controlar la propagación de las ondas sísmicas en el interior de la estructura, no cumpliendo por tanto con la ley de amortiguación de vibraciones.


Ejemplo de uso de explosivos en una galería

La principal preocupación es la posibilidad de exceso de vibraciones en la estructura de la presa durante la apertura de la galería que potencialmente puedan causar roturas y daños en la estructura de la presa y en los elementos especialmente sensibles. La limitación de los valores de vibración se establece de acuerdo con la norma DIN 4150 (ver Tabla).

Norma DIN 4150

Hasta aquí, creo que queda claro que en el interior de una presa no conviene provocar mayores daños que los pretendidos, que estos sean controlados y que no se produzcan sorpresas. Sobre todo si tenemos la presa en carga y se haya colocado un escudo en la entrada de desagüe de fondo.


3. Hidrodemolicion en el interior de las presas.

A la vista de las consecuencias de los anteriores métodos de demolición, la demolición con agua a presión en el interior de las presas es la mejor opción, no sólo por la NO transmisión de vibraciones, sino también, por los altos rendimientos que se obtienen.



3.1. No es una técnica nueva, es una técnica contrastada

La hidrodemolición fue desarrollada en Suecia en la década de 1980. Desde entonces es un método ampliamente aceptado para la reparación del hormigón en toda Europa y América del Norte. 


Sabías que ya a principios del siglo XX se empezaron a usar cañones de agua a alta presión para la explotación de minas.

dibujo extraído del libro Hydroblasting A.M.





















La hidrodemolición está indicado en estructuras sensibles, como son las presas, en las que se requiere eliminar hormigón de forma controlada. A todas luces, no se puede comparar con otras técnicas a destroza. 

Si quieres saber más acerca de la historia de la técnica, te recomiendo que eches un vistazo a este post enlace.

3.2. Preparación.

Preparar el trabajo de hidrodemolición es fundamental. Hay infinitas formas de abordar el trabajo en el interior de una presa, pero cualquiera de ellas requiere preparación. Previamente han se de ser definidos los parámetros del chorro a emplear, los medios y equipos que lo manejaran.





No hay dos presas y dos trabajos iguales, cada una necesita una solución específica y para llegar a ella es fundamental tener claro lo siguiente:
  • ¿Qué trabajo hay que hacer?
  • ¿Qué tipo de hormigón tiene la presa en la zona a intervenir?
  • ¿Cuánto volumen de hormigón hay que extraer?
  • ¿De qué plazo disponemos?
  • ¿Dónde se halla la zona de trabajo? 
  • ¿Cómo se accede a ella?
  • ¿Hay limitaciones de tamaño para introducir máquinas, medios auxiliares y utillaje?
  • ¿Cuál es el espacio de trabajo disponible?
  • ¿Qué condiciones ambientales tendremos cuando chorreemos?
  • ¿Cuál es la distancia entre la bomba de presión y el tajo?
  • ¿Cómo sacaremos los residuos generados?
  • y muchas más...

Abordar un trabajo en el interior de una presa, con medios, equipos y procedimientos convencionales, es un error. Hay que invertir muchas horas en preparar hasta el más pequeño de los detalles.


A modo de ejemplo, el hormigón de una presa, por lo general, se parece poco al empleado en los puentes.





No todos los hormigones son iguales, este de la imagen es de máxima dificultad

Un error en la consideración del material a demoler, significa modificar la configuración y el procedimiento de actuación sobre la marcha. Las estimaciones sobre rendimientos, consumos, costes, etc.., se van al traste nada más empezar la obra.

El resto de preguntas responden a la necesidad sobre otros medios como: robots, accesorios, lanzas modificadas, etc., y cómo será su implantación en el tajo. 


3.3. Diseño de la solución

Como punto de partida, el especialista experimentado debe elegir el tipo de bomba a emplear. Esta, debe tener suficiente potencia para demoler el hormigón con un rendimiento aceptable, pero sin perder de vista que la fuerza de retroceso que genera sea admisible para la capacidad del accesorio robotizado que vaya a emplear.

Esto es importante, porque en el interior de una presa existen muchas limitaciones: acceso, espacio, visibilidad, ventilación, etc. 






A continuación, hay que pensar como vamos a aplicar el chorro, combinando tiempos de demolición, con tiempos para retirada de material y de reposicionamiento para un nuevo avance. Como resultado, redactaremos un procedimiento de trabajo que deberá ser comprendido y asumido por todo el equipo de hidrodemolición.

Este procedimiento requiere mucho trabajo, implicando a la oficina técnica, al responsable de taller y al capataz de la operación.

3.4. Algunos datos de hidrodemolicion en presas

Los rendimientos medios obtenidos en presas oscilan entre 1,5 m3 a 4 m3 por turno de 8 horas. Son más elevados al principio y se reducen a partir de ser necesarios reposicionamientos. A partir de entonces, suelen ser más regulares.

En cuanto a consumos de agua, de media, el aporte por hora es de 8 m3 y bomba. Este agua puede ser tratado para su vertido sin problemas. También existen sistemas de reciclaje si fueran requeridos.  

La inversión necesaria para este tipo de hidrodemolición especial, junto con el plazo de ejecución necesaria, deberían de establecerse tras una pequeña prueba real in situ y la elaboración del procedimiento de trabajo por parte del especialista. Normalmente, en fase de proyecto, no hay presupuesto para este estudio y lo único que le queda al proyectista es recurrir a la experiencia de los especialistas.

Por ofrecer un orden de magnitud, en HIDRODEM, estimamos el precio entre 1500 € y 3500 € por m3 en trabajos de hidrodemolición en galerías de dificultad baja a media, teniendo en cuenta un hormigón con árido similar al de la muestra siguiente:



4. Caso práctico. Rescate de válvulas en la presa del Pajarero


Fotografías con detalles del trabajo





Puedes ampliar la presentación para ver mejor los detalles

Video explicativo del proceso de hidrodemolicion en el interior de la presa






Recordatorio: Los rendimientos alcanzados con hidrodemolición están vinculados al árido que compone el hormigón. En este caso, se trata de un Hormigón Compactado con Rodillo o HCR. 

¿Quieres saber cómo nos fue? llámame y te daré más detalles.


5. Conclusión

Sí, se puede. Podemos hidrodemoler en el interior de una presa sin causar vibración alguna y obteniendo unos rendimientos más que aceptables. Pero, hay que prepararse adecuadamente, porque cada presa es distinta.




Autores:

Laura Llorente 

Arquitecto 

Eduardo Martínez
Waterjetter - CIP Nivel 2 NACE



Si quieres conocer otras aplicaciones puedes encontrarlo en la web de HIDRODEM 



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La primera empresa de hidrodemolición de España

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