Juegos de presión

Autor: 

Claudia González Catalán
|
02 Agosto 2018
| |
0 Comentarios

Crédito de fotografía: 

Cortesía de los entrevistados

Me gusta: 

Piedra sobre piedra se levanta en el Oriente de Cuba, el segundo puerto más importante de la Isla. Después de tres años, ya se insinúa la punta de tierra donde debe atracar el progreso en Santiago de Cuba a partir de 2019.Como quien observa desde lejos un buque partiendo aguas, la Ciudad Heroica asiste al movimiento perenne del “puerto chino”, bautizado así por la participación de la China Communication Construction Company Ltd., a partir de un memorandum de entendimiento con ASPORT.

Según el diseño, la nueva Terminal Portuaria Multipropósito Yarayó, del puerto santiaguero, tendrá capacidad para recibir buques de más de 50 mil toneladas, con 200 metros de eslora, 32 de manga y hasta 12 metros y medio de calado. También podrá operar más de 565 mil toneladas métricas de carga en distintos formatos (saquería, contenedores o a granel), el doble de lo que actualmente se procesa en el Guillermón Moncada, explica el ingeniero Walter Niuvo, director de la Unidad Básica Inversionista (UBI) Yarayó, del Grupo Empresarial de Transporte Marítimo Portuario.

TRATAMIENTO DE LOS SUELOS

“La inversión persigue fundamentalmente la reducción de fletes por concepto de estadía, a partir de la elevación del rendimiento portuario, sustentado por equipamiento de alta tecnología para la carga y descarga, y por técnica especializada para el traslado de mercancías desde y hacia almacenes.

Una rada de esta magnitud, precisa de obras civiles para complementar su actividad primaria y exige requerimientos de seguridad para evitar desviaciones en la loza que provoquen la futura detención de las operaciones o la necesidad de constantes reparaciones.

Poco más de 15 meses tomó a los ingenieros y ejecutores hacer firme en la tierra robada al mar y acondicionarla para resistir un muelle, un centro de operaciones, dos almacenes techados y un patio de contenedores. En esta fecha, ya las estructuras superiores comienzan a competir por las alturas, pero la historia comienza en los cimientos.

Estreno en Cuba

En apenas un año y tres meses, se comprimieron largos capítulos de la historia geológica de la zona portuaria de Santiago de Cuba. Primero fue solo mar. Una boca de bahía que engullía hondamente la ciudad. Luego se contuvieron sus brazadas y del lado cercano del dique siguió creciendo la urbe que mira de cerca al Caribe.

El material resultante del dragado a la bahía en 1970 y los efluvios de los ríos Gascón y Yarayó, quedaron sepultados por cuanto escombro y desecho quiso olvidar allí la población naciente. En los años 80, tal amasijo arcilloso, fue escogido como Zona de Desarrollo para el Puerto Guillermón Moncada y hoy se materializa aquel decreto a partir de la inversión de la China Communication Construction Company Ltd. (CCCC).

Los estudios ingeniero-geológicos iniciales confirmaron la baja resistencia de las diez hectáreas de suelo sobre las que se asentaría la nueva estación portuaria. Entre 13 y 14 metros de profundidad se encontraron varias capas de materia arcillosa, con altas concentraciones de agua y aire, habituales características de un suelo blando y con mucha fluctuación. Era necesario “exprimir” el terreno para reducir los espacios entre las partículas sólidas y catalizar su consolidación, un proceso que naturalmente puede demorar varios cientos de años.

Según explican los especialistas de la obra, existen alrededor de ocho métodos capaces de acondicionar artificialmente y en poco tiempo un suelo en mal estado. Su selección depende de criterios como el presupuesto, el diseño y el tiempo de ejecución asignados al proyecto en cuestión.

En este caso era necesario que soportara cargas puntuales máximas de 60 kilopascales y el tránsito de equipos Reachstackers de alrededor de 70 toneladas, portando un contenedor de 40 pies, el cual, a plena capacidad, puede alcanzar unas 45 toneladas adicionales de peso.

Se imponía modificar alrededor de 710 mil metros cúbicos de material geológico. Excavar todas las capas de suelo en malas condiciones y rellenarlo con material apropiado para sostener una rada, hubiera sido inviable económicamente y en exceso contaminante para un entorno que se recupera de elevados índices de toxicidad. Por otro lado, las técnicas más comunes de compresión dinámica, tenían un alcance muy superficial. Solo la aplicación de maniobras específicas podría dar los resultados deseados.

Los ingenieros de la CCCC, líderes en construcciones portuarias alrededor del mundo, propusieron entonces el empleo del método de Precarga, con mechas drenantes, nunca antes ejecutado en Cuba, ni siquiera en experiencias similares como El Mariel.

Métodos de presión

Naturalmente, las construcciones representan una carga significativa que se impone al suelo. Al incidir el peso de las estructuras sobre estratos blandos, el agua y los gases contenidos entre las partículas duras que los componen fluyen hacia la superficie, donde encuentran menor presión. Las partículas duras toman entonces estos intersticios liberados y el suelo se reacomoda, pudiendo llegar a dañar las construcciones, desde los cimientos.

El método de Precarga propone, antes de iniciar la construcción, depositar sobre el terreno un peso —comúnmente tierra o tanques con agua— de magnitud superior a la que se prevée que dicho suelo soporte para acelerar todos los procesos de asentamiento, hasta un 90 por ciento de la consolidación primaria que pueda provocar la presión.

A esta práctica se añadió la inserción de mechas drenantes, buscando optimizar las soluciones a partir del solape entre técnicas de diferente naturaleza. Se trata de canales de plástico, ideados en los años 30 en Suecia y generalizados como método para el tratamiento de suelos hacia la década de 1970. Son capaces de llegar hasta profundidades cercanas a los 70 metros y permiten el flujo de agua y gases a través de ellos.

Asimismo, su hinca en cuadrículas de 1x1, acorta el recorrido de las sustancias expulsadas hasta la superficie. Sin embargo, para aplicar un método como este es necesario comprender profundamente el comportamiento del suelo que se prevee tratar, a partir de indicadores como el ritmo de sedimentación o el coeficiente de compresibilidad, calculados a partir de variaciones de la “Teoría de Terzaghi”.*

Hinca mechas

En tierra firme

El mejoramiento de suelos para la nueva terminal multipropósito del puerto Guillermón Moncada se aplicó en nueve etapas, según comenta la ingeniera hidrotécnica Ileana García Castro, una de las principales especialistas del procedimiento:

“Primero se hizo la limpieza y descortezado del terreno para dejarlo libre de toda la capa vegetal que naturalmente se había formado en la zona, alimentada por los altos niveles de humedad. Luego de eliminar este limo, desfavorable para la construcción, se niveló toda el área prevista para el tratamiento. Muy útiles fueron en este proceder las referencias tomadas de las estaciones totales** y los instrumentos satelitales con que se trabajó la topografía”.

Una vez nivelada el área, se procedió al depósito de un colchón de grava. En este paso, según Ileana García, es posible utilizar indistintamente materiales permeables como la grava o la arena, con niveles de partículas de arcilla por debajo del cinco por ciento, de forma que puedan funcionar como filtros para el agua extraída.

“El espesor de dicha capa puede variar entre 60 centímetros y poco más de un metro, en dependencia del diseño y el material empleados. En el caso particular del Guillermón Moncada, el diseño original se concibió para 80 centímetros de arena, pero luego, atendiendo a la disponibilidad de los materiales, se cambió por 60 de grava.

 

“Es importante —afirma la ingeniera— que durante la nivelación, tanto del terreno original como del colchón de grava, se cree una pendiente para canalizar el drenaje del agua y devolverla al mar o al río, aprovechando los efectos de la gravedad”. Llegó entonces la etapa de situar las mechas drenantes. Para ello, unos mástiles de empuje estático, impulsados por la máquina base de retroexcavadoras o grúas, perforaron verticalmente el suelo, hasta una profundidad promedio de siete metros según el alcance previsto de los cimientos y, en ese lugar, se hincaron las cintas plásticas por donde debía fluir el agua, dejando expuesto un tramo de unos 20 o 30 centímetros, para asegurar que el líquido llegara hasta la superficie.

Sobre ese lecho, se colocó un geotextil. Ileana explica que “…es como una especie de tela impermeable que impide el intercambio entre el lecho y el elemento de carga. De esta forma, el agua que se extrae no humedece la masa depositada y, al mismo tiempo, este no contamina la capa de grava que actúa como filtro”.

Una vez completada esta etapa, la tierra elegida como material de precarga comenzó a incorporarse paulatinamente sobre el geotextil.

A partir de este momento, el progreso ocurre “a ciegas”, bajo las capas formadas para el tratamiento y solo puede controlarse a través del monitoreo sistemático de las variaciones y requerimientos técnicos, en cuanto al asentamiento, la presión del drenaje y el talud, para velar que el peso no provoque rupturas subterráneas. Durante esta fase son muy útiles instrumentos como los piezómetros y los inclinómetros, que permiten controlar el ritmo de la precarga según el desarrollo real de la consolidación, para evitar fallas.

“Diariamente se chequeó el asentamiento del terreno durante varios meses, hasta que disminuyó la presión del drenaje de agua y se registró menos de un milímetro de asentamiento durante diez días”, cuenta Ileana.

Los promedios indicaban valores de asentamiento alrededor de los 30 centrímetros; mientras que la línea más cercana a la costa llegó a registrar diferencias de 90 centímetros. Solo entonces se comenzó a retirar el material empleado para ejercer peso. Al igual que la carga, el proceso inverso se realiza paulatinamente y capas, para evitar rupturas o minimizar las regresiones en la consolidación del suelo, por resistencia de la estructura inicial.

“Lo siguiente —continúa explicando García Castro— es nivelar el terraplén hasta la cota que indica el diseño y luego completar el tratamiento de las capas superficiales, con otro método de compactación dinámica que consiste en el izaje de una gran pieza de hierro y su precipitación desde la altura.

La cantidad de repeticiones depende del grado de compactación que se quiera alcanzar”.

Multicertificado

En apenas un año y tres meses, se comprimieron largos capítulos de la historia geológica de la zona portuaria de Santiago de Cuba. Las mediciones posteriores, en una segunda etapa del estudio ingeniero-

geológico, confirmaron que el suelo arcilloso había alcanzado todos los requerimientos necesarios para la construcción diseñada; también mejoró su respuesta oscilatoria ante los eventos sísmicos.

La falla limítrofe obliga a calcular esta variable entre los objetivos de resultado, como también debe estudiarse el posible impacto ambiental sobre la cercana bahía y sus proyectos de saneamiento.

Extraer todas las capas superficiales de limo y depositarlas en un secadero, podía transportar a otros sitios materiales pesados como plomo, propio de estos ambientes. Sin embargo, el método de Precarga no precisa de excavaciones. El material añadido se tomó de depósitos certificados y se devolvió luego allí, sin interactuar con el ambiente marino.

Colocación geotextil

Manual para suelos cubanos

A pesar de la efectividad demostrada del tratamiento por Precarga y los costos accesibles de dicha tecnología, se vivió cierta incertidumbre entre los contratistas y supervisores cubanos al momento de decidir sobre la factibilidad de la propuesta hecha por la CCCC en el diseño. Lo novedoso del método en el país obligaba a los ingenieros involucrados a investigarlo. Sin embargo, la información en idioma español era escasa y el acceso a Internet muy limitado.

Surgió entonces, a pie de obra, la propuesta de vincular a la Universidad de Oriente en ejercicios de investigación y divulgación. Luego de unas prácticas laborales, e impulsada por el apoyo de los especialistas, Aylenis Estrada Suárez, estudiante de quinto año de Ingeniería Civil en dicha casa de altos estudios, se interesó en resumir la experiencia del Guillermón Moncada en un manual. “Ese será el resultado de mi Trabajo de Diploma: elaborar un documento que explique detalladamente los procedimientos lógicos para el empleo del método de Precarga en obras hidrotécnicas”.

En la actualidad no se tienen referencias de que este método se haya incluido en el diseño de otra obra en el país, a pesar de su adaptabilidad a construcciones como edificios, tanques de agua, viales, ferrocarriles, aeropuertos o patios de almacenamiento.Es por ello, que Aylenis ha necesitado profundizar en el tema para complementar su experiencia vivencial en esta obra y ampliar el alcance de la propuesta:

“Hemos tenido que generalizar a partir de informaciones muy puntuales. Nos hemos entrevistado también con especialistas para conocer sobre los procedimientos habituales en el país, pero realmente, la fuente primaria de información será nuestra  experiencia en esta obra: los ensayos, los cálculos y los resultados que se obtuvieron”.

Casi simultáneamente, al término de la inversión, Santiago de Cuba contará con el segundo puerto en importancia de toda la Isla y se generalizará la experiencia del tratamiento de suelos en esta rada. Cuba y sus ingenieros finalmente podrán acceder a un documento que permita estudiar este método desde el país y suplir la ausencia de normas, regulaciones o guías escritas para su aplicación.

 

0 Comentarios

Añadir nuevo comentario