LA formación DE INGENIERÍA DE TÚNELES EN EL PERÚ, UN TEMA PENDIENTE

1. CYTED – 3: Red Iberoamericana “Medio Ambiente Subterráneo y Sostenibilidad” - MASYS 1ª Jornada técnico-científica de “Medio Ambiente Subterráneo y Sostenibilidad” - Métodos de explotación y ambiente subterráneo, Ayacucho, Perú - 30 de junio y 1, 2 de julio de 2010 LA formación DE INGENIERÍA DE TÚNELES EN EL PERÚ, UN TEMA PENDIENTE Ing. Romulo Mucho / Ing. Luis Velásquez rmucho@pevoex.com.pe / luis.velasquez@maccaferri.com.pe Junio 2010

2. HISTORIA DE LOS TUNELES Y SU EVOLUCION TECNOLOGICA • Según el diccionario de la Real Academia Española de la Lengua define a un túnel como paso subterráneo abierto artificialmente para establecer una comunicación a través del monte. • Para Ernest Wahlstrom el TÚNEL es un desafió a la naturaleza, mientras que para Nordlund protagonista de la novela Muerte en el Túnel afirma que: Un TÚNEL no es un agujero mas en la tierra, en términos estrictamente prácticos se trata de una obra de ingeniería extraordinariamente sofisticada y nunca fue sencilla ni segura. • Existen 2 razones para excavar un TÚNEL, uno para utilizar el espacio escavado para transporte y almacenamiento y otro para utilizar el material excavado como es el caso de la minería • Un TÚNEL nace por la necesidad de superar un obstáculo natural que es generalmente un macizo montañoso. Además de superar el cerro, también sirven para superar otras barreras como cursos de agua, túneles de derivación, toma de agua para centrales hidroeléctricas, zonas urbanas densamente edificadas.

3. BREVE HISTORIA DE LA TUNELERÍA EN EL PERÚ • En el pasado era muy conocido la empresa OB quienes prácticamente construyeron la mayoría de túneles para los ferrocarriles, accesos viales, o carreteras, abastecimiento de agua, para riego y generación de energía existentes en el Perú • La minería también ha construido miles de Km de túneles primero de sección pequeña para la minería convencional, luego con la aplicación de minería mecanizada túneles de sección mediana para el uso de cargadores y volquetes • En la actualidad, el crecimiento demográfico en las ciudades crea también una necesidad del uso del subsuelo para transporte, drenaje y otras obras que necesiten los servicios urbanos. • En la actualidad existen varias empresas de construcción civil que se dedican también a la tunelería, tales como IESA, GyM, JJC, los contratistas mineros

4. BREVE HISTORIA DE LA TUNELERÍA EN EL PERÚ • No existe en el Perú una especialidad exclusiva de tunelería, son pocos y ampliamente conocidos los que se dedican en este momento entre los ingenieros civiles, geólogos, de minas y otros • Se requiere por lo menos una especialización en túneles y obras subterráneas, con formación geológica, geomecánica, perforación y voladura, sostenimiento, mecánica, ventilación y gestión de proyectos • El país también tiene un gran déficit de infraestructura por de US$ 37,760 millones, de los cuales en ferrocarriles, carreteras y generación de energía suma US$ 14,973 millones, los cuales requerirán en túneles por lo menos un 20 al 30% de inversión • Está en formación el APTOS, Asociación Peruana de Túneles y Obras Subterráneas que debe ser el gremio que lidere y fije procedimientos y estándares de construcción de túneles en el Perú, ya que vienen en adelante varios proyectos de tunelería y OS

5. FORMAS Y SECCIONES DE LOS TÚNELES TIPO D CIRCULAR TIPO BAÚL TIPO HERRADURA

6. TUNELES PARA MINERÍA Y OBRAS CIVILES • La construcción de túneles en obras civiles tienen carácter de permanente (ferrocarriles, carreteras), mientras que los túneles en minería tienen una vida similar al yacimiento (rampas y galerías de extracción y acceso) • Los túneles en obras civiles son utilizados por el público general, mientras que los túneles de minería solo por el personal que trabaja en la mina. • La distancia de túneles excavados en minería excede varias veces los túneles de obras civiles requieren mayor investigación de campo y utilizan mayores estándares • Las condiciones de la roca son mas conocidas en minería debido a la actividad a través del tiempo, mientras que los de obras civiles que requieren un conocimiento más detallado del terreno • Los túneles de obras civiles están normalmente ubicadas a poca profundidad (< 500 m) donde las influencias de los campos de esfuerzos son menores comparados con los factores geológicos

7. TUNELES PARA MINERÍA Y OBRAS CIVILES • En minería los túneles pueden ser mas profundos, allí los esfuerzos de campo son mayores y también requieren de tecnología apropiada • La minería es un proceso dinámico, entonces las excavaciones están sujetas a cambios constantes de esfuerzos inducidos y requieren condiciones diferentes de sostenimiento, mientras que en los túneles de obras civiles actúan esfuerzos estáticos • La ubicación de un túnel en obras civiles es seleccionado por su mejor condición geológica, mientras que en minería se construye según la magnitud, profundidad y forma de yacimiento

8. INGENIERÍA DE TÚNELES Etapas de un proyecto de Túneles

9. PERFIL GEOTÉCNICO DE UN PROYECTO DE TÚNEL

10. MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN SISTEMA NATM • Fue desarrollado en Austria entre 1957 y 1965, se llamó así para distinguirlo del método tradicional. • El NATM es una filosofía o concepción de diseño del sostenimiento y no un método de construcción en sí. • Sugiere adoptar determinados principios en la secuencia de trabajo que concierne a la excavación y el sostenimiento para que la masa rocosa que rodea a la cavidad se convierta en el principal elemento de sostenimiento en la estructura del túnel. “Activación de la roca como un sistema de carga”

11. SISTEMA ADECO-RS • Es un sistema basado en el Análisis de la Deformación Controlada en Rocas y Suelos, que ha sido empleado con mucho éxito en diferentes tipos de terreno y condiciones de tensión – deformación • Con ello se consigue ritmos de avance constante, independiente de la naturaleza del terreno excavado y condiciones de tensión – deformación • Se puede hablar de mecanización en condiciones muy difíciles que requieren una acción de preconfinamiento. Se puede industrializar mediante ritmos y costos de avance constantes a plazos previstos • En las excavaciones subterráneas normalmente se estudian los estados inicial y final de la construcción, pero los mayores inconvenientes se generan durante el proceso de construcción

12. A. DE. CO. - RS AnálisisdeDeformaciónControladaenRocasySuelos • Medidas de estabilización Respuesta a al Deformación Análisis Control • Experimentación a toda escala • Experimentación en laboratorio • Análisis numérico

13. METODOS DE EXCAVACIÓN DE TUNELES Y GALERIAS • Existen dos métodos principales para la excavación de túneles y galerías • Perforación y voladura , convencional y mecanizado • Se puede aplicar a rocas con resistencia a la compresión desde 80 MPa hasta las rocas mas duras, es de mayor flexibilidad y el mas utilizado en la construcción de túneles. • Excavación mecánica • Minadores continuos.- Que pueden trabajar en materiales con una resistencia a la compresión menores a 100 MPa • Minadores Topo o TBM (TunnelBoring Machine).- Pueden excavar materiales que tengan una resistencia a la compresión hasta 250 MPa

14. RMR Y Q POR DOMINIO ESTRUCTURAL

15. RMR Y Q POR DOMINIO ESTRUCTURAL Barton 1976, empíricamente se tiene: Rouge-Stacey 1988, se tiene: FS = 1.2 RMR = 80 Q = 50 • Comparando valores: • RMR ( 39 – 60 ) < 80 • Q (0.6-11.23) < 50 • Macizo rocoso debe estabilizarse

16. REVESTIMIENTO DE LABORES Sin sostenimiento Bulonado puntual, sb Bulonado sistemático, B Bulonado sistemático con shotcrete (40-100mm), B+S Shotcrete con fibras, 50-90m y bulonado, S(fr)+B Shotcrete con fibras, 90-120mm y bulonado, S(fr)+B Shotcrete con fibras, 120-150mm y bulonado S(fr)+B Shotcrete con fibras, > 150mm con bulonado y arcos armados reforzados con shotcrete, S(fr)+RRS+B Revestimiento de hormigón, CCA

17. RESISTENCIAS MECÁNICAS Y MÓDULOS DE ELASTICIDAD DE LOS MATERIALES Gran esfuerzo – poca deformación Poco esfuerzo – gran deformación (BENTUR & MINDESS, 1990)

18. BREVE ESTUDIO DE DEMANDA DE TUNELES • En los últimos 50 años actividades de tunelería y microtunelería ha crecido tanto en números de proyectos de construcción como de los valores del contrato • Pero debido a su alta diversidad no existe un informe consolidado sobre el mercado, solo en definidas categorías de proyectos de infraestructura • Falta aun información para saber exactamente la demanda de túneles para gas, petróleo, energía, minería, agua, saneamiento y transporte vial, los proyectos de túneles normalmente requieren de alta inversión y de recursos financieros • Según Douglas-Westwood, existen planeados o en construcción 232,000 Km de micro túneles para gas y petróleo por un valor de US$ 180 billones para los próximos 5 años • Profesor Noronha de la USP y su grupo de investigadores, han determinado el potencial de demanda de túneles para ferrocarriles (> 20 Km), planeados o en construcción, 1,580 Km por US$ 210 billones para los próximos 5 años • Considerando las aplicaciones relevantes de túneles para transporte vial y micro túneles para uso público, el estudio estima una inversión total de US$ 1 trillón para los próximos 5 años.

20. TECNOLOGÍA TBM ACTUAL, NO ES BASTANTE ACCESIBLE NATM, Perforación y Voladura otras técnicas 90-80% TBMs 10%-20%

21. TÚNELES EN EJECUCIÓN Y PLANEADOS EN EL PERÚ

22. INICIAN CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES QUE UNIRÁ RIMAC-SJL 4 mayo 2010

25. TUNEL OLMOS

26. TUNEL OLMOS