‘Dulcinea’ horada Madrid

Sus medidas son de escándalo: pesa 4.366 t, mide 107 m y tiene una potencia de 12.000 kW. Se llama Dulcinea y ha sido la primera en ponerse en funcionamiento de las dos tuneladoras madrileñas más grandes del mundo. Junto a Tizona, su compañera de trabajo, construirá un túnel de 3,6 km bajo la capital española.

Dentro del ambicioso proyecto de remodelación de la M-30, una de las principales arterias viales de Madrid, se encuadra una iniciativa especialmente importante. Se trata de la creación de dos túneles de 4,2 km que unirán dos puntos, actualmente enlazados por la M-30, por debajo del suelo. La actuación supone tener que recorrer 1,5 km menos que por el trazado actual.

Un proyecto de semejantes características necesitaba unas herramientas muy potentes. Para excavar 3,6 km, del total de los 4,2 km de que constarán los túneles, el Ayuntamiento de Madrid tuvo que encargar la construcción de dos enormes tuneladoras, las más grandes fabricadas hasta la fecha, que fueran capaces de excavar dos galerías de más de 15 m de diámetro cada una. Mientras que la primera de estas máquinas en ponerse en funcionamiento, Dulcinea, empezó su trabajo en el mes de noviembre, en sentido este a oeste; su hermana, Tizona, no lo ha hecho hasta marzo y trabajará en sentido contrario, de oeste a este.

75 días de montaje
Se puede decir que aunque las dos han sido pioneras, es posible considerar a Dulcinea como la hermana mayor. En el momento en el que se escribe este reportaje ya ha demostrado sobradamente su capacidad para acometer el enorme trabajo al que se dedica, con más de 1 km horadado. Un paseo por la tuneladora más grande del mundo es todo un viaje en el que confluyen la tecnología, la geología y la ingeniería.

Sus cifras así lo constatan: un peso de 4.366 t, 12.000 kW de potencia, 107 m de longitud, un diámetro de 15,2 m y un precio de unos 42 millones de euros pagados por la firma adjudicataria. Sus constructores, la empresa alemana Herrenknecht, especializada en la creación de estas máquinas, la probó en su país de origen antes de enviarla a España en barco. Dulcinea llegó en piezas que, mediante unas grandes grúas, se bajaron al pozo de ataque, excavado a cielo abierto a 35 m de profundidad cerca del Puente de Vallecas (Madrid). En dos meses y medio el ingenio ya estaba montado y dispuesto para trabajar.

El corazón de la dama
Dulcinea es una TBM-EPB. Una Tunnel Boring Machine (TBM) es una tuneladora que es capaz de taladrar el terreno a la vez que va colocando los elementos de sostenimiento de la galería. O dicho de otro modo, cuando la máquina llega a su destino lo que deja a su paso no es un simple hueco, sino un verdadero túnel de hormigón excavado en el terreno. EPB son las siglas de Earth Pressure Balance, o balance de presión de tierra. El EPB se refiere a un sistema por el cual la tierra se retira con una cadencia que permite mantener la presión del terreno, de tal manera que se evita la posibilidad de que haya un derrumbamiento.

La tuneladora se compone de dos partes principales: una cabeza, que es la que efectúa todas las acciones necesarias para horadar el túnel, y un back-up; es decir, un convoy que resulta una auténtica factoría rodante y en la que se encuentran distribuidos todo tipo de sistemas de manutención de la máquina, incluido, por ejemplo, el centro de control en el que se lleva a cabo el seguimiento del funcionamiento de la instalación.

En la cabeza es donde reside el verdadero poder de Dulcinea. Esta zona principal de la tuneladora se encuentra protegida por el llamado escudo de presión de tierras, que consiste en una estructura de metal que, además de cubrir toda la cabeza excavadora, se encarga de que la tierra no se desplome sobre el hueco que va dejando la máquina a su paso. El escudo, además, tiene otra misión fundamental: no sólo protege de posibles derrumbes sino que de hecho el sistema EPB los previene. Para ello, conforme se excava, el terreno molido queda en un cuarto de tierras desde donde se retira de tal manera y con una velocidad que permita mantener la presión del material del suelo en el túnel. De esta forma, se evita cualquier posibilidad de derrumbe y que se produzca un socavón en el supuesto de encontrar un terreno que no fuera uniforme (por ejemplo, arena).

En el caso de Dulcinea, el escudo es simple y tiene un diámetro de unos 15 m, una longitud total de 11,5 m, un espesor de hasta 120 mm y un peso de 1.803 t. Los escudos dobles suelen utilizarse cuando la geología del terreno en el que se excava es variable e inestable, y su funcionamiento es distinto al escudo simple.

El escudo deja al aire por su parte delantera los verdaderos dientes de la bestia: las denominadas cabezas de corte, que constan de dos discos concéntricos equipados con un total de 372 picas, 66 cortadores de 17” de doble cuchilla y 380 cuchillas sustituibles. Las picas son las encargadas de arrancar los suelos, mientras que los cortadores se ocupan de romper la roca. El material de estas piezas de corte es de una dureza similar al diamante. Las cuchillas sustituibles se deben cambiar a medida que se van desgastando por el intenso trabajo al que son sometidas.

Para mover estas cabezas de corte la tuneladora dispone de 50 potentes motores hidráulicos para la rueda exterior y de otros diez, también hidráulicos, para la rueda interior. Esta transformación de la potencia eléctrica en potencia hidráulica permite que pese a las dimensiones de las cabezas, éstas giren a un ritmo de 2,50 rpm (revoluciones por minuto), en el caso de la rueda exterior, y a 3,06 rpm en el de la interior.

Retirar escombros
Para retirar el material que se extrae en la excavación se utilizan tres tornillos sin fin. Uno de ellos, el más pequeño, que está colocado paralelo al suelo, tiene 60 cm de diámetro, puede mantener una presión de tierras de 6,75 bares (bar), consume una potencia de 200 kW y su caudal de extracción de materiales es de hasta 250 m3/h. Los otros dos tornillos, situados en diagonal con respecto al suelo, tienen cada uno un diámetro de 1,25 m, son capaces de procesar hasta 900 m3/h de material, pueden mantener una presión sobre la tierra de 9 bar y consumen 1.000 kW de potencia. Cada uno de los tornillos está accionado por su propio motor y entre los tres son capaces de sacar del orden de 2.050 m3/h de tierra.

Se puede regular el ritmo de giro de los tornillos, de tal manera que en todo momento, gracias a unos sensores de presión, se mantiene ésta en el punto justo que se desea. El material que se extrae mediante los tornillos cae en una tolva de escombros. La tierra se va mezclando con agua y con una espuma especial la cual, por cierto, se utiliza casi siempre en trabajos de tunelación y cuya misión es dotar al material de una consistencia pastosa y algo húmeda, a fin de que la extracción resulte más fácil. No obstante, la tierra del subsuelo madrileño es ideal para este tipo de excavaciones por su textura.

Los escombros pasan de la tolva a una cinta transportadora y de ésta, a su vez, a otra cinta que los eleva y se los lleva hacia el exterior, a un ritmo de 2,5 m/s, lo que hace posible extraer hasta 2.800 t por hora. Una vez fuera del túnel, hay camiones esperando para desalojar el material. En el exterior de la obra se pueden ver los enormes rodillos de cinta transportadora que Dulcinea irá desenrollando en los próximos meses a medida que se adentre más y más en su recorrido, en total, unos 3,7 km.

Factoría andante
Dulcinea no sólo es capaz de comer metros y metros de subsuelo, sino que, de hecho, es toda una factoría andante. Cada vez que la tuneladora recorre dos metros detiene su avance durante 40 minutos. Ése es el tiempo que se tarda en acometer la segunda parte del trabajo de la máquina. Un convoy sobre raíles parecido a un tren trae desde el pozo de ataque las dovelas, unas piezas curvas, de 10 t de peso cada una, elaboradas en hormigón armado con fibras de polipropileno que, una vez colocadas, constituyen una galería de dicho material; es decir, el propio túnel. Estas dovelas dibujan un anillo universal, lo que significa que combinadas unas con otras forman un tubo recto, pero si se colocan en otra disposición producen un conducto curvo. Así no es necesario contar con dos modelos distintos de estas piezas, sino sólo alternarlos adecuadamente.

Una vez que estas estructuras de hormigón llegan sobre el convoy, unas grúas las giran 90º y las colocan sobre una mesa de dovelas, que se encarga de situarlas bajo un erector. Se trata de un brazo que dispone de una gran ventosa el cual, mediante vacío, recoge la dovela desde su soporte inferior, la gira hasta la posición de colocación y empuja la pieza contra el túnel. Tras esta operación, la pieza se atornilla a las demás y se inyecta mortero para rellenar los huecos que queden en el terreno. En total, el anillo se conforma con 9 + 1 piezas, es decir, nueve del mismo tamaño y una décima, más pequeña, que es la última en encajarse con las demás.

La ventaja de contar con un método de este tipo es evidente: se acometen dos trabajos a la vez; pero no es la única. El propio sistema se empuja hacia delante gracias a su apoyo en el túnel que va construyendo. En lugar de utilizar zapatas móviles que presionan contra el terreno y desplazan la máquina hacia delante (los llamados grippers), una TMB como Dulcinea utiliza unos cilindros o gatos de empuje. En total, 57 de estos poderosos cilindros hacen fuerza contra las últimas dovelas que se han colocado y se extienden, haciendo que la máquina, mientras rota, se desplace hacia delante, contra el terreno. Una vez que se ha extendido el espacio suficiente para colocar nuevas dovelas, los gatos se retraen para dar paso al proceso de colocación de nuevas piezas. Así, este camino se repite hasta once veces al día, lo que supone el despliegue de unos 22 m de túnel por jornada.

La instalación de la estructura del túnel no es la única operación que se ha de llevar a cabo una vez que la tuneladora ha recorrido unos metros. Al mismo tiempo se van colocando también otras piezas de hormigón redondeadas por abajo y planas por su parte superior que se encajan en la base del túnel, convirtiéndolo en un terreno plano en el que hay que acometer la instalación de nuevas vías para el convoy que transporta materiales y dovelas. También, mientras Dulcinea avanza, tras ella se construye un armazón anclado a la pared que servirá como base para emprender otros trabajos, así como el soporte y la instalación de más cinta transportadora, el despliegue de un enorme tubo de aireación y el de los cables de alimentación eléctrica.

Desviación mínima
Esta maravilla de la técnica necesita de un enorme cuerpo para poder funcionar y ser controlada, por lo que arrastra tras de sí un espectacular convoy compuesto de varios vagones que se desplazan sobre ruedas apoyadas contra el túnel. El llamado back-up tiene hasta tres niveles, entre los que se puede caminar a través de escalerillas y escaleras. Sobre ellos, es posible encontrar desde tanques del mortero que se utilizará con las dovelas hasta motores eléctricos, pasando por tanques de aceite para el sistema hidráulico o un centro de control. Desde este último se monitorizan las constantes vitales de Dulcinea y, mediante pantallas de datos y gráficos, así como cámaras, se vigila que el trazado sea el correcto.

En el centro de control, finalmente, se puede observar, quizás, el detalle más impresionante de la instalación y que resume el alcance de todo el proyecto. En el momento en que Logismarket visitó las instalaciones, la desviación de la máquina con respecto al trazado ideal era de tan sólo 15 mm. Un dato que, sin duda, resume el portento que supone esta auténtica obra maestra de la ingeniería. FIN