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La inversión en el mantenimiento de infraestructura portuaria. Camino a una nueva tendencia (y II)
Lunes, 15 Julio, 2024En la primera parte del artículo “La inversión en el mantenimiento de infraestructura portuaria. Camino a una nueva tendencia”, se planteaba la situación real de los puertos españoles y la gestión principal que se lleva a cabo en estas construcciones. Un repaso que profundiza, en su segunda parte, en las medidas que tomar en cuenta desde la perspectiva técnica.
¿Y qué nos encontramos?
En primera instancia, debemos ser conscientes de que cualquier infraestructura y superestructura portuaria va a verse expuesta a condiciones climáticas adversas derivadas de los agentes químicos disueltos en el agua de mar.
Actualmente, están definidas cuatro áreas de afección según muestra la imagen incluida en el artículo total disponible en la web del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas.
En cada una de ellas, se presentan patologías específicas, afectando tanto a las armaduras como al propio hormigón. Se ha podido comprobar cómo en el ambiente marino aéreo que afecta a la sección de la estructura situada en la franja de oscilación de la marea, la patología más común es la corrosión de las armaduras, mientras que en el área de carrera de mareas las patologías derivan tanto de la corrosión de las armaduras como de los ciclos de humedad-sequedad y de la interacción de la masa de cemento con el agua de mar.
La realidad apunta a que todo elemento situado en la “zona de salpicaduras” sometida a humectación directa es la zona de mayor riesgo de corrosión de armaduras debido a la presencia simultánea de oxígeno y al elevado grado de humedad interna que experimenta el hormigón al estar además en combinación con altas concentraciones de cloruros.
Durante las primeras inspecciones visuales y tomas de contacto, observamos distintas patologías comunes en la mayoría de las instalaciones. Pudimos apreciar cómo los paramentos de hormigón conformados por bloques sufrían pérdidas de sus piezas, generando inestabilidades localizadas, grietas o hundimientos parciales de cantiles, así como paramentos de cajones de hormigón o tacones Ro-Ro con desguarnecidos de hormigón presentado pérdidas de sección importantes en los que podía apreciarse la armadura de refuerzo.
Sabemos de primera mano que los puertos no descansan y que deben ofrecer servicios 24 horas al día, los 365 días del año y, por ende, el desgaste producido por la elevada demanda y la agresividad del ambiente es una evidencia. Pero no por esto debemos olvidar las buenas prácticas y el control paulatino del estado de las infraestructuras.
Es importante mencionar que, aun siendo conocedores de que este tipo de patologías, sin ningún tipo de actuación preventiva instaurada, genera un incremento en la curva de deterioro derivado de la elevada corrosión de las armaduras y las presiones internas que genera esa película de óxido en el interior del hormigón, no nos exime de llevar a cabo un control del grado de avance de estas y de la aplicación de las medidas preventivas y curativas oportunas.
Hemos podido comprobar cómo en estructuras tipo muelles de pilotes, se apreciaban fisuraciones significativas siguiendo patrones singulares y como, en algunos casos, las grietas tanto en el cuerpo de los capiteles como en vigas y forjado que sustentaban la superestructura se abrían paso, generando desconches y desguarnecidos de dimensiones importantes en el hormigón.
En este aspecto, la labor de un equipo de buzos cualificados, junto con el de un técnico patólogo es crucial para detectar la raíz del problema.
Sabemos por experiencia que el coste en inspecciones específicas y de una campaña de campo bien detallada facilita las labores de mantenimiento y de predicción de anomalías, pudiéndose después desarrollar un PMIIPP donde se establezcan las periodicidades de actuación, de manera que se garantice siempre el correcto funcionamiento de las instalaciones.
También se ha podido comprobar cómo las aristas de las estructuras paralelas a la lámina de agua constituyen puntos de acumulación de esta como consecuencia del efecto de capilaridad, fenómeno que da lugar a una exposición directa a los ciclos constantes de humedad-secado y al correspondiente deterioro del elemento de hormigón.
En lo que atañe a la superestructura, el grado de deterioro del pavimento suele ser un acontecimiento común en todos los puertos como consecuencia de las cargas cíclicas y de fatiga a los que se ven sometidos. En este aspecto, el correcto dimensionamiento, conociendo las cargas mayoradas y las solicitaciones a las que se va a ver sometido, es crucial para poder detectar las áreas donde deberán aplicarse actuaciones preventivas.
Se ha podido comprobar cómo se reponen máquinas guiadas que sobrepasan el peso de cálculo de un carril guía, dando lugar a la pérdida de sección del mismo, su posterior fractura y correspondiente descarrilamiento del elemento.
En lo que a las estructuras de abrigo concierne, más concretamente al lado dársena, hemos podido observar hundimientos localizados de pavimento derivados del asiento del terreno y producidos por los descalces de cimentación de los muelles.
En esta disciplina, somos conocedores de la elevada presión que genera el agua propulsada por las hélices de los barcos durante las maniobras de aproximación y de atraque y, por ello, la detección precoz de sus anomalías derivadas permite que el grado de afección de estas no aumente exponencialmente en el tiempo.
En cuanto al equipamiento portuario, mencionar cómo de acusado es el deterioro de un “noray”, a consecuencia de su uso diario y de su falta de inspección y de pintado. En diversas visitas, pudimos observar microfisuras o pérdidas importantes de sección como consecuencia del óxido acumulativo. Esta falta de mantenimiento deriva en la reposición total del elemento y, en el mejor de los casos, en la inspección mediante escáner en vistas a clarificar si el elemento fuera capaz de soportar el tiro para el que fue diseñado.
En este aspecto, el coste de un ensayo mediante escáner sobrepasa cuantiosamente el coste del pintado paulatino o de limpieza de este tipo de equipamiento.
Habiéndose identificado gran diversidad de patologías que, en algunos casos, podían comprometer la seguridad de las operaciones, se hace evidente la necesidad de implantación de actuaciones de mantenimiento. El futuro más cercano apunta a la monitorización de las estructuras de manera que seamos capaces de “medir” y de “cuantificar” cuán de grave es la alteración y cómo podemos acotarla. La realidad es que ese futuro ya ha llegado.
La socavación, el enemigo común para los muelles
Caminas por un muelle de gravedad, más concretamente por uno de bloques de hormigón y observas ciertos detalles muy característicos que hacen que “se encienda la bombilla”. Localizas la alineación del cantil y te das cuenta de que existen desviaciones considerables, incluso teniendo en cuenta las admisibles, respecto a los planos que tienes delante, que en algunos casos fueron realizados hace más de 50 años. Ves un pavimento fracturado, con una considerable pérdida de pendiente y, además, hundido en ciertos tramos que siguen “curiosamente” una dirección concreta.
Continúas caminando y notas como si el muelle estuviera girando, como si estuviese vivo. Te fijas en los buques atracados y te sientas a contemplar la maniobra de aproximación y de salida de “uno de los grandes”. Oteas el oleaje que se genera por las hélices de babor y estribor, recuerdas la cavitación y comprendes cómo una masa de agua potente y agitada está golpeando agresivamente en el paramento que tienes bajo tus pies.
Te subes en un barco autotripulado propiedad del puerto y percibes a su vez bloques de hormigón desprendidos del paramento, dejando libre la entrada de agua en su interior. Pues bien, toda esta información apunta a un posible descalce del muelle y su correspondiente desplazamiento.
La ROM, PIANC y otras organizaciones se encargaron de analizar esta patología en vistas a normalizar su hallazgo tras numerosos encuentros en muelles de todo el mundo.
Bien es cierto, no obstante, que esta patología no es propia únicamente en muelles de bloques, si no que se extiende a la mayoría de las tipologías conocidas. La US Army Corps of Engineers también se encargó de recoger este fenómeno y de analizarlo en todas sus formas, poniendo de manifiesto esta patología tanto para diques de abrigo como para muelles.
En la imagen del artículo de Cimbra, se puede apreciar una socavación cercana al pie de apoyo del manto principal como consecuencia de las acciones climáticas (oleaje y corrientes marinas) y/o hundimiento del terreno en la zona de berma o banqueta de apoyo del manto principal.
En la margen derecha, se observa este modo de fallo en el caso de un muelle de hormigón o dique vertical, donde el efecto puede producirse bien por el efecto de remoción y lavado del fondo por la propulsión de las hélices de los buques1 , bien por un hundimiento puntual de la banqueta de cimentación con vuelco del conjunto.
En la ilustración 4, disponible en la versión completa del artículo, puede apreciarse efectos derivados del hundimiento de la explanada por movimientos de los rellenos en trasdós de muelles. La socavación en la cimentación reduce tanto el esfuerzo pasivo como la capacidad portante del terreno. El esfuerzo resultante procedente del esfuerzo pasivo del trasdós, el elevado nivel freático y el peso del muro provocan el fallo por capacidad portante generando el correspondiente vuelco y los asientos diferenciales del muro.
Por tanto, esos abombamientos en el pavimento se deben al vuelco/deslizamiento del conjunto: es importante mencionar que la detección de este tipo de patologías debe realizarse analizando los factores indicativos de la misma a través de una correcta campaña de campo. En este sentido, los barridos batimétricos con ecosonda multihaz, la inmersión de buzos especializados o los estudios geológicos geotécnicos permiten reducir el riesgo de equivocación en lo que a la clasificación y origen de la patología se refiere.
En lo que al nivel empírico respecta, mostramos unas imágenes de casos reales que reúnen todas las características mencionadas (ver imágenes en el artículo completo en Cimbra 425).
Podría decirse que el proceso de lavado de finos del material del trasdós de muelles de avanzada edad (cuyas características de composición y capacidad portante se han ido perdiendo con el trascurso del tiempo) y sus correspondientes patologías superficiales no son indicativas de una patología de socavación. No obstante esto, encontramos casos en los que la dirección de la patología, sus dimensiones o su forma, hacían catalogar a ese origen como el principal. Véase cómo en la imagen anterior existe un abombamiento del firme rígido, existiendo un tramo intermedio levantado y una pendiente descendente y acusada hacia el cantil, asemejándose a un giro del conjunto.
Una vez valorada la patología y habiéndose asegurado su origen, nos planteamos la siguiente pregunta: ¿Qué medidas podemos adoptar para solventar este tipo de cuestiones? Pues bien, a este respecto, existen diversas metodologías. La realidad es que los diques de abrigo primitivos no cuentan con la cantidad de material apto, de peso necesario y de especificaciones técnicas para atajar este problema.
En ese sentido, la instalación de este tipo de protección se ve sumamente necesaria para evitar problemas futuros, además de ejecutar el correspondiente recalce de cimentación mediante técnicas ampliamente conocidas como pilotaje CPI-8 in-situ, micropilotes y/o tratamientos de mejora del terreno del trasdós, así como otras nuevas desarrolladas más recientemente que contemplan el uso de mantas poliméricas.
Las medidas expuestas atienden a la instauración de un mantenimiento curativo comúnmente puesto en práctica en los puertos españoles, pero no debemos olvidar la importancia del seguimiento, del control y de la monitorización de los muelles. En esto reside el futuro, en sacar la ventaja del tiempo adelantándonos y previendo los acontecimientos próximos. Conociendo los movimientos que se generan y a los que se ve sometido la estructura, podemos encontrarnos en una situación privilegiada. En este aspecto, Puertos del Estado se abrió paso con el proyecto SAMOA.
En las siguientes imágenes puede apreciarse el recalce/reparación de la banqueta de apoyo de un muelle de cajones y un muelle de bloques de sillería (ver artículo completo).
NOTA 1. Como queda recogido en el informe de PIANC Nº. 180-2015 “Guidelines for protecting berthing structures from scour caused by ships”, las hélices de propulsión de popa, babor y estribor generan una presión de agua elevada sobre el muelle, tanto longitudinal como transversalmente, siendo causa directa de los descalces siempre que el fondo no esté protegido frente a esta tipología de acciones. A este fenómeno se le denomina habitualmente mediante su expresión anglosajona “scour”.
¿Qué variables deben tenerse en cuenta para la correcta definición de un PMIPP?
Permítanme mencionar, previo análisis, que las experiencias vividas hasta el momento en los contratos de mantenimiento portuario nos informan de que las variables que tener en cuenta para acometer una reparación son fundamentalmente la partida destinada al reconocimiento visual y a las inspecciones específicas.
La necesidad de contar con técnicos especializados en infraestructuras marítimas agiliza los procesos y permite definir una hoja de ruta acotada a las necesidades del puerto en cuestión. El trabajo de campo se hace fundamental para reconocer cuál es la gravedad o deterioro de un elemento pudiéndose definir a través de la experiencia, una metodología que se adelante a los sucesos y que cuente con un aval técnico considerable.
Otras variables sumamente importantes en este proceso son la valoración detallada de anomalías y su incorporación en fichas que serán cargadas al software GMAO. Debe tenerse en cuenta el tipo de uso que se da al elemento, la posible parada que pueda ocasionarse por inhabilitación, la criticidad, el Nivel de Estado “NDE” y de Servicio “NDS” o el factor coste-seguridad, sumamente importante para conocer la necesidad y la urgencia de la reparación.
En resumen, el criterio que definirá la necesidad de actuación sobre aquellos elementos con patologías estará condicionado por dos factores clave: la criticidad que suponga la patología y el nivel de uso o demanda que presente dicho elemento, siempre teniendo en cuenta que los servicios deberán prestarse con las mayores condiciones de seguridad, tanto para los operarios como para los usuarios que hacen uso de las diversas instalaciones de un puerto.
Si bien se han arrojado cuestiones básicas a este respecto, esta rama de la Ingeniería Civil está en pleno desarrollo y requiere de constantes aportes por parte de los técnicos de manera que pueda diseñarse una hoja de ruta general que pueda instaurarse en toda la red de puertos españoles sean de la tipología que sean.
Autor. Pablo Tardío González (principal), Project Manager Puertos y Costas. Retain Technologies. Con la colaboración de Ignacio de la Peña Zarzuelo, Ingeniero de Caminos Canales y Puertos. CEO Retain Technologies.
Y puedes acceder a la versión completa en el número 425 de Cimbra, la revista de Ingeniería Civil del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas.
