LA ENSEÑANZA DE LA CÁTEDRA TÚNELES

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Túneles viales. Un reto para la Ingeniería Nacional Universidad Santo Tomás, junio 13 de 2014

LA ENSEÑANZA DE LA CÁTEDRA

TÚNELES

Álvaro Correa Arroyave Profesor USTA Maestría en Infraestructura Vial Director Ejecutivo ACTOS

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¿Porqué túneles viales en Colombia?

Veamos

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SITUACIONES COMUNES EN NUESTRAS

CARRETERAS

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Unas palabras respecto a la jornada

“Túneles viales. Un reto para la Ingeniería Nacional”

Los primeros retos que debemos enfrentar corresponden a develar el temor a lo desconocido: los túneles no son ni costosos ni inseguros, tampoco son difíciles de construir; además, con la tecnología actual se pueden construir Obras Subterráneas de cualquier forma y volumen y en prácticamente cualquier tipo de terreno.

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En el caso colombiano, ya hemos logrado sobrepasar la barrera de los tomadores de decisión, quienes hace algunos años, por desconocimiento, quizá, eludían este tipo de proyectos.

Mas, hoy, los túneles (y en general todas las obras subterráneas) hacen parte del estudio de alternativas de todos los proyectos, trátese de vías, minas, centrales hidroeléctricas o para otros usos como almacenamiento, refugios y lugares turísticos).

En túneles viales, podríamos decir, sin temor a equivocarnos, que este boom surgió a partir del fin del siglo XX, con la construcción de los túneles Argelino Durán Quintero, Misael Pastrana Borrero y Fernando Gómez Martínez.

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Hoy en día la construcción de túneles viales, ya es una práctica más de la ingeniería, razón por la cual debemos preocuparnos por innovar en ese tipo de proyectos, buscando la manera de que ellos sean más amigables con los presupuestos, con la comunidad, con el medio ambiente y con el usuario.

Lo anterior obliga a repensar sobre los siguientes aspectos: 1.- El revestimiento del túnel

2.- El uso de los escombros 3.- El uso del agua colectada

4.- La comodidad en el interior del túnel 5.- El diseño de los portales

6.- El tratamiento del aire viciado en los portales 7.- El emboquille

8.- Túneles de dos niveles 9.- Túneles gemelos

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Algunos de estos retos ya han sido resueltos en algunos

proyectos alrededor del mundo

Túnel de Zhongnanshan Corea del Sur

Túnel de Förbifart-Stockholm Suecia

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Túnel de Montblanc Francia

Túnel Est (dúplex) Francia

Algunos de estos retos ya han sido resueltos en algunos

proyectos alrededor del mundo

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También obliga a pensar sobre la calidad de los profesionales, técnicos y tecnólogos que demandarán estos proyectos.

Profesionales especialistas en túneles no sólo en su diseño y construcción, sino también en su mantenimiento y servicios, así como en su relación con el medio social, ambiental, jurídico y financiero.

Necesitamos técnicos y tecnólogos capacitados en el SENA y otros institutos de enseñanza de

reconocida trascendencia, como el INCAP, para ejercer actividades como soldadura, laboratoristas

expertos en manejo de rocas, suelos y aguas, manejo de maquinaria especializada, manejo de sustancias combustibles, explosivas y peligrosas, así como expertos en seguridad industrial.

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No nos puede seguir pasando lo que ocurre hoy en día que por falta de especialistas en este campo de los túneles viales, los proyectos nos salen cada vez más costosos y demorados.

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La profesionalización de nuestros especialistas pasa por la enseñanza de la cátedra túneles en nuestro medio, la cual es prácticamente inexistente en estos momentos, pues en los casos en los que se imparte esta temática, no pasa de ser una asignatura más que a nivel de pregrado o de posgrado, hace parte de algún pénsum.

Siendo así entonces, el segundo reto que debemos resolver es el de la capacitación de nuestros profesionales con cursos que abarquen una amplia gama de aspectos relacionados con la utilización del espacio subterráneo para estos fines, lo cual conlleva aspectos que van mucho más allá de la simple construcción.

Analicemos algunos programas de pregrado y posgrado que incluyen en su plan de estudios este tema de los túneles.

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La Universidad de La Salle, dicta esta asignatura en el pregrado de Ingeniería Civil. Temática fundamental

1. Introducción, generalidades y fundamentos de las obras subterráneas y túneles. 2. Etapas y estudios requeridos para el diseño e Infraestructura subterránea urbana. 3. Los sistemas de clasificación del macizo rocoso para túneles.

4. La construcción de túneles. (Sostenimiento, revestimientos, manejo de aguas y métodos de excavación).

5. Monitoreo y Sistemas complementarios. (iluminación, ventilación, control y seguridad), Análisis y Gestión del riesgo en proyectos de túneles.

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La Universidad Nacional de Colombia, dictará esta asignatura en el pregrado de Ingeniería Civil.

Temática fundamental

1. Introducción

2. Propiedades del terreno: suelos

3. Propiedades del terreno: macizos rocosos

4. Estados de esfuerzos en excavaciones subterráneas 5. Sistemas de soporte de túneles

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La Universidad de Los Andes, dicta esta asignatura a nivel de posgrado. Temática fundamental

1.- Introducción

2.- Comportamiento mecánico de las rocas 3.- Estudio del subsuelo

4.- Diseño empírico

5.- Modelación numérica

6.- Estabilidad y sostenimiento de túneles profundos

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La Pontificia Universidad Javeriana, dicta esta asignatura a nivel de posgrado. Temática fundamental

1. Introducción y enfoque

2. Diseño geométrico de túneles.

3. Conceptos básicos de mecánica de rocas 4. Estudios para túneles.

5. Fortificación de túneles 6. Análisis teóricos

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La Universidad Santo Tomás, dicta esta asignatura a nivel de posgrado. Temática fundamental

1. Nociones generales de túneles

2. Métodos de construcción de túneles

3. Clasificaciones geomecánicas de terrenos 4. Sostenimiento y revestimiento de túneles

5. Instalaciones generales para la ejecución de un proyecto de túneles 6. Ventilación durante construcción y operación

7. Instrumentación y control geotécnico 8. Subsidencia causada por la construcción

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La Pontificia Universidad Javeriana, dicta un Seminario de Ingeniería de Túneles Temática fundamental

1. Introducción

2. Novedades y tendencias en la Ingeniería de túneles 3. Desarrollo de túneles carreteros en Colombia

4. Generalidades del diseño, trazado y sección 5. Estudios geológicos e hidrogeológicos 6. Estudios geotécnicos

7. Análisis y diseño geotécnico de túneles 8. Tecnologías de excavación y soporte

9. Análisis y diseño del soporte o sostenimiento 10. Instrumentación y monitoreo

11. Impermeabilización, revestimiento y acabados 12. Diseño de Portales

13. Seguimiento y control de calidad de la obra (Opcional) 14. Seguridad industrial durante construcción (Opcional) 15. Sistema de iluminación

16. Sistema de ventilación

17. Sistema de control, supervisión y señalización 18. Operación y mantenimiento de túneles

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Las asociaciones científicas.

ACTOS -Asociación Colombiana de Túneles y Obras Subterráneas- fundada en el año 2002,

es la única asociación a nivel Colombiano que realiza constantemente eventos relacionados con esta temática. Desde el año 2006, viene realizando los Seminarios Andinos de Túneles. Este año, en el mes de noviembre, realizará su 9º. Seminario.

La Sociedad Colombiana de Ingenieros, SCI, realiza igualmente eventos académicos en este

sentido, aunque no con regularidad.

La Sociedad Colombiana de Geotecnia, SCG, incluye en sus Jornadas Geotécnicas esta temática,

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Programas de túneles en otras universidades en el mundo, a nivel de posgrados. Universidad de Chile.

1. Generalidades, Tipos de Túneles, Evolución de la Tunelería, Estrategias de diseño y Construcción 2. Diseño Geotécnico de Túneles, con énfasis a condiciones de Roca

3. Nuevo Método Austriaco de Construcción de Túneles (NATM) y Aspectos de construcción de Túneles en Suelo

4. Excavación Convencional de Túneles en roca y suelo

5. Excavación Mecanizada de Túneles en roca y suelo (Máquinas Tuneladoras TBM) 6. Caracterización de Suelos, Obras de Acceso y Tratamientos del Terreno

7. Tecnología del Hormigón Proyectado

8. Revestimiento, Drenaje e Impermeabilización de Túneles

9. Evaluación del Riesgo y del Efecto de las Excavaciones, Instrumentación y Monitoreo 10. Instalaciones de Seguridad y Ventilación

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Programas de túneles en AETOS (Asociación Española de Túneles y Obras Subterráneas), a nivel de posgrados.

Maestría AETOS. IX Máster en Túneles y Obras Subterráneas

Módulo I. Bases de geología y geotecnia para el proyecto y la construcción de túneles Módulo II. Normativa y criterios funcionales

Módulo III. Métodos clásicos y NATM Módulo IV. Túneles a cielo abierto Módulo V. Tuneladoras

Módulo VI. Tratamientos del terreno

Módulo VII. Métodos numéricos para diseño y construcción de túneles Módulo VIII. Inspección, mantenimiento y reparación de túneles

Módulo IX. Seguridad en la construcción y explotación de túneles Módulo X. Tesina del Máster

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Programas de túneles a nivel de posgrados en la UNAM, en colaboración con AMITOS. Programa maestría en ingeniería. Orientación a túneles y obras subterráneas

1. Introducción al diseño, construcción, operación y mantenimiento de túneles y obras subterráneas 2. Geología y Mecánica de Rocas

3. Mecánica de Suelos

4. Análisis de Excavaciones 5. Métodos numéricos

6. Excavación

7. Sistemas de Sostenimiento

8. Verificación del Comportamiento

9. Seminario se Investigación 1. Casos Reales de Túneles en el Mundo 10. Gerencia de Obra

11. Obras Especiales para Túneles

12. Seminario se Investigación 2. Tópicos Especiales 13. Proyecto-investigación

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Instituto Nacional de Vías, INVÍAS, se encuentra preparando un documento muy completo, por intermedio de la Universidad del

Quindío, que será el hilo director para el diseño y construcción de túneles, intitulado “Manual para el Diseño y Construcción de Túneles Viales en Colombia, el cual contendrá directrices de obligatorio cumplimiento.

Por su parte, la Sociedad Colombiana de Geotecnia, SCG, aprobó en su reciente asamblea la conformación de un Instituto para

estudios geotécnicos, el cual prestará sus servicios para todos los ensayos de caracterización de suelos y rocas, tanto en laboratorio como en campo, el ICEIG.

La Academia, igualmente, viene desarrollando eventos en esta temática, y algunas de ellas, ya están pensando en abrir un

Diplomado, caso de la Escuela Colombiana de Ingeniería, ECI, o una maestría, caso de la Universidad Santo Tomás.

No dispongo de información de otras universidades, pero no sería de extrañar que algunas de ellas se encuentren adelantando gestiones para proponer estudios de posgrado en estos temas, con la colaboración, muy probable, de organismos internacionales de reconocido prestigio tales como AETOS y AMITOS, o universidades con las cuales se podría pactar una

movilidad profesoral y estudiantil.

INDUMIL, se encuentra desarrollando explosivos de seguridad y alta potencia para ser utilizados en la tunelería, y muy

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La Universidad Santo Tomás, además de su Maestría en Diseño y Construcción de Túneles Viales, que se

encuentra en la etapa de formalización, tiene previsto, en su programación a corto plazo, primera semana de septiembre, un curso corto sobre “Diseño y Construcción de Túneles Viales”, en el que en 60 horas, se desarrollará la siguiente temática:

1. Introducción y características generales 2. Los trabajos de excavación

3. Los trabajos de sostenimiento 4. Otros trabajos

5. Impermeabilización y revestimiento

6. Control de obra e instalaciones complementarias 7. Perforación y Voladuras. Control de vibraciones 8. Seguridad y salud en obras subterráneas

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Primer semestre

Generalidades sobre túneles viales

Geología, con énfasis en geología colombiana Geología estructural

Mecánica de rocas experimental Electiva I

Tercer semestre

Manejo de software´s especializados Métodos de sostenimiento

El ambiente subterráneo

Servicios durante excavación y operación (ventilación, electrificación, iluminación, drenaje, señalización) Seminario de investigación II

Electiva III Métodos de análisis

Investigación del subsuelo

Métodos de excavación de túneles Hidrogeología

Seminario de Investigación I Electiva II

Segundo semestre

Electiva IV

Electiva otra maestría Proyecto de grado

Cuarto semestre

Electivas:

Impactos ambientales generados por la excavación y servicio del túnel Arquitectura de túneles

Perforación y voladura

Gerencia de proyecto de túneles Túneles en suelo (para Metros) Otras

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La Escuela Colombiana de Ingeniería, se encuentra diseñando un Diplomado, con el siguiente contenido,

el cual se prevé abrir para el primer semestre de 2015: MÓDULO 1. Fundamentación MÓDULO 2. Diseño Generalidades Túneles en roca Túneles en suelo Excavación y soporte Revestimiento final Métodos numéricos

MÓDULO 3. Construcción y Monitoreo

MÓDULO 4. Contrato y organización del proyecto MÓDULO 5. Materiales e infraestructura

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Bibliografía. La bibliografía que estamos empleando en el país para nuestros cursos de Diseño y

Construcción de Túneles, es básicamente la siguiente:

Manual de Túneles y Obras Subterráneas. ITGM de España. Editor: Carlos López Jimeno. Segunda

edición, mayo de 1997. Madrid.

Ingeniería Geológica. Coordinador: Luís I. González de Vallejo, Madrid, 2002.

Ingeotúneles. 20 tomos editados entre 1998 y 2014. Editor: Carlos López Jimeno. Madrid. Rock Mechanics design in mining and tunneling. Z. T. Bieniawski, 1984

Excavaciones subterráneas en roca. E. Hoek and E. T. Brown, 1980

Serie completa de los métodos recomendados por la ISRM para la caracterización de rocas en laboratorio. Traducción de Álvaro Correa Arroyave

Rock Engineering. Course notes by Evert Hoek. Curso disponible en la red. Design of supports in mines. Biron Arioglu, Istanbul, 1983

Traité de Construction des tunnels. Károly Széchy. Editorial Dunod, Paris, 1970. Calcul des revêtements de tunnels. G. Falchi Delitala. Editorial Dunod, Paris, 1970. Tunnel Engineering Handbook. Editores: John O. Bickel and T.R. Kuesel. Londres, 1982

Technical manual for design and construction of road tunnels-civil elements. U. S. Department of

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Le calcul de tunnels par la méthode Convergence–Confinement. M. PANET, Presses de L’École

Nationale des Ponts et Chaussées

Ouvrages souterraines. Conception, réalisation et entretien. A. Lecoanet, G. Colombet, F. Esteulle,

Presses de L’École Nationale des Ponts et Chaussées

Constructions Souterraines. Pedro J. Huergo

Tunneling Asia'97. C.V.J VARMA A.R.G RAO (Editores). Editorial A.A. Balkema/ Rotterdam, 1997 Túneles, Planeación, Diseño y Construcción. Vol. I y II, Megaw & Barlett J.V. México, 1997,

Surface and underground excavations methods, techniques and equipment. Ratan Raj Tatiyan, 2005 Underground space use analysis of the past and lessons for the future. Edited by Yúcel Erdem y Tülin Congress proceedings of the 31ST ITA-AITES World Tunnel. Solak (2005 mayo 7-12: Stanbul, Turkey)

www.ita-aites.org www.plaxis.nl

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