GENERALIDADES GENERALIDADES DE LAS INTERVENCIONES HIPERBARICAS
Durante la construcción de túneles con tuneladoras de suelos blandos (p. ej. tuneladoras de balance de presión de tierras - EPB), son frecuentes los casos donde es necesario utilizar aire comprimido como medio de soporte del terreno, con el fin de realizar intervenciones de mantenimiento en la cabeza de corte: inspeccionar, substituir o reparar cualquiera de las herramientas que la componen, limpiar líneas de inyección de espuma obstruidas, remplazar sensores de presión de tierras averiados, trabajos tr abajos de soldadura y corte, entre otros.
Las intervenciones hiperbáricas, se realizan detrás de la cabeza de corte; en la “cámara de excavación”, donde se ejecutan las tareas de mantenimiento, y para proteger la integridad de los trabajadores que realizaran dichas tareas, se elabora una atmosfera presurizada (con aire comprimido respirable) que contribuye con la estabilidad del frente de excavación, equilibrando las presiones que ejerce el suelo y evitando el ingreso de agua al área de trabajo. Estos trabajos requieren de planificación. El cambio o reparación de l as herramientas de corte es una actividad compleja, laboriosa y necesita de suficie nte tiempo. Es más difícil aún cuando las labores se realizan en ambiente hiperbárico, condición obligatoria cuando la inestabilidad del frente de excavación es causada por suelos poco cohesivos o rocas blandas y cuando existe la necesidad de prevenir la entrada de agua subterránea a la zona de trabajo. Frecuencia de los trabajos
La frecuencia de las intervenciones, representa una decisión paradójica. Incrementar el periodo de construcción de un túnel, aumenta consecuentemente el costo del proyecto, sin embargo hay que tener en cuenta que; el costo podría ser aun ma yor de no realizarse una intervención a tiempo, consecuencia de paradas aun más largas para reparar los daños ocasionados (p. ejemplo: cortadores bloqueados, soportes de herramientas desgastados, grillbar desgastado prematuramente) o una disminución de los rendimientos de excavación.
Por otro lado, con un apropiado criterio de diseño de la cabeza de corte y una correcta selección del tipo y calidad de sus herramientas, que a su vez depende de las propiedades del terreno a excavar, quedaría por parte del operador y en función de su destr eza, el buen desempeño y durabilidad de estos elementos cortantes. Es decir, aspectos c omo la velocidad de rotación de la cabeza, penetración, modo de operación (abierto o cer rado) y acondicionamiento del terreno, influyen directamente en el desgaste o rotura de las herramientas, aumentando o disminuyendo así, la frecuencia del mantenimiento. Ahora bien, pese a las ventajas que conllevan un correcto diseño y selección de herramientas, no puede subestimarse el hecho de que cada condición geológica (prevista o no) desempeña un papel fundamental en el tiempo de desgaste (p. ejemplo: abrasividad, resistencia a compresión simple, a tracción, RMR, RQD y contenido de cuarzo son algunos de los parámetros a analizar para poder calcular la vida de un cortador). Además de los modelos teóricos matemáticos, la predicción de l as herramientas de corte a remplazar, se fundamenta en las mediciones del desgaste efectuadas durante intervenciones anteriores y en referencias previas basadas en el desgaste según el tipo de suelo excavado. Sin embrago, por medio de la interpretación de algunos parámetros de excavación se podrá detectar la necesidad de realizar una intervención, por ejemplo; un incremento de la presión en los cilindros de articulación del escudo de cola, en conjunto con el aumento de la fuerza de empuje, podría revelar desgaste en los cortadores periféri cos, y una baja penetración con una elevada fuerza de empuje, podría ser el indicador del desgaste o bloqueo de los cortadores centrales o cercanos.
Es posible realizar trabajos con aire comprimido de forma segura y controlada. El factor seguridad es fundamental, trabajar bajo tierra y en suelos blandos implica poner en riesgo al personal de mantenimiento de la cabeza de corte, asimismo las estructuras y personas que se encuentran en la superficie, por lo tanto es necesario contar con la presión de sostenimiento adecuada para estabilizar el frente.
El cálculo de las presiones está relacionado con el análisis de las condiciones geológicas, geotécnicas e hidrogeológicas que caracterizan el frente del túnel a lo largo del trazado o alineamiento. Para efecto de los cálculos se consideran los respectivos espesores de los estratos de terreno y la cobertura vertical. Factor fundamental son las variadas condiciones hidrológicas; valores de nivel freático elevados representan a un riesgo de infiltraciones de agua durante una intervención hiperbárica. Pese a que los cálculos consideran las cargas tanto de tráfico como las cargas de edificios aledaños, es prudente evitar realizar intervenciones en zonas debajo fundaciones de edificios, viaductos, puentes, plazas y avenidas importantes, además es premisa tratar de no intervenir con poca cobertura y en suelos muy permeables. Esto no siempre es posible y en tales casos se tienen que realizar procedimientos específicos. Antes y durante la ejecución de los trabajos de ma ntenimiento, se deben evaluar las características del terreno para poder determinar in situ, las desviaciones en la presión de trabajo previamente determinadas por los cálculos, y comprobar tanto las condiciones de cohesividad, estabilidad del terreno y permeabilidad. En los casos donde la infiltración de agua pudiera generar inestabilidad del terreno y complicar las labores de mantenimiento, se deben ajustar los valores de presión de trabajo por encima de la establecida, o reprogramar la actividad. Asimismo, ante la presencia de fugas de aire por la elevada permeabilidad, es preciso un especial acondicionamiento del suelo. Planificación
Previo a la realización de cualquier actividad en un ambiente presurizado, debe existir un plan con el objetivo de establecer los lineamientos de tr abajo y mitigar cualquier tipo de incidente que pudiera suscitarse en estas condiciones:
Actividades a ser realizadas, lugar y hora Se definirán las herramientas a substituir y se estimarán las cantidades; se determinará si habrá algún trabajo de soldadura, substitución de los sensores de presión de la “cámara de excavación”, limpieza de las boquillas de inyección de espumas taponadas, etc. Además, se determinarán los insumos o equipos a ser utilizados, los que pudieran representar una condición de riesgo y las acciones correspondientes a tomar. Se precisará en cuál tuneladora se realizará la intervención (en el caso de que exista mas de una) y la hora de la actividad. Personas que intervendrán El técnico hiperbarista será el responsable de comprimir y descomprimir al personal fuera de la esclusa de la cámara hiperbárica, y controlará las presiones de la “cámara de excavación”. Por ejemplo, para una TBM de mediano diámetro (5-8metros), podrán trabajar confortablemente dos o máximo tres personas, y dependiendo de la complejidad de las actividades, siempre habrá un equipo adicional en rotación. Habrá otro equipo monitoreando las presiones a través del sistema de control, asimismo deberán vigilarse en tiempo real los valores de asentameniento durante la realización de los trabajos. Evaluación médica Antes de ingresar a la tuneladora, el personal será evaluado por un médico especialista, el cual certificará que cumplan con las condiciones necesarias para tolerar los efectos físicos y fisiológicos consecuencia del ambiente hiperbárico. Asimismo durante la intervención, este mantendrá comunicación con los técnicos hiperbaristas, y
coordinará la atención médica pre-hospitalaria en caso de un accidente descompresivo o una lesión de gravedad. Tiempo aproximado de ejecución y presiones de trabajo El límite de exposición estará determinado por las tablas de descompresión, el tiempo dependerá de cuanto puedan estar expuestos los trabajadores a una determinada presión de trabajo, por lo tanto siempre habrá en rotación un equipo adicional. Una vez dentro de la “cámara de excavación”, este tiempo podrá prolongarse o disminuirse en función de las actividades a ejecutar, bajo la supervisión del médico y técnico hiperbarista. Al finalizar los trabajos se deberán registrar todos los tiempos y eventos. Para intervenciones de larga duración, con presiones mayores a 4 bares, procedimientos de saturación y técnicas de gases mixtos deberán ser aplicados. Evaluación de las medidas de seguridad Antes de cada intervención se deberá revisar el plan de seguridad y prevención de accidentes, corroborando que las condiciones de trabajo sean coherentes con dicho plan. Todos los accesos y vías de evacuación deberán estar despejados y limpios, además, las condiciones del entorno como ventilación, temperatura, concentración de gases y sustancias contaminantes deberán ser evaluadas. Se deberá verificar la presencia y condiciones de los equipos médicos, de rescate y primeros auxilios. Inspección de todos los sistemas y equipos Se deberá corroborar el correcto funcionamiento de los sistemas de aire comprimido activos y de respaldo, sistema de filtrado, sistema de comunicación, el sistema de oxigeno (en caso de que se vaya a utilizar), el si stema de registro de presiones, válvulas y manómetros entre otros equipos.
Otras consideraciones Mientras más inestable y permeable sea el terreno, mayor es la cantidad de material que se deberá dejar en la “cámara de excavación”. Este material contribuye de cierta manera al sostenimiento del frente, contrarrestando parcialmente las presiones del terreno y las cargas hidrostáticas, así la intervención será más segura. Sin embargo, a medida de que sea factible, será más confortable trabajar con la “cámara de excavación lo mas vacía posible”
Dentro de la “cámara de trabajo”, se colocaran los cortadores, picas y rastreles que se estiman cambiar, es conveniente prevenir una cantidad mayor a la esti mada. Estos deberán colocarse con antelación, dado que el proceso de movilización podrá postergar el inicio de la intervención o en el peor de los casos, de ser requerida una herramienta de corte adicional durante la actividad, su suministro consumirá un periodo importante del ajustado tiempo disponible para la intervención. Procedimiento
de entrada a la cámara de excavación un una tuneladora
La Cámara Hiperbárica es un recinto cerrado pres urizable, constituido por cuerpos cilíndricos estancos: “la pre-cámara” y “la cámara principal”. Esta última tiene acceso a la “cámara de trabajo” (cámara particular de las tuneladoras convertibles), y esta a su vez a la “cámara de excavación”, lugar donde se realizan los trabajos de mantenimiento de la cabeza de corte. La configuración de la cámara hiperbárica de cada tuneladora y la cantidad de cuerpos puede variar en función de diseño y las necesidades de c ada proyecto. El ingreso se realizará por la “cámara principal”, donde el personal permanecerá hasta ser presurizado al valor de presión requerido o presión de trabajo. El técnico hiperbarista gradualmente controlará la velocidad de presurización, simultáneamente, tanto la “cámara de trabajo” como la “cámara de excavación” se presurizarán con líneas individuales de aire comprimido, al mismo valor de presión. Una vez finalizado este primer proceso, se entrará a la “cámara de trabajo”. Por medi das de seguridad el mismo personal de mantenimiento accionará primero la válvula que compensará las presiones con la “cámara principal”. En principio se supone que las dos cámaras tienen la misma presión, sin embargo una diferencia de apenas 0,1 bar, podrá ocasionar un accidente al momento de abrir la escotilla, ya que el diferencial de presión provocará un movimiento violento de la misma, pudiendo causar un traumatismo e incluso la muerte del trabajador o trabajadores involucrados. De la misma forma, el paso de la “cámara de trabajo” a la “cámara de excavación”, se realizará accionando primero la válvula de compensación y luego abriendo la escotilla que une estas dos cámaras.
La “pre-cámara”, permitirá el acceso de los rescatistas y médicos a la “cámara principal” y/o a la “cámara de trabajo” en caso de ocurrir algún accidente durante las actividades de mantenimiento, o durante el proceso descompresivo. Por otro lado, la “pre-cámara” es un medio auxiliar para suministrar materiales, insumos, herramient as, alimentos o medicamentos a las demás cámaras. Uno de los factores que requiere de mayor control es la descompresión del personal, el cual una vez culminadas las actividades de mantenimiento, retornará a la “cámara principal” hasta alcanzar la presión atmosférica, cuyo paso a paso está regido por las tablas de descompresión adecuadas para la intervención. El tiempo de descompresión dependerá de la presión y tiempo de exposición en el ambiente presurizado. Uno de los riesgos a ser mitigado
Durante los trabajos de mantenimiento, es posible que ocurran variaciones de presión en la “cámara de excavación”. En ocasiones pueden comprometer la ejecución de la intervención hiperbárica y causar traumas severos, incluso la muerte del trabajador o trabajadores involucrados, por tal razón sus motivos deberán ser identificados y mitigados. Tanto la disminución de la presión durante una intervención, como la incapacidad de lograr alcanzar el valor de presión de trabajo, son consecuencia de problemas de estanqueidad, vinculados a las vías existentes de escape de aire comprimido. Las vías de escape de aire son consecuencia de:
Suelos permeables, macizos fracturados o caminos preferenciale s en el terreno, para lo cual se requerirá un acondicionamiento o tratamiento especial del mismo. Fugas de aire a través del revestimiento del túnel, ocasionadas por un incorrecto montaje de las dovelas, daños en las juntas de est anqueidad de las dovelas, o un deficiente relleno del espacio anular del trasdós del anillo. Sellos dañados entre las juntas de los escudos de la tuneladora también representan una vía de escape del aire.
El espacio que existe entre el intradós del escudo de cola y el extradós del revestimiento de anillos se encuentra sellado por medio de cepillos, los cuales son llenados con una grasa especial para la obturación, ya que por sí solos no tienen capacidad de retener las corrientes de agua subterránea, ni las inyecciones para el relleno del espacio anular. La deficiencia de grasa o el mal estado de los cepillos pueden ocasionar fugas de aire durante la presurización de la cámara de excavación, y/o la intervención.
Por motivos de seguridad, se encuentran instaladas en las tuneladoras dos válvulas reguladoras de presión (una de ellas de respaldo) las cuales compensan de forma automática y manual cualquier caída de presión, regulando la apertura o cierre del suministro de aire comprimido.
También es posible un incremento de la presión por encima del valor de trabajo; mientras el sistema indica una presión determinada, la presión real en la cámara de trabajo es mayor, problema generalmente ocasionado por la falta de calibración de este equipo. Si el equipo trabaja correctamente, un incremento puede ocasionarse por negligencia del técnico hiperbarista que opera la válvula. Responsabilidades del Médico Hiperbarista y del Técnico Hiperbarista
Para trabajos en ambientes presurizados se requiere de un personal médico experto, encargado de realizar las evaluaciones preclínicas, apoyar a la planificación de las actividades, desarrollar programas de primeros auxilios y vigilar el cumplimiento de las medidas de prevención de accidentes. Técnicos Hiperbaristas calificados deberán dirigir las operaciones de cámara hiperbárica, verificar correcto funcionamiento y mantenimiento de todos los equipos involucrados. El médico hiperbarista, elaborará, procesará y conservará el historial clínico
especializado de los trabajadores que van a laborar en ambiente presurizado y periódicamente realizará in situ los exámenes paraclínicos de electrocardiografía, audiometría y espirometría, para identificar trabajadores no aptos o que presenten condiciones de riesgo para su salud, a la par, antes de casa intervención, verificará que no existan contra indicaciones; como procesos gripales, lesiones en oídos, nariz o garganta, lesiones respiratorias, etc., las cuales pudieran agravarse por el ambiente presurizado. Además deberá testar la tolerancia del personal a los cambios de presión. El test se realiza en una cámara hiperbárica auxiliar o cámara médica en conjunto con los técnicos hiperbaristas, también utilizada para tratamientos de accidentes descompresivos.
Los accidentes más comunes son los barotraumas de oído medio y los accidentes descompresivos, siendo estos generados por falta de adecuación al medio por condiciones propias del individuo, mal manejo de las tablas de descompresión o descompresión brusca. En caso de ser identificada algunas de estas condiciones, el tratamiento médico más adecuado a seguir será la recomprensión en cámara hiperbárica médica combinando con el suministro de oxigeno, con el objetivo de desplazar rápidamente el nitrógeno presente en el tejido, contribuyendo así a nivelar el contenido de del mismo en el organismo. Por otro lado, el técnico hiperbarista deberá asistir los procedimientos de presurización y despresurización en la cámara de la tuneladora, introducirá y desalojará a los trabajadores, de acuerdo los límites de exposición y las tablas de descompresión, identificará posibles accidentes y sus causas (las actividades deben ser registradas en el libro de operaciones para sustentar un diagnostico médico), verificará el buen funcionamiento de los equipos hiperbáricos antes de la actividad, garantizará el entrenamiento del personal sometido al ambiente presurizado, desarrollará charlas relacionadas con la medicina hiperbárica, resaltando los aspectos básicos de la prevención de accidentes. Así mismo participará en la elaboración y aplicación del plan de primeros auxilios, evacuación y traslado. El técnico hiperbarista deberá velar para que las condiciones de temperatura en la cámara y la calidad del aire utilizado sean las adecuadas. El aire deberá estar limpio y seco, libre de partículas de polvo, oxido, vapores de agua, aceite, hidrocarburos y otros condensados, un aire fresco ayudará a controlar la temperatura en la “cámara de excavación” y deberá ser tratado con un sistema de filtrado, específico para este fin
