Innovación y tecnología en perforación y cimentaciones

La perforación y los cimientos son un engranaje absolutamente vital, quizás el más vital, en la rueda de los proyectos de construcción y el sector se está convirtiendo cada vez más en una ciencia exacta gracias a los altos niveles de tecnología utilizados.

Ya sea asegurando pilares para puentes, haciendo rascacielos a prueba de terremotos o apuntalando el suelo para permitir que continúen los trabajos de excavación, no hay margen de error.

Un ejemplo de esta nueva tecnología que se utiliza en el sector ocurrió cuando una nueva instalación de producción de prototipos que estaba construyendo un conocido fabricante de automóviles alemán se enfrentó a dificultades cuando se informó que las fuerzas calculadas eran demasiado altas para el gran peso del edificio y el suelo inadecuado.

El sistema de posicionamiento LIPOS de Liebherr pudo aplicar soluciones digitales para corregir las diferentes profundidades de la capa de grava portante.

Robl Spezialtiefbau GmbH fue contratada para los trabajos de cimentación de este proyecto utilizando dos plataformas de pilotaje y perforación de Liebherr, tipos LRB 16 y LRB 18, cada una equipada con un vibrador de alta frecuencia LV 20 F con un diseño delgado.

"El tiempo de finalización previsto se redujo en una semana porque tanto los equipos de pilotaje como los de perforación de Liebherr, incluidos los accesorios y accesorios, funcionaron perfectamente", dijo Martin Robl, CEO de Robl Spezialtiefbau GmbH.

El sistema de posicionamiento LIPOS de Liebherr para máquinas de cimentación profunda muestra al operador de la máquina dónde se colocarán exactamente las 900 pilas.

Anteriormente, los contratistas se enfrentaban a un proceso lento de topografía y seguridad de las pilas, mientras que la innovación digital está comenzando a agilizar esto.

Ahora, dice Liebherr, las 900 posiciones de pilotes se transmiten a la máquina Liebherr en un plan de perforación digital que se muestra en el monitor de la cabina del operador.

Liebherr dice que la tecnología de la máquina, respaldada por datos de posición digitales que son precisos al centímetro, hace posible que la máquina complete hasta 80 pilotes vibrados fundidos en el lugar por día.

En este caso, el proyecto se completó una semana antes de lo previsto y los dos equipos de pilotaje y perforación de Liebherr instalaron con éxito los 900 pilotes.

Últimas innovaciones en equipos de perforación remotos

Por otra parte, Epiroc ha revelado un nuevo equipo de perforación remota de radio insignia de superficie, SmartROC T25 R, que inicialmente estará disponible para pedidos para los mercados noruego y sueco.

El nuevo equipo de perforación compacto, desarrollado para la construcción y la explotación de canteras, está equipado con una serie de características y tecnologías valiosas, incluido un sistema de control computarizado, que proporciona al equipo un alto nivel de tecnología y nivel de automatización.

"Este equipo de perforación de construcción liderará el camino dentro de su segmento, con su área de cobertura optimizada, excelente terreno, versatilidad de aplicación y sistema de control inteligente. Estamos muy contentos de poder presentarlo al mercado", afirma Marcus Leü, director global de productos de Epiroc.

Las opciones de pluma disponibles incluyen un radio de giro de 45/45 o 90/90. Esto se puede combinar con un sistema de pluma de 5,5 o 6,1 m, lo que proporciona al equipo de perforación áreas de cobertura de 28 m² (45/45) y 45 m² (90/90) respectivamente.

Estas características se combinan con una unidad de rotación que proporciona 360° de giro de alimentación y una geometría de pluma que le permite perforar justo al lado de la máquina.

Un centro de gravedad bajo, un amplio espacio entre orugas y un sistema de pluma con buena maniobrabilidad proporcionan una excelente terratenibilidad y un nuevo ángulo de giro de la pluma de 180°, tres longitudes de avance diferentes, orugas de acero o caucho y dimensiones de transporte compactas crean posibilidades para nuevas aplicaciones de perforación y nuevos mercados para el usuario.

"El SmartROC T25 R ofrece un diseño fácil de usar. También es extremadamente potente en relación con el tamaño, lo que permite su uso en aplicaciones exigentes en espacios confinados. El consumo de combustible también se ha optimizado", añadió Leü.

Otro producto que utiliza nueva tecnología es el Evaluador de perfil de área de eje (SHAPE) de Pile Dynamics que evalúa la verticalidad, la forma y el volumen del eje.

Los modelos SHAPE están disponibles para dar servicio a excavaciones húmedas o secas y proporcionar información sobre la geometría del pozo en las profundidades de la excavación.

SHAPE es completamente autónomo sin cableado electrónico que lo conecte a la tableta de superficie durante las pruebas. SHAPE se puede avanzar a través de la excavación a aproximadamente un pie por segundo, ofreciendo simplicidad en el análisis con vistas de perfil 3D. La tecnología SiteLink de PDI permite que se opere in situ o de forma remota.

Perforación eléctrica y energía alternativa

La nueva tecnología no solo hace que el sector sea más preciso, sino que se está utilizando para hacer que los equipos utilizados sean más respetuosos con el medio ambiente.

Uno de los proyectos más grandes de Europa es la línea ferroviaria de alta velocidad HS2 de Gran Bretaña que se está construyendo desde Londres hacia el noroeste, con trenes HS2 que unen las ciudades más grandes de Escocia con Manchester, Birmingham y Londres.

El socio de construcción de HS2 Ltd, Balfour Beatty Vinci Joint Venture (BBV) está probando actualmente la primera plataforma de perforación Bauer totalmente eléctrica y de alta capacidad del mundo en un sitio de construcción, ya que la Joint Venture intensifica sus planes para cumplir con la ambición de HS2 Ltd de sitios de construcción libres de diesel.

Los resultados iniciales muestran que la plataforma de perforación Bauer eBG 33 de 100 toneladas crea una reducción general de 1.292 kg de CO2 por día en comparación con una plataforma de propulsión tradicional.

Al mismo tiempo, reduce el ruido hasta en un 50%. En términos de rendimiento, el equipo es capaz de llevar a cabo exactamente las mismas tareas que las máquinas tradicionales.

Esta nueva máquina está siendo utilizada por el contratista de cimentaciones profundas SB3 de BBV, una empresa conjunta entre Bachy Soletanche y Balfour Beatty Ground Engineering, y trabaja junto con una plataforma diésel para construir pilotes de gran diámetro, con el objetivo de demostrar que los equipos de construcción pesados y eléctricos pueden funcionar tan bien como las máquinas tradicionales.

Tim Laemmle de Bauer Maschinen GmbH, desarrollador y fabricante de la plataforma, dijo: "Es genial trabajar con HS2, BBV y SB3, como el primer contratista especializado del Reino Unido en demostrar las capacidades del producto. Estamos totalmente comprometidos a llevar equipos libres de emisiones al sector de cimentación profunda.

"Existe un fuerte deseo de promover nuestros nuevos equipos electrificados como una alternativa genuina y confiable a la maquinaria impulsada por combustibles fósiles".

La plataforma de perforación eléctrica reemplaza el accionamiento del motor diesel con un potente accionamiento eléctrico. Los beneficios ambientales incluyen la reducción de emisiones de escape y ruido; alta eficiencia energética gracias a un moderno motor asíncrono trifásico; y flexibilidad a través de un convertidor de frecuencia integrado.

Actualmente, Bauer también está probando diferentes tipos de conexiones eléctricas y un concepto para la operación de configuración a través de una unidad secundaria autónoma, que es independiente de la fuente de alimentación.

Chris Merridew, Director de la Junta de SB3 JV, agregó: "Nuestro equipo estaba ansioso por apoyar a Bauer como el primer usuario final de la plataforma eléctrica y su nueva tecnología. Tiene el potencial de ser un cambio de juego masivo para la industria y el sector de la construcción en general en nuestro continuo impulso para reducir el carbono, el ruido y las emisiones".

Plataforma de pilotaje alimentada por batería

Otra empresa con un ojo en la sostenibilidad es Junttan, que ha producido una plataforma eléctrica de conducción de pilotes totalmente alimentada por batería. El sistema hidráulico de la plataforma está controlado por un moderno motor eléctrico que genera energía a partir de un paquete de baterías, que ha reemplazado el contrapeso.

El motor Editron de Danfoss ayuda al PMx2e a imitar el rendimiento operativo de un equipo diésel lo más fielmente posible, incluso en las condiciones de trabajo más difíciles.

La compañía con sede en Finlandia dice que trabajó duro para replicar con éxito la eficiencia y la potencia de una plataforma diesel con la nueva máquina.

El PMx2e ofrece la misma estructura robusta y facilidad de uso que el PMx22, pero consume menos energía por pila, reduce el ruido y ofrece más potencia y par instantáneo.

Pasi Poranen, CEO de Junttan, dijo: "Después de cuatro años de investigación y desarrollo, estamos trayendo al mercado el futuro reemplazo de una máquina de cimentación profunda con motor diesel.

PMx2e empoderará a nuestros clientes al reducir masivamente sus emisiones de CO2 y su huella ambiental".

La empresa sueca Riggtech, que trabaja en una amplia gama de trabajos de construcción subterránea, desde la perforación direccional horizontal hasta la perforación de barrenas, ha comprado recientemente una barrena americana 36/42-600E, lo que convierte a Riggtech en la primera empresa de Europa y la única empresa de construcción subterránea de la zona con una mandrinadora eléctrica de barrena.

"Es muy importante para nosotros y para nuestros clientes ser lo más respetuosos posible con el medio ambiente, por lo que siempre buscamos máquinas que nos permitan lograrlo", dijo Anders Olsson, propietario y gerente comercial de Riggtech.

"Cuando American Augers nos mostró su máquina perforadora de barrena eléctrica, la decisión de invertir en esa máquina fue simple".

Broca piloto de perforación

Inrock ha lanzado recientemente una nueva broca piloto, la HDL, para clientes de HDD, diseñada en colaboración entre Sandvik e Inrock, para maximizar la productividad y la eficiencia.

Sandvik ha sido socio en el suministro de segmentos de escariadores HDX a Inrock durante más de 20 años y en 2018 Sandvik adquirió Inrock: desde entonces, la relación entre los dos equipos de ingeniería se profundizó y el libre flujo de ideas condujo a algunas ideas innovadoras y rentables.

"Inrock se hizo un nombre en el desarrollo de las herramientas más resistentes para la roca más dura y los cruces HDD más largos. Pero la construcción de herramientas para estas aplicaciones a veces las hace demasiado caras para muchas aplicaciones, esos agujeros donde la roca no es más dura o el cruce es más corto", dijo Simon Mitchell, vicepresidente de operaciones de Inrock.

"Concebimos este producto para ofrecer una opción rentable a todos nuestros clientes, manteniendo la más alta calidad. Combinamos tecnologías probadas de las carteras de productos de Inrock y Sandvik para desarrollar un bit piloto con todo lo que la mayoría de los operadores necesitan y nada que no necesiten".

Excavadoras de perforación compactas

Otra asociación en este sector es la de Doosan y Geax, con sede en Italia, líder internacional en el diseño y construcción de máquinas perforadoras.

Formada en 2006, Geax es una creación de Adriano Pesaresi, quien después de veinte años de experiencia como diseñador en este sector, quería establecer un nuevo negocio con el objetivo de producir taladradoras innovadoras y compactas que ofrezcan un rendimiento muy alto, gracias al hecho de que se basan en excavadoras.

En 2019, las dificultades en la adquisición de proveedores regulares llevaron a Geax a buscar un nuevo socio capaz de apoyar a la compañía a nivel mundial. La elección de Geax recayó en Doosan para el suministro de excavadoras de 6 a 24 toneladas, construidas con motores Stage V, Stage IV EPA y Tier III, para que puedan venderse en los mercados de Italia y Europa, América y Oriente Medio y Asia.

Las excavadoras son suministradas por Doosan sin sus plumas y Geax las transforma en máquinas perforadoras utilizadas para producir pilotes de cimentación de hasta 30 m de profundidad y con diámetros de hasta 1,5 m.

Estas complejas plataformas de perforación se construyen en Italia y luego son recertificadas y distribuidas por la compañía en todo el mundo.

El uso de excavadoras Doosan como base para las máquinas perforadoras tiene la ventaja de poder utilizar el motor, la cabina, las orugas y el sistema hidráulico que garantiza la máxima fiabilidad, resistencia, rendimiento y garantiza una calidad superior en términos de ergonomía, comodidad y ruido.

Estas taladradoras compactas también ofrecen la ventaja de poder transportarse fácilmente sin permisos especiales y pueden trabajar donde otras máquinas para pilotes de gran diámetro no pueden trabajar, como en espacios confinados, en pendientes, dentro de edificios y cerca de líneas eléctricas.

Estas máquinas han demostrado ser exitosas en grandes ciudades como Los Ángeles, Sydney y Seattle, donde cada centímetro tiene un coste importante, y es particularmente rentable realizar obras de construcción en espacios pequeños, evitando perder tiempo y recursos.

Los mayores mercados para las taladradoras compactas Geax son Italia y Estados Unidos, pero la demanda también está aumentando en Australia, el Reino Unido, Francia, Alemania y el Medio y Lejano Oriente.

Geax recibió las primeras máquinas base Doosan en 2020, y las primeras máquinas de perforación completadas que las incorporaron se vendieron en 2021.

Hasta la fecha, se han construido alrededor de 80 máquinas basadas en Doosan, de las cuales más de 60 se han comprado y entregado en todo el mundo.