Solución a excavaciones profundas: fajas transportadoras

En la actualidad, la construcción en el Perú está que crece día a día. A partir de ello es que se están construyendo proyectos cada vez más altos y más profundos, es decir, edificios con un gran número de sótanos. Ahora ya no es raro hablar de proyectos de 8, 9 y hasta 10 sótanos; sin embargo, el aumento en la profundidad de excavación trae consigo nuevos problemas no previstos, como por ejemplo la velocidad de eliminación de material de excavaciones, los cuales afectan la productividad en la construcción y los plazos que se estiman para cada proyecto.

Hasta hace unos años atrás los proyectos solían tener hasta 5 sótanos, lo cual era fácilmente ejecutable con el uso de rampas para la eliminación. Sin embargo, con el aumento de la profundidad de excavación las rampas pierden efectividad, ya que dependiendo de las dimensiones del proyecto ya no es posible llegar hasta el último nivel de profundidad con rampas; además la eliminación de rampa se vuelve una restricción muy importante y la construcción de estructuras de sostenimiento de taludes (calzaduras o muros anclados) toman mucho tiempo en toda la zona que ocupa la rampa.

El objetivo de este artículo es analizar el uso de fajas transportadoras desde el punto de vista de la productividad; es decir, se expresarán las ventajas y desventajas del uso de una faja transportadora comparándola con el uso de rampas para la eliminación de material, además se analizarán diversos puntos que pueden afectar la productividad de una faja transportadora, como por ejemplo: Inicio de montaje de la faja, tiempo de transición entre faja transportadora y rampa, posición de la faja, tamaño de faja dependiendo de las dimensiones y profundidad del proyecto, cantidad de equipos de excavación dependiendo de la cantidad de fajas.

Faja Transportadora

Es un sistema de transporte continuo formado básicamente por una banda continua que se mueve entre dos tambores.[1] En construcción es utilizada para el transporte de material de excavación desde un punto de alimentación de material dentro del proyecto hacia un punto de descarga de material dentro de volquetes fuera del proyecto.

Rampa

Superficie inclinada en un terreno utilizada para el tránsito de personas o equipos. Tiene una inclinación máxima dependiendo del tipo de terreno y de la longitud de la rampa.

El uso de fajas transportadoras en el Perú data de muchos años atrás. El mayor uso de fajas transportadoras se ha dado en distintas industrias como en la minería o en la fabricación de productos. Sin embargo, el uso de fajas como elemento para la eliminación de material en construcción de edificaciones es relativamente reciente. Por ello es que aún no se han establecido pautas que tomar para obtener el máximo rendimiento de una faja transportadora. Además no se ha analizado el comparativo entre faja transportadora y rampas como métodos de eliminación de material, en la cual se muestren las ventajas y desventajas de cada uno.

Faja transportadora vs. Rampa

El uso de rampas como método de eliminación de material es muy efectivo, pues te permite el ingreso de volquetes hasta el mismo punto de excavación, en donde se carga y acarrea el material hacia un botadero. Sin embargo, este método presenta algunas desventajas, las cuales se explican a continuación:

·Las rampas, dependiendo del tipo de material de la zona, tienen una inclinación máxima que las permite ser estables sin la necesidad de algún método de estabilización de taludes. A partir de esto, para poder llegar a mayores niveles de profundidad se requiere también rampas de mayor longitud, lo cual no siempre se tiene disponible, ya que esto depende netamente de las dimensiones del proyecto. Por ello, en proyectos de poca área pero con mucha profundidad es casi imposible el uso de solo rampa para la eliminación de material. Por ejemplo, un proyecto de 1500 m2 (30mx50m) con 6 sótanos (aprox. 18m de profundidad) con una rampa de 15% de pendiente puede llegar hasta una profundidad de 10m por el lado más grande del proyecto, faltando 8  metros para la cota a llegar. A partir de este punto se podría prolongar la rampa por los otros lados del proyecto, pero esto volvería ineficiente el método ya que dificulta el proceso de construcción de muros anclados, o utilizar otro método complementario para eliminación.

·Considerando que se llegó hasta el último nivel con el uso de rampas, otro problema que surge es la eliminación de la rampa. Todo el material que conforma la rampa representa miles de metros cúbicos de material que eliminar que podría tomar meses retirar del proyecto mediante “pasamanos” de excavadoras y  carguío de material con torre grúa y canastilla de izaje.

·Además, la eliminación de material de la rampa tiene que ir de la mano con la construcción de muros anclados. Mientras más se permite que la rampa baje a mayores niveles profundidad, más área que falta por estabilizar con muros anclados se tiene que construir. Esto conlleva a varias semanas o meses de retraso solo por la construcción de muros anclados en la zona que anteriormente se ubicaba la rampa.

El uso de fajas transportadoras es un método práctico para la eliminación de material en proyectos de edificaciones, sin embargo, esta se utiliza en conjunto con el uso de rampas. Es decir, de todas formas se va a tener que construir rampas en la etapa de excavaciones, pero una adecuada transición de método de eliminación de rampa a faja es la clave para evitar futuros problemas.

Un periodo de inicio adecuado para el inicio de funcionamiento de la faja transportadora es entre el 2do y 3er anillo de excavación, siendo los primeros anillos eliminados mediante rampas. Esto se debe a que no se debe permitir que la rampa crezca más allá del 3er anillo, ya que las desventajas de la rampa comienzan a tener mayor efecto a medida que la excavación se profundiza (volumen de material a eliminar, cantidad de muros anclados por construir). Por ello es importante que el proceso de montaje de la faja comience lo antes posible, si es preciso junto con el inicio de la construcción de muros anclados, de tal forma que se gane tiempo en su proceso de montaje y esté lista cuando el proyecto se encuentre en el 3er anillo.

La transición de rampa a faja transportadora en el 3er anillo permitirá la construcción de los muros que quedan debajo de la rampa, con lo cual la construcción de muros se hace mucho más homogénea y constante.

Se debe tener en cuenta que si bien la faja transportadora elimina un 30% menos de material de excavación que a través de la rampa de tierra, ésta contribuye a una construcción más limpia con flujo constante de las actividades de acero, encofrado y concreto con resultados óptimos a nivel de productividad. Por otro lado, los proyectos de excavación ejecutados exclusivamente con rampa tienden a culminar tiempo después en relación a la construcción de proyectos que utilizan faja.

Finalmente dependerá del área y de la profundidad de cada proyecto para evaluar la posibilidad de utilizar dos fajas transportadoras.

Aumento de productividad con uso de  faja transportadora

El uso de una faja transportadora trae muchos beneficios ya explicados anteriormente, sin embargo, el simple montaje y uso de esta no traerá los beneficios esperados. A continuación se mostrarán ciertos tips a tomar en cuenta para poder obtener la producción esperada en eliminación de material con faja transportadora:

El tamaño de una faja transportadora va a depender de cada proyecto. Las dimensiones del proyecto y la profundidad son las que determinarán la longitud de faja necesaria, ya que esta requiere de cierta pendiente de inclinación. Si la longitud de la faja es muy grande, esta no podrá ser abarcada por una sola faja principal, sino se tendrá que utilizar transiciones que funcionen como extensiones de la faja principal. 
La posición de la faja transportadora es un criterio muy importante a considerar. La faja transportadora en conjunto con las transiciones deben estar orientadas hacia el centro del proyecto, de esa forma se puede concentrar todo el material a cortar y eliminar en el centro, dejando libre todos los bordes del proyecto para la construcción de muros anclados. Además, se puede considerar ubicar la faja transportadora en el exterior de la obra y realizar el carguío de volquetes en la pista; sin embargo, esto podría afectar el tránsito frente al proyecto. Ante situaciones como esta se puede considerar montar la faja sobre una escuadra metálica empotrada a los muros anclados. De esta forma se realiza el carguío de material en los volquetes en una zona fuera de la pista. 
La cantidad de fajas transportadoras a utilizar en el proyecto depende del total de material a excavar y de la velocidad con la cual se desea eliminar todo ese material. Una faja transportadora tiene un promedio de velocidad de eliminación de 700m3/día.

Por cada faja transportadora en el proyecto se debería considerar un mínimo de 2 excavadoras. Una excavadora dedicada a la alimentación de material a la faja transportadora, mientras que la segunda excavadora se encarga de proveer material a la primera excavadora. Estos son los equipos mínimos requeridos para la eliminación de material de excavación. Además de estas excavadoras se tiene que considerar los equipos a utilizar para corte de terreno, encofrado y perfilado.

Además, se puede mejorar la productividad de la faja mediante el uso de chutes especialmente diseñados para repartir la carga de material a dos volquetes a la vez. También se tiene que considerar la capacidad de la faja y del alimentador para aumentar el caudal de material de excavación.
Conclusiones

 Las rampas por sí solas traen desventajas en la eliminación de material de la rampa y construcción de muros anclados en la zona de la rampa, por ello se debe trabajar en conjunto con fajas transportadoras.
Se debe iniciar el montaje de la faja transportadora desde el inicio del proyecto.
La faja transportadora tiene que estar operativa entre la excavación del 2do y 3er anillo, evitando que la rampa crezca más.
Las fajas con transiciones tienen que ser orientadas hacia el centro del proyecto, de tal forma que sea más fácil la alimentación del material sin afectar la construcción de los muros anclados.
Se debe considerar el tamaño y cantidad de fajas dependiendo del tamaño del proyecto.
Se debe considerar un mínimo de 2 excavadoras por faja solamente para eliminación de material de excavación.

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