La seguridad en los trabajos de excavación o cómo evitar la fatalidad

Antes del comienzo de los trabajos es preciso conocer, al menos, una serie de circunstancias que pueden incidir en la seguridad de los mismos, como son las características del terreno en relación a los trabajos que se van a desarrollar (talud natural, capacidad portante, nivel freático, contenido de humedad, posibilidad de filtraciones, estratificaciones, alteraciones anteriores del terreno, etc.), la proximidad de edificaciones y características de sus cimentaciones, y la existencia tanto de fuentes de vibraciones, (carreteras, fábricas, etc.) como de instalaciones de agua, gas, electricidad y alcantarillado. Además, dada la naturaleza de estos trabajos, será imprescindible la existencia al frente de ellos de un técnico responsable.

Es necesario un estudio geotécnico, con información sobre el tipo de terreno y su comportamiento, para disponer de antemano de previsiones y cálculos con los que acometer el trabajo.

También se deben considerar los usos anteriores del terreno, por la posibilidad de que existan estructuras enterradas, restos arqueológicos, material de derribo, etc. En muchas ocasiones, el solar objeto de la obra linda con otros edificios, por lo que será necesario conocer las características de sus cimentaciones así como las posibles sobrecargas en las proximidades de las paredes de la excavación. A continuación se realizarán las operaciones de apeo necesarias para evitar los asentamientos y hundimientos de las cimentaciones colindantes y de los muros medianeros.

Es preciso conocer la situación exacta de los servicios públicos (instalaciones de agua, gas, electricidad y alcantarillado) que atraviesan el solar, con los datos aportados por los diferentes organismos (ayuntamiento, empresas eléctricas y de comunicaciones, etc.). A partir de ellos, mientras dure la realización de la excavación en esa zona, se anotará la profundidad exacta a la que se encuentran los tendidos y se protegerán ante eventuales sobrecargas producidas por la circulación de vehículos pesados.

Muchas veces la información y planos que aportan no están actualizados, pero eso no justifica que se obvie este trámite.

La excavación mecánica se realizará hasta 1 metro antes de llegar a la conducción y, a partir de entonces, la excavación será manual, con perforadores neumáticos, picos, etc. hasta 0,50 metros, utilizando la pala manual a partir de esta distancia. Una vez localizada la canalización se arriostrará convenientemente, para evitar que parta por su propio peso. La rotura de conducciones de agua, directamente, o por descalce del terreno, puede dar lugar a socavones, corrimientos y desprendimientos y, las de gas, pueden producir explosiones y emanaciones tóxicas.

Las líneas eléctricas enterradas pueden causar accidentes por contacto directo, por perforación del aislamiento y a través de la herramienta que se utilice para excavar, (pala, martillo perforador, pico, etc.). Los riesgos de las líneas eléctricas aéreas son distintos en función de si estas líneas atraviesan el solar o están más o menos próximas al mismo. En el primer caso, no se debe empezar a trabajar hasta que la compañía suministradora haya eliminado dicha línea de energía, o la haya retirado o elevado lo suficiente para que cumpla las distancias mínimas de seguridad establecidas en la normativa eléctrica. En líneas próximas con conductores desnudos, y para evitar contactos accidentales de las personas que trabajan en la obra a través de cualquier máquina o medio auxiliar, deberá adoptarse alguna de las siguientes medidas protectoras: la retirada de la línea, o su conversión en línea subterránea; el aislamiento de los conductores de la línea (la adopción de cualquiera de estas medidas, estará condicionada a la autorización de la compañía propietaria de la línea, quien además, se encargará de llevarla a cabo); guardar una distancia de seguridad, para lo cual es preferible disponer de dispositivos de seguridad, apantallamientos o interposición de obstáculos que impidan todo acercamiento peligroso y, por tanto, contactos accidentales o descargas por arco voltaico.

En cuanto al gas, los riesgos que produce la perforación o rompimiento de una conducción son principalmente intoxicación y explosión.La explosión de una conducción también se puede originar cuando, al romperse una conducción de agua, ésta produzca un socavón quedando al aire la tubería del gas, partiéndose la misma por su propio peso. Por ello, deben apuntalarse las tuberías o suspenderlas de un soporte adecuado.

La perforación de un saneamiento o galería desconocida, puede ocasionar un accidente por emanaciones de gases tóxicos, principalmente monóxido de carbono (CO), al descender los trabajadores sin las debidas protecciones e intoxicándose. Este accidente, de producirse, suele dar lugar a más de una víctima, ya que generalmente al quedar inconsciente el primer trabajador que baja, siempre hay un segundo trabajador, como mínimo, que precipitadamente y sin protección, baja a rescatarle, siendo también intoxicado.

Al iniciar una excavación, se rompe el equilibrio que existe entre un sistema, a veces muy complejo, de fuerzas o tensiones.

Si la excavación se realiza en arena seca, los granos de las paredes se deslizan hacia el fondo hasta que conformar un cierto ángulo, que se denomina talud natural. Este ángulo es independiente de la altura del talud y viene condicionado por la cohesión entre los gránulos, ya que la arena es un suelo sin cohesión.

Al realizar esta misma operación en arcilla, se puede obtener una cierta profundidad con paredes casi verticales. En este caso, el ángulo de talud natural varía con la altura, ya que la arcilla tiene cohesión. Entre una arena pura y una arcilla plástica existe una extensa gama de suelos, con diferentes coeficientes de rozamientos y cohesión. El suelo tiende siempre a restablecer este equilibrio que se está rompiendo. En algunos casos, éste lo hace de inmediato, caso de la arena; en otros es más lento y puede durar horas, días, meses e incluso años. Si conociéramos este tiempo la excavación podría realizarse sin riesgo, pero el restablecimiento de este equilibrio depende de múltiples factores que sólo se obtienen de un estudio exhaustivo del suelo. Entre estos factores, están: el ángulo de rozamiento, la granulometría, la consistencia, la humedad, la permeabilidad, la estatigrafía, buzamiento y fallas, los factores climatológicos, (aguas, lluvias, hielos, sequía), y las vibraciones.

La profundidad crítica es la profundidad máxima que se puede excavar en pared vertical estable, sin ningún tipo de refuerzo, es decir, sin que exista riesgo de desmoronamiento. Esta característica dependerá del tipo de terreno, con unos valores de referencia que se indican en la tabla siguiente:

Entre los primeros, distinguimos el hielo. En invierno el terreno es más compacto por las heladas, por lo que aparentemente se puede excavar a mayor profundidad en pared vertical. Si sube la, temperatura, el hielo volverá a estado líquido, disminuyendo el volumen, por lo que el terreno se hace más esponjoso, menos resistente y surge la posibilidad de derrumbamiento. En terrenos arcillosos, este agua actúa como lubricante de la arcilla, originando desplazamientos de masas más o menos compactas.

Otro factor climatológico es el agua de lluvia o la procedente de roturas de conducciones, que pueden dar lugar a la inundación de los tajos con el consiguiente peligro de diluir el terreno o socavar las paredes de la excavación; si es necesario, por su importancia, se recurrirá a las bombas de achique.

Dentro del segundo grupo de factores modificativos de la profundidad crítica de excavación se encuentran las sobrecargas, que a su vez pueden ser estáticas y dinámicas.

Las sobrecargas estáticas pueden ser ocasionadas por diversas circunstancias como: tierras, materiales y conducciones, acumuladas al borde de excavaciones (como norma general, en terrenos normales se dejará una separación equivalente, como mínimo, a la mitad de la profundidad de la excavación, mientras que en terrenos arenosos, ésta distancia será mayor o igual a dicha profundidad); soportes de líneas eléctricas aéreas, postes de teléfonos, etc.; pies derechos de andamios elevados en el suelo; muros y cimientos próximos; árboles, cuyas raíces pueden provocar desprendimientos o existencia de rellenos de huecos, dejados por árboles arrancados que originan zonas menos compactadas, con posibilidad de derrumbamiento.

Las sobrecargas dinámicas son producidas por la circulación por carreteras, vías férreas, calles, si los trabajos se realizan en la proximidad de las mismas, así como las vibraciones ocasionadas por los propios equipos, o el movimiento de la maquinaria en la obra.

Al planificar una excavación deben tenerse en cuenta los usos anteriores del terreno: pueden existir estructuras enterradas, restos arqueológicos, material de derribo, etc. En la imagen, la excavadora NP JS 290 de JCB.

Tipología de terrenos

Se puede hacer una clasificación general de los terrenos según su estabilidad: estables, (rocosos, calizos, margas), poco estables, (gravas, con arcilla, terreno de arrastre) y movedizos, (gravas sueltas y arenas).

• Los terrenos rocosos, si no tienen fisuras, no suelen dar problemas, salvo en estratos inclinados en la misma dirección que el corte, o cuando la unión entre estratos contiene material sedimentario de estabilidad reducida (gravas y arenas).
• Los estratos de arenas y gravas, si son compactos, están menos sujetos a deslizamientos, pero se disgregan con facilidad con el tiempo. Cuando su compacidad es pequeña, pueden producir deslizamientos, cayendo directamente o produciendo huecos tras la entibación, provocando desmoronamientos totales del frente.
• Los terrenos arcillosos no son fiables, pues son extraordinariamente sensibles a la acción de la humedad. Éstos y algunos terrenos de esquistos o calcáreos, con restos orgánicos, (caparazones microscópicos), pueden plastificarse con el agua, presionando entonces con el peso propio y el de los estratos superiores sobre el corte. Pueden aparentar buena estabilidad a primera vista, pero la variación del grado de humedad, en tiempo muy seco, produce contracciones y fisuras que facilitan su rotura y deslizamiento.
• Los terrenos no naturales o de relleno son peligrosos si no están suficientemente compactados ni bien unidos homogéneamente con el terreno natural anterior al relleno.

La protección de las excavaciones

El procedimiento general para la prevención de derrumbes y desmoronamientos en excavaciones es el siguiente:

• Si la profundidad de excavación es inferior a la profundidad crítica propia del terreno (teniendo en cuenta también las influencias climatológicas y sobrecargas que pudieran existir), entonces la excavación se puede realizar con cortes verticales sin ningún tipo de protección, pero respetando las normas de distancias para acopios y sobrecargas.
• Si la profundidad es superior a la crítica, entonces debe protegerse la excavación.

El sistema, en concreto, de protección que se puede utilizar, dependerá tanto del tipo de excavación y de las características del proceso (tamaño, velocidad de avance, etc.), como de los medios disponibles.

Así, por ejemplo, en el caso de zanjas y pozos se puede utilizar un taluzado (preferible si es posible y si se dispone del terreno necesario) o un entibado. Si se opta por un entibado, éste puede ser manual o mecánico. El entibado manual (con madera o metal) prácticamente está limitado, por su coste en mano de obra, a excavaciones pequeñas o a situaciones puntuales. El entibado mecánico proporciona una alta velocidad de ejecución y una adecuada protección de los trabajadores. Además, el empleo de medios mecánicos facilita mucho el trabajo.

Para vaciados y explanaciones, los medios de protección pueden ser: bataches, talud y relleno, muro de contención, pantallas, y simultáneo (vaciado y muro anclado).

Finalmente, no hay que olvidar el riesgo de caída a distinto nivel, siempre presente en las excavaciones. Cuando esta caída pueda ser superior a 2 metros, deberá protegerse el contorno con barandillas, acopio de materiales, etc.