Últimas tendencias en procedimientos normativos para la certificación de kits de barreras de protección contra desprendimientos de rocas

En junio de 2001 la Oficina Federal de Medio Ambiente en Suiza (FOEN) publicó una directiva para la homologación de los kits de barreras dinámicas para la protección contra desprendimientos rocosos (Guideline for the approval of rock protection kits). Este documento normativo estableció de forma rigurosa la metodología para ensayar los sistemas de barreras dinámicas, con el objeto de garantizar su correcto funcionamiento (fig. 1). Este procedimiento normativo fue muy bien acogido a nivel global, principalmente por entidades gubernamentales de países donde los problemas de desprendimientos de rocas tienen un peso muy importante. Por este motivo se extendió, además de en centro Europa, a muchas regiones de los Estados Unidos, Australia y Japón.

Los procedimientos de esta regulación aún son utilizados en muchos países montañosos con alta frecuencia de desprendimientos, para el diseño de las protecciones de viviendas, edificios públicos y carreteras con elevada intensidad de tráfico.

Por otra parte, la Organización Europea de Normalización con sede en Bruselas (EOTA), elaboró una recomendación normativa la ETAG 027 (Guideline for european technical approval of falling rock protection kits) para estandarizar esta actividad en Europa, que fue publicada el 1 de febrero de 2008, y que en julio de 2018 y debido a un cambio de estrategia y nomenclatura en la EOTA, devino en el actual DEE-340059-00-0106 (Falling Rock Protection Kits), cuya puesta en práctica ha tenido diverso nivel de acogida en cada país de la Unión Europea, dependiendo de los procedimientos administrativos particulares.

Aunque este es el orden cronológico, el nivel restrictivo o de mayor seguridad siempre prevaleció en la metodología descrita por la norma de origen suizo. En los dos últimos años, Geobrugg ha desarrollado un programa de investigaciones (I+D+i) en colaboración con WSL (Instituto de Bosque, Nieve y Paisaje de Suiza), con la supervisión europea del TSÜS (Technický a Skúšobný Ústav Stavebný, Building | Testing and Research Institute). Dicha investigación ha concluido en un riguroso paquete complementario de ensayos de campo en puntos sensibles de los kits de protección contra desprendimientos, que sin lugar a duda implica un gran paso de avance en la dirección de la seguridad.

El objetivo de este artículo es hacer un resumen de la situación normativa actual, recordando algunas diferencias metodológicas, y niveles de exigencia técnica en los documentos vigentes. Finalmente, se explican las novedades que a partir de 2020, se han implementado a nivel de ensayos, con el objetivo de robustecer la calidad y el factor de seguridad en las protecciones.

Hasta el 31 de enero de 2018 estuvo vigente la directriz sobre el ensayo de tipo de barreras de protección contra caída de rocas (BUWAL 2001) y sus modificaciones (FOEN 2006). El FOEN subvencionó proyectos en los que se utilizaron barreras que pasaron el ensayo de acuerdo con esta directriz. Desde 2001, 32 barreras de protección se han sometido a ensayos, 28 de ellas cumplieron con los requisitos y la Oficina Federal para el Medio Ambiente quien emitió certificados que se pueden consultar públicamente en Internet: www.bafu.admin.ch/Typenpruefung

En 2018 FOEN hizo pública una guía complementaria denominada 'Conceptos básicos para evaluar la calidad de las barreras de protección contra caída de rocas y su cimentación' (Fig. 2).

El propósito principal de esta guía es ayudar a los usuarios de las barreras de protección contra caída de rocas a determinar si los productos en el mercado cumplen con sus requisitos y necesidades. El contenido de estas instrucciones consiste esencialmente en información sobre el estado actual del conocimiento sobre cómo se pueden evaluar las barreras de protección con respecto a su idoneidad práctica en una aplicación específica. Esta idoneidad práctica y el cumplimiento de las normas y directrices es uno de los requisitos previos para recomendar el uso de una barrera de protección contra caída de rocas específica.

En algunas zonas, estos requisitos van más allá de los de puesta en el mercado y uso de las barreras según el DEE 340059-00-0106 actualmente vigente, ya que la idoneidad práctica de las barreras de protección es el factor principal a la hora de examinar los proyectos. Por lo tanto, es posible que una barrera de protección contra caída de rocas esté aprobada de acuerdo con el DEE, pero no debe usarse en proyectos debido a la falta de idoneidad práctica en el terreno. Esto debe ser aclarado en cada caso individual. Un ejemplo de esto es la falta de requisitos previos para el correcto anclaje de dichas barreras.

Como se ha descrito, en 2008 la Unión Europea introdujo un nuevo procedimiento de aprobación y ensayo de conformidad para las barreras de protección contra caída de rocas (ETAG 027). El 21 de junio de 1999, la Confederación Suiza y la UE concluyeron un acuerdo sobre el reconocimiento mutuo de las evaluaciones de la conformidad (MRA)¹. Como resultado, la ETAG 027 también pasó a ser válida en Suiza. Dado que el acuerdo no permite ningún método de evaluación específico de un país que se desvíe de la ETAG 027, Suiza derogó la directiva introducida en 2001 sobre el ensayo tipo de barreras de protección contra caída de rocas. Debido al Reglamento de Productos de Construcción (UE) No. 305/2011, durante los años 2016 a 2018 la EOTA trabajó en la citada conversión de la ETAG 027 en un Documento de Evaluación Europeo (DEE). Como consecuencia de este cambio, ya no se puede demostrar la utilidad de un producto en un DITE (Documento de Idoneidad Técnica Europeo), ahora se emplea un ETE (Documento de Evaluación Técnica Europea), que recoge el rendimiento según criterios seleccionados. Esto luego sirve como base para emitir una declaración de rendimiento y el marcado CE (ambos por parte del fabricante).

El procedimiento de evaluación europeo tiene como objetivo garantizar que solo se comercialicen barreras de protección contra caída de rocas de alta calidad en la Unión Europea (UE). La DEE se expresa principalmente sobre la evaluación de la aplicabilidad y sobre la evaluación y certificación de la conformidad y el marcado CE. Los ensayos de campo son necesarios para obtener la evaluación técnica europea de un kit para barreras de protección contra caída de rocas. Los detalles técnicos para la realización de estos ensayos son los que se especifican principalmente en el DEE. Entre otras cosas, se describen los componentes individuales de una barrera de protección y se explican los términos utilizados. Según el DEE, organismos reconocidos pueden emitir evaluaciones técnicas europeas (ETE) para barreras de protección contra caída de rocas. Además, el DEE designa las tareas a cumplir por los organismos responsables y define los procedimientos de ensayo. Finalmente, también describe las tareas del fabricante para asegurar la calidad de la producción, es decir, el procedimiento de control de producción en fábrica.

2.1.- Aplicación de barreras de protección contra caída de rocas en proyectos

La calidad y funcionalidad de una barrera de protección instalada en el campo no solo depende de la calidad de la propia barrera, sino también de muchos otros factores. Para que una barrera funcione correctamente y de la manera prevista y a largo plazo, se deben observar las siguientes áreas:

• Dimensionamiento de la barrera y su posicionamiento en el terreno
• Dimensionamiento de los anclajes y cimentaciones
• Instalación de la barrera. Calidad de anclajes y cimentaciones
• Control, mantenimiento y reparación

Varios actores son responsables de mantener una buena calidad en las áreas anteriores. Además del fabricante, también deben ser considerados responsables el proyectista, el contratista y el propietario (por lo general la administración). Solo si todos los involucrados son conscientes de su responsabilidad, se puede aumentar la calidad general y garantizar el funcionamiento de las barreras de protección.

2.2.- Comparación de métodos de ensayo de las barreras proyección oblicuo y vertical

Desde 2001 en Suiza se ha aplicado un procedimiento de ensayos con ω = 90° (ángulo entre la trayectoria del bloque y la horizontal) es decir caída libre - vertical. Por el contrario, el actual DEE DEE-340059-00-0106 (y desde el inicio en 2008 la ETAG 027) permite ángulos de trayectoria de 0° ≤ ω ≤ 90°, es decir, lanzamientos horizontales y oblicuos, durante el ensayo.

A continuación se muestran algunas diferencias de procedimiento entre ambas directrices a considerar a la hora de establecer una valoración e intentar comparar y seleccionar productos-sistemas. Una vez comprobados los kits en obra se observa claramente que muchos no son realmente equivalentes. Las condiciones de ensayo son básicas para determinar qué usar en cada caso.

A continuación se muestra la tabla 1 (Roth, 2006) en la que se observa la influencia de la pendiente del emplazamiento en absorción de energía durante el impacto. Por ejemplo, para un ensayo de 1.000 kJ con un bloque de 3.200 kg y una distancia de frenado de 7,0 m se puede observar lo siguiente:

Esta tabla muestra que una barrera ensayada verticalmente tiene que absorber el 16% más de energía que la misma barrera ensayada sobre un plano de 15° de inclinación. Cuando se realiza el ensayo a 15º los elementos disipadores del sistema de frenado tendrían que absorber mayor energía para igualar el resultado del ensayo vertical. No sería adecuado que un ensayo realizado con 15° de inclinación, permita justificar el emplazamiento de una la barrera en una pared de roca vertical, sin factores de seguridad adicionales. La experiencia de ensayos en Suiza (sistemas similares ensayados en teleférico oblicuo y vertical) demuestran que las fuerzas en los cables y anclajes pueden ser de hasta un 30% mayor en vertical que oblicuo (FS=1,3). No cabe duda de que el ensayo vertical, es el ensayo más robusto posible. Con ello se garantiza que se trabaja del lado seguro, independiente del destino donde se instale la barrera en el terreno. Por lo tanto es muy importante tener en cuenta este aspecto cuando se seleccione un producto.

Hasta 2013, con una excepción, las barreras de protección aprobadas por ETAG 027 se ensayaron con ω ~ 30° o ω = 90°. Un estudio comparativo del WSL² mostró que estos ángulos tienen influencia en las fuerzas máximas medidas y la distancia de frenado. Por otro lado, los elementos de frenado se estiran hasta un 50% más con un ensayo vertical que con un ensayo oblicuo. Además, la altura residual en un lanzamiento vertical es aproximadamente un 15% más baja que después de un lanzamiento oblicuo (~ 10 % de la altura nominal). Esto significa que:

• Ambos procedimientos (ω ~ 30° o ≤ 90°) pueden considerarse equivalentes si el ensayo DEE se realizó en caída libre.
• Sin embargo, si el ensayo según DEE se realizó en un lanzamiento oblicuo con ω > 30°, se deben proporcionar evidencias adicionales:

a. El alargamiento de los elementos de frenado debe tener una reserva del 50% con respecto al alargamiento en el ensayo MEL de tiro oblicuo.

b. Si la resistencia de los elementos de frenado aumenta con el aumento de la elongación, las partes de la barrera conectadas a los elementos de frenado (cables, soportes, redes) deben tener las necesarias reservas de capacidad de carga.

c. La estructura de todo el sistema debe permitir la mayor elongación del freno.

d. La altura de la barrera de protección debe seleccionarse de modo que se compense un 15% menos de la altura útil restante (~ 10% de la altura nominal). Los ensayos con ángulos inferiores a 30° no deben considerarse equivalentes a lanzamientos verticales y lanzamientos oblicuos más pronunciados.

Los ensayos realizados con lanzamientos con ángulos inferiores a 30° no deben considerarse equivalentes a los lanzamientos verticales u oblicuos más pronunciados. En algún caso los ensayos con ω ~ 0° han demostrado que los bloques de ensayos eran lanzados hacia atrás fuera de la barrera después del proceso de frenado y, por lo tanto, las mediciones necesarias de algunos valores del sistema de protección no se podían realizar correctamente. Los resultados del estudio comparativo solo se aplican de forma limitada para inclinaciones de trayectoria muy pequeñas. Para hacer justicia a las diversas aplicaciones y requisitos resultantes de la ubicación de las barreras utilizadas, se debe incluir un procedimiento de ensayo o las evidencias antes enumeradas en los criterios de idoneidad de las ofertas. Los siguientes documentos deben ser entregados para evaluar los criterios especificados:

• Documentación técnica (incl. planos y cálculo de las fuerzas relevantes)
• Instrucciones de montaje
• Manual de mantenimiento

Además de las dimensiones, pesos y calidades de los materiales, la documentación técnica también incluye información sobre el montaje de los elementos. También se requieren planos de diseño e información especial. Los puntos importantes aquí son las trayectorias del proyectil en la red y las fuerzas decisivas en los cables de soporte. Durante el ensayo, las fuerzas que se miden en cables de soporte, tensión y retención deben resumirse en la documentación técnica. Esto permite comparar las barreras de protección de forma individual. Además del orden de ensamblado de los elementos, las instrucciones de montaje también deben contener información sobre el replanteo. Además, la información adicional sobre el trabajo de perforación o los posibles riesgos de accidentes es valiosa. El manual de mantenimiento contiene información sobre la inspección, la reparación y el procedimiento de reparación.

2.3.- Requisitos técnicos prioritarios

La experiencia con el uso previo de barreras de protección ha demostrado que sólo aquellas que cumplen con altos requisitos de calidad son adecuadas para garantizar la seguridad que se les exige. Hay un grupo de criterios que tienen prioridad y deben cumplirse al 100%, de lo contrario, faltarán elementos cruciales para el funcionamiento del sistema de seguridad en general. Si, por ejemplo, los anclajes son demasiado débiles debido a cálculos incorrectos, la red más fuerte no sirve de nada.

Estos requisitos técnicos se pueden encontrar en los documentos del fabricante. Por un lado, son los documentos de la Evaluación Europea (ETE) y, por otro lado, los documentos especialmente solicitados sobre la documentación técnica, las instrucciones de montaje o el manual de mantenimiento. Los requisitos prescritos se refieren a los siguientes puntos:

• Trayectorias del cuerpo lanzado sobre la red (diagramas de distancia/ tiempo desde el primer contacto con la red hasta la elongación máxima, incluidos los datos)
• Masa, velocidad, distancia de frenado y tiempo de frenado durante el ensayo
• Barrera categoría A: altura residual h_R ≥ 50% h_N después del ensayo MEL
• Inclinación del talud de referencia
• Altura nominal h_N y altura residual h_R en los ensayos
• Croquis de los anclajes
• Fuerzas relevantes en los anclajes
• Deflexión máxima (distancia de frenado)
• Arriostramiento intermedio (separación de cables) para barreras largas

La altura residual h_R se mide según el ensayo MEL y debe ser superior al 50% de la altura nominal (h_R ≥ 50% h_N). Si el procedimiento de prueba se llevó a cabo con un lanzamiento oblicuo (inclinación de la trayectoria del bloque ω > 30°), entonces la altura residual debe aumentarse h_R ≥ 65 % h_N para compensar el efecto de la altura residual un 15% más baja en este tipo de ensayo. Las solicitaciones relevantes deben calcularse utilizando la metodología presentada por FOEN³.

La distancia máxima de frenado según las clases de energía no debe exceder el valor especificado en la Tabla 2. La función para calcular la distancia máxima de frenado w es:

w = 1,534 × ln (valor MEL en kJ) - 3,06

En la Tabla 5.2, la distancia de frenado calculada w se redondea al siguiente medio metro. En el caso de que la barrera contenga elementos de frenado solo en los anclajes laterales, se requiere una restricción en la longitud de la barrera. Puede ser un máximo de 60 m sin anclaje intermedio con separación de cables de suspensión y frenos. El arriostramiento intermedio debe estar registrado y descrito en la documentación técnica y en las instrucciones de montaje. Si una barrera de protección no cumple uno de los criterios anteriores, no debería adquirirse ni utilizarse.

Si los documentos presentados durante la adquisición no se pueden utilizar para demostrar completamente que se han cumplido los requisitos técnicos prioritarios, se debe realizar un ensayo en una instalación independiente para verificar la calidad. Los criterios necesarios se pueden medir y evaluar. Esta comprobación sirve como inspección de entrada y debe realizarse antes de la adquisición definitiva. También se indica una verificación si existen dudas justificadas y significativas sobre la calidad de la barrera. La adaptabilidad de las barreras en el terreno es importante. La construcción también debe poder erigirse en terrenos difíciles y en espacios relativamente reducidos. Las barreras deben poder instalarse de la forma más segura y sencilla posible. Solo las barreras bien mantenidas cumplen su función.

En el caso de barreras donde los trabajos de mantenimiento se pueden realizar de forma fácil y segura, también se realizan periódicamente los trabajos necesarios. Por lo tanto, las barreras que son fáciles de mantener tienen una ventaja. Todos estos criterios adicionales no se tienen en cuenta en la Evaluación Europea (ETE), para su evaluación puede ser recomendable la evaluación por puntos que propone FOEN. Para más detalles consultar anexos A1-A5 de la guía 'Conceptos básicos para evaluar la calidad de las barreras de protección contra caída de rocas y su cimentación' FOEN 2018.

2.4.- Solicitaciones y consideración en los puntos de anclaje

En la documentación técnica debe indicarse claramente el cálculo de las solicitaciones en los cables. La base para su determinación son las fuerzas medidas durante el ensayo y las dimensiones de la barrera utilizada en el ensayo. Las cargas equivalentes estáticas se calculan a partir de las solicitaciones medidas en campo. Estos deben especificarse en tamaño y dirección. En el caso de múltiples mediciones de los esfuerzos en los cables de soporte, se debe comprobar qué anclaje ha estado sometido a la mayor carga. Las cargas estáticas equivalentes deben especificarse como fuerzas de anclaje.

Si la aplicabilidad no se puede evaluar de manera concluyente usando los criterios descritos por FOEN, se debe solicitar un ensayo de extracción. Se imponen requisitos especialmente altos a los anclajes y cimientos. Estos deben soportar un golpe de red sin sufrir daños, ya que el daño suele ser difícil de determinar. Especialmente cuando están bajo tierra. Un reemplazo o reparación de una base dañada es complejo y costoso. Por lo tanto, deben hacerse robustos.

La base para el uso de barreras de protección en proyectos son las cargas estáticas equivalentes o las cargas de anclaje especificadas en los documentos del fabricante. Sin embargo, tienen en cuenta las condiciones durante el ensayo y no son idénticas a las del proyecto concreto.

Las medidas anticorrosivas necesarias para los anclajes de acero sirven para proteger contra la corrosión anódica. Al anclar las barreras de protección contra la caída de rocas, se utilizan tres niveles de protección. Normalmente se utiliza el nivel de protección 1. Esto significa que se insertan al menos 20 mm de mortero de cemento entre el elemento de tensión y la pared del pozo. Además, también se puede exigir un espesor de sacrificio (oxidación) de 2 mm. Si la vida útil planificada de la barrera es solo temporal, no son necesarias medidas especiales (nivel de protección 0). Si, por el contrario, se imponen requisitos más altos a la protección contra la corrosión, se debe utilizar el nivel de protección 2. En tal caso se recomida el enfundado del anclaje (doble protección). El espesor del mortero de cemento interior debe ser de al menos 5 mm para la producción en fábrica y se deben aplicar al menos 20 mm de mortero de cemento en obra (Tabla 3).

En las proximidades de líneas ferroviarias (corriente continua), también se debe utilizar el nivel de protección 2. Es importante asegurarse de que los micropilotes estén eléctricamente aislados. El mortero para la inyección de anclajes y micropilotes debe seguir las instrucciones vigentes y se debe someter a los ensayos que describe la DEE. Para más detalles consultar anexos B1-B3 de la guía 'Conceptos básicos para evaluar la calidad de las barreras de protección contra caída de rocas y su cimentación' FOEN 2018.

2.5.- Requisitos complementarios opcionales planteados por organizaciones gubernamentales

Además de Suiza, otras organizaciones gubernamentales han comenzado a definir criterios de desempeño complementarios en Francia, Austria e Italia, destacando la propuesta austriaca de WLV⁴

El Servicio Austriaco para el Control de Torrentes y Avalanchas (WLV) es un departamento dentro del Ministerio Federal de Agricultura, Silvicultura, Medio Ambiente y Gestión del Agua en Austria y es responsable de la competencia técnica y la gestión de la construcción para todo lo relacionado con riesgos naturales como inundaciones, deslizamientos de tierra, desprendimientos y avalanchas que presentan un alto riesgo de seguridad para la población, vivienda e infraestructura. En 2002, WLV publicó un documento titulado 'Directrices para la verificación de barreras de protección contra de caída de rocas' que se utilizó como base para probar y verificar los sistemas, que se actualizó en 2005, y en 2010 se publicó una versión revisada de la directriz que abordaba la adopción de las directrices ETAG 027 en Europa.

Esta propuesta austriaca de WLV también confirma la necesidad de establecer la verificación de la capacidad del sistema siguiendo ensayos de campo a escala 1:1, sin embargo no hace énfasis en el ángulo del ensayo (promoviendo el empleo de ensayos casi horizontales). Simplemente añade algunos requisitos complementarios:

• El bloque de ensayos debe tener una densidad mínima de 2.500 kg/m³
• El kit ensayado estará anclado de forma análoga a como estaría durante la aplicación en obra.
• La velocidad del bloque en el impacto debe ser de 25 m/s (± 3%)
• Las fallas de los componentes (p. ej., cables rotos en la red primaria, cojinetes, cables de retención o cables de costura, postes o pasadores entre el poste y la placa base rotos) no están permitidas para sistemas con una capacidad de 1.000 kJ o menos. Se puede aceptar la falla de componentes individuales para sistemas que excedan los 1.000 kJ si el Organismo de Evaluación Técnica (OET) certifica que el sistema aprobó el examen de certificación, con o sin condiciones.
• La deformación plástica es esperable y admisible siempre que esté documentada. Las pruebas deben ser supervisadas y documentadas OET.

La consideración de factores de seguridad parciales para el proyecto (mayoración o minoración), en función de la importancia de emplazamiento (impacto en la vida humana e infraestructuras), es quizá la aportación de mayor relevancia de la propuesta Austriaca (tabla 4).

De forma complementaria se establecen ciertos límites para los espacios o aberturas máximos remantemente en las barreras tras el impacto en el máximo nivel de energía MEL (tabla 5).

También se hacen recomendaciones sobre el sistema de anclajes referidas a las normativas locales de Austria, como por ejemplo:

• el diámetro mínimo del taladro será de 90 mm excepto en roca firme, con una cobertura mínima la armadura de refuerzo de 20 mm
• la distancia mínima entre micropilotes es de 1 m a excepción de los anclajes de placa base
• la armadura de refuerzo (barra) estará centrado en el taladro
• la inclinación mínima es de 15º respecto a la horizontal
• la inyección se realizará desde el fondo del orificio hacia la superficie
• los micropilotes que se someten principalmente a esfuerzos de compresión deben utilizar tubos de refuerzo, bloques de hormigón o similar en los primeros 0,5 m en roca blanda o fracturada y al menos 1 m en suelo
• El taladro debe estar orientado de tal forma que se consiga minimizar los esfuerzos a cortante en el anclaje

Por su parte en Francia existe la 'Normativa nacional para pantallas flexibles para la detención de bloques rocosos del CEREMA⁵, que recomienda para complementar la DEE lo siguiente:

• Considerar la información del producto, dada en particular por ensayos a escala natural, para diseñar una estructura y adaptarse a la multiplicidad de marcado CE para barreras.
• Tener noción de obra y no de producto: el producto debe adaptarse al emplazamiento y no al revés.
• Principio básico (Tabla 6): emplear un catálogo de posibles especificaciones de la estructura para su dimensionamiento (especificación principal) y la elección de un producto adaptado a las características particulares esperadas del funcionamiento de la estructura de protección (especificación secundaria).

Como dato adicional, se requiere al fabricante por norma general, además de la Declaración del Rendimiento (DdR) y del Certificado de Marcado CE, el manual de instalación en obra, así como la guía de utilización, mantenimiento y reparación del sistema a instalar.

En el caso de Italia se añaden recomendaciones de proyecto que aparecen detalladas en la UNI 11211⁶, que no guardan relación directa con las exigencias al kit de protección contra desprendimientos, solamente propone el uso del SEL en vez del MEL como criterio de diseño, lo cual el tal vez muy conservador.

Sin duda los cambios en la gestión de la responsabilidad en la certificación por parte de la EOTA durante 2018 han dado un vuelco en la interpretación de los certificados y de alguna manera en lo más importante, la responsabilidad. Hasta 2018 el fabricante tras el ensayo recibía un Certificado de Homologación u Aprobación, quedando la responsabilidad en el organismo emisor. A partir de la aparición de los DEE, aun cuando el fabricante recibe un certificado emitido por una entidad legal de certificación, es él quien se responsabiliza con la calidad del sistema y su rendimiento, quedando en sus manos toda la responsabilidad ante el cliente final. Lo que no cambia en ningún caso es el procedimiento de ensayo, que ya venía definido desde 2007 con la ETAG 027.

En cualquier caso, los fabricantes han de estar preparados para responder ante las siempre crecientes demandas del mercado, luego a partir de 2020 en colaboración con WSL, Geobrugg comienza a desarrollar un conjunto de medidas adicionales para satisfacer estas necesidades, elaborando una paquete de recomendaciones complementarias resultantes de investigaciones y múltiples ensayos de campo a escala natural, que va más allá de las enmiendas o requisitos adicionales antes descritos y que sin duda ayudan a incrementa el Coeficiente de Seguridad de las protecciones contra caída de rocas. En la figura 3 se muestra de forma esquemática cuál es el nivel de seguridad hasta hoy conseguido por las barreras ensayadas según las normas vigentes, incluidos los complementos citados. El impacto se produce en medio del módulo funcional central, con ello se garantiza un área (verde) donde la barrera cumple al 100% con todos los requerimientos establecidos, en la medida que el impacto real se aleja de este punto central, el FS irá disminuyendo.

Sin embargo las expectativas del usuario o cliente final de los sistemas son realmente mucho mayores (Fig. 4), y si bien es cierto que la práctica ha demostrado que los sistemas ensayados según la directiva FOEN de 2001-2006, son muy eficientes y efectivos en una extensa área dentro de los módulos funcionales central y lateral, también es cierto que el procedimiento y ensayos de campo a realizar para dar garantía a esta afirmación no estaban definidos hasta 2020.

Criterios de diseño que garantizar un enfoque más seguro de la aplicación de los kits de protecciones contra desprendimientos (fig. 5):

1. utilizar el DEE 340059-00-0106 de 2018 como base, garantizando la clase A para h_R
2. ensayo vertical caída libre con contraste de ensayos en ladera natural
3. mantener criterios de control de la elongación según FOEN
4. mantener robustez de los dispositivos de freno en U con la mejor respuesta tenso - deformacional
5. control de aperturas post impacto según ONR
6. ensayo de impacto MEL excéntrico
7. ensayo de impacto MEL en sección extrema
8. ensayo de impacto MEL en zonas críticas (separación de cables)

A continuación un ensayo a escala 1:1 sobre ladera natural en el puerto de Flüela en Suiza (fig. 6), donde se pueden observar la influencia de los impactos excéntricos en condiciones reales sobre la barrera, así como la influencia de la rotación, forma y dimensiones del bloque de ensayo, en la energía del impacto.

Como parte de esta investigación se realizaron un total de 30 experimentos durante los años 2019 y 2020, con bloques de forma diversa y masa entre 840 kg y 320 kg (Fig. 7).

Los resultados más significativos de estos ensayos con rotación y excéntricos en comparación con los ensayos de caída libre son:

• Incremento en las solicitaciones en las cabezas de los postes
• Reducción de la energía cinética al 67%
• Incremento en las solicitaciones de los cables de retención al monte en las secciones extremas en un 33%

De aquí la propuesta de realizar un conjunto de ensayos adicionales para cumplir con las citadas expectativas del cliente, en cuanto a FS en toda el área de la barrera:

1. MEL-E ensayo de impacto MEL excéntrico en el módulo funcional central (fig. 8)
2. MEL-F ensayo de impacto MEL en sección extrema, única o de dos módulos (fig. 9)
3. MEL-S ensayo de impacto MEL en zonas críticas (separación de cables) (fig. 10)

Estos ensayos han sido realizados de ensayos en la cantera de Lochezen, en Walenstadt, Suiza y han sido supervisados por el TSÜS⁷ como Organismo de Evaluación Técnica Europea autorizado (OET).

Sin duda, la aparición de una directiva como la ETAG 027 en 2008 significó un paso de avance, en tanto no existía ninguna directiva europea para el control y/o regulación de estas importantes medidas de seguridad. Esta directiva inicial devenida en el DEE 340059-00-0106 diez años más tarde, ayudó a fijar unos parámetros mínimos que han de cumplir los sistemas de protección contra desprendimientos de roca, evitando algunas soluciones improvisadas, carentes de rigor, que se ven en la práctica y que son extremadamente peligrosas, ya que como se sabe, lo que está en juego en general, son vidas humanas cuyo valor económico es difícilmente calculable.

A pesar del paso de avance antes señalado, la normativa europea es aún más permisiva que la norma desarrollada en Suiza en 2001, y por lo tanto ofrece menos garantías ya que las condiciones de ensayo y medición, que presuntamente se exigen, dan lugar a interpretaciones sobre todo en cuanto a tolerancias, otras son completamente teóricas, difíciles de conseguir en el momento del ensayo, tal y como se ha expresado, con teleférico oblicuo es casi imposible repetir dos ensayos equivalentes, lo que ha motivado que más de 90% de los fabricantes a fecha de hoy realizan los ensayos de forma vertical. A continuación algunas fotos de la evolución de los polígonos de ensayos desde finales de la década del 70 de siglo pasado fecha de hoy (fig. 11).

Durante la década de los 90 se realizaron en Suiza numerosos ensayos, bajo la supervisión del WSL (Instituto Federal de Investigaciones de Nieves, Bosques y Paisajes). Los ensayos se realizaron en campos como el situado en Beckenried (fig. 12) que contaba con teleférico oblicuo y algunos de los ensayos que se ejecutaron fueron fallidos. En reiteradas ocasiones fue necesario repetir ensayos para conseguir los objetivos planteados, por lo impreciso de la instalación.

A partir de 2001, se iniciaron ensayos de caída libre en el campo de ensayos de Walenstadt (fig. 13). La experiencia demuestra que la forma que ofrece mayores garantías, de asegurar la ulterior correcta utilización de los sistemas de barreras de protección contra desprendimientos, es seguir un procedimiento bien restrictivo, que parte entre otros detalles de realizar el ensayo a caída libre.

Sin lugar a duda los aportes de los últimos años relacionados con la incorporación de ensayos de contraste en ladera natural y en zonas críticas de las barreras, que la normativa vigente no lo contempla, se consideran un paso de avance positivo en el sentido de dar mayores garantías y seguridad a un elemento tan importante como son los sistemas de protección contra desprendimientos. No cabe duda de que esta nueva metodología en breve será parte de la actualización normativa DEE que se desarrolle a este respecto.

A la vista de las consideraciones detalladas en el presente artículo es conveniente y recomendable conocer en el momento de seleccionar una barrera dinámica para proteger una infraestructura determinada las ventajas e inconvenientes de los productos.

Referencias

Gerber, Werner. (2001). Guideline for the approval of rockfall protection kits. Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (SAEFL) and the Swiss Federal Research Institute. WSL. Berne.

Gerber, Werner. (2006). Guideline for the approval of rockfall protection kits. Amendment 2006. Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (SAEFL) and the Swiss Federal Research Institute.WSL. Berne.

Gerber W., Böll A. & Ammann W. (2001). Filed testing of rockfall protection barriers. A comparison between inclined ropeway and vertical crane testing. WSL. Birmensdorf.

ETAG 027 (2008). Guideline for European Technical approval of falling rock protection kits. EOTA. Brussels.

González Gallego, J. & Luis Fonseca, R. (2007) Optimization criteria for using of rockfall protection. Congress ISMR. Lisbon.

Roth, A. (2006) Remarks to the report for the EOTA EXCOM, ETAG for falling rock protection kits, WG 01-06/02

Luis Fonseca, R. & González Gallego, J. (2008) Protección contra desprendimiento de rocas. Barreras dinámicas. Ingeoter 10. Madrid.

Luis Fonseca, R. y Torrebadella, J. (2008) Análisis comparativo entre la norma Suiza y la ETAG 027. Andorra.

Geobrugg. 2022. Rockfall protection systems. http://www.geobrugg.com

¹ Acuerdo entre la Confederación Suiza y la Comunidad Europea sobre el reconocimiento mutuo de las evaluaciones de la conformidad del 21 de junio de 1999 (SR 0.946.526.81)

² Volkwein A. y Stähli M. (2013); Influencia de diferentes métodos de prueba según ETAG 027 - resumen; WSL Birmensdorf

³ Conceptos básicos para evaluar la calidad de las barreras de protección contra caída de rocas y su cimentación, FOEN 2018

⁴ ONR 24810 (2013) Technical protection against rockfall. Terms and definitions, effects of actions, design, monitoring and maintenance, Austria

⁵ Nota informativa del CEREMA publicada en agosto de 2014

⁶ UNI 11211. Opere di difesa dalla caduta massi

• Parte 1: Termini e definizioni (27.09.18)
• Parte 2: Programma preliminare di intervento (18.01.07)
• Parte 3: Progetto preliminare (28.06.18)
• Parte 4: Progetto definitivo ed esecutivo (18.10.18)
• Parte 5: Ispezione, Monitoraggio, Manutenzione e ruolo dei Gestori (16.05.19)

⁷ Technical report 70200042/1 Evaluation and assessment of eccentric, single and support rope separation impact test on Falling Rock Protection Barrier Rocco-2000 TSÜS (2020)