Martillos hidráulicos Atlas Copco rompiendo lechos de roca

Ric-Man Construction Inc, fundada por Richard Mancini en 1965, se ha especializado en la construcción de túneles y trabajos pesados subterráneos. Recientemente la empresa se ha embarcado en el trabajo de construcción de un pozo de cimentación profunda para unas instalaciones de rebose de alcantarillado combinado en Dearborn, Michigan. Estas instalaciones, diseñadas para albergar 13.200 millones de litros, son de las más grandes que actualmente se están construyendo en la región.
“Las instalaciones que estamos construyendo se han diseñado para admitir aguas residuales combinadas cuando se producen lluvias, el sistema se activa por seguridad”, explicó Duane Mullica, director general de operaciones de Ric-Man Construction. “Antes de que se produzca el desbordamiento, una estructura interna dentro del sistema libera el caudal hacia estas instalaciones, que almacenarán, pre-tratarán y cribarán los materiales sólidos. Una vez que la planta de tratamiento puede admitir el caudal adicional, éste se bombea fuera de estas instalaciones de vuelta al sistema y a la planta de tratamiento”.
El proyectó comenzó en enero de 2008 con un programa de trabajos de cimentación en roca y estabilización de gran envergadura. El nivel del agua en esta zona se encuentra por encima del nivel del terreno, por lo que esta fase era necesaria para eliminar cualquier filtración de agua durante la excavación y construcción del pozo de cimentación, que comenzó en enero de 2009. El hormigón del pozo de cimentación, que se hunde por su propio peso, se vertió desde ocho coladas verticales separadas. Ric-Man empleó seis perforadoras de roca BBC 34W de Atlas Copco montadas en empujador, de la empresa Stockdale Mine Supply, para la perforación de más de 400 agujeros para la instalación de pernos en la cara vertical de la roca durante la construcción de la pared del pozo. Para asegurar la tela de alambre a la cara se emplearon pernos para roca. Posteriormente, Ric-Man proyectó una capa de 15 cm de hormigón para sellar la roca y se procedió al vertido del hormigón de la estructura.
La colada 8 del pozo se realizó en lecho de roca a 42 metros de profundidad. Para verter el cabezal con forma de cuenco del pozo, Ric-Man hubiera tenido que sacar y excavar 11.000 metros cúbicos de lecho de roca o 15 metros adicionales de material.
En este punto, el equipo de construcción tenía que decidir entre perforar y volar el lecho de roca para su excavación o bien, emplear martillos hidráulicos para realizar este trabajo. Se decidieron por los rompedores.
“El inconveniente principal que presentaba la perforación y voladura en esta zona era que se trata de una zona residencial”, explicó Mullica. “Las complicaciones derivadas del coste y la logística de intentar realizar una voladura, garantizando la seguridad de los residentes y convenciéndoles de que no se iban a producir daños en sus hogares ni en sus infraestructuras, iban creciendo conforme hablábamos de ello. Representa también un problema de seguridad. Es necesario contar con toda la formación necesaria y la mayor seguridad. Pensamos que debía existir otro modo, aparte de la voladura, para realizar esta tarea”.
La mayoría de los proyectos de la región de Dearborn dependen de la perforación y las voladuras para eliminar el lecho de roca, por lo que había pocos antecedentes que consultar sobre excavación o retirada mecánica. Así que Ric-Man comenzó una investigación extensiva sobre martillos hidráulicos y decidió ponerse en contacto con AIS Construction Equipment, distribuidor de Atlas Copco, que les puso en contacto con Scott Hendricks, director de ventas de área de Atlas Copco.
“AIS y Dave Pytlowany, director general, han realizado un estupendo trabajo”, afirmó Steve Mancini, presidente y CEO de Ric-Man Construction. “Basta con llamar por teléfono para contactar con ellos, incluso nos ayudaron en la instalación de los equipos hidráulicos. La disponibilidad (de los rompedores) y los datos históricos apoyaban nuestro reto”, añadió Mullica. “Nos sentimos increíblemente tranquilos cuando finalmente nos comprometimos con Atlas Copco”.
Para comenzar el proceso, Ric-Man bajo dos equipos de perforación ECM 590 de Atlas Copco al pozo para la pre-perforación de 600 agujeros de alivio en el lecho de roca. Los agujeros de 5 y 7,5 cm se perforaron con una profundidad de 14 metros en centros de 1,2 metros. Los agujeros de alivio facilitan a los martillos hidráulicos la rotura del material ya que permiten la liberación de la energía de impacto, aumentando la productividad. Sin estos agujeros de alivio, el sólido lecho de roca habría absorbido simplemente la energía de impacto.
Una vez perforados los agujeros de alivio, Ric-Man trajo una excavadora Koehring 1066 de 77 toneladas para el martillo HB 7000 y, a continuación, los martillos hidráulicos HB 10000. “Hace cinco años desmontamos toda la excavadora y revisamos sus bombas y motores y terminamos instalando un nuevo motor diesel de cuatro tiempos Detroit. Se trata de un equipo actualizado”, comentó Mancini. “La ventaja que ofrece este modelo de excavadora es que cuenta con cinco bombas distintas, por lo que es fácil instalar cualquier herramienta”.
Ric-Man comenzó empleando el HB 7000, pero al final se decidió por el HB 10000, para aumentar la productividad en el lecho de roca. “El trabajo con el HB 7000 y el HB 10000 ha sido increíblemente óptimo”, afirmó Mullica. “De hecho está siendo incluso mejor de lo que pensábamos. Podemos romper, limpiar y desechar el material más rapidamente”.
Mancini añadió: “Estamos realmente impresionados. Trabajamos bien y hemos logrado atravesar dos capas de material realmente duro. También debemos destacar la asistencia prestada por Atlas Copco para el HB 10000, ya que ha sido de mucha utilidad”.
El diámetro interior del pozo es de 32 metros y Ric-Man tuvo que retirar lecho de roca hasta una profundidad aproximada de 13 metros. Las capas de lecho de roca variaban en dureza, aunque en algunos niveles excedía de 12.000 psi. Ric-Man logró una media diaria de 170-260 metros cúbicos y horizontalmente de 1,5 metros aproximadamente, aunque en el material extremadamente duro tardaron ocho días para hacer una sección de 1,2 metros.
Mancini señala que en caso de no haber alcanzado la velocidad de producción con los martillos, podían haber perforado y volado el centro. “Aún así, hubiéramos tenido que romper el “donut” exterior y hacer frente a la logística y retrasos derivados de las visitas a todos los hogares, revisión de todos los servicios públicos, etc. Sencillamente era más lógico adaptarnos a nuestro calendario de trabajos de rotura.
“Además, Gene Bowers, nuestro encargado general, lleva casi toda su carrera trabajando con la retirada de roca. Su experiencia nos aportó mucho y nos permitió realizar la perforación correctamente”.
Ric-Man terminó los trabaos de excavación en el lecho de roca en diciembre de 2009 y después vertió el cabezal base del pozo. La colada final, la colada nº 9, fue la del tapón del pozo, que se asienta a nivel de la superficie. La construcción del pozo terminó en abril. Tras ello, Ric-Man terminó todas las conexiones de aguas residuales e instaló los sifones en la estructura. También construyeron el edificio para el control de las instalaciones. La fase final del proyecto será el diseño del entorno de las instalaciones. La terminación del proyecto estaba programada para julio de 2010.
“La calidad, experiencia y método que escogimos para finalizar el proyecto nos animó a buscar otros proyectos similares”, comentó Duane Mullica. “Pudimos prever algunos de las dificultades por todo lo que ha tenido que afrontar nuestra competencia. Estuvimos estudiándolos con anterioridad para intentar adivinar cuáles serían nuestras retos y cómo deberíamos afrontarlas”,
Steve Mancini concluye: “El proyecto de Dearborn es nuestro proyecto estrella”.
Para el vertido del cabezal del pozo en forma de cuenco, Ric-Man tuvo que excavar casi 10.000 metros cúbicos de material. El equipo de construcción tenía que decidir entre perforar y volar el lecho de roca para su excavación o bien, emplear martillos hidráulicos para realizar este trabajo. Se decidieron por los martillos por los costes y por que se trataba de una zona residencial.