Mantener el tránsito expedito ya sea de elementos, repuestos, materiales o personal en obras subterráneas es de suma importancia para garantizar el desarrollo de este tipo de proyectos cuyas características, especialmente por su terreno, hacen necesaria tener una logística que permita la menor interrupción posible de las faenas.
Ya sea en obras subterráneas de la gran minería como en el desarrollo de infraestructura de transporte urbano, cada metro cúbico de espacio es un bien preciado. Por lo mismo, contar con equipos que permitan el transporte -ya sea de personal, equipos de repuesto o mantenimiento o, en el caso de túneles urbanos, elementos para su construcción- de manera eficiente dentro del mismo proyecto, con una mínima interrupción de las faenas que se lleven a cabo en este tipo de proyectos.
Así, desde las minas de carbón del valle del Ruhr en Alemania hasta los modernos sistemas de metro en Barcelona, pasando por ambiciosos proyectos como centros de esquí subterráneos en Arabia Saudita, los sistemas de transporte y logística especializados se están convirtiendo poco a poco en un elemento más que necesario para el desarrollo de este tipo de proyectos, haciendo posible estas obras de ingeniería.
La historia de este tipo de sistemas de transporte se inició hace más de ocho décadas en la región del Ruhr, donde las necesidades específicas de la minería del carbón dieron origen a una tecnología que hoy se está adoptando en proyectos subterráneos en todo el mundo. “Esta empresa nació hace más de 80 años en Alemania en la zona industrial del Ruhr”, explicó Felipe Kreis, gerente general de SMT Scharf Sudamérica. “En Alemania, la región del Rurh es conocida por el río del mismo nombre y alrededor de esta área se desarrolló toda la industria germana de principio del siglo XX porque estaban las minas de carbón en esa zona”.
Lo que empezó como una solución para transportar mineral en condiciones extremas de seguridad se ha convertido en una tecnología versátil que aborda uno de los desafíos más complejos de la ingeniería moderna: cómo mover eficientemente personas, materiales y equipos en espacios confinados y condiciones adversas.
El desafío de la logística subterránea
En cualquier proyecto subterráneo, ya sea una mina, un túnel de metro o una obra de infraestructura, el transporte interno representa uno de los mayores desafíos operacionales. A diferencia de las obras en superficie, donde camiones, grúas y otros equipos convencionales pueden moverse con relativa libertad, el entorno subterráneo impone restricciones severas: espacios reducidos, pendientes pronunciadas, condiciones de seguridad extremas y la necesidad de mantener el flujo constante de materiales sin interrumpir las operaciones principales.
“El objetivo de estos sistemas es sacar el transporte de cosas del nivel de piso para que el piso quede disponible para otras aplicaciones, para otros usos”, explicó Kreis. Esta filosofía de diseño refleja una comprensión profunda de las limitaciones espaciales que caracterizan los proyectos subterráneos.
Los sistemas de transporte subterráneo modernos deben resolver múltiples necesidades simultáneamente: transportar personal de manera segura, llevar materiales de construcción al frente de trabajo, evacuar material excavado, suministrar repuestos y herramientas, y en muchos casos, facilitar las labores de mantenimiento e inspección a lo largo de la vida útil del túnel.
La especialización de estos equipos se evidencia en su capacidad para manejar diferentes tipos de carga. “El monorriel, o tren, puede sacar el mineral de la mina cuando es un proyecto de extracción, puede transportar a personas y puede llevar componentes de piezas para un equipo que está más adentro, sean repuestos, elementos completos, etcétera”, detalló Kreis.
Orígenes: la minería del carbón
El desarrollo inicial de esta tecnología estuvo marcado por las condiciones particularmente peligrosas de la minería del carbón. “Con la minería del carbón, se desarrollaron muchas industrias: metal mecánicas, fabricantes de maquinaria, de acero, acero inoxidable, etcétera. SMT Scharf se desarrolló para atender a esa minería”, explicó Kreis.
“La idea inicial fue abordar las necesidades especiales de transporte y seguridad que requiere la actividad minera del carbón, ya que es un tipo de minería donde encontramos metano o gas grisú, entonces, los motores tienen que ser a prueba de explosión para que no se produzca ninguna explosión o algún incendio al interior de los túneles”, puntualizó.
Esta necesidad de operar en ambientes con riesgo de explosión impulsó el desarrollo de tecnologías de seguridad que, en la actualidad, benefician a todos los tipos de aplicaciones subterráneas. Los motores a prueba de explosión, los sistemas de control redundantes y los protocolos de seguridad desarrollados para la minería del carbón se han convertido en estándares para toda la industria.
Tecnología adaptada a condiciones extremas
Los equipos de transporte subterráneo evolucionaron para operar en condiciones que, para sistemas convencionales, resultan extremadamente complejas.
Lo equipos actuales pueden funcionar en pendientes con un grado medio de inclinación, y además, transportar una alta carga a través de esa pendiente. “Con esa tecnología podemos llegar a proyectos que ya hemos desarrollado que tienen una inclinación de 30 grados equivalente al 58% de inclinación y hasta 60 toneladas”, precisó Kreis.
Esta capacidad los convierte en soluciones viables para proyectos que van desde túneles de acceso minero hasta complejas obras de infraestructura urbana. La tecnología se basa en dos configuraciones principales: sistemas de rieles dobles que operan a nivel del suelo, y monorrieles suspendidos que liberan completamente el espacio inferior.
Ambos sistemas utilizan mecanismos de tracción especializados que combinan ruedas de fricción para terrenos relativamente planos con sistemas de piñón y cremallera para superar pendientes pronunciadas, similar al concepto utilizado en ferrocarriles de montaña.
La supremacía del monorriel
Un aspecto para destacar de este sistema es que, si bien funciona a través de trenes y monorrieles, es la predominancia de estos últimos en los distintos proyectos en los que se han adoptado este tipo de equipos. “En general, los proyectos utilizan más monorrieles que trenes. De acuerdo con nuestros números, estamos hablando del orden de 2.000 monorrieles contra menos de 500 trenes”, reveló Kreis.
Esta preferencia no es casual. Los monorrieles ofrecen ventajas específicas en entornos subterráneos. “De hecho, quienes deciden por el sistema con monorriel comentan que es mucho más estable ya que al hacer las obras de un túnel, el terreno va cediendo a los movimientos del cerro, digamos, y se va deformando. En cambio, el monorriel queda colgado de la estructura ya hecha del túnel”, explicó Kreis.
Esta estabilidad estructural es crucial en proyectos donde los movimientos del terreno pueden afectar la operación continua de los sistemas de transporte. Al estar suspendidos de la estructura superior del túnel, los monorrieles mantienen su funcionalidad incluso cuando el piso del túnel experimenta asentamientos o deformaciones.
Casos de aplicación: de Arabia Saudita a Berlín
La versatilidad de esta tecnología se evidencia en la diversidad de proyectos donde se ha implementado. En Arabia Saudita, por ejemplo, cuatro trenes especializados alimentan continuamente a una tuneladora (TBM) que construye el túnel de acceso a un centro de esquí.
“Para ese proyecto, se suministró un sistema con cuatro trenes para ir alimentando la TBM. La TBM, en la medida que va excavando, necesita las dovelas o segmentos de dovelas de hormigón para estructurar el túnel, entonces en esa obra los trenes cumplen una función de transporte múltiple: alimentan a la TBM con los segmentos de dovelas, transportan al personal y también, trasladan distintos tipos de elementos para el avance de la construcción de este túnel en Arabia Saudita”, explicó Felipe Kreis
El proyecto saudí ilustra perfectamente la complejidad logística de las obras subterráneas modernas. La tuneladora avanza continuamente, pero requiere un suministro constante de elementos estructurales pesados y voluminosos. Los sistemas de transporte especializados resuelven este desafío operando en sincronía con el avance de la excavación, instalando rieles de manera modular conforme progresa la obra.
En el extremo opuesto del espectro de aplicaciones, Berlín presenta un caso único de aplicación permanente. “En Alemania, están construyendo un túnel donde una línea de alta tensión va a pasar bajo la ciudad”, detalló Kreis.
Este proyecto demuestra cómo los sistemas de transporte subterráneo pueden integrarse en la infraestructura urbana permanente. “En este caso, un monorriel se instalará de forma permanente para la inspección regular que se le realizará a esa línea de alta tensión. Entonces, el monorriel transportará a las personas para ir inspeccionando ese tendido eléctrico”, comentó.
Capacidades técnicas y limitaciones operacionales
Los sistemas modernos de transporte subterráneo operan con especificaciones técnicas precisas que determinan su aplicabilidad en diferentes proyectos. “Las velocidades son 2 metros por segundo, pero cuando la carga es alta y la pendiente es pronunciada, se reduce a un metro por segundo o menos”, explicó Kreis respecto a las velocidades en las que opera el sistema.
Esta variabilidad en la velocidad refleja además la adaptabilidad de los sistemas a diferentes condiciones operacionales.
En términos de capacidad de carga, los sistemas han demostrado una alta capacidad. “En el caso de nuestros equipos, hemos podido transportar hasta 60 toneladas en total. A ese número hay que sumarle lo que pesa el tren o el monorriel mismo, entonces es mucho más que eso”, precisó Kreis, aclarando que la capacidad de 60 toneladas se refiere únicamente a la carga útil.
Las distancias operacionales varían significativamente según el proyecto. “Tendidos de un kilómetro, de un par de kilómetros, 4,5 km, 750 metros, 350 m, 1,3 kilómetros, 100 metros”, enumeró Kreis al revisar diferentes proyectos. “Son sistemas de transportes con movimientos más bien acotados, exceptuando aquellos que ya sobrepasan los 1.000 metros de extensión donde la distancia era más larga”. Sin embargo, subraya el experto, algunos proyectos alcanzan distancias considerables, superando los 9 kilómetros.
Innovación en seguridad y sostenibilidad
La seguridad en entornos subterráneos presenta desafíos únicos que han impulsado innovaciones específicas en estos sistemas de transporte. “Los incendios al interior de un túnel son un tema bien complicado porque las vías de escape son más bien limitadas”, comentó Kreis.
En ese sentido, el experto puntualiza que los sistemas de transportes subterráneos (ya sea tren o monorriel) cuentan con mecanismos de seguridad ya instalados para controlar el fuego en caso de un incendio. Asimismo, destaca que, al estar fabricados completamente de metal, tanto los trenes como los monorrieles brindan protección estructural en caso de accidentes.
Un aspecto interesante de estos sistemas de transporte subterráneos es su evolución en materia de sostenibilidad, en especial, en lo que se refiere a la alimentación de los motores que impulsan ya sea los trenes o los monorrieles.
En ese aspecto, Kreis comentó que “ambos equipos, trenes y monorrieles, en general funcionan con un motor diésel. La diferencia se produce si el equipo es para la minería del carbón. En ese caso, el motor es diésel, pero a prueba de explosiones. También, existen equipos accionados por motores eléctricos. Otros son mecánico-hidráulicos o incluso, electro-hidráulicos”.
Incluso, puntualiza Kreis, existen equipos de transporte que ya se alimentan con baterías eléctricas, lo que da cuenta de su evolución en materia de sostenibilidad.
Adaptabilidad: la clave del exito
Una de las características más notables de estos sistemas es su capacidad de adaptación a condiciones específicas de cada proyecto. En ese sentido, Felipe Kreis destaca que los equipos se diseñan modularmente, permitiendo configuraciones que van desde transporte exclusivo de personal hasta sistemas mixtos que pueden alternar entre diferentes tipos de carga según las necesidades operacionales.
También, en el caso que la sección del túnel sea reducida, los carros también pueden diseñarse más estrechos. “En el caso del sistema de trenes que se utilizó en Arabia Saudita, cada carro del tren debía ser capaz de transportar a 25 personas”, detalló Kreis sobre las opciones de configuración.
Esta flexibilidad de diseño, explica el experto, permite optimizar la capacidad de transporte según las restricciones físicas y los requerimientos operacionales de cada proyecto.
Ventajas competitivas en condiciones complejas
Uno de los aspectos más interesantes que poseen los sistemas de transporte especializados para túneles es que encuentran su nicho competitivo en proyectos cuyas condiciones presentan un desafío mayor para, valga la redundancia, el transporte y la logística del proyecto.
“Cuando es un túnel horizontal, con poca pendiente y una gran sección, existen alternativas que pueden resultar más eficientes en términos económicos que este tipo de soluciones”, comentó Felipe Kreis. “Este tipo de equipos resultan más eficientes y competitivos cuando las condiciones del proyecto son más complejas. Por ejemplo, un túnel de poca sección con gran inclinación, con condiciones geográficas complejas, ahí resulta una opción atractiva”, puntualizó.
Por lo mismo, esta especialización en condiciones de mayor complejidad ha permitido que la tecnología se expanda a aplicaciones no mineras.
“Estos sistemas de transporte y logística vienen desarrollándose de manera fuerte para utilizarse también en proyectos no mineros, pero obviamente la minería sigue siendo muy importante. No sólo la vinculada a la extracción de carbón, sino que la minería subterránea en general”, destacó Kreis.
Proceso de instalación y coordinación
La instalación de estos sistemas requiere una coordinación precisa entre quienes fabrican los equipos con el avance de la construcción del túnel. “Los trenes y monorrieles se fabrican en Alemania. Luego, se envían al destino donde está el mandante y con personal nuestro se supervisa el montaje”, comentó Felipe Kreis.
La instalación de los monorrieles requiere que el túnel ya esté consolidado para el montaje de este sistema, puntualiza el experto. “El túnel tiene que estar hecho como para ir montando el riel”, explicó.
En ese aspecto, la sincronización con el avance de la obra es crucial. “En la medida que va avanzando el túnel se va montando el riel y, en el caso de los trenes, el sistema puede ir entregando el material para seguir estructurando el túnel hacia adelante”, detalló. “Imagina las obras de la TBM en el metro. La tuneladora va avanzando y en la medida que avanza hay que ir estructurando ese túnel, entonces con qué se estructura, con los elementos que vienen a continuación”.
Operación y control de los sistemas
Los sistemas de transporte subterráneo requieren operadores especializados para su funcionamiento seguro. En ese sentido, el gerente general de SMT Scharf Sudamérica comenta que los operadores de este sistema -tanto trenes como monorrieles- poseen una capacitación especial para un correcto manejo de los equipos.
“La lógica de esto, en el caso nuestro, es que se ofrece el sistema al proyecto y luego vamos y acompañamos al mandante en el montaje y en el entrenamiento a la gente, tanto para las mantenciones, reparaciones, como para la operación. Se le brinda una inducción al operador que puede ser en Alemania, sólo en terreno, o en ambas modalidades”, explicó
Asimismo, el experto destaca que el sistema cuenta con la opción de operación remota, especialmente “cuando se deben recorrer distancias cortas dentro de una obra subterránea. Cuando son extensiones grandes, por ejemplo, la obra con 9 km de largo, no se utiliza ese mecanismo”, puntualizó.
Diversidad de aplicaciones
Debido a su evolución, este sistema de transporte y logística para obras subterráneas se puede encontrar en una amplia gama de proyectos. “En el caso nuestro -detalló Felipe Kreis- tenemos una amplia variedad de clientes con los que hemos trabajado”.
En ese sentido, el profesional menciona a empresas como “Marti que es una empresa minera que está en Chile, Herrenknecht, Strabag, que es otro contratista minero de gran tamaño, Redpath, contratista minero canadiense que ha estado en Chile hace muchos años”.
Esta diversidad de clientes refleja la versatilidad de la tecnología. “Estos serían como los nombres más destacados y que se mezclan entre contratistas, empresas constructoras, minería misma y proyectos no mineros”, explicó.
Consideraciones de diseño y planificación
El éxito de estos sistemas depende, comenta el experto, de una planificación cuidadosa desde las etapas tempranas del proyecto. De esta forma, los equipos se diseñan de acuerdo a los requerimientos se determina al momento de la etapa de diseño.
“Cuando se presenta un proyecto, en ese momento hay que definirqué es lo que quiere el mandante, cuáles son las características básicas del proyecto, la sección del túnel, la distancia a recorrer, la carga y qué es lo que se quiere transportar”, explicó.
Asimismo, la especialización del sistema debe definirse desde el inicio. “Si es sólo personal, se diseña un tren o un monorriel sólo para el transporte de personas. Pero si se quiere para personal, piezas de repuesto, mineral, el sistema se tiene que ser con otro tipo de carros”, detalló. “Eso se define en el momento. No es que el sistema sea multipropósito en cualquier circunstancia, sino que se debe diseñar para sus distintas operaciones”.
Diferentes modalidades de uso dependiendo del tipo de proyecto
Los sistemas de transporte subterráneo pueden configurarse para diferentes modelos de uso, de acuerdo con las necesidades del proyecto. Esto define, por ejemplo, si los equipos tendrán un uso sólo durante el tiempo que se ejecute un proyecto o, en caso contrario, si se extenderá la utilización de estos por un periodo prologando.
“Existen trenes y monorrieles que el mandante los utiliza para un único uso, que es la construcción del túnel. En el caso de Arabia Saudita que te comenté anteriormente, una vez que termine la construcción del túnel, hay que sacar todo”, explicó Kreis.
Por el contrario, otros proyectos requieren instalaciones permanentes. “El caso de Berlín que te mencionaba, en donde queda permanentemente instalado para la inspección de la línea de alta tensión, ahí ese equipo se utilizará por muchos años”, puntualizó.
“En el área minera, por ejemplo, existen proyectos en donde se concibe este tren o monorriel para un uso permanente, para llevar el personal a un punto, o traerlo, o para llevar las piezas de recambio”, agregó el experto.
Un avance concreto en logística subterránea
Los sistemas de transporte y logística especializados para obras subterráneas representan más que una simple evolución tecnológica; constituyen un cambio paradigmático en la manera de abordar los desafíos de la construcción y operación en entornos confinados. Desde sus orígenes en las minas de carbón alemanas hasta su aplicación en proyectos de infraestructura urbana de vanguardia, esta tecnología ha demostrado su capacidad para resolver algunos de los desafíos logísticos más complejos de la ingeniería moderna.
La versatilidad de estos sistemas, evidenciada en aplicaciones tan diversas como centros de esquí subterráneos en Arabia Saudita y sistemas de inspección de líneas eléctricas en Berlín, ilustra su potencial para transformar sectores enteros de la industria de la construcción. Su capacidad para adaptarse a condiciones específicas de cada proyecto, combinada con innovaciones continuas en seguridad y sostenibilidad, los posiciona como elementos esenciales en el futuro de la ingeniería subterránea.
Como señala Kreis, la fortaleza de estos sistemas radica en su capacidad para operar “cuando las condiciones son más complejas”, llenando un nicho tecnológico que los sistemas convencionales no pueden abordar. A medida que las ciudades crecen y la necesidad de infraestructura subterránea se intensifica, estos sistemas de transporte especializado se convertirán en componentes cada vez más críticos para el éxito de proyectos complejos.
