Gestión de escombros de túneles: lecciones operativas de la extensión LRT Eglinton Crosstown West

Cómo las soluciones de solidificación personalizadas de MetaFLO están ayudando a los contratistas de túneles a reducir los requisitos de transporte, mejorar la sostenibilidad y optimizar la gestión de residuos de excavación en proyectos de infraestructura importantes.

---

Expansión de túneles en Norteamérica y el desafío de los residuos de excavación

La inversión en infraestructura subterránea en toda América del Norte se está acelerando. Las extensiones de tránsito, los sistemas de transporte de aguas residuales, los corredores de servicios públicos y los túneles de transporte están remodelando las ciudades y sustentando el crecimiento económico a largo plazo.

Si bien la atención de la industria tiende a centrarse en la selección de la tuneladora (TBM), las tasas de excavación y los cronogramas de construcción, un desafío paralelo está cobrando una importancia operativa creciente: la gestión del material excavado del túnel generado durante la excavación.

Cada proyecto de tunelización produce volúmenes sustanciales de lodo y escombros. Dependiendo de la geología, las condiciones del agua subterránea y la metodología de excavación, este material puede variar desde escombros granulares relativamente secos hasta lodo altamente fluido que contiene agua, bentonita, espumas acondicionadoras y sedimentos de grano fino. En entornos urbanos densos, la gestión eficiente de estos materiales tiene una influencia directa en el costo del proyecto, la certeza del cronograma, el cumplimiento ambiental y el impacto en la comunidad.

La pregunta fundamental a la que se enfrenta la industria ya no es simplemente cómo desechar el material excavado de los túneles. Es cómo transformar los residuos de la excavación en un material manejable lo antes posible y de la manera más eficiente en el proceso de construcción.

Por qué la gestión del estiércol se ha convertido en una prioridad estratégica

Las operaciones modernas de TBM dependen en gran medida de agentes acondicionadores, lubricantes y sistemas de lodo para mantener la estabilidad del frente, gestionar la entrada de agua subterránea y optimizar el rendimiento de las herramientas de corte. Se utilizan lubricantes de perforación a base de bentonita, espumas lubricantes y otros aditivos para mantener la presión sobre la sobrecarga y reducir la fricción en las cabezas de corte. Si bien son esenciales bajo tierra, estos aditivos complican significativamente el manejo en la superficie.

Los contratistas que operan en entornos urbanos deben lidiar rutinariamente con:

• Corrientes de deterioro de alta humedad con características limitadas de drenaje libre
• Espacios limitados para el apilamiento y el almacenamiento temporal
• Aumento de los costos de transporte y logística de transporte
• Restricciones de los vertederos en cuanto al contenido de humedad y la clasificación de los materiales
• Requisitos estrictos de cumplimiento de la normativa medioambiental
• Sensibilidad de la comunidad y de las autoridades reguladoras ante los volúmenes de tráfico de camiones

En muchos proyectos, la complejidad logística de gestionar el material excavado rivaliza con la del propio proceso de excavación. Los flujos de trabajo de eliminación tradicionales implican frecuentemente múltiples etapas de manipulación, estaciones de transferencia, celdas de almacenamiento temporal, flotas de camiones cisterna de vacío y tratamiento externo, y cada paso introduce costos adicionales, riesgos de cronograma y exposición ambiental.

Limitaciones de los métodos de tratamiento convencionales

Históricamente, el sector ha recurrido a diversos métodos para mejorar las características de manipulación de los residuos de excavación de túneles:

• Deshidratación mecánica mediante filtros prensa o centrifugadoras
• Células de secado al aire libre o lagunas
• Estabilización con cal
• Tratamiento a base de cemento
• Aditivos de relleno, como el serrín o los áridos reciclados

Cada método presenta limitaciones operativas. Los sistemas mecánicos de deshidratación requieren una importante inversión de capital, operarios cualificados y un espacio considerable en la obra. Los tratamientos a base de cal y cemento aumentan el volumen total de material que hay que eliminar, lo que agrava las necesidades de transporte. El secado al aire libre depende en gran medida de las condiciones meteorológicas y resulta poco práctico en emplazamientos urbanos con espacio limitado.

Más allá de las limitaciones operativas, los aditivos tradicionales, como la cal, el cemento y el serrín, pueden afectar a la acidez, la alcalinidad y la actividad microbiana natural del suelo, lo que suscita preocupaciones en cuanto a la protección de las aguas subterráneas en los lugares de recepción. Por ello, los equipos de proyecto evalúan cada vez más tecnologías alternativas que reducen la complejidad de la gestión y, al mismo tiempo, cumplen los requisitos de cumplimiento medioambiental en la eliminación de residuos.

Caso práctico: Ampliación del tranvía Eglinton Crosstown West, Toronto

La ampliación oeste de la línea Eglinton Crosstown es un importante proyecto de infraestructura de transporte que forma parte de la expansión de la red de transporte rápido de Toronto. El proyecto abarca aproximadamente 9,2 kilómetros de infraestructura de metro ligero. El tramo subterráneo incluye aproximadamente 6,3 kilómetros de túneles de doble perforación con un diámetro de excavación de 6,58 metros. Los últimos 500 metros del tramo subterráneo se completaron utilizando el método de excavación secuencial (SEM), y se construyó un tramo adicional de 1,5 kilómetros sobre una estructura elevada. Las obras comenzaron en 2021, y la excavación de los túneles se inició en abril de 2022.

En el momento de máxima producción, las operaciones de excavación de túneles generaban una media de 2.000 metros cúbicos de escombros de túnel al día, con una densidad de entre 2,1 y 2,2 (aproximadamente 17,3 libras por galón). Este considerable volumen diario exigía una estrategia de gestión de residuos fiable y de alto rendimiento, capaz de seguir el ritmo de las tasas de excavación.

Las condiciones del subsuelo a lo largo del trazado consistían principalmente en depósitos glaciales de arena, limo y arcilla, caracterizados por una resistencia baja a media y un alto porcentaje de partículas finas. Hacia el extremo oriental del trazado, las tuneladoras se encontraron con zonas de pizarra blanda y limolita. Estas condiciones generaron flujos de escombros con propiedades de manejo intrínsecamente difíciles, lo que supuso una presión operativa constante sobre las actividades de gestión en superficie a lo largo de toda la campaña de excavación del túnel.

 

 

Estrategia de tratamiento: el reactivo de solidificación MF de MetaFLO

Para hacer frente a estos retos, el equipo del proyecto puso en marcha un programa de solidificación utilizando el reactivo de solidificación MF de MetaFLO, abandonando la gestión convencional de residuos líquidos en favor de un enfoque de solidificación asistida químicamente.

Un aspecto determinante de esta estrategia fue la dosificación del reactivo específica para cada proyecto. Las soluciones de solidificación a medida de MetaFLO se desarrollan para cada proyecto basándose en una combinación de factores específicos del emplazamiento, entre los que se incluyen la geología del subsuelo, el contenido de humedad de los residuos y los volúmenes de producción diarios. En el proyecto de Eglinton, la formulación se ajustó a los depósitos glaciales con alto contenido en partículas finas y a las exigencias de rendimiento de las operaciones de excavación de túneles en horas punta. La dosificación media del reactivo para esta geología fue de aproximadamente entre el 0,20 y el 0,25 por ciento con un contenido de humedad del 22 por ciento, lo que refleja la precisión que se puede alcanzar cuando la formulación se basa en datos reales del emplazamiento en lugar de en dosis de aplicación genéricas.

Las soluciones de solidificación a medida de MetaFLO son neutras desde el punto de vista medioambiental y no afectan a la acidez, la alcalinidad ni la actividad microbiana natural del suelo, lo que supone una ventaja significativa frente a los acondicionadores tradicionales y un factor importante a tener en cuenta en proyectos en los que el material tratado se destina a la reutilización como relleno limpio.

El objetivo operativo era sencillo: transformar una lechada fluida y difícil de manejar en un material estable y apilable que cumpliera los criterios de relleno limpio, apto para su carga y transporte en camiones de volquete convencional, sin necesidad de etapas de tratamiento intermedias ni de flotas de camiones cisterna de vacío. Una vez solidificado, el material tratado podría transportarse directamente a los vertederos locales de relleno limpio para su reutilización beneficiosa.

Dosificación adaptativa: cómo responder a las condiciones cambiantes del terreno

Un aspecto fundamental del programa de Eglinton fue la colaboración continua entre MetaFLO Technologies y el equipo de construcción para ajustar con precisión la dosificación del reactivo y la metodología de aplicación a medida que las condiciones del terreno iban cambiando a lo largo del trazado. A medida que las tuneladoras avanzaban por formaciones geológicas variables, la formulación y la dosificación del reactivo de solidificación MF se ajustaban continuamente para adaptarse a las características de los residuos generados.

Este enfoque adaptativo refleja un principio fundamental detrás de las soluciones personalizadas de solidificación de MetaFLO: no toda la lodo es igual. Una formulación optimizada para arcilla glacial con alto contenido de finos se comporta de manera diferente en un flujo de desmonte dominado por esquisto o limolita. Al mantener una supervisión activa de los parámetros de dosificación durante todo el proyecto, el programa de tratamiento se mantuvo efectivo en toda la gama de condiciones geológicas encontradas en la alineación de Eglinton.

Innovación en los procesos: tratamiento de los residuos dentro del sistema de transporte

Una innovación operativa destacada en el proyecto Eglinton fue el punto en el que se introdujo el Reactivo de Solidificación MF. Tradicionalmente, la lechada se trata en la superficie después de salir de las cintas transportadoras y se descarga en fosas de escombros o celdas de contención, donde las excavadoras mezclan los reactivos de tratamiento con el material excavado. Este enfoque requiere equipo adicional, espacio en superficie y tiempo de manipulación.

En el proyecto de Eglinton, MetaFLO colaboró con el equipo de construcción para introducir el reactivo de solidificación MF in situ a través del sistema de transporte de escombros, a medida que el material se desplazaba desde el frente del túnel hasta la superficie. Al dosificar la lechada mientras se desplazaba hacia las celdas de contención de escombros, el proceso de solidificación se inició de inmediato y durante el trayecto, lo que requirió solo una cantidad mínima de reactivo de acabado en la superficie.

El sistema existente de transportadores transversales se aprovechó entonces como una serie de puntos de agitación naturales: cada transición de cambio de dirección en el transportador actuaba como una etapa de mezcla, acelerando aún más la solidificación sin equipos de mezcla de superficie dedicados. Esto eliminó o redujo significativamente la necesidad de excavadoras en celdas de superficie, mejorando la eficiencia y reduciendo tanto el tiempo como el costo.

La integración del reactivo de solidificación MF en el proceso de transporte de materiales supone un avance significativo en la eficiencia del flujo de trabajo. En proyectos con una superficie de depósito limitada, reduce el espacio necesario para la manipulación y el número de pasos operativos independientes entre la excavación y el transporte.

 

 

Resultados operativos medidos

El rendimiento de cualquier estrategia de gestión de residuos debe evaluarse, en última instancia, en función de su impacto operativo y financiero. La ampliación oeste de Eglinton Crosstown ha demostrado mejoras cuantificables en varios indicadores clave de rendimiento.

Eficiencia en el transporte:

La conversión de los lodos en material apilable que cumplía los criterios de relleno limpio permitió su transporte en camiones de volquete convencional, en lugar de cisternas de vacío o vehículos de residuos líquidos de menor capacidad. Esto redujo las necesidades de camiones en aproximadamente un 54 % en comparación con los métodos tradicionales de transporte de residuos líquidos, lo que redujo directamente los costes de transporte, el tráfico en la obra y la exposición de la comunidad a los vehículos de construcción.

Emisiones de gases de efecto invernadero:

La reducción del tráfico de camiones supuso una disminución correspondiente de las emisiones relacionadas con el transporte. Según la metodología del Laboratorio Nacional de Argonne, el proyecto logró una reducción estimada del 63 % en las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas al transporte de materiales. Esta cifra refleja la reducción de los desplazamientos de los vehículos y no tiene en cuenta los beneficios medioambientales adicionales derivados de la reducción de las operaciones en las estaciones de transferencia.

Aspectos económicos del proyecto:

La reducción conjunta de las necesidades de transporte, equipamiento y manipulación generó un ahorro medio de costes de aproximadamente el 33 % en comparación con los métodos tradicionales de gestión de residuos de excavación.

Reducción de la huella en superficie:

Tratar y consolidar el material in situ, e iniciar la solidificación dentro del sistema de transporte, minimizando la necesidad de infraestructura de almacenamiento temporal a gran escala. Esta fue una ventaja operativa crítica dada el entorno urbano restringido del proyecto Eglinton.

Nota: Las cifras de resultados publicadas son específicas del proyecto y reflejan las condiciones del subsuelo, la dosificación de reactivos y la configuración logística del proyecto Eglinton. Los resultados en otros proyectos variarán según la geología, las tasas de producción y las restricciones del sitio.

Sostenibilidad y consideraciones ESG

Los propietarios de infraestructura y las agencias públicas en toda América del Norte están poniendo un énfasis creciente en el desempeño de la sostenibilidad, los objetivos de reducción de carbono y la gestión ambiental en la entrega de proyectos.

A medida que los criterios ESG se integran de manera más formal en los marcos de evaluación de adquisiciones y de informes de proyectos, las prácticas de gestión de residuos, históricamente vistas como una preocupación operativa periférica, están pasando a un primer plano en la planificación de proyectos. Las reducciones demostradas en los volúmenes de tráfico de camiones, las emisiones del transporte, la alteración del sitio y el riesgo de aguas subterráneas son cada vez más relevantes para las aprobaciones de proyectos, la participación de la comunidad y las obligaciones de presentación de informes de los propietarios.

La neutralidad ambiental de las soluciones de solidificación personalizadas de MetaFLO, que no alteran la química del suelo ni la actividad microbiana en los sitios receptores, refuerza el argumento para que el material tratado califique para la reutilización como relleno limpio, apoyando los objetivos de gestión de materiales circulares en proyectos de infraestructura.

Para los contratistas de túneles, la capacidad de cuantificar y comunicar las mejoras en el desempeño ambiental en la gestión de residuos representa un diferenciador competitivo emergente, particularmente en proyectos de infraestructura financiados con fondos públicos.

 

 

Implicaciones para Futuros Proyectos de Túneles

La industria de la tunelización se encuentra en un punto de inflexión en cuanto a su enfoque para el manejo de los residuos de excavación. Lo que históricamente se trataba como un problema de disposición residual, cada vez se reconoce más como un proceso operativo que puede ser diseñado, optimizado e integrado en los flujos de trabajo de construcción.

La experiencia en Eglinton Crosstown West demuestra que el camino más eficaz a seguir no es trasladar los residuos de manera más eficiente fuera del sitio, sino modificar sus propiedades materiales antes de que salgan de los límites del proyecto. Este enfoque reduce la complejidad logística, limita la exposición a la volatilidad de los costos de transporte, reduce la huella ambiental del proyecto y mejora la previsibilidad de las operaciones en la superficie.

La naturaleza específica de cada proyecto de las soluciones de solidificación personalizadas de MetaFLO es fundamental para este resultado. Dado que las formulaciones se desarrollan para que coincidan con la geología real, las características de humedad y el perfil de producción de cada proyecto, y se ajustan activamente a medida que cambian las condiciones del terreno, el rendimiento se diseña desde el principio en lugar de corregirse de forma reactiva.

A medida que la red de infraestructura de América del Norte continúa creciendo, con importantes programas de tránsito, agua y túneles de servicios públicos planificados o en curso en ciudades de Canadá y Estados Unidos, la capacidad de gestionar eficientemente los residuos de excavación se convertirá en un factor determinante cada vez más importante para la competitividad y el rendimiento en la ejecución de los proyectos.

Conclusión

La gestión del material excavado en túneles ha evolucionado de una actividad secundaria de construcción a un componente central de la planificación del proyecto, el control de costos y el rendimiento ambiental. La extensión LRT de Eglinton Crosstown West demuestra que el Reactivo de Solidificación MF, formulado y adaptado continuamente a las condiciones del subsuelo del proyecto y a las demandas de producción, puede generar reducciones medibles en los requisitos de transporte, las emisiones de gases de efecto invernadero y el costo general del proyecto, al tiempo que apoya objetivos de sostenibilidad más amplios.

Para contratistas y propietarios que se enfrentan a las realidades operativas de la tunelación urbana moderna, la capacidad de convertir los residuos de excavación en un material manejable y reutilizable en la superficie, utilizando las soluciones de solidificación personalizadas de MetaFLO calibradas a las condiciones específicas de cada proyecto, representa uno de los avances más impactantes que ocurren a nivel superficial de las operaciones de tunelación.