Gestión de riesgos en proyectos de túneles

TRABAJO FIN DE ESTUDIOS
MASTER INTERUNIVERSITARIO EN DIRECCIÓN DE PROYECTOS
Gestión de riesgos en proyectos de túneles
Ignacio Extremiana Vázquez
Tutor: Eliseo Pablo Vergara González
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial
Curso 2010-2011
Gestión de riesgos en proyectos de túneles, trabajo final de estudios
de Ignacio Extremiana Vázquez, dirigido por Eliseo Pablo Vergara González (publicado por
la Universidad de La Rioja), se difunde bajo una Licencia
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El autor
Universidad de La Rioja, Servicio de Publicaciones, 2012
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GESTIÓN
DE
RIESGOS
PROYECTOS DE TÚNELES
EN
Master Interuniversitario en Dirección
de Proyectos
Autor: Ignacio Extremiana Vázquez
Director: Eliseo P. Vergara González
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA - Dpto. de Ingeniería Mecánica
DPTO. DE INGENIERÍA MECÁNICA
Área de Proyectos de Ingeniería
INDICE
1
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1
2
GENERALIDADES SOBRE CONSTRUCCIÓN DE TÚNELES................................................. 2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
3
Introducción ............................................................................................................ 2
Cut-and-cover ......................................................................................................... 4
Túneles en terrenos blandos ...................................................................................... 7
Túneles en terrenos medios-duros.............................................................................. 8
Sostenimiento y revestimiento................................................................................. 12
RIESGOS EN OBRAS SUBTERRÁNEAS: ESTADO DEL ARTE............................................ 16
3.1
3.2
3.3
3.3.1
3.4
3.5
3.5.1
3.5.2
3.6
3.7
3.8
3.8.1
3.8.2
3.8.3
Introducción .......................................................................................................... 16
Incertidumbre y riesgo............................................................................................ 16
Tipos de incertidumbre ........................................................................................... 16
Probabilidad como medida de la incertidumbre ........................................................ 17
Incertidumbre en Obras Subterráneas ...................................................................... 17
Aproximación numérica a la incertidumbre ................................................................ 20
Geoestadísticas ................................................................................................... 20
Análisis histórico .................................................................................................. 20
Método observacional ............................................................................................. 21
Modelizar la incertidumbre ...................................................................................... 21
Gestión de riesgos.................................................................................................. 23
Análisis del riesgo ................................................................................................ 25
Toma de decisiones.............................................................................................. 27
Análisis de riesgos y toma de decisiones en túneles.................................................. 27
4
OBJETIVOS Y MÉTODOS .............................................................................................. 28
5
METODOLOGÍA DE GESTIÓN DE RIESGOS ................................................................... 29
5.1
Introducción .......................................................................................................... 29
5.2
Objetivos .............................................................................................................. 31
5.2.1
Alcance............................................................................................................... 31
5.2.2
Objetivos relativos al riesgo .................................................................................. 31
5.2.3
Estrategia de gestión............................................................................................ 32
5.3
Gestión de riesgos en las fases de diseño .................................................................. 32
5.3.1
Establecer una política de riesgos........................................................................... 32
5.3.2
Criterios de aceptación del riesgo........................................................................... 32
5.3.3
Evaluación cualitativa del riesgo ............................................................................ 33
5.3.4
Evaluación de riesgos específicos (análisis cuantitativo) ............................................ 34
5.4
Gestión de riesgos en fase de licitación ..................................................................... 34
5.4.1
Principales actividades para preparar los pliegos ...................................................... 34
5.4.2
Información que deben proporcionar los licitadores .................................................. 34
5.4.3
Requisitos a especificar en los pliegos..................................................................... 35
5.4.4
Gestión de riesgos durante la evaluación de las ofertas ............................................ 36
5.4.5
Cláusulas de riesgo en el contrato .......................................................................... 36
5.5
Gestión de riesgos en fase de construcción................................................................ 36
5.5.1
Gestión de riesgos del contratista .......................................................................... 37
5.5.2
Gestión de riesgos de la propiedad ......................................................................... 37
5.6
Aspectos generales de la gestión de riesgos .............................................................. 38
5.6.1
Identificación de riesgos ....................................................................................... 38
5.6.2
Clasificación ........................................................................................................ 38
5.6.2.1
Clasificación: probabilidad de ocurrencia............................................................... 39
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5.6.2.2
Clasificación: consecuencia ................................................................................. 39
5.6.2.3
Clasificación y aceptación de riesgos .................................................................... 42
5.6.3
Evaluación cuantitativa de riesgos.......................................................................... 43
5.7
Herramientas de gestión de riesgos .......................................................................... 43
5.7.1
Análisis con checklist ............................................................................................ 44
5.7.2
Análisis con árboles de fallos ................................................................................. 44
5.7.3
Análisis con árboles de eventos ............................................................................. 48
5.7.4
Análisis con árboles de decisión ............................................................................. 49
5.7.5
Multiriesgo .......................................................................................................... 49
5.7.6
Simulación de Monte Carlo .................................................................................... 50
6
ESTUDIO DE CASOS .................................................................................................... 51
6.1
Introducción .......................................................................................................... 51
6.2
Análisis de riesgos en fase de prediseño: Metro de Copenhage..................................... 51
6.2.1
Introducción........................................................................................................ 51
6.2.1.1
Política de Riesgos ............................................................................................. 53
6.2.1.2
Evaluación cualitativa de riesgos.......................................................................... 53
6.3
Análisis de riesgos en fases de diseño: Túnel Norte de la circunvalación de Estocolmo .... 54
6.3.1
Introducción........................................................................................................ 54
6.3.2
Brainstorming...................................................................................................... 55
6.3.3
Estudio de los diferentes métodos .......................................................................... 55
6.3.4
Análisis con árboles de fallo................................................................................... 58
6.4
Análisis de riesgos en fases de diseño: Túnel en Corea del Sur .................................... 61
6.4.1
Introducción........................................................................................................ 61
6.4.2
Análisis del riesgo para el cálculo del sostenimiento óptimo....................................... 62
6.4.3
Resultados del análisis.......................................................................................... 66
6.5
Gestión de riesgos en fase de licitación de las obras: Metro de Copenhage .................... 70
6.5.1
Gestión de riesgos durante la preparación de los Pliegos........................................... 70
6.5.2
Gestión de riesgos durante la selección del contratista.............................................. 70
6.5.3
Cláusulas de riesgo en el contrato .......................................................................... 71
6.6
Análisis de riesgos en fases de construcción: elección de TBM en el Túnel de Nosoud (Irán)
73
6.6.1
Introducción........................................................................................................ 73
6.6.2
Árbol de decisión para elección de TBM................................................................... 74
6.6.3
Selección de TBM para el túnel de Nosoud .............................................................. 78
6.6.3.1
Excavabilidad .................................................................................................... 79
6.6.3.2
Entrada de agua e inestabilidad de los laterales..................................................... 79
6.6.3.3
Inestabilidad del frente....................................................................................... 79
6.6.3.4
Huecos kársticos................................................................................................ 79
6.6.3.5
Zonas de falla ................................................................................................... 80
6.6.3.6
Estrechamientos ................................................................................................ 80
6.7
Análisis de riesgos en fase de construcción: diseño del escudo de TBM: línea Bundang bajo
el Río Han, Corea del Sur................................................................................................... 81
6.7.1
Introducción........................................................................................................ 81
6.7.2
Análisis con árbol de eventos (ETA)........................................................................ 82
6.7.3
Análisis cuantitativo ............................................................................................. 88
6.7.4
Clasificación del riesgo.......................................................................................... 90
7
CONCLUSIONES .......................................................................................................... 94
8
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS .................................................................................. 95
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1 Introducción
La construcción de túneles y de obras subterráneas implica riesgos para todas las partes implicadas
así como para otras no directamente involucradas en el proyecto. Debido a las incertidumbres
inherentes a este tipo de proyectos (sobre todo el terreno y las condiciones hidrológicas) pueden
acontecer sobrecostes y retrasos muy importantes, así como riesgos para el medio ambiente.
Además, como queda sobradamente demostrado por colapsos y otros desastres espectaculares en el
pasado, existe un verdadero riesgo de accidentes de gran magnitud durante su construcción. Yendo
aún más lejos, existe el riesgo de dañar o afectar a terceras personas o a sus propiedades
(generalmente las edificaciones situadas sobre la traza del túnel), sobre todo en aquellos túneles
ejecutados en zonas urbanas.
Tradicionalmente, los riesgos se han gestionado indirectamente a través de las decisiones
ingenieriles durante el desarrollo del proyecto. Este trabajo considera que los actuales procesos de
gestión del riesgo (en general bastante limitados cuando no inexistentes) pueden mejorarse
significativamente mediante el uso de técnicas sistemáticas de gestión de riesgos a lo largo del
desarrollo del proyecto. El uso de estas técnicas facilita la identificación de los problemas
potenciales, así como la implementación a tiempo de las correspondientes medidas correctoras.
Utilizar la Gestión de Riesgos desde las primeras etapas del proyecto, donde las grandes decisiones
como el trazado del túnel o la técnica de construcción son tomadas, resulta esencial.
Figura 1. Colapso del túnel de Menditxo del Segundo Cinturón de San Sebastián.
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2 Generalidades sobre construcción de túneles
2.1
Introducción
Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal, cuyo objeto es la comunicación de dos puntos
para realizar el transporte de personas, materiales o agua, entre otras cosas. Normalmente es
artificial.
En función de sus cargas y usos los túneles pueden clasificarse en:
•
Con presión interior: son los destinados a conducir un fluido a presión. Suelen tener sección
circular debido a su radio hidráulico ventajoso. En estos casos es de vital importancia que el
terreno aledaño sea lo mejor posible y si no, debe tratarse.
Figura 2.1. Esquema de cargas del túnel con presión interior.
•
Sin presión interior
•
Túneles hidráulicos: túneles que conducen agua en lámina libre. El túnel hace las labores
de canal o bien aloja las tuberías de conducción.
Figura 2.2. Túnel del Cardener, Barcelona. España
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•
Túneles ferroviarios. Metro: tienen unas dimensiones características según sean vía
simple o vía doble, aunque con el auge de las nuevas líneas de alta velocidad el diseño de
las dimensiones no es tan sencillo debido a la aerodinámica. En ocasiones, para evitar el
efecto pistón se proyectan dos túneles gemelos.
Figura 2.3. Túnel 3 del Metro de Madrid. España
•
Túneles carreteros: la evolución que han tenido pasa por un progresivo aumento de
sección; hoy son frecuentes los túneles de 15 metros de diámetro. Aunque aumentar,
digamos, 3 metros el diámetro de un túnel pueda parecer trivial, técnicamente supone
una gran complejidad: el efecto escala hará que se presenten inestabilidades que no
existían, el terreno a contener es mayor, las tuneladoras necesitan más par en la cabeza
de corte…etc.
Figura 2.4. Túnel Hsuehshan, Taiwán.
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•
Otros tipos: es muy común en las ciudades encontrar túneles mixtos (ejemplo: carreteros
y peatonales) en ciudades.
Figura 2.5. Túnel Santa Egipcia, Santander. España.
En términos generales, las fases constructivas de un túnel son las siguientes:
•
Excavación
•
Sostenimiento
•
Revestimiento
En los túneles ejecutados en roca, la fase fundamental es la excavación. El sostenimiento es algo
secundario, ya que los terrenos rocosos de mediana o buena calidad se pueden sostener
prácticamente por sí mismos. Sin embargo, en los proyectos de túneles en terrenos blandos o de
mala calidad lo que prima por encima de todo es el sostenimiento. Poca preocupación debe ser el
método de excavación si las paredes o el techo colapsan.
A continuación se describen someramente los métodos más habituales para construcción de túneles
hoy día.
2.2
Cut-and-cover
Pese a que no utiliza técnicas de tunelado propiamente dichas se ha considerado oportuno incluirlo
aquí. Es un método de construcción de túneles (falsos túneles) superficiales donde se excava desde
la superficie la totalidad o parte del hueco que ocupa el túnel, se construye el túnel a cielo abierto y
se cubre una vez terminado. Requiere un sistema de sostenimiento especialmente fuerte para
soportar las cargas del material que cubre el túnel. Se puede realizar de dos formas:
•
Bottom-up: se excava todo a cielo abierto y se construye en el interior del hueco. Puede ser
de hormigón in situ, hormigón pretensazo, arcos pretensados…etc.
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Figura 2.6. Falso túnel en la A-67. España.
•
Top-down o método inverso: se utiliza mucho en zonas urbanas para evitar afecciones. Se
construyen primero las paredes o hastiales del túnel mediante muros pantalla o pilotes.
Posteriormente se ejecuta la losa superior que se apoya en las paredes. Cuando está
terminada puede urbanizarse la superficie mientras, por debajo, continúan los trabajos. Es la
fase en que se extrae la tierra con maquinaria convencional. Una vez llegado a la cota de
excavación se puede ejecutar la contrabóveda o losa del túnel.
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Figura 2.7. Falso túnel en construcción en la línea Lasarte-Hendaia de Euskotren. San Sebastián, España.
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2.3
Túneles en terrenos blandos
Generalmente se atacan por fases debido a la poca competencia del terreno a excavar. La idea es
que en una sección más pequeña no se presentan tantos problemas o al menos se ven atenuados.
Cada fase de excavación se sostiene convenientemente antes de ensancharse y proseguir con las
labores.
•
Método Austriaco Tradicional: consiste en dos fases de avance y una de destroza. Se
ejecutan dos galerías de avance que en una segunda fase se conectan formando la clave.
Posteriormente se ejecuta la destroza.
•
Método Tradicional (Método Belga o Método Madrid): se ha utilizado mucho en los túneles del
metro de Madrid. A continuación se muestra un esquema de las fases constructivas de este
método (Grupo de Investigación de Tecnología de la Construcción GITECO):
Figura 2.8. Método Belga o Método Madrid
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•
Método alemán: es similar al anterior pero es más estricto en cuanto a la estabilidad. Primero
se excavan dos galerías laterales, se hormigona esa zona de hastiales y posteriormente se
continúa con el mismo procedimiento que en el Método Belga. Se ha utilizado bastante en
grandes excavaciones superficiales en terrenos malos, como por ejemplo estaciones de
Metro.
•
Método Bernold: consiste en la colocación, inmediatamente después de la excavación, de un
sostenimiento rígido compuesto de cerchas sobre las que se monta una chapa troquelada
denominada chapa Bernold, dejándose hasta la superficie de la excavación una distancia
igual al espesor del revestimiento. Posteriormente se hormigona detrás de la chapa, sirviendo
esta como encofrado perdido y armadura.
Figura 2.9. Método Bernold
2.4
Túneles en terrenos medios-duros
El elemento diferencial dentro de las fases constructivas es la excavación del material, por encima
del sostenimiento. Los métodos de excavación utilizados en roca son:
•
Perforación y voladura (explosivos): en túneles medianamente competentes y con secciones
inferiores a 100 m2 se puede optar por un ataque a sección completa. En cambio, grandes
túneles deben atacarse mediante sucesivas voladuras. El sistema más clásico consiste en
dividir el túnel en dos partes: parte superior (avance) y parte inferior (destroza). El avance
se realiza como si fuese una galería y la destroza, que irá retrasada, se efectúa por banqueo
vertical u horizontal.
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Figura 2.10. Excavación del avance de una sección mediante perforación y voladura
•
Rozadoras: son máquinas de ataque puntual que arrancan la roca mediante un brazo
cortador. En este brazo se sitúa la cabeza de corte compuesta por picas, que son las
encargadas de realizar la rotura o desgarro del material.
Figura 2.11. Excavación del túnel con rozadora
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•
Tuneladoras: las TBM (Tunnel Boring Machine) pueden dividirse en dos grandes grupos.
•
Topos: generalmente se usan en rocas medias-duras, sin grandes requerimientos de
sostenimiento inicial. Se trata de una máquina básicamente desnuda, sin apenas
protección, cuyo avance se verifica al aplicar a la roca del frente los esfuerzos combinados
del par de giro de su cabeza y del empuje longitudinal en virtud de la reacción contra la
roca mediante unas zapatas o grippers con las que se fija la parte estática de la máquina.
Su diferencia fundamental con los escudos es que no están dotados de un cilindro de
acero tras la rueda de corte que realiza la función de entibación provisional.
Figura 2.12. Montaje de un topo antes de comenzar la excavación
•
Escudos: son tuneladoras diseñadas para excavar rocas blandas o suelos ya que
necesitan la colocación sistemática de un sostenimiento. Los escudos cuentan con una
carcasa metálica exterior que sostiene provisionalmente el terreno desde el frente de
avance hasta donde se coloca el sostenimiento definitivo, normalmente consistente en
anillos formados por dovelas. Así se garantiza en todo momento la estabilidad del túnel.
Pueden ser escudos de frente abierto cuando el frente es estable, o frente cerrado cuando
es inestable. En este último caso la sección excavada ha de ser circular.
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Figura 2.13. TBM con escudo simple utilizada en el túnel entre Atocha y Chamartín, Madrid.
•
Doble escudo: puede trabajar como topo o como escudo en función de la calidad del
macizo. Por ello es la mejor tipología cuando hay heterogeneidad en el terreno. El escudo
está dividido en dos partes, en la delantera se encuentra la cabeza de corte y en la
trasera se realiza el montaje del anillo de dovelas.
Figura 2.14. TBM doble escudo del tramo del AVE Vigo-Das Maceiras, España.
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2.5
Sostenimiento y revestimiento
El sostenimiento de un túnel se entiende como el conjunto de elementos que, debidamente
colocados, colaboran a la estabilidad del mismo. Sin embargo, la razón de ser del revestimiento
no tiene por qué ser solo estructural, sino que también puede obedecer a otras motivaciones,
como la estética o la impermeabilización.
Los principales elementos utilizados en el sostenimiento de los túneles son:
•
Bulones: elementos generalmente de acero que trabajan cosiendo las discontinuidades que
atraviesan. También aportan una compresión radial a la roca, evitando así descompresiones
que puedan dar lugar a inestabilidades.
Figura 2.15. Esquema de bulonado de un túnel.
•
Hormigón proyectado (gunita): puesta en obra de un mortero u hormigón a gran velocidad a
través de una manguera, con eventual malla de refuerzo. El material se adhiere
perfectamente al terreno, lo que hace que las presiones sean prácticamente uniformes.
Figura 2.16. Gunitado mediante robot mecánico.
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•
Cerchas metálicas: elementos en forma de arco que presentan excelentes propiedades
mecánicas. Trabajando junto al hormigón proyectado constituyen un buen elemento
resistente. Son unas costillas que se colocan en contacto con el perímetro de la excavación
apoyando en la solera. Suelen ser perfiles TH o HEB, en función de la rigidez requerida.
Figura 2.17. Cerchas
Además de lo visto, que son soluciones generales muy utilizadas en la construcción de túneles
existen métodos específicos de sostenimiento para situaciones especiales, como por ejemplo los
paraguas de micropilotes, bulonado del frente o hinca de tubos.
Figura 2.18. Ejecución de paraguas de micropilotes
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En cuanto al revestimiento, las principales elementos son:
•
Hormigón bombeado: el hormigón se vierte rellenando el hueco entre el encofrado y el
terreno. Así se consigue que el hormigón se acople al contorno de la excavación, mientras
que la cara vista queda con un buen acabado.
Figura 2.19. Carro de encofrado en el túnel Ordizia-Itsasondo del AVE en Gipuzkoa.
•
Dovelas prefabricadas: este sistema está creciendo ligado al uso de máquinas TBM con
escudo. En general las dovelas son elementos de hormigón armado fabricadas en un parque
exterior al túnel y transportadas al interior en plataformas sobre vía o ruedas. Se colocan de
forma automática o semi-automática y se inyecta el trasdós de la dovela para que esté en
contacto con el terreno.
Figura 2.20. Túnel revestido con dovelas prefabricadas.
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•
Paneles prefabricados: los paneles no tienen finalidad resistente; su finalidad es puramente
estética o de protección. Hay gran variedad de productos de diferentes casas comerciales.
Figura 2.21. Túnel revestido con paneles prefabricados de hormigón.
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3 Riesgos en obras subterráneas: Estado del arte
3.1
Introducción
Los proyectos en ingeniería civil rara vez son repetitivos pese a que muchos de ellos tengan
elementos comunes. Esta singularidad todavía se acentúa más en proyectos de Obras Subterráneas,
tales como túneles, contenciones o cimentaciones profundas. Incluso en el caso de túneles paralelos
de la misma vía de comunicación los problemas pueden ser diferentes: uno podría tener una
edificación encima y por tanto tener un nivel de riesgo muy distinto.
En efecto, el riesgo en Obras Subterráneas puede llevarnos a fallos de consecuencias catastróficas,
especialmente en zonas urbanas debido a que los fallos en la estabilidad de la excavación pueden
afectar inevitablemente a los edificios situados en superficie. Como ejemplo claro en España se
recordarán especialmente los dos colapsos de Barcelona (túnel de la línea 5 en agosto de 2004 y la
cochera el 27 de enero de 2005). Este tipo de accidentes son sin duda los más llamativos, pero en
realidad la industria de construcción de túneles se enfrenta no sólo con estos casos que en realidad
son poco frecuentes, sino también con una gran mayoría de proyectos que se exceden en coste y
plazo (Lane, 2003; Klien, 2004; Wassmer et al, 2001; Woods, 2002). La construcción de túneles
demanda altas capacidades en un entorno lleno de incertidumbres donde la Gestión de Riesgos no
es una opción sino una necesidad. Entender la incertidumbre ayuda a entender el riesgo, y esto
último nos ayudará a tomar decisiones en estos entornos complicados.
3.2
Incertidumbre y riesgo
La incertidumbre sugiere la falta de capacidad para estimar una variable, que no puede ser
determinada con precisión.
El riesgo, de forma general es conocido como el producto de la probabilidad de un acontecimiento y
de sus posibles consecuencias.
Riesgo = Pr obabilidad ·Con sec uencia
La mayoría de las veces en evaluación de riesgos probabilidad y consecuencia están sujetas a
incertidumbre. Esta incertidumbre, sin embargo, depende del tiempo, ya que algo que hoy en día es
incierto se sabrá con absoluta seguridad cuando pase el tiempo. Antes de la construcción de un
túnel, por ejemplo, hay muchos factores inciertos relativos a las condiciones del terreno a lo largo
de la traza; sin embargo cuando el túnel esté terminado las condiciones son perfectamente
conocidas.
3.3
Tipos de incertidumbre
Consideremos un evento completamente gobernado por el azar, como por ejemplo el lanzamiento
de un dado (Christian, 2004). Si lanzamos el dado infinitas veces y anotamos la frecuencia con que
aparece cada número, nos daremos cuenta de que la probabilidad de que cualquiera de los números
aparezca es 1/6. Sabiendo que esto es un hecho, la próxima vez que lancemos el dado tenemos
incertidumbre acerca del número que saldrá, pero esta vez tenemos algo más: conocemos la medida
de la incertidumbre. Este tipo de incertidumbre es conocida como Incertidumbre Aleatoria.
Por el contrario, imaginemos una partida de dominó: las fichas están revueltas sobre la mesa, y
cada uno de los cuatro jugadores coge sus fichas. La distribución de las fichas está absolutamente
fijada, pero no conocemos sus valores. Podríamos saber qué fichas tiene cada jugador
examinándolas, pero entonces no tendríamos juego: la clave para ganar consiste precisamente en
saber el valor de las fichas de los demás mediante la observación y la inducción basada en la
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información que va apareciendo durante la partida. En efecto, conforme van apareciendo fichas
sobre el tablero, la incertidumbre acerca de las que quedan va siendo cada vez más pequeña. Este
sería un escenario de incertidumbre debido al desconocimiento, también conocida como
Incertidumbre Epistémica.
Una vez establecida esta diferencia se puede ver que, cuando aumenta la información disponible, la
incertidumbre epistémica tiende a reducirse mientras que la aleatoria no. Así pues, volviendo a
nuestro caso de proyectos de túneles podemos inferir que la práctica geotécnica está más cerca de
la epistémica que de la aleatoria, ya que la ejecución de sondeos o ensayos para el reconocimiento
del terreno nos aporta información que invariablemente disminuye la incertidumbre.
3.3.1 Probabilidad como medida de la incertidumbre
La incertidumbre puede ser cuantificada con la utilización de la probabilidad pero su interpretación
matemática no siempre es sencilla (Whitman, 1996). Hay dos escuelas o corrientes en la
interpretación de la probabilidad: frecuentista y subjetiva (Vick, 2002).
El punto de vista frecuentista asume que la probabilidad de que un suceso tenga lugar es resultado
de una frecuencia intrínseca subyacente en el sistema siendo observado. Las frecuencias de
ocurrencia se van acercando a un límite cuando se repite el experimento muchas veces. Este valor
límite de la frecuencia es la probabilidad del suceso.
El punto de vista subjetivo estima la incertidumbre en circunstancias donde no se disponen de
suficientes evidencias y la estimación ha de hacerse contando con el juicio de cada persona. Este
juicio o aporte personal juega un papel primordial en este caso, ya que aspectos que para un
profesional son evidentes pueden no serlo para otro. Son estimaciones de probabilidades en
experimentos irrepetibles.
Los ingenieros geotécnicos son profesionales propensos a hacer permanente uso de su juicio y
conocimiento debido a que en sus proyectos el conocimiento de las propiedades geotécnicas es
siempre limitado. Debido a la naturaleza de las Obras Subterráneas, los profesionales involucrados
en este tipo de proyectos deberían conocer el campo probabilístico y sus aplicaciones en Gestión de
Riesgos. La enseñanza de análisis de riesgos en los estudios de ingeniería ha sido propuesto, entre
otros por Whitman (1996), Morgenstein (1995) y Faber y Stewart (2003).
3.4
Incertidumbre en Obras Subterráneas
Las obras subterráneas suponen la mayor fuente de incertidumbre dentro de la Ingeniería Civil. El
desconocimiento de las condiciones del terreno son la mayor causa de retrasos y sobreprecios en
construcción de túneles en todo el mundo (Woods, 2002). La diferencia entre los datos disponibles
mediante los reconocimientos geotécnicos y las características reales del terreno in situ demandan
un esfuerzo extra en la gestión y reducción del riesgo. En trabajos de construcción relativos a la
geotecnia, es común encontrar incertidumbres relacionadas con (Auvinet, 2002):
•
Variación espacial y efecto escala
•
Investigación excesivamente limitada y por tanto materiales desconocidos
•
Divergencia entre resultados de trabajos de campo y ensayos de laboratorio
•
Errores de medida
•
Estimaciones subjetivas
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•
Naturaleza aleatoria de ciertas cargas estáticas y dinámicas
•
Condiciones medioambientales: variaciones del nivel freático, erosión…etc
•
Validez y precisión de los modelos geotécnicos de cálculo
•
Utilización de correlaciones empíricas
•
Error humano
Es frecuente observar grandes discrepancias entre predicciones teóricas y el comportamiento real
del subsuelo debido a las diferentes variables involucradas. Las figuras 3.1 y 3.2 obtenidas de los
estudios de Wheeler (1999) y Clayton et al. (1988) son ejemplos ilustrativos. En ambas figuras la
variación resulta de las diferentes aproximaciones e hipótesis realizadas para afrontar y resolver el
problema. En esos casos los resultados se comparan con el resultado medido in situ:
Figura 3.1. Comparación entre el comportamiento esperado y observado de un pilote
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Figura 3.2. Asientos en arenas esperados y observados
Figura 3.3. Capacidad estructural de un pilote circular
La figura 3.3 muestra 8 correlaciones diferentes para el mismo propósito: cálculo de la resistencia
de un pilote, magnitud de indudable valor en un problema de ingeniería. Se puede colegir de la
dispersión de las curvas que no hay una clara correlación entre las dos variables excepto la
encontrada por cada autor en base a sus datos particulares. Es una claro ejemplo de la variabilidad
y dificultad que presenta la interpretación de los parámetros del terreno. Las Obras Subterráneas
son, por tanto, muy susceptibles a las diferentes interpretaciones de los parámetros geotécnicos.
Una interpretación adecuada de la variación de las propiedades del suelo y de la roca en la traza de
un túnel representa un desafío ya que el conocimiento completo de la traza no estará nunca
disponible y las hipótesis están supeditadas a la información de la que se disponga en ese momento,
con las limitaciones ya comentadas.
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3.5
Aproximación numérica a la incertidumbre
Tratar con el medio subterráneo representa, tal y como hemos visto anteriormente, todo un desafío,
y los esfuerzos realizados para superar este “empirismo” en la estimación de la incertidumbre
geotécnica han resultado satisfactorios mediante el uso de análisis históricos, estadísticas y
probabilidad.
3.5.1 Geoestadísticas
La variación espacial de las propiedades del suelo es una de las principales fuentes de la
incertidumbre (Vanmarcke, 1977). Las geoestadísticas abarcan una metodología que tiene la
propiedad de describir variaciones espaciales del medio de forma más realista que los perfiles
geotécnicos, tan presentes en la práctica diaria. Las geoestadísticas sin embargo se deben apoyar
en suficientes datos de campo como para tener un nivel de seguridad suficiente. Este nivel de
seguridad depende por tanto de los datos disponibles. Este método se ha utilizado y desarrollado en
las industrias mineras y petroleras, donde los factores de escala y la relación coste/beneficio de la
exploración son substancialmente mayores que en la mayoría de los trabajos de obra civil. Las
geoestadísticas se han utilizado en los siguientes casos entre otros muchos:
•
Proyectos offshore (altamar) para representar las variaciones de las propiedades del suelo
marino en La Sonda de Campeche en el Golfo de México y en el Mar del Norte entre otros
(Lacasse y Nadim, 1996).
•
Caracterización y simulación del subsuelo del valle de México DF (Auvinet y Juárez, 2002).
•
Caracterización del subsuelo para la cimentación de las pilas del puente Rion-Antrion sobre el
Golfo de Corinto en Grecia (Auvinet y Medina, 1998), entre otros.
•
En el Canal de la Mancha que es, todavía hoy, el suelo más investigado de la historia
(además de los estudios previos, se realizaron más de 100 sondeos; Harris et al, 1996). Una
adecuada identificación de la creta (un especie de caliza) del lado inglés mediante
geoestadísticas proporcionó un terreno adecuado para la perforación y fue probablemente la
mayor herramienta de Gestión de Riesgos utilizada.
•
Algunas ciudades en Canadá cuentan con una red de sondeos realizados por el Canadian
Research Council que permite a las geoestadísticas modelizar las variaciones espaciales en el
subsuelo y estimar las probabilidades de encontrar elementos detallados basándose en
diferentes parámetros, como la secuencia y topología de los estratos, distancia entre
sondeos, elevaciones, nivel freático, propiedades mecánicas del terreno...etc. Como se puede
suponer, la precisión de estos modelos es muy dependiente del nivel de detalle de los datos
iniciales y de la modelización. Para este fin existen ciertos softwares de geoestadísticas para
el desarrollo de estos estudios, de los cuales destaca el GSLIB (Deutsch y Journel, 1998).
3.5.2 Análisis histórico
Cuando existen datos suficientes, un análisis histórico puede proporcionar información para estimar
probabilidades y consecuencias de los factores de riesgo. Este análisis puede ayudarnos a entender
las razones de por qué las condiciones resultaron distintas (y en qué medida) de lo inicialmente
previsto, los impactos causados y cómo las cosas podrían haber sido diferentes si fuese posible
minimizar los imprevistos.
El análisis de casos históricos puede ayudar en la identificación de patrones de aparición de
imprevistos y su probabilidad en casos específicos. Esta aproximación se apoya en datos recogidos
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previamente en Registros de Riesgos. Las probabilidades que pueden obtenerse deberían evaluarse
con precaución y siempre ajustándose al contexto de los diferentes proyectos. Una frecuencia
relevante en un área puede que sea despreciable en otra. Sin embargo, el cálculo de pequeñas
probabilidades es casi imposible de obtener sin ayuda de otras herramientas, como por ejemplo los
árboles de probabilidad (Fischoff et al, 1997).
3.6
Método observacional
Nada mejor que las palabras del padre de la geotecnia, Karl Terzaghi, para expresar la idea general:
“En la ingeniería de aquellos trabajos como cimentaciones profundas, túneles, contenciones o presas
de materiales sueltos, una gran cantidad de esfuerzo y trabajo se emplea en aproximar de forma
grosera los valores de las constantes físicas que aparecen en las ecuaciones. Muchas variables,
como la continuidad de los estratos importantes o las condiciones de la presión del agua contenida
en el terreno permanecen desconocidas. Por tanto, los resultados obtenidos de las computaciones
no son más que hipótesis de trabajo que deberán ser objeto de confirmación o modificación durante
la construcción. En el pasado, sólo dos métodos han sido usados para sobrellevar las inevitables
incertidumbres: o bien adoptar factores de seguridad excesivos o bien realizar asunciones o
hipótesis de acuerdo a la experiencia general... El primer método es derrochador y el segundo es
peligroso. La mecánica del suelo, tal y como se entiende hoy día, proporciona un tercer método que
podría denominarse método experimental (posteriormente se renombró como Método Observacional
por Peck). El procedimiento es el siguiente: basemos el diseño en cualquier información que
podamos asegurar. Posteriormente, en base a los resultados de las mediciones, cerremos
gradualmente los huecos en el conocimiento del problema, y si es necesario, modifiquemos el diseño
durante la construcción. La mecánica del suelo nos proporciona el conocimiento requerido para las
aplicaciones prácticas de este método.”
La idea del riesgo geotécnico de Terzaghi fue más tarde desarrollada por Casagrande mediante el
concepto de “Riesgo Calculado” (1964) y el “Método Observacional” de Peck (1968). Este método
observacional fue concebido intrínsecamente para la práctica de la mecánica del suelo. Consiste por
tanto en los cimientos en los cuales la Gestión de Riesgos para Obras Subterráneas debería basarse.
Una característica importante es que cada observación debería realizarse para aportar realmente
una mejora (Powderham, 1998).
3.7
Modelizar la incertidumbre
Cuando a diferentes individuos se les propone la resolución de un problema es posible que cada uno
realice diferentes aproximaciones. Cuanto más complejo sea el problema más caminos pueden llevar
a la posible solución. Consideremos el modelo adaptado de Moore y Weatherford (2001) en la figura
3.4:
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Figura 3.4. Modelo de un problema
En la figura 3.4 la situación real se representa con un círculo (1). Tomando esto como punto inicial,
se pueden seguir dos caminos: camino A 1->2->3 y camino B 1->4->5->6->7->8->3. El camino A
será el que suceda en la mayoría de las decisiones diarias donde una solución es simple y no
necesita un análisis profundo; esto estaría basado totalmente en la intuición. Para escenarios más
complejos el camino B debería ser el adecuado. A través de la abstracción (4) el cerebro genera una
representación de la situación real, es decir, un modelo (5). Después del análisis del modelo (6)
resulta una solución de la abstracción realizada (7). Después de la interpretación del resultado
desde el modelo a la realidad, se toma y aplica una decisión (3).
El modelo dibujado con un hexágono representa la imprecisión a la hora de “dibujar” la situación
real, representada por un círculo. En la mayoría de los casos, el modelo solo puede ser una
aproximación debido a factores como:
•
Falta de información
•
Interpretación errónea de la situación
•
Información contradictoria
•
Falta de visión global
•
etc.
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La precisión alcanzada en el modelo se podría representar en la figura mediante otros polígonos (un
dodecágono por ejemplo se aproxima más a un círculo que un hexágono).
Cuando se toma una decisión basándose en los resultados de un modelo es necesario tener en
mente los “huecos” entre ellos y cómo de cercanos están a la situación real (Morgenstern, 1995).
Cuando sea posible, los resultados aportados por el modelo deberían compararse con los resultados
reales que se vayan obteniendo y aquél debería ser modificado en cuanto se tenga nueva
información disponible. En el modelo de la figura esto sería equivalente al desplazamiento del centro
de los lados del hexágono hacia el perímetro del círculo, tal y como se describió en el método
observacional ya descrito (Terzaghi y Peck, 1948).
Los modelos que cuentan con la interacción humana y tienen limitada información son difíciles de
representar. El proceso general de diseño y construcción de Obras Subterráneas ofrece un especial
desafío en tanto en cuanto muchas de las variables más relevantes del terreno son parcialmente
desconocidas durante el proyecto. En estas circunstancias el juicio basado en la experiencia suele
ser la línea a seguir.
3.8
Gestión de riesgos
La Gestión de Riesgos es un proceso dinámico que trasciende el proyecto específico y ofrece la
oportunidad de construir un valioso conocimiento para afrontar futuros proyectos. Enriquece el juicio
ingenieril para evaluar mejor los riesgos mediante el esfuerzo de un equipo. La Gestión de Riesgos
obliga al equipo del proyecto a pensar acerca de todos los posibles eventos, incluso aquellos no
directamente relacionados con aspectos técnicos, ya que todos ellos pueden contribuir a retrasos o
sobrecostes de proyectos como los del Canal de la Mancha o el Big-Dig de Boston (Reilly y Brown,
2004). A continuación se presentan algunos de los beneficios de llevar a cabo una política de
Gestión de Riesgos (Simon et al, 1997):
•
Facilita la elaboración planificaciones y presupuestos más realistas
•
Aumenta las posibilidades de que el proyecto se ajuste a las planificaciones
•
Mejora el espíritu de equipo
•
Ayuda en la selección de una mejor estrategia para compras y aprovisionamientos
•
Ayuda a distinguir entre buena suerte/buena gestión y mala suerte/mala gestión
•
Ayuda a la plantilla a desarrollar habilidades para evaluar riesgos
•
Pone de relevancia planes financieros poco sólidos
•
Focaliza la atención de la gestión del proyecto en los aspectos más importantes
•
Crea y hace crecer el conocimiento para gestionar mejor futuros proyectos
•
Permite tomar mayores riesgos así como las oportunidades derivadas de ellos
•
Permite una selección de alternativas más objetiva
•
Ofrece una herramienta de marketing convincente para acercarse a los clientes
•
Ayuda a la asignación del riesgo a la parte que mejor puede manejarlo
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•
Reúne la opinión de todos los involucrados en una estructura donde todo el mundo puede
expresar su visión de los diferentes aspectos del proyecto
La Gestión de Riesgos no garantiza que el proyecto se terminará en coste y plazo ya que la
incertidumbre es inherente a las Obras Subterráneas. Sin embargo, un estudio realizado por el
National Research Council en los Estados Unidos de 89 proyectos subterráneos mostró que el 85%
de las veces el nivel de detalle de las investigaciones in situ era insuficiente para permitir una
adecuada caracterización de las condiciones del terreno dando como resultado retrasos en el plazo y
aumentos en el coste (NRC, 1984). La Gestión de Riesgos, como muchas otras herramientas de
gestión, se ha ido desarrollando desde el sentido común, lo que unido a las diferentes actitudes
entre individuos frente al riesgo hace difícil calibrar las prácticas reales. Para una persona estas
prácticas pueden suponer la mera elaboración de una checklist, mientras que para otra es el uso de
sofisticados modelos probabilísticos la esencia de la Gestión de Riesgos. En realidad es el contexto y
el sentido común -con la dificultad que este análisis tiene en ocasiones- lo que indica lo más
adecuado en cada proyecto. Un ejemplo acerca de los principales elementos para la toma de
decisiones en Obras Subterráneas es el dado por Sturk en la figura 3.5 (1996, 1998):
Figura 3.5. Proceso de toma de decisiones
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3.8.1 Análisis del riesgo
El modo más generalmente aceptado para expresar la incertidumbre en cuanto al comportamiento
de un determinado elemento es describirlo como una distribución y relacionarla o con un límite
(figura 3.6) o con un comportamiento requerido que también se puede expresar como una
distribución (figura 3.7):
Figura 3.6. Distribución del comportamiento con límite de seguridad
Figura 3.7. Distribución del comportamiento esperado y requerido
Fue Einsten (1996) el que introdujo que esta aproximación podría sustituir al concepto de “factor de
seguridad”.
En lugar de usar distribuciones, se podrían también utilizar los llamados diagramas de fiabilidad
(reliability diagrams), que muestran la distancia existente entre el comportamiento esperado y el
comportamiento crítico.
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Figura 3.8. Diagrama de fiabilidad
La fiabilidad puede también expresarse analíticamente por el siguiente índice de fiabilidad de
Hasover and Lind (1974), que es función de un vector de variables probabilísticas normalizadas:
β=
E ( x) − X c
σx
donde Xc es el valor crítico del parámetro X, E(x) y σx son el valor esperado y la desviación típica
respectivamente. El índice de fiabilidad, β, puede ser usado por ejemplo para estimar la probabilidad
de sobrepasar un valor específico del coste o del tiempo (Isaksson, 2002). La ecuación escrita es
análoga a la figura previa, donde la diferencia entre el comportamiento crítico y esperado viene
dado por la función de la desviación típica. En esta aproximación, no hay límite en el número de
parámetros (Einstein, 1996).
De todos modos, esto tiene un punto flaco, y es que se compara directamente el comportamiento
esperado con el crítico sin tener en cuenta las consecuencias que pudieran derivarse. En análisis de
riesgos esta deficiencia se puede superar expresando el riesgo como la incertidumbre en el
comportamiento (ocurrencia de un determinado evento) combinado con la potencial pérdida de valor
tal y como sigue:
Riesgo = P[ suceso]·Pérdida potencial de valor
donde la “pérdidas potenciales” pueden ser pérdidas humanas, económicas o medioambientales, por
ejemplo.
La forma más fácil de calcular el riesgo es contabilizar esas pérdidas potenciales como el coste de
las consecuencias de un suceso:
Riesgo = P[ Fallo]·Coste de con sec uencias
Una desventaja de expresar el riesgo como acabamos de ver es que asume que el comportamiento
está directamente relacionado con un coste, y que el riesgo debe estar siempre expresado en
términos de coste. Una expresión más general que acaba con esta limitación es (Einstein, 1996)
Riesgo = P[ suceso]·P[con sec uencia | suceso]·u ( x)
donde P[suceso] expresa la incertidumbre relativa al comportamiento; P[Consecuencia|suceso] es
una probabilidad condicional que expresa el hecho de que un mismo evento puede tener diferentes
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consecuencias, y u(X) es un vector de atributos. Pongamos un pequeño ejemplo: el “suceso” puede
ser el movimiento de una estructura. P[Consecuencia|suceso] puede expresar la seguridad, es decir,
la consecuencia acabaría por ser el fallo estructural con un determinado movimiento. Otra
probabilidad P[Consecuencia|suceso] puede ser aquella que expresa el comportamiento en servicio,
es decir, la consecuencia sería la ocurrencia de pequeñas roturas con un determinado movimiento.
Para u(X) el caso más simple es aquel donde hay un solo atributo X1 y que es una relación lineal;
por ejemplo u(X1)=C, siendo C el coste de limpiar los escombros procedentes del fallo mencionado
anteriormente.
Con la misma idea pero complicando un poco el asunto, el vector u(X) podría incluir atributos como
X1=limpieza, X2=reparación del firme...etc. Habría que tener también en cuenta la posibilidad de
tener relaciones no lineales con el coste, esto es, incluir tendencia y aversión al riesgo como una
función de la magnitud de las consecuencias. Incluso yendo un paso más allá, otro tipo de atributos
diferentes del coste pueden utilizarse; en este caso u(X) es una función multiatributo (Keeney y
Raiffa, 1976; Baecher 1981).
3.8.2 Toma de decisiones
La toma de decisiones bajo incertidumbre debe hacerse mediante la utilización de técnicas de
análisis de riesgos. Generalmente engloba la búsqueda de información, establecer relaciones entre
parámetros y comportamiento (modelos) primero de forma determinista y luego utilizando la
probabilidad. Estas últimas son P[suceso] y P[Consecuencia|suceso]. Las decisiones tales como
tomar una determinada alternativa de diseño se hacen entonces mediante la comparación entre los
comportamientos previstos y los requeridos.
La decisión puede tomar forma de actualizar o modificar el comportamiento predicho previamente.
Esta actualización puede suponer un cambio de los parámetros a utilizar o ir encaminada a, por
ejemplo, a indicar la necesidad de recolectar información adicional.
3.8.3 Análisis de riesgos y toma de decisiones en túneles
Debido a que cualquier cosa que se realiza debe satisfacer las necesidades del que tomará las
decisiones, es importante hacerle partícipe no solo del resultado final, sino involucrarlo a lo largo de
todo el proceso. Como en general se tiende a pensar que hablamos solamente del proceso de
construcción, es importante remarcar que también se incluyen los aspectos relativos a la explotación
y al mantenimiento del túnel.
Un ejemplo de que los costes de construcción y los asociados con el ciclo de vida del túnel se
utilizaron conjuntamente para tomar una decisión es el túnel Adler en Suiza (Einstein et al, 1994).
Es un túnel de 5 km para una carretera de doble carril cerca de Basilea que tiene ciertas partes en
roca propicia a los deslizamientos, además de contar con que el agua de la zona presenta
agresividad al hormigón. En la fase de licitación se instó a las empresas participantes a entregar
ofertas para las dos alternativas de construcción propuestas por el ingeniero encargado del diseño
(TBM o tuneladora y Nuevo Método Austriaco), así como a proponer sus alternativas.
A la hora de evaluar las ofertas, la propiedad no solo consideró la baja, sino también el riesgo de
exceder el precio de licitación y el riesgo durante el ciclo de vida de la infraestructura. El primero de
estos dos aspectos hace referencia a la incertidumbre durante la construcción y el segundo está
relacionado con las reparaciones que podrían ser necesarias debido a la roca inestable y al agua
agresiva. Esto incluye la incertidumbre de los fenómenos implicados con la incertidumbre de los
daños que puede recibir el túnel si finalmente los fenómenos ocurren.
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El riesgo correspondiente al ciclo de vida depende mucho del proceso de construcción utilizado. Fue
calculado, transformado a valores monetarios del momento y añadido al riesgo de construcción y a
la oferta realizada. El contrato fue adjudicado a la oferta cuya suma “riesgos a largo plazo+riesgo
durante la construcción+oferta económica” era menor.
Otro aspecto importante es la actualización de la información disponible:
•
La actualización puede implicar una modificación de las variables del modelo y por tanto
resultados diferentes y más veraces.
•
La actualización puede ser la modificación entre un evento y una consecuencia y por tanto
modificar P[Consecuencia|Ocurrencia]. Un ejemplo podría ser la construcción de una galería
de protección que previene que los eventuales deslizamientos de roca lleguen a la carretera y
por tanto disminuyen las probabilidades de que ésta resulte dañada.
•
También puede reflejar información adicional, como por ejemplo cambiar la distribución de
ángulos de rozamiento interno del terreno en base a nuevos ensayos realizados in situ.
4 Objetivos y métodos
El origen del presente trabajo es la vinculación del autor en su vida profesional con las obras
subterráneas, mundo complejo técnicamente que además requiere grandes inversiones de dinero
público. La constatación en el día a día de los problemas surgidos en las obras de túneles,
resultando accidentes más o menos graves junto con los habituales sobrecostes o retrasos en los
plazos hacen que nos planteemos si no se podría actuar de alguna forma que, mediante un analisis
previo, permita prever estas situaciones, nos anticipemos y logremos trabajos más seguros, más
económicos y de mejor calidad.
En este trabajo se ha realizado una revisión exhaustiva de normativas, recomendaciones y
publicaciones internacionales así como un análisis de conocidas herramientas de análisis de riesgos
que pueden aplicarse específicamente para este tipo de proyectos. También se ha realizado un
análisis de técnicas utilizadas en casos reales que han sido objeto de estudio.
A raíz de todo ello se realiza una propuesta metodológica completa a lo largo de todas las fases del
proyecto de un túnel, que se presenta a continuación.
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5 Metodología de Gestión de Riesgos
5.1
Introducción
La gestión de riesgos ha de ser tenida en cuenta desde las primeras fases de planificación con el
esquema que se muestra a continuación y que se desarrollará más adelante:
•
•
•
Fase 1: Prediseño, diseño
•
Establecer una política de riesgos
•
Establecer unos criterios de aceptación del riesgo
•
Evaluación cualitativa de los riesgos del proyecto
•
Análisis detallado de aspectos de especial interés
Fase 2: Licitación y negociación del contrato
•
Requisitos en los pliegos
•
Evaluación de riesgos en la valoración de las ofertas
•
Cláusulas de riesgo en el contrato
Fase 3: Construcción
•
Gestión de riesgos del contratista
•
Gestión de riesgos de la propiedad
•
Coordinación entre propiedad y contratista
En la primera fase, la responsabilidad de establecer una política de riesgos y de llevar a cabo una
primera evaluación es la propiedad. En la fase 2, los contratistas potenciales deberían hacer uso de
técnicas de gestión, aunque el principal responsable es todavía la propiedad. En la tercera fase sin
embargo la principal responsabilidad pasa a ser del contratista, donde tiene que establecer un
sistema de gestión efectivo. La propiedad debería supervisar y participar en este trabajo, e incluso
evaluar y mitigar riesgos no cubiertos por el contratista.
Es importante que la gestión de riesgo se lleve a cabo en un ambiente cooperativo entre las partes.
Para lograr esto, el partnering puede ser una herramienta valiosa. Puede ser la fórmula para
minimizar el coste para la propiedad maximizando el beneficio para el contratista y comprende una
realización conjunta de la planificación, resolución de problemas, mitigar retrasos y dar valor a la
ingeniería. Así, el proceso de partnering debería ser visto como una medida para la mitigación del
riesgo para la propiedad y el contratista.
Un esquema de las actividades de la gestión de riesgos desde el punto de vista de la propiedad se
presenta en la Figura 5.1:
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Propiedad
Prediseño
1) Establecer política de riesgos
y
2) Evaluación cualitativa de riesgos
Contratista
3) Evaluación específica (cuantitativa)
diseño
4) Registro de Riesgos del Proyecto
1) Preparación de los pliegos:
Licitación
- Descripción de riesgos técnicos importantes
1) Preparación de la oferta:
- Especificaciones técnicas para reducir riesgos
- Sistema de gestión de riesgo propuesto
- Definir competencias requeridas en materia de riesgos
- Descripción de experiencia y competencia en
gestión de riesgos
2) Selección del contratista, evaluando:
- Capacidad de llevar a cabo la gestión de riesgos
- Identificación y descripción de los riesgos de la
solución técnica propuesta
- Identificación y descripción de las medidas
correctoras
- Riesgos derivados de las soluciones técnicas propuestas
3) Preparación del contrato
Adjudicación
1) Supervisión y apoyo a la gestión de riesgos del
contratista
2) Evaluación y reducción del riesgo propio
Construcción
1) Establecer Sistema de Gestión de Riesgos
2)Evaluación detallada de riesgos con la
participación de la propiedad
3) Proponer medidas de reducción del riesgo
3) Aprobar nuevas medidas correctoras propuestas
por el contratista
4) Implementar las medias aprobadas
Figura 5.1: Esquema de las tareas de gestión de riesgos para la propiedad y el contratista
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5.2
Objetivos
La identificación de los riesgos relativos al diseño y la construcción es una tarea esencial en
cualquier tipo de proyectos de este tipo. Para poder tener un lenguaje común con todas las partes
involucradas (propiedad, proyectistas, consultores, constructores, aseguradores…), es importante
que la propiedad redacte un documento que establezca la política de riesgos (Documento de Política
de Riesgos). Este documento debería incluir:
•
Alcance
•
Objetivos relativos al riesgo
•
Estrategia de gestión
5.2.1 Alcance
Los tipos de riesgo a incluir podrían ser los siguientes:
•
Riesgos para la seguridad y salud de los trabajadores, incluyendo lesiones y, en el extremo,
muertes
•
Riesgos para la seguridad y salud de terceras personas
•
Riesgos para las propiedades de terceros, especialmente estructuras y edificios existentes así
como las diferentes infraestructuras
•
Riesgos para el medio ambiente incluyendo el medio terrestre, el acuático y la polución
aérea, así como el posible daño a la flora y la fauna
•
Riesgos para la propiedad en forma de retrasos
•
Riesgos para la propiedad en forma de pérdidas financieras o gastos adicionales no
planificados
5.2.2 Objetivos relativos al riesgo
Los objetivos han de ser generales complementados por otros específicos para cada tipo de riesgo.
Los objetivos generales del documento de política de riesgos deben ir en la dirección de conseguir
una gestión efectiva a lo largo del proyecto mediante:
•
Identificación de peligros
•
Identificación de medidas para eliminar o mitigar esos riesgos
•
Implementación de medidas para eliminar o mitigar riesgos donde sea económicamente
factible o requerido por objetivos específicos o la legislación en materia de seguridad y salud
La política de riesgos debería hacer un especial énfasis en reducir de forma general el riesgo
mediante la reducción de la probabilidad de ocurrencia de aquellos eventos con grandes y
desastrosas consecuencias o especial significado político.
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También debería contemplar un reparto del tratamiento de los riesgos a las diferentes partes
afectadas con el objeto de que los riesgos sean controlados por la parte que tenga los mejores
medios para ello.
Para cada tipo de riesgo deberían definirse unos objetivos específicos mínimos como complemento a
los objetivos generales. Por ejemplo, la ciudadanía en general debería estar expuesta, debido a la
construcción del túnel, a un muy pequeño riesgo adicional comparado con el riesgo al que están
expuestos como usuarios habituales de edificios, coches, bicicletas…etc.
5.2.3 Estrategia de gestión
Una estrategia de gestión de riesgos debería ser establecida en el Documento de Política de Riesgos.
Esta estrategia debería incluir:
•
Una definición de las responsabilidades de la gestión de los riesgos de cada una de las partes
involucradas (diferentes departamentos de la propiedad, consultores, constructores…)
•
Una breve descripción de las actividades a llevar a cabo en diferentes etapas del proyecto
para alcanzar los objetivos
•
Un seguimiento de las hipótesis o asunciones iniciales consideradas en cada fase
•
Procedimientos de monitorización y control
5.3
Gestión de riesgos en las fases de diseño
Para una gestión efectiva de los riesgos en el proyecto de un túnel (o cualquier otro tipo de proyecto
de construcción) es vital que esta gestión comience tan pronto como sea posible, preferiblemente
durante los estudios de viabilidad y prediseño. La política de riesgos de la propiedad establece los
objetivos y los miembros del equipo del proyecto deben tener el procedimiento en mente a la hora
de realizar el trabajo.
En este punto es importante comentar que el éxito derivado de la implantación de un plan de
gestión de riesgos efectivo depende de la calidad de las acciones correctoras de los riesgos
identificados y de la actitud y experiencia de los participantes: propiedad, diseñadores, calculistas y
constructores.
5.3.1 Establecer una política de riesgos
El primer paso para la implantación de un plan de gestión de riesgos es elaborar una política de
riesgos tal y como se ha descrito previamente.
5.3.2 Criterios de aceptación del riesgo
Los objetivos generales en cuanto al riesgo en el documento del punto anterior deben traducirse a
criterios de aceptación del riesgo válidos para su uso en las herramientas a utilizar para la posterior
evaluación del riesgo. Esto incluye:
•
Criterios a usarse en una evaluación cualitativa de los riesgos
•
Criterios a usarse en una evaluación cuantitativa de los riesgos. Para cada tipo de riesgo
estudiado cuantitativamente, deberían ser expresados con:
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•
Un límite superior a partir del cual el riesgo se considera inaceptable y por tanto debe ser
reducido sin reparar en gastos
•
Un límite inferior por debajo del cual no es necesario considerar más reducción del riesgo
•
Un área intermedia donde la reducción del riesgo debería ser considerada y, en función de
las circunstancias aplicadas las correspondientes medidas correctoras
Sería interesante la elaboración de un documento explicativo de la proveniencia de los criterios de
aceptación del Documento de Política de Riesgos.
5.3.3 Evaluación cualitativa del riesgo
Durante la fase de prediseño, una evaluación cualitativa de los riesgos debería llevarse a cabo
centrándose en la identificación los peligros potenciales a lo largo del proyecto, de forma que cubran
todos los tipos de riesgos definidos en el Documento de Política de Riesgos.
El propósito de este trabajo es que todos los involucrados tomen conciencia de los principales
riesgos así como proporcionar una base para tomar las decisiones correspondientes en la etapa de
prediseño. El momento de realizarlo debe ser aquél en que todavía se puedan hacer cambios
importantes en el diseño general. Debería incluir:
•
Identificación de peligros
•
Clasificación de los peligros identificados
•
Identificación de las medidas correctoras
•
Detalles de los riesgos en Registro de riesgos del proyecto indicando el tipo y las medidas
correctoras para cada peligro
Una forma eficaz de realizar la identificación y la clasificación es mediante sesiones de brainstorming
con equipos multidisciplinares de trabajo compuestos por expertos técnicos y gente de amplia
experiencia. El objetivo es identificar cualquier evento peligroso que amenace el proyecto.
En este proceso hay que considerar las causas más comunes que desencadenan eventos peligrosos
como por ejemplo:
•
Complejidad de la tecnología a aplicar
•
Condiciones desfavorables inesperadas tanto del terreno como del agua subterránea
•
Incompetencia técnica o de gestión
•
Errores humanos
•
Falta de coordinación o comunicación entre miembros o elementos
•
Combinación de errores que individualmente no tienen gran importancia
Los peligros identificados se clasifican de acuerdo a la magnitud del riesgo que representan. El
propósito de la clasificación es conformar el marco para la adopción de medidas correctoras. Los
sistemas de clasificación deberían establecerse de forma que engloben diferentes probabilidades de
ocurrencia y consecuencias.
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Cuando los niveles de riesgo entren en conflicto con los criterios de aceptación explicados
anteriormente, es necesario identificar acciones que mitiguen el riesgo y recabar la información
necesaria para tomar la decisión de qué medidas van a tomarse. Los resultados han de reflejarse en
el Registro de riesgos del proyecto.
Las medidas correctoras, en esta fase del proyecto, resultarán en cambios en soluciones técnicas y
posiblemente en alternativas en cuanto al proceso constructivo. Incluso estas medidas pueden
acabar reflejándose en los pliegos definitivos del concurso.
5.3.4 Evaluación de riesgos específicos (análisis cuantitativo)
Para los peligros de especial interés debido a la severidad de las consecuencias o la magnitud de las
decisiones a tomar puede ser interesante hacer un análisis más detallado que el comentado
anteriormente. Este análisis podría ser con la ayuda de alguna las siguientes herramientas:
•
Diagramas de fallo que analicen las causas de los peligros
•
Diagramas de eventos que analicen las consecuencias
•
Una completa cuantificación del riesgo para evaluar el ratio coste/beneficio de la
implementación de las medidas correctores o bien aportar una base cuantitativa para el
análisis de alternativas
Todas estas herramientas se explicarán más adelante en el apartado 5.7.
5.4
Gestión de riesgos en fase de licitación
5.4.1 Principales actividades para preparar los pliegos
Las siguientes actividades relativas a la gestión del riesgo deben llevarse a cabo durante la
preparación de los pliegos:
•
Elaborar especificaciones técnicas y otros requisitos de acuerdo a la dirección que marca el
Documento de Política de Riesgos, tomando como base los resultados del análisis cualitativo.
Estas especificaciones deben detallar la responsabilidad de las partes, buscando siempre la
gestión de cada riesgo se asigne a la parte mejor preparada, tal y como se ha comentado
previamente.
•
Revisar el análisis cualitativo ya realizado con el objeto de completarlo y actualizarlo para la
presentación de los pliegos.
•
Definir toda la información requerida a los ofertantes para permitir una evaluación de las
competencias en materia de gestión de riesgos de los licitadores
5.4.2 Información que deben proporcionar los licitadores
El objetivo principal es asegurar una información común entre todos los licitadores para poder
comparar y evaluar correctamente a todas las empresas que presenten oferta. Esta información
podría incluir lo siguiente:
•
Información acerca de la gestión de riesgos llevada acabo en otros proyectos similares
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•
CV de las personas que serán las responsables de la gestión del riesgo así como detalles de
alguna organización que pueda estar involucrada, en su caso
•
Descripción general de los objetivos de la empresa relativos al riesgo
•
Descripción de los principales riesgos percibidos por el licitador
•
Descripción de la estrategia propuesta por el licitador para la gestión del riesgo
Esta información debería ser utilizada por la propiedad para evaluar a los diferentes licitadores y ver
si efectivamente son capaces de llevar a cabo un análisis sistemático de los riesgos.
5.4.3 Requisitos a especificar en los pliegos
El pliego debe dejar bien claro que el contratista debe realizar una gestión del riesgo de acuerdo al
Documento de Política de Riesgos realizada en la primera fase. Asimismo, los sistemas de gestión
del contratista deben ser compatibles con los de la propiedad.
Los requisitos concernientes al sistema de gestión de riesgos del contratista deben ser descritos.
Esto puede incluir los siguientes aspectos:
•
Cualificación del personal
•
Tipos de riesgos a considerar y evaluar. Han de ser los relativos a los aspectos constructivos
y cualquier otra actividad bajo el control del contratista
•
Descripción de las actividades básicas de la gestión de riesgos del contratista, incluyendo
identificación sistemática, clasificación por probabilidad y consecuencia e identificación de
medidas correctoras
•
Planificación de las tareas de gestión de riesgo
•
Coordinación con el plan de gestión de riesgos de la propiedad
•
Coordinación con los planes del resto de contratistas, en su caso
•
Coordinación con el resto de sistemas del contratista, como por ejemplo el control de calidad
y gestión ambiental
•
Control de riesgos de las tareas llevadas a cabo por subcontratistas
•
Especificaciones relativas a la gestión del riesgo en aspectos explícitos, como por ejemplo la
modificación de los métodos de construcción debido a los riesgos que afecten a edificaciones
ajenas o requisitos en cuanto a la seguridad contra agua subterránea agresiva
El Documento de Política de Riesgos del contratista, los criterios de aceptación y el sistema de
clasificación de riesgos deben incluirse en los pliegos, así como las tareas en materia de riesgos a
llevar a cabo por la propiedad. Es importante también especificar las responsabilidades del
contratista en materia de gestión de riesgos.
Si los medios de la propiedad lo permiten, sería recomendable especificar en los pliegos la necesidad
de contar con personal de la propiedad en el equipo de gestión de riesgos junto con los del
contratista.
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5.4.4 Gestión de riesgos durante la evaluación de las ofertas
Los licitadores tienen que ser perfectamente informados en los pliegos de que la aplicación de
técnicas de gestión de riesgo serán valoradas en la selección. La evaluación de los licitadores en
materia de riesgos puede ser cualitativa o cuantitativa. Esta evaluación debería incluir:
•
Una evaluación de las competencias del licitador para identificar y controlar riesgos mediante
la elección e implementación de soluciones técnicas, además de su capacidad de aplicar
análisis sistemático de riesgos
•
Una evaluación sistemática de las diferencias entre el tratamiento de los riesgos por los
diferentes licitadores
Si se quiere una evaluación cualitativa, los medios para conseguirlo han de preverse en la
documentación del concurso.
Si se quiere una evaluación cuantitativa, se recomienda llevar a cabo una evaluación cuantitativa
previamente por parte de la propiedad. Así, el riesgo evaluado por cada uno de los licitadores será
cuantificado basándose en los de la propiedad y variando para cada riesgo la probabilidad de
ocurrencia y consecuencia. Esta diferencia podría ser debida a la nueva información aportada por el
licitador, mediante búsqueda de nuevas fuentes o métodos.
Esta cuantificación es particularmente útil para el riesgo relativo a las pérdidas económicas de la
propiedad y a los retrasos en la ejecución del proyecto. Las diferentes evaluaciones pueden
compararse directamente con el precio de las ofertas y de este modo establecer penalizaciones por
retrasos.
5.4.5 Cláusulas de riesgo en el contrato
Una vez se resuelve el concurso, las negociaciones entre la propiedad y el contratista deberían llevar
a una detallada descripción del sistema de gestión de riesgos a implementar durante el proyecto.
Esto debe basarse en las intenciones y objetivos de la propiedad y en los procedimientos sugeridos
por el contratista, de forma que se potencie la cooperación entre las partes.
Es posible también que la evaluación de riesgos del ganador del concurso haya detectado áreas de
riesgo que no hayan sido previamente detectadas. En este caso, para reducir estos riesgos a un
nivel aceptable, se pueden introducir cláusulas adicionales en cuanto a las medidas correctoras a
aplicar. Un ejemplo puede ser que el ganador del concurso proponga una modificación de los
métodos constructivos apuntados por la propiedad; este nuevo método es ventajoso en todos los
aspectos excepto por un riesgo secundario de impacto sobre el medio ambiente. Este nuevo riesgo
debe ser mitigado en este punto mediante requisitos y medidas adicionales.
5.5
Gestión de riesgos en fase de construcción
En las fases de prediseño y licitación algunos riesgos pueden transferirse, o bien contractualmente o
bien mediante aseguradoras, otros pueden ser eliminados y otros reducidos. En la fase de
construcción, sin embargo las posibilidades de transferir el riesgo son mínimas y una estrategia
adecuada tanto para la propiedad como para el contratista es reducir la severidad de todos los
riesgos posibles mediante la planificación e implantación de iniciativas o tareas de reducción o
eliminación del riesgo.
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5.5.1 Gestión de riesgos del contratista
El contratista, conforme a los documentos previos, tiene la responsabilidad del cumplimiento de la
Política de Riesgos de la propiedad. Una forma adecuada de comenzar este trabajo sería establecer
un sistema de gestión planificado, estructurado y sencillo de seguir.
Esta estructura del sistema de gestión de riesgos es de gran importancia para que las tareas sean
sencillas y se puedan llevar a cabo diligentemente.
El contratista debe identificar los peligros y clasificarlos utilizando métodos o sistemas que sean
compatibles con los previamente usados por la propiedad, así como proponer medidas correctoras
para reducirlos. En los casos en que la implantación de estas medidas pudiera suponer un retraso o
algún otro tipo de perjuicio para la propiedad, ésta debe aprobarlo explícitamente.
Toda la plantilla del contratista debe estar implicada en este plan. La identificación de peligros,
control de riesgos y las técnicas, métodos o sistemas empleados deben ser consideradas una parte
esencial del trabajo de diseño y construcción del proyecto. Por tanto, la información debe fluir hacia
el equipo; e incluso si fuera necesario se debería formar en esta materia a los miembros del equipo
que sea necesario. Una buena idea sería invitar o hacer partícipe a la propiedad de, al menos, las
reuniones iniciales del equipo encargado del trabajo de gestión de riesgos.
Una de las claves de las medidas correctoras es aplicarlas en el tiempo adecuado. El objetivo ha de
ser anticiparse y poner en marcha medidas preventivas. Así, el proceso de identificación de peligros,
clasificación de riesgos, toma de decisiones e implantación de medidas correctoras deben ser
realizados de forma rápida y eficiente.
Se recomienda que el contratista elabore y mantenga un Registro de riesgos que contenga los
detalles de los diferentes peligros identificados con sus correspondientes niveles de riesgo. Todos los
accidentes, incidentes y cualquier otro aspecto de interés que suceda deben también estar presentes
e investigados. Es de interés que los resultados de estas investigaciones se obtengan lo más rápido
posible con el doble objetivo de prevenir futuros problemas similares y realizar la mejora continua
del sistema de gestión de riesgos.
Deben elaborarse planes de contingencia y emergencia que engloben todo el proyecto. Esto implica
cooperación y comunicación con todas las partes involucradas, así como de los servicios generales
de emergencia.
5.5.2 Gestión de riesgos de la propiedad
Es importante que la propiedad continúe su labor de evaluación de riesgos, sobre todo para aquellos
que están bajo su responsabilidad y por tanto no están cubiertos por el contratista. Pueden ser
riesgos relativos al contrato o incluso nuevos riesgos de carácter técnico identificados por el
contratista. Evidentemente los más importantes serán aquellos que puedan suponer un retraso en el
plazo o un sobrecoste económico para la propiedad. En estos casos se deben poner en marcha las
correspondientes medidas correctoras, si bien es muy posible que se necesite la cooperación del
contratista para implementarlas.
Además de estas tareas de carácter “interno”, la propiedad debe monitorizar y controlar la gestión
de riesgos realizada por el contratista. Una forma de hacerlo es mediante auditorías de control de
calidad. Esto ha de permitir a la propiedad estar informada de los riesgos identificados por el
contratista y asegurase que el sistema de gestión implantado funciona de forma efectiva.
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5.6
Aspectos generales de la gestión de riesgos
5.6.1 Identificación de riesgos
El proceso de identificación se apoya en:
•
Una revisión de la experiencia en proyectos similares, bien por experiencias conocidas o bien
mediante publicaciones
•
Un estudio de los peligros genéricos asociados con el tipo de trabajos/proyecto que se van a
llevar a cabo
•
Un diálogo con personal especializado del equipo del proyecto
Es recomendable identificar los peligros potenciales de forma estructurada; como ejemplo se
proponen los siguientes grupos de riesgo:
Riesgos generales:
•
Problemas contractuales
•
Insolvencia o problemas institucionales
•
Intromisión de las autoridades
•
Intromisión de terceras partes
•
Problemas con la mano de obra (ej: huelgas…)
Riesgos específicos:
•
Accidentes
•
Condiciones adversas desconocidas
•
Diseño o especificaciones inadecuadas
•
Fallo de los equipamientos importantes (ej: TBM…)
•
Ejecución deficiente
Como puede apreciarse, se ha realizado una división entre riesgos generales y específicos. Estos
últimos deben ser considerados para cada parte del proyecto, mientras que aquéllos pueden ser
considerados de forma general para todo el contrato.
5.6.2 Clasificación
La probabilidad de ocurrencia (frecuencia) y el alcance de las consecuencias de cada peligro debe
ser evaluado de acuerdo al sistema de clasificación elaborado específicamente para el proyecto. Este
sistema de clasificación nos debería llevar a las acciones a tomar de acuerdo con el nivel de riesgo
de cada evento.
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El sistema de clasificación de la probabilidad de ocurrencia debería ser común para todos los tipos
de riesgos cubiertos, mientras que la clasificación basada en las consecuencias debe ser elaborada
de forma diferente para cada riesgo.
A continuación se muestra un ejemplo de las diferentes clasificaciones a las que se ha hecho
mención, utilizando para ello como base evaluaciones de riesgo para proyectos similares
encontrados en la literatura.
5.6.2.1
Clasificación: probabilidad de ocurrencia
Además de las estadísticas publicadas (en los pocos casos que estén disponibles), la base de estas
clasificaciones es generalmente el juicio experto de diferentes fuentes tanto del equipo del proyecto
como, si es posible, de otras organizaciones con experiencia.
Una forma de evaluar la probabilidad de ocurrencia de un evento es mediante la frecuencia de
aparición de ese evento. Para ello es útil contar con un equipo de evaluación formado por ingenieros
de túneles con la suficiente experiencia. Todos ellos habrán experimentado problemas en sus obras
y además conocerán problemas en otras obras, que se podrá comparar con el número total de
proyectos en los que han participado. Esto puede dar una idea general de la frecuencia de aparición
de los diferentes problemas. Esto no siempre es fácil ya que contar con un equipo completo y
numeroso suele ser muy complicado, cuando no imposible.
Generalmente se recomienda una separación entre cinco clases o intervalos de riesgo, que suele
resultar un número bastante práctico. La frecuencia puede ser expresada “por año” o “por km de
túnel”, aunque aquí se presenta una clasificación que expresa el número de eventos potencial que
pueden darse durante toda el tiempo que dure la construcción:
Categoría de
frecuencia
Intervalo
Valor medio
Descripción de la
categoría
5
>0.3
1
Muy probable
4
0.03 a 0.3
0.1
Probable
3
0.003 a 0.03
0.01
Ocasional
2
0.0003 a 0.003
0.001
Improbable
1
<0.0003
0.0001
Muy improbable
Tabla 5.1. Clasificación en función de la frecuencia. El valor medio representa el valor logarítmico del intervalo dado.
5.6.2.2
Clasificación: consecuencia
Aquí también se recomienda la clasificación de las posibles consecuencias en 5 categorías, aunque
los tipos de consecuencia y su severidad pueden variar de acuerdo a la magnitud y alcance de cada
proyecto en particular. En el ejemplo que se describe se ha considerado la construcción de un túnel
cuyo presupuesto sea mil millones de euros y su plazo 6 años. Puede parecer exagerado, pero este
tipo de proyectos son especialmente caros. Como dato, el presupuesto del Túnel de Base de San
Gotardo (todavía en construcción) es casi diez veces ese valor y los trabajos empezaron en 1996 y
se espera finalicen en 2017.
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•
Daño a los trabajadores o a los equipos de emergencia: se propone el siguiente ejemplo de
clasificación:
Afectados
Desastroso
Severo
Serio
Considerable
Pequeño
M>10
1<M<10, HG>10
1M, 1<HG<10
1HG, 1<HL<10
1HL
Tabla 5.2. Clasificación de las consecuencias respecto al daño a los trabajadores
donde M=muertos, HG=heridos graves, HL=heridos leves
•
Daño a terceros: comparado con los daños a los trabajadores la tolerancia al riesgo debe ser
menor. Esto es debido a que, en general, los terceros no obtienen beneficio de los trabajos
de construcción y por tanto no deben ser objeto de un riesgo mayor al que tendrían si no se
estuviese llevando a cabo la ejecución. Así, se puede comprobar que la clasificación en este
caso es más estricta que en el anterior:
Afectados
Desastroso
Severo
Serio
Considerable
Pequeño
M>1, HG>10
1M, 1<HG<10
1HG,1<HL<10
1HL
-
Tabla 5.3. Clasificación de las consecuencias respecto al daño a terceros
donde M=muertos, HG=heridos graves, HL=heridos leves
•
Daño a las propiedades de terceros: los daños o pérdidas económicas a las propiedades
ajenas han de ser evaluadas en diferente clasificación que las pérdidas propias por la misma
razón que la reseñada en los anteriores apartados:
Pérdidas: (miles de €)
Desastroso
Severo
Serio
Considerable
Pequeño
>3000
300-3000
30-3000
3-30
<3
Tabla 5.4. Clasificación de las consecuencias respecto a las propiedades de terceros
•
Daños al medio ambiente: generalmente estos aspectos son evaluados en estudio de impacto
ambiental del proyecto. Pese a lo complicado de su evaluación en un contexto de riesgo, se
propone la evaluación respecto a la severidad y la permanencia de los daños. Se muestra un
ejemplo genérico que debería ser adaptado a la situación concreta:
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Daño
Desastroso
Severo
Serio
Considerable
Pequeño
Severo y
permanente
Reducido y
permanente
Efectos de largo
alcance
Severo y
temporal
Reducido y
temporal
Tabla 5.5. Clasificación de las consecuencias respecto al daño al medio ambiente
La clasificación debe ir acompañada de las precisas definiciones de “largo alcance” y “temporal”
•
Retrasos: inicialmente los retrasos en una tarea pueden ser analizados independientemente
de que la tarea forme parte o no del camino crítico del planning. Sin embargo es conveniente
realizar una clasificación adicional para las tareas del camino crítico debido a su importancia.
Pese a que el resto de las clasificaciones propuestas usan una escala decimal, se estima
interesante prescindir de esa escala porque inutilizaría los campos “considerable” y
“pequeño”. Se apuesta por esta otra escala:
Retraso (meses)
Desastroso
Severo
Serio
Considerable
Pequeño
>24
6-24
2-6
0.5-2
<0.5
Tabla 5.6. Clasificación de las consecuencias respecto al retraso en la ejecución
•
Pérdidas económicas de la propiedad: se refiere a los costes adicionales como consecuencia
de los eventos sucedidos así como gastos adicionales durante la ejecución de los trabajos que
acabarán siendo sufragados por la propiedad. Las pérdidas del contratista y de la
aseguradora si la hubiere no están incluidos:
Pérdidas: (miles de €)
Desastroso
Severo
Serio
Considerable
Pequeño
>30000
3000-30000
300-30000
30-300
<30
Tabla 5.7. Clasificación de las consecuencias respecto a las pérdidas económicas
•
Pérdida de “prestigio”: para proyectos que son especialmente sensibles desde el punto de
vista político, económico o ambiental donde la opinión pública puede tener una voz
importante durante el desarrollo del proyecto, esta categoría puede ser muy relevante y por
tanto necesaria de evaluar. Sin embargo se propone incluir esto como una parte de las
pérdidas de la propiedad. Esta pérdida de prestigio se corresponde con los eventos que
causan las consecuencias de los anteriores apartados, especialmente en los que afectan al
medio ambiente y a terceras personas.
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5.6.2.3
Clasificación y aceptación de riesgos
Se presenta, con el mismo ejemplo usado hasta ahora, una matriz de riesgos para determinación de
los diferentes niveles de riesgo. Las acciones a llevarse a cabo para cada peligro o evento
dependerán de si el riesgo está clasificado como Inaceptable, Evitable, Aceptable o Insignificante:
•
Inaceptable: el riesgo debe ser reducido al menos a Evitable cueste lo que cueste
•
Evitable: las medidas correctoras han de identificarse, e implementarse si sus costes no son
desproporcionados respecto a la reducción de riesgo obtenida
•
Aceptable: el peligro se gestionará durante el proyecto. No es necesario el análisis de
medidas correctoras.
•
Insignificante: no es necesario considerarlo.
Consecuencia
Frecuencia
Desastroso
Severo
Serio
Considerable
Pequeño
Muy probable
Inaceptable
Inaceptable
Inaceptable
Evitable
Evitable
Probable
Inaceptable
Inaceptable
Evitable
Evitable
Aceptable
Ocasional
Inaceptable
Evitable
Evitable
Aceptable
Aceptable
Improbable
Evitable
Evitable
Aceptable
Aceptable
Insignificante
Muy
improbable
Evitable
Aceptable
Aceptable
Insignificante
Insignificante
Tabla 5.8. Matriz de riesgos: Frecuencia (probabilidad de ocurrencia) y Consecuencia
Es interesante que la descripción de las acciones a llevarse a cabo como medidas correctoras incluya
el nivel de riesgo a partir del cual deban aplicarse.
La matriz anterior es una herramienta para ayudar en las decisiones relativas al grado de
aceptabilidad de los eventos. Controlando la magnitud de los riesgos a partir de los peligros
individuales, el riesgo total del proyecto se controla sin el cálculo del riesgo total. Para que esta
aproximación sea válida es necesario que no haya una subdivisión de un peligro de forma que
reduzca la frecuencia de aparición (por ejemplo, considerar 100 metros de túnel de forma
separada).
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5.6.3 Evaluación cuantitativa de riesgos
El método de la matriz de riesgos es bastante grosero como para poder estimar cuantitativamente
los riesgos, lo que para algunos de ellos (debido a sus consecuencias por ejemplo) puede resultar
inadecuado.
El riesgo para cada peligro usualmente se cuantifica asignando un número, P, para la probabilidad
de ocurrencia y otro, C, para la consecuencia. El riesgo entonces vendrá dado por el producto de P y
C, y el riesgo total del proyecto será la suma de los diferentes riesgos de cada uno de los peligros o
eventos. Así se obtiene un cálculo del riesgo del proyecto, aunque la desventaja de esta
aproximación es que no considera la incertidumbre en el cálculo.
Esta limitación puede superarse considerando cada consecuencia como una variable estocástica y
asignando, en lugar de un solo valor, una distribución para cada variable. La distribución puede ser
definida asignando por ejemplo un mínimo, un máximo y un valor más probable (pueden usarse
distribuciones triangulares u otras diferentes). Lo mismo puede realizarse para la probabilidad de
ocurrencia o frecuencia, aunque varios autores consideran que es más apropiado realizar un análisis
de sensibilidad de los resultados en función de cambios en las probabilidades. Una vez hecho esto,
se puede obtener el riesgo total mediante una simulación de Monte Carlo. Las ventajas de este
sistema, que sin embargo es un poco más complicado, son:
•
Es mucho más aproximado describir el riesgo mediante una distribución con un máximo, un
mínimo y un valor más probable para cada consecuencia que con la asignación de un
número.
•
Debido al gran número de incertidumbres en las probabilidades y en las consecuencias, que
normalmente son asignadas en base al juicio experto en vez de en función de análisis
estadístico o registros históricos, el uso de rangos (un máximo y un mínimo) hace más fácil
la evaluación
•
El resultado del cálculo del riesgo es una función de probabilidad en lugar de un número. Esto
permite la presentación de percentiles que aseguren el, por ejemplo 50%, 75% o el 95% del
riesgo
Estos métodos de cuantificación son más adecuados para el cálculo del riesgo económico o del
riesgo de retrasos, aunque pueden ser usados para cualquier tipo de riesgo o consecuencia.
5.7
Herramientas de gestión de riesgos
La evaluación del riesgo durante todas las fases por las que pasa el proyecto de un túnel necesita de
herramientas adecuadas. Los problemas a solucionar usando estas herramientas son la identificación
de riesgos, cuantificación de riesgos, visualizar causas y efectos, y la concatenación de eventos. La
mayoría de las herramientas han sido desarrolladas por aplicaciones externas a las Obras
Subterráneas, sin por tanto ajustarse a la problemática específica.
A continuación se presentan diversas herramientas que han sido utilizadas con éxito en diferentes
proyectos de túneles a nivel mundial, y que creemos que es conveniente tener en cuenta:
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5.7.1 Análisis con checklist
Esta técnica consiste en ir confirmando o no los riesgos mediante la comparación con una lista
preparada previamente que incluye aspectos peligrosos o delicados de los procesos a llevar a cabo.
No es un método perfecto, ya que los aspectos omitidos en la lista no pueden comprobarse, lo que
nos podría dejar inseguros. Se basa fuertemente en la experiencia.
5.7.2 Análisis con árboles de fallos
Estos diagramas son de utilidad para analizar una relación, simple o combinada, que precede a un
suceso negativo. Este tipo de análisis de puede utilizar asignando o no probabilidades a los eventos.
Usando esta herramienta se pueden estructurar problemas complejos con muchos sucesos que
interactúan.
Los FTA (Fault Tree Analysis en inglés) fueron desarrollados por ingenieros para mejorar la
seguridad de los sistemas de misiles, a partir de lo cual se popularizó su uso.
El árbol de fallo empieza desde el suceso evaluado y desciende hacia los diferentes escenarios
mediante relaciones lógicas representadas con símbolos (“puertas”). Los símbolos y su significado
son los siguientes:
SÍMBOLOS DE RELACIONES
•
Puerta Y: representa una condición en la cual todos los eventos mostrados bajo la puerta
tienen que suceder para que ocurra el suceso sobre ella. Así, el evento solo ocurrirá si todos
los eventos bajo él suceden simultáneamente
Figura 5.2. Puerta Y
•
Puerta O: representa una situación donde cualquiera de los eventos de debajo de la puerta
llevarán al suceso de arriba. Así, el evento ocurrirá si uno o cualquier combinación de los
eventos de entrada ocurren
Figura 5.3. Pueta O
SÍMBOLOS DE EVENTOS
•
Evento rectángulo: es el componente básico del árbol analítico. Representa un evento
negativo y se localiza en el punto superior del árbol. Además, puede encontrarse también en
otros puntos dentro del árbol para representar otros eventos negativos “parciales”. Es el
único tipo de evento que tiene debajo una puerta lógica (de relación) y sucesos de entrada
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Figura 5.4. Evento negativo
•
Evento círculo: representa un evento base en el árbol. Se encuentran en los niveles inferiores
del árbol y no requieren más desarrollo o divisiones. Bajo los eventos base nunca hay
puertas ni sucesos.
Figura 5.5. Evento base
•
Evento diamante: representa un suceso terminal sin desarrollar debido a falta de información
o incertidumbre. Una rama del árbol de fallo puede terminar en un suceso de este tipo.
Figura 5.6. Evento terminal
•
Evento óvalo: este símbolo representa una situación especial que puede ocurrir solamente si
suceden ciertas circunstancias, que se explican dentro del óvalo.
Figura 5.7. Evento especial
•
Evento triángulo: representa una transferencia de una rama del árbol de fallos a otro lugar
del árbol. Donde se conecta un triángulo al árbol con una flecha, todo lo que está mostrado
bajo el punto de conexión se pasa a otra área del árbol. Conviene usar este símbolo con
cierta moderación para mantener la simplicidad del diagrama.
Figura 5.8. Evento transferencia
En las figuras 5.9, 5.10 y 5.11 se muestran el esquema general de un árbol de fallo y dos ejemplos
de árboles de fallo realizados para evaluar diferentes aspectos de un túnel: el primero de ellos
evalúa las probabilidades de fallo de un túnel y el segundo representa el árbol de fallo de fuego en
un túnel en su fase de explotación:
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Figura 5.9. Esquema general de un árbol de fallo
Figura 5.10. Ejemplo de arbol de fallo
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Figura 5.11. Ejemplo de árbol de fallo
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5.7.3 Análisis con árboles de eventos
Con esta técnica se describe el desarrollo, desde un suceso inicial, y a través de diferentes
secuencias posibles, de un estado final. Si se asignan probabilidades a cada ramificación se obtiene
un análisis cuantitativo.
Los ETA (Event Tree Analysis en inglés) tuvieron su origen en el campo de la energía atómica y se
extendió gradualmente a otros campos como por ejemplo la ingeniería mecánica o ingeniería
química.
Un ETA consiste de un evento inicial, eventos probables causados por el anterior y resultados
motivados por la secuencia de eventos. Los eventos probables causados por uno anterior son
independientes entre sí y un resultado final específico depende solamente del evento inicial y de los
eventos subsiguientes. Por consiguiente, la probabilidad de ocurrencia de un camino o proceso
específico se puede obtener multiplicando las probabilidades de ocurrencia de todos los eventos que
hay en ese camino.
Todos los eventos del sistema se describen gráficamente de forma que es muy sencillo ver el orden
de los eventos en el tiempo, ya que los sucesos se representan de izquierda a derecho en orden de
ocurrencia. En la figura 5.12 se muestra el esquema general de funcionamiento de un árbol de este
tipo:
Figura 5.12. Esquema de un árbol de eventos
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5.7.4 Análisis con árboles de decisión
Se utilizan para analizar cuál es la mejor decisión basándose en la información disponible. Muchas
de las decisiones a tomar en Obras Subterráneas son inciertas y utilizando este tipo de diagramas se
estructuran muy bien. Esto ayuda a tener una mejor base sobre la que tomar la decisión.
La estructura del árbol crece de izquierda a derecha, del mismo modo que los árboles de eventos.
De hecho, un árbol de decisión puede ser descrito como varios árboles de eventos.
En la figura 5.13 se presenta un esquema general de un árbol de decisión:
Figura 5.13. Esquema general de un árbol de decisión
5.7.5 Multiriesgo
Este método, utilizado para el cálculo del coste y el plazo es un método aproximado para calcular
funciones con variables estocásticas. Es muy útil cuando existe un alto grado de incertidumbre. Es
necesario utilizar elementos de computación (ordenadores), que para el cálculo del coste se
estructuran con los siguientes pasos:
1. Identificar un pequeño número de aspectos independientes que supongan el grueso del coste
total
2. Estimar el coste de cada aspecto mediante tres valores: mínimo, más probable y máximo
3. El valor esperado y el rango de incertidumbre se calcula para el coste de cada aspecto
individual
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4. Se calcula la suma y la varianza del coste total
5. Si la varianza total es demasiado grande, el aspecto con mayor influencia en la incertidumbre
se divide en diferentes sub-aspectos
6. Los pasos 2-5 se repiten hasta que se alcanza un valor aceptable para la varianza
7. El resultado se presenta como media y desviación típica
El método está basado en la consideración de aspectos independientes.
5.7.6 Simulación de Monte Carlo
Generalmente las estimaciones con las que nos topamos en Obras Subterráneas incluyen a menudo
ecuaciones con varias variables estocásticas. Las soluciones analíticas son por lo general muy
difíciles de resolver (cuando no imposibles). Usando simulaciones mediante el método de Monte
Carlo podemos llegar a aproximaciones bastante buenas de la solución. Es un método bastante
utilizado en ingeniería.
La ecuación generalmente se establece usando variables estocásticas y constantes. Las
distribuciones para las variables y las correlaciones entre ellas también son especificadas. Así, un
resultado aproximado para la ecuación puede ser simulada. En cada paso la ecuación se calcula
mediante una selección al azar de cada variable de acuerdo a su distribución y correlaciones con las
demás variables. Cuantas más simulaciones se hagan, más aproximado será el resultado. Después
de 1000, 10000 o 100000 simulaciones (o el número que se elija), los resultados se presentan en
distribuciones de las cuales se pueden obtener histogramas, valor medio, desviación típica y demás
parámetros estadísticos.
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6 Estudio de casos
6.1
Introducción
Hasta ahora hemos comentado lo que a nuestro juicio debería ser un procedimiento completo de
análisis de riesgos en las diferentes fases por los que pasa el proyecto de un túnel. Por contra, las
prisas y la improvisación cotidiana hacen que la práctica habitual sea muy diferente, dejando
algunos de estos análisis para casos especialmente significativos.
En cualquier caso, existen proyectos de este tipo que, si bien no siguen toda la metodología
anteriormente comentada, sí que lo realizan al menos en parte. A continuación se muestran
aplicaciones prácticas tanto del proceso como de las herramientas comentadas anteriormente en
distintos proyectos y en distintas fases.
6.2
Análisis de riesgos en fase de prediseño: Metro de Copenhage
6.2.1 Introducción
El Metro de Copenhague consta de 2 líneas con un total de 20,5 km. y 22 estaciones, de los cuales 8
km. y 9 estaciones son subterráneas. La geología de la zona donde discurren es, de arriba a abajo:
•
Rellenos antrópicos de entre 2 y 6 metros de espesor
•
Depósitos glaciales compuestos de arcillas, arenas y gravas con una potencia de entre 8 y 15
metros
•
Roca caliza de Copenhague. En este estrato es donde se excavaron los túneles, a
aproximadamente 30 metros de profundidad desde la superficie
La traza de los túneles pasa bajo el centro de la ciudad, donde existen multitud de edificios que
podrían verse afectados por pequeños movimientos en sus cimientos o cambios en el nivel freático,
especialmente los históricos cuya sustentación no suele ser la óptima. Por tanto, la construcción del
Metro tenía unos peligros potenciales muy importantes y por ello se requirieron precauciones
especiales durante el todas las fases.
Los túneles fueron excavados con tres métodos diferentes según la zona, utilizándose el cut-andcover, el Nuevo Método Austriaco (NATM) y tuneladoras (TBM). Las figuras 6.1 y 6.2 muestran dos
fotos de la construcción de los túneles.
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Figura 6.1. Túnel excavado con NATM
Figura 6.2. Túnel excavado con TBM
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6.2.1.1
Política de Riesgos
La gestión de riesgos fue desde el principio una de las tareas esenciales del proyecto. Así, se
estableció un Documento de Política de Riesgos, indicando alcance, objetivos y estrategia. Los tipos
de riesgos eran:
•
Riesgos para la seguridad y salud e los trabajadores y terceras personas incluyendo lesiones
y eventuales muertes
•
Riesgos para la propiedad de terceros, específicamente edificios singulares o culturalmente
valiosos e infraestructuras
•
Riesgos para el medio ambiente incluyendo polución atmosférica, flora y fauna
•
Riesgos para la Propiedad en cuanto al retraso del plazo
•
Riesgos para la Propiedad en cuanto a pérdidas económicas
El objetivo general de la política de riesgos era reducir todos los riesgos descritos hasta un nivel
aceptable, haciendo énfasis en minimizar el riesgo global mediante la reducción de la probabilidad
de ocurrencia de accidentes con consecuencias desastrosas.
Además, para cada tipo de riesgo se definieron objetivos específicos. Por ejemplo, la población en
general solo debía estar expuesto a un riesgo adicional de construcción, pequeño comparado con el
riesgo que asumen como usuarios de vehículos, bicicletas, transporte público…etc.
La estrategia adoptada fue llevar a cabo una evaluación del riesgo de construcción en todas las
etapas de diseño y construcción de acuerdo a la información disponible y a las decisiones tomadas
en cada fase.
6.2.1.2
Evaluación cualitativa de riesgos
El propósito de este trabajo fue tomar conciencia de todos los posibles riesgos relativos a la
construcción de los túneles, preparar las bases a partir de las cuales se redactarían los aspectos del
riesgo en los pliegos. También contribuyó a preparar al equipo respecto a los posibles peligros de
forma previa a la negociación de los contratos.
La evaluación se realizó mediante un estudio vertical, de “arriba a abajo”. El proceso de
identificación se llevó a cabo mediante una revisión de la experiencia operacional de proyectos
similares a lo largo de todo el mundo, mirando las publicaciones, pidiendo informes a compañías
involucradas y contactando con expertos de otras organizaciones. Teniendo en cuenta que la
evaluación fue de arriba a abajo, se identificaron 40 peligros y se agruparon en las siguientes
categorías:
•
Disputas contractuales
•
Insolvencia y problemas institucionales
•
Interferencias de las autoridades
•
Interferencias de terceras partes
•
Problemas con el personal
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•
Accidentes
•
Condiciones adversas no previstas
•
Diseños, especificaciones o programas inadecuados
•
Fallos de la maquinaria principal
•
Mala ejecución de los trabajos
Las probabilidades de ocurrencias y las consecuencias se evaluaron de acuerdo a una clasificación en
5 categorías establecidas específicamente de acuerdo a la escala del Metro de Copenhage, tal y
como se especificó en el apartado 5.6.2. Además de las estadísticas publicadas (en los pocos casos
en que están disponibles) se utilizó el juicio experto de miembros involucrados en el equipo del
proyecto como medio para realizar las evaluaciones.
6.3 Análisis de riesgos en
circunvalación de Estocolmo
fases
de
diseño:
Túnel
Norte
de
la
6.3.1 Introducción
Una parte de la zona norte de la circunvalación de Estocolmo pasa bajo un viejo parque (Bellevue
Park) mediante un túnel de hormigón. En el momento de su construcción y con el objeto de proteger
la vegetación (especialmente tres limeros del siglo XVIII) no se permitía el sistema de cut-and-cover
ya que acabaría con toda la flora del parque. Por tanto, era necesario escoger un sistema de
ejecución a través del subsuelo de la zona, consistente en arena, grava y till (capa de sedimentos
glaciares).
Para evaluar los diferentes métodos de construcción se llevó a cabo un análisis de riesgos, con dos
grandes objetivos:
•
Identificar los posibles métodos de construcción y, basándose en preferencias subjetivas,
ordenarlos de acuerdo a sus posibilidades de éxito
•
Evaluar la probabilidad de que los limeros sean dañados durante la construcción y determinar
qué método implica menor riesgo para los árboles
Los resultados del análisis de riesgo servirían para proporcionar a la propiedad la base para:
•
Comparar diferentes métodos de construcción de túneles con respecto al riesgo total
•
Identificar aspectos de importancia que necesitan especial atención en las fases de licitación
posteriores
•
Elaborar un programa de control de calidad para el contrato
El análisis comprendió tres aspectos principales:
1. Brainstorming para identificar diferentes métodos de construcción
2. Ordenar los métodos
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3. Realizar un análisis con árboles de fallo de los métodos que resultasen mejores
6.3.2 Brainstorming
Los posibles métodos de construcción se identificaron en una sesión de brainstorming con un grupo
de expertos. Se realizó un análisis de las ventajas y desventajas de los diferentes métodos así como
una discusión de los peligros de cada método para los limeros.
Se identificaron 9 métodos como posibles para este caso, aunque algunos no eran estrictamente
métodos de tunelado.
6.3.3 Estudio de los diferentes métodos
Los métodos identificados fueron:
•
Mejora del terreno con soil grouting
•
Mejora del terreno mediante Jet grouting
•
Helar el subsuelo
•
Micropilotes sucesivos
•
Tubos perforados
•
Hincado de la sección
•
Pantalla de tablestacas con excavación a cielo abierto
•
Tablestacas inclinadas con excavación a cielo abierto
•
Pantalla de tablestacas inclinadas
Para realizar un árbol de fallo de un número limitado de métodos, previamente se realizó un ranking
de los 9 métodos mediante un Proceso jerárquico analítico (AHP). El principio es ordenar las
diferentes alternativas de acuerdo a las preferencias de los responsables de la decisión mediante un
sistema de ponderaciones. Después de una estructura jerárquica inicial, las diferentes alternativas
se comparan dos a dos, y los resultados se evalúan.
La estructuración jerárquica supone colocar el objetivo último arriba y los demás niveles de criterios
bajo él. El gráfico resultante tiene forma de árbol inverso, con los objetivos representados como las
raíces y las ramas nos llevan hacia las diferentes alternativas a comparar.
El principio de las comparaciones dos a dos en el AHP es que se realiza según el criterio del nivel
superior. En este sentido, es posible realizar evaluaciones incluso en los casos en que muchos
criterios oscurecen el objetivo final. El resultado son series de comparaciones de parejas que pueden
ser combinadas y evaluadas. Durante la comparación se utiliza una escala verbal relacionada con
valores numéricos (Saaty 1988):
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Escala numérica
Escala verbal
1
Igual importancia de ambos elementos
3
Moderada importancia de un elemento sobre el otro
5
Fuerte importancia de un elemento sobre el otro
7
Gran importancia de un elemento sobre el otro
9
Extrema importancia de un elemento sobre el otro
Tabla 6.1. Escala obtenida de Saaty (1988)
La evaluación, generalmente mediante ordenador, resulta en una serie de pesos que muestran la
importancia global de las diferentes alternativas en relación al objetivo último.
En el caso de nuestro parque, se creó una estructura jerárquica con el último objetivo de encontrar
el mejor método constructivo. Los siguientes niveles incluían los siguientes factores:
•
Factibilidad de la técnica de construcción
•
Economía
•
Entorno
Estos factores se dividieron también en diferentes factores en el siguiente nivel, y en el siguiente. La
estructura jerárquica resultante se presenta en la figura 6.3:
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Figura 6.3. Estructura jerárquica de los diferentes métodos de construcción
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Las comparaciones de las parejas se realizaron mediante el juicio experto debidamente informado
de los problemas del lugar. El ranking ponderado de las alternativas se muestra en la figura 6.4:
Figura 6.4. Resultados del análisis. A: Soil grouting, B: Jet grouting, C: Helado del terreno, D: Micropilotes sucesivos, E:
Tuberías perforadas, F: Hincado de la sección, G: Tablestacas con excavación a cielo abierto, H: Tablestacas inclinadas con
excavación a cielo abierto, I: Tablestacas inclinadas
Como se ve en la figura, los micropilotes sucesivos y las tuberías perforadas son alternativas
valoradas alto, así como uno de los métodos mediante pantallas. Los métodos de refuerzo del
terreno (A y B) recibieron una puntuación baja, probablemente debido a la incertidumbre respecto al
daño potencial que sus efectos pueden ocasionar en los árboles.
6.3.4 Análisis con árboles de fallo
Al final fueron tres los métodos estudiados en detalla mediante los árboles de fallo: micropilotes
sucesivos, tuberías perforadas y el jet grouting. El jet grouting se estudió, pese a que no fue
puntuada muy alto, debido a que casi con seguridad algún licitador iba a presentarlo en su oferta y
la propiedad quería estudiarlo.
En este caso, un aspecto importante fue identificar medidas de control para reducir el riesgo de
dañar a los árboles durante la construcción. Así, resultó muy importante determinar la probabilidad
aproximada de provocar daños importantes a los limeros. En este sentido, para establecer las
afecciones que pueden soportar los árboles y elaborar los criterios de daño se cooperó con algunos
biólogos. Los criterios que se obtuvieron tuvieron en cuenta los siguientes aspectos:
•
Tolerancia química respecto a la lechada del posible jet grouting
•
Tolerancia mecánica al corte de raíces o a los posibles asientos
•
Deshidratación
•
Heladas
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Así, se construyeron los árboles de fallo. En la figura 6.5 se muestra el diagrama de fallo para el
método de micropilotes sucesivos. Las probabilidades de los sucesos base se establecieron mediante
un análisis realizado por un grupo de expertos.
Los resultados de este análisis de riesgo mostraron que todos los métodos estudiados tenían una
probabilidad aceptable de fallo (daño a los árboles). Las medidas para reducir el riesgo a los limeros
durante la construcción fueron:
•
Implementación de medidas de control desde las fases tempranas para determinar los
asientos causadas por las excavaciones
•
Fertilización y riego de los árboles para fortalecerlos
•
Preservación del nivel freático tanto a corto como a largo plazo
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Figura 6.5. Árbol de fallo para el método “micropilotes sucesivos”
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6.4
Análisis de riesgos en fases de diseño: Túnel en Corea del Sur
6.4.1 Introducción
Este proyecto consiste en dos túneles carreteros (uno para cada sentido) de 2,1 kilómetros de
longitud en el sudeste de la península coreana.
Durante la elaboración del proyecto se selecciona un perfil representativo para determinar el
sostenimiento óptimo en una sección específica del túnel. Las formaciones geológicas por donde
pasaba la traza se pueden ver en la figura 6.6:
Figura 6.6. Situación relativa de los túneles y los estratos
Como se puede observar, existen tres estratos diferenciados por el grado de meteorización de la
roca. Los túneles se iban a ejecutar en el estrato de mayor competencia, en roca de clase III de
acuerdo a la clasificación del RMR (Rock Mass Rating). La altura y la anchura de los túneles son 8,4
y 12 metros respectivamente, y los hastiales más cercanos están a 19 metros de distancia.
La incertidumbre de los tres parámetros básicos del terreno -módulo de deformación, cohesión y
ángulo de rozamiento interno- se ha de tener en cuenta para determinar el mallado del
sostenimiento adecuado. Parar lograr esto, se llevó a cabo un análisis de riesgos.
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6.4.2 Análisis del riesgo para el cálculo del sostenimiento óptimo
El proceso que se llevó a cabo tiene el esquema general de la figura 6.7:
Figura 6.7. Esquema general para la selección del sostenimiento óptimo
En la sección estudiada estaba previsto que los túneles estuviesen en roca de grado III. Así, de los
tipos de sostenimiento standard considerado solo los tipos 2, 3 y 4 se consideran apropiados para
este tipo de roca. Los detalles de estos tipos de sostenimiento se ven en la tabla 6.2:
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Sostenimiento
P2
P3
P4
RMR
61-80
41-60
21-40
Q de Barton
4-40
1-4
0.1-1
Longitud del
pase
3m
2m
1,5 m
Método de
excavación
Sección completa
Sección completa
Avance y destroza
Tipo
hormigón con
fibras
hormigón con
fibras
hormigón con
fibras
Espesor
5 cm
8 cm
12 cm
Separación long.
3m
2m
1,5 m
Separación trans.
2m
1,5 m
1,5 m
Longitud
3m
4m
4m
Gunitado
Anclajes en roca
Tabla 6.2. Tipos de sostenimiento considerados para roca GM III
En análisis numérico, la colocación del gunitado se modeliza en tres etapas diferentes: justo después
de la excavación, después de la colocación cuando todavía el hormigón no ha fraguado y la etapa
final cuando la gunita ya ha adquirido resistencia. La rigidez del hormigón cambia debido a su
proceso de curado y se simula cambiando su módulo elástico con 500000 t/m2 en la segunda fase y
con 1500000 t/m2 cuando ya ha endurecido. Las barras de los anclajes, de 25 mm de diámetro, se
modelizaron con elementos tipo barra con un módulo elástico de 2—107 t/m2.
El concepto de relajación propuesto por Jung (1993) se adaptó para reflejar el efecto arco
longitudinal que no se puede considerar en un análisis bidimensional. Esto depende de las
condiciones geológicas, tamaño del túnel, longitud de los pases…etc.
En este estudio, la incertidumbre inherente al módulo elástico, cohesión y ángulo de rozamiento
interno se consideran solamente en el análisis de riesgo, donde se hace la suposición de que son
variables que siguen una distribución normal. Para definir este tipo de distribuciones hacen falta dos
parámetro, media y desviación típica. Los parámetros de la tabla 6.3, obtenidos del análisis
estadístico basado en los ensayos in situ del estudio geotécnico, son los que se usaron para realizar
una simulación de Monte Carlo.
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Módulo elástico
(x103 kg/cm2)
Cohesión
(kg/cm2)
Ángulo roz
interno (º)
Densidad
(t/m3)
Módulo
Poisson
Tipo de
roca
Media
Desv.
típica
Media
Desv.
típica
Mean
Desv.
típica
III
82,82
19,11
9,67
2,25
45,76
1,32
2,5
0,25
IV
18,05
3,82
5,15
1
35,88
0,69
2,3
0,3
V
6
0,5
0,93
0,21
31,4
0,83
2,0
0,33
Tabla 6.3. Distribución normal de los parámetros del terreno
Primero, el estrato donde los túneles se iban a excavar se considera como el estrato de referencia.
50 valores para cada propiedad del suelo se generaron para satisfacer una distribución normal de
este estrato. Para el resto de los estratos, las propiedades del suelo se generaron para mantener la
relación original respecto al de referencia.
Con las propiedades del suelo ya generadas, se realizó la simulación de Monte Carlo. El resultado fue
una distribución de los factores de seguridad del túnel. Como ejemplo, en la figura 6.4 se presenta
la distribución relativa al sostenimiento tipo P3, con pase de 2 metros.
Figura 6.8. Distribución de la probabilidad del factor de seguridad del túnel para el sostenimiento P3 y longitud del pase 2
metros
De las distribuciones de los factores de seguridad obtenidas, se calcula el índice de fiabilidad (β)
mediante la expresión:
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β=
E (x ) − X c
σx
En este proyecto el valor crítico (Xx) es 1,5, que es el coeficiente de seguridad permitido para
taludes durante la época seca en Korea.
Cuando este índice de fiabilidad es bajo, el coste esperado de las pérdidas que puede haber debido
al colapso del túnel se espera que decrezca bruscamente con el incremento del índice de fiabilidad.
Por otra parte, cuando el índice es alto, el coste esperado decrecerá lentamente. En el extremo, las
pérdidas tienden a 0 cuando el índice de fiabilidad es muy alto.
La distribución normal de la siguiente figura representa la relación entre el índice de fiabilidad y el
coste esperado de las pérdidas.
Figura 6.9. Índice de fiabilidad
Así, las el coste esperado por unidad de longitud de túnel puede calcularse mediante la siguiente
expresión:
2,5 ⋅ 109 −
Coste esperado de las pérdidas =
⋅e
2Πσ
índice de fiabilidad 2
2⋅σ 2
El riesgo puede ser calculado sumando el coste de las pérdidas más el coste de construcción. Los
costes de construcción por unidad de longitud de túnel se deducen, de forma aproximada, de los
datos del proyecto y construcción de un túnel anterior, presentados en la siguiente tabla.
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Sostenimiento
Coste de construcción por metro de túnel (€)
P2
2307
P3
2761
P4
3998
P5
4534
Tabla 6.4. Costes de construcción por metro de túnel
Así, se selecciona el sostenimiento que da el menor riesgo de entre los seleccionados.
Para obtener la longitud óptima del pase en la sección de interés, se consideraron 3 longitudes
diferentes (1.5, 2 y 2.5 metros). Con cada uno de los pases, se realizó otra simulación de Monte
Carlo para encontrar la distribución de probabilidad del factor de seguridad en el túnel. En análisis
numérico el efecto de la longitud de los pases se modela convenientemente cambiando el factor de
relajación antes nombrado.
6.4.3 Resultados del análisis
Después de realizada la simulación de Monte Carlo, la distribución de la probabilidad de los
coeficientes de seguridad y sus correspondientes índices de fiabilidad se dan en la siguiente tabla:
Factor de seguridad
esperado
Sostenimiento
Coste de las
pérdidas
esperado por
metro (€)
Riesgo= coste de las
pértidas+coste de
construcción por metro
(€)
Media
Desv. típica
β
P2
2,044
0,246
2,211
76798
79105
P3
2,100
0,242
2,479
76047
78808
P4
2,220
0,252
2,857
74859
79393
Tabla 6.5. Resultados del análisis
En este caso, la longitud del pase era de 2 metros y los factores de relajación antes mencionados
eran 50%, 25% y 25% para las tres fases de ejecución del gunitado.
Como puede verse en la tabla, el índice de fiabilidad es más pequeño en P2 que en P3 y menor
todavía que P4. Esto es lógico, ya que la fiabilidad ha de crecer cuando el sostenimiento es mayor.
De todos modos, el mejor sostenimiento en términos de riesgo es el P3, ya que la suma de costes
de las pérdidas más los de construcción es el menor. En cualquier caso, la diferencia en términos de
riesgo entre las tres opciones no es muy grande; como puede comprobarse en la figura 6.9, en el
entorno de índice de fiabilidad 2,4 el gradiente de la curva no es muy grande.
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En la tabla siguiente se muestran los resultados con el sostenimiento P3 y tres longitudes de pase
diferentes: 1.5, 2 y 2.5 metros. En el caso de pases de 1.5 y 2.5 metros los coeficientes de
relajación empleados son 46%, 27% y 27% y 54%, 23% y 23% respectivamente, para las tres
fases de ejecución del gunitado.
Nº
Áng. roz. interno
(º)
Cohesión
(kg/cm2)
Módulo elástico
(kg/cm2)
Longitud del pase (m)
1,5
2
2,5
1
48,19
14,18
121,101
2,5
2,5
2,5
2
47,26
12,57
107,441
2,3
2,3
2,3
3
46,49
11,22
96,137
2,1
2,1
2,3
4
46,33
10,95
93,812
2,1
2,1
2,1
5
46,88
11,91
101,916
2,3
2,3
2,3
6
45,16
8,92
76,677
1,9
1,9
1,9
7
45,02
8,67
74,608
1,9
1,9
1,9
8
45,90
10,20
87,574
2,1
2,1
2,1
9
46,10
10,55
90,479
2,1
2,1
2,1
10
45,35
9,24
79,419
1,9
1,9
1,9
11
44,63
7,99
68,838
1,7
1,9
1,9
12
47,80
13,51
115,392
2,5
2,5
2,5
13
46,25
10,81
92,620
2,1
2,1
2,1
14
45,76
9,96
85,464
2,1
2,1
2,1
15
45,70
9,86
84,597
2,1
2,1
2,1
16
45,21
9,01
77,452
1,9
1,9
1,9
17
47,05
12,20
104,383
2,3
2,3
2,3
18
47,18
12,44
106,320
2,3
2,3
2,3
19
47,16
12,39
106,014
2,3
2,3
2,3
20
46,79
11,75
100,642
2,3
2,3
2,3
21
44,54
7,85
67,615
1,7
1,7
1,7
Septiembre 2011
GESTIÓN DE RIESGOS EN PROYECTOS DE TÚNELES
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DPTO. DE INGENIERÍA MECÁNICA
Área de Proyectos de Ingeniería
22
46,25
10,81
92,650
2,1
2,1
2,1
23
44,56
7,87
67,849
1,7
1,7
1,7
24
45,73
9,91
85,087
2,1
2,1
2,1
25
45,94
10,28
88,155
2,1
2,1
2,1
26
47,90
13,68
116,922
2,5
2,5
2,5
27
45,25
9,07
77,961
1,9
1,9
1,9
28
47,08
12,24
104,791
2,3
2,3
2,3
29
45,56
9,62
82,610
1,9
1,9
2,1
30
44,54
7,85
67,635
1,7
1,7
1,7
31
43,38
5,82
50.520
1,5
1,5
1,5
32
47,87
13,63
116,514
2,5
2,5
2,5
33
46,26
10,83
92,813
2,1
2,1
2,1
34
45,55
9,60
82,446
1,9
1,9
2,1
35
46,21
10,74
92,080
2,1
2,1
2,1
36
45,15
8,91
76,585
1,9
1,9
1,9
37
46,87
11,89
101,774
2,3
2,3
2,3
38
47,14
12,35
105,708
2,3
2,3
2,3
39
45,02
8,68
74,628
1,9
1,9
1,9
40
47,99
13,84
118,247
2,5
2,5
2,5
41
46,12
10,58
90,703
2,1
2,1
2,1
42
45,03
8,69
74,760
1,9
1,9
1,9
43
45,84
10,11
86,707
2,1
2,1
2,1
44
48,13
14,09
120,285
2,5
2,5
2,5
45
45,86
10,13
86,922
2,1
2,1
2,1
46
46,47
11,19
95,892
2,1
2,1
2,1
47
43,89
6,71
58,022
1,7
1,7
1,7
Septiembre 2011
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DPTO. DE INGENIERÍA MECÁNICA
Área de Proyectos de Ingeniería
48
47,06
12,21
104,485
2,3
2,3
2,3
49
44,83
8,34
71,835
1,9
1,9
1,9
50
46,45
11,34
97,085
2,1
2,3
2,3
Tabla 6.10. Resultados de la simulación de Monte Carlo
De la distribución de probabilidad del coeficiente de seguridad se calculó el índice de fiabilidad
listado en la siguiente tabla:
Longitud del pase
(m)
Coeficiente de seguridad del túnel
Media
Desv. típica
Índice fiabilidad
1,5
2,104
0,251
2,406
2
2,100
0,242
2,479
2,5
2,092
0,246
2,407
Tabla 6.11. Factor de seguridad del túnel con diferentes longitudes del pase
La longitud del pase tenía menor influencia en la estabilidad del túnel aunque, como es lógico, el
coeficiente de seguridad decrece con el crecimiento de la longitud del pase. Esta menor influencia en
el coeficiente de seguridad se atribuye en parte a la limitación del modelo, que se realizó mediante
elementos finitos bidimensional, con el programa FLAC. Además, si consideramos que el efecto de la
longitud del pase es despreciable y sólo se considera la estabilidad del túnel, el pase será de 2
metros, que da el mayor índice de fiabilidad.
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6.5 Gestión de riesgos en fase de licitación de las obras: Metro de
Copenhage
6.5.1 Gestión de riesgos durante la preparación de los Pliegos
En la planificación del proceso de licitación se tuvieron en cuenta los riesgos debidos a la
construcción considerándolos separadamente al resto de la documentación. Además los pliegos
indicaban que la evaluación del riesgo sería uno de los aspectos a puntuar en la valoración de las
ofertas. Además se recomendaba la utilización de técnicas de evaluación cuantitativas por parte de
los licitadores.
Las entradas a los Pliegos resultantes de la evaluación cualitativa realizada en el paso anterior
fueron:
•
Modificación de los requisitos de los métodos de construcción en relación al riesgo relativo a
las propiedades de terceros, aspecto identificado como de especial atención
•
Petición de la información a aportar por los licitadores como base para evaluarlos:
•
Medidas correctoras o de reducción del riesgo
•
Planificación de las tareas de evaluación de riesgos
•
Información de los licitadores en cuanto a competencias en materia de riesgos,
incluyendo referencias y CV del personal encargado
Como base para la cuantificación del riesgo de los proyectos propuestos por los licitadores se realizó
una evaluación cuantitativa del proyecto base basándose en la evaluación cualitativa previa. Las
probabilidades y consecuencias se definieron mediante el juicio experto y se realizó entonces un
modelo de simulación con el método de Monte Carlo. Solo se cuantificaron los sobrecostes y los
restrasos; estos últimos se estudiaron como prolongaciones de las tareas del camino crítico. Los
costes asociados a estos retrasos se obtuvieron utilizando la unidad “precio por semana extra”.
6.5.2 Gestión de riesgos durante la selección del contratista
El sistema para evaluar las ofertas fue el mismo que para la evaluación del proyecto base. El juicio
experto del equipo del proyecto y de las organizaciones colaboradoras se utilizó para evaluar las
desviaciones en probabilidad y consecuencia para cada peligro comparado con las del proyecto base.
El resultado se cuantificó también mediante la simulación de Monte Carlo. Así, todos los licitadores
se valoraron sobre la misma base.
El proceso fue complicado de forma que los procedimientos de evaluación permitían a cada licitador
modificar su oferta (económica y técnicamente) después de que hubiera sido advertido que podría
ser excluido del proceso. Esto requirió que la evaluación fuese revisada por todos los licitadores
antes de su eventual exclusión.
En cada fase de la evaluación, la evaluación de riesgos fue capaz de proporcionar un “coste de
riesgo más probable” que pudo tomarse en cuenta en la evaluación global de cada licitador junto
con su oferta económica, su “coste de mejora” y “otros costes”. El “coste de mejora” representaba
el coste considerado necesario para que el licitador alcanzase la calidad deseada y “otros” eran los
costes adicionales de operación y mantenimiento comparado respecto al proyecto base.
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Los resultados de las evaluaciones fueron presentados a los responsables del proyecto con gráficos.
En la figura 6.6 se muestra uno de ellos, donde se ve el coste del riesgo de cada licitador (T1-T6)
comparado con los costes del riesgo del proyecto base. También se ven los “costes de mejora” y
“otros”.
Figura 6.6. Costes de riesgo y oferta económica de 6 licitadores y proyecto base. Primera evaluación.
El licitador que fue finalmente seleccionado (T1) muestra un nivel de riesgo aproximadamente igual
al del proyecto base. Al final resultó que el ganador del concurso fue también la mejor oferta
económica, pero la diferencia entre T1, T2 y T3 en su oferta económica fue tan pequeña que hubiese
sido difícil justificar la selección de cualquiera de ellos sin tener en cuenta la estimación de los costes
derivados del riesgo. El licitador T3 fue eliminado primero, y posteriormente se excluyó a T2
después de la recepción de las ofertas finales y de la revisión del coste del riesgo, que resultó ser
mayor para T2 que para T1.
6.5.3 Cláusulas de riesgo en el contrato
La información obtenida mediante la evaluación del riesgo llevada a cabo fue utilizada en las
negociaciones con los licitadores durante las últimas fases de la evaluación. Los aspectos más
importantes fueron:
•
Diseño de la tuneladora (TBM) y su funcionamiento
•
Procedimientos y medidas a tomar para la prevención del daño a propiedades de terceros
•
Procedimientos de los trabajos de gestión del riesgo del contratista
A través de estas negociaciones del contrato, el texto final desarrolló una clara y detallada definición
de las obligaciones del contratista, descritas a continuación.
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MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN CON BAJO RIESGO
La fase de prediseño hizo hincapié en la definición de métodos constructivos de bajo riesgo. Esto se
reflejó en el proyecto base y en los Pliegos. La selección del contratista a través de la evaluación
realizada a todos los licitadores aseguró que podría ser escogido un ofertante que presentase un
método de construcción de bajo riesgo.
Los métodos de construcción a utilizar fueron también definidos en el contrato: tuneladora con
balance de presión combinado con Nuevo Método Austriaco y cut-and-conver. Las estaciones se
construyeron con pantallas de pilotes secantes y excavación mediante método inverso.
GESTIÓN DEL RIESGO DE LAS EDIFICACIONES
•
El contrato definió que el licitador seleccionado era responsable de la prevención del daño a
las edificaciones y otras propiedades de terceros. De cara a la práctica se expresó un límite
para definir el daño a los edificios haciendo referencia al BRE Digest 251 “Evaluación del daño
en edificios de baja altura”, revisado en 1995: en los edificios a preservar sólo la categoría de
“daño 0” quedó fuera de la consideración del daño en los términos del contrato.
•
Se puso a disposición de los licitadores, y posteriormente incluyó en el contrato, un listado de
todos los edificios situados en una zona de 100 metros de anchura a lo largo de toda la traza
del túnel. Además la propiedad aportó investigaciones detalladas de los edificios
potencialmente más sensibles a la construcción. Esto incluía fotografías y registros de los
daños preexistentes en ellos.
•
El contratista, antes de comenzar la construcción, debía presentar un documento en el que se
hace responsable de que los métodos de construcción no causarían daño a los edificios u
otras propiedades, incluyendo predicciones acerca de los movimientos esperados del terreno
y su impacto en los edificios u otras estructuras. El contrato especificaba una descripción
detallada de cómo se debía presentar esa documentación.
•
Para cada zona de los trabajos el contratista debía poner en marcha un sistema de
monitorización que revelaría los movimientos del terreno o estructuras aledañas alertando en
el caso de que se excediesen los límites prefijados, de forma que se pudieran poner en
marcha medidas adicionales.
•
El contrato definía claramente que no se podía rebajar el nivel freático. El contratista
implementó un sistema para detectar variaciones de dicho nivel.
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6.6 Análisis de riesgos en fases de construcción: elección de TBM en el
Túnel de Nosoud (Irán)
6.6.1 Introducción
El túnel de Nosoud es uno de los túneles más largos para transportar agua en Irán (48 km).
Consiste en dos galerías, la segunda de las cuales se excavó mediante una TBM de doble escudo de
6,73 metros de diámetro.
La traza del túnel pasaba a través de varias formaciones con condiciones de roca variables, desde
débil hasta dura (catalogadas según el índice RMR desde 17 hasta 75). De acuerdo a los estudios
geotécnicos realizados, las unidades litológicas principales consistían en estratos de pizarras, calizas
y margas. La máxima profundidad del túnel respecto a la superficie es de 1000 metros, con una
media de 400. El nivel freático varía entre 30 y 340 metros sobre la clave del túnel. Las condiciones
geotécnicas del proyecto se muestran en la figura 6.7 (Imensazan Consulting Eng, 2004):
Figura 6.7. Perfil longitudinal del túnel Nosoud
De acuerdo a la programación del proyecto, la tasa de avance debía ser de 400 metros mensuales.
Esto es obviamente inviable mediante métodos convencionales, lo que unido a que era un proyecto
de trasvase de agua (y por tanto la sección circular es óptima) llevo rápidamente a la elección de
una TBM.
La selección del tipo de tuneladora a utilizar se realizó mediante un análisis detallado. Tres factores
eran la clave para tomar la decisión:
•
Minimizar problemas geotécnicos (nivel de riesgo aceptable)
•
Fiabilidad adecuada
•
Duración del proyecto de acuerdo a la programación
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6.6.2 Árbol de decisión para elección de TBM
Una vez estuvo clara la elección de TBM para la ejecución de los trabajos, se debe seleccionar la
alternativa adecuada. El árbol de decisión específico propuesto para este caso es el de la figura 6.8
(Khademi et al, 2006), que facilita la elección entre TBM abierta, TBM de un escudo o TBM de doble
escudo.
Figura 6.8. Árbol de decisión para seleccionar la TBM más apropiada (Khademi et al. 2006)
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Los criterios más importantes para la selección de una de las tres alternativas mediante el árbol de
decisión son:
•
Peligros geotécnicos
•
Capacidad de que las medidas correctoras reduzcan el riesgo geotécnico
•
Aceptación o rechazo del riesgo geotécnico de acuerdo a los niveles adoptados
En general, las máquinas más fiables son las más simples en el sentido de que tengan los menos
componentes posibles que puedan romperse o fallar. Por ello, en el árbol de decisión la primera
opción debería ser siempre elegir la ruta 1 (TBM abierta). Si esta máquina no es posible, habría que
ir a la ruta 2 y si no a la 3. De todos modos, el ser o no la apropiada depende de la capacidad de
excavación de cada TBM a la hora de afrontar los peligros o riesgos geotécnicos. Cuando en uno de
los caminos se alcanza un peligro, aparecen dos posibles estados cuya condición es que la máquina
lo supere fácilmente o no (riesgo alto o bajo). Si la máquina lo pasa, debemos pasar al siguiente
peligro, pero si no lo pasa o lo pasaría a duras penas (el riesgo aparejado no es aceptable),
debemos escoger medidas correctoras. Estas medidas correctoras son las de la tabla 6.12 de
acuerdo a Shahriar et al, 2006:
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Peligros geotécnicos
Medidas correctoras
Excavabilidad (dureza, abrasividad)
Uso de discos mayores
Uso de acero más resistente
Aplicar mayor par
Mejorar el acceso a la cabeza de corte
Uso de cabezas con otros discos
Inestabilidad de laterales (frecuente con TBM
abierta)
Sostenimiento con cerchas y gunita
Pretratamiento mediante inyecciones
Revestimiento con hormigón
Uso de TBM con escudo
Inestabilidad del frente
Anclajes de fibra de vidrio
Gunitado
Crear frente artificial
Huecos kársticos
Ejecución de mechinales
Relleno de los huecos
Micropilotes
Zonas de falla
Sondeos
Mejora del terreno
Revestimiento
Helado del terreno
Mechinales
Uso de TBM con escudo
Estrechamientos
Sobreexcavación
Uso de lubricantes como bentonita o grasa
Prevención de fallos de la máquina
Hincas longitudinales
Entrada de agua
Sondeos
Drenaje
Pre-inyecciones
Helado del terreno
Uso de TBM con escudo
Tabla 6.12. Principales peligros geotécnicos y medidas correctoras
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Después de chequear las medidas correctoras, otros dos nuevos estados aparecen. Si el nivel de
riesgo es aceptable se puede pasar al siguiente nivel, y si no debemos dirigirnos hacia otra técnica
de excavación. Como ejemplo, si una TBM abierta encuentra una sección con roca muy dura y
abrasiva, uno debería aplicar medidas correctoras como elegir discos más grandes con acero más
resistente para sobreponerse a ese riesgo. Si esto no puede hacer que la máquina pase la sección,
habría que ir a una excavación convencional incluyendo voladuras.
La cuantificación de las probabilidades de ocurrencia, consecuencias y clasificación de los riesgos
mediante un índice que se ha utilizado en este proyecto se presenta a se presenta en las tablas
6.13, 6.14 y 6.15.
Probabilidad
Calificación
Descripción
Improbable
1
El suceso es extremadamente difícil que ocurra una vez
Remoto
2
El suceso es difícil que ocurra una vez
Probable
3
Es posible que el suceso ocurra al menos una vez
Esperado
4
Es posible que el suceso ocurra más de una vez aunque
infrecuentemente
Frecuente
5
Es posible que el suceso ocurra frecuentemente
Tabla 6.13. Calificación en función de la probabilidad
Consecuencia
Calificación
Descripción
Despreciable
1
El suceso no causa daño o retraso
Moderado
2
El suceso causa daño menor y/o retraso hasta 2 días
Serio
3
El suceso causa daño reparable y/o retraso hasta 1 semana
Crítico
4
El suceso causa importantes daños reparables y/o retraso hasta 2
semanas
Catastrófico
5
El suceso causa daño irreparable y/o retraso mayor de 2 semanas
Tabla 6.14. Calificación en función de las consecuencias
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Nivel de
riesgo
Calificación
Descripción
Bajo
1-4
Riesgo tolerable sin medidas correctoras
Medio
5-9
Riesgo moderadamente tolerable. Medidas correctoras
pueden ser necesarias
Alto
10-15
Riesgo bordea la tolerabilidad. Se deberían identificar e
implementar medidas correctoras
Muy alto
16-26
Riesgo intolerable. Medidas correctoras necesarias
Tabla 6.15. Calificación del riesgo
6.6.3 Selección de TBM para el túnel de Nosoud
Los niveles de riesgo geotécnico para los tres tipos de TBM (abierta, escudo simple, doble escudo)
considerados para el túnel del Nosoud fueron los de la tabla 6.16:
Nº
Probabilidad
de
ocurrencia
Peligro
TBM abierta
TBM escudo
simple
TBM escudo
doble
Consec.
Riesgo
Consec.
Riesgo
Consec.
Riesgo
1
Roca dura y
abrasiva
4
2
8
2
8
2
8
2
Entrada de agua
4
4
16
2
8
2
8
3
Inestabilidad de
laterales
4
5
20
3
12
3
12
4
Inestabilidad del
frente
4
4
16
3
12
3
12
5
Huecos
kársticos
4
5
20
3
12
3
12
6
Zonas de falla
5
4
20
2
10
2
10
7
Estrechamientos
4
1
4
2
8
2
8
Tabla 6.16. Índices de riesgos geotécnicos para las 3 TBM consideradas
donde Riesgo = Probabilidad — Consecuencia
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Una tuneladora abierta es más barata y fácil de manejar, así como menos proclive a fallar si la
comparamos con otros tipos de TBM. Por tanto su aplicabilidad es la primera en evaluarse.
6.6.3.1
Excavabilidad
El parámetro más importante que debería considerarse a la hora de utilizar una TBM en condiciones
geotécnicas complicadas es si la TBM es económicamente capaz de excavar el túnel en secciones
duras y abrasivas.
La alta abrasividad de las rocas duras causa cambios de los discos frecuentes y por tanto el avance
de la máquina es problemático desde el punto de vista tanto del plazo como económico. La posible
presencia de minerales altamente abrasivos en determinados puntos de la traza podría impedir el
uso de una TBM abierta. Con ella, el índice de riesgo de acuerdo a la tabla es medio, con lo que es
posible que se requieran medidas correctoras.
6.6.3.2
Entrada de agua e inestabilidad de los laterales
Con la presencia de estratos de margas y pizarras en algunas formaciones se espera que tanto los
laterales como el techo presentes inestabilidades por la dirección de la estratificación. Por otra parte,
ciertos bloques de algunas formaciones que deslicen a lo largo del diaclasado podría causar
inestabilidades estructurales. La presencia del nivel freático en algunas formaciones con alta
permeabilidad empeoraría sin duda la situación. La adherencia de las TBM abiertas limita su
aplicación en estas circunstancias. El riesgo geotécnico debido al agua es muy alto, con lo que la
necesidad de un sostenimiento continuo de las paredes será inevitable como mínimo para el 20% de
la traza. Esto solo se puede realizar mediante una tuneladora con escudo, con lo que deja la decisión
entre una TBM de escudo simple o una de doble escudo.
El escudo simple es menos probable que se atasque, pero es más lento que el doble. En esta
aproximación se escogería este, ya que la instalación de un revestimiento de hormigón implica que
la inestabilidad de las paredes ya no es un serio problema.
6.6.3.3
Inestabilidad del frente
Basándose en un análisis de la estabilidad del frente, es esperable encontrar este problema en
pizarras y margas. Si esto aparece sería útil realizar un bulonado con fibra de vidrio a la roca.
También se podría realizar el gunitado del frente. A la hora de limpiar el material inestable es
necesario utilizar mallas de acero en la cabeza.
Como se ve en la tabla, el riesgo para la aplicación de TBM con escudo es alto (bordea la
tolerabilidad). Una vez aplicadas las correspondientes medidas correctoras, una tuneladora con
escudo puede pasar estas secciones.
6.6.3.4
Huecos kársticos
Aproximadamente el 80% de la traza del túnel consta de caliza. Por otra parte, todo el túnel está
bajo la línea del nivel freático. Por tanto, es posible encontrar un terreno kárstico. El riesgo derivado
de este fenómeno es alto para TBM con escudo. Por tanto se requiere la aplicación de medidas
correctoras como la ejecución de mechinales, relleno de los huecos y ejecución de paraguas de
micropilotes. Esto permite a este tipo de tuneladora superar estos problemas.
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6.6.3.5
Zonas de falla
Basándose en el estudio geotécnico se distinguieron 13 fallas a lo largo del túnel. Por tanto la
probabilidad de encontrarlas es frecuente. La anchura estimada de estas fallas se encuentra entre
0,5 y 2 metros. El riesgo, mirando en la tabla, es alto. Sin embargo mediante el estudio de la
estabilidad en este tipo de zonas se considera que con una TBM con escudo estas secciones son
superables.
6.6.3.6
Estrechamientos
El estrechamiento del terreno debe estudiarse cuidadosamente a la hora de usar una TBM con
escudo. El tamaño del simple respecto al doble tiene alguna ventaja, aunque por el contrario el
doble mediante su operación continua de excavación y revestimiento tiene más, ya que el tiempo de
exposición es menor.
En algunas secciones del túnel se espera que ocurra este fenómeno debido a la existencia de
estratos de calizas arcillosas con grandes sobrecargas. De todos modos la máxima convergencia a lo
largo de la traza se estimó del 2% en las zonas de mayor sobrecarga. Aunque el riesgo es medio, un
escudo doble es preferible por su rapidez de excavación en estas condiciones (ya que la deformación
va relacionada con el tiempo de exposición).
Así, de acuerdo a las condiciones geológicas y geotécnicas a lo largo del túnel Nosoud, la tuneladora
ideal debe tener como características principales la excavabilidad de un rango de roca desde débil a
buena, posibilidad de colocación de revestimiento de hormigón, una tasa de avance rápido y
capacidad para trabajar en condiciones difíciles. Los resultados de los análisis de estabilidad de los
laterales y del frente han indicado que la aplicación de una TBM abierta es limitada, con lo que es la
primera alternativa desechada.
En cuanto a la distribución de las diferentes unidades geológicas a lo largo de la traza del túnel,
parece claro que una TBM con escudo es aplicable a cualquiera de las secciones que nos podemos
encontrar. En otras palabras, tanto el escudo simple como el doble tienen la misma preferencia si
nos basásemos solamente en la evaluación de los riesgos. Sin embargo, de acuerdo a los ajustados
plazos de construcción se escogió una TBM de doble escudo por su operación continua (más rapidez
de avance) y su flexibilidad a la hora de afrontar condiciones difíciles.
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6.7 Análisis de riesgos en fase de construcción: diseño del escudo de
TBM: línea Bundang bajo el Río Han, Corea del Sur.
6.7.1 Introducción
Este proyecto forma parte de la línea Bundang, que une Wangsi-ri con Suwon mediante una pareja
de túneles paralelos bajo el río Han, tal y como se aprecia en la figura 6.9.
Figura 6.9. Situación del túnel en planta
El túnel tenía una longitud total de 1,270 km. Para la mayor parte de su construcción (zona situada
bajo el río) se determinó la utilización de una tuneladora de diámetro 8,1 metros. El resto se atacó
mediante el Nuevo Método Austriaco.
En el estudio geotécnico, además de los tradicionales sondeos, se realizaron perforaciones en otras
direcciones para un mejor estudio del terreno. También se realizaron tomografías eléctricas en 3D.
De estas investigaciones se encontró una zona de falla de una anchura aproximada de 60 metros en
la zona norte de la traza, con una disposición paralela al río. También se encontraron dos fracturas
importantes en el macizo hacia el sur.
En general los túneles se ubican en roca dura. La cobertera de roca es desde 14 hasta 22 metros en
general, aunque localizadamente puede descender hasta solamente 2 metros. La presión del agua
del río (que tiene una anchura de 773 metros) es de 30 t/m2, pero puede llegar hasta 50 t/m2 en
época de crecidas. El agua es por tanto una clara amenaza para la seguridad de la obra y sus
trabajadores. El perfil geológico de la traza se muestra en la figura 6.10.
La relación del túnel con la ciudad es obvia, ya no solo por el trazado sino también por los puntos de
comienzo y final del túnel, que como se puede ver están en el centro de la ciudad.
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Tabla 6.10. Perfil geológico de la traza
En este estudio se aplicó un árbol de eventos para prevenir el fallo del túnel analizando los sucesos
derivados del riesgo asociado a un evento inicial. La base sobre la que se desarrolló son las
opiniones de un grupo de expertos compuestos por responsables de túneles bajo agua, ingenieros
de TBM y proyectistas del túnel.
6.7.2 Análisis con árbol de eventos (ETA)
El paso más importante en un árbol de eventos es la selección de los sucesos iniciales, ya que
identifica los componentes que nos dirigen hacia el riesgo. En este estudio los sucesos iniciales se
seleccionaron mediante un checklist procedente de los datos y análisis realizados previamente
(Tabla 6.17).
Este estudio se centra en los sucesos iniciales ambientales, pese a que los aspectos humanos son
también importantes.
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Procedencia
Problema previsto
Observaciones
Experiencia
Pobres condiciones del terreno:
cavidades, baja excavabilidad,
caída de material, impactos en
la programación
Compañía japonesa de
tuneladoras con escudo
Memoria del proyecto
1. Zonas fracturadas, entrada
de agua
2. Alta presión freática
3. Uso de pozos: entrada de
agua
Yushin Corporation
Problemas conocidos
1. Pobres condiciones del
terreno: baja excavabilidad,
daños en las cabezas de corte
2. Pobres condiciones del
terreno con altas presiones
freáticas: inundación, impactos
en coste y plazo
1. 3 túneles bajo el agua: Seúl,
Pusan, Kwangju
2. 3 túneles bajo el mar (otros
países): Seikan, Aqualine,
Great belt
Análisis numérico y resultados
de los modelos
1. Alta presión freática: las
filtraciones avanzan 40mm/min
y suponen el 100% de la
presión hidrostática
2. Al perforar es muy posible la
entrada de agua
Hidrología
Lluvia: pueden crearse pozos
verticales debidos al desborde
del drenaje
Análisis con elementos finitos:
PENTAGON-3D, GACET (Lee
and Nam, 2004)
Periodo de retorno de 200 años
Tabla 6.17. Problemas de los túneles bajo el agua
Como resultado del análisis de los problemas recopilados, los eventos iniciales de la construcción de
este túnel se han identificado de acuerdo a tres casos:
•
Pobres condiciones del terreno
•
Alta presión freática
•
Lluvia extrema
La tabla 6.18 desgrana estos tres aspectos:
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Suceso inicial
Causa
Problema analizado
Zona de falla
Abundancia de juntas en la roca:
dificultad para controlar la dirección,
poco avance, atasco de la cabeza de
corte, accidentes durante el cambio o
reparación de la cabeza
Condiciones
pobres del
terreno
Alta presión
freática
Zona de fractura
Fugas de agua: inundación del túnel,
riesgos para la seguridad y salud,
pérdidas de equipamiento,
inestabilidad del frente, impacto en
coste y plazo
Poca cobertera de
roca
Trabajos de mejora del terreno:
impacto en coste y plazo
Máxima presión
de agua
Fugas de agua: inundación del túnel,
riesgos para la seguridad y salud,
pérdidas de equipamiento,
inestabilidad del frente, impacto en
coste y plazo
Pozos
Lluvia extrema
Presión de agua: inestabilidad del
frente, accidentes durante el cambio o
reparación de la cabeza
Lluvia extrema
(121 mm/h)
Crecida del río Han y del drenaje:
entrada de agua, inundaciones,
impactos en coste y plazo
Riesgo
1. Accidentes
2. Inundaciones
3. Colapso del
túnel
4. Impactos en
coste y plazo
1. Accidentes
2. Inundaciones
3. Colapso del
túnel
4. Impactos en
coste y plazo
1. Accidentes
2. Inundaciones
3. Colapso del
túnel
4. Impactos en
coste y plazo
Tabla 6.18. Identificación de los eventos iniciales
En este estudio la seguridad se define como medidas generales contra posibles problemas derivados
de los eventos iniciales. Varios factores asociados con las fases previas a la construcción y con
medidas a tomar durante ella se investigaron. Como resultado se tuvo que las funciones clave para
lograr la seguridad adecuada contra los sucesos iniciales antes descritos son:
•
Investigación/diseño
•
Planificación de procesos
•
Tipo de máquina
•
Gestión de la construcción
•
Refuerzos/revestimientos durante la construcción
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Se muestran en la tabla 6.19:
Eventos iniciales
Seguridad
A. Investigación/diseño
1. Estudio de sondeos e
investigación geotécnica
2. Introducir equipamiento para
prevenir inundaciones
3. Considerar altas presiones
de agua en el diseño del
revestimiento
B. Planificación de
procesos
1. Control del proceso de
excavación: excavar primero la
zona fracturada
C. Tipo de máquina
1. Elementos principales o
críticos a prueba de agua
D. Gestión de la
construcción
1. Control de la tasa de avance,
rotación de la cabeza de corte
2. Aplicar cabezas adecuadas
para terrenos desfavorables
E. Refuerzo/revestimiento
1. Inyecciones con jet grouting
2. Revestimiento instantáneo
A. Investigación/diseño
1. Monitorización en tiempo
real de presión del agua,
filtraciones, drenaje
2. Introducir equipamiento para
prevenir inundaciones
B. Planificación de
procesos
1. Excavar la sección TBM
antes que la NATM
C. Tipo de máquina
1. Aplicar sellado para el agua
a altas presiones
2. Introducir investigaciones
acústicas en las filtraciones del
frente
D. Gestión de la
construcción
1. Control de la tasa de avance,
rotación de la cabeza de corte
2. Aplicar cabezas adecuadas
para terrenos desfavorables
E. Refuerzo/revestimiento
1. Inyecciones con jet grouting
2. Revestimiento instantáneo
3. Sellado del revestimiento
Antes de la
construcción
Condiciones pobres
del terreno
En
construcción
Antes de la
construcción
Altas presiones
freáticas
En
construcción
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Observaciones
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A. Investigación/diseño
1. Monitorización en tiempo
real de presión del agua,
filtraciones, drenaje
2. Considerar características
hidrológicas para los pozos de
ventilación y cañones de acceso
B. Planificación de
procesos
1. Excavar la sección TBM
antes que la NATM
C. Tipo de máquina
1. Elementos principales o
críticos a prueba de agua
D. Gestión de la
construcción
1. No cambiar los discos en
condiciones de entrada de agua
E. Refuerzo/revestimiento
1. Instalación de aliviaderos
para prevenir inundaciones
Antes de la
construcción
Lluvia extrema
En
construcción
Tabla 6.19. Funciones clave para lograr la seguridad
En la figura 6.11 se realiza la estructura del árbol de eventos usado para la aplicación de las cinco
medidas de seguridad nombradas para cada uno de los tres sucesos iniciales. El éxito o fallo de la
aplicación de la medida de seguridad se identifica mediante un “sí” o un “no”. A continuación se
muestra el árbol realizado para el suceso inicial “Condiciones pobres del terreno”:
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Figura 6.11. Resultado del árbol del evento “condición pobre del terreno”
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6.7.3 Análisis cuantitativo
El árbol de eventos se utiliza también para una evaluación cuantitativa del riesgo. El accidente, la
probabilidad del camino que lleva a ese accidente y la cuantificación de los resultados para cada
camino se obtuvieron mediante la ponderación de las estimaciones realizadas por cuatro expertos.
La tabla 6.20 muestra la probabilidad estimada del éxito de cada función de seguridad.
Seguridad
Pobres condiciones
del terreno
Altas presiones
freáticas
Lluvia extrema
A. Investigación/diseño
0.02
0.15
0.40
B. Planificación de
procesos
0.13
0.30
0.19
C. Tipo de máquina
0.65
0.68
0.73
D. Gestión de la
construcción
0.63
0.65
0.63
E.
Refuerzo/revestimiento
0.38
0.56
0.28
Tabla 6.20. Probabilidad de éxito de cada función de seguridad
La probabilidad de ocurrencia de cada camino se calcula a partir de la probabilidad de éxito o fracaso
para cada función de seguridad. Por ejemplo,
P3 es P(ABCD*E|condiciones pobres del terreno) = P11—P21—P31—P42—P53 =
0.02—0.13—0.65—0.37—0.38 = 0.0002
donde Pij es la probabilidad del suceso ij, y la letra con asterisco significa un caso de fracaso o fallo.
La letra sin asterisco representa el caso de éxito.
La ocurrencia de un accidente se representa en el árbol mediante Y. El caso contrario se representa
por N. El resultado de un camino con accidente se representa mediante la gravedad del accidente.
La gravedad se clasifica en cinco categorías (tabla 6.21):
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Gravedad
Concepto
Condiciones
pobres del
terreno
Altas presiones
freáticas
Lluvia extrema
Catastrófico
Ruina del túnel
0.08
0.05
-
0.17
0.06
0.09
0.34
0.45
0.36
Gran daño al
túnel
Crítico
Gran retraso/Gran
impacto
ambiental
Cierto daño al
túnel
Serio
Cierto
retraso/cierto
impacto
ambiental
Pequeño
Pequeñas
reparaciones
0.25
0.19
0.42
Despreciable
Ligero impacto en
la programación
0.16
0.25
0.13
Tabla 6.21. Clasificación de la gravedad
La probabilidad de un accidente asociado con los sucesos iniciales se calcula como sigue:
•
En el caso de “condiciones pobres del terreno” o “altas presiones freáticas”: 1) se asume que
las medidas englobadas en A (investigación/diseño) y B (planificación de procesos) no
pueden prevenir la ocurrencia del accidente y el efecto de la aplicación de esas medidas es
relativamente pequeño, ya que están orientadas a atenuar las consecuencias. 2) en C (tipo
de máquina) es posible la prevención de posibles problemas. 3) D (gestión de la
construcción) es muy importante durante la construcción. 4) E (refuerzo/revestimiento) se
clasifica como el factor más importante ya que la mayoría de los problemas pueden ocurrir si
las medidas a adoptar se toman demasiado tarde.
•
En el caso de “lluvia extrema”: 1) A (investigación/diseño) es muy importante porque tiene la
capacidad de prevenir y evitar el accidente. 2) B (planificación de procesos) y E
(refuerzo/revestimiento) no tienen una influencia significativa en la prevención del accidente
y el efecto de su aplicación es relativamente pequeño ya que van orientados a reducir las
consecuencias. 3) C (tipo de máquina) y D (gestión de la construcción) juegan un papel
importante porque son capaces de prevenir la ocurrencia de los problemas.
Para el caso de “condiciones pobres del terreno”, la probabilidad de que no haya accidentes
P(N|condiciones pobres del terreno), es 0,41, resultante de sumar P1, P2, P9, P10, P17, P18, P25 y
P26. Por tanto, la probabilidad de ocurrencia de un accidente, P(Y|condiciones pobres del terreno),
es 0,59.
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Realizando lo mismo para los otros dos eventos iniciales, se tiene que las probabilidades de
ocurrencia de accidentes es de 0,56 para “altas presiones freáticas” y 0,46 para “lluvia extrema”.
Por tanto según el análisis hay una alta probabilidad de accidentes con las medidas consideradas.
La clasificación de la gravedad se representa en el árbol en C1 a C32, y muestra que los factores
más importantes son el tipo de máquina a emplear (TBM) y la gestión de la construcción.
La probabilidad y consecuencia de cada camino se calculan de acuerdo a la gravedad de las
consecuencias mostrada en la tabla 6.21. Un ejemplo: la probabilidad de ocurrencia de una
catástrofe asociada a condiciones pobres del terreno, P(catástrofe|condiciones pobres del terreno),
es 0,08 por la suma de P1, P2, P9, P10 y P26.
6.7.4 Clasificación del riesgo
Los niveles de riesgo de calculan con base a la gravedad de las consecuencias de la tabla 6.21 junto
con la probabilidad de ocurrencia de los eventos iniciales (tabla 6.22, Brown, 1999).
Categoría
Probabilidad de ocurrencia (%)
Alta
>50
Media
10-50
Baja
<10
Tabla 6.22. Clasificación de la probabilidad de ocurrencia (Brown, 1999)
La clasificación del riesgo se estima mediante tabla 6.23:
Frecuencia
Gravedad de las consecuencias
Catastrófico
Crítico
Serio
Pequeño
Despreciable
Alta
1
1
1
2
2
Media
1
1
2
2
3
Baja
2
2
2
3
3
Tabla 6.23. Clasificación del riesgo
Así se establecen tres niveles de riesgo, donde el valor más bajo (1) representa los mayores
peligros. Así se planea la aplicación de medidas correctoras adicionales para el nivel 1. Para mejoras
concretas y detalladas de los riesgos son necesarios criterios globales de aceptación del riesgo. Los
objetivos se presentan en las tablas 6.24, 6.25 y 6.26:
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Nivel de riesgo
Probabilidad de ocurrencia
Nivel recomendado
Analizado
Objetivo
1
0,25
0,05
I
2
0,59
0,65
II
3
0,16
0,30
III
Tabla 6.24. Objetivos para “condición pobre del terreno”
Nivel de riesgo
Probabilidad de ocurrencia
Nivel recomendado
Analizado
Objetivo
1
0,11
0,05
I
2
0,64
0,65
II
3
0,25
0,30
III
Tabla 6.25. Objetivos para “altas presiones freáticas”
Nivel de riesgo
Probabilidad de ocurrencia
Nivel recomendado
Analizado
Objetivo
1
0,09
0,05
I
2
0,78
0,65
II
3
0,13
0,30
III
Tabla 6.26. Objetivos para “lluvia extrema”
En las tablas 6.24, 6.25 y 6.26, los niveles de riesgo altos son los casos que necesitan medidas
correctoras importantes para reducir el nivel de riesgo o eliminar los sucesos que pueden
desencadenar ese riesgo. En el nivel de riesgo medio se considera la aplicación de las medidas para
reducir el riesgo o eliminar los factores desencadenantes. El nivel de riesgo bajo requiere una
gestión activa de la construcción.
Para proponer las medidas se llevó a cabo un método consistente en llevar la probabilidad de
ocurrencia del desastre al nivel de un objetivo marcado. El nivel objetivo se decidió para suprimir la
posibilidad de ocurrencia de catástrofes. Para el nivel 1 de riesgo se fija el 5%, de forma que al
reducir este se amplían ligeramente las probabilidades de los niveles 2 y 3.
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El nivel óptimo recomendado ha sido investigado para satisfacer criterios económicos y de
seguridad, ya que la excesiva aplicación de medidas acabaría por resultar un despilfarro. Como
resultado del árbol de eventos realizado se identificaron una serie de acciones y se aplicaron a la
construcción del túnel. Por ejemplo se utilizaron discos de 17 pulgadas de diámetro en lugar de las
de 14. Estas recomendaciones, además de las mediadas de seguridad originales, reducen la
probabilidad de la ocurrencia de desastres bajo los niveles objetivo. A continuación se muestra la
tabla 6.27 con estas medidas:
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Categoría
Medidas
Nivel recomendado
La ejecución de sondeos es
complicada por el escaso espacio, o
por la tuneladora: en la TBM se
deben habilitar “puertos” para estos
equipamientos
II
Los equipamientos de prevención de
inundaciones deben estar
conectados con la red de
emergencias y con un sistema de
evacuación
II
Para el sellado del revestimiento la
selección del material es muy
importante: hay que usar material
excelente aunque sea caro
I
Antes de excavar las secciones
NATM se debe excavar espacio
suficiente para la TBM
II
Evitar la instalación de la TBM y la
excavación inicial en la temporada
de lluvias
I
Efecto de las altas presiones de
agua en el sistema de descombro:
usar cintas adecuadas
I
Altas probabilidades de problemas
de seguridad, coste y plazo con
discos de 14” en zonas poco
homogéneas: utilizar discos de 17”
II
Aplicar un sellado de emergencia en
zonas con altas presiones de agua
I
Fallos mecánicos en zonas de
terreno difícil: el diámetro principal
de soporte ha de ser mayor que la
mitad del diámetro exterior del
escudo
II
Fallos del sistema de desescombro
en zonas heterogéneas: picado del
escombro
II
Abrasión de los discos en terrenos
duros: aplicar una punta
redondeada en la cabeza
II
Gestión de la
construcción
Mejora de la impermeabilización y
antiabrasión de los discos y sistema
de desescombro: inyectar lechada al
frente
II
Refuerzo /
revestimiento
Equipar la TBM con equipamiento
para inyecciones
II
Investigación / diseño
Planificación de
procesos
Evitar /reducir el riesgo
Tipo de máquina
Control activo
Control pasivo
Transferencia del
riesgo
Control de la magnitud
del riesgo
Para minimizar pérdidas y mejorar
la eficiencia, suscribir un seguro de
accidentes y para la maquinaria
importante
Tabla 6.27. Medidas correctoras
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7 Conclusiones
La gestión de riesgos se debe incluir como una parte integrada en la planificación y construcción en
obras subterráneas en general y en túneles en particular. Las conclusiones generales que se pueden
extraer son:
•
El establecimiento de una Política de riegos desde las primeras fases del proyecto habilita una
actitud de los agentes e implica una toma de conciencia global sobre los riesgos.
•
Se recomienda identificar los riesgos así como medidas correctoras lo antes posible en el
desarrollo del proyecto. Durante la fase de prediseño hay muchos parámetros que pueden
ajustarse para reducir los riesgos, mientras que en la fase de diseño propiamente dicho
decisiones como el trazado y el método general de construcción ya están tomadas y los
parámetros en los que se puede operar para reducir el riesgo son más limitados en sus
efectos.
•
El juicio experto es una herramienta útil a la hora de identificar y evaluar los riesgos.
•
La evaluación de riesgos durante el proceso de licitación es algo que debería realizarse a la
hora de evaluar a los diferentes licitadores. También ayuda de cara a la redacción final del
contrato.
•
Estadísticas y herramientas generales de análisis de riesgos pueden ser usadas con éxito en
aplicaciones subterráneas para tratar las incertidumbres de forma más rigurosa. Se destaca
entre ellas los árboles de decisión, árboles de fallo, árboles de eventos y simulaciones de
Monte Carlo.
•
Estas herramientas pueden ser utilizadas para seleccionar la solución óptima entre varias
opciones disponibles.
•
Hay que hacer especial hincapié en el análisis para escoger el método de excavación.
•
En el caso de tuneladoras la elección de la TBM que mejor se adapta al caso concreto es
clave.
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Septiembre 2011
GESTIÓN DE RIESGOS EN PROYECTOS DE TÚNELES
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