Desde siempre, construir obra nueva ha resultado más llamativo que mantener y mejorar las estructuras existentes. Si bien los materiales de construcción actuales presentan una gran variedad y calidad, y son más sofisticados que los antiguos, curiosamente requieren más mantenimiento que, por ejemplo, las emblemáticas obras de piedra de los romanos. 

Para poder definir un mantenimiento adecuado que alargue lo máximo posible la vida útil de una estructura, que empieza justo al terminar la obra, es necesario pasar por un proceso de estudio. En primer lugar, es primordial disponer de datos sobre el estado real de la estructura. Para tal fin, hace falta ir a campo, visitar la estructura objeto de estudio y realizar una inspección. En España hay guías e instrucciones que definen los diferentes tipos de inspecciones. Es el caso, por ejemplo, de la Instrucción sobre las inspecciones técnicas en los puentes de ferrocarril, la ITPF-05, que define tres tipos: la básica, la principal y la especial. Para otras clases de estructuras existen documentos similares. 

Modelo 3D realizado con fotogrametría del viaducto Martín Gil. / INFOGRAFÍA_INECO

Estas inspecciones son visuales y la información a obtener sobre el estado funcional y resistente de la estructura depende, en gran medida, de las virtudes y capacidades del inspector. El enfoque centrado en obra nueva de las universidades genera una carencia de enseñanzas relacionadas con el comportamiento en el tiempo de las estructuras existentes, lo cual, combinado con otros factores, incrementa la complejidad de la evaluación. 

El viaducto Martín Gil, de la línea Zamora-A Coruña, fue durante un tiempo el de arco más largo del mundo construido en hormigón, con una luz libre real de 192,4 metros en el vano central

Estos factores son, por ejemplo, la infinidad de tipologías estructurales, la gran variedad de tipos de materiales (hormigón, acero, mixtos, piedra, compuestos…) y un amplio abanico de patologías producidas por causas mecánicas, químicas o físicas. A estos factores se tiene que añadir que la mayoría de las estructuras no están pensadas para ser inspeccionadas: muchos elementos se encuentran ocultos o son de difícil acceso. Otro enemigo del inspector son las condiciones meteorológicas adversas, que pueden complicar mucho los trabajos al aire libre.

Ineco, que comenzó a realizar inspecciones de puentes ferroviarios en los años 90, es miembro, prácticamente desde su inicio en el año 2010, de la Asociación de Reparación, Refuerzo y Protección del Hormigón (ARPHO), y desde 2020,  también de la Asociación Europea de Reparación, Refuerzo y Protección de la Construcción, (ACRP, por sus siglas en inglés). 

Plano de planta y alzado del refuerzo del viaducto sobre el río Miño en Ourense (AVE Madrid-Galicia). / PLANO_INECO

En la actualidad, los especialistas en inspección de estructuras de Ineco prestan servicio tanto a clientes externos como, de modo transversal, a todas las áreas de la compañía –aeroportuaria, ferroviaria, carreteras– en el análisis de todo tipo de edificaciones: puentes, estaciones, terminales de aeropuertos, construcciones portuarias… Los trabajos suelen constar de dos fases: la primera, de inspección en campo, que a menudo incluye campañas de ensayos; y una segunda en gabinete, para la elaboración de informes de inspección y de proyectos de rehabilitación y refuerzo. 

La redacción del proyecto y la ejecución de las obras apenas son el inicio de la vida útil de las estructuras, si bien se trata de una fase muy importante en la que se establece la base para el buen funcionamiento y la durabilidad a largo plazo. No obstante, ninguna estructura tiene una vida eterna. Con una buena definición del proyecto, una ejecución con los materiales adecuados y un control estricto durante la obra, a su vez acompañado por un mantenimiento preventivo y correctivo durante toda su vida útil, es posible alcanzar edades de más de 100 años… aunque llegar a la longevidad de las obras de los romanos está por ver.

En el transcurso de las campañas de inspección de infraestructura de las líneas de alta velocidad se han detectado deficiencias en los sistemas de drenaje de algunos tramos. Estas deficiencias se solucionan dentro de los niveles normales o intensos de lluvias mediante ampliaciones y mejoras de la red de drenaje, basadas en una dotación de recursos localizada.

No obstante, como se ha puesto de manifiesto en ocasiones, pueden darse niveles pluviométricos calificables de catastróficos que exceden toda previsión o programación normal. La magnitud de las lluvias, la escasa pendiente del terreno, la baja cota de las vías y la insuficiencia de los elementos de drenaje son factores que pueden dar lugar a incidencias en la plataforma ferroviaria.

Es el caso del incidente ocurrido el 2 de julio de 2014 en la línea de alta velocidad Madrid-Alicante, a la altura de la localidad de Alpera (Albacete). Las intensas lluvias caídas en la zona provocaron una gran acumulación de agua junto a la plataforma. El flujo arrastró el balasto, dejando desguarnecida la vía y causó su hundimiento. A raíz de este incidente se inician los preparativos para encargar a Ineco el estudio para determinar las zonas potencialmente inundables en las líneas de alta velocidad en explotación.

Para conseguir la mejora de la red de drenaje se requiere redactar un estudio hidrológico utilizando modelos hidráulicos bidimensionales, mediante la aplicación de lluvia neta (asociada a los periodos de retorno de 100 y 500 años) y el análisis conjunto del sistema de drenaje transversal y longitudinal.

Los modelos permiten estudiar el comportamiento del flujo en intercuencas y zonas de llanura, así como la altura de la lámina de agua en cualquier punto. Las simulaciones contemplan el efecto de la laminación de avenidas aguas arriba de las obras y el efecto presa de los obstáculos existentes aguas abajo. Además, se puede comprobar la velocidad del flujo y detectar zonas con riesgo de erosión.

La magnitud de las lluvias, la escasa pendiente del terreno, la baja cota de las vías y la insuficiencia de los elementos de drenaje son factores que pueden dar lugar a incidencias en la plataforma ferroviaria

Metodología

En primer lugar, se recopila información del trazado y del sistema de drenaje para realizar un inventario de las obras de paso. Se consultan las inspecciones existentes y las incidencias registradas. Se realiza un análisis hidro-geomorfológico de la traza que permita una selección de los tramos a estudiar con los modelos bidimensionales, a la vez que se clasifican estos en función de su prioridad.

A continuación, se prepara el Modelo Digital del Terreno (MDT), para lo que se une el modelo con paso de malla de 5 m (datos del vuelo LIDAR del PNOA) con la topografía escala 1:1.000 de la traza de la línea. Así, se obtiene un MDT único con paso de malla de 2 m, que incorpora las aperturas del terreno propias de las grandes obras de paso del tramo de línea a estudiar y de otras infraestructuras próximas.

Paralelamente, las precipitaciones en cada uno de los tramos se obtienen de la publicación ‘Máximas lluvias diarias en la España Peninsular’ de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento, del año 1999. La intensidad de la precipitación en función de la duración de esta se calcula mediante las curvas IDF (Intensidad-Duración-Frecuencia) de la Agencia Española de Metorología, la AEMET. Para la obtención de la lluvia neta se considera, además de las precipitaciones, la retención del terreno con los datos de la capa SIG del Umbral de Escorrentía suministrada por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente a través de su proyecto CAUMAX.

El siguiente paso es generar el modelo bidimensional con el programa Infoworks ICM. El modelo define el terreno mediante un mallado triangular a partir de los datos del MDT, utilizando líneas de rotura que marcan las principales trazas de los taludes de la plataforma, zonas con distinto tamaño de malla (más fino en torno a la plataforma) y polígonos con diferentes rugosidades del terreno. El modelo incluye además otros elementos, entre los que destacan las pequeñas obras de drenaje, que simulan el flujo de forma unidimensional. Una vez validado, pueden cargarse los datos de lluvia y realizar las simulaciones en ICM.

Se clasifican los tramos de la línea en función del riesgo, delimitando las zonas potencialmente inundables. Así, se obtienen los planos de tramificación del riesgo potencial de inundación y Los resultados del estudio de cada eje se plasman en un informe

Resultados de los modelos bidimensionales

En primer lugar, se simulan seis episodios de lluvia correspondientes al periodo de retorno 500 años, cuya duración está relacionada con el tiempo de concentración de la cuenca más importante. Una vez realizadas las simulaciones, se comprueba si la plataforma resulta afectada.

Si no hay afección, el proceso termina y el tramo sería de riesgo bajo. En caso contrario, habría que simular los mismos episodios de lluvia con el periodo de retorno 100 años. Si se afecta solo para T500, se considera riesgo medio. Si también lo está para T100, el riesgo es alto.

Según el criterio anterior se clasifican los tramos de la línea en función del riesgo, delimitando las zonas potencialmente inundables. Así, se obtienen los planos de tramificación del riesgo potencial de inundación. Los resultados del estudio de cada eje se plasman en un informe tipo memoria. En el conjunto de los cuatro ejes se han estudiado 2.351 km de traza y se han realizado 89 modelos 2D, con una longitud total de 810 km.

Por último, se propone un plan de actuaciones para todos los tramos con riesgo alto y para los tramos con riesgo medio asociados a estos. Se recomienda analizar los modelos 2D, identificar los datos complementarios necesarios (fotografías y topografía de detalle), inspeccionar la zona en campo, definir las soluciones apropiadas, realizar nuevas simulaciones y, en su caso, redactar los proyectos constructivos oportunos. Además, deben analizarse el resto de los tramos con riesgo medio para valorar la necesidad de llevar a cabo estas actuaciones en los mismos.

Por otro lado, conviene identificar otras líneas de alta velocidad que puedan entrar en explotación próximamente, evaluar la información disponible de incidencias, inventarios e inspecciones, la documentación de los proyectos as built y la disponibilidad de topografía (vuelos de la traza).