Del subsuelo al bajo cero
Para el contrato de rehabilitación del muro de la presa de la central hidroeléctrica sueca de Jäpströmmen y las tres compuertas del aliviadero se están utilizando técnicas de hidrodemolición con el equipo robótico de hidrodemolición Aqua Cutter de Aquajet, incluidas operaciones submarinas y temperaturas nocturnas de -25ºC.
La empresa sueca E-Schakt, especialista en hidrodemolición, ha empezado a trabajar en el importante contrato de remodelación de la presa de hormigón y los tres aliviaderos de la central hidroeléctrica de Jäpströmmen, a unos 80 km al oeste de Ostersund, en el centro de Suecia, para hacer frente al aumento del volumen de agua.
Construida en 1944 y situada en el lago Kallsjön, los muros de la presa y las estructuras de hormigón de las tres compuertas del aliviadero se han deteriorado mucho como consecuencia de los deficientes métodos y materiales de construcción iniciales y del mantenimiento posterior.
La región experimenta temperaturas bajo cero durante todo el invierno, lo que provoca daños considerables por «escarcha y hielo» en las caras de hormigón, con grietas extensas.
El gran crecimiento de musgo en los muros de hormigón en los meses de verano ha agravado aún más la situación, lo que ha provocado más filtraciones de agua en las fisuras del hormigón.
Fortum, la empresa privada explotadora de la central que suministra energía a la red nacional del país, ha adjudicado a Skanska un contrato de dos años para la rehabilitación completa de los muros de la presa, las estructuras de las compuertas y las tres compuertas del aliviadero.
Inicio de la Fase 1
Se adjudicó a E-Schakt un subcontrato de 3 fases, comenzando los trabajos de la Fase 1 en septiembre de 2009, para la eliminación de hormigón en la losa superior y el muro de fondo de la presa, además de la estructura de la compuerta 3; todo ello exigía técnicas de hidrodemolición.
A continuación, Skanska sustituirá las zonas tratadas por hormigón nuevo y, cuando sea necesario, nuevo refuerzo, listo para que E-Schakt inicie la Fase 2.
Está previsto que se inicie en mayo de 2010, utilizando de nuevo la hidrodemolición en el muro de la presa del lado del lago, incluidas las operaciones submarinas y la pasarela 2.
El tercer contrato de 12 semanas está previsto para noviembre de 2010 e incluirá la compuerta 1 más la eliminación de una pequeña cuarta compuerta y su sustitución por una nueva estructura de muro de presa.
El uso de técnicas de hidrodemolición garantiza que no se dañen los refuerzos, minimiza el riesgo de una buena eliminación de hormigón, elimina la contaminación por polvo y sílice cristalina y deja una superficie de adherencia superior. Además, es sustancialmente más rápido que los métodos de retirada mecánica y también requiere mucha menos mano de obra.
Hidrodemolición
E-Schakt está utilizando equipos de hidrodemolición de la empresa sueca Aquajet Systems, que incluyen un robot HVD Evolution Aqua Cutter, un Aqua Frame para operaciones subacuáticas y un grupo electrógeno PP-700 Ecosilence.
Muro de la presa
Con una longitud total de 41,8 m, la estructura de hormigón de la presa tiene una altura máxima de 14 m, una losa superior de 2,5 m de ancho y una base de 6 m de ancho.
En la Fase 1, E-Schakt ha retirado 500 mm de hormigón de la losa superior y, en un periodo de cinco semanas, ha completado prácticamente la hidrodemolición del muro lateral de la presa hasta una profundidad de 200 mm, utilizando tanto el robot Aqua Cutter como Aqua Frame para la cara en ángulo.
Una característica clave del robot Aquajet ha sido, según el capataz de obra de E-Schakt, Andreas Nordström, la capacidad de realizar cortes geométricos triangulares, una característica única de los sistemas Aquajet.
Con tres secciones triangulares de la «cara» del muro, cada una de 4 m x 2 m, el sistema eliminó la necesidad de emplear métodos alternativos que llevaban mucho tiempo.
«Otra ventaja ha sido el mástil de 12 m de altura, que nos ha permitido trabajar a la máxima altura».
Un canal de 1 m de profundidad excavado a lo largo de la «cara» de la presa proporcionará acceso para que el robot Aqua Cutter siga retirando el hormigón deteriorado por debajo del nivel del suelo.
Durante el contrato de la segunda fase, E-Schakt retirará 5,5 m de hormigón en el elemento vertical del lado de aguas arriba de la presa hasta una profundidad de 200 mm; incluyendo al menos 1 m bajo el agua.
Para esta operación, el robot Aqua Frame se colocará en el muro vertical aguas arriba de la presa y los buzos lo fijarán al muro. Después, en estrecha colaboración con los buzos de Skanska, el operador del E-Schakt podrá continuar la operación de hidrodemolición bajo el agua a distancia desde la superficie.
El Bastidor Aqua incluye raíles laterales de 8 metros con un raíl transversal de 4 metros para soportar la lanza oscilante en el cabezal de power head transversal con su boquilla para seguir funcionando a 1000 bares a una velocidad de 260 l/min – 330 l/min en función de la profundidad de eliminación.
Compuertas de aliviadero
La instalación de Järpströmmen consta de tres compuertas de aliviadero de acero, una con pozo de compuerta y dos sin pozo, con aliviaderos de losa de hormigón.
Las tres puertas tienen una longitud total de casi 60 m y una altura máxima de 16 m.
A lo largo de cada una de las tres fases de remodelación, se retirará una sola compuerta por turno para su voladura y retratamiento. Tras la retirada de la compuerta, se aplicarán técnicas de hidrodemolición en todas las estructuras de hormigón de las compuertas.
Normalmente, este aspecto plantearía problemas a los contratistas por los numerosos ángulos que hay que tratar, pero, según Andreas Nordström, «es el elemento más complicado, pero confiamos en que el exclusivo sistema de control del Aquajet nos ayude a cumplir los plazos».
En total, el contrato prevé la retirada de más de 162 m3 de hormigón de la presa y 439 m3 para los tres aliviaderos.
Temperaturas de congelación
La probabilidad de que las temperaturas nocturnas desciendan por debajo de -20ºC es la principal preocupación del subcontratista durante las operaciones de los meses de invierno.
«Actualmente, a mediados de octubre estamos experimentando temperaturas diurnas de -9ºC», confirma Andreas.
«Con el río aguas abajo ya congelado para el invierno, el proyecto podría convertirse en un gigantesco cubo de hielo. Hoy sólo hace -7ºC, pero por la noche hace mucho más frío».
Para evitar que las mangueras se congelen durante la noche, E-Schakt ha recurrido a hacer pasar continuamente agua por las mangueras de alta presión durante toda la noche y, desconectando el grupo electrógeno, hacer pasar el agua al río aguas abajo.
También se mantiene un circuito calentado en las bombas de agua en funcionamiento 24/7 y también se aplica anticongelante a las manguerasTambién se mantiene un circuito calentado en las bombas de agua en funcionamiento 24/7 y también se aplica anticongelante a las mangueras.
«Se trata de prepararse para el descenso nocturno de la temperatura, de lo contrario tendremos un verdadero problema a la mañana siguiente», añadió.
Cada mañana, a primera hora, se hace pasar aire a alta presión por las mangueras para limpiar el anticongelante antes de volver a conectarlas a la unidad motriz.
Del mismo modo, durante las pausas diurnas para las comidas y las reuniones, los equipos se mantienen en «reposo» en lugar de apagarse.
A lo largo de cada contrato de 12 semanas, E-Schakt tiene un equipo de tres operarios que trabajan en turnos de 12 horas, 7 días a la semana en un ciclo de cambio de 7 días.
Central hidroeléctrica de Järpströmmen
La central se construyó en 1944 y cuenta con tres tubinas de 118 MW que proporcionan 415 GWh/año de electricidad a la red nacional.
Con una altura de caída de 66 m hasta la planta subterránea, las turbinas se alimentan de un caudal de agua de 220 m3/seg procedente del lago Kallsjön, de 156 km2, el sexto lago más grande de Suecia, con una profundidad de 134 km.