Variante para la Presa Hoover, EE. UU.

A comienzos de los años 2000, la congestión del tráfico en la U.S. Highway 93, que cruza la presa Hoover sobre el río Colorado, estaba dejando de ser un punto caliente para convertirse en una seria carga económica. 

La autovía es el principal corredor comercial entre Arizona, Nevada y Utah, así como la ruta del North American Free Trade Agreement (NAFTA) entre México y Canadá. El intenso tráfico junto combinado con las estrechas curvas de la carretera originaban una situación potencialmente peligrosa para los visitantes de la presa Hoover y las propias instalaciones de la presa.

La variante de la presa Hoover, un proyecto de construcción de cinco años y 240 millones de dólares, arrancó en 2005 con el objetivo de aliviar la congestión de tráfico y ofrecer una vía alternativa para cruzar el río junto a la presa. Incluía 6 km de carretera, ocho puentes, pasos para la fauna, un puente de 579 m de longitud sobre el río Colorado e infraestructuras mejoradas para peatones y visitantes.

El Reto

Construir el puente técnicamente más complejo de América del Norte.

El puente Mike O’Callaghan-Pat Tillman Memorial Bridge acabado transcurre paralelo a la presa Hoover sobre el río Colorado entre Arizona y Nevada.

La Solución

La variante de la presa Hoover, un proyecto de construcción de cinco años que finalizó en octubre de 2010, es ahora una ruta de paso alternativa para cruzar el río junto a la presa. Comprende 6 km de carretera, ocho puentes, pasos para la fauna, un puente de 579 m de longitud sobre el río Colorado e infraestructuras mejoradas para peatones y visitantes.

Seis Fases de Construcción

Dada su magnitud, el proyecto se dividió en seis fases. Los equipos Putzmeister se desplazaron al lugar de la obra en la etapa inicial de la fase del acceso desde Arizona, que contemplaba la construcción de una autopista en dirección este, mientras que la fase de autopista de acceso desde Nevada transcurría en dirección oeste. Se conectaron en el centro, a la altura del nuevo puente sobre el río Colorado, que se extiende de uno a otro lado del Black Canyon aproximadamente 457 m al sur de la presa Hoover.
  
La construcción del acceso desde Arizona, un proyecto de 21,5 millones de dólares, comenzó a principios de 2003. Esta fase abarca 2,9 km de autovía de cuatro carriles que conducen desde la Arizona U.S. 93 hasta el nuevo puente que cruza el río Colorado.

Fue necesario mover montañas literalmente para abrir paso a la autopista y el puente y el terreno excavado era extremadamente escarpado y rocoso. A menudo, una pista construida un día para un acceso especial era desplazada al día siguiente. Como cabe suponer, las condiciones eran cualquier cosa menos ideales para la circulación e instalación de equipos de distribución de hormigón.

No obstante, las autobombas Putzmeister utilizadas para el proyecto no sucumbieron en ningún momento ante el obstinado terreno y desempeñaron su cometido cuatros días a la semana durante un periodo de 14 meses. Las bombas, con tamaños de 32 a 58 m, fueron proporcionadas por Quinn Concrete Pumping, Inc. (Quinn) de Las Vegas, Nevada, el subcontratista exclusivo de bombas de hormigón para el acceso desde Arizona.

Dos tercios del vertido de hormigón se consumieron en el forjado reticular, que incluía canales de derivación subterráneos para el drenaje de agua. Sin embargo, la estructura de hormigón más llamativa era la del puente Sugarloaf Mountain Bridge, un puente de 274 m de longitud sobre un cañón en el flanco este de la Sugarloaf Mountain. Este puente necesitó ocho grupos de pilares, anchos en la base y ahusados hacia la parte superior. Construido siguiendo el sistema de rayuela, el encofrado con biselado especial iba saltando de uno al siguiente.
 

Vertido Crítico del Tablero del Puente

Aunque todos los vertidos de hormigón eran relevantes, el vertido final del tablero del puente fue, con mucho, el más crítico. Un observador circunstancial no había apreciado nada inusual. Los experimentados equipos de construcción, sin embargo, extremaron las precauciones para asegurar que la maquinaria de distribución de hormigón no rompiese el nuevo puente, situado a 43 m de altura sobre el suelo. «El hormigón del puente estaba todavía fresco», señala Steve Heimark, director de operaciones de Quinn. «En consecuencia, en lugar de avanzar hasta el borde del último vertido del tablero y utilizar una pluma más pequeña para terminar la última sección de 18,3 m por 30,5 m, optamos conscientemente por eliminar cualquier variable de riesgo de la ecuación.

Heimark añade: «Por consiguiente, solicitamos a los ingenieros del contratista general que nos ayudasen a calcular la integridad estructural de uno de los pilares del puente. En caso de que la estructura fuera suficientemente resistente, sería una alternativa más segura para situar la maquinaria de distribución de hormigón sobre este punto».

El pilar resultó tener la resistencia necesaria para soportar la presión ejercida al bombear hormigón junto con el peso combinado de 118.000 kg de dos camiones hormigonera y una autobomba 52-Meter. La confirmación del pilar del puente como nuevo punto de instalación requería más longitud y obligó a recurrir a la bomba 52-Meter.

Aunque la nueva ecuación de instalación implicaba el uso de una bomba más grande, ahora sería posible la descarga simultánea de dos camiones hormigonera en la tolva de la bomba. En claro contraste con el plan original, que preveía la descarga de un solo camión cada vez.

Haciendo gala de una excepcional preocupación por la seguridad, Quinn colocó además planchas de acero de 1,5 m x 2,4 m debajo de las patas de apoyo delanteras de la pluma para mayor seguridad y distribuir la carga sobre una superficie más grande.

Quinn Isley, propietario de Quinn Concrete Pumping, afirma: «Incluso la mejor mezcla de Vegas es peor que cualquier otra mezcla del país entero y las especificaciones de mezcla para este proyecto no fueron una excepción. Una combinación brutal de áridos gruesos y arena gruesa resultó imposible de bombear para las bombas de la competencia contratadas inicialmente para realizar el proyecto.

Las cosas cambiaron al enviar nuestra bomba Putzmeister con su válvula «S» de boca grande, que consiguió engullir sin problemas esta difícil mezcla».

Situada apenas a unas pulgadas del borde del acantilado montañoso junto a la presa Hoover, una autobomba Putzmeister 58-Meter desplegaba su larga pluma de 57 m hasta la extensión máxima para bombear hormigón a la tolva de otra bomba con pluma emplazada en una quebrada situada más abajo.

Irónicamente, la unidad situada más abajo, una Putzmeister 42-Meter, estaba colocada también cerca del borde de otro acantilado que daba al río  274 m más abajo. Su pluma también estuvo desplegada hasta su alcance máximo de 42 m para bombear el hormigón hasta su destino final.

Juntas, estas «plumas al límite» fueron la única forma de distribuir efectivamente el hormigón para la construcción de un gran pilar del puente. No un pilar cualquiera. Este iba a constituir el fundamento de las columnas verticales que debían sostener el arco especial del nuevo puente sobre el río Colorado, un enlace vital del proyecto de variante de la presa Hoover.

De nuevo se seleccionó a Quinn como subcontratista de bombas de hormigón para la fase de construcción del puente sobre el río Colorado. Quinn, que ofrece servicios de bombeo desde 1998, proporcionó la maquinaria Putzmeister y los maquinistas para las bombas. Además, aportaron la experiencia y creatividad necesaria para organizar esta complicada proeza de distribución de hormigón, así como muchas otras que seguirían.

Autobomba de Hormigón Conquista Territorio

Antes de que pudiera comenzarse a verter hormigón se construyó una carretera provisional especialmente para que la bomba de 42 m pudiese bajar por la empinada y rocosa pendiente.

Además se aplanó y niveló una plataforma de 10,7 m x 15,2 m a fin de garantizar una base estructuralmente resistente para la colocación de la unidad. Steve Heimark de Quinn señala: «Originariamente habíamos pensado en una máquina 36-Meter por ser más ligera. Sin embargo, al necesitar más alcance, tuvimos que ir finalmente a por una bomba 42-Meter». «Fue desesperante», añade Heimark, «ver cómo esta enorme autobomba tenía que bajar por una pendiente de casi 45 grados enganchada al cable de una excavadora.

«Pasamos todo el tiempo que duró la operación rogando que el cable resistiera y no dejase ir la bomba; de ser así, habría caído a plomo hasta la cornisa para precipitarse un cuarto de milla más abajo y estrellarse contra el agua. Afortunadamente, la máquina llegó abajo sin problemas».

El equipo trabajó de noche para aprovechar el descenso de las altas temperaturas diurnas del verano y la ausencia de congestiones de tráfico. No obstante, dadas las características del propio vertido, se tardó nada menos que siete horas en distribuir 290 m³ de hormigón.
 

La Válvula «S» de Gran Diámetro Engulle una Mezcla Difícil 

Casino Ready Mix, Inc. suministró la difícil mezcla Vegas desde una planta mezcladora ubicada cerca del proyecto. Puesto que los camiones hormigonera no podían bajar por la acusada pendiente, descargarían en la tolva de la bomba M58 situada encima, cerca del borde superior, que por su parte bombearía el material a la tolva de la bomba situada debajo.

Heimark afirma: «Por otras obras relacionadas con el proyecto de la presa Hoover, el contratista general ya sabía que nuestra válvula «S» de gran diámetro era capaz de transportar sin problemas mezclas extremadamente difíciles que superaban la capacidad de otras bombas. En consecuencia, el rendimiento de nuestra maquinaria fue uno de los principales factores para ser seleccionados».

Aunque este vertido en la estructura del puente fue complicado, no fue el más difícil o singular. El propietario Quinn comenta: «A lo largo de las distintas fases de este proyecto de gran repercusión íbamos a tener que gestionar algunas técnicas de distribución de hormigón más inusuales e innovadoras de lo que nunca habríamos llegado a imaginar».

Construcción del puente de 114 millones de dólares sobre el río Colorado, el corazón del proyecto de variante de la presa Hoover, un puente en arco con tablero de embecadura abierta y 579 m de longitud cuyo arco se alza a 274 m sobre el río Colorado. Con 323 m de longitud, los arcos gemelos de hormigón son los más largos de América del Norte y los cuartos más largos del mundo y tienen aproximadamente 274 m de altura en su vértice.

El contratista general de esta parte del proyecto, Obayashi/ PSM JV, tuvo que invertir mucho trabajo en ellos. El proyecto incluyó el levantamiento de pilares prefabricados de hasta 91 m de altura, la construcción por segmentos de los arcos dobles con hormigón en obra y la instalación provisional de tirantes de cable dobles de 762 m de longitud y 101 m de altura para sostener los arcos durante la construcción.
 

Enfoque Sistémico Completo

«Consultamos directamente a Putzmeister para estudiar este complejo proyecto y nuestras posibles soluciones para distribuir el hormigón», comenta Wes Pollnow, director de construcción de Obayashi/PSM JV. «La aplicación del enfoque sistémico completo de Putzmeister hizo sentirnos mucho más seguros a la hora de preparar este proyecto».

Fueron necesarios datos detallados para poder realizar cálculos más precisos que ayudarían a ejecutar el proyecto con la máxima seguridad y eficiencia. Pollnow señala: «El sistema de distribución elegido para maximizar el vertido de hormigón para el arco fueron las plumas distribuidoras MX 32/36 y MX 36/38 y las bombas estacionarias BSA 2107 HP-E y BSA 2109 H-E».
 

Superación del Extremo

Jeff St. John, director de proyectos de Obayashi/PSM JV, afirma que Putzmeister ayudó a su equipo de personas a determinar cómo y dónde instalar estratégicamente las plumas distribuidoras y las bombas estacionarias para todas las fases del complejo proyecto.

«Para construir los arcos gemelos situamos una bomba estacionaria cerca de la base de los arcos en el lado de Nevada y una sobre el fundamento del arco en el lado de Arizona», comenta St. John. «También situamos una pluma distribuidora en el lado Nevada y otra en el lado Arizona de los arcos dobles».

Las plumas distribuidoras separadas y sus zócalos fueron trasladadas con grúas a cada uno de los arcos dobles para ser montadas sobre sus plataformas especiales.

Una vez en posición, las plumas distribuidoras y las bombas estacionarias todavía tendrían que superar el problema de las altas temperaturas y la distribución de la rígida mezcla de hormigón de Nevada hasta 85 m de altura y 162 m de distancia horizontal.
  
«Todas las mezclas de hormigón utilizadas para el arco eran formulaciones avanzadas basadas en áridos muy bastos», señala St. John. «Se utilizó abundante nitrógeno líquido para preenfriar el hormigón y reducir la temperatura que el hormigón alcanza durante el fraguado».

Para los arcos se utilizó una mezcla de hormigón de alta resistencia (10.000 psi) y para los pilares y las vigas de apoyo una mezcla de alta resistencia de 6000 psi.

«Ni siquiera la combinación de altas temperaturas y mezcla rígida pudo impedir que las bombas estacionarias mantuvieran fácilmente un flujo continuo de hormigón hasta las plumas distribuidoras situadas más arriba, a un ritmo adecuado para evitar tapones de la tubería de transporte en condiciones tan extremas», comenta Pollnow. «Tampoco las válvulas «S» de las bombas tuvieron problemas para engullir las difíciles mezclas de hormigón».

Las bombas estacionarias proporcionan un rendimiento de hormigón más constante y controlable gracias a su tecnología hidráulica de paso libre. Ambas bombas disponen de una regulación de volumen de ajuste progresivo que permite bombear muy despacio con plena presión de transporte.

Los rendimientos de bombeo estuvieron en torno a 12 m³/h debido a las circunstancias extraordinarias del lugar. Siguiendo prácticas anteriores, la mayor parte del hormigón se distribuía por la noche para evitar el intenso calor y las congestiones de tráfico durante el día.
  
Pollnow añade: «Las bombas Putzmeister realmente aportaron la potencia adicional que necesitábamos para transportar el hormigón verticalmente hasta su destino; de hecho, cada una de las bombas estacionarias está capacitada para bombear hormigón hasta 244 m de altura.

«Las prestaciones de las plumas distribuidoras fueron determinantes al contribuir a alcanzar el punto exacto de distribución de hormigón para cada segmento de los arcos gemelos. Debido a las características poco convencionales de la instalación, necesitábamos plumas completamente fiables y estas cumplieron todas las expectativas».

Los turistas que visitaban la presa Hoover fueron testigos de un espectáculo insólito en abril de 2010, cuando una autobomba semirremolque Putzmeister 52-Meter fue izada con grúa sobre el río Colorado en las etapas finales del histórico proyecto del puente del río Colorado.

La bomba con pluma, propiedad de Quinn, fue colocada con precaución sobre el puente parcialmente terminado del río Colorado utilizando una instalación de transporte por cable desarrollada específicamente para este proyecto. La autobomba se utilizó para distribuir hormigón sobre una distancia de casi 610 m en el tablero del puente y conectar los accesos de Arizona y Nevada sobre el Black Canyon. 

Cada una de las fases de construcción presentó su propio reto singular, y la fase final no fue diferente en este sentido.

En abril de 2010 se había terminado la mayor parte del puente: los pilotes de cimentación prefabricados estaban colocados, se habían unido los arcos gemelos de hormigón e instalado las vigas de acero y se habían construido en obra el tablero exterior del puente y los muros. Había llegado el momento de comenzar con el vertido separado de los 11 tableros, cada uno de ellos de 26 m de ancho y aproximadamente 36 m de largo. No sería una tarea fácil, pero las máquinas Putzmeister estaban listas para afrontar el desafío.
 

Enfoque Sistémico Completo

Desde principios de 2005, el contratista general había estado aplicando el enfoque sistémico completo de Putzmeister para asistencia en la selección y el posicionamiento de las máquinas. Para su siguiente gesta volverían a confiar en la experiencia del fabricante.

Alan Woods, técnico de servicio de Putzmeister, explica: «El contratista general colaboró con total diligencia con nosotros y con el contratista de bombeo para determinar los cálculos exactos, lastres, puntos de recogida y contrapesos adecuados para asegurar que todo el proceso se desarrollaba de forma segura y sin problemas».
   
Debido a la extensa área que tenía que cubrir cada vertido de tablero, que debía distribuirse simétricamente a ambos lados, se decidió utilizar la autobomba semirremolque 52-Meter de Quinn.

El impresionante alcance en altura de 52 m y longitudinal de 48 m de la 52 permitiría realizar sin problemas los vertidos de los tableros de 37 m. Los retos serían otros: izar la autobomba hasta el tablero, bombear en espacios estrechos, equilibrar los vertidos en los tableros del puente y bombear hormigón a la 52.

El transporte de la bomba con pluma hasta el tablero se realizó con precisión utilizando la instalación de transporte por cable utilizada con éxito a lo largo del proyecto para el trasiego de materiales y equipos. No obstante, antes de poder izar la bomba hasta el tablero, el personal tuvo que determinar los requisitos de espacio en el puente.

Putzmeister implementó un enfoque sumamente innovador para resolver este problema. A fin de reducir el peso centrífugo y el espacio ocupado por la unidad se optó por separar la bomba con pluma del vehículo tractor. El versátil diseño de semirremolque de la bomba, con un motor diésel separado, permitió desmontarla fácilmente, izarla hasta el tablero del puente y fijarla a un contrapeso de hormigón diseñado especialmente que simulaba el peso del vehículo tractor pero ocupaba menos espacio.

«La 52 se utilizó básicamente como una pluma distribuidora independiente», afirma Woods.

La necesidad de cargar simétricamente el arco del puente llevó a situar el contrapeso en el centro del mismo. Después, para asegurar el equilibrio del conjunto, se vertió una sección del tablero en un lado de la bomba con pluma y otra sección del tablero al otro lado de la bomba. A continuación se levantó y giró la pluma para reanudar el vertido siguiendo el mismo procedimiento, desplazándola de un lado para otro durante toda la operación de vertido del tablero.

En los vertidos de los tableros se utilizó una mezcla rígida de 4500 psi con fibras incorporadas para ayudar a controlar la formación de grietas en el tablero. Al tratarse de una mezcla seca sumamente tenaz, fue determinante elegir la bomba estacionaria adecuada.

Otro de los retos fue la distancia vertical que habría que bombear el hormigón. El equipo humano decidió utilizar la bomba BSA 14000 de Quinn para bombear hacia arriba a través de 213 m de tubería vertical. Con las presiones y rendimientos más altos disponibles, la bomba estacionaria de alto rendimiento no tuvo problemas en mantener un flujo continuo de la difícil mezcla y simplificó el trabajo de bombeo de hormigón sobre la larga distancia.

«En primer lugar bombeamos en altura a través de la tubería vertical hasta la tolva de la Putzmeister 52-Meter, que se encargaba de bombear el resto de la distancia», explica Pollnow. «La bomba estacionaria realmente aportó la potencia que necesitábamos para empujar el hormigón hacia arriba hasta su destino. Bombeó 54 m³/h por término medio, alcanzando puntualmente un valor máximo de 76 m³/h. La bomba estacionaria proporcionó un rendimiento continuo y controlable gracias a su tecnología hidráulica de paso libre.

«En ningún momento de este proyecto técnicamente tan complejo tuvo el equipo de operarios el menor problema con las bombas estacionarias de alta presión o las plumas distribuidoras y, más allá de la fiabilidad de funcionamiento de la maquinaria, no fue menos elogiable la actuación de Quinn. «Quinn estuvo en la obra desde el principio del proyecto, consiguiendo distribuir hormigón en situaciones muy difíciles», señala St. John. «Son un grupo de trabajo muy competente y fiable».
 

Un Trabajo Bien Hecho

La terminación con éxito del proyecto de variante de la presa Hoover, una proeza de ingeniería realmente impresionante, puso de manifiesto la experiencia del personal a la hora de diseñar un plan de distribución de hormigón inusual pero eficiente, así como la versatilidad y fiabilidad de la maquinaria al llevar a cabo numerosos trabajos de distribución de hormigón que nunca antes se habían intentado. La ceremonia de inauguración se aprovechó para celebrar la terminación exitosa del proyecto; el tráfico rodado comenzó a circular por la variante el 19 de octubre de 2010.


Las bombas Putzmeister se utilizaron para distribuir el hormigón de construcción del pilote del puente que serviría de fundamento de las columnas verticales.

El puente sobre el río Colorado forma parte del proyecto de variante de la presa Hoover. El puente, de 610 m de longitud, se construye para aliviar el tráfico de la autopista U.S. Highway 93, que cruza la presa Hoover sobre el río Colorado.


Conforme las cuadrillas de trabajo comienzan las etapas finales del histórico proyecto del puente sobre el río Colorado, una autobomba Putzmeister 52-Meter es izada a más de 274 m por encima del río Colorado para la distribución de hormigón del tablero de circulación del tráfico rodado.

La mayor parte del hormigón se distribuía de noche para evitar el calor y la congestión de tráfico de las horas diurnas.

El impresionante alcance en altura de 52 m y longitudinal de 48 m de la 52Z permitió realizar sin problemas los vertidos de los tableros de 37 m.

Principales Conclusiones

• El tráfico rodado comenzó a circular por la variante de la presa Hoover el 19 de octubre de 2010.
   
• El puente de 114 millones de dólares sobre el río Colorado se llama ahora oficialmente Mike O'Callaghan - Pat Tillman Memorial Bridge.
   
• Con 323 m de longitud, los arcos gemelos de hormigón son los más largos de América del Norte y los cuartos más largos del mundo.
   
• Una autobomba semirremolque Putzmeister 52-Meter fue izada con grúa sobre el río Colorado en las etapas finales del histórico proyecto del puente del río Colorado.

Socios del Proyecto

Propietario/desarrollador: 
Federal Highway Administration – Washington, D.C.; Arizona, Department of Transportation – Phoenix, Arizona; Nevada, Department of Transportation – Carson City, Nevada; U.S., Bureau of Reclamation; National Park Service; Western Area, Power Administration – Lakewood, Colorado

Equipo de diseño:
T.Y. Lin International – San Francisco, California; HD, Engineering – Las Vegas, Nevada, con sede central del grupo en Omaha, Nebraska; Sverdrup Civil, Inc.
Colorado River Bridge – contratista general, proveedor de bombas de hormigón, proveedor de hormigón premezclado: 
Obayashi/ PSM JV, una empresa conjunta de Obayashi Corporation y PSM Construction USA, Inc. – Boulder City, Nevada

Acceso Arizona – contratista general: 
Empresa conjunta de R.E. Monks Construction and Vastco Inc.--Fountain Hills, Arizona

Proveedores de hormigón premezclado hasta 2007: 
Casino Ready Mix, Inc. – Las Vegas, Nevada, Silver State Materials (ahora parte de la empresa CalPortland Company) – Las Vegas, Nevada

Subcontratista de bombas de hormigón: 
Quinn Concrete Pumping, Inc. – Las Vegas, Nevada