Ingeniería Subterránea: El Legado de las Máquinas Tuneladoras Inspiradas en la Naturaleza

A principios del siglo XIX, Londres se enfrentaba a un desafío monumental. La ciudad, que se había convertido en el puerto más activo del mundo, necesitaba transportar mercancías desde los muelles a las regiones densamente pobladas del sur de Gran Bretaña, lo que requería cruzar el río Támesis. La única forma de hacerlo en aquel entonces era a través del Puente de Londres, que en consecuencia se transformó en una pesadilla de atascos de tráfico interminables. Fue entonces cuando surgió una idea audaz: excavar un túnel debajo del río.

El problema era que nadie había tunelado bajo una vía fluvial importante antes. El método tradicional de excavación manual con picos no funcionaría, ya que los trabajadores se arriesgaban a la amenaza de inundaciones. Finalmente, alguien encontró una solución, inspirada, de todas las cosas, en un gusano.

El ingeniero de origen francés Marc Brunel había estado trabajando en contratos para la Marina Real Británica cuando observó algo peculiar en un trozo de madera flotante. Era un gusano de barco (Teredo navalis), que en realidad no es un gusano, sino un miembro del filo de los moluscos. Los gusanos de barco se abren paso a través de la madera, que pasa por su sistema digestivo y sale por el otro extremo como un residuo que recubre las paredes del túnel que mastican. Este residuo se endurece, sosteniendo la estructura del túnel, y Brunel se dio cuenta de que, si los humanos podían crear un sistema de soporte similar, les permitiría excavar a través del suelo de la misma manera que el gusano de barco a través de la madera. Con esto en mente, Brunel procedió a inventar la primera máquina tuneladora del mundo, revolucionando para siempre el diseño urbano.

Una tecnología innovadora

La máquina original de Brunel, apodada escudo de túnel, era una estructura de hierro construida para reforzar la tierra mientras se excavaba un túnel a través de ella. A medida que el escudo avanzaba, los trabajadores excavaban una pequeña porción de tierra y rellenaban el espacio con ladrillos, repitiendo este proceso hasta que todo el túnel estaba excavado y revestido. No era el sistema más rápido — la finalización del túnel tomó 18 años — pero sentó el precedente para una tecnología revolucionaria: las máquinas tuneladoras, o TBM (por sus siglas en inglés, Tunnel Boring Machines).

Las TBM modernas son mucho más eficientes que el diseño de Brunel, excavando hasta 15 metros por día. Cada TBM tiene un cabezal de corte giratorio en la parte delantera que perfora la tierra. A medida que avanza, la tierra excavada es transportada por tuberías y cintas transportadoras, dejando el túnel despejado. En la parte trasera de la TBM, se insertan segmentos prefabricados de las paredes del túnel, que la máquina coloca en el espacio que excava. Es la misma idea básica de revestir el túnel con ladrillo a medida que se excava, solo que mucho más eficiente.

Las TBM no están completamente automatizadas, y los trabajadores viajan dentro de ellas, manejando los controles. Todo este trabajo requiere una máquina masiva. Cuando la ciudad de Seattle decidió reemplazar su viaducto frente al mar con un túnel, utilizaron una TBM apodada “Bertha”, que pesaba 6,700 toneladas y tenía 17.5 metros de diámetro. Como te puedes imaginar, deshacerse de un gigante de este tipo una vez finalizado su trabajo plantea un desafío importante.

El problema del desmantelamiento de las TBM

Una vez que se completa un proyecto de tunelación, la TBM es desmantelada, pero sacarla del suelo es incluso más desafiante que introducirla. No se puede simplemente poner la máquina en reversa y sacarla, por lo que la TBM debe ser desmontada y retirada del túnel en segmentos. El cabezal de corte presenta el mayor desafío porque es demasiado grande para retirarlo en una sola pieza. Los trabajadores tienen que cortarlo como una pizza y retirarlo rebanada por rebanada. La carcasa que rodea la TBM, conocida como la piel o escudo, no puede retirarse en absoluto, o comprometería la estabilidad del túnel. En su lugar, la piel se reviste con concreto, convirtiéndose en parte de la pared del túnel.

Debido a que ni la piel ni el cabezal de corte pueden ser retirados intactos de un túnel, cada TBM solo puede ser utilizada una vez. Las piezas deshabilitadas pueden venderse para el reciclaje de metal, pero algunas compañías han decidido que es más rentable simplemente dejar la máquina bajo tierra. Eso fue exactamente lo que sucedió en 2011, con una TBM de 200 toneladas y 6.7 metros utilizada para excavar túneles de tren bajo la Terminal Grand Central de Nueva York. La máquina costó alrededor de 6 a 8 millones de dólares, pero su desmantelamiento y retirada se proyectaban en 9 millones, por lo que simplemente la dejaron bajo tierra. Si alguna vez caminas por Park Avenue entre las calles 37 y 38, estará justo debajo de tus pies.