Ingeniería mexicana en acción

Por Carmen Báez y Armando Bonilla

Ciudad de México. 2 de octubre de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- La construcción del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM) implica una serie de importantes retos para la ingeniería mexicana.

Con una inversión total de 13 mil millones de dólares (230 mil millones de pesos, aproximadamente), en la construcción del NAICM participan 292 empresas, y hasta el cierre de esta edición hay en marcha 29 obras.

Con el presente fotorreportaje, la Agencia Informativa Conacyt documenta el avance de las obras y los importantes retos de ingeniería que ha implicado la construcción de estructuras y pistas en el antiguo lago de Texcoco.

La primera fase de construcción incluye las pistas 2, 3 y 6, así como la terminal, la torre de control, el Centro de Transporte Terrestre (CTT), el área de carga de aduanas, la zona militar y el hangar presidencial. De continuar el proyecto, se prevé concluya en 2020.

El máximo desarrollo del NAICM se concluiría en una segunda etapa que arrancará hasta que su capacidad inicial se vea saturada, e incluye la ampliación a seis pistas (solo tres con operaciones simultáneas), una segunda terminal de pasajeros y un CTT más.

El NAICM —cuyo avance se estima en 31 por ciento— es un ejemplo de cómo la tecnología ofrece soluciones a tres de los retos más importantes que enfrenta la obra: el hundimiento del suelo, la reducción del consumo energético y garantizar la operatividad ante cualquier siniestro.

El corazón del NAICM, la estructura esencial de esta obra será la terminal de pasajeros, que tendrá la capacidad para recibir 50 millones de pasajeros al año en su primera fase de construcción, y hasta 120 millones en una segunda etapa. Por sus dimensiones y necesidades, los ingenieros a cargo recurrieron a un diseño que permita reducir su consumo energético desde diferentes frentes. El edificio terminal, de 743 mil metros cuadrados, registra un avance de obra de 60 por ciento.

La edificación del NAICM se lleva a cabo mediante una técnica llamada cimentación compensada, donde se calcula el peso final de la losa —incluida la cimentación— y se sustrae del suelo el material equivalente a ese peso para que el hundimiento no se acelere. Posterior a ese cálculo, se hincaron cinco mil 400 pilotes de fricción y una capa de medio metro de tezontle que fue cubierta con la losa de cimentación, integrada por 865 losas individuales.

Los pilotes servirán para garantizar un hundimiento regional —uniforme—, mientras que la losa de cimentación está separada de ellos para que durante un evento sísmico, la losa de 312 mil metros cuadrados se mueva conforme el sismo sin que se fracture, contrario a lo que ocurriría si estuviera fija a los pilotes que desde el subsuelo la soportan. Imagen autoría NAICM.

La estructura exterior de la terminal será soportada por 21 foniles —anglicismo de funnel que en inglés significa embudo—, estructuras únicas en el mundo por sus características de construcción y multifuncionalidad. Los foniles estarán recubiertos por un envolvente integrado de acero, aluminio y lámina galvanizada.

Los foniles, cuya altura ronda los 45 metros y su peso se estima en 357 toneladas, servirán como columnas de la construcción, captarán agua pluvial que será tratada para abastecer servicios del NAICM y también captarán aire frío que será utilizado para disminuir el consumo energético derivado del uso de aire acondicionado.

Gracias a su diseño y a que la lluvia siempre cae con un porcentaje de inclinación, los embudos captarán el agua, la almacenarán en unos tanques situados en la base de la estructura, de ahí se canalizará a la planta tratadora del propio aeropuerto, para después distribuirse a través de diferentes servicios. Asimismo, el diseño aprovechará el efecto de la fuerza de gravedad sobre el aire frío, cuya densidad provoca que tienda a bajar desplazando el aire caliente hacia arriba para captarlo, refrigerarlo y aprovecharlo en la climatización de la terminal.

Un cerebro que nunca descansa, la torre de control

Una de las piezas clave para el óptimo funcionamiento del aeropuerto, sobre todo en el NAICM, cuya ventaja competitiva a nivel mundial será la posibilidad de operar tres pistas de manera simultánea, es la torre de control —el cerebro del aeropuerto—, misma que no puede detener operaciones así tiemble o incluso si estuviera sufriendo un incendio. Por ello, los ingenieros responsables implementan una novedosa técnica de construcción y hacen uso de tecnología de frontera en materia de incendios. Arriba imágenes autoría del NAICM.

La torre de control medirá 90 metros de altura, tendrá 65 metros de diámetro y de ella dependerá la operatividad del NAICM. Al centro de la edificación se colocará un fuste que va de 8.5 a 15 metros para que el diámetro de la torre se vaya incrementando en los pisos más elevados.

En la torre de control también se aplicó la técnica de cimentación compensada, es decir, se calcula el peso final de la torre —incluida la cimentación— y se retira del suelo, donde será construida con el material equivalente a ese mismo peso con la finalidad de que el inmueble no acelere el hundimiento. Para garantizar su resistencia a sismos y terremotos, se hincaron 480 pilotes de fricción a una profundidad que va de los 14 a 22 metros. Esos pilotes son multifuncionales toda vez que dan capacidad de carga al suelo, garantizan el hundimiento homogéneo y generan resistencia a los movimientos sísmicos. Imagen derecha autoría NAICM.

Asimismo, contará con dos aisladores sísmicos de triple péndulo que permitirán a la torre desplazarse en cualquier dirección y que se adquirieron en Estados Unidos, los cuales permiten soportar un desplazamiento máximo de hasta 1.4 metros durante un temblor. A través de una simulación, se comprobó que la torre será capaz de soportar terremotos hasta de magnitud 9.2 sin sufrir daños mayores. A 50 metros de altura se instalará un par de amortiguadores —tipo dona— que darán mayor resistencia a la parte elevada del edificio. La estructura de la torre contará también con un recubrimiento de espuma especial —tecnología que también se compró en EE. UU.— que permitirá aguantar un incendio intenso hasta por cuatro horas antes de que la estructura se debilite.

Si no puedes evitar el hundimiento, aceléralo

Una de las discusiones más importantes en torno a la construcción tiene que ver con el riesgo de hundimiento latente como consecuencia de ser construido sobre el otrora lago de Texcoco. La respuesta de la ingeniería mexicana —en las pistas— fue acelerar el proceso de manera uniforme hasta dos metros de profundidad, lo que equivale al hundimiento natural de los próximos 15 años.

Precarga se denomina a la técnica que permitió acelerar de manera uniforme el hundimiento de las pistas del NAICM hasta en dos metros en un lapso de tiempo que va de los ocho a 14 meses y la ventaja de ello radica en que prolonga hasta ocho años el tiempo de vida útil antes del primer mantenimiento a las pistas. El proceso natural habría durado 15 años para llegar a ese nivel de hundimiento. Arriba: Pistas de vuelo. Imágenes autoría del NAICM.

El primer paso de la precarga consiste en colocar medio metro de tezontle —piedra roja volcánica porosa— sobre la superficie que abarcarán las pistas. Esa piedra permite el paso del agua porque al ser triturada se compacta y se hace arena, eso le da capacidad de carga al suelo.

Posteriormente, se colocó una segunda capa de medio metro de tezontle que cubre los drenes verticales —especie de popotes aplastados hechos de geomallas y geotextiles— que alcanzan una profundidad de 20 metros y cuya función es drenar el agua del subsuelo.

Finalmente, se colocó medio metro más de basalto —roca volcánica de igual peso que el concreto—. El basalto por su propio peso comienza a hundir el terreno, el agua que no se compacta, sale del subsuelo a través de los drenes verticales y se extrae de la zona de construcción —por cada partícula de tierra el terreno contiene siete de agua—, acelerando así su hundimiento. Una vez concluido el hundimiento, ese material será retirado y reutilizado en la construcción de las pistas. Cinco kilómetros de largo por 60 metros de ancho medirán las pistas, las cuales estarán separadas por 1.5 kilómetros de distancia. Podrán operar simultáneamente sin el riesgo de que el efecto de vórtice —flujo turbulento de aire en rotación espiral— cause accidentes.