Por: Dr. Ing. Raúl Delgado Sayán
En la edición del 13 de junio 2021 de fin de semana del New York Times se publicó un informe muy completo escrito por ocho expertos y periodistas, que relata de forma detallada y con gráficos los problemas estructurales de diseño y de construcción; además de la muy pobre supervisión de obra, que llevaron a la falla de las vigas y superestructura de un tramo de la Línea 12 del metro de México (conocida como la Línea Dorada) ocurrido a la medianoche del 3 de mayo de 2021. La línea 12 tiene 24.1 km de longitud, de los cuales 18.7 km son de viaducto elevado. Esta terrible tragedia causó la muerte de 26 personas y alrededor de 100 heridos.
La plataforma se partió por la mitad generando que los vagones caigan desde una altura de 12 m. (Los links aquí incluidos son: el artículo del informe del New York Times; una Ayuda Memoria que sintetiza las características y las lecciones aprendidas; así como la publicación de la agencia Reuters). Las pérdidas de vidas y heridos pudieron ser muchísimo mayores de no ser que este terrible incidente ocurrió a la medianoche con pocos pasajeros en el tren y no en hora punta donde transitan trenes con más vagones. Cada vagón pudo haber tenido hasta 200 personas.
Una falla en “V”, que hace que un viaducto se parta por la mitad, es casi inexistente a nivel mundial. Es un hecho que de inmediato conlleva a analizar un error estructural de manera inequívoca. Cuando ocurren este tipo de fallas con el consiguiente desplome de la parte superior, la causa suele originarse en alguno de los apoyos, que al fallar o desplazarse hace caer al viaducto, pero no que se parta por mitad. No es la intención de este artículo repetir lo tratado a cabalidad y con gráficos en los informes y que, además, coinciden con la Ayuda Memoria adjunta que fue preparada dos días antes de lo expuesto en el NY Times y que se trató de similar manera. Interesa más bien enfatizar lo siguiente:
FALLA ESTRUCTURAL
Al revisar las figuras del informe se puede apreciar que la estructura del conjunto de las vigas y la losa de plataforma sobre la cual transitan los trenes es muy ligera (ver fig 1). La conforman dos vigas portantes de acero de sección «I» que cada cierta distancia se une o arriostran con un reticulado transversal, también muy ligero de perfiles de acero de dimensiones pequeñas y sobre las vigas (trabes) en cuya parte superior se coloca vaciada en sitio una delgada losa de concreto.
El grave error es que a todo este conjunto -tan esbelto y muy ligero para soportar los trenes pasando a velocidad (acción dinámica sobre la superficie)- se pretendió hacerlo trabajar como un solo elemento resistente: vigas y losa. Para ello se planteó soldar unos pernos en el ala superior de las vigas para que actuaran como conectores que “garantizarían” el trabajo conjunto en lo que se conoce como una estructura compuesta. Las continuas deflexiones con el paso de los trenes a lo largo del tiempo (9 años y 8 meses, aunque estuvo paralizado en 2014 y 2015 debido a problemas que motivaron diagnóstico y reparaciones) y las defectuosas soldaduras de estos conectores, generaron el que por fatiga estos no cumplieran de manera segura su función (como era previsible que esto ocurriera) y no ayudaran, por tanto, a resistir los esfuerzos de compresión en la parte superior de las vigas, haciendo que estas se pandearan y perdieran su capacidad resistente con el previsible colapso.
Fig1: Sección transversal de la Línea 12 del Metro de la Ciudad de México (fuente: The New York Times).
Fig 2: Sección transversal de la Línea 1 del Metro de Lima.
COMPARACIONES CON LA LÍNEA 1 DEL METRO DE LIMA
Ambas obras: La Línea 12 del Metro de México (ML12) y la Línea 1 del Metro de Lima (LL1) tienen características similares comparativas en los siguientes hechos y factores:
1) Ambas fueron construidas en periodos cercanos ML12 (Set. 2008 a Oct. 2012) y LL1 (entre Dic. 2009 a Jul. 2014). (ML12 fue anteriormente paralizada en los años 2014 y 2015 para diagnóstico y reparación de obras).
2) La ML12 de México tiene una longitud de 24 km mientras que la LL1 de Lima tiene una Longitud de 35 km.
3) En cuanto a costos, el ML12 inicialmente, al tipo de cambio de la firma del contrato, fue equivalente a US$ 1,750 millones, pero terminó costando US$ 2,600 millones o sea 48% mayor al costo inicial. No obstante, la obra por sus deficiencias estuvo paralizada entre 2014 y 2015 por diagnóstico y reparaciones lo que conllevó a un costo adicional. Por ambos conceptos, más arrendamiento de los trenes y transporte alternativo para los usuarios afectados la cifra sumó US$ 2,580 millones adicionales. En total, a la fecha y antes de este último accidente y con daños emergentes, la ML12 tiene un costo de US$ 5,180 millones. En síntesis, y considerando la longitud de 24 km, el costo fue de 2,600/24= US$ 108.3 millones/km. Si se agrega los costos de reparación y daños emergentes pre colapso la cifra se eleva a 5,180/24= US$ 215.8 millones/km.
En cuanto a la Línea 1 del metro del Lima LL1 y para los 35 km de Longitud el costo final del tramo del distrito de Villa el Salvador a la avenida 28 de julio fue de US$ 519 millones y el tramo 2 entre 28 de julio al distrito de San Juan de Lurigancho fue de US$ 885.2 millones. En total entonces US$ 1,404.3 millones con lo cual el costo por km fue de 1,404.3/35= US$ 40.12 millones/km.
4) En cuanto a la robustez, capacidad resistente, durabilidad, seguridad y resiliencia invito al estimado lector a que examine las Figuras 1 y 2 anteriores y, a simple vista y sin necesidad de ser ingeniero estructural, pueda apreciar cuál de las dos soluciones a su juicio le parece ser una mejor y más segura, resistente y durable solución, máxime teniendo en cuenta que ambas; Ciudad de México y Lima están ubicadas en zonas de muy alta sismicidad. En el caso de la ML12 de México se tiene dos vigas de acero que en conjunto con una losa de concreto soportan los trenes a un costo de construcción de US$ 108.3/km o en el caso del LL1 de Lima se tiene cuatro vigas pretensadas de concreto armado con la rigidez y capacidad suficientes para que por si solas, sin necesidad de la losa de concreto, pueda soportar los trenes a un costo de construcción de US$ 40.12 millones/km.
¿POR QUÉ OCURRIÓ TODO ESTO?
a) Una pésima concepción estructural de pretender que ambos elementos: vigas (trabes y losas de concreto), compartieran trabajo conjunto en una estructura tan flexible y liviana en lugar de hacer, como en el caso de la Línea 1 del Metro de Lima, (que además de ser toda de concreto y más robusta para disminuir deflexiones), se pretendió en la línea L12 de México que la losa superior colaborara en la resistencia. Craso error. Las vigas debieron tener por sí solas la capacidad resistente total y las losas solo debieron ser un elemento de transmisión de la carga de los trenes a las vigas y no un elemento resistente del conjunto.
b) Una pobre construcción, así como deficiente supervisión permanente de toda la obra y especialmente de la soldadura de los pernos, que facilitó su rotura con la fatiga de apenas muy pocos años. Incluso se puede notar que los casquillos plásticos para evitar que la soldadura se desparrame durante su ejecución, no fueron retirados antes del vaciado de la losa y quedaron por tanto embebidos en el concreto, siendo estos además un elemento extraño disturbador de la adherencia del perno conector con las vigas y la losa.
c) Mucha presión política para que se apurara la construcción y se comenzó a realizar la construcción sin tener los planos de detalle terminados y el hecho fue que después estos fueron complementados. Durante la construcción, ni en el diseño se pudieron hacer observaciones de fondo y ello quedó, por tanto, a libre albedrio del Contratista de obra civil; la empresa Carso el ejecutarlos como se señala en los links de los documentos anexos al presente artículo. No debe olvidarse que los Contratistas son generalmente ejecutores y no tienen el “expertise” de diseño de ingeniería, por no ser esta parte de su especialidad y con frecuencia incurren en tomar riesgos inaceptables de seguridad y de disminución de capacidad resistente en aras de lograr ahorros que los beneficien, con frecuencia más allá de lo que técnicamente es recomendable.
De la lectura del informe del NY Times se puede señalar una serie de irregularidades que plagaron el desarrollo de la obra, en la cual participaron muchas empresas de varios países del mundo, algunos alertando sobre deficiencias que no fueron escuchadas ni subsanadas. Lo más grave de todo es que esta falla estructural es sistémica para toda la estructura elevada de la línea (77.6% del total) y, por tanto, muy difícil de reparar porque se trata de elementos embebidos en la estructura que ponen en muy alto riesgo el integro de la Línea 12. Este accidente puede volver a ocurrir en cualquier otro tramo de la línea por la misma causal.
Otro factor importante es que se le ha permitido al Constructor mucho manejo de decisiones y la inclusión de «optimizaciones» para generar ahorros sin una supervisión que controlara que ello no ocurriera poniendo en riesgo toda la estructura. Ya en una anterior oportunidad hubo que poner por más de un año fuera de servicio esta Línea 12 para hacer reparaciones que no han dado resultado. Lo más probable ahora es que tenga que ser totalmente reforzada y reconstruida a un costo muy alto y modificado su concepto de diseño estructural.
EL PELIGRO DE NUEVOS MODELOS DE CONTRATACIÓN
Sin que ello pueda necesariamente ser aplicable en su integridad a este caso, que fue una obra pública convencional, el autor cree menester el expresar que recientemente se han desarrollado nuevos modelos de contratación de ingenierías y construcción que son proclives a que más fácilmente se puedan generar este tipo de situaciones. Me estoy refiriendo a modelos de contratación de obras complejas mediante las cuales los funcionarios de las entidades toman decisiones técnicas -sin ser técnicos en la materia- y consideran como lo más conveniente desligarse de la difícil e importante tarea de revisar y discutir los detalles del diseño de Ingeniería y generar, por tanto, modelos de contratación tipo: diseño-construcción; APPs; Gobierno a Gobierno, entre otros, en los cuales se les delega totalmente la responsabilidad de ejecutar los diseños definitivos al Concesionario (más comúnmente Contratistas y no diseñadores de Ingeniería), siendo incluso lo peor de todo, el que estos diseños definitivos (EDIs) se realicen recién después de que estas obras se hayan contratado por la modalidad de Suma Alzada bajo la premisa: “Si ellos son Concesionarios tienen que saber y se van a esmerar en hacer buenos diseños porque tienen que operarlo por un número de años”.
Lo anterior termina siendo a menudo una premisa peligrosamente equivocada, en la mayoría de casos. Una vez fijado el costo del servicio y teniendo en cuenta que el Contratista, por un lado, ha competido en licitaciones por costos como criterio de selección y, por tanto, rebajado su propuesta al mínimo; entonces durante el diseño y en la posterior ejecución, va a incurrir en conflicto de intereses y a tratar por todos los medios posibles en introducir “optimizaciones” que le generen ahorros y así incremente sus retornos, máxime si pudieran lograr tener un cliente y funcionarios que se lo puedan permitir y una deficiente y no permanente supervisión. Esta práctica tiene correlatos muy negativos cuando estos ahorros asumen riesgos intolerables técnicamente que generen situaciones como las que son materia del presente artículo. Todo ahorro es bienvenido partiendo de la eficiencia en el mejoramiento de prácticas, programación y rendimientos constructivos, sin degradación de la calidad de la obra: “Nunca se podrá lograr una buena inversión ni una buena obra partiendo de un estudio de ingeniería deficiente”.
Muchas lecciones aprendidas para que ello por ningún motivo ocurra en las líneas del Metro de Lima en construcción y en las futuras. Son obras muy complejas donde se requiere una ingeniería y construcción muy profesional y responsable, familiarizada con nuestro medio y entorno; así como una muy cuidadosa, detallada y permanente supervisión. El no hacerlo puede causar enormes pérdidas de vida y cuantiosas pérdidas económicas; más aún en países como el Perú de muy alta sismicidad.
Para que esto nunca nos ocurra, políticos y otras profesiones deben siempre respetar la buena y segura ingeniería. Parafraseando la Doctrina Monroe: «La Ingeniería para los Ingenieros».
Información complementaria:
- The New York Times – Por qué colapsó la Línea 12 del metro de Ciudad de México
- REUTERS – Falla estructural causó trágico accidente de metro en Ciudad de México
- Infobae – Paso a paso: la tragedia en la Línea 12 del Metro según el Dictamen Preliminar
- Ayuda Memoria Lecciones Aprendidas. Línea 12 Metro México tragedia 03 mayo 2021
