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nº 91 - enero 2002

Los pavimentos en la explotación portuaria de las terminales de contenedores

LAS TERMINALES PORTUARIAS DE CONTENEDORES

Las terminales portuarias de contenedores son actual-mente la apuesta de la mayor parte de los puertos,tanto a nivel nacional como mundial, en la estrategia decaptación de tráfico. Ello es debido, fundamentalmen-te, al impresionante crecimiento del tráfico de conte-nedores, como consecuencia tanto del aumento del in-tercambio de mercancía general, como del aumento delgrado de contenerización. Ello implica que cada vezson mayores las superficies destinadas a dicho tráfico.

Los contenedores se colocan directamente sobre elpavimento o sobre otros contenedores. Las alturasmáximas más usuales son de 3 a 5 unidades (7,5 a 12m) dependiendo del espacio disponible y de los equi-pos de manipulación que se empleen. La forma de al-macenamiento en planta puede ser aislada, en filasimple o en bloque (fila múltiple), necesitándose enlos dos primeros casos anchuras mínimas de 10 a 15m, en función del tipo de contenedores y del sistemade manipulación empleado.

Toda superficie de apoyo para el almacenamiento decontenedores tiene como objetivo principal propor-cionar una superficie segura, cómoda, duradera y eco-

nómica para dicho almacenamiento. Su función prin-cipal es la de recibir las cargas, tanto estáticas comodinámicas a las que va a estar sometida y repartirlassobre la explanada. Estas superficies están constitui-das por capas relativamente horizontales de distintosmateriales debidamente extendidos y compactados.

Dentro de las terminales se suelen distinguir treszonas, en función de las actividades que en ellas se re-alizan:

• Zona de operación: Donde se realiza el intercam-bio modal tierra-mar y donde es posible realizaruna almacenamiento transitorio de la mercancía.

• Zona de almacenamiento: Soporta las operaciones detransporte, almacenamiento y entrega y recepción delos contenedores. Su disposición en planta dependefundamentalmente de la forma de explotar la termi-nal, y de las características del tráfico portuario decontenedores. Además es fundamental la elección delos equipos de manipulación que se utilicen.

• Zona de servicio: Donde se ubican las dependen-cias del personal, aparcamientos, talleres, etc. Nor-malmente lindan por un lado con la zona de alma-

Pascual Pery ParedesAlberto Camarero Orive

Departamento de Ingeniería Civil.Transportes E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos Universidad Politécnica de Madrid

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cenamiento, y por otro, con el perímetro exteriorde la terminal.

Obviamente, aunque las exigencias del pavimento sondiferentes en cada una de las zonas, normalmente, ypor motivos de facilidad en la construcción, se suelenrealizar con la misma sección tipo.

LOS PAVIMENTOS DE LAS TERMINALES DE CONTENEDORES

Los pavimentos representan una inversión de aproxi-madamente el 25% del total en una terminal de con-tenedores. Además exigen unos requerimientos estric-tos en cuanto a las cargas que deben soportar y a lasvelocidades de los equipos de manipulación, con sis-temas de manipulación cada vez más complejos.

Las exigencias que impone la explotación portuaria alos pavimentos de las terminales de contenedores, sonentre otros, los siguientes:

• Alta confianza.• Que resista adecuadamente la vida de proyecto.• Que resista la polución ambiental y el clima.• Que se adapte con facilidad a los futuros usos y de-

sarrollos.• Buena y económica conservación.

El dimensionamiento de los pavimentos de las termi-nales portuarias de contenedores se realiza actual-mente siguiendo las Recomendaciones de Proyecto yConstrucción de Pavimentos Portuarios (ROM 4.1-94.)Para su proyecto es necesario conocer una serie dedatos no sólo referentes a la infraestructura sobre la

que se construirá el pavimento (caracterización delrelleno portuario y forma de consolidación si la hu-biere, materiales disponibles para el pavimento, etc.),sino también, otros relacionados directamente con laexplotación portuaria, que en la ROM 4.1 se recogenen la determinación de la categoría del tráfico.

Ésta viene caracterizada por la magnitud de las cargasque actuarán sobre el pavimento, tanto las de almace-namiento como las de operación, y por la intensidad deuso de la superficie, que da una idea del número deveces que durante la vida útil se aplican unas determi-nadas cargas en una superficie, pero fundamentalmentepretende y representa la mayor o menor importancia dedicha superficie en relación a la explotación portuaria.Sin embargo, tanto la determinación de la carga decálculo como la de la intensidad de uso requieren apriori un conocimiento de la forma en que se vaya arealizar la explotación portuaria de la terminal. Losequipos de manipulación que se vayan a utilizar, lasalturas máximas de almacenamiento, así como el tipode actividad predominante del tráfico portuario(abastecimiento, origen-destino y transbordo) influ-yen directamente en el proceso de dimensionamientode los pavimentos portuarios.

EL DIMENSIONAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS Y LA EXPLOTACIÓN PORTUARIA

Con el nuevo enfoque propuesto por la ROM 4.1 deldimensionamiento de los pavimentos se obtienen so-luciones combinadas de criterios de explotación y pa-vimento, que se analizarán en función de su costo eco-nómico y de las disponibilidades existentes para laelección definitiva de un tipo de pavimento.

Como factores fundamentales del dimensionamientode pavimentos para depósito de contenedores en su-perficies terrestres portuarias, se consideran los si-guientes:

Equipos de manipulación

Se requiere conocer las principales características delos equipos: peso total, número de ruedas, carga má-xima que puede manipular, velocidad media de circu-lación, forma de realizar la operación, etc.

Forma de realizar la explotación

Dependiendo de la forma de realizar la explotación de laterminal de contenedores se utilizarán unos equipos uotros, variando también la altura máxima de almacena-miento de los contenedores, por lo que las cargas ac-

Pavimento de Terminal de Contenedores.

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tuantes dependerán de estos dos factores. Por otro lado,la elección de un tipo de maquinaria influye directa-mente en la tipología del pavimento a elegir, así porejemplo, si se elige un lecho de grava no se podrán utili-zar straddle-carrier ni máquinas frontales ya que este tipode pavimento es sólo apto para el empleo de transtainer.

Normalmente en una terminal de contenedores se se-leccionan zonas para contenedores llenos y zonas paravacíos. El almacenamiento de los vacíos suele reali-zarse en cinco alturas, mientras que la de los llenos de-pende directamente del equipo de manipulación: si seutilizan transtainer la altura máxima será normalmen-te de cuatro, mientras que con straddle-carrier será detres. Por otro lado, las máquinas frontales tienen granversatilidad y pueden llegar hasta las cinco alturas.

La forma de efectuar la operación también está estre-chamente ligada con el tipo de actividad que realizael puerto. Estas actividades son fundamentalmente eltransbordo, el origen/destino y el autoabastecimiento.

Características del relleno

El conocimiento del tipo de relleno que se ha utiliza-do, la existencia o no de consolidación, su homoge-neidad, así como las características de la explanadaque corona dicho relleno, son fundamentales para ele-gir el pavimento, ya que de ello dependerá funda-mentalmente la utilización o no, de capas de base y/osubbase. La capacidad de soporte del relleno y de laexplanada que lo corona son uno de los principalescondicionantes en el comportamiento estructural delfirme y por lo tanto son aspectos a tener en conside-ración. La ROM 4.1 da preferencia a la utilización derellenos consolidados sobre los que sólo serán admisi-bles firmes definitivos para asegurar un comporta-miento óptimo del conjunto de la infraestructura.

Características de los materiales disponibles

La posibilidad de elegir un tipo u otro de materiales,atendiendo a su disponibilidad y en definitiva a sucoste, es fundamental para elegir el tipo de pavimen-to. Sin embargo, esto no debe ser causa de exclusiónde las secciones que sean más adecuadas, tanto desdeel punto de vista operativo como estructural.

Vida útil

Es necesaria definirla para asegurar la utilidad delfirme aplicando un determinado régimen de cargasdurante ese período. La ROM 4.1 define la vida útilcomo la duración de la fase de servicio, es decir, desdeel comienzo de su actividad hasta su inutilización,desmontaje o cambio de uso, estableciendo con carác-ter general una vida útil de 25 años para los firmes de-finitivos, al considerarlos infraestructuras de caráctergeneral y de 8 años tan sólo para los firmes provisio-nales.

LA RELACIÓN ENTRE LA EXPLOTACIÓN PORTUARIA Y EL PAVIMENTO

Como ya se ha comentado, las cargas que afectan di-rectamente a los pavimentos en las terminales de con-tenedores son fundamentalmente de dos tipos:

• Las debidas al apilamiento de contenedores, esdecir, el número de alturas y la forma de dicho api-lamiento. Así, en función del número de alturas, yconsiderando los efectos reductores del peso enfunción de las alturas de almacenamiento que seproponen en la British Ports Association, se obtie-nen los siguientes valores de las cargas máximas yde las presiones de contacto.

ALTURAS DE REDUCCIÓNPRESIÓN DE CARGAS SOBRE EL PAVIMENTO (KG) SEGÚN

ALMACENAMIENTO EN PESOCONTACTO FORMA DE ALMACENAMIENTO

MPTAS. SIMPLE FILA BLOQUE

1 0 2,59 7.620 15.240 30.480

2 10% 4,67 13.720 27.430 54.860

3 20% 6,23 18.290 36.580 73.150

4 30% 7,27 21.340 42.670 85.340

5 40% 7,78 22.860 45.720 91.440

CARGAS SOBRE EL PAVIMENTO EN EL ALMACENAMIENTO DE CONTENEDORES

Fuente: Elaboración propia y BPA.

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Por otro lado, la ROM 4.1-94 también da valores, en sutabla 3.2, de la carga máxima en los puntos de apoyode los diferentes equipos de manipulación en las peo-res condiciones de trabajo, que puede llegar hasta los1.100 kN para el caso de la grúa automóvil de 40 to-neladas, con presiones de contacto de 2,6 MPa.

A continuación se analizan brevemente los principa-les equipos de manipulación en lo referente a las exi-gencias de explotación sobre los pavimentos:

• Pórticos sobre neumáticos: Siempre circulan por callesdibujadas en la propia terminal que normalmenteestán diseñadas como vigas carril capaces de soportarlas cargas a las que va a estar sometidas. La superficiede contacto es función del número de ruedas del equi-po, mientras que la presión de contacto es similar paracualquier número de ruedas.A modo de ejemplo la su-perficie por rueda para un equipo de cuatro ruedas esde 4.600 cm2, para uno de ocho ruedas es de 2.330cm2 y para uno de dieciséis ruedas es de 1.175 cm2.

• Cargadores frontales: Circulan por toda la termi-nal, por lo que dotan de gran flexibilidad a la ex-

plotación. Tienen el inconveniente que, dependien-do de la forma de distribución (aislada, fila o blo-que), necesitan realizar varias remociones, dismi-nuyendo el rendimiento y aumentando el coste dela operación. Este inconveniente está siendo supe-rado parcialmente, gracias a las grúas apiladoras,que permite manipular contenedores a tres alturasen la segunda fila del almacenamiento. Así, a modode ejemplo, un cargador frontal con un contenedorde 30 toneladas carga en su eje delantero unas 100toneladas, valores superiores a los de los Jumbos747, que cargan 86,1 toneladas sobre cada una desus patas compuestas por cuatro neumáticos.

• Semirremolques: Este tipo de explotación es el quemenos exigencias impone al pavimento, con valoressimilares a las carreteras. Sin embargo, su uso comoforma de explotación, está en claro abandono porlas enormes exigencias de terreno que precisa.

A modo de comparación, la tabla siguiente analiza losequipos anteriores desde el punto de vista de las car-gas que transmite al pavimento y de los daños quecausa al pavimento:

• Las debidas a los equipos de manipulación: pór-ticos sobre neumáticos, cargadores frontales(forklifts), laterales, semirremolques, carretillas

pórtico (straddle carriers), etc. La ROM 4.1 dalos siguientes valores de carga de los diferentesequipos.

EQUIPO FORMA ALTURA MÁXIMADE MANIPULACIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE ALMACENAMIENTO

Cargador frontal Fila simple o doble 4

Cargador lateral Fila simple o doble 4

Carretilla pórtico Fila simple 3

Grúa automóvil Bloque pequeño 4

Transtainer (Luz media < 30 m) Bloque mediano 4

Transtainer (Luz media > 30 m) Bloque grande 5

DISTRIBUCIONES Y ALTURAS MÁXIMAS USUALES EN EL ALMACENAMIENTO DE CONTENEDORES

Fuente: ROM 4.1.

EQUIPOCARGAS POR ESFUERZOS DAÑOS AL EXTENSIÓN

RUEDA DINÁMICOS PAVIMENTO DEL DAÑO

Camión remolque Medias Altos Medio Muy extendido

Carretilla Muy altas Muy altos Muy alto Muy extendido

Straddle- carrier Muy altas Muy altos Muy alto Muy extendido

RTG Muy altas Medios Alto Localizado

COMPARACIÓN DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS DE MANIPULACIÓN

Fuente: Elaboración propia.

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Por otro lado, el análisis de la interrelaciónentre el pavimento y los equipos de manipu-lación, se puede analizar desde dos puntos devista diferentes:

1. Influencia del pavimento en los equipos

• La inclinación del pavimento para el dre-naje influye en la potencia de accionamien-to del equipo.

• La rugosidad del acabado del pavimentoinfluye en el desgaste de los equipos.

• La irregularidad del pavimento afecta a lafatiga estructural del equipo y a su com-portamiento dinámico.

2. Influencia de los equipos de manipulación en el pavimento

• Formación de surcos en las vías de roda-dura.

• Punzonamiento debido al apilamiento delos contenedores.

• Agrietamiento de la superficie.

• Deterioro interno del firme por cargas ex-cesivas.

• Formación de baches..

Por último, un factor determinante en la rela-ción entre el pavimento y la explotación es eldrenaje de la superficie. Si las canalizacionesde drenaje no están cosidas a las losas se pue-den producir asentamientos debido al tráficopesado y a la lluvia. Así, lo aconsejable el es-tudio exhaustivo de la red de saneamiento depluviales. Normalmente, la colocación de unaserie de canales paralelos al muelle que inter-cepten la escorrentía del agua de lluvia y deunos colectores perpendiculares que la cana-licen hasta la dársena es una buena solución.Además, los pozos drenantes, con un pavi-mento accesible y que lleguen hasta el nivelfreático ayudan considerablemente. Para fina-lizar, la red de drenaje debe realizarse contubos de polietileno de alta densidad y cana-letas prefabricadas que permiten una mejorresistencia al tráfico pesado, cosiendo las ca-nalizaciones y demás obras de fábrica a laslosas del pavimento.