Nuevos 'ojos' en el premio

Kevin García, gerente de área de negocios para construcción marina y especializada en la División de Ingeniería Civil y Construcción de Trimble

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Los constructores de Tappan Zee 'ven' debajo del río Hudson con Trimble Marine Construction Systems y Teledyne Marine Imaging.

Desde 1955, el puente Tappan Zee ha sido una vía crítica para los neoyorquinos que viajan entre los condados de Rockland y Westchester, ubicados aproximadamente a 20 millas al norte de Manhattan y al otro lado del río Hudson. Sin embargo, un fuerte aumento en el tráfico y un aumento exponencial de los costos de mantenimiento conducen finalmente a la decisión de reemplazar el puente histórico. El nuevo puente del gobernador Mario M. Cuomo, el cruce más largo del sistema Thruway del estado de Nueva York, está diseñado para satisfacer las necesidades del futuro al tiempo que apoya el crecimiento económico.
En 2013, Tappan Zee Constructors fue contratada para diseñar y construir el cruce de doble tramo. El tramo norte del puente se abrió oficialmente al tráfico hacia el oeste en agosto de 2017, y el tramo hacia el este se completó en septiembre de 2018. Tappan Zee Constructors comenzó a deconstruir el puente viejo en 2017, trabajo que continúa en 2019.

La nueva estructura ya es un hito, con una estructura atirantada de doble tramo de 3.1 millas. Las torres angulares del tramo principal del puente lo hacen visualmente impactante desde todos los ángulos. Cuando se complete por completo, incluirá ocho carriles de tráfico generales, cuatro arcenes de emergencia, un camino compartido para bicicletas / peatones y sistemas de monitoreo de tráfico de última generación. También es único que el puente ha sido diseñado y construido para ser preparado para el transporte público y puede acomodar trenes de cercanías.

Desafíos marinos y ambientales
Cuando comenzó en 2013, el Gobernador Mario M. Cuomo Bridge era el proyecto de infraestructura más grande de los EE. UU. Y requería un diseño y planificación cuidadosos en todas las fases. El alcance del proyecto requirió conducir más de 1,000 pilas cilíndricas en el lecho del río Hudson para crear 41 pilares para sostener cada tramo del puente. La fase final del proyecto implicó la cuidadosa deconstrucción y remoción de escombros del viejo puente. Hacer que la fase de deconstrucción fuera más desafiante fue el cronograma acelerado del proyecto, el gran tamaño del puente, las profundidades de agua variables del río Hudson debajo y las condiciones ventosas. El flujo del río Hudson, los amplios rangos de marea y la claridad y visibilidad del agua también fueron problemas importantes.

"Tan pronto como el cucharón de la excavadora, el cucharón de almeja o el cabezal de corte en una draga se sumergen en el agua, ya no se puede ver, por lo que realmente no se sabe lo que está sucediendo", dijo Lou Nash, presidente de Measutronics Corporation, un integrador de la tecnología Trimble Marine.

Tappan Zee Constructors consultó con Nash, el equipo de Measutronics y Trimble para superar estos desafíos. Los sistemas de posicionamiento y guía utilizados incluyen componentes Trimble y Teledyne: software, hardware y sensores de Trimble para posicionamiento, guía y seguimiento de máquinas, y sonar de imágenes marinas Teledyne para aplicaciones bajo la superficie.

Eliminando incógnitas: condiciones del mundo real vs. 'el plan'
El software Trimble Marine Construction se utilizó en todo el proyecto para excavación, colocación de estructuras y trabajos de demolición. El equipo pesado utilizado incluía excavadoras, grúas de almeja, cabezal de corte en una draga y más. Independientemente de la herramienta que se use con la máquina (cucharones, tenazas, cizallas, martillos, martillos neumáticos), el uso del software marino y el equipo de sonda cada uno tenía una guía precisa, lo que brinda a los operadores claridad y visibilidad para trabajar.

Blake Yaffee, gerente de área para la parte de demolición del proyecto, explica que su equipo comenzó utilizando el sistema para establecer una línea de base de condiciones en el río. Esto comenzó con la recopilación de datos en la nube de puntos en 3D de las características sumergidas a través de una embarcación de prospección con sonda.

"Podemos observar la estructura de antemano y luego tomar esas imágenes, evaluar y confirmar elevaciones, cantidades y condiciones", dijo Yaffee. "Pudimos tratar cualquier artículo que pudiera crear problemas antes de realizar cualquier trabajo real en la estructura".

Después de establecer una línea de base, Tappan Zee Constructors luego usó el software TMC y un ecosonda multihaz de alta resolución Teledyne para crear un plan para 'romper' las estructuras de concreto del viejo puente en escombros, que luego podrían eliminarse de manera segura del fondo del río. Luego se proporcionaron datos de superficie a los distintos tipos de máquinas para guiarlos en la deconstrucción de las estructuras sumergidas.

"Desde nuestro sistema, lo que el operador ve en la primera fase es dónde ha estado la herramienta para que obtenga la cobertura adecuada del proceso de deconstrucción interna", dijo Nash. "Una vez que siente que ha alcanzado un cierto nivel de que quieren comenzar a quitar los materiales, el sonar entra y mapea los escombros para que pueda rastrear la herramienta mientras está haciendo una deconstrucción y puede proporcionar orientación a las máquinas que tener que quitar los escombros ".

Una 'vista de pájaro' con precisión precisa
Andrew Teese, un operador de la máquina en el proyecto, dice que el equipo de posicionamiento ha sido un avance significativo en comparación con la 'caza y picoteo' convencional requerida para este tipo de trabajo de construcción marina. Utilizando métodos tradicionales, una tripulación probablemente excavaría en un patrón de cuadrícula en la ubicación general del antiguo muelle, de un extremo al otro. En cambio, pudo usar el sistema Trimble en una grúa sobre orugas Manitowoc 999 con una herramienta de concha para limpiar el fondo del río donde se desmanteló el antiguo muelle.

El software sigue un patrón de 'semáforo', indicado en verde en la caja de control del operador cuando se necesita una excavación y cambiando a amarillo a medida que el operador se acerca a la pendiente. El sistema proporciona información actualizada para que la estructura se "rompa" y se mueva bajo el agua, las imágenes y los colores se actualizan en tiempo real. En la pantalla, el software TMC de Trimble muestra la elevación, la ubicación y una vista 3D en tiempo real. Según Teese, incluso ha podido ver y recuperar piezas de concreto del tamaño de una pelota de fútbol, lo que hubiera sido casi imposible de detectar sin la capacidad del sonar.

"Es mucho más rápido porque podemos ver dónde hemos estado, podemos ver qué tan ancho se ha extendido el material y podemos avanzar a través del muelle y la pila de escombros con precisión", dijo Teese. "Las cosas que te perdiste a medida que avanzas por el área en las que puedes obtener una ubicación precisa, no tienes que buscar cosas, solo sabes dónde está todo".

Con imágenes precisas, que incluyen puntos de referencia superpuestos y coordenadas en la parte superior de la encuesta, el equipo dibujó prismas alrededor de esas piezas de material 'faltantes' e importó esos datos en los cuadros de control de los operadores.

"Cualquiera que haya realizado una demolición de agua está muy familiarizado con el término 'trabajar en la persiana' porque eso es básicamente lo que hace la gente", dijo Yaffee. “Para nosotros, la inversión en el producto contra la escala del proyecto, junto con el hecho de que la sonda y el software pueden reconfigurarse y usarse en el próximo proyecto, nos facilitó la decisión de traer este equipo en."

Enfoque: seguridad y medio ambiente
Además de identificar y eliminar rápidamente los desechos bajo el agua, el posicionamiento preciso ha ayudado a Tappan Zee Constructors a romper componentes y materiales difíciles bajo el agua, sin depender únicamente de los buzos. Los buzos también tienen un plan más predecible y bien documentado antes de ir al trabajo bajo el agua, lo que mejora la seguridad del buzo.

"Cortar pilas de acero con cizallas montadas en excavadoras sin el apoyo de un buzo o pasar una cantidad significativa de tiempo simplemente sintiéndose alrededor es casi imposible", dijo Yaffee. "Con este nivel de visibilidad y posicionamiento, ciertamente podemos revisar las condiciones con los buzos antes de que se hundan".

Escaneando el fondo del río, el equipo también identificó estructuras erosionadas, componentes y materiales que se habían recolectado a lo largo de los años del viejo puente. Tappan Zee Constructors grabó estos escaneos y el Estado de Nueva York Thruway le pidió que retirara el material. Como resultado, el sitio fue devuelto al estado de Nueva York en una condición más prístina que cuando comenzaron a trabajar.

Yaffee cree que la tecnología también ha permitido al equipo evaluar y documentar cuidadosamente el progreso del proyecto. Las capacidades de creación de herramientas en tiempo real de la herramienta proporcionan una visión diaria de la productividad y la documentación de que se cumplen los puntos de referencia. Una vez que se completaron las tareas, el equipo recolectó imágenes del área e identificó cualquier trabajo de seguimiento que debía hacerse.

Tras este nuevo flujo de trabajo, Yaffee explica que el trabajo de su equipo ha sido más seguro, más rápido y más preciso. No solo eso; el equipo extendido no puede imaginar volver a los métodos convencionales.

"Ya no pasamos por un proceso de evaluación que hicimos inicialmente para determinar si vale la pena la inversión, si va a haber un retorno de la inversión de traer este equipo", dijo Yaffee. "En otras palabras, no tendrá sentido financiero para nosotros tener un equipo aquí 'ciego' mientras que todos los demás equipos 'tienen ojos'".

Kevin García es gerente de área comercial para construcción marina y especializada en la División de Ingeniería Civil y Construcción de Trimble. Tiene más de 15 años de experiencia en construcción especializada y puede comunicarse con él en [email protected].

Este artículo apareció por primera vez en la edición impresa de julio / agosto de 2019 de la revista Maritime Logistics Professional .