Notas sobre la historia de la central de Seira (6), la hinca de cajones.

La presa romana de Almonacid de la Cuba (Zaragoza)

La construcción de molinos -para la obtención de harina y tratamiento de tejidos- o de puentes –para salvar los obstáculos orográficos- obligaron a despertar el ingenio humano. Estas obras, requirieron de hábiles constructores y, aún hoy, nos sorprenden por su audacia.

Los cimientos de puentes y presas.
Los puentes y presas necesitan una base sólida -unos cimientos- que resistan el empuje y la erosión de las aguas de los ríos. Los romanos, auténticos maestros en la organización de las obras (1), realizaban las mismas mediante artesanos especializados. Desde el origen de los materiales, pasando por su transporte y, más tarde, su colocación; todas las tareas estaban meticulosamente organizadas.

El estado de las obras que hemos heredado de ellos, como la presa de Almonacid de la Cuba, o la de Muel, en la provincia de Zaragoza, entre otras, nos demuestran la eficiencia de su método constructivo. El “hormigón romano” u opus caementicium (2) es, con el uso de la cal como aglomerante, una de las razones de esta solidez.

Restos de la presa romana de Muel (Zaragoza)

Los cimientos (fundamenta) (3) se apoyaban en terrenos sólidos y si estos no lo permitían se hincaban pilotes de madera y sobre ellos, uniendo sus cabezas con otros maderos, se fundamentaban las pilas o muros. Para poder trabajar en lugares difíciles preparaban unos recintos en los que agotaban las filtraciones de agua.

Estas técnicas no evolucionaron prácticamente nada desde aquella época y llegaron sin mejora hasta mediados del siglo XIX.

Estas molestas filtraciones, que citábamos antes, dificultaban el trabajo de los constructores en el lecho de los ríos y les trajeron de cabeza durante siglos. No fue hasta el siglo XIX cuando se consiguió solucionar este problema y en 1830 el polifacético británico Thomas Cochrane (4) ideó y patentó un sistema para poder construir los cimientos en seco. En Francia, paralelamente, sin conocer el trabajo de Cochrane, en el año 1839, el Ingeniero de Minas francés Jacques Triger ideó un sistema para poder excavar en el interior de la mina de Chalonnes (5) -que dirigía- en la zona cubierta por el agua del cercano río Loira. Mediante una cámara llena de aire a presión conseguía evitar la entrada del agua y así poder trabajar cómodamente. Habían inventado el cajón de aire comprimido y este sistema parecía ser la solución a todos los problemas…pero…¿qué es eso de un cajón?.

La hinca de cajones por medio de aire comprimido.
Los cajones, de acero u hormigón, son unos compartimentos que bajo la presión de aire comprimido permiten trabajar en su interior, sin que el agua penetre. Para construirlos se prepara un molde con una forma trapezoidal -una altura de unos dos metros y medio- y se rodea el mismo mediante un encofrado. En los extremos inferiores se colocan unas cuchillas metálicas que estarán en contacto con el terreno. En la parte superior del mismo se deberá poner, al menos, un tubo –llamado chimenea- para la conexión de la esclusa. Se refuerza la estructura mediante ferralla –las barras de hierro de la armadura- y se rellena de hormigón.

La labor de desencofrado es la tarea más delicada de su construcción pues “la sobrecarga sobre cada puntal es tan grande que comienzan a producirse roturas; es muy conveniente que la madera no se parta bruscamente como lo hace el pino, sino que se astille sin saltar, debiendo mejor estar verde y tener pequeño diámetro; son mejores las maderas del tipo del álamo o incluso eucalipto” (6).

Cercano al lugar de hinca se debe instalar un compresor para la producción de aire comprimido.
Ahora sólo falta lo más importante: obreros que quieran trabajar en estas condiciones. Esta actividad no tiene demasiado atractivo y los candidatos no son muchos. La gran mayoría son trabajadores atraídos por unos sueldos más elevados.

Los cimientos de la Torre Eiffel, La Nature, París, 1887, p. 406, Biblioteca del Observatorio del Ebro, Roquetas, Tarragona.

Una vez que el cajón tiene todo el interior limpio, probablemente su propio peso lo haya clavado un poco en el terreno. Accediendo por el agujero superior, se va extrayendo la tierra del interior y gradualmente el cajón va bajando. Cuando el agua del nivel freático impida el trabajo en su interior, se deberá poner, al tubo ya previsto, un artefacto llamado esclusa, parte fundamental de esta técnica, que permite el sellado del mismo y la entrada/salida de obreros y escombros. Según el tamaño se puede instalar más de una para facilitar el trabajo.

La esclusa -o cámara de equilibrio- se conecta mediante tuberías y válvulas al compresor y se pone a una presión levemente superior a la del agua que hay en el interior del cajón. Para entrar en él, se deberá pasar por dicha esclusa, que hace de frontera entre las dos presiones.

Las diferentes partes de la cámara de equilibrio (Dibujo de Levi, 1926, y notas del autor)

Se continua la excavación, izando los escombros y vertiéndolos a una cámara. Cuando está completa, se cierra, se compensa la presión y se abre por el otro lado para sacarlos al exterior. Cerrada la cámara se restablece la presión y se abre la esclusa interior para iniciar un nuevo ciclo. Este pesado -y delicado- procedimiento se debe hacer cada vez que se abre cualquiera de las dos esclusas.

Cuando el cajón llega al nivel del río, se debe suplementar, prolongando la chimenea, y volviendo a colocar la esclusa en su nueva ubicación. El cajón, cuando baja, incrementa la presión hidrostática y, por ello, se debe aumentar la de trabajo.

Es fácil que los diferentes materiales del terreno, o los efectos de una riada, provoquen la inclinación del cajón. La solución es calzarlo y excavar en la parte contraria para nivelarlo. Todas estas tareas no son fáciles, se requiere de expertos operarios que, en todo momento, sepan reaccionar ante cualquier eventualidad.

El “boquillazo”, nombre dado al vaciado brusco del cajón, tiene múltiples aplicaciones, permitiendo bajar de golpe el último tramo o apagar un incendio –como sucedió en el cajón del puente de Brooklyn-.

Una vez alcanzada la profundidad deseada, se debe llenar de hormigón para fijarlo allí.

Harpers Weekly, Dec 17, 1870, Prints and Photographs Division, Library of Congress, Washington, DC, 3c24608u

Las sensaciones en el interior de los cajones.
“¿Quién de nosotros no se ha preguntado, pasando junto a un puente, cómo se habían podido hundir los cimientos bajo el agua y levantar de ese modo, en medio de un río, esos enormes pilares que soportan los arcos?” (7)

Estas dudas las expresaba, como muchos de sus coetáneos, el escritor francés Guy de Maupassant que pudo satisfacer su curiosidad al entrar, acompañado del ingeniero de la obra, en un cajón de la presa de Garenne, en el Sena, cerca de París. Su relato explica las sensaciones que vivió:
“Se abrió la pequeña puerta de una de esas escotillas, y pasamos uno tras otro, penosamente, por la abertura para entrar en una estrecha cámara redonda oscura, donde nos apretamos en círculo, como sardinas en su lata, alrededor de una placa de hierro redonda, comparable a los que cierran los agujeros de alcantarilla sobre las aceras, pero mucho más pequeña, tan pequeña que no se podía creer, viéndola, que un hombre pudiese descender por allí. Se abrió una llave: un ruido de aire furioso, un ruido de máquina de vapor se hizo oír, y bruscamente sentimos en el fondo del los oídos, una sensación extraña y dolorosa. El aire comprimido, invadiendo la cámara, tendía a destrozarnos los tímpanos…Había que descender por ese tubo por medio de escalones de hierro, gruesos como el dedo… Al cabo de dos o tres minutos… puse el pie sobre el suelo ¡ qué suelo ! una papilla donde hundí las piernas….El agua no puede entrar en este domicilio subterráneo, expulsada por la potencia del aire que las bombas insuflan sin cesar en su interior. Algunas bujías apenas iluminan a esta inmensa pieza lúgubre, silenciosa, donde los obreros se agitan como sombras.” (7)

Harpers Weekly, Dec 17, 1870, Prints and Photographs Division, Library of Congress, Washington, DC, 3c24944u

Riesgos y problemas de la hinca de cajones.
En 1865, un artículo sobre los cajones, en la revista de Obras Públicas, enumeraba las características de los obreros que se debían escoger para este trabajo; “que tengan de 18 a 30 años, robustos y de buenas costumbres, de un temperamento mixto, o al menos que no sea muy sanguíneo…” (8).

Los efectos debidos a las presiones a las que se somete el cuerpo humano en el interior de los cajones son muy variados y no sientan igual a todas las personas. La sobrepresión, principal problema, y los largos periodos en el interior de los cajones, fríos e insalubres, complementan los efectos.

Harpers Weekly, Dec 17, 1870, Prints and Photographs Division, Library of Congress, Washington, DC, 3c24608u

La hinca de cajones en Europa y América.
En Estados Unidos el ejemplo más espectacular son los cajones del puente de Brooklyn, en Nueva York, construidos en 1870. Sus dimensiones de 52 por 31 metros, en el lado de N.Y., obligaron a dividirlos en seis habitaciones donde trabajaban entre 15 y 20 personas en cada una de ellas –hasta 180 personas en su interior- y lo bajaron cerca de 24 metros bajo las aguas del Hudson (9). El desarrollo de la hinca del los mismos estuvo rodeado de problemas con las descompresiones –el cincuenta por ciento de los trabajadores tuvieron secuelas graves, incluido el ingeniero jefe Roebling-.

En 1880, en Escocia, en la construcción del puente Forth (10), para el ferrocarril, los cajones se hincaron hasta los 27 metros (10).

Los primeros trabajos en el Alto Aragón.
En la provincia de Huesca, a finales del XIX, se estaba iniciando la sustitución de los caminos de herradura por “modernas carreteras” que la sacaran de su ancestral incomunicación. La de Boltaña a Jánovas, en 1885, no tenía visos de acabarse, si hacemos caso de los periódicos de la época; “la actual generación desaparecerá por completo sin ver terminada esta carretera y aquel puente.” (11) El río Ara, a su paso por Ainsa, estaba poniendo las cosas difíciles a los contratistas del puente y se planteaban la utilización del aire comprimido para sus pilas.

No fue hasta 1888 cuando “se dio principio a los trabajos de fundaciones por aire comprimido” (12) para terminar dicha obra. Un mes más tarde, las “costosas y accidentadas” (13) obras seguían supervisadas por el ingeniero montisonense Blas Sorribas, primero, para luego ser dirigidas por Severino Bello. En 1890, por fin, se terminaron las fundaciones de dicho puente llegando a hincar los cajones más de 12 metros (14).

En 1908 el citado ingeniero Severino Bello, director de las obras del Pantano de la Peña, en las ataguías necesarias para los agotamientos de la construcción, también utiliza esta técnica.

Construcción de la cimbra del cajón nº 1 de la presa de Villanova, agosto de 1914.

La aplicación de los cajones en las obras de Catalana de Gas y Electricidad.
La presa de Villanova –lugar elegido para desviar las aguas del río Ésera- requirió el uso de cajones en la construcción de sus fundaciones. Los sondeos previos realizados en la glera del río situaban la roca a más de 20 metros bajo el nivel normal. En agosto de 1914 se inicia la construcción del cajón número 1. A éste le seguirían un número cercano a veinte que, de manera transversal al río, en dos hiladas paralelas, conforman los cimientos de la presa.


Numerosas dificultades aparecían en el trabajo de los sufridos obreros que, en número de tres o cuatro, permanecían en su interior. Los “bolos” de granito que se cruzaban en el camino de las cuchillas tenían que ser partidos a trozos, a golpe de martillo, para poder sacarlos al exterior. En algunos casos el tamaño de los mismos obligaba a la utilización de la dinamita para su rotura.
Un obrero debía estar en la esclusa para poder sacar los escombros y comunicarse con los que estaban fuera. Mediante unas pequeñas mirillas podía ver el exterior y saber cuando podía vaciar los escombros en las vagonetas.


En el estribo derecho de la presa, por una razón que desconocemos, se emplearon tablestacas metálicas para el agotamiento y no se utilizó el aire comprimido. Para la hinca de las largas piezas se utilizó una grúa con un martillo en su extremo.


Los trabajos de hinca de estos cajones se extendió hasta noviembre de 1916. Se unieron, mediante una placa armada, las cabezas de los mismos y sobre ella se construyó el cuerpo de la presa.


Las postales y fotografías, nos permiten conocer su número y seguir la evolución de su hinca. Según las imágenes, no tuvieron problemas con las riadas (*), aunque en mayo de 1915 las excavaciones del edificio de la central, aguas abajo, sí sufrieron sus efectos.


En Seira, en el puente para el paso de las tuberías de la central, también se utilizaron cajones para poder realizar las fundaciones de sus pilas y estribos. La hinca de cajones mediante el aire comprimido se siguió utilizando puntualmente en las obras de Catalana de Gas en la zona.

Continuará.

José Antonio Cubero Guardiola

Notas:

1 - González Tascón, Ignacio. Ingeniería Civil en España. Precedentes, historia y técnicas. Madrid, Ediciones del Umbral, 2008, p.131.
2 - González, 2008, p. 115.
3 - González, 2008, p. 169.
4 - Banyai, A. L., A great invention with built-in hazards [en línea], Chest, Oficial publication of the American College of Chest Physicians, 1975,.
5 - Martin, François, Le fonçage Triger [en línea], Article pour l'Association Française des Travaux En Souterrain, 2004.
6- Presa Santos, Jesus Luis, Las cimentaciones realizadas con cajones de aire comprimido [en línea], Revista de Obras Públicas, 1970, número 3064, p. 855-862.
7 - Maupassant, Guy de, Sur et sous l'eau [en línea], Le Gaulois, 30 de junio de 1884.
8 - Trabajo en el aire comprimido [en línea], Revista de Obras Públicas, 1865, número 17, p. 216-217.
9 - Shapiro, Mary J., A picture history of the Brooklyn Bridge. With 167 prints and photographs, New York, Dover publications, 1983.
10 - Interesantísima página sobre Benjamin Baker, ingeniero encargado de terminar el espectacular puente Forth en Escocia. http://www.benjaminbaker.org.uk/gallery.html. Wikipedia también tiene una interesante entrada sobre el puente; http://es.wikipedia.org/wiki/Forth_Bridge.
11- Carta de Boltaña 1º de abril [en línea], Diario de Huesca, 4 de abril de 1885.
12 - El puente de Ainsa [en línea], Diario de Huesca, 31 de agosto de 1888.
13 - El puente de Ainsa [en línea], Diario de Huesca, 21 de septiembre de 1888.
14 - El puente de Ainsa [en línea], Diario de Huesca, 5 de abril de 1890.

Bibliografía:

Levi, C., Tratado de construcciones civiles, tomo II: obras públicas e hidráulicas, Barcelona, Gustavo Gili, 1926.

Agradecimientos:

Me gustaría dedicarles unas líneas a todas aquellas personas que hacen posible estos artículos. Gracias, una vez más, por sus atenciones, dedicación, interés y…paciencia. Gracias también a María Genesca, directora de la Biblioteca del Observatorio del Ebro, por su colaboración. Espero poder volver a contar con todos vosotros para el próximo artículo.

Este artículo se publicó en el número 7 de la revista "Els tres llugaróns", Abi, Seira y Barbaruens, editada por las asociaciones culturales de dichos pueblos en el verano de 2011. (Algunas de las imágenes y notas que aparecen en este artículo no se pusieron en la revista por falta de espacio)

2011/08/05
(*) - En unas fotografías que he tenido la oportunidad de ver recientemente, he localizado algunas pequeñas afecciones por riadas, que interrumpieron temporalmente los trabajos, pero no supusieron demasiados daños a las obras –según estas imágenes-. Estas tuvieron lugar en mayo de 1917 –el mayenco- y en julio del mismo año.
Para ver los efectos -verdaderamente graves- que puede tener una riada en la hinca de cajones nos puede servir el ejemplo del río Ebro a su paso por las obras de la presa/azud de El Cortijo (Logroño). Las imágenes -antes y después- hablan por si mismas…


El ingeniero de Caminos J.L. Grasset –director de las obras- nos explica, a finales de la década de los veinte, como debían organizarse para los trabajos; “Por las fotografías de las avenidas…puede observarse que, desde luego, era preciso aprovechar el estiaje para el montaje o moldeado de los cajones y la gran ventaja del procedimiento del aire comprimido consistió en que podía seguirse trabajando en invierno en todos aquellos cajones que se había tenido la precaución de asegurar durante el estiaje clavándolos algunos metros. Estos trabajos de invierno sólo debieron ser necesariamente interrumpidos durante las riadas excepcionales, como se puede observar…, que se calcula de unos 3.000 metros cúbicos por segundo.” (Revista Ingenieria y Construcción, Madrid).


Otra imagen muy descriptiva de los efectos de las riadas en la construcción de las presas se tomó a finales de 1961 en el Duero y se trata de la presa de Aldeadávila. Allí se aforaron 9.000 metros cúbicos por segundo.

(Del libro Aldeadávila, Iberduero, 1987).