Estudio de viabilidad para las cavernas subterráneas Gali Batu

Singapur es una densa isla ubicada en el extremo sur de la Península de Malasia. Está comprendida por un área de 720 km² y su población ronda los 5.6 millones de habitantes. Esto significa que es uno de los países más densamente poblados del mundo. Aunque la mayor parte de la isla es plana, Bukit Timah a 164 m es el punto más alto de la misma, toda la isla está cubierta con viviendas, polígonos industriales, así como infraestructuras de transportes, dejando poco espacio para zonas de disfrute común como parques naturales y zonas de ocio. Singapur es conocida por ser una ciudad jardín y la vegetación es una parte importante de la identidad de la ciudad.

Por lo tanto, el gobierno de Singapur se ha embarcado en un viaje subterráneo. Se han realizado ya dos proyectos de la misma similitud: Jurong Rock Caverns para el almacenamiento de productos petrolíferos y petroquímicos y una instalación de almacenamiento de municiones para el Ministerio de Defensa. Además, se han realizado varios estudios, siendo el más reciente ‘The Public Utilities Board Underground Drainage and Reservoir Scheme’ (el Esquema de Drenaje y Embalse Subterráneo de la Junta de Servicios Públicos) para el almacenamiento temporal del exceso de lluvia y una red de túneles para equilibrar los depósitos de la superficie.

Sin embargo, de los organismos gubernamentales, exceptuando la infraestructura subterránea de la Autoridad de Transporte Terrestre, es JTC Corporation, el desarrollador del sector industrial del gobierno quien está buscando arduamente estudios para el uso del espacio subterráneo. Hasta la fecha, JTC ha dirigido estudios para cavernas subterráneas en Tanjong Kling, Gali Batu, Jurong Innovation District (Jurong West) y previamente Underground Science City, parte de la Universidad Nacional de Singapur. JTC también está al frente del estudio que investiga el potencial de utilizar el Sistema Inter-estado de Mercancías Subterráneas (IGMS) para mover contenedores desde el Puerto de Tuas (actualmente en construcción en el suroeste de Singapur) a las varias cavernas propuestas en el oeste de Singapur.

Este documento hace referencia a la participación de Amberg Loglay's y a Amberg Engineering's en el estudio de viabilidad para las Cavernas Subterráneas de Gali Batu.

A comienzos de 2016, JTC otorgó el estudio a Mott MacDonald, una gran consultora internacional multidisciplinaria. Mott MacDonald contrató a Amberg Loglay para llevar a cabo la investigación de mercado y encargarse de los elementos de planificación logística y, a Amberg Engineering para que se encargara del análisis de sensibilidad de las cavernas subterráneas de Gali Batu (GBUC).

JTC, como gran propietario industrial, dispone de una variedad de arrendadores que realizan trabajos en distintos campos o nichos de actividad. Sin embargo, el objetivo del estudio de mercado era buscar primeramente industrias que pudieran y estuvieran preparadas para trabajar en subterráneo y, en segundo lugar, que utilizaran la menor mano de obra posible. Esto supone que los posibles arrendadores estarían trabajando en campos de alto valor añadido, siendo esta la dirección que parece estar persiguiendo el gobierno de Singapur para el sector manufacturero.

Singapur ocupa un lugar único en el sudeste de Asia; la transparencia en las relaciones con el gobierno, la facilidad de hacer negocios y de vida (transporte público, servicios confiables, un entorno seguro) actualmente compensan los costes adicionales derivados de realizar una operación en Singapur. Sin embargo, el acceso a mano de obra competitiva es un desafío y un aumento importante de mano de obra incrementa el esfuerzo en infraestructuras y recursos para Singapur; de ahí la necesidad de buscar industrias que requieran menos mano de obra.

El principal problema al que se enfrentan los equipos de planificación en el dimensionamiento de las cavernas es que las cavernas son estructuras volumétricas y no una superficie bruta habitual (o GFA). En términos económicos y dentro de ciertos límites, una vez asumido el precio del terreno, cada planta de un edificio tiene un coste similar. La planificación de instalaciones con varias plantas sobre el suelo puede estar relativamente libre de riesgos- es posible diseñar una estructura para plantas adicionales que sean construidas en una fecha posterior. Esto es similar para las cavernas subterráneas donde, dentro de ciertas limitaciones (es decir, si la excavación está dentro de ciertos límites de tensiones), cada m³ de espacio excavado cuesta lo mismo; pero una vez que se superan los límites de tensión de la roca que requieren una importante sostenimiento (hormigón proyectado y pernos), los costes para la excavación de un mayor volumen no serán lineales sino exponenciales y, hay pocas posibilidades de ampliar una caverna sin afectar a las operaciones de las cavernas circundantes.

La mayoría de los interesados en la industria que fueron entrevistados simplemente querían hacer negocios como de costumbre; es decir, un entorno físico similar (aunque una envergadura mayor, por encima de los 12 m habituales, sería beneficiosa), servicios públicos con la misma cantidad/ calidad/ coste y alquiler al mismo precio. Sin embargo, los aspectos prácticos de utilizar una instalación de caverna con varias plantas no se discutieron en gran profundidad. Por lo tanto, las cavernas en las instalaciones de GBUC fueron dimensionadas en base a los requisitos del usuario para las alturas, lo que dio como resultado la elección de una variedad de tamaños de cavernas; el ancho se mantuvo similar para todas las cavernas, pero la altura y la longitud variaron. Sin embargo, se mantuvo la premisa de una excavación de coste mínimo (es decir, manteniéndose en los niveles de tensión de la roca).

Originalmente, la planificación de esta instalación estaba basada en torno a un tamaño específico de ‘propiedad’ que se tomó en unas 100 ha, aplicándose luego una división de usuario para definir el rendimiento probable de los bienes dentro y fuera de las instalaciones de GBUC. Sin embargo, debido a las limitaciones geográficas y geológicas esto no fue posible y, por lo tanto, la instalación de GBUC se limitó a una huella específica a nivel de superficie.

Además, la profundidad del sustrato rocoso descendió de norte a sur, lo que ayudó a mantener la variedad en las alturas de la caverna ya que la profundidad de la corona de la caverna se estimó el vano de la caverna (similar al ancho lateral de la caverna). Como el sustrato rocoso se inclinaba y se requería una variedad de alturas de caverna, la solera de la caverna podía mantenerse a nivel, lo que benefició las operaciones logísticas que se habrían visto severamente afectadas por un cambio en los niveles de la red vial interna de la instalación.

Por lo tanto, la demanda total de bienes se convierte en una función del espacio disponible para la demanda del usuario en cada tipo de caverna.

Figura 1.- Diseño de la caverna (Fuente: Mott MacDonald 2017).

Si el propósito de la instalación es optimizar la extracción de material, entonces debe adoptarse por una filosofía de cantera subterránea: ‘extracción máxima por un coste mínimo’. Esto solo se aplica cuando el espacio subterráneo se crea como un subproducto de la operación de cantera subterránea. Sin embargo, si la excavación de la caverna no tiene un coste positivo y JTC no puede arrendar grandes cavernas porque el mercado requiere cavernas más pequeñas, esto debe tenerse en cuenta. De ahí que en este caso la propuesta fuera de 3 alturas de caverna. Debido a la naturaleza inclinada del sustrato rocoso (como se describió anteriormente), es posible reducir las alturas de la caverna en las zonas de mayor altura antes de la construcción, pero no a la inversa. Obviamente, esto no es ideal a largo plazo porque el tamaño de la caverna debería optimizarse desde el principio debido a las dificultades de la ampliación en una fecha posterior. JTC tiene que ser realista en términos de coste de capital. Se trata de dinero público que se utiliza inicialmente para crear las cavernas, aunque los reembolsos del arrendamiento en teoría deberían recuperar algunos, si no todos, los costes.


Además de optimizar los tamaños de la caverna, el análisis de cavernas también comprende la optimización de la distribución, es decir, el espaciado, la cobertura mínima de roca y el potencial para múltiples niveles.

Figura 2.- Disposición de caverna multinivel (Fuente: Amberg Loglay 2017).

En las preferencias de logística, una rampa casi siempre ganará a un pozo vertical en términos de capacidad y fiabilidad. Sin embargo, el precio debe tenerse en cuenta. El segundo problema importante es la esterilización de la superficie terrestre debido al portal del túnel que, dependiendo de la profundidad de la roca, puede requerir un tramo en falso túnel de hasta 600 m. En términos de terreno de Singapur, esto es un gran consumo terreno y no aceptable para el polígono industrial que ocupará el terreno por encima de las instalaciones de GBUC.

El compromiso es una sola rampa (un requisito de los servicios de bomberos) y pozos que son principalmente para servicios públicos, pero también tendrán instalaciones para movimiento vertical, ya sea por ascensor o mediante grúas.

El estudio aún está en curso y estará sujeto a más cambios, pero este demuestra la viabilidad técnica que JTC está tratando de obtener. Sin embargo, proporciona un buen ejemplo de cómo abordar la planificación de las instalaciones de las cavernas dentro de un entorno urbano denso. La etapa interesante será la viabilidad comercial.