Seguridad en excavaciones y tipos de suelo

Según indica la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA), la apertura de zanjas causa en promedio 54 muertes de trabajadores anualmente, por lo que es necesario tomar medidas de seguridad si este es tu trabajo.

La OSHA define excavación como “cualquier corte, cavidad, zanja o depresión hecha por el hombre en una superficie de tierra formada por remoción de tierra”. Las zanjas son un tipo de excavación angosta, que suele hacerse a profundidad con distintos fines.

Riesgos en su construcción

Al hablar de la excavación de gran profundidad, son muchos los riesgos a los que se exponen los trabajadores de las obras:

• Derrumbes: Se estima que los derrumbes en excavaciones matan en promedio a dos trabajadores mensualmente. Es por esto que la OSHA recomienda que las obras cuenten con especialistas calificados para analizar la composición del suelo.
• Caídas y cargas que caen: Tanto los trabajadores como los equipos de trabajo corren el riesgo de caer por la apertura en el suelo.
• Atmósferas peligrosas: En algunas ocasiones, las excavaciones de gran profundidad pueden tener bajos niveles de oxígeno, así como pueden ser invadidas por gases tóxicos y productos químicos.
• Uso de maquinaria: Al operar maquinaria pesada puede que tengas una visión reducida de dónde se encuentra el borde de la zanja.

Consejos de seguridad

1. Realiza una inspección diaria de la zanja. Evita acercarte al borde sin la protección necesaria.
2. Verifica constantemente las condiciones climáticas. Las lluvias y tormentas pueden aumentar los riesgos de accidentes.
3. Mantén los equipos a una distancia prudencial del borde de la zanja.
4. Asegúrate de siempre contar con el equipo de protección necesario, así trabajes lejos del borde.
5. Evita a toda costa trabajar bajo cargas elevadas. Cualquier desprendimiento o caída de algún material a cierta altura puede generar un daño importante.
6. Realiza chequeos de la atmósfera. Es importante tener mediciones de los niveles de oxígeno en la zanja, así como detectar la presencia de gases tóxicos o productos químicos. En caso de que estos sean descubiertos, se debe evitar el ingreso del personal al lugar de trabajo.
7. Debe haber una persona o un equipo competente que planifique e implemente las medidas de seguridad para el personal de la obra, de modo que no se pase ningún detalle por alto.
8. Elabora una lista de verificación para realizar inspecciones de forma periódica. Existen listas de verificación prediseñadas en la red para este tipo de trabajos.

Con una media de 19 muertes en zanjas al año Los sistemas de protección son esenciales para la seguridad en las zanjas. Estas muertes y accidentes son evitables. La inclinación, el apuntalamiento, el blindaje y las banquetas ayudan a evitar el derrumbe de las zanjas y otras zonas excavadas. 

El primer paso para proteger a los trabajadores del derrumbe de una zanja es determinar si se necesita un sistema de protección. A partir de ahí, analiza las condiciones del lugar para determinar el tipo de sistema más adecuado. Los sistemas de protección deben inspeccionarse y mantenerse a diario, y más a menudo si las condiciones cambian constantemente. 

¿Es necesario un sistema de protección?

Las normas de la OSHA para la excavación aparecen en CFR 1926, Subparte P.

• Peca siempre de precavido. Una persona competente debe determinar el uso de la protección contra derrumbes. 
• Hay que tener en cuenta algunas cosas cuando se realizan trabajos subterráneos:
  • Ponte en contacto con el centro de notificación del metro en 811
  • Marcar los servicios públicos antes del trabajo
  • Identifica si la excavación tiene menos de 1,5 metros de profundidad
  • Identificar si la excavación está en roca estable
  • Haz que una persona competente examine la excavación 

Una persona competente es «una persona capaz de identificar los riesgos existentes y previsibles o las condiciones de trabajo peligrosas o insalubres para los trabajadores, los tipos de suelo y los sistemas de protección necesarios, y que está autorizada a adoptar rápidamente medidas correctoras para eliminar estos riesgos y condiciones».

Cualquier excavación de más de 6 metros de profundidad requiere un sistema de protección diseñado y aprobado por un ingeniero.

Una vez que hayas determinado que la excavación requiere un sistema de protección, puedes pasar a determinar qué sistema utilizar. La OSHA exige sistemas de protección cuando una zanja alcanza una profundidad de 1,5 m. Sin embargo, la mejor práctica es considerar alguna forma de protección independientemente de la profundidad de la zanja.

Determinar el tipo de sistema de protección

El tipo de sistema de protección que utilizarás depende de cinco factores:

1. clasificación del suelo (tipo de suelo)
2. profundidad de excavación
3. contenido de agua del suelo
4. tiempo y clima
5. otras operaciones en curso en las cercanías

El suelo se clasifica en cuatro tipos básicos: roca estable, tipo A, tipo B y tipo C. La roca estable es materia mineral sólida natural que puede excavarse con lados verticales y permanecer intacta. Los suelos de tipo A son cohesivos con una resistencia a la compresión no confinada de 1,5 toneladas por pie cuadrado o superior. Algunos ejemplos son la arcilla, la arcilla limosa, la arcilla arenosa y la marga arcillosa. Los suelos de tipo B son cohesivos con una resistencia a la compresión no confinada superior a 0,5 toneladas por pie cuadrado pero inferior a 1,5 toneladas por pie cuadrado y suelos granulares sin cohesión similares a la roca triturada, el limo, la marga limosa y la marga arenosa. Los suelos de tipo C son cohesivos con una resistencia a la compresión no confinada de 0,5 toneladas por pie cuadrado o menos, suelos granulares, suelos sumergidos, rocas sumergidas que no son estables o material en un sistema de capas inclinadas en el que las capas se sumergen en la excavación o con una pendiente de cuatro horizontales a una vertical o más pronunciada.

La OSHA exige que la persona competente clasifique el suelo utilizando al menos un análisis visual y otro manual, tal y como indican las normas de la OSHA o lo permite la ASTM. Un análisis visual podría incluir el examen de un montón de escombros o de la pared de la zanja. Un análisis manual podría incluir palpar el suelo con las manos o utilizar un penetrómetro.

Si prefieres saltarte el análisis del suelo, puedes diseñar tus sistemas de protección como si estuvieras en un suelo de tipo C, que es el menos estable. 

Los trabajadores deben vigilar también la actividad que se desarrolla alrededor de la zona de excavación para detectar los peligros. Los peligros potenciales son:

• Trabajar con maquinaria pesada
• Manipulación manual
• Proximidad al tráfico
• Peligros eléctricos
• Servicios públicos subterráneos
• Entrada de agua
• Peligros potenciales de los espacios confinados
• Socavación de estructuras y cimientos

Independientemente del tipo de sistema de protección, la zanja debe incluir un medio de salida, como escaleras, una escalera o una rampa.

Hay cuatro tipos de sistemas de protección que se utilizan para la seguridad de las zanjas: inclinación, apuntalamiento, blindaje y banqueo. 

Inclinación para la seguridad de la zanja

La inclinación consiste en recortar la pared de la zanja en un ángulo inclinado hacia fuera de la excavación. Cuanto más plano sea el ángulo, más protección ofrece el talud. El ángulo necesario depende de la clasificación del suelo y del contenido de agua.

La OSHA estipula pendientes máximas admisibles para cada tipo de suelo en la zona de trabajo. Para el suelo de tipo C, un ángulo de inclinación de 1 ½:1 es el máximo. Es decir, por cada pie de profundidad, la zanja debe ser excavada hacia atrás 1 1⁄2 pies, lo que resulta en un ángulo máximo de 34 grados. La pendiente máxima permitida es de 1:1 (45 grados) para el suelo de tipo B, y de 3/4:1 (53 grados) para el suelo de tipo A.

La pendiente también puede calcularse utilizando otros datos tabulados basados en el tipo de suelo o en el diseño de un ingeniero profesional.

Apuntalamiento para la seguridad de las zanjas

Apuntalamiento consiste en instalar soportes hidráulicos de aluminio o de otro tipo para evitar que los frentes de una excavación se derrumben. Los soportes verticales se llaman montantes. Los soportes horizontales se denominan riostras. Cuando instales el apuntalamiento, asegúrate de utilizar siempre materiales de apuntalamiento de ingeniería para la protección contra derrumbes.

Los sistemas de apuntalamiento también pueden ser necesarios para sostener estructuras adyacentes, como edificios, muros, aceras o pavimento. Los empresarios están obligados a proporcionar apoyo, como apuntalamiento hidráulico, apuntalamiento o apuntalamiento, para garantizar que las estructuras adyacentes permanezcan estables para la protección de los trabajadores. Se prohíben las excavaciones que puedan socavar aceras, pavimentos y estructuras anexas, a menos que un sistema de apoyo adecuadamente diseñado u otro método eficaz proteja a los trabajadores del posible derrumbe de las estructuras.

Blindaje para la seguridad de las zanjas

El apantallamiento protege a los trabajadores si se produce un derrumbe, impidiendo que los escombros caigan sobre ellos. Los sistemas de blindaje pueden incluir cajas de zanja u otros soportes para evitar un derrumbe. Los escudos de zanja suelen estar construidos con paredes laterales separadas por separadores de acero o aluminio. Los separadores son intercambiables para adaptarse a la anchura de la zanja.

Bancos para la seguridad de las zanjas

La excavación de bancos es similar a la inclinación y requiere la retirada de material de la cara de una excavación. Los lados de una excavación se excavan para formar niveles horizontales o escalones. Para un banqueo simple, los lados se inclinan hacia abajo, con un escalón cortado en la parte inferior. El bloqueo múltiple implica cortar una serie de escalones en los lados de la excavación.

Los sistemas de bancada no pueden instalarse en suelos de tipo C.

Reducir los incidentes de excavación y zanja

Los sistemas de protección para la seguridad de las zanjas incluyen la inclinación, el apuntalamiento, el blindaje y el banqueo. Se utilizan cuando las condiciones del suelo y la profundidad de la zanja suponen un peligro para los trabajadores. Aunque sólo es necesario para las excavaciones de más de metro y medio de profundidad, es una buena práctica proporcionar alguna forma de estabilización en todas las zanjas. Los sistemas de protección en la obra deben inspeccionarse y mantenerse a diario para garantizar que están en su sitio y funcionan correctamente.

Los sistemas de protección son sólo un área a tener en cuenta para la seguridad de las zanjas y la excavación. Para un análisis más detallado, consulta el artículo de Safesite Excavar en profundidad: La guía definitiva de seguridad en la excavación.

En esta guía, puedes aprender…

• ¿Qué hace que una zanja sea tan peligrosa?
• ¿Cuáles son las normas de OSHA sobre zanjas y excavaciones?
• Antes de cavar: Planificación previa a la excavación y obtención de permisos
• Comprender los peligros de la excavación
• Cómo empezar con la gestión de riesgos de excavación
• Programación de las inspecciones de excavación y zanja

Las zanjas están presentes en casi todos los movimientos de tierra, como la excavación de cimientos, la instalación de servicios públicos subterráneos, el riego y más. Desafortunadamente, las estadísticas dicen que alrededor del 80% de las muertes en excavaciones ocurren en la industria de la construcción debido a derrumbes de zanjas.

Como consecuencia, el uso de protección de zanjas se ha convertido en un requisito obligatorio. Ya sea que se trate de un trabajo menor de instalación de cables, tendido de tuberías en el hogar o un trabajo de excavación masivo para los cimientos de un edificio, se debe colocar un protector de zanjas certificado o un sistema de apuntalamiento de zanjas cuando lo requieran los criterios establecidos en el Manual de OSHA.

A partir de hoy, el mercado global ofrece muchos productos de protección de zanjas para elegir, todos cumplen con los requisitos de OSHA y otros estándares en seguridad de excavación. La cuestión ahora es cómo preseleccionar o elegir el tipo de protección más eficiente de acuerdo con las condiciones de su proyecto de excavación y apertura de zanjas.

Esta breve guía lo ayudará a identificar su fabricante de confianza y seleccionar el producto más ideal para sus necesidades.

Escudos de Trinchera: Fundamentos de Seguridad en La Construcción

Un escudo de trinchera, también conocido como caja de trinchera, siempre debe estar hecho de acero o aluminio de alta calidad. Estos escudos cubrirán los lados de un sitio de excavación para proteger a los trabajadores dentro de las zanjas. Por lo tanto, el material debe tener suficiente integridad para evitar derrumbes o colapsos.

Los escudos de trinchera constan de dos paneles modulares a cada lado. Entre estos paneles, tendrá puntales o crucetas de longitud ajustable. La función de estos separadores es mantener los paneles en su lugar desde cualquier lado a lo largo de las paredes del sitio.

Un fabricante de protectores de zanjas de calidad debe ofrecer una variedad de dimensiones y capacidades en sus paneles y crucetas. También deben poder garantizar que sus escudos cumplan estrictamente con el requisito de las normas OSHA. Esto asegura que los empleados dentro de la zanja estarán protegidos de los peligros.

Parámetros de Instalación del Escudo de Trinchera

Antes de instalar protectores de zanjas, hay algunos detalles que deben establecerse.En primer lugar, el propósito de su proyecto de excavación determina qué tamaño de zanja necesita. Obviamente, las tuberías grandes y los cables delgados requieren diferentes tamaños de zanjas. No sirve de nada construir una zanja más grande de lo necesario. El proveedor adecuado de escudos para zanjas debería poder adaptarse a su proyecto específico.

La profundidad de la excavación requerida y la servidumbre de los alrededores también es un factor muy importante a considerar al decidir la extensión y el tipo de protección de zanjas a elegir. Se permite la inclinación o banqueo de los lados de la zanja combinados con un escudo en el fondo de la zanja siempre que se cumplan las condiciones de las normas de OSHA. Esto puede reducir sustancialmente los gastos de compra o alquiler de cajas de trinchera pero, por supuesto, esto solo es posible en áreas abiertas y sin edificios o estructuras cercanas.

Además, también debe tener cuidado con las obstrucciones en el camino de su trinchera planificada. Un fabricante experto de escudos para zanjas debe ayudar a evitar o despejar estas obstrucciones.

Incluso el conocimiento del tipo de suelo en el que planea excavar será un detalle crucial. Esto afectará al equipo de excavación que necesitará su proyecto. OSHA clasifica el suelo como roca estable, tipo A, tipo B y tipo C. Conocer la clasificación del suelo en el sitio del proyecto es esencial para determinar las clasificaciones del escudo de zanja a emplear.

La capacidad del equipo de elevación también es un factor que contribuye a la elección de la caja o el escudo. Los sitios de proyectos con grúa no tienen nada de qué preocuparse y pueden recoger cualquier tamaño y peso de caja o escudo. Pero la mayoría de los sitios generalmente utilizan excavadoras para instalar un sistema de apuntalamiento o protección en el que se observa estrictamente la capacidad de elevación segura. En el peor de los escenarios, donde el uso de cualquier equipo de elevación es imposible debido a las limitaciones de espacio, son obligatorios los sistemas de blindaje o apuntalamiento ensamblados o fabricados en el sitio.

Una persona competente capacitada por OSHA también debe inspeccionar su sitio en busca de otros peligros potenciales. Querrá un proveedor de escudos para trincheras que pueda ayudarlo en cada paso del proceso.

La Mecánica del Suelo 

El tipo de suelo gobierna la estabilidad de la excavación. La OSHA requiere que la clasificación del suelo se haga por una persona competente y que se instale equipo protector adecuado antes de que los trabajadores entren en la excavación. Los tipos de suelo incluyen: Suelo tipo A – Este es el suelo más estable y está compuesto de arcilla, arcilla limosa, arcilla marga, y arcilla arenosa. Tiene una fuerza compresiva ilimitada de 1.5 o más toneladas por pie cuadrado. El suelo tipo A es muy cohesivo. Desgraciadamente, las personas piensan que es estable y que no se derrumba si no está apuntalado. Ningún suelo, no importa la composición o estabilidad aparente, puede clasificarse como Tipo A si es que tiene fisuras o está sujeto a vibraciones de tráfico, maquinaria, u otras actividades de excavación. El suelo no puede clasificarse como Tipo A si las capas se extienden hacia abajo en la excavación en un declive de 4 pies horizontal a un pie vertical o si hay otros factores, tal como la filtración de agua, que hace menos estable el suelo. 

Suelo Tipo B – Este suelo cohesivo está compuesto de cieno, cieno-marga, marga arenosa, y sólidos granulares cohesivos incluyendo grava angular (piedra triturada). Tiene una fuerza ilimitada mayor de 0.5 toneladas por pie cuadrado pero menos de 1.5 toneladas por pie cuadrado.

 Suelo Tipo C – Este es el suelo menos estable. Es un suelo no cohesivo compuesto de suelos granulares, incluyendo arena, grava, marga arenosa, suelo sumergido o suelo del cual está colando agua, piedra sumergida, o suelo en un sistema de capas en declive donde las capas se extienden hacia abajo en la excavación en un declive de cuatro pies horizontales a un pie vertical o más. Tiene una fuerza compresiva ilimitada de 0.5 o menos toneladas por pie cuadrado. 

Roca estable – Este material mineral natural sólido puede excavarse con lados verticales y permanece intacto al exponerse. 

Probando

 Al hacer una clasificación de suelo en el sitio, la persona competente realiza ambas pruebas visuales y manuales. Los factores a examinar son:

• Tamaño de partícula de suelo – Generalmente hay una mezcla de tamaños. El porcentaje de arena, cieno y arcilla determina el tipo de suelo.
• Tamaño de grano – Si un grano del suelo es más grande que la mina de un lapiz #2, se clasifica como grava. Si es más pequeño, pero puede verse con el simple ojo, se clasifica como arena. Partículas de arcilla y cieno no se pueden ver sin usar un microscopio. En general, mientras más grande es el grano, menos estable es el suelo. • El suelo que se amalgama y se mantiene junto al excavarse es probablemente arcilla o cieno. • Grietas en las paredes de la excavación, con material derrumbándose (pedazos de suelo cayendo de los lados) indica suelo Tipo B o C. • Agua empozada o agua calando del fondo o de las paredes de la zanja automáticamente clasifica el suelo como Tipo C. • El suelo en capas adyacente a carreteras o edificios, el suelo ya trabajado, o el suelo expuesto a alguna fuente de vibración requiere una clasificación de suelo llevado a cabo por un ingeniero profesional registrado. 

Pruebas Manuales Los requisitos de sistemas protectivos se basan en los resultados de pruebas. Nunca entre en una excavación no protegida para obtener una muestra de suelo. Obtenga la muestra de material recién excavado del montón de escombros. Las pruebas deben llevarse a cabo tan pronto como sea posible para conservar la humedad natural de la muestra.

 Fuerza Seca Si el suelo está seco y se desmorona solo o con presión moderada se hacen granos individuales o polvo fino, es granular (cualquier combinación de grava, arena, o cieno). Si el suelo está seco y cae en terrones los cuales se rompen en terrones más pequeños, pero los pequeños se rompen solo con mucho esfuerzo, puede ser arcilla en alguna combinación con grava, arena, o cieno. Si el suelo seco se desmorona en terrones que ya no se rompen por sí solo y que pueden romperse solamente con dificultad, y no hay indicación de que el suelo tiene fisuras, el suelo puede considerarse sin fisuras.

 La Prueba de Hilo (plasticidad) Esto determina si una muestra es cohesivo. Enrolle una muestra del suelo entre las palmas de las manos hasta tener un hilo de aproximadamente un octavo de pulgada en diámetro y varias pulgadas de largo. Ponga el hilo enrollado de suelo en una superficie plana y recógelo de un término. Si la muestra permanece entera a lo largo de dos pulgadas, se considera cohesiva.

Prueba de Cinta: Esta es otra prueba de cohesivo y se usa como prueba de respaldo de la prueba de hilo. Enrolle una muestra representativa de suelo en un cilindro aproximadamente tres cuartos de pulgada de diámetro y varias pulgadas de largo. Luego, apriete esta muestra entre el dedo gordo y el dedo índice hasta tener una sólida cinta plana de un cuarto a un octavo de pulgada de grueso, la cual se permite colgar libremente entre los dedos. Si la cinta no se rompe antes de que varias pulgadas sean apretadas, el suelo se considera cohesivo. 

La Prueba de Penetración de Dedo La prueba de penetración de dedo calcula la fuerza compresiva ilimitada de los suelos cohesivos y se basa en las pruebas definidas en la norma D2488 de la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés). Obtenga una muestra de suelo de un terrón recién excavado del montón de escombros. Apriete la muestra con su dedo gordo. Si el dedo marca fácilmente la muestra pero se penetra solo con mucho esfuerzo, entonces el suelo se clasifica como Tipo A. Si el dedo penetra hasta la base de la uña y se hace con dificultad moderada, entonces es Tipo B. Si la muestra puede ser fácilmente penetrada varias pulgadas y puede ser moldeada con ligera presión del dedo, el suelo es Tipo C. El secar la muestra puede influir mucho en los resultados de esta prueba. Realice esta prueba inmediatamente después de obtener la muestra. 

Aparatos Mecánicos Aparatos mecánicos para determinar el tipo de suelo incluyen el penetrómetro de bolsillo y el penetrómetro manual de aletas de corte. La operación del aparato y la interpretación de los resultados se encuentran en el manual o información del fabricante de estos aparatos.