TESIS DE MAESTRIA: TUNEL BONANTA - JUAN FRANCISCO SOTO ELGUERA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

ESCUELA POST GRADO MAESTRÍA EN ECONOMÍAMENCIÓN”PROYECTOS DE INVERSIÓN”

ANÁLISIS Y PERSPECTIVAS DE CRECIMIENTO ECONÓMICO-SOCIAL POR LACONSTRUCCIÓN DEL”TÚNEL BONANTA”

LA CONVENCIÓN-CUSCO

TESISPARA OPTAR AL GRADO DE MAGISTER EN ECONOMIA

MENCIÓN “PROYECTOS DE INVERSIÒN”

JUAN FRANCISCO SOTO ELGUERA

CUSCO – PERU2013

Túnel Bonanta: La Convención–Cusco-Perú

Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco

INTRODUCCIÓN

Las infraestructuras viales, a través del tiempo y el desarrollo de la tecnología,

han permitido que poco a poco lograron construirse túneles cada vez más

largos y de mayores prestaciones de servicios como una necesidad de

comunicación entre los diferentes pueblos, regiones y países del mundo,

propiciando su desarrollo mediante una red vial de grandes túneles, caso:

Eurotúnel, Seikán, San Gotardo etc., contribuyendo en ahorro de tiempo

mediante distancia más corta; así, para resolver los problemas de

congestionamiento del tránsito caso metros de grandes ciudades, salvando los

obstáculos mediante excavación de túneles la barreras que presenta la

orografía, cursos de agua: fluviales o marinos; y para poder comunicarse en

forma más directa posible entre dos ciudades, han puesto empeño permanente

a lo largo de la historia, se tiene constancia de que nuestros antepasados

desde tiempos remotos se dedicaron a la excavación de túneles, desde aquel

entonces el hombre ya se ingeniaba para minimizar el tiempo de excavación,

utilizando dos equipos de perforación para avanzar simultáneamente entre

ambos frentes.

Podemos afirmar, la actividad que más ha contribuido en el proceso de

desarrollo de la humanidad es la actividad minera, haciendo posible la

extracción de riquezas minerales de la corteza terrestre, lo que ha permitido

fabricar maquinaria y equipos logrando alcanzar un gran adelanto científico y el

desarrollo de tecnologías de punta en la excavación de túneles.

Los proyectos de infraestructura vial ocupan un papel muy importante en el

desarrollo y la política gubernamental de una región. Hoy en día no cabe duda

que el desarrollo de proyectos de infraestructura vial a través de túneles, son

de vital importancia para favorecer grandes beneficios en el crecimiento

económico y mejorar el bienestar social de un pueblo.

Sin embargo, poner en marcha proyectos viales de túneles, implica inversión

de grandes recursos financieros. Los países de poder económico y tecnologías

de punta, han construido túneles de gran importancia como son los sub

marinos, urbanos y rurales mediante modernas máquinas tuneladoras;

logrando evitar accidentes, reduciendo los costos de transporte y el tiempo de

viaje, ahorro que es de vital importancia para el desarrollo económico de un

País.



En nuestro país encontramos una gran diversidad de relieve terrestre; desde

depresiones hasta los picos elevados de grandes sistemas montañosos, como

es el nevado Bonanta, lo que da lugar a este tipo de proyecto de túneles por los

enormes beneficios que presenta para el desarrollo económico y social de la

provincia de la Convención y de la Región.

Deduciendo de todo ello, podemos afirmar que el impacto de la infraestructura

vial en la economía de un pueblo tiene doble efecto. Por un lado, la

construcción del túnel carretero moviliza grandes recursos productivos. Por el

otro, permite disminuir los costes de transporte con el consiguiente incremento

en la competitividad de las empresas, así como favorecer la apertura de las

mismas a otros mercados.

Además de los efectos beneficiosos que pueden tener las infraestructuras

sobre la economía, las inversiones en este tipo de proyectos están impulsadas

por la demanda social. Hoy en día es de vital importancia plantear proyectos

que mejoren el servicio y la calidad de vida de los usuarios para reducir

accidentes de morbi y mortalidad y los constantes atascos que se producen en

las carreteras, caso el tramo Ollantaytambo-Alfamayo a la provincia de la

Convención.

Otro aspecto importante que debe tomarse muy en cuenta, que todo proyecto

de túneles son de carácter singular respecto otros trazados, pues no puede

haber un proyecto tipo, sino cada uno de ellos es un caso particular que debe

estudiarse separadamente. La implantación en el terreno, las características

geométricas del perfil, la sección transversal y los métodos constructivos están

estrechamente ligados a la geología, el tipo de terreno, el volumen de tráfico, la

zona rural, o urbana etc.

El contenido del trabajo comprende de los siguientes capítulos:

CAPÍTULO I: ASPECTOS METOLÓGICOS DE LA INVESTIGACION.

Método de investigación utilizado, es el método Científico; Tipo y Nivel de

Investigación es de tipo Explicativo, porque en el proceso de existencia del

problema existe una relación de causas y efectos entre las variables.

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN.

Trata de explicar los antecedentes históricos, los conceptos más utilizados en

la formulación del proyecto y el modelo teórico sobre el cual se basa la

construcción del Túnel Bonanta. En el marco teórico Científico se adoptó la



Teoría del Crecimiento Desequilibrado, de Albert Hirschman, y la Teoría de la

Evaluación Social de Proyectos de Inversión.

CAPÍTULO III: DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA VIAL

OLLANTAYTAMBO-ALFAMAYO.

Describe el diseño geométrico de la actual infraestructura vial, haciendo el

análisis de los efectos e impactos ocasionados y, en base a ello, plantear una

nueva alternativa vial.

CAPÍTULO IV: PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO TÉCNICO DEL TÚNEL

BONANTA.

El proceso constructivo del túnel Bonanta (tramo Ollantaytambo-Alfamayo), se

plantea dos túneles gemelo unidireccionales de dos carriles cada uno, y en la

excavación se estudia dos alternativas: mediante el Método Cíclico, utilizando

nuevo método Austriaco (NATM) y el método Continúo (TBM), tuneladoras

Mixtas doble Escudo.

CAPÍTULO V: APROXIMACIÓN DE LA EVALUACIÓN SOCIAL POR

EFECTOS DE LA CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL BONANTA

Trata de demostrar la rentabilidad del proyecto, mediante los indicadores de la

evaluación social, haciendo notar los efectos directos e indirectos que

generaría la construcción del túnel Bonanta, así como su contribución al

crecimiento económico; donde los efectos directos se corrigen mediante los

factores de corrección proporcionados por el sistema nacional de inversión

pública (SNIP).

Finalmente se presentan las conclusiones y las recomendaciones.



RESUMEN

La investigación se orienta a explicar las características de la problemática

existente a nivel de la infraestructura vial de transporte al valle de la

Convención, así como medir el impacto que generaría la construcción del túnel

Bonanta en el tramo Ollantaytambo-Alfamayo. Análisis que se realiza desde el

punto de vista técnico, económico y social. Con la finalidad de determinar el eje

óptimo del túnel, se ha evaluado a través de tres alternativas de solución:

Por el Nevado de la Verónica, Nevado Huajayhuillca y el Nevado Bonanta,

resultando seleccionada como la mejor alternativa por el NEVADO BONANTA,ubicándose el portal Sur en la quebrada de Misquipuquio del poblado de

Piscacucho, atraviesa el eje de los túneles por la base del nevado Bonanta y

sale el Portal Norte de los túneles al pie de la carretera del mirador con 13.19

km. de longitud de 2.30% de gradiente, luego se proyecta construir un puente

de 25.0 m. de longitud para cruzar el rio Lucumayo y enlazar al actual

infraestructura vial lado Alfamayo.

El beneficio directo más importante por efectos de la construcción del túnel, es

el ahorro de tiempo de viaje, al reducirse de 86.6 km a 32.19 km (ahorro

significativo de 54.41Km.), al desarrollar los vehículos en una vía horizontal sin

ningún desarrollo entre el desvió ubicado en el poblado “Phiri” al punto de

encuentro lado “Alfamayo”, facilidad que significará a su vez la reducción del

tiempo de viaje de 6.0 a 2.5 horas entre Cusco-Quillabamba.

En lo técnico, el diseño de la tipología del túnel es bitubo separados a 25.0 m,

en paralelo y unidireccionales con dos carriles cada uno, conectados entre sí a

través de galerías de conexión cada km., y el eje de los túneles toman una

orientación de Sur a Norte, cortando el macizo rocoso en cinco

formaciones geológicas bien definidas.

En el proceso constructivo del túnel, se plantea la excavación mediante el

método convencional o método cíclico aplicando nuevo método Austriaco y el

método mecanizado mediante máquinas tuneladoras Mixtas de Doble Escudo.

Respecto a los beneficios sociales que generaría la ejecución del proyecto, se

ha considerando: ahorro del tiempo de viaje, costo de operación vehicular,

excedente incremental del productor y el ahorro en merma de productos

perecibles.



En la evaluación social, a pesar de su alta inversión, resulta ser más rentable

para los equipos de excavación del método continuo “Tuneladoras Mixtas de

Doble Escudo”.

La construcción del túnel corresponde a la inversión del estado como capital

social fijo (CSF), ello permitirá inducir a los agricultores de la provincia de la

Convención a incrementar su producción y darle mayor agregado por efecto

multiplicador por la facilidad que significa en el transporte, reducción del tiempo

(vital para cualquier actividad económica) y la reducción del costo de operación

vehicular, lo que se traduce en menores costes de transporte.

ABSTRACT

The research aims to explain the characteristics of the existing problems at the

level of road transport infrastructure in the valley of La Convención, as well as

to measure the impact of construction of the Bonanta Tunnel in the stretch

Alfamayo - Ollantaytambo. Our analysis is performed from a technical, the axis

of the tunnel three alternative solutions have been evaluated. They are:

Through the Veronica snow-covered-Mountain, through the Huajayhuillca snow-

covered-Mountain and finally through the Bonanta snow-covered-Mountain. The

one selected as the best alternative was the BONANTA Snow-covered-

Mountain, placing the south portal in the slope of Misquipuquio, which belongs

to the town named Piscacucho. The axis of the tunnels goes through the base

of Mountain Bonanta and gets to the North Portal of the tunnel at the bottom of

the road 13.19 km. length and 2.30% gradient. Besides, there is a plan to build

a bridge of 25.0 m. length over the Lucumayo River and connect it to the current

road infrastructure located on the Alfamayo side.

The most important direct benefit due to the construction of the tunnel is saving

travel distance, reducing it from 86.6 km to 32.19 km (54.41Km shorter).

Vehicles will run on a plain horizontal road, without any diverted obstacle

between the town "Phiri" and the next location point, "Alfamayo". Besides,

there is one more advantage that in turn will mean reducing travelling time from

6.0 to 2.5 hours between Cusco-Quillabamba.

The technical design of the tunnel is a bitubed type, both tubes

spaced 25.0 m. one from the other, both running on parallel and

unidirectional lanes and interconnected through linking galleries every



kilometer. The axis of the tunnels takes an orientation from south to

north, cutting the rock mass in five well -defined geological formations.

In the construction process of the tunnel, excavation is proposed by the

conventional method (or cyclic method) and the new Austrian method using a

mechanical method through Mixed TBM, Double Shield machinery.

Regarding social benefits the project would generate, several advantages have

been foreseen: travelling time saving, lower vehicle operating cost, increased

producers’ profit and decreased risk in loss of perishable products.

In relation to social assessment, despite its high investment, the use of the

continuous method "Mixed Double Shield TBMs." turns out to be more profitable

for excavation equipment.

This Tunnel construction corresponds to the government's investment as social

fixed capital (CSF/SFC). It will allow farmers of La Convención region to

increase their agricultural production and it will provide greater and multiplied

benefits and revenues added to ease in transportation means, reduced time

(vital to any economic activity) and reduced vehicle operating costs, resulting in

lower transport costs.



AGRADECIMIENTOS

Primeramente, expreso mi gratitud a Dios por darme entendimiento, la

fortaleza, el valor necesario y la oportunidad de presentar y sustentar esta

Tesis.

A mi alma Mater, Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco y en

particular, a la Escuela de Post Grado y la Maestría de la Facultad de

Economía, Mención: Proyectos de Inversión.Asimismo, a los distinguidos maestros de esta Área, por su versación y

competencia durante el desarrollo de la Maestría. De igual manera, a los

integrantes del Jurado, por haber aceptado el encargo de valorar el presente

trabajo.

En esta ocasión no puedo dejar de agradecer al profesor José M. Galera,

profesor de la Universidad Politécnica de Madrid por la oportuna y acertada

información facilitada.

También expreso mi reconocimiento al Msc. Ing. Víctor Tolentino Y. por su

asesoramiento incondicional en la parte técnica del trabajo.

A mi familia, especialmente a mis hijos Karen y Fernando por apoyarme y

animarme en todo momento, durante el proceso de redacción de la presente

Tesis.



1.0 PROBLEMA OBJETO DE INVESTIGACIÓN (POI).La investigación se orienta a explicar las características de la problemática

existente a nivel de infraestructura vial y de transporte para el valle de la

Convención, así como medir el impacto que generaría la construcción del túnel

Bonanta en el tramo Ollantaytambo-Alfamayo.

PLANTEAMIENTODespués de un análisis detallado del actual infraestructura vial como problema

objeto de investigación, se realizó innumerables trabajos de prospección

técnica conjuntamente que los alumnos de la asignatura de Topografía

Subterránea de la Carrera Profesional de Ingeniería de Minas, con la finalidad

de obtener el eje óptimo del túnel, con ese propósito por el lado Sur se ha

evaluado a través de tres alternativas:

I. NEVADO DE LA VERÓNICA: Siguiendo por la vía existente hacia el abra

de Málaga.

II. NEVADO HUAJAYHUILLCA: Ubicando el Portal del túnel entre las

quebradas de Huaytampo y Tiaparo, costado de poblado de Chilca.

III. NEVADO BONANTA: Situando el Portal del túnel en la quebrada

Misquipuquio altura del poblado de Piscacucho.

De la evaluación realizada, ha sido seleccionada como la mejor alternativa por

la base del NEVADO BONANTA, mientras la idea del anhelado y muy

comentado túnel de la Verónica, que fue mencionado por muchos años como la

solución (tramo Ollantaytambo-Alfamayo), queda considerada no viable al ser

planteado técnicamente.



2.0 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.¿Cuáles son las características de la infraestructura vial existente, que

permitan analizar los efectos directos e indirectos que genera la construcción

del túnel Bonanta (tramo Ollantaytamo –Alfamayo), en la provincia de la

Convención y su impacto en el crecimiento económico y social?

2.1 SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA.1. ¿En qué medida los aspectos técnicos y económicos constituyen un factor

limitante en la construcción alterna del túnel Bonanta (tramo Ollantaytambo-

Alfamayo), que permita fácil acceso vial, cruzar con seguridad, evitando

atravesar por abra de Málaga: que demanda altos costos de transporte,

exceso tiempo de viaje y constante riesgo de accidente de los usuarios?

2. ¿Cuál sería el método constructivo y el diseño geométrico de la tipología

aplicado del túnel Bonanta, de acuerdo a las características de la litología y

estratigrafía del macizo rocoso, que tengan rendimientos óptimos en la

excavación?

3. ¿En qué medida la construcción del túnel Bonanta puede contribuir con

mayor rapidez en el crecimiento económico y social del valle de la

convención?



3.0 PLANO TOPOGRAFICO EN PLANTAEl Portal del túnel por el lado Sur se ubica en la quebrada de Misquipuquio del

poblado de Piscacucho, coordenada P(783,374.76, 8,538,216.14, 2852.62),

atraviesa el eje del túnel por la base del nevado Bonanta y sale el Portal Norte

al pie de la carretera del mirador A(782,172.10, 8,551,348.02, 2550.10), dando

una longitud de 13.19 km. de 2.30% de gradiente, luego continua por el

margen izquierda hasta la dirección del control de puesto policial, donde se

plantea construir un puente de 25.00 m. de longitud para cruzar el rio

Lucumayo y enlazar al actual infraestructura vial con 6 km. aproximadamente.

Los túneles son diseñados en paralelo y unidireccionales con dos carriles cada

uno, conectados entre sí a través de galerías de conexión cada km. para el

paso de peatones y vehículos en caso de emergencia, evitando de todo tipo de

accidentes que puede originar frente a la circulación bidireccional en una

calzada de dos carriles, por lo tanto la solución propuesta elimina por completo

colisiones frontales, otorgando la posibilidad de adelantamiento de vehículos de

marcha lenta, además facilita mayor circulación del flujo de aire dentro del túnel

durante la etapa de operación.

PLANO TOPOGRÁFICO DEL TÚNEL

Fuente: Elaboración propia sobre la carta nacional



4.0 PLANOS DE SECCIÒN TRANSVERSALEl diseño de excavación para las alternativas propuestas de método cíclico y

continuo son:

5.0 PERFIL LONGITUDINAL DEL TUNEL

Dentro del cuadrángulo de Urubamba (27r), del lugar denominado

Misquipuquio poblado de Piscacucho, el eje de los túneles se emplaza por la

PORTALES DEL TÚNEL BONANTA DE DOBLE VÍA



base del nevado Bonanta, tomando dirección de Sur a Norte cortando 5

formaciones geológicas bien definidas:

Cuaternario Glaciar (Q-cl): Depósitos de composición heterogenia mal

clasificados.

Formación Ollantaytambo (O-o): Secuencia de rocas volcánicas

andesiticas.

Intrusivo Permiano (P-gr): Macizo granodiorítico

Grupo San José (Om-sj): Pizarras y esquistos grises.

Depósitos Cuaternarios (Q-al): Depósitos recientes que conforman los

conos aluviales.

En la excavación del túnel Bonanta se plantea mediante dos alternativas:

Método cíclico (Nuevo método Austriaco NATM), Jumbos Hidráulicos y Método

Continuo (Máquina excavadora de túneles TBM), Tuneladora Mixta de Doble

Escudo por su diseño y su alto rendimiento en formaciones geológicas que

presentan caso del nevado Bonanta.

PLANO DE PERFIL LONGITUDINAL DEL TUNEL BONANTA

Fuente: Elaboración propia



6.0 AHORRO EN TIEMPO DE VIAJE POR EL TUNELLa construcción del túnel Bonanta, tramo Ollantaytambo-Alfamayo facilitará el

servicio y la calidad de vida de los usuarios, evitando accidentes de morbilidad

y mortalidad y los frecuentes atascos producidos por los fenómenos de la

naturaleza sobre la accidentada orografía que presenta el actual infraestructura

vial, mejorando significativamente los efectos directos e indirectos, para que los

agricultores de la provincia de la Convención puedan incrementar su

producción y darle mayor agregado por la facilidad que significará reducción de

viaje por el túnel Bonanta a 2.5 hrs Cusco- Quillabamba.

El beneficio directo más importante, es el ahorro en tiempo de viaje medido en

forma diferencial sin el proyecto y con el proyecto.

ABRA DE MALAGAVEHICULOS TIEMPO (Hrs) Km

TIPO A 3.0 86.600TIPO B 2.5 86.600TIPO C 2.0 86.600

POR EL TÚNELVEHICULOS TIEMPO (min) Km

TIPO A 32 32.19TIPO B 24 32.19TIPO C 20 32.19


Es decir, por efectos de la construcción del túnel Bonanta, la distancia en este

tramo disminuirá de 86.60 Km. a 32.19 Km. (ahorro significativo de 54.41 Km.)

y los tiempos de acuerdo al tipo de vehículo presentan ahorros sustancialmente

diferenciados. Implica la creación de la infraestructura económica como es la



construcción del túnel Bonanta no solo permitirá el ahorro en tiempo de viaje, el

ahorro en costo de operación vehicular, sino que dinamizará la economía a

través de excedente del productor que es el efecto multiplicador más

importante.

EL estudio realizado mediante dos métodos de excavación: alternativa I

Método cíclico y la alternativa II método Continuo, alcanzan una inversión

de: 626,601,000.00 y 977,191,080.00 dólares respectivamente, resultando del

análisis de flujo de caja de inversión social a 30 años, la más rentable para

tuneladoras de método continúo.

RESULTADOS DE LOS INDICADORES DE LA EVALUACIÓN SOCIAL

EVALUACION MÉTODO CICLICO(NATM)

METODO CONTINUO(TBM)

VALOR ACTUAL NETOSOCIAL(VAN SOCIAL)

S/. 4,521,884,732.00 S/. 6,065,180,144.05

TASA INTERNA DERETORNO SOCIAL

( TIRES)28.71 % 29.29 %

BENEFICIO SOCIAL /COSTO SOCIAL 8.05 5.66


En base a la propuesta planteada debe profundizarse con la formulación de un

proyecto de factibilidad y posteriormente estudios definitivos, para ello debe

constituirse de un equipo técnico de alto nivel, nacional e internacional

especializados en el área por ser eminentemente técnico y de especialidad.



CONCLUSIONES1) En el aspecto técnico, el eje de los túneles gemelo atraviesa por la base del

nevado Bonanta, con dos carriles unidireccionales cada uno; logrando un

ahorro de tiempo en forma sustancial al reducirse por el túnel, ello implica una

evaluación económica y social en forma integral para viabilizar su construcción,

a través de una priorización de banco de proyectos de inversión pública por

parte del gobierno central.

2) Dentro de los excavadores del método continuo, la mejor alternativa

presenta las máquinas Tuneladoras “Mixtas de Doble Escudo”, por su diseño

fácilmente se adaptan en estructuras que presentan diferentes formaciones

geológicas, a su vez justificando los altos costos de inversión frente a las

máquinas excavadoras del método cíclico.

3) Los beneficios sociales del proyecto, son altos para los pobladores del valle

de la Convención. La construcción del Túnel Bonanta generará efectos

multiplicadores, dinamizando en la actividad económica al contribuir en el

crecimiento económico y social de la provincia de la Convención y de la

Región, lo que muestra la relación beneficio/costo de 5.66 y el excedente del

productor generado por el proyecto es de 6.71% del PBI.



BIBLIOGRAFÍA

Abraham Hernández Hernández y Abraham Hernández Villalobos“Formulación y Evaluación de Proyectos de Inversión”, 5ta Edic.

Albert Hirschman: La Estrategia del desarrollo económico. “Fondo decultura económica” 3ra edic., 1964.

Barton, N. 2005. “Comments on ‘A critique of QTBM”. Tunnels &Tunnelling Int., July 2005, pp. 16-19.

Bieniawski, Z.T., 2004. “Aspectos clave en la lección del métodoconstructivo de túneles”. Proc. Jornada Técnica, Madrid, pp.1-37. Also in:Ingeopress, No. 126, pp. 50-68.

Castro R. Mokate Karen: Evaluación Económica y Social de Proyectos deInversión. Universidad de los Andes 1996.

Carrasco Díaz S., Metodología de la investigación científica.

Cornejo, L. Excavación mecánica de túneles. Madrid, Rueda, 1988

Chan S. Park, Fundamentos de Ingeniería Económica, 2da edición, Edit.PEARSON año 2012

Experiencia en la construcción de Túneles en líneas de Alta Velocidad

http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/12594/6/tesina.pdf

Ernesto R. Fontaine: Evaluación Social de Proyectos, Decimotercera edic.,2008.

Montecarlo y Crystall Ball, herramienta o paquete de simulación.

Índice de calidad de las rocas, RQD “rock quality designation” Deree(1967)

I.T.G.E.: “Manual de perforación y voladura de rocas”, InstitutoTecnológico Geominero de España.

Jorge Ardila Rueda, Geotúneles desarrollo de túneles viales en ColombiaINTERNET.

(PDF) 4.6 Tuneless:

La seguridad en tuneladoras – Seguros MAPFRE

www.mapfre.com/documentacion/publico/i18n/.../grupo.cmd?path...

Technology

TESIS DE MAESTRIA: TUNEL BONANTA - JUAN FRANCISCO SOTO ELGUERA