1. Introducción: concepto y finalidad de la rehabilitación CIPP
Las redes de tuberías existentes están sometidas a procesos de deterioro que pueden afectar tanto su capacidad funcional como su comportamiento estructural. Cuando una conducción alcanza un estado que requiere intervención, la sustitución mediante la apertura de zanja no es necesariamente la única alternativa. Las tecnologías sin zanja permiten construir, reemplazar o reparar conducciones, reduciendo la excavación y, con ello, la afectación a la superficie. Entre las técnicas de renovación sin zanja se encuentran el pipe bursting, el entubado simple, el entubado ajustado y la manga continua (CIPP).
CIPP corresponde a Cured-in-Place Pipe, una técnica que permite crear una nueva tubería dentro de la conducción existente. El procedimiento parte de una manga flexible, constituida por una matriz fibrosa impregnada con una resina termoendurecible. La manga se introduce en la tubería que se pretende rehabilitar y, posteriormente, se somete a un proceso de curado. La polimerización de la resina transforma el conjunto en un tubo estructural continuo adaptado al interior de la conducción existente.
La característica que define al sistema es, por tanto, que la nueva conducción se fabrica in situ. No se introduce un tubo rígido convencional, sino un material flexible que adquiere sus propiedades finales durante el proceso de instalación y curado. Esto permite rehabilitar conducciones manteniendo una ocupación superficial reducida y evitando la excavación de una zanja longitudinal.
La elección de CIPP no debe entenderse únicamente como una decisión relacionada con el método constructivo. La rehabilitación exige estudiar previamente el estado de la conducción, sus condiciones geométricas, las cargas que actúan sobre ella, el terreno y las condiciones hidráulicas. La rehabilitación debe planificarse, pasando de una respuesta basada exclusivamente en la reparación de averías a una gestión preventiva de la infraestructura.
Las ventajas asociadas a la técnica abarcan diferentes dimensiones. Desde el punto de vista urbano, la ausencia de excavación continua reduce la ocupación de la vía pública y disminuye las interferencias con el tráfico. Desde el punto de vista funcional, el tubo continuo mejora la estanqueidad y elimina las juntas propias de la conducción original, reduciendo problemas relacionados con infiltraciones, raíces y uniones deterioradas. También se indica una mejora hidráulica asociada al coeficiente de rugosidad y una elevada resistencia frente a la abrasión y diferentes tipos de efluentes.
2. Estudio de la conducción y diseño de la rehabilitación
Una rehabilitación CIPP comienza antes de introducir la manga. El conocimiento preciso de la conducción existente condiciona todas las fases posteriores. Por ello, el procedimiento contempla una inspección inicial completa del colector, acompañada de su limpieza, y un reconocimiento de la obra realizado por personal cualificado. Se realizan mediciones in situ del tramo que debe rehabilitarse, se identifican los pozos de registro y se determina la profundidad del colector respecto de la solera. También se estudian los accesos y las necesidades de by-pass.
La inspección mediante CCTV constituye una herramienta relevante en esta fase. Su combinación con el reconocimiento de la obra y el diseño permite contar con una visión integral del tramo. El objetivo no consiste únicamente en conocer la longitud y el diámetro de la tubería. Es necesario identificar las condiciones que pueden afectar la instalación de la manga, como resaltos, acometidas, obstáculos o características geométricas particulares.
El diseño de la manga se realiza de forma individual para cada instalación. Uno de los parámetros que debe determinarse es el espesor necesario del tubo curado. El cálculo considera las condiciones particulares de la conducción y los siguientes factores: profundidad, tipo de terreno, nivel freático, cargas de tráfico y cargas vivas. La situación estructural del colector también incide en el diseño, y en la documentación se distinguen diferentes estados de deterioro.
El diseño condiciona, además, la planificación de la ejecución. La pendiente, la longitud y los diámetros de los tramos, los resaltos, las acometidas, la necesidad de by-pass, el transporte y las características de la resina inciden en la determinación del número de instalaciones. Por ello, una conducción de gran longitud no necesariamente debe rehabilitarse mediante una única manga. El tramo puede dividirse en varias instalaciones, seleccionando los puntos de acceso y las longitudes de cada manga según las condiciones reales de la obra.
La documentación recoge diversas normas de referencia para el diseño, el control y la instalación de sistemas CIPP. Entre ellas figuran la UNE-EN ISO 11296-4:2018 para redes de alcantarillado y saneamiento sin presión y la UNE-EN ISO 11297-4:2018 para redes con presión. También se citan la ISO/DIS 11298-4:2018, la ASTM F1216-16 y la ASTM F2019-17. En España, la UNE 53929 establece criterios relativos al diseño, cálculo e instalación de conducciones de abastecimiento y de alcantarillado rehabilitadas mediante tubos continuos curados in situ.
La normativa, por tanto, no aparece como una fase independiente del proceso, sino como una referencia que condiciona el diseño y los controles posteriores. La geometría de la conducción, las condiciones del terreno, las solicitaciones y el estado existente deben traducirse en una solución de manga con características definidas antes de comenzar la instalación.
3. Preparación de la conducción y fabricación de la manga
Una vez definida la solución, la conducción debe prepararse para recibir la manga. La limpieza constituye una operación previa indispensable, ya que la superficie interior debe quedar libre de materiales que puedan interferir con la instalación o con la adaptación de la manga a la conducción existente. El procedimiento contempla el uso de equipos de succión-impulsión y la realización de trabajos específicos para eliminar obstáculos.
Entre las actuaciones preparatorias se encuentran el fresado de obstáculos, las incrustaciones, las sedimentaciones y las acometidas penetrantes. También se localizan y se miden las acometidas existentes. Esta información será necesaria posteriormente para restablecer las conexiones una vez completado el curado. La preparación no se limita, por tanto, a limpiar la tubería: busca dejarla en condiciones adecuadas para que la manga pueda introducirse, posicionarse y curarse correctamente.
La manga se fabrica de acuerdo con las especificaciones definidas durante el diseño. Se distinguen fundamentalmente dos familias de textiles: el fieltro y la fibra de vidrio. La elección está relacionada con la solución prevista y con el procedimiento de curado que se utilizará posteriormente. También pueden emplearse diferentes tipos de resina en función del efluente que circulará por la conducción rehabilitada.
La impregnación con resina puede realizarse en las instalaciones de fabricación o en la propia obra. El resultado es una manga flexible, lista para su instalación en la conducción. En esta fase resulta especialmente relevante la correspondencia entre las especificaciones de fabricación y el diseño realizado para el tramo concreto. El material de la manga, su espesor y la resina deben cumplir con las condiciones previstas para la conducción rehabilitada.
La planificación previa adquiere especial relevancia cuando existen diferentes instalaciones en una misma obra. La longitud de cada manga, los puntos de acceso, las acometidas, el sistema de by-pass, los medios de transporte y las condiciones de trabajo deben coordinarse antes de iniciar la instalación. El objetivo es limitar los riesgos y asegurar que las operaciones de introducción y curado se desarrollen según el diseño previsto.
4. Instalación y curado de la manga
La fase de instalación constituye el núcleo del proceso CIPP. Comprende dos operaciones relacionadas: la introducción de la manga en la conducción existente y la polimerización de la resina. Existen tres posibilidades de inserción: mediante columna de agua, mediante aire a presión o mediante tiro. Para el curado se contemplan el calentamiento del agua, el vapor de agua y la luz ultravioleta.
4.1. Inversión mediante columna de agua y calentamiento con agua
En este procedimiento, la manga se introduce mediante una columna de agua y, posteriormente, se utiliza agua sobrecalentada para proporcionar las condiciones necesarias para el curado de la resina. El sistema presenta una elevada versatilidad y puede emplearse en diferentes secciones, diámetros y longitudes. El material se relaciona especialmente con conducciones que presentan problemas de infiltración.
La versatilidad de este procedimiento permite abordar configuraciones geométricas diversas. Los casos incluidos en la documentación muestran su aplicación tanto en conducciones circulares como en secciones ovoidales, así como en rehabilitaciones a gran escala. En una intervención sobre una conducción de sección ovoide de 2100 × 1400 mm, por ejemplo, se realizaron dos instalaciones desde un único pozo de ataque y fue necesario disponer de un by-pass mediante un tanque de tormentas.
4.2. Inversión mediante aire y curado con vapor
Otra configuración utiliza aire a presión para invertir la manga y vapor de agua para el curado. ES especialmente adecuada para longitudes y diámetros medios, habituales en las redes urbanas. El tiempo de ejecución puede ser inferior a una jornada de trabajo, lo que contribuye a reducir las molestias para el entorno. Esta modalidad permite utilizar mangas de fieltro o de fibra de vidrio.
La aplicación de esta tecnología se observa en ejemplos de rehabilitación de redes de saneamiento. En dichos casos se emplean mangas de fieltro o de fibra, con resina de poliéster en la mayoría de las aplicaciones, y el diseño es estructural. La profundidad de las conducciones recogidas en los ejemplos oscila entre 1,5 y 8,5 m.
4.3. Inserción por tiro y fotopolimerización
La tercera alternativa consiste en introducir la manga mediante tiro y curarla con luz ultravioleta. El procedimiento está orientado a diámetros medios y longitudes cortas y presenta tiempos de instalación reducidos. Una particularidad del sistema es que permite visualizar el curado durante la instalación.
En esta modalidad se utilizan mangas de fibra de vidrio. El menor espesor de este material facilita el curado mediante el haz de radiación ultravioleta. Un ejemplo de rehabilitación de 2000 m en conducciones de DN200 a DN500, con profundidades entre 1,5 y 3 m, en el que se empleó una manga de fibra y resina de poliéster mediante inserción por tiro y fotopolimerización.
La existencia de estas tres modalidades demuestra que CIPP no constituye un procedimiento de ejecución único. La solución debe seleccionarse según las características de la conducción, la longitud y el diámetro del tramo, el material de la manga, la resina y las condiciones particulares de la obra. La fase de diseño y planificación permite determinar qué sistema es compatible con cada actuación.
5. Recepción, prestaciones y aplicación a grandes diámetros
El proceso no termina con el curado. La recepción permite comprobar que la rehabilitación se ha ejecutado correctamente y que la nueva conducción cumple las condiciones previstas. Una de las operaciones consiste en reabrir las acometidas mediante un robot fresador. Posteriormente, se realiza una inspección mediante CCTV para verificar el estado del interior de la manga instalada. También se realizan pruebas de estanqueidad y, cuando corresponde, de presión.
El control incluye ensayos mecánicos conforme a la norma UNE-EN ISO 11296-4:2018, realizados por un laboratorio independiente. De este modo, la recepción combina inspección visual, comprobaciones hidráulicas y controles mecánicos. La finalidad es verificar tanto la continuidad y la funcionalidad del tubo como las propiedades asociadas al diseño especificado para la rehabilitación.
Los casos incluidos en la documentación permiten relacionar las diferentes fases del procedimiento con situaciones reales de rehabilitación. En una conducción de abastecimiento de 670 m de longitud, con una profundidad de 5 m y una presión de trabajo de 9 bar, se emplearon un textil de fieltro de polietileno y fibra de vidrio, una resina apta para conducciones de agua potable y un sistema de columna de agua. La conducción presentaba un deterioro generalizado y numerosas averías en un tramo urbano con edificaciones próximas a la servidumbre del colector.
En otro caso se rehabilitaron 600 m de conducción con un diámetro de 1000 mm y una profundidad de 4 m. El problema existente era la filtración en las juntas, y la solución consistió en un diseño estructural mediante manga de fieltro y resina de poliéster, instalada mediante columna de agua.
Los grandes diámetros incrementan las exigencias de planificación. En una conducción circular de 1600 mm de diámetro y 317 m de longitud, la problemática se centraba en las filtraciones, los vertidos al río y las dificultades de acceso. La solución contempló un diseño conforme a la UNE 53929, con un espesor de 28 mm y dos instalaciones desde un único pozo de ataque. Previamente se había dispuesto un by-pass para permitir las labores de limpieza e inspección del colector.
Otro caso corresponde a una conducción de sección circular de 1200 mm y 530 m de longitud, afectada por ovalización, filtraciones, ubicación desfavorable y por el fin de su vida útil. El diseño conforme a la UNE 53929 condujo a espesores de 28-30 mm y a seis instalaciones desde tres puntos de ataque. Al tratarse de un colector de aguas pluviales, no fue necesario instalar un by-pass. La longitud total se rehabilitó en cinco semanas, considerando aproximadamente una semana por cada manga instalada por completo.
Estos ejemplos permiten entender una característica relevante del CIPP: la solución no se define únicamente por el diámetro de la tubería. El estado de deterioro, la geometría, la longitud, la profundidad, el régimen hidráulico, los accesos y las condiciones del entorno intervienen simultáneamente. Por ello, la rehabilitación requiere una planificación específica para cada tramo.
6. Conclusiones: de la reparación puntual a la gestión planificada de la red
La manga continua CIPP permite rehabilitar una conducción existente, generando en su interior un tubo continuo mediante la instalación y el curado de una manga impregnada con resina. El proceso integra inspección, diseño, preparación, fabricación, instalación y recepción. Cada fase condiciona la siguiente, de modo que la calidad de la solución final depende de que el conjunto del procedimiento se haya definido y ejecutado de forma coherente.
Las prestaciones incluyen estanqueidad, características estructurales, mejora hidráulica, rapidez de instalación y una solución duradera. La técnica puede emplearse tanto en redes sin presión como en redes presurizadas, siempre que el diseño se adapte a las condiciones de servicio. La ausencia de juntas en el tubo rehabilitado permite abordar problemas de infiltración y otros defectos asociados a las uniones de la conducción existente.
La reducción de la excavación también modifica el impacto de la obra. Existe una menor ocupación de la vía pública, menos molestias para el entorno y una huella de carbono inferior a la de los sistemas tradicionales. La documentación cifra esta reducción, como mínimo, en un 75 %. También se señala una menor necesidad de mantenimiento y una mayor eficiencia económica de la solución.
Sin embargo, la principal enseñanza técnica del procedimiento no se limita a las características de la manga. La rehabilitación CIPP debe integrarse en una estrategia de gestión de activos. Se plantea un cambio de un modelo reactivo, basado en actuar cuando se produce una avería, a un modelo preventivo, basado en inspeccionar, diagnosticar, priorizar, rehabilitar, verificar y volver a evaluar.
Para el ingeniero, CIPP debe entenderse como una solución técnica que comienza mucho antes de la instalación física de la manga. La decisión sobre qué tramo rehabilitar, cómo diseñarlo, qué espesor requiere, qué material utilizar, qué procedimiento de inserción y curado seleccionar, cómo organizar los accesos y cómo verificar el resultado forma parte de un único proceso de ingeniería. La rehabilitación deja de ser una actuación aislada sobre una tubería deteriorada y pasa a integrarse en la gestión planificada del ciclo de vida de la infraestructura.
En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este sistema.
Os dejo algunos vídeos sobre esta técnica.
Referencia:
Patón Sanz, R. M. (2026). Rehabilitación de tuberías con manga continua: Sistema CIPP. Material docente del XII Curso de Postgrado Especialista en Tecnologías Sin Zanja.
Las tecnologías sin zanja permiten renovar tuberías y colectores reduciendo excavaciones, residuos, tráfico y molestias. La experiencia de Murcia muestra cómo estas técnicas pueden convertirse en una alternativa para afrontar el envejecimiento de las redes de agua, que requieren una mayor inversión.
Bajo el asfalto de las ciudades existe una infraestructura que casi nunca vemos y que, sin embargo, sostiene una parte esencial de nuestra vida cotidiana. Kilómetros de tuberías llevan agua potable hasta los edificios y transportan las aguas residuales hacia las instalaciones donde serán tratadas. Muchas de esas redes fueron construidas hace décadas y ahora necesitan ser renovadas. El problema es cómo hacerlo sin convertir las calles en grandes obras durante semanas o meses.
Verdú y Gázquez (2025), de Aguas de Murcia, sitúan el envejecimiento de estas infraestructuras entre los principales retos de la gestión del agua. Una parte importante de las redes españolas se instaló entre las décadas de 1960 y 1980 y muchas conducciones han alcanzado o se aproximan al final de su vida útil. Mientras las necesidades de renovación se sitúan, según los datos recogidos, en torno al 2 % anual, la inversión actual ronda el 0,4 %. La edad media de las redes de abastecimiento es de aproximadamente 40 años.
Renovar menos de lo necesario no solo implica aplazar una obra. El envejecimiento de las redes se relaciona con problemas de servicio, de salud pública, costes económicos, impacto ambiental, escasez de agua y pérdida de eficiencia hidráulica y energética. Frente a una estrategia basada principalmente en reparar cuando aparece una avería, la propuesta pasa por planificar la renovación con una visión más amplia y a largo plazo.
Ahí aparece una alternativa que propone intervenir bajo tierra sin necesidad de abrir grandes zanjas: las tecnologías sin zanja, conocidas como TSZ. Su objetivo es rehabilitar, renovar o instalar conducciones, reduciendo las actuaciones en superficie. No se trata de una única técnica, sino de un conjunto de soluciones que incluye sistemas como el bursting, las mangas, el spray lining o la perforación dirigida.
La diferencia con una obra convencional puede entenderse al observar lo que ocurre cuando se abre una calle. El método tradicional requiere excavar, preparar el lecho de la zanja, instalar la tubería, realizar los anclajes, rellenar y compactar y, después, reponer la superficie. Las TSZ permiten reducir o evitar gran parte de estas operaciones. Menos tierra que mover también significa menos transporte, menos maquinaria, menos reposiciones y menos tiempo de ocupación de la vía pública.
La cuestión no afecta únicamente a la comodidad de quienes circulan por la ciudad. Una obra con zanjas puede modificar itinerarios, generar atascos, producir polvo, afectar a los comercios y aumentar el tiempo que los ciudadanos dedican a sus desplazamientos. Estos factores deben considerarse al analizar los llamados costes sociales de una intervención.
Los números de uno de los estudios recogidos por Verdú y Gázquez (2025) ilustran la diferencia. Para el proyecto analizado, los costes sociales alcanzan los 8.183 dólares por metro con el método tradicional, frente a los 384 dólares por metro con la tecnología sin zanja. La distancia entre ambas cifras es de 21 veces. En el apartado ambiental, la diferencia es menor, aunque también favorable a las TSZ: 288,7 dólares por metro frente a 390,2, lo que supone un ahorro del 35 %.
El impacto en el entorno también se relaciona con la cantidad de materiales y recursos que requiere una obra. Las tecnologías sin zanja reducen el movimiento de tierras y el transporte a vertederos autorizados, disminuyen las necesidades de asfaltado y reposición y pueden reducir el movimiento de maquinaria y el consumo de combustibles fósiles. Estos factores se relacionan con una menor emisión de dióxido de carbono.
La seguridad constituye otro de los argumentos utilizados para defender este tipo de intervención. El material advierte sobre los riesgos asociados a las zanjas y señala que en Europa se registran 120 muertes y 6.000 heridos cada año. Frente a esas condiciones, las TSZ se presentan como una alternativa que permite reducir los accidentes laborales y las afectaciones a otros servicios subterráneos. También ofrecen una menor dependencia de las condiciones meteorológicas y pueden reducir los costes y la duración de las obras.
El beneficio puede ser especialmente visible en una ciudad en funcionamiento continuo. Allí donde una excavación podría obligar a cortar una calle y alterar el tráfico, una intervención subterránea busca mantener la actividad urbana mientras se trabaja bajo tierra. El planteamiento es sencillo: reparar la infraestructura sin que la ciudad tenga que detenerse.
Murcia utiliza estas tecnologías desde hace más de dos décadas. La experiencia de Aguas de Murcia incluye fresado, bursting, mangas Packers y perforación dirigida, además de soluciones incorporadas posteriormente como spray lining y distintos sistemas de mangas. La empresa plantea como objetivo potenciar estas técnicas y convertirlas en la primera opción para la rehabilitación.
Los datos aportados permiten medir la evolución de esta apuesta. La red de saneamiento de Murcia alcanza los 1.634 kilómetros, de los cuales el 1,9 % ha sido rehabilitado mediante tecnologías sin zanja. El gasto anual destinado a estas actuaciones pasó de 466.000 euros en 2019 a 900.000 euros en 2024. La longitud media rehabilitada es de 2.800 metros al año.
Los casos prácticos muestran que no existe una única forma de aplicar estas tecnologías. En la plaza de Santa Eulalia, junto a un conjunto amurallado histórico, se rehabilitaron 75 metros de un colector de 600 milímetros mediante manga ultravioleta. El objetivo era resolver las filtraciones y recuperar las características de la conducción sin recurrir a una excavación convencional.
Uno de los proyectos descritos afecta al colector S1, infraestructura crítica para el transporte de aguas residuales hacia la estación depuradora. La conducción, muy deteriorada, recoge aguas de más de ocho pedanías y barrios de Murcia y pasa por debajo de una plataforma ferroviaria. En este caso se utilizó el sistema bursting para introducir una tubería de polietileno de 800 milímetros y rehabilitar 600 metros de conducción.
Otro ejemplo es el colector ovoide de Santa Cruz, una conducción muy deteriorada que discurre por una carretera de alto tráfico. Se rehabilitaron 95 metros mediante un sistema de manga UV. También en Puente Viejo se recurrió a una solución diferente: 75 metros de una conducción de fundición de 450 milímetros fueron renovados internamente mediante resina de poliurea aplicada con Spray Lining.
Las técnicas también se han utilizado para prevenir posibles afectaciones al medio natural. En la impulsión de Alquerías, situada a su paso por el río Segura, se rehabilitaron 50 metros de una conducción de 400 milímetros mediante una manga por columna de agua. El problema planteaba la posibilidad de vertidos al río y de elevados costes de reparación. El resultado descrito fue un tramo completamente rehabilitado y estanco.
No todos los argumentos a favor de las TSZ son económicos o técnicos. También se plantea la cuestión de cómo decidir qué infraestructuras renovar y cuándo. Las tarifas limitadas, la búsqueda de retornos rápidos y la preferencia por el mantenimiento correctivo pueden obstaculizar las inversiones necesarias para renovar las redes. La propuesta consiste en valorar las actuaciones pensando también en sus efectos a medio y largo plazo.
Esa decisión tiene, además, una dimensión ciudadana. Es necesario explicar a la población qué hay detrás de las tarifas y de las inversiones en las redes de agua. Mantener precios bajos puede entrar en conflicto con la necesidad de financiar la renovación de infraestructuras envejecidas. Para los autores del material, la sostenibilidad requiere combinar los objetivos económicos, ambientales y sociales.
La discusión cambia cuando se contabiliza el coste total de una obra. El precio de construir una conducción es solo una parte de la factura. También existen costes derivados del tráfico, del consumo de combustible, de los residuos, de las reposiciones, de las molestias a los ciudadanos o de la actividad comercial. Estos factores deberían formar parte de la comparación entre las alternativas.
El reto, por tanto, no consiste simplemente en elegir entre una zanja y una tecnología distinta. Se trata de decidir cómo las ciudades quieren renovar sus infraestructuras envejecidas sin interrumpir su actividad cotidiana. Las tecnologías sin zanja ofrecen una vía que reduce la intervención en la superficie y que, según los datos recopilados, puede aportar ventajas económicas, ambientales y sociales.
La experiencia de Murcia muestra que esas técnicas ya forman parte de la gestión de sus redes. Además, todo apunta a una expansión de su uso, especialmente en el marco de una estrategia vinculada a la economía circular. Para que esa transformación avance, plantea dos condiciones: valorar todos los costes e impactos de cada proyecto y continuar desarrollando soluciones que reduzcan los costes de construcción.
Las tuberías seguirán ocultas bajo las calles. La diferencia puede estar en cómo se decide repararlas cuando envejecen. Frente a la imagen tradicional de una ciudad levantada por una zanja, las tecnologías sin zanja proponen otra posibilidad: intervenir bajo tierra y mantener, en la medida de lo posible, la ciudad en funcionamiento sobre ella.
Aquí tenéis un vídeo que os he grabado al respecto. Espero que os resulte de interés.
En este vídeo se resumen las ideas más interesantes de este tema.
Referencia:
Verdú, C., & Gázquez, P. (2025). Las TSZ 1.ª opción social, medioambiental y económica [Material del XI Curso de Postgrado Especialista en Tecnologías Sin Zanja]. Aguas de Murcia.
La perforación a rotopercusión es uno de los métodos más utilizados para atravesar rocas duras y competentes. Su funcionamiento combina cuatro acciones que deben actuar de forma coordinada: percusión, rotación, empuje y barrido. La percusión proporciona la energía necesaria para romper la roca; la rotación desplaza la posición del impacto; el empuje mantiene la boca contra el fondo y el barrido retira los fragmentos generados durante la perforación.
La idea puede entenderse imaginando una boca de perforación apoyada sobre una superficie rocosa. Un golpe aislado produciría una fractura localizada, pero los golpes sucesivos tendrían lugar prácticamente en el mismo punto si la boca permaneciera inmóvil. La rotación hace que cada impacto reciba una zona ligeramente distinta de la roca. El empuje garantiza que la energía del golpe llegue al terreno, y el barrido evita que los fragmentos permanezcan en el fondo y se trituren repetidamente.
La rotopercusión se ha convertido especialmente en una tecnología de referencia para la roca dura. Puede utilizarse en voladuras, minería subterránea, anclajes, micropilotes, inyecciones, pozos de agua, geotermia e investigación minera. La elección del sistema depende principalmente del diámetro requerido, la profundidad, la dureza y la fracturación de la roca, la presencia de agua y las exigencias de rectitud o de calidad de la muestra.
Desde el punto de vista tecnológico, existen tres formas principales de transmitir el golpe a la roca. En el martillo en cabeza, el mecanismo de percusión se encuentra en la superficie y la energía se transmite por la sarta de perforación. En el martillo de fondo, conocido como DTH, el pistón está situado directamente sobre la boca. En el sistema COPROD, las varillas de impacto se encuentran dentro de tubos de rotación para combinar determinadas ventajas de los sistemas anteriores.
Métodos de perforación por rotopercusión. https://www.monografias.com/trabajos68/tubos-exploracion-taladros-explotacion-subterranea/tubos-exploracion-taladros-explotacion-subterranea2
2. Cómo rompe la roca la rotopercusión
La percusión es la acción dominante del proceso. Un pistón produce un golpe que genera una onda de choque que se propaga a través de los elementos metálicos hasta alcanzar la boca y la roca. En el martillo en cabeza, el pistón golpea la culata; en el DTH, el pistón golpea directamente la boca. Esta diferencia, aparentemente sencilla, tiene importantes consecuencias en la transmisión de energía y en el comportamiento de la perforación.
Las cuatro funciones del martillo en cabeza
Cuando la onda llega a la boca, la presión ejercida por los botones o plaquitas genera una zona triturada inmediatamente por debajo del punto de contacto. Alrededor de esta zona se desarrollan grietas radiales que permiten desprender pequeños fragmentos de roca. Una parte considerable del trabajo de impacto se consume en la trituración localizada, mientras que las grietas permiten, finalmente, liberar el fragmento.
La onda de choque no desaparece al llegar a la roca. Una parte de la energía se utiliza en la rotura y otra se refleja hacia la sarta. Si el contacto entre la boca y la roca es deficiente, aumenta la energía reflejada y se incrementan las solicitaciones sobre los componentes metálicos. Por ello, una perforación eficaz no consiste simplemente en producir golpes cada vez más fuertes. Es necesario lograr una buena transmisión de la energía hasta la roca.
La velocidad de propagación de la onda en el acero es del orden de 5.200 metros por segundo. Esta elevada velocidad permite que los impactos se transmitan rápidamente, pero también explica por qué las deficiencias de contacto, las uniones y los cambios de sección pueden provocar reflexiones y pérdidas. El comportamiento de la sarta debe entenderse, por ello, como el de un sistema de transmisión de energía y no simplemente como un conjunto de tubos que transmite un movimiento mecánico.
La rotación cumple una función distinta. No es la responsable principal de romper la roca, sino de colocar la boca en una nueva posición antes del siguiente impacto. La cantidad de giro necesaria depende de la geometría de la boca. Las bocas con plaquitas requieren un giro mayor entre impactos, mientras que las bocas de botones pueden trabajar con incrementos angulares menores. El objetivo es evitar que los impactos sucesivos caigan exactamente en la misma zona.
El empuje completa la transmisión mecánica. Una presión insuficiente entre la boca y la roca provoca una mala transmisión de la energía, favorece la reflexión de la onda y puede causar problemas en las uniones roscadas. Un empuje excesivo tampoco mejora necesariamente la perforación: puede favorecer el pandeo de la sarta, aumentar la desviación y acelerar el desgaste. El operador debe buscar un equilibrio que mantenga la boca correctamente apoyada sin sobrecargar el sistema.
El cuarto elemento es el barrido. Los fragmentos generados por la rotura deben abandonar el fondo del sondeo. Para ello pueden emplearse aire, agua, niebla o espuma, según las condiciones del terreno y del sondeo. Cuando el barrido es insuficiente, los detritus permanecen en el fondo, se tritian de nuevo y obstaculizan el avance. También puede aumentar el riesgo de atasco de la sarta.
3. Martillo en cabeza
En un martillo en cabeza, la perforadora se encuentra en la superficie. El pistón actúa sobre la culata y la onda de choque se transmite sucesivamente a través del adaptador de culata, las varillas, los manguitos y, finalmente, por la boca. El sistema incorpora mecanismos independientes para la percusión, la rotación y el barrido, además de elementos destinados a amortiguar las ondas reflejadas.
Los equipos hidráulicos en cabeza operan habitualmente con presiones de accionamiento muy superiores a las de los sistemas neumáticos tradicionales. Las perforadoras hidráulicas suelen operar con presiones entre 7,5 y 25 MPa, potencias de impacto entre 6 y 20 kW y frecuencias que pueden alcanzar varios miles de golpes por minuto. La rotación puede abarcar un amplio rango, dependiendo de la perforadora, la boca y las condiciones del terreno.
La tecnología hidráulica presenta ventajas frente a la neumática en muchas aplicaciones. En las condiciones comparadas, se obtienen mayores velocidades de penetración, un menor consumo energético y una vida útil más prolongada del varillaje. Sin embargo, los equipos hidráulicos requieren una inversión y un mantenimiento mayores, así como personal con mayor cualificación. Los martillos neumáticos siguen teniendo interés en equipos manuales ligeros y en lugares donde ya existe infraestructura de aire comprimido.
Una característica fundamental del martillo en cabeza es que la energía debe recorrer toda la sarta antes de alcanzar la roca. Cada manguito introduce pérdidas y reflexiones. Se estima que cada manguito adicional provoca una pérdida de energía del 6 al 10 %, por lo que la energía disponible en la boca disminuye a medida que aumenta la longitud de la sarta. Esta característica explica una de las principales limitaciones del sistema: al aumentar la profundidad, la velocidad de perforación tiende a disminuir.
Esta pérdida progresiva tiene una consecuencia práctica muy relevante. El martillo en cabeza puede ser extremadamente productivo en barrenos cortos, pero pierde atractivo a medida que aumenta la longitud del barreno. A partir de una profundidad aproximada de entre 20 y 30 metros, los sistemas DTH o COPROD pueden ofrecer ventajas. No debe interpretarse como un límite universal, sino como una orientación para comprender el efecto de la longitud de la sarta.
4. Varillaje y bocas de perforación
La sarta de un martillo en cabeza está formada por varios elementos que deben trabajar conjuntamente. El adaptador de culata recibe el impacto del pistón; las varillas conducen la onda hacia el fondo; los manguitos permiten unir las varillas; y, finalmente, la boca transmite la energía a la roca. Las conexiones pueden utilizar diferentes tipos de rosca, como R32, T38, T45, T51 o GT60.
La selección de la varilla no depende únicamente del diámetro del barreno. También debe haber una correspondencia entre el diámetro, la resistencia de la varilla y la potencia de la perforadora. Por ejemplo, a medida que aumenta el diámetro de la varilla, también aumenta la potencia requerida. La finalidad es evitar que la sarta se convierta en el elemento limitante del equipo.
La boca es el elemento que entra en contacto directo con la roca. Se distinguen principalmente dos tipos de bocas: las de plaquitas y las de botones. Las primeras pueden presentar geometrías de cincel, cruz o X y ofrecen ciertas ventajas frente al desgaste del calibre. Las de botones pueden incorporar botones esféricos o balísticos, así como distintas geometrías frontales. Estas últimas permiten, en general, mayores velocidades y más metros entre operaciones de afilado.
La geometría de la boca también influye en la desviación. Las configuraciones cóncavas, de centro hundido o retráctil, pueden ayudar a mantener una trayectoria más recta en determinadas condiciones. Por ello, elegir una boca no consiste únicamente en seleccionar el diámetro adecuado. También hay que considerar la dureza, la abrasividad y la estructura de la roca, así como la necesidad de mantener el sondeo dentro de una tolerancia geométrica determinada.
El desgaste de la boca debe vigilarse durante la operación. Una boca excesivamente desgastada puede reducir el rendimiento, modificar el comportamiento de perforación y aumentar los esfuerzos en el equipo.
5. Regulación de la perforación en cabeza
La regulación del martillo en cabeza puede entenderse como una secuencia de decisiones. Primero se establece una percusión adecuada a la resistencia de la roca. Después, se ajusta la rotación y, finalmente, se regula el empuje hasta lograr un funcionamiento estable. Esta secuencia aparece como pauta básica de operación y principio de los sistemas automáticos de control antiatasco actuales.
En una roca dura y competente puede utilizarse una mayor intensidad de percusión. En una roca blanda o fracturada, conviene reducirla para evitar que una proporción excesiva de la energía se refleje hacia la sarta. La rotación debe ajustarse para que el botón de calibre avance una distancia adecuada entre impactos. Un exceso de rotación puede aumentar el desgaste, mientras que una rotación insuficiente puede concentrar en exceso los impactos.
El empuje también debe regularse con cuidado. Si es demasiado bajo, la energía no se transmite correctamente. Si es demasiado elevado, pueden aparecer pandeo, desviación y desgaste prematuro. Una situación especialmente desfavorable se produce cuando el operador intenta compensar una baja velocidad de penetración simplemente aumentando el empuje. La causa del problema puede estar realmente en la percusión, la rotación, el desgaste de la boca o el barrido.
El barrido debe mantenerse a un nivel suficiente para garantizar la evacuación de los detritus. El uso de aire o de niebla puede proporcionar una velocidad de perforación superior a la obtenida con agua en determinadas condiciones. La elección del fluido también depende de las exigencias ambientales, de la presencia de agua y de la necesidad de controlar el polvo.
5.6. Martillo en fondo o DTH
El martillo en fondo, conocido como DTH, modifica radicalmente la transmisión de energía. En lugar de generar el golpe en la superficie y transmitirlo a través de las varillas, el pistón se sitúa directamente sobre la boca. El aire comprimido acciona el pistón y, simultáneamente, sale por la zona de la boca, lo que contribuye al barrido del fondo.
Esta disposición elimina buena parte de las pérdidas asociadas a la propagación de la onda a lo largo de una sarta larga. La energía se genera prácticamente donde se necesita, lo que constituye una de las grandes ventajas del DTH: la velocidad de perforación se mantiene mucho más estable a medida que aumenta la profundidad, a diferencia de un martillo en cabeza. También favorece la rectitud del sondeo y permite trabajar de manera eficaz en perforaciones profundas.
Los DTH utilizados habitualmente pueden cubrir diámetros de aproximadamente 76 a 254 milímetros, aunque existen configuraciones más grandes para captaciones de mayor tamaño. En pozos de agua, los diámetros habituales son de 6 y 8 pulgadas, mientras que las grandes captaciones pueden requerir equipos de mayor tamaño. El martillo gira y recibe el empuje de la cabeza de perforación situada en la superficie.
La presión del aire es uno de los principales factores que influyen en el rendimiento del DTH. Al aumentar la presión disponible en el martillo, aumenta la velocidad de penetración. Esto no significa que cualquier aumento de presión sea siempre rentable: el equipo debe poder suministrar el caudal correspondiente y deben considerarse las pérdidas de presión, el consumo energético y las características del martillo.
El tamaño del martillo condiciona directamente el consumo de aire. El consumo aumenta notablemente al pasar de martillos pequeños a equipos de gran diámetro. Como referencia, un DTH de 6 pulgadas puede requerir alrededor de 17 metros cúbicos por minuto a una presión cercana a 17 bar, mientras que un martillo de 12 pulgadas puede superar los 50 metros cúbicos por minuto en condiciones similares.
La operación del DTH también exige controlar la rotación y el empuje. La rotación habitual se sitúa en un intervalo relativamente bajo, del orden de unas pocas decenas de revoluciones por minuto. Se proponen como referencia aproximada unos 10 milímetros de avance por vuelta. Para una velocidad de perforación determinada, la rotación se ajusta para que la boca distribuya adecuadamente los impactos en el fondo.
El empuje debe ser suficiente para mantener la boca trabajando contra la roca, pero sin sobrecargar el martillo. Conforme aumenta la profundidad, debe controlarse también el peso de la sarta. Se recomienda retener parte del peso del varillaje cuando sea necesario, para evitar que todo su peso se transmita directamente al martillo.
La lubricación es otro aspecto operativo relevante. El aire que atraviesa el martillo debe permitir el funcionamiento adecuado de sus componentes móviles. El consumo de aceite depende del caudal de aire y se recomienda prestar atención al engrase durante la incorporación de nuevos tubos.
7. El problema del agua en la perforación DTH
La presencia de agua modifica considerablemente las condiciones de trabajo del DTH. Una columna de agua sobre el martillo ejerce una presión que se suma a las exigencias del sistema de aire. Como referencia de diseño, se requiere aproximadamente 0,1 bar adicional por cada metro de columna de agua.
Esto significa que la profundidad del sondeo y la del nivel del agua no tienen el mismo efecto. Un sondeo puede alcanzar varios cientos de metros, pero si el nivel estático del agua está muy por encima del fondo, la contrapresión sobre el martillo será mucho mayor que en una perforación seca. Esta distinción resulta especialmente relevante al seleccionar el compresor.
El agua también modifica el comportamiento del aire durante el ascenso. Al aumentar la presión, el volumen ocupado por el aire disminuye y su velocidad efectiva puede reducirse. Por esta razón, un caudal que permite evacuar los detritus en superficie puede resultar insuficiente cerca del fondo cuando hay una gran columna de agua.
La solución puede requerir compresores de mayor presión, sistemas booster, descarga escalonada de la sarta o el empleo de espuma. Se contemplan equipos que operan a presiones de 25 a 35 bar y boosters capaces de alcanzar presiones mucho mayores. La espuma puede mejorar la evacuación de detritus cuando el aire por sí solo no ofrece condiciones suficientes.
Es importante analizar este tema antes de seleccionar el compresor. En un sondeo de 300 metros con el nivel de agua a 50 metros, un compresor nominal de 25 bar puede dejar una presión útil insuficiente al final del sondeo. En ese caso, el martillo pierde rendimiento y puede ser necesario recurrir a un booster.
8. Selección del compresor: caudal y presión
El compresor debe seleccionarse atendiendo a dos parámetros independientes pero relacionados: el caudal de aire y la presión disponible. El caudal debe ser suficiente para accionar el martillo y evacuar los detritus; la presión debe permitir que el martillo funcione correctamente, tras descontar la presión necesaria para vencer la columna de agua y las pérdidas en tuberías, mangueras, válvulas y sarta.
La velocidad ascensional del aire es un criterio práctico para evaluar la capacidad de limpieza del sondeo. Se pueden utilizar como referencia unos 15 metros por segundo como mínimo, unos 25 metros por segundo como valor recomendado y unos 35 metros por segundo como límite superior orientativo. Para detritus más pesados pueden requerirse velocidades mayores.
Un DTH de 6 pulgadas indica que un compresor de 21 metros cúbicos por minuto puede proporcionar una elevada velocidad de ascenso en la boca en condiciones secas. Sin embargo, cuando aparece agua sobre el martillo, la velocidad efectiva disminuye y puede quedar por debajo de lo necesario para transportar los fragmentos. El diseño del sistema de aire debe realizarse, por tanto, considerando las condiciones más desfavorables del sondeo y no únicamente el funcionamiento en superficie.
Un error frecuente consiste en seleccionar el compresor únicamente en función del consumo nominal del martillo. El sistema debe contar con capacidad adicional para compensar las pérdidas y mantener el barrido. En los sondeos profundos, esta diferencia puede ser decisiva. Un martillo perfectamente dimensionado puede funcionar de forma deficiente si el compresor no mantiene la presión útil en el fondo.
9. Circulación inversa con rotopercusión
La circulación inversa, o RC, introduce una modificación importante respecto del DTH convencional. El sistema utiliza un varillaje de doble pared. El aire circula por el espacio anular entre los tubos y el detritus asciende por el interior del tubo central. De este modo, la muestra no tiene que recorrer todo el espacio anular del sondeo antes de llegar a la superficie.
Esta configuración resulta especialmente útil para la investigación minera porque permite obtener muestras de detritus limpias y con menor riesgo de contaminación. La perforación RC puede proporcionar muestras a una velocidad muy superior a la de la perforación con testigo, aunque la información obtenida corresponde a fragmentos de roca y no conserva la información estructural que proporcionaría un testigo continuo.
Otra ventaja es la detección rápida de agua. Cuando se intercepta un acuífero, el sistema permite detectar la entrada de agua durante la perforación. Esta característica puede resultar especialmente útil en campañas de investigación de recursos hídricos.
El principal inconveniente es la elevada demanda de aire. La sarta de doble pared es pesada y costosa, y las pérdidas de presión pueden ser significativas. Cuando existe una columna de agua considerable, pueden ser necesarios compresores de alta presión y boosters.
En captaciones de gran diámetro puede utilizarse una configuración con rácor cruzado y campana. La campana recoge el detritus junto a la pared del sondeo y lo conduce al tubo interior. Se permiten diámetros de hasta 17½ pulgadas en una sola pasada y rendimientos del orden de 40 a 70 metros por día en determinadas condiciones.
El sistema exige equipos con gran capacidad de tiro y de par. También puede existir riesgo de atrapamiento de la campana, por lo que el diseño y la operación deben tener en cuenta tanto el rendimiento como la seguridad y la facilidad de recuperación de la sarta.
10. Entubado simultáneo
La perforación de recubrimientos sueltos plantea un problema distinto. Arcillas, arenas, gravas, rellenos y escolleras pueden desprenderse hacia el interior del sondeo y atrapar la sarta. En estas condiciones, perforar primero y entubar después puede resultar inviable. El entubado simultáneo permite solucionar el problema al avanzar la tubería mientras se perfora.
El sistema OD utiliza una tubería equipada con una corona de metal duro que avanza junto con la sarta interior mediante percusión y rotación. Cuando se alcanza la roca competente, la sarta interior puede continuar perforando mientras la tubería permanece instalada en el recubrimiento. Este sistema puede utilizarse en voladuras bajo agua, anclajes, micropilotes, pozos, inyecciones y en determinadas operaciones de muestreo.
El sistema ODEX emplea una boca piloto y un escariador excéntrico. Durante la perforación, el escariador se abre y genera un diámetro mayor que el de la tubería. La tubería puede avanzar sin necesidad de girar. Cuando se alcanza la roca, se invierte el sentido de giro y el escariador se cierra, lo que permite retirarlo por el interior de la tubería.
La principal ventaja del ODEX es que permite utilizar equipos relativamente compactos para atravesar recubrimientos. Se presentan configuraciones DTH de aproximadamente 3 a 8 pulgadas y profundidades máximas de recubrimiento que, según el diámetro y el equipo, pueden alcanzar hasta 100 metros.
Symmetrix y sistemas similares emplean una geometría concéntrica. Una boca piloto y una corona anular perforan simultáneamente, mientras que el piloto puede recuperarse por el interior y la corona permanece unida a la zapata de la tubería. Esta configuración proporciona una perforación más simétrica y favorece la rectitud, especialmente cuando se requieren diámetros grandes.
La selección entre OD, ODEX y Symmetrix depende del diámetro final, del espesor del recubrimiento, de la naturaleza del terreno y de si la tubería debe recuperarse o permanecer como revestimiento. Para recubrimientos relativamente pequeños pueden ser adecuados OD u ODEX. En pozos de agua o de geotermia con espesores importantes de grava, ODEX con DTH puede resultar apropiado. Para micropilotes, bolos, escolleras y grandes diámetros, los sistemas concéntricos ofrecen ventajas en términos de robustez y rectitud.
11. Desviación de los sondeos
La desviación es uno de los problemas que más claramente muestran que perforar no consiste únicamente en avanzar. El objetivo real es construir un sondeo con una trayectoria definida. La desviación puede originarse en errores de replanteo, de alineación o de emboquille, pero también en las características geológicas y en el comportamiento mecánico de la sarta.
La estratificación, la foliación, las fallas y los huecos pueden hacer que la boca tienda a seguir determinadas direcciones de menor resistencia. La llamada regla de los 15 grados indica que, cuando el ángulo entre la dirección de perforación y la foliación es pequeño, la boca tiende a seguirla. Con ángulos mayores, la perforación puede desviarse hacia una dirección perpendicular a la foliación.
La desviación tiende a aumentar con la profundidad. Esto explica por qué un pequeño error inicial puede convertirse en una diferencia considerable cuando el sondeo alcanza grandes longitudes. En una voladura, la consecuencia puede ser una fragmentación incontrolada o la aparición de repiés. En un pozo, puede dificultar la introducción de tuberías y bombas o provocar problemas durante la cementación.
El tipo de sistema de perforación también influye. Una sarta rígida y bien guiada favorece una trayectoria más recta. El DTH y el COPROD presentan una menor desviación que el martillo en cabeza en determinadas condiciones. En este último, el inicio de la desviación puede observarse entre los 17 y los 25 metros.
La prevención comienza antes de perforar. Es necesario alinear correctamente la máquina, utilizar guías adecuadas y controlar el emboquille. Durante la perforación pueden utilizarse bocas de centro hundido, cóncavas o retráctiles, además de ajustar el empuje, la rotación y el barrido. El emboquille debe realizarse con parámetros moderados para evitar que el sondeo se desvíe desde sus primeros metros.
Las técnicas modernas permiten controlar este fenómeno con mucha mayor precisión. Los equipos pueden incorporar inclinómetros, sistemas de medición de profundidad, navegación GNSS y láser. La tecnología MWD permite registrar parámetros de perforación y de desviación por barreno, lo que proporciona información que puede utilizarse para mejorar el control del proceso.
12. Costes de perforación
La comparación económica entre sistemas de perforación requiere algo más que comparar el coste de perforar un metro. Un equipo puede presentar un coste por metro superior y, sin embargo, producir un coste final menor si genera barrenos más adecuados para la operación posterior.
Como ejemplo, se compara un martillo hidráulico en cabeza de 89 mm con un sistema DTH de 115 mm en un banco de caliza dura de 15 metros. El martillo en cabeza tiene un coste menor por metro, mientras que el DTH es más eficiente cuando se analiza el coste por volumen de roca volada.
En la comparación estudiada, el martillo en cabeza alcanza un coste aproximado de 6,25 euros por metro, frente a 8,15 euros por metro del DTH. Sin embargo, al considerar el volumen de roca arrancada, los costes se sitúan en aproximadamente 0,58 euros por metro cúbico con el martillo en cabeza y 0,51 euros por metro cúbico con el DTH. La diferencia se explica por los distintos diámetros, espaciamientos y rendimientos asociados a cada sistema.
Este ejemplo muestra por qué la unidad económica debe elegirse según el objetivo de la perforación. Para una operación de voladura tiene más sentido analizar el coste por metro cúbico de roca correctamente fragmentada. Para un pozo, puede ser más apropiado considerar el coste por metro de sondeo terminado, que incorpore el entubado, el desarrollo y otros trabajos asociados.
El coste horario tampoco debe reducirse únicamente al combustible. Deben considerarse la amortización, los intereses, el mantenimiento, el personal, las herramientas de perforación y los tiempos auxiliares. Los cambios de varilla o de tubo, las maniobras, los tiempos de emboquille y las operaciones necesarias para completar cada barreno pueden modificar sustancialmente el rendimiento real del equipo.
13. Criterios para seleccionar el sistema
La selección de un sistema de rotopercusión puede organizarse en torno a cuatro preguntas: ¿qué diámetro se necesita?, ¿qué profundidad debe alcanzarse?, ¿cómo es la roca? y ¿hay agua? Estas preguntas deben complementarse con otras relacionadas con la rectitud, la calidad de la muestra, la necesidad de entubado y el coste final de la operación.
Para diámetros inferiores a 100 o 125 milímetros, profundidades menores de 20 o 30 metros y roca dura, el martillo hidráulico en cabeza constituye una alternativa atractiva, especialmente en barrenos de producción. Su sencillez y elevada productividad en perforaciones cortas son algunas de sus principales ventajas.
Cuando el diámetro se sitúa entre 90 y 250 milímetros y la profundidad supera los 30 metros, el DTH cobra mayor interés. Su capacidad para mantener la energía cerca de la boca, su comportamiento frente a la profundidad y su buena rectitud lo hacen adecuado para sondeos profundos. Si hay agua, será necesario comprobar que el sistema de aire dispone de suficiente presión.
El COPROD puede resultar atractivo para bancos de 20 a 30 metros y diámetros aproximados de 105 a 180 milímetros cuando se busca una producción elevada. La circulación inversa con martillo de centro hueco es especialmente apropiada cuando la calidad y la rapidez de la muestra son prioritarias. Para pozos de gran diámetro en roca dura, pueden utilizarse sistemas RC con campana y rácor cruzado o sistemas DTH de gran diámetro.
Cuando existe un recubrimiento suelto sobre la roca, la solución no consiste simplemente en cambiar de martillo. Es necesario plantear un sistema de avance de tubería, como OD, ODEX o Symmetrix, y posteriormente continuar con DTH u otro método apropiado en la roca competente.
Por el contrario, la rotopercusión no es necesariamente la mejor opción para todos los terrenos. Las rocas blandas, como las margas y las arcillas, pueden requerir métodos rotativos u otras tecnologías. La elección debe realizarse atendiendo al comportamiento real del terreno y no a la popularidad ni a la disponibilidad de un equipo concreto.
14. Tendencias tecnológicas
La evolución de la rotopercusión ha buscado aumentar la energía útil que llega a la boca, reducir las pérdidas y controlar mejor el proceso. El desarrollo histórico parte de las primeras perforadoras de percusión accionadas por vapor, pasa por la generalización del aire comprimido, el desarrollo del DTH y de los martillos hidráulicos, y llega actualmente a equipos controlados electrónicamente.
La automatización es una de las principales tendencias. Los equipos modernos pueden controlar automáticamente parámetros de percusión, rotación y empuje, incorporar cambiadores de varillas, realizar ciclos automáticos y utilizar sistemas de posicionamiento y navegación. El objetivo no es simplemente reducir la intervención del operador, sino mantener condiciones de perforación más constantes.
La tecnología MWD permite obtener información durante la perforación. Parámetros como la presión de percusión, el empuje, la rotación, la velocidad y la desviación pueden registrarse para cada barreno. Estos datos permiten construir mapas del comportamiento de la roca y, posteriormente, adaptar la perforación o incluso el diseño de la voladura.
Otra tendencia es el aumento de la presión disponible. Los DTH modernos pueden operar con presiones del orden de 25 a 30 bar, y los boosters permiten alcanzar presiones considerablemente mayores en aplicaciones profundas. Esta evolución resulta especialmente relevante tanto para pozos con niveles de agua profundos como para pozos con circulación inversa.
También se desarrollan martillos accionados por agua a presión. Esta tecnología puede reducir la necesidad de aire durante el sondeo y tiene aplicaciones potenciales en geotermia profunda y en terrenos difíciles. Paralelamente, la electrificación y los equipos alimentados por baterías se perfilan como líneas de desarrollo tanto en superficie como en minería subterránea.
La eficiencia energética constituye otro objetivo. Existen reducciones del consumo de combustible de hasta el 50 % en determinadas combinaciones de COPROD, SmartROC y sistemas de compresores regulados por demanda. Estas cifras deben interpretarse como referencias asociadas a equipos y condiciones concretos, pero muestran la dirección tecnológica: producir más roca útil con un menor consumo de energía.
15. Integración del proceso: del golpe al sondeo terminado
La comprensión completa de la rotopercusión exige dejar de analizar cada componente de forma aislada. El martillo, la boca, la sarta, el compresor y el sistema de evacuación forman un único sistema de perforación. Una mejora en un componente puede no producir ningún beneficio si otro elemento limita el rendimiento.
Por ejemplo, instalar un DTH de gran capacidad no garantiza una mayor producción si el compresor no suministra el caudal y la presión necesarios. Del mismo modo, disponer de un compresor potente no resuelve una desviación causada por una mala alineación, un exceso de empuje o una boca inadecuada.
La profundidad modifica progresivamente las condiciones de trabajo. En el martillo en cabeza, la longitud de la sarta incrementa las pérdidas de energía. En el DTH, la profundidad tiene menor influencia en la transmisión del golpe, pero puede aumentar considerablemente las necesidades de presión y las dificultades de evacuación cuando aparece agua.
La roca también altera el equilibrio entre percusión, rotación y empuje. Una roca dura y competente puede admitir una percusión elevada, mientras que una roca fracturada puede reflejar una parte importante de la energía. La estructura geológica, además, puede favorecer la desviación del sondeo. Por ello, los parámetros de operación deben ajustarse a las condiciones reales y no necesariamente mantenerse constantes durante toda la perforación.
Finalmente, el criterio económico debe considerar el resultado obtenido. El objetivo no es producir metros de sondeo de forma aislada, sino obtener un sondeo terminado que cumpla las especificaciones técnicas al menor coste global compatible con la operación. Se recomienda valorar el coste por volumen de roca volada o por metro de pozo terminado, según la aplicación.
16. Ideas fundamentales para el estudiante de ingeniería
La rotopercusión se basa en la acción conjunta de la percusión, la rotación, el empuje y el barrido. La percusión aporta la mayor parte de la energía de rotura, mientras que la rotación distribuye los impactos, el empuje mantiene el contacto con la roca y el barrido elimina el detritus. La energía se transmite como una onda de choque y una parte de ella se pierde o se refleja antes de alcanzar la roca.
El martillo en cabeza es especialmente competitivo en perforaciones relativamente cortas y de diámetros pequeños o medios. Su principal limitación es la pérdida progresiva de energía a lo largo de la sarta. El DTH coloca el pistón junto a la boca y permite mantener mejor la energía a mayor profundidad, aunque exige un sistema de aire comprimido de mayor capacidad y puede presentar un consumo energético elevado.
El compresor debe analizarse siempre desde dos puntos de vista: cuánto aire puede suministrar y a qué presión puede hacerlo. La presencia de agua puede convertir una perforación aparentemente sencilla en un problema de presión. La profundidad que realmente condiciona al martillo es, en especial, la columna de agua que queda sobre él, no simplemente la profundidad total del sondeo.
La circulación inversa es una solución especialmente valiosa cuando se necesita obtener muestras limpias y representativas o perforar grandes diámetros. El doble tubo separa el recorrido del aire y el de la muestra, pero aumenta la complejidad, el peso de la sarta y las necesidades de aire.
El entubado simultáneo permite resolver uno de los problemas más difíciles de la perforación: atravesar materiales inestables sin perder el sondeo. OD, ODEX y Symmetrix responden a necesidades distintas y deben seleccionarse según el diámetro, la profundidad del recubrimiento, la geometría requerida y el destino final de la tubería.
La desviación debe prevenirse desde el emboquille y controlarse durante toda la perforación. La geología y la mecánica de la sarta pueden modificar la trayectoria incluso cuando la máquina está correctamente alineada. Los sistemas actuales incorporan la medición, la navegación y el registro de parámetros para controlar este fenómeno con mayor precisión.
La selección final nunca debe basarse en un único parámetro. Diámetro, profundidad, dureza de la roca, fracturación, agua, rectitud, calidad de la muestra, necesidad de entubado, productividad y coste forman un conjunto. La mejor solución técnica es aquella que permite que todos estos factores sean compatibles con el objetivo del sondeo.
Referencias:
CÁNOVAS CARRASCO, V.M. (2026). Tecnología de Sondeos, Tema 5: Perforación a rotopercusión, Máster Universitario en Ingeniería de Minas, UPCT.
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA (1994). Manual de perforación y voladura de rocas. Ed. IGME. Madrid, 500 pp.
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia.
La Perforación Horizontal Dirigida, (PHD) es una técnica que requiere coordinar equipos, herramientas, fluidos, sistemas de navegación y tuberías en una secuencia constructiva previamente definida. El documento (Pintó Bascompte, 2025) organiza esta secuencia en torno a tres operaciones principales: perforación piloto, ensanche del túnel y pull back, o tiro de la tubería.
El proceso comienza con la preparación adecuada del emplazamiento y la adopción de las medidas de seguridad y protección medioambiental correspondientes. Después, se ejecuta la perforación piloto siguiendo el trazado establecido, se amplía el diámetro del túnel mediante una o varias operaciones de ensanche y, finalmente, se introduce la tubería. Cada etapa utiliza herramientas y parámetros específicos, pero todas forman parte de una misma operación constructiva.
El éxito de la ejecución depende de mantener bajo control la trayectoria, las condiciones del terreno, el fluido de perforación, las fuerzas de tiro y el comportamiento de la tubería. La guía también considera la comunicación entre los distintos puestos de trabajo, la gestión de residuos y de fluidos y la limpieza final del emplazamiento como componentes de la ejecución de la obra.
2. Seguridad durante la ejecución
La PHD presenta riesgos asociados tanto a la maquinaria como a las condiciones generadas por la propia perforación. Entre los peligros identificados en la guía figuran el deslizamiento provocado por el mud de perforación y el riesgo para las vías respiratorias debido al polvo de bentonita. También se consideran la manipulación de cargas suspendidas, los varillajes y los escariadores, así como los trabajos en superficies inclinadas.
Las conexiones del ensamblaje de perforación pueden estar sometidas a pares elevados durante las operaciones de apriete y aflojamiento. La guía también presta atención a la comunicación entre la cabina de control, la zona de la máquina perforadora y el lugar donde se ubica la tubería. Esta comunicación permite coordinar las operaciones que se llevan a cabo simultáneamente en distintos puntos de la obra.
La seguridad debe mantenerse durante toda la ejecución. La identificación de los servicios existentes, las infraestructuras enterradas, los accesos, los edificios próximos y otros elementos del entorno forma parte de la información necesaria para trabajar de manera controlada. También deben considerarse las posibles municiones o artefactos explosivos sin detonar presentes en la zona de trabajo.
3. Protección medioambiental
La ejecución de una PHD genera materiales excavados y fluidos que deben gestionarse adecuadamente. El procedimiento para la eliminación de detritus y del fluido de perforación debe estar definido en la planificación de la obra. Durante la perforación se controlan el volumen de detritus, el fluido y las condiciones hidráulicas en el túnel.
La protección del terreno comienza durante la instalación y continúa hasta la restitución final del emplazamiento. Las capas de terreno retiradas deben conservarse adecuadamente y, cuando sea necesario, separarse para permitir su restitución posterior conforme a su disposición original.
Los posibles derrames de aceites, gasóleos o grasas requieren medidas específicas. La zona de trabajo debe disponer de medios para absorber estos productos en caso de derrames imprevistos. El almacenamiento y la manipulación del fluido de perforación también deben realizarse de manera que se reduzcan los riesgos de contaminación.
4. Instalación de la obra
La instalación de los equipos debe realizarse conforme a la disposición prevista para el proyecto. La perforadora, los equipos auxiliares, las zonas destinadas al fluido de perforación y los espacios necesarios para preparar la tubería deben organizarse de modo que permitan ejecutar las distintas operaciones con seguridad.
Para instalaciones de mayor tamaño puede ser necesaria una grúa móvil con capacidad suficiente para manipular los equipos. La existencia de accesos adecuados y de una zona de trabajo segura condiciona la instalación. También deben excavarse y asegurarse las catas destinadas al mud.
La preparación del emplazamiento incluye las conexiones de suministro externo y la coordinación de las comunicaciones necesarias para responder a posibles emergencias. De este modo, la instalación constituye la primera fase física de la ejecución y prepara las condiciones para iniciar la perforación.
5. Perforación piloto
La perforación piloto constituye la primera de las tres operaciones básicas de una PHD. Durante esta fase, un cabezal de perforación se desplaza a lo largo del trazado previsto mientras la perforadora permanece en superficie. La fuerza de tiro y el par generados por la máquina se transmiten al cabezal a través de las varillas.
El primer conjunto ubicado dentro del túnel se denomina BHA (Bottom Hole Assembly). Según la guía, está formado por el tricono de perforación, el bent sub o adaptador inclinado y las varillas no magnéticas.
Direccionabilidad de la perforación (Bottom hole assembly)
El conjunto se introduce en el terreno con el ángulo de entrada previamente establecido. El fluido de perforación, constituido por una suspensión de agua y bentonita, circula por el interior de las varillas hasta las boquillas del tricono, desde donde sale a presión. Parte del suelo disgregado se desplaza, mientras que la mayor parte es transportada hacia la superficie por el fluido que circula en el espacio anular.
La perforación avanza mediante la incorporación sucesiva de varillas. Cada nueva varilla permite prolongar el ensamblaje y continuar la trayectoria hasta que el cabezal alcance la cata de destino. La precisión alcanzada en esta fase condiciona las operaciones posteriores.
Cabeza de perforación tricono. http://www.sondeosmar.es/
6. Herramientas para la perforación piloto
La herramienta utilizada depende de las características del terreno. Para terrenos suaves y sueltos se emplea el Jet Bit o tricono jet. Su funcionamiento se basa en la acción hidráulica del fluido que sale por las boquillas y actúa sobre el terreno situado delante de la herramienta.
Los triconos jet roller actúan sobre la roca mediante elementos mecánicos. Su configuración incluye brazos, asientos de los jets, rodillos y cojinetes. La guía relaciona estos elementos con la codificación IADC de las herramientas de perforación.
Para formaciones más duras se utilizan motores de lodos que proporcionan el par necesario. El control direccional se consigue mediante una varilla corta y angular, el bent sub, situada entre el ensamblaje y el motor. Para rocas densas y muy duras se contemplan herramientas con insertos de metal duro TCI.
7. Ensanche de la perforación
Una vez que la perforación piloto ha alcanzado la cata final, el tricono y la sonda se desmontan y se sustituyen por un escariador. Su finalidad es aumentar el diámetro del túnel hasta alcanzar las dimensiones requeridas. El diámetro final puede obtenerse mediante varias pasadas de ensanche.
La herramienta se selecciona según el terreno. En terrenos blandos se utilizan fly cutters; en terrenos de dureza media y alta, se emplean barrel reamers y, en formaciones rocosas, hole openers. Durante el escariado se tira de la herramienta hacia atrás mientras gira y se inyecta fluido de perforación.
Los Barrel Reamers presentan un cuerpo cilíndrico de acero con forma de barril y boquillas delanteras y traseras. Los Fly-Cutters tienen una configuración abierta formada por un anillo de corte conectado a una varilla central mediante varios puntales. Las boquillas pueden encontrarse en el anillo o en los puntales.
La herramienta de ensanche debe mantenerse alineada con el túnel previamente perforado. Para ello pueden utilizarse estabilizadores y centralizadores. El procedimiento convencional es el back reaming, en el que el escariador se tira desde el lado de la tubería hacia la máquina. También puede emplearse el push reaming, en el que el escariador se empuja desde la máquina hacia el terreno.
8. El fluido de perforación
El fluido de perforación es uno de los elementos técnicos principales de la PHD. La guía establece controles para la densidad, la viscosidad, el pH, el volumen de circulación y el contenido de sólidos.
Para un fluido compuesto por agua y bentonita, la densidad indicada se sitúa entre 1,02 y 1,06 g/cm³. En el fluido de retorno se establece un máximo del 30 % de sólidos en suspensión.
La viscosidad se controla mediante el Marsh Funnel. Para terrenos arcillosos se indican valores de 30 a 40 segundos; para arena cohesiva, de 35 a 40 segundos; para arena no cohesiva, de 45 a 60 segundos; para arena gruesa, de 60 a 80 segundos; y para grava gruesa, valores superiores a 80 segundos.
El pH de la bentonita debe situarse entre 8 y 10. El volumen de circulación, expresado en litros por minuto, debe controlarse y registrarse continuamente. Este registro permite detectar pérdidas o disminuciones del fluido durante la ejecución.
El retorno continuo del lodo permite controlar las condiciones hidráulicas del túnel. La guía relaciona la prevención de presiones excesivas con el mantenimiento del espacio anular, el aumento de la cobertura cuando sea necesario, la ejecución de perforaciones o catas destinadas a aliviar la presión, la adaptación del lodo a la geología y el control permanente de la presión y del retorno.
También deben controlarse la velocidad de perforación y las condiciones de limpieza. Después de intervalos de espera, puede ser necesario hacer girar la sarta para romper la estructura de gel del lodo. Cuando se registran intervalos prolongados, se contempla la limpieza del túnel y la eliminación de detritus.
9. Sistemas de localización y navegación
La localización del cabezal permite controlar su posición respecto al trazado previsto. La guía distingue tres sistemas: Walk-Over, Wire-Line y brújula giroscópica.
El sistema Walk-Over se utiliza en equipos de perforación de menor tamaño. Un sensor situado detrás del cabezal proporciona información sobre su posición bajo tierra y permite seguir la evolución de la trayectoria.
El sistema Wire-Line utiliza una sonda situada en el ensamblaje y conectada mediante un cable. La posición se determina mediante el campo magnético terrestre y la gravedad. La información se transmite a la cabina de control, lo que permite controlar la trayectoria durante la perforación.
La brújula giroscópica constituye otro sistema de navegación contemplado en la guía. En perforaciones de gran longitud se emplean sistemas especiales. Uno de ellos es la perforación por intersección, en la que se inicia la perforación desde ambos lados y se alinean las dos trayectorias hasta que se produce el encuentro de los BHA.
La guía registra un récord de 5,2 km en el puerto de Hong Kong asociado a este tipo de sistema. También presenta navegación paralela mediante un anillo externo parcial.
10. Construcción y preparación de la tubería
La tubería debe prepararse antes del pull back. El documento contempla cuatro materiales principales: acero, hierro fundido dúctil, polietileno y polipropileno.
Las tuberías de acero se utilizan principalmente para transportar gases y líquidos a alta presión. El hierro fundido dúctil se emplea para el agua potable y el agua residual, especialmente el residual agresivo. El polietileno y el PEAD se extruyen y suministran en longitudes continuas, limitadas principalmente por las capacidades de transporte.
Durante la preparación deben considerarse los rodillos de enfilado, el posible estirado del tubo sin rodillos y la sobretorsión. La tubería debe quedar preparada para que el tiro pueda realizarse sin introducir esfuerzos no previstos en la conducción.
El tubo preparado para el pull back se coloca normalmente sobre rodillos. Estos facilitan su desplazamiento durante el tiro y permiten controlar su posición antes de entrar en el túnel.
11. Pull back o tiro de la tubería
Una vez preparado el túnel, comienza la operación de pull back. La tubería se conecta al conjunto de perforación y se arrastra hacia la máquina mientras el escariador sigue girando.
La conexión se realiza mediante un sistema antigiro, denominado swivel, y una conexión universal. El swivel permite transmitir la fuerza de tiro sin transmitir al tubo el par de rotación generado por la herramienta.
El control de esta operación incluye el registro de los parámetros del pull back y la detección de las fuerzas de tiro. La guía incorpora estos datos en la documentación que debe aportar el contratista.
12. Sobretorsión y comportamiento de la tubería
La geometría de salida condiciona la disposición de la tubería durante el pull back. El documento dedica un apartado específico a la sobretorsión y a los elementos empleados para preparar el tubo. Entre ellos figuran los rodillos, las placas deslizadoras y las condiciones de tiro, con o sin rodillos.
El comportamiento de la tubería dentro de la perforación también depende de su interacción con el fluido. La guía expresa esta condición mediante dos situaciones: cuando E < P, el tubo arrastra por el fondo del microtúnel; cuando E > P, arrastra por la parte superior. El documento relaciona estas condiciones con el cálculo de la suspensión.
La preparación de la tubería debe considerar simultáneamente las fuerzas de tracción y de torsión, así como su comportamiento en el túnel. Por ello, las tensiones de la tubería, las fuerzas de tiro y la torsión forman parte de los datos que deben definirse y controlarse durante el proyecto.
13. Cementación y control de fugas de lodo
El espacio anular entre la pared del túnel y la tubería principal debe cementarse cuando exista riesgo de asentamiento o drenaje, o cuando exista una diferencia importante de altura entre la entrada y la salida. La guía menciona, como ejemplos, los cruces de líneas ferroviarias y de diques.
Durante la cementación debe rellenarse completamente el espacio anular. Los materiales de aislamiento deben mantenerse en contacto con la pared del túnel sin retroceso, manteniendo las condiciones requeridas en el espacio existente alrededor de la conducción.
Las fugas de lodo requieren un control continuo, ya que alteran las condiciones hidráulicas del túnel. Su prevención se relaciona con la presión, el retorno del fluido, la velocidad de perforación, la limpieza del anular y la adaptación del fluido a las condiciones geológicas.
14. Limpieza y restitución de la obra
Una vez finalizada la instalación, la obra debe limpiarse y quedar lista para su aceptación o recuperación. La guía contempla la limpieza de la máquina, el engrase de las varillas y la protección de sus roscas.
También deben desmontarse los mecanismos e instalaciones auxiliares, retirarse las líneas de suministro externo y eliminarse los residuos del fluido de perforación y otros residuos selectivos. Las instalaciones retiradas temporalmente deben restituirse y los accesos repararse.
La actuación final consiste en dejar el emplazamiento en condiciones adecuadas para su aceptación por el propietario o sus representantes legales.
15. Lectura integrada del proceso de ejecución
La PHD debe estudiarse como una secuencia en la que cada operación prepara la siguiente. La perforación piloto establece la trayectoria; el ensanche transforma esa trayectoria en un túnel con el diámetro requerido; y el pull back utiliza ese túnel para introducir la tubería.
Las herramientas se seleccionan en función del terreno, mientras que el fluido se controla en función de las condiciones del terreno. La navegación permite conocer la posición del cabezal y mantener la trayectoria. La preparación de la tubería, los rodillos, el control de la sobretorsión y las fuerzas de tiro permiten completar la instalación.
El proceso constructivo concluye con el control de las condiciones finales, la retirada de los equipos, la gestión de residuos y la restitución del emplazamiento. La ejecución de una PHD comprende, por tanto, tanto la creación del túnel como todas las operaciones necesarias para instalar la tubería y devolver la zona a condiciones aceptables.
Referencia:
PINTÓ BASCOMPTE, J.D. (2026). Módulo M7-2 del Curso de Postgrado Especialista en Tecnologías Sin Zanja, Parte 2.
La compactación dinámica es una técnica geotécnica de mejora profunda de suelos, diseñada para densificar capas de terreno de baja capacidad portante mediante la transferencia repetida de energía mecánica de alta intensidad en la superficie.
Este procedimiento es fundamental en la ingeniería de cimentaciones y obras públicas, ya que permite transformar depósitos flojos, rellenos antrópicos heterogéneos o vertederos en soportes geotécnicos aptos para cimentar estructuras e infraestructuras, reduciendo drásticamente los asientos totales y diferenciales futuros.
A continuación, sintetizaremos la información relevante sobre esta tecnología, basándonos en el artículo de Armijo y Blanco (2017).
Definición fundamental: La compactación dinámica es el proceso de densificación del terreno provocado por la aplicación repetida, en puntos convenientemente espaciados de la superficie, de impactos de alta energía liberados por masas de gran tonelaje en caída libre.
En la práctica de la ingeniería geotécnica moderna existen dos variantes operativas principales para la transmisión de energía al subsuelo: la compactación dinámica clásica (CDC) y la compactación dinámica rápida (CDR). La diferencia sustancial entre ambas radica en la cinética del sistema de elevación de la masa y en el mecanismo de transferencia de momento de impacto al terreno.
Parámetro comparativo
Compactación dinámica clásica (CDC)
Compactación dinámica rápida (CDR)
Mecanismo de elevación
Pesa de gran tonelaje (10–30 t) izada por grúa de gran capacidad y liberada en caída libre mediante desacople o embrague.
Pesa de tonelaje moderado (7–12 t) acelerada mediante un cilindro hidráulico de doble efecto montado sobre una excavadora.
Modo de contacto e impacto
Impacto directo y libre de la maza sobre la superficie del terreno, generando una huella profunda instantánea.
La maza impacta sobre una zapata de hinca articulada que permanece en contacto continuo con el terreno, lo que minimiza el vuelo de las proyecciones.
La ejecución tradicional de la CDC mediante control manual por parte del maquinista presentaba severas limitaciones en el rendimiento operativo y en la seguridad estructural del equipo. La integración del kit de compactación dinámica —un sistema avanzado adaptado a las grúas de gran tonelaje— permite programar con precisión la altura de caída (H) y el número de golpes por impronta e incorpora un sensor de desaceleración para el frenado automático.
Problemas del método manual tradicional:
Pérdida de seguridad por «cabeceo»: Producida por la inestabilidad dinámico-estructural de la pluma de la grúa cuando el operador frenaba manualmente la masa justo antes del impacto o inmediatamente después de este.
Pérdida de rendimiento por desensamblado del cable: ocasionada por el desenrollado incontrolado del cable de sujeción en el tambor del cabrestante, cuando la maza tocaba el terreno y se detenía bruscamente, lo que provocaba cruces y desgastes prematuros.
Ventajas del kit de compactación automatizado:
Frenado automático instantáneo: El sistema detecta el microsegundo de contacto con el pesa-terreno y activa el retrotensado automático del cable, manteniendo la pluma estable.
Aumento drástico de la producción: Al eliminar los tiempos muertos asociados a la corrección del cableado y maximizar la velocidad de ciclo, se duplica la producción de la obra en comparación con los métodos manuales.
Comprender los mecanismos operacionales de estas tecnologías es el primer paso; el siguiente consiste en determinar los parámetros numéricos de diseño para adaptar el tratamiento a la tipología del suelo y a la profundidad requerida.
Parámetros de diseño y criterios de aplicabilidad
La aplicabilidad técnica de la compactación dinámica depende de la granulometría y de la permeabilidad (k) del terreno, parámetros que rigen la velocidad de disipación de la presión intersticial generada por el impacto. Siguiendo el criterio de Lukas (1995), los suelos se clasifican en tres zonas geotécnicas:
Suelos adecuados (zona 1): depósitos granulares limpios y permeables (gravas y arenas con un contenido de finos < 15 %). La disipación del exceso de presión de poro es casi instantánea, lo que permite una densificación inmediata.
Suelos intermedios (zona 2): suelos granulares con finos o limos de plasticidad baja a media (IP < 10 %). Requieren la aplicación del tratamiento en fases espaciadas para permitir la disipación de la presión intersticial.
Suelos no adecuados (zona 3): suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos) altamente saturados. El impacto genera un incremento duradero de la presión neutra, sin una reducción inmediata del índice de huecos, lo que puede inducir el moldeo o la plastificación del suelo.
Esta técnica está especialmente indicada para terrenos colapsables, escombreras, vertederos y rellenos antrópicos heterogéneos (zonas 1 y 2 de Lukas), donde la energía de impacto destruye la estructura colapsable y cierra grandes oquedades.
Aplicación de la CD según el tipo de suelo: 1 – adecuados, 3 – no adecuados, 2 – intermedios (Lukas, 1995).
Determinación de la profundidad máxima de influencia (D)
La profundidad teórica del estrato mejorado (D) se calcula mediante la relación empírica propuesta por Mayne et al. (1984):
D = n √(W · H)
Donde:
D: Profundidad de influencia efectiva de la compactación (m).
W: Peso de la maza o masa en caída libre (t).
H: Altura neta de caída libre (m).
n: Coeficiente empírico de eficiencia geotécnica según el tipo de suelo:
n ≈ 0,60 para suelos granulares limpios (gravas y arenas limpias).
n ≈ 0,35 para suelos finos limosos o arenas limosas con IP ≈ 10%.
En la práctica geotécnica estándar, con grúas de gran tonelaje (H ≤ 30 m, W ≤ 20 t), el rango de profundidad de influencia máxima alcanzable (D) suele situarse entre 7 y 12 metros.
Grado de mejora y energía específica (Ee)
Mientras que la profundidad de influencia (D) es función directa de la energía del impacto individual (W · H), la magnitud del incremento de la resistencia mecánica en el terreno viene determinada por la energía específica (Ee) acumulada por unidad de superficie:
Ee = (Ngolpes · W · H) / A
Donde Ngolpes es el número total de impactos aplicados en un punto y A es el área de influencia asociada a dicho punto según la malla de tratamiento.
Una vez dimensionado teóricamente el tratamiento en función del tipo de suelo y de la energía requerida, es indispensable realizar el control y la verificación de los resultados directos en la obra real.
Métodos de verificación y control de resultados: análisis comparativo
Métodos directos: ensayos de penetración (SPT y DPSH) y sus limitaciones
Los ensayos dinámicos de penetración constituyen la herramienta tradicional para el reconocimiento in situ. Sin embargo, su interpretación tras un proceso de compactación dinámica exige un control geotécnico riguroso.
Estrategia operacional: Ejecución de sondeos mecánicos con ensayos de penetración estándar (SPT) a intervalos métricos y con penetrómetros dinámicos continuos superpesados (DPSH).
Mecanismo geotécnico de distorsión (principio de Terzaghi): De acuerdo con la ecuación de esfuerzo efectivo de Terzaghi:
σ′ = σ – u
Donde σ′ es la tensión efectiva, σ la tensión total y u la presión neutra o intersticial. Durante los impactos de la compactación dinámica en zonas saturadas (en el caso real analizado, se detectó un nivel freático colgado que saturaba entre 0,6 y 1,0 m del estrato de relleno), los golpes generan un incremento transitorio de la presión de poro (Δu). Al ejecutar un ensayo dinámico de inmediato tras las obras, la hinca vibratoria provoca un fenómeno de licuación dinámica transitoria, elevando Δu hasta igualar la tensión total (σ ≈ u). Como consecuencia, la tensión efectiva se anula (σ′ ≈ 0), registrándose un número de golpes de penetración artificialmente bajo que no refleja la rigidez real de la matriz sólida del suelo.
Fenómeno de consolidación temporal y tixotropía: La mejora real de la capacidad portante bajo el nivel freático no es instantánea; se produce progresivamente a medida que los poros disipan la sobrepresión neutra (Δu → 0), lo que incrementa el esfuerzo efectivo (σ‘). Las comprobaciones posteriores demuestran una ganancia de resistencia diferida en el tiempo de hasta un 30 % debido a la consolidación geotécnica.
Comparativa SPT vs. DPSH: El ensayo DPSH es sustancialmente más vulnerable a esta distorsión que el SPT. La hinca continua de las varillas del DPSH transmite una frecuencia de vibración constante al terreno que impide la disipación del agua, manteniendo el suelo en un estado plastificado continuo durante la prueba.
El ensayo de ondas superficiales continuas (CSW) es una técnica geofísica no destructiva que mide la dispersión de las ondas Rayleigh para determinar el perfil de velocidad de onda de corte (Vs).
Fundamento físico: El módulo de elasticidad dinámico en el rango de pequeñas deformaciones o módulo de Young (E) es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad de las ondas de corte:
G0 = ρ · Vs2 ⇒ E ∝ Vs2
Donde ρ representa la densidad aparente del terreno y G0 el módulo de cizallamiento dinámico inicial.
Método semi-directo: control topográfico de huella y cálculo edométrico
Este método deduce las propiedades elásticas globales del terreno mediante la modelización del volumen del cráter de impacto (huella) y la interpretación de la deformación volumétrica.
Síntesis y comparativa de métodos de control
Método de control
Tipo de ensayo
Ventajas / limitaciones geotécnicas
Directo
Sondeos geotécnicos con SPT
Ventaja: medición puntual estándar y directa en geotecnia.
Limitación: lenta y costosa; se ve alterada a la baja por la subida de la presión de poro en las capas saturadas.
Indirecto
Geofísica sísmica de superficie (CSW)
Ventaja: ensayo no destructivo, abarca grandes volúmenes de terreno.
Limitación: requiere procesar datos en gabinete e hipótesis de densidad.
Semi-directo
Control topográfico de huella
Ventaja: continuo, económico, no interrumpe la obra y mide la deformación real.
Limitación: requiere asimilar la hipótesis de e0 y el coeficiente de Poisson ν.
Conclusiones e innovaciones futuras
La compactación dinámica requiere integrar el control de la ejecución con la evaluación de la respuesta geotécnica. La automatización mejora la seguridad y eficiencia del proceso, mientras que la auscultación y los ensayos permiten controlar la evolución de las propiedades mecánicas del terreno. La interpretación de los resultados debe considerar las condiciones hidrogeológicas, en especial el efecto de las presiones intersticiales sobre la respuesta del suelo.
Las futuras líneas de innovación se orientan hacia la instrumentación directa de los equipos de compactación y la adquisición automática de datos durante la ejecución. La incorporación de sistemas capaces de registrar el descenso de la maza tras cada impacto permitiría determinar de forma continua la deformación inducida en el terreno y establecer curvas de respuesta para cada punto de tratamiento. La integración de estos datos con los parámetros de energía, posición y número de impactos permitiría desarrollar estrategias de control adaptativo que ajusten las condiciones de compactación a la respuesta real del terreno. Esta evolución tecnológica favorecería la transición desde un control basado principalmente en verificaciones posteriores hacia un modelo de supervisión continua, en el que la ejecución, la auscultación y la evaluación geotécnica queden integradas en un mismo sistema de control.
En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre este tema.
Este vídeo nos ofrece un resumen de la compactación dinámica.
Referencias:
Armijo Palacio, G., & Blanco Calzada, M. Á. (2017, 18 de septiembre). Diseño y verificación del tratamiento de mejora del terreno mediante compactación dinámica. Aplicación a un caso real. Interempresas: Obras públicas. https://www.interempresas.net/ObrasPublicas/195230-Diseno-verificacion-tratamiento-mejora-terreno-mediante-compactacion-dinamica-Aplicacion.html
1. Introducción: qué es la Perforación Horizontal Dirigida
La Perforación Horizontal Dirigida, PHD, conocida también por sus siglas en inglés, HDD (Horizontal Directional Drilling), es presentada en el material como un sistema constructivo sin zanja. La secuencia básica consiste en realizar primero una perforación guía dirigida, ejecutar después el ensanche de la perforación e introducir finalmente la tubería definitiva desde el lado de salida. El documento (Pintó Bascompte, 2025) sitúa esta técnica dentro de un rango de microtúnel comprendido entre Ø 60 mm y 1600 mm.
La PHD se describe como un método rápido, limpio y ecológico que permite instalar servicios como el agua, el gas, la electricidad y las comunicaciones. También permite instalar tuberías por debajo del nivel freático y se relaciona con trabajos de descontaminación de suelos, así como con la reconstrucción y la ampliación de colectores. El principio didáctico que organiza todo el capítulo es sencillo: antes de instalar hay que planificar.
La guía se estructura en cuatro grandes bloques: principios del proyecto, geología y subsuelo, autorizaciones y planificación del proyecto. Para valorar la viabilidad de una PHD se necesita información básica que normalmente entrega el cliente, especialmente documentación relativa a la topografía y a la geología del área próxima a la obra.
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2. Información inicial necesaria para definir el proyecto
2.1. Plano de ubicación general
El plano de ubicación general permite situar las vías de acceso, la obra, la tubería, las zonas de almacenaje y de ensamblaje del tubo, y otras instalaciones necesarias para la construcción. La escala indicada en el material se sitúa entre 1:5.000 y 1:25.000. Su función es proporcionar una visión territorial del conjunto de la actuación y de los espacios que deberán utilizarse durante la ejecución.
2.2. Vista en planta
Para estudiar la geometría de la perforación prevista se necesita un plano fiable y detallado en planta. Debe permitir valorar la longitud de la perforación, la distancia respecto de los edificios circundantes y la anchura de las estructuras existentes o previstas en el subsuelo. La información debe relacionarse, cuando proceda, con la fecha de la cartografía o de los mapas cartográficos relevantes. La escala indicada es de 1:500 a 1:1.000. El material muestra, como ejemplos, una vista en Google Earth, una representación en AutoCAD y una ortofoto.
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2.3. Sección transversal y perfil
Para determinar el perfil de la perforación se necesita información sobre las cotas del terreno a lo largo de la trayectoria prevista. También deben considerarse las distancias a zonas concretas y a posibles obstáculos. El documento recomienda referir la información de las secciones longitudinales a la fecha de la cartografía o de los mapas cartográficos relevantes, de ámbito nacional, y señala una escala de 1:100 a 1:250.
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2.4. Profundidad de arroyos y ríos
Cuando se deba cruzar un arroyo o un río y no se disponga de datos sobre su profundidad, debe realizarse una batimetría o disponer de series de profundidades para determinar el nivel del fondo del río o del mar. El material considera esta información necesaria para diseñar una distancia de seguridad y garantizar un fondo aceptable y seguro entre la masa de agua y el túnel.
2.5. Mapas históricos
Los mapas históricos adquieren especial interés en zonas donde exista una alta probabilidad de encontrar objetos arqueológicos anteriores a los planos de infraestructura actuales. También pueden revelar infraestructuras antiguas que ya no figuran en la documentación disponible. Por ello, la investigación previa no debe limitarse a la cartografía contemporánea.
2.6. Infraestructuras y servicios existentes
Si existen cables, tuberías, conductos u otros servicios próximos al cruce, deben identificarse su posición exacta, sus especificaciones y el medio que transportan o suministran. Esta información es relevante tanto cuando los servicios se cruzan con la perforación como cuando discurren en paralelo a una distancia inferior a 20 m. Antes de comenzar la construcción, el contratista debe comprobar los resultados de estas investigaciones y contrastarlos con las autoridades locales y los proveedores de servicios.
El material fija, además, una distancia de seguridad entre la PHD piloto y los servicios existentes: debe ser de dos veces el diámetro de la PHD respecto del eje de la perforación piloto y de la parte exterior del servicio, con un mínimo de 50 cm respecto de la parte exterior del último escariado. Esta condición debe incorporarse al trazado y al control geométrico de la perforación.
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2.7. Cimentaciones y otras infraestructuras
Cuando existan obras de ingeniería civil próximas al cruce, o vestigios de ellas en forma de túneles, cimentaciones u otros trabajos, deben determinarse e identificarse su posición exacta y sus dimensiones. La distancia mínima entre el eje de la perforación PHD y cualquier otra estructura no debe ser inferior a 2 m.
2.8. Datos climáticos e hidrográficos
Según la región, la climatología puede condicionar la planificación. Deben considerarse la distribución y la cantidad de las precipitaciones, la temperatura, la frecuencia de las fluctuaciones y los valores absolutos. Para los datos hidrográficos deben contemplarse las condiciones generales y la amplitud de las mareas.
Cuando se emplee agua corriente, de río, de canal o subterránea para preparar el fluido de perforación, se requieren datos sobre su calidad. El material identifica como parámetros de interés el pH, la salinidad, la alcalinidad y la dureza. El pH se define como una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución y como indicador de la concentración de iones de hidrógeno; se proporciona como referencia un valor de pH entre 8 y 10. La salinidad se define como el contenido salino en suelos o agua y se relaciona con la conductividad eléctrica; se considera un valor inferior a 750 µS/cm como referencia. El material también menciona como unidades mhos/cm o Siemens.
3. Geología y subsuelo
La investigación del subsuelo tiene dos objetivos directos: evaluar la viabilidad del proyecto y reducir los riesgos geológicos. El material establece que una persona experta debe planificar las investigaciones, supervisar las actividades realizadas in situ y en el laboratorio, y redactar el informe geotécnico. El alcance de la investigación depende de las condiciones geográficas y geológicas, así como de los datos del proyecto. Cuando existen condiciones geológicas poco habituales o estructuras del terreno más complejas, debe realizarse una investigación más extensa.
3.1. Clasificación y evaluación de documentos existentes
Deben estudiarse los mapas y los materiales disponibles, incluidos los mapas geológicos, las secciones, los registros de perforación y los perfiles. También deben aprovecharse de las investigaciones geotécnicas realizadas para construcciones anteriores, como puentes y cimentaciones, siempre que se encuentren en las inmediaciones del proyecto.
3.2. Investigación histórica
La investigación histórica debe considerar las inmediaciones del proyecto de PHD, especialmente las zonas industriales próximas, las edificaciones anteriores y las construcciones abandonadas. También debe incluir posibles hallazgos arqueológicos o áreas identificadas como potencialmente relevantes, aunque las autoridades locales no siempre hayan comunicado su existencia. Además de revisar los archivos disponibles, el material considera obligatoria, en términos profesionales, una visita de obra. La investigación también debe contemplar la posibilidad de encontrar municiones y explosivos sin detonar.
3.3. Sondeos
Para conocer las condiciones del terreno, se realizan sondeos verticales para recuperar testigos. El material indica intervalos de 50 a 100 m, en orden alternado, con los sondeos situados aproximadamente a 5 m de la línea central de la trayectoria prevista. La profundidad debe situarse entre 2 y 5 m por debajo del nivel inferior del perfil de perforación proyectado. Estos intervalos deben respetarse especialmente en los tramos próximos al agua.
Entre los métodos de sondeo se enumeran la perforación rotativa con recuperación de testigo, la perforación helicoidal, la perforación a percusión y la perforación vibrocore. Para obtener muestras se citan tres procedimientos habituales: recuperación continua de muestras del núcleo, recuperación continua de muestras fuera del núcleo y obtención de muestras de suelo incompletas.
3.4. Ensayos de penetración: SPT
Los ensayos de penetración se realizan en las inmediaciones de la perforación y sirven para determinar parámetros del suelo, como la compactación en suelos de baja cohesión o la consistencia en suelos de alta cohesión, y para identificar límites dentro de la estructura de los estratos.
El Test de Penetración Estándar (SPT, Standard Penetration Test) mide la resistencia del suelo a la penetración de un muestreador estándar. El ensayo utiliza un martillo de 63,5 kg que cae desde una altura de 76 cm. El muestreador tiene un diámetro exterior de 50,8 mm, equivalente a 2 pulgadas. El resultado principal es el valor N o número de golpes SPT, que representa la resistencia a la penetración del terreno. El muestreador estándar, también denominado muestreador partido o split spoon sampler, presenta dimensiones normalizadas según ASTM D1586 o UNE 103-800.
La ejecución del SPT se divide en tres fases de 15 cm cada una. Primero se hinca el muestreador 15 cm para atravesar el suelo alterado por la perforación; estos golpes no se contabilizan. Después, se realiza una primera medición de otros 15 cm y se registra el número de golpes. Finalmente se ejecuta una segunda medición de 15 cm y también se registra el número de golpes. El valor N se obtiene sumando los golpes de las dos últimas fases: N = N2 + N3. El muestreador penetra 45 cm en total, pero solo los últimos 30 cm se emplean para calcular N.
3.5. Investigaciones geofísicas
Las investigaciones geofísicas sirven para verificar los resultados y los datos obtenidos mediante las investigaciones del subsuelo. Su tipo y alcance dependen de las condiciones geológicas identificadas mediante sondeos y ensayos de penetración, así como de las condiciones locales, entre ellas el nivel del suelo, el uso de la zona y los efectos de los alrededores. Los procedimientos geofísicos pueden ejecutarse desde tierra o desde medios acuáticos. El material cita dos técnicas: el reflejo electromagnético, o georradar, y la tomografía eléctrica.
3.6. Pruebas de laboratorio
Las muestras obtenidas en las investigaciones in situ deben analizarse en el laboratorio. Para suelos no cohesivos e inconsolidados se citan, como mínimo, ensayos sobre el tamaño y la distribución de las partículas, la forma de las partículas, la densidad relativa, el ratio de compactación y la permeabilidad. Para las capas examinadas y los suelos cohesivos se indican la forma estructural y apariencia y los límites líquido y plástico de Atterberg.
Pueden ser necesarias pruebas adicionales cuando existan condiciones específicas, como las arcillas expansivas. En la roca, las discontinuidades, las cavidades y los efectos del desgaste pueden influir significativamente en su comportamiento de ingeniería. Por ello, se indican ensayos sobre la estructura de la roca, incluyendo la estratificación y las fisuras, el estado de desgaste, la resistencia a tracción y la resistencia a compresión simple.
3.7. Informe geotécnico
El informe geotécnico permite al ingeniero cualificado o al contratista evaluar la viabilidad de perforar a través de las capas del terreno. Debe recoger las características del terreno relacionadas con el uso de la PHD, la información relevante sobre el suelo para evaluar los fluidos de perforación, incluida la permeabilidad de la formación, los registros de perforación y los resultados de las pruebas de penetración, la información geofísica y su ubicación, las pruebas geofísicas, la información histórica y la presencia de obstrucciones o anomalías geológicas cuando existan. La sección geológica no debe representarse a escala exagerada ni distorsionada.
4. Autorizaciones
El material dedica un apartado específico a las autorizaciones y diferencia la participación del cliente de la del contratista. Las diapositivas disponibles en este módulo presentan a estos dos responsables en apartados separados, pero no establecen una relación concreta de permisos, organismos, trámites ni documentos administrativos. Por ello, este capítulo conserva esa información sin añadir requisitos externos que no figuran en el material.
5. Planificación del proyecto
La planificación del proyecto se divide en principios básicos, planos, cálculos y planificación de la construcción. El establecimiento del perfil de perforación entre los puntos de entrada y de salida es uno de los elementos centrales. Para que el perfil diseñado pueda ejecutarse, deben comprobarse el trazado, los radios de curvatura, el diámetro del túnel y las tolerancias.
5.1. Trazado y ángulos de entrada y salida
Los ángulos de entrada y salida deben ajustarse al radio de curvatura de la tubería a instalar. El material sitúa estos ángulos entre 6° y 15°, según el equipo de perforación seleccionado. Como regla general indicada en la guía, el ángulo debe ser más plano cuanto mayor sea el diámetro de la tubería.
El ángulo de entrada puede ser más inclinado cuando no sea necesario que el personal trabaje en la máquina, como en trabajos de perforación pequeños. El ángulo de salida puede ser más inclinado cuando los tubos presentan un radio de curvatura menor, por ejemplo, en las tuberías de PE, lo que da lugar a una inclinación menor o a una mayor arqueada en el punto de salida.
5.2. Secciones rectas de entrada y salida
Los primeros y últimos tramos de la perforación deberían ser rectos y debe evitarse introducir un radio de perforación en esas zonas. Se trata de áreas con poca profundidad de cobertura y menor compactación, por lo que un suelo inestable suele ser poco adecuado para ejecutar curvas en las secciones de entrada y salida. La longitud de los tramos rectos depende de las dimensiones del túnel, del peso y de la rigidez del ensamblaje del extremo del túnel, BHA (Bottom Hole Assembly). Cuanto mayor sea el túnel y cuanto más pesado y rígido sea el ensamblaje de fondo, más largos deberían ser estos tramos. El primer tramo de la línea de perforación debe ser lo más largo posible y tener, como mínimo, la longitud de dos varillas de perforación.
5.3. Cobertura
La cobertura es la distancia entre el extremo de la tubería y la superficie, el lecho de un río o el fondo del mar. Debe calcularse una cobertura mínima en función de las condiciones del suelo para evitar la rotura del lodo. Según el material, la cobertura debería ser igual al diámetro del tubo multiplicado por un factor comprendido entre 10 y 15. Así, para una tubería de 800 mm, la cobertura en zonas de agua debería ser de 8 a 12 m.
Las coberturas inferiores a 5 m que puedan resultar de aplicar esa regla a tuberías de menor diámetro deben valorarse críticamente y caso por caso. Para carreteras principales, autopistas y otros obstáculos que deban cruzarse, se indican valores de cobertura similares. En los cruces de carreteras deben consultarse las normas nacionales adicionales, la información específica y las aprobaciones requeridas por la entidad correspondiente. También existen normas nacionales adicionales para los cruces de vías férreas. El material relaciona una mayor profundidad de cobertura con una menor probabilidad de rotura de lodo y de colapsos subterráneos.
5.4. Radio de curvatura
El radio mínimo de curvatura admisible desempeña un papel decisivo en el diseño del perfil. Debe diferenciarse entre el radio mínimo permitido por las varillas de perforación y el permitido por la tubería a instalar. Para perforaciones pequeñas y tuberías de PE, la guía indica que el radio mínimo suele determinarse por el radio de las varillas. En perforaciones grandes y con tubos de acero, el radio mínimo de la línea de tubería puede determinar el diseño. Cuando el varillaje determina el radio mínimo, el perfil puede calcularse con los valores recomendados por el fabricante. Como guía, se propone asumir radios de entre 30 y 250 m.
La trayectoria se determina conjuntamente a partir del ángulo de entrada, del desplazamiento y de la profundidad mínima, respetando los límites de curvatura. El material plantea el cálculo del desplazamiento B y de la inclinación de entrada A necesarios para alcanzar una profundidad mínima D y remite a una tabla de cálculo incluida en la presentación.
5.5. Sobre torsión
Durante el pull-back, cuando la tubería se introduce en el túnel, la línea describe una curva dentro de la perforación antes de pasar al tramo recto. Esta zona se denomina sobre torsión. El material indica que, durante la operación de tiro, la presión en la sobre torsión es cero, por lo que el valor de corrección de seguridad puede reducirse a S = 1,3. La presentación muestra una ecuación de Mohr para el radio mínimo de curvatura de la sobre torsión y define Rmin como radio de torsión mínimo permisible, Da como diámetro exterior del tubo y K como límite de elasticidad mínimo.
Por razones prácticas relacionadas con la rigidez de la tubería, sobre todo en grandes diámetros, debe escogerse un radio mayor en la sobre torsión. Como valor de referencia, se propone un radio, expresado en metros, igual a 0,8 veces el diámetro de la tubería, expresado en milímetros. Para un tubo de 800 mm, el ejemplo del material da un radio de sobre torsión de 640 m.
5.6. Radios combinados
Cuando además de una curva vertical existe una curva horizontal, el radio combinado es menor que el radio horizontal o que el radio vertical. El radio combinado se define como el radio aplicable o efectivo a la curva de la tubería. Para planificar y ejecutar la perforación, el radio mínimo calculado debe compararse con el radio mínimo permitido para los radios combinados.
5.7. Diámetro del túnel y espacio anular
El espacio anular expresa la relación entre el diámetro de la tubería y el diámetro de la perforación. Para calcularlo debe tomarse como referencia el mayor diámetro de la tubería, especialmente en las zonas de juntas o uniones, como puede ocurrir con tubos de acero fundido o con manguitos electrosoldables. Un espacio anular adecuado permite un pull-back suave de la tubería dentro del túnel perforado.
El material indica factores aceptables para calcular un anular adecuado de 1,2 en suelos estables y de 1,5 en suelos inestables.
5.8. Tolerancias
En la perforación piloto se establecen varias tolerancias generales. Salvo en los puntos de entrada y salida, las desviaciones del perfil respecto del trazado previsto en cada dirección no deben superar el 10 % del máximo de posición lateral y de profundidad. La desviación del radio del agujero respecto del radio de diseño no debe superar el 10 %. En el punto de entrada, la desviación indicada corresponde al diámetro del tubo multiplicado por un factor de 1, con un máximo de 0,3 m. En el punto de salida, la desviación indicada corresponde al 2 % de la longitud de la perforación, con un máximo de 5,0 m.
6. Planos del proyecto
Los planos constituyen una parte central de la planificación de una PHD. Deben incluir el tramo longitudinal, la vista en planta, la sección transversal, el trazado de la obra con la ubicación de la tubería y de la máquina, y la zona de enfilado y de tendido de la tubería sobre rodillos.
Para planificar estos proyectos son especialmente relevantes los planos de las secciones longitudinales, el mapa topográfico y las secciones transversales. En perforaciones de mayor tamaño deben prepararse también los planos del trazado de obra en los lados de entrada y salida, los planos de la zona de enfilado y sobre torsión y las zonas de expropiación temporal necesarias para la construcción.
7. Cálculos de construcción y funcionamiento
La planificación incluye cálculos diferenciados según las condiciones analizadas. Los cálculos relativos a las condiciones de construcción son responsabilidad del contratista, mientras que los relativos a las condiciones de funcionamiento son responsabilidad del cliente.
7.1. Condiciones de construcción: fuerza de tiro
Cuando se estira una tubería mediante PHD, deben responderse dos preguntas: si las tensiones producidas en la línea durante el pull-back se mantienen dentro de los niveles permitidos y si la máquina y el equipo pueden proporcionar la fuerza suficiente para instalarla. Para responderlas, hay que determinar la fuerza máxima esperada durante el pull-back.
Debe distinguirse entre las fuerzas de fricción que actúan sobre la tubería y las que debe desarrollar todo el sistema de perforación. Estas últimas son mayores porque deben superar, además, las fuerzas de fricción asociadas al conjunto formado por la tubería, el escariador y el swivel o elemento antigiro.
7.2. Fuerza de tiro en la cabeza de tiro
Durante el pull-back, una parte de la tubería ya está dentro de la perforación y otra parte permanece sobre los rodillos y fuera del túnel. La fuerza necesaria para superar la fricción sobre los rodillos depende del peso de la tubería, incluido el revestimiento, el casing y el sistema de lastre asociado a la flotabilidad del agua; del tipo y geometría de los rodillos; del tipo y estado de su superficie; del radio de la sobre torsión; de la longitud de tubería situada entre los soportes; y de las condiciones de los soportes, incluida su lubricación.
Dentro del túnel, las fuerzas necesarias para superar la fricción dependen de la fricción entre la superficie de la tubería y el fluido de perforación, de la fricción entre la superficie de la tubería y la pared del túnel y del radio combinado de la perforación. La fricción entre la tubería y el fluido depende principalmente del tipo de revestimiento y de parámetros del fluido, como la densidad, la viscosidad, la cantidad de partículas en suspensión y la velocidad del caudal en el espacio anular.
La fricción entre la tubería y la pared del túnel está condicionada por los parámetros del terreno y su coeficiente de fricción, por el lastre negativo o positivo de la línea dentro del túnel y por la geometría general de la perforación, especialmente por sus radios de curvatura.
7.3. Fuerza de tiro en la perforación
Las fuerzas que debe desarrollar la máquina perforadora son superiores a las que aparecen en la cabeza de tiro porque la máquina debe tirar del tubo y, además, del ensamblaje y del BHA, o Bottom Hole Assembly. La magnitud de la fricción depende de los parámetros técnicos de la máquina y de los componentes del ensamblaje de tiro, incluidos el equipo auxiliar, la forma de las conexiones y el peso de las varillas. La geometría del túnel también desempeña un papel importante en la fricción que se produce en las varillas.
Cuanto mayor sea el radio del túnel y cuanto más suave y preciso sea el eje perforado, menor será la fuerza de pull-back. Además, a medida que avanza la operación de pull-back, disminuye la componente de la fuerza debida a la fricción delante de la cabeza de tiro, ya que quedan menos varillas en el túnel.
7.4. Métodos de cálculo de la fuerza de tiro
El material cita dos métodos utilizados con frecuencia: la norma holandesa NEN 3651 y los métodos de la AGA, Asociación de Gas Americana. Con ambos procedimientos puede calcularse la fuerza máxima esperada en la cabeza de tiro de la línea de tubería, donde el máximo se produce, según la guía, justo antes de finalizar la operación de tiro.
También se proporciona una ecuación aproximada derivada de datos empíricos de operaciones reales: F [kN] = L × D × f × π. En ella, F es la fuerza de tiro en kN, L es la longitud de la perforación en m, D es el diámetro del tubo en m, f es el factor indicado en la tabla siguiente y π se toma como 3,14.
La tabla del material descompone el factor en seis características. Para el material del tubo, el valor es 0,3 para un material flexible, como el PE, y 0,4 para un material rígido, como el acero. Para el radio de perforación, se indica 0,5 para radio pequeño y 0,3 para radio grande. Para la suma angular, se indica 0,3 para valores inferiores a 15° y 0,5 para valores superiores a 30°. Para los obstáculos en el perfil, se indica 0,5 cuando hay alta probabilidad y 0,3 cuando hay baja probabilidad. Para un tubo perfectamente pesado, se indica 0,3 cuando la condición se cumple y 0,5 cuando no se cumple. Finalmente, para las características de fricción del suelo, se indica 0,5 para condiciones exigentes y 0,3 para condiciones estándar.
7.5. Tensiones de la línea de tubería
El cálculo de las fuerzas máximas de tiro permite determinar la capacidad necesaria de la máquina perforadora, el sistema de anclaje requerido, las tensiones en la línea de tubería durante la instalación y la torsión del tubo, considerando el radio del túnel y la fuerza de retorno.
Para el pull-back de tuberías de polietileno, deben realizarse comprobaciones de resistencia a la torsión, al aplastamiento y a la presión del fluido de perforación. Esta última puede compensarse mediante una cabeza de tiro abierta o mediante el llenado de la tubería de agua. Para la instalación pueden utilizarse cálculos basados en el módulo elástico a corto plazo.
7.6. Capacidad de la máquina perforadora
El material indica que no existe un modelo ampliamente aceptado para determinar la capacidad de la perforadora en términos de fuerza de tiro. Durante el tiro pueden producirse interrupciones prolongadas o colapsos de la perforación, por lo que las fuerzas reales pueden superar las calculadas con los modelos citados. Como valor de referencia, y dependiendo de la geología que se deba perforar, se recomienda un factor de seguridad de 2 a 3.
7.7. Capacidades del equipo de fluido
Las unidades de suministro, como las bombas de fluido de perforación de alta presión, y las capacidades de separación de la unidad deben ser capaces de suministrar o reciclar los caudales necesarios en las tres fases señaladas: perforación piloto, ensanche y pull-back.
7.8. Anclaje de la máquina
Las fuerzas de tiro de las máquinas perforadoras deben asegurarse mediante un anclaje adecuado. El material recomienda que las dimensiones del anclaje se basen en la fuerza máxima de tiro prevista. Además, el dimensionamiento debe considerar las condiciones del suelo en el que se instalará el anclaje y las condiciones geológicas del emplazamiento.
7.9. Presión del fluido de perforación
Para evitar la rotura del lodo en la superficie del terreno o en su borde superior, se recomienda calcular de forma preliminar las presiones de fluido necesarias y permitidas dentro del túnel, especialmente en perforaciones largas o en zonas sensibles. Las presiones más altas en el túnel suelen requerirse al final de la perforación piloto. Cuando sea necesario, deben planificarse y ejecutarse medidas para evitar o, al menos, controlar las roturas de lodo.
7.10. Estructuras auxiliares
Pueden ser necesarias estructuras auxiliares en proyectos especiales, por ejemplo, cuando la sobre torsión tenga un radio excepcionalmente largo o cuando el pull-back deba realizarse a lo largo de o sobre obstáculos como rutas de transporte o ríos. Estas estructuras deben planificarse e instalarse de manera coordinada con las autoridades competentes. Su dimensionamiento debe considerar todas las fuerzas y cargas efectivas.
7.11. Condiciones de funcionamiento
Para calcular las tensiones máximas del tubo durante el funcionamiento debe considerarse como una carga esencial la tensión de doblado asociada a la curvatura de la perforación. El material indica, además, que el esfuerzo tensional se sustituye por el esfuerzo derivado de la presión interna.
La comprobación de seguridad frente al doblamiento durante la fase de operación debe diferenciarse de la de la instalación. Para las tuberías de PE, debe considerarse el módulo elástico a largo plazo en lugar del módulo utilizado durante la fase de instalación.
8. Planificación de la construcción
La planificación de la construcción debe ser exhaustiva y reflejar, como mínimo, once grupos de trabajo. El primero es la investigación; le siguen la preparación de la zona, la instalación en obra, la perforación piloto, las operaciones de ensanche, la operación de pull-back, los trabajos de fabricación de la línea del tubo, la limpieza de la obra, el restablecimiento de las zonas afectadas, el despliegue del personal y del equipo y, cuando el entorno lo requiera, las medidas de drenaje.
La planificación mediante un gráfico de barras es especialmente útil cuando el día constituye la unidad mínima de tiempo. Permite representar un objetivo sencillo y comparar la situación prevista con la real, así como estimar los posibles efectos de los retrasos en el desarrollo de los trabajos. Además de estos parámetros relativos, el planning debe incluir el inicio más temprano posible de los trabajos, la finalización máxima permisible y la instalación de la tubería.
El orden de las actividades no debe interpretarse como una simple lista administrativa. Cada etapa depende de la información y de las comprobaciones anteriores: la investigación condiciona el perfil; el perfil condiciona los radios, la cobertura y el diámetro del túnel; estas variables condicionan las fuerzas de tiro; y las fuerzas de tiro condicionan la máquina, el anclaje, los equipos auxiliares y la propia seguridad de la tubería.
9. Síntesis
La idea central del módulo puede resumirse en una cadena de decisiones técnicas. Una PHD comienza antes de encender la máquina: primero se recopila la información topográfica, geológica, histórica, hidrográfica y de servicios; después se investiga el subsuelo mediante documentación, sondeos, ensayos de penetración, técnicas geofísicas y ensayos de laboratorio; finalmente, los resultados se integran en un informe geotécnico que permite valorar la viabilidad.
Con esa base se define el perfil entre la entrada y la salida. El diseño debe respetar los ángulos de entrada y salida, los tramos rectos, la cobertura, los radios de curvatura, los radios combinados, el espacio anular y las tolerancias. Los planos deben representar la geometría de la perforación y la organización física de la obra, incluidos la zona de enfilado y los espacios temporales necesarios.
Después se calculan las condiciones de construcción y de funcionamiento. Para la construcción se verifican las fuerzas de tiro, las tensiones en la tubería, la capacidad de la máquina, el anclaje, el suministro y el reciclaje del fluido, la presión del fluido y las estructuras auxiliares. Para su funcionamiento, se comprueban las tensiones asociadas a la curvatura y el comportamiento a largo plazo de las tuberías de PE.
Finalmente, la ejecución debe quedar reflejada en una planificación que contemple investigación, preparación, instalación, perforación piloto, ensanche, pull-back, fabricación de la línea, limpieza, restitución, personal y equipos, y drenaje cuando sea necesario. La guía presenta así la PHD como un proceso integrado en el que la geometría, el terreno, la tubería, la máquina, los fluidos y la organización de la obra deben ser compatibles desde la fase de proyecto.
Os dejo un vídeo que grabé en su momento al respecto.
Referencia:
PINTÓ BASCOMPTE, J.D. (2026). Módulo M7-1 del Curso de Postgrado Especialista en Tecnologías Sin Zanja, Parte 1.
Hay cifras que, más allá de su valor cuantitativo, invitan a detenerse y reflexionar. Los 181 vídeos que he publicado en el canal de YouTube de la Universitat Politècnica de València (UPV) han alcanzado 1.930.120 reproducciones acumuladas, además de 17.158 «me gusta» y 589 comentarios. Son números que impresionan, pero lo que realmente representan va mucho más allá de las estadísticas.
Cuando comenzaron a publicarse estos vídeos en 2011, el objetivo era sencillo: complementar la docencia presencial y poner a disposición de los estudiantes materiales que les permitieran revisar conceptos complejos a su propio ritmo. En aquel momento era difícil imaginar que, con el paso de los años, estos recursos terminarían siendo consultados por miles de personas de numerosos países, convirtiéndose en una pequeña biblioteca audiovisual sobre ingeniería civil, procedimientos de construcción, gestión de proyectos, optimización, calidad y maquinaria.
Los datos muestran, además, que el interés por estos contenidos se mantiene vivo. Los vídeos siguen recibiendo nuevas visualizaciones cada mes, incluso los publicados hace más de una década. Esta permanencia demuestra que, cuando el conocimiento se presenta con rigor y una vocación claramente didáctica, conserva su utilidad con el paso del tiempo.
Entre los vídeos más vistos destacan «QFD: Despliegue de la función de calidad», con 176.945 reproducciones;«El método PERT», con 136.091 reproducciones; y «La curva de compactación», con 87.541 reproducciones. Les siguen otros temas, como «Capacidad de procesos» (71.829 reproducciones) y «Métodos de superficies de respuesta» (58.992 reproducciones), lo que confirma que existe un notable interés por contenidos especializados cuando se explican de forma clara y accesible.
Sin embargo, si algo me enseñan estas cifras, es que la verdadera trascendencia de la universidad no se limita a las aulas. Hoy el conocimiento puede viajar sin fronteras y llegar a cualquier persona con curiosidad por aprender. Un estudiante que prepara un examen, un profesional que necesita recordar un procedimiento, un investigador que busca una explicación concreta o simplemente alguien interesado en comprender mejor cómo funciona la ingeniería pueden encontrar en estos vídeos una respuesta. Esa posibilidad de compartir conocimiento de manera abierta constituye, probablemente, una de las mayores oportunidades que las tecnologías digitales ofrecen a la educación superior.
La divulgación científica y técnica ha dejado de ser una actividad complementaria para convertirse en una parte esencial de la transferencia de conocimiento. La universidad tiene la responsabilidad de generar conocimiento, pero también de hacerlo accesible a la sociedad. Internet y plataformas como YouTube han democratizado ese acceso de una forma impensable hace apenas dos décadas, permitiendo que una explicación elaborada desde un despacho universitario sea útil a miles de personas repartidas por todo el mundo.
Personalmente, este hito supone una enorme satisfacción, pero también una responsabilidad. Cada vídeo representa muchas horas de preparación, documentación, grabación y edición, con el propósito de explicar conceptos complejos de la forma más clara posible. Saber que ese esfuerzo ha servido para ayudar a tantas personas es, sin duda, la mayor recompensa.
Alcanzar casi dos millones de reproducciones no es una meta, sino un estímulo para seguir trabajando. La ingeniería necesita ser contada, explicada y compartida. Si estos vídeos han contribuido, aunque sea modestamente, a despertar vocaciones, facilitar el aprendizaje o acercar la ingeniería a un público más amplio, entonces el objetivo habrá merecido plenamente la pena.
Por equipos de elevación y transporte por cable se entienden aquellos medios de transporte de personas o de material, o de elevación de cargas, cuyo funcionamiento se basa en la tracción o la suspensión mediante uno o varios cables, asociados a una cabina, barquilla, vagoneta o carretón. Esta disposición permite establecer conexiones rápidas entre dos puntos que resultarían difíciles de comunicar mediante otros sistemas, o bien izar y desplazar cargas dentro de una misma zona de trabajo. Dentro de esta familia, la distinción fundamental radica en la disposición del vehículo, en la configuración del trazado y en la función que desempeña el sistema. Cuando el sistema es aéreo y transporta entre dos puntos se denomina teleférico; cuando el vehículo circula sobre una vía o guía en pendiente, se trata de un funicular; cuando la carga o los viajeros se transportan en una barquilla o vagoneta suspendida de un carro que se desplaza sobre una estructura fija para salvar un obstáculo, se habla de puente transbordador o puente colgante transbordador; y cuando el cable no sirve para trasladar entre dos puntos extremos, sino para izar y desplazar lateralmente cargas dentro de un vano de trabajo, de forma análoga a una grúa, se habla de blondín o cable-grúa.
El funicular es, por tanto, un ferrocarril de fuerte pendiente en el que los vehículos se desplazan sobre raíles y son arrastrados por un cable. En numerosos casos, dos vehículos actúan de forma coordinada, de modo que el descenso de uno contribuye al ascenso del otro mediante un contrapeso parcial o total. Esta solución resulta particularmente adecuada para pendientes pronunciadas, recorridos relativamente cortos y situaciones en las que se requiere un guiado firme sobre una plataforma estable.
Ascensor El Peral, tipo funicular, año 1902, Valparaíso (Chile). https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ascensor_El_Peral,_tipo_funicular,_a%C3%B1o_1902,_Valpara%C3%ADso,_Chile.jpg
El teleférico, en cambio, es un sistema de transporte aéreo. Sus cabinas permanecen suspendidas del cable y se desplazan sin apoyo continuo sobre el terreno, lo que les permite franquear grandes desniveles, barrancos, valles o áreas de difícil acceso. Su aplicación es especialmente frecuente en estaciones de montaña o de esquí, así como en emplazamientos donde la ejecución de una infraestructura continua sobre el terreno resultaría costosa, compleja o poco viable.
Teleférico de Benalmádena (Málaga). Por Werner Wilmes – https://www.flickr.com/photos/wewi-creative/52344570581/, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=123382364
El puente transbordador representa una tipología singular dentro del transporte por cable. Su barquilla, destinada al transporte de viajeros, vehículos o mercancías, queda suspendida de un carro que se desplaza a lo largo de una estructura superior fija, generalmente una cercha o armadura, lo que permite el cruce de rías, canales o cursos de agua sin necesidad de un tablero continuo a cota de paso. Se trata, por tanto, de recorridos cortos y esencialmente transversales, en los que la infraestructura superior asume la función resistente principal y el sistema de cable permite el traslado puntual entre ambas márgenes.
Puente de Vizcaya (1893), el primer puente transbordador del mundo, todavía está en uso. Por Javier Mediavilla Ezquibela, Wikipedia.
El blondín, por su parte, también denominado cable-grúa, grúa funicular o andarivel, no se emplea para trasladar cargas entre dos puntos fijos, sino para izar, desplazar lateralmente y depositar cargas dentro de la zona de trabajo de una obra, de forma conceptualmente análoga a un puente grúa en el que la viga rígida se sustituye por un cable portante. Su carretón se desliza sobre dicho cable, tendido entre dos mástiles o torres, mientras un cable tractor lo desplaza horizontalmente y un cable elevador gobierna la carga en sentido vertical. Esta solución resulta especialmente adecuada para la construcción de grandes presas, puentes de gran luz y obras situadas en valles profundos, donde es necesario manipular con precisión cargas pesadas sin recurrir a una infraestructura de transporte continua.
Esta diferencia constructiva también explica sus ámbitos de aplicación. El transporte de personas se emplea habitualmente en estaciones de montaña, áreas turísticas y en accesos a lugares aislados; el transporte de material se utiliza con frecuencia en minería, obras públicas e industria pesada, donde resulta necesario desplazar cargas entre puntos separados por obstáculos topográficos. Del mismo modo, los puentes transbordadores se desarrollaron históricamente para resolver cruces sobre rías o canales cuando la construcción de un puente convencional a nivel resultaba inviable, interfería con la navegación o exigía soluciones estructurales más complejas. Los equipos de elevación, como el blondín, se reservan, en cambio, para obras de ingeniería civil de gran volumen —presas, puentes de gran luz, astilleros—, en las que lo determinante no es trasladar cargas entre dos puntos, sino manipular con precisión cargas pesadas dentro de un mismo emplazamiento.
Desde el punto de vista técnico, el funicular, el teleférico, el puente transbordador y el blondín no deben confundirse, aunque los cuatro pertenecen al ámbito de los equipos de elevación y de transporte por cable. El funicular funciona como un sistema guiado sobre vía, con vehículos que apoyan en tierra y son traccionados por un cable. El teleférico opera como un sistema suspendido, con cabinas que cuelgan del cable y recorren el trayecto en el aire. El puente transbordador, por su parte, combina la suspensión de la barquilla respecto de una estructura superior fija con un desplazamiento lateral controlado mediante un cable. El blondín, por último, no transporta cargas entre dos puntos fijos, sino que eleva y posiciona cargas dentro de un vano de trabajo, de forma análoga a una grúa. Esa diferencia básica condiciona la obra civil, la explotación, la seguridad y la adaptación al terreno y obliga a considerar cada tipología conforme a sus propias exigencias técnicas y funcionales.
En esta tabla se resumen las diferencias fundamentales entre estos equipos.
Equipo
Disposición del vehículo
Configuración del trazado
Función principal
Modo de funcionamiento
Aplicaciones habituales
Funicular
Vehículos apoyados sobre raíles y traccionados por un cable.
Vía o guía en fuerte pendiente.
Transporte de personas o de material entre dos puntos.
Los vehículos circulan sobre raíles; con frecuencia dos vehículos trabajan coordinadamente, de modo que el descenso de uno contribuye al ascenso del otro mediante un contrapeso parcial o total.
Pendientes pronunciadas, recorridos cortos y situaciones que requieren un guiado firme sobre una plataforma estable.
Teleférico
Cabinas suspendidas del cable, sin apoyo continuo sobre el terreno.
Trazado aéreo entre dos puntos.
Transporte de personas o material.
Las cabinas permanecen suspendidas y se desplazan por el aire, lo que permite salvar grandes desniveles y obstáculos.
Estaciones de montaña o de esquí, áreas turísticas, accesos a lugares aislados y emplazamientos donde una infraestructura continua sobre el terreno resulta costosa o inviable.
Puente transbordador (o puente colgante transbordador)
Barquilla suspendida de un carro que se desplaza sobre una estructura superior fija.
Recorrido corto y transversal para salvar un obstáculo (rías, canales o cursos de agua).
Transporte de viajeros, vehículos o mercancías entre dos márgenes.
El carro se desplaza sobre una estructura superior fija (generalmente una cercha o armadura) y el cable permite el traslado puntual de la barquilla.
Cruces sobre rías, canales o cursos de agua cuando un puente convencional resulta inviable, interfiere con la navegación o exige soluciones estructurales más complejas.
Blondín (cable-grúa, grúa funicular o andarivel)
Carretón que se desliza sobre un cable portante, con cable tractor y cable elevador para mover la carga.
Vano de trabajo entre dos mástiles o torres; no constituye un recorrido entre dos puntos extremos.
Izado, desplazamiento lateral y posicionamiento de cargas en una zona de trabajo.
El carretón se desplaza horizontalmente sobre el cable portante mediante un cable tractor, mientras que un cable elevador gobierna el movimiento vertical de la carga.
Construcción de grandes presas, puentes de gran luz, obras en valles profundos, astilleros y otras grandes obras de ingeniería civil en las que se requiere manipular con precisión cargas pesadas.
Referencia:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
Aún está fresca la tinta del último libro que acabo de publicar. Como he señalado en otras ocasiones, mi mayor aspiración es culminar una «Enciclopedia de la ingeniería de la construcción» antes de jubilarme. Es un proyecto de enorme envergadura que, en los tiempos que corren, puede parecer incluso una rareza, pues el actual sistema de evaluación del profesorado universitario concede escaso reconocimiento a este tipo de obras, privilegiando casi exclusivamente los artículos científicos. Aun así, inspirado por el legado de los grandes catedráticos que han marcado el rumbo de nuestra profesión, continúo dedicando, con la humildad de quien sabe que siempre queda mucho por aprender, una parte esencial de mi tiempo a este ilusionante desafío.
En este caso, se trata de un Manual de Referencia (revisado por el sistema doble ciego) de la Universitat Politècnica de València. Se trata de un libro de 452 páginas, con 214 ilustraciones y 200 preguntas de autoevaluación, titulado «Fabricación y puesta en obra del hormigón». Su referencia es el número 441 y, si os interesa, lo podéis conseguir en este enlace: https://www.lalibreria.upv.es/portalEd/UpvGEStore/control/product?product_id=441-5-1
Sin embargo, no me he podido resistir a compartir el prólogo que he escrito para este libro y que, además de presentarlo, sirve como reflexión sobre la docencia de la asignatura «Procedimientos de Construcción», actualmente impartida en los grados de ingeniería civil y de ingeniería de obras públicas de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Valencia.
Prólogo
La docencia de una asignatura como Procedimientos de Construcción conlleva una dificultad singular: no se trata solo de explicar conceptos, sino de enseñar cómo se ejecutan realmente las obras, lo que implica abordar no solo las fases constructivas, sino también aspectos esenciales como el conocimiento de la maquinaria y los medios auxiliares, la seguridad y salud, el impacto ambiental y, sobre todo, los fundamentos técnicos necesarios —geotecnia, resistencia de materiales, mecánica, cálculo de estructuras, gestión empresarial, planificación y economía— que permiten seleccionar el proceso constructivo más adecuado para cada caso.
Además, todo ello debe transmitirse a estudiantes cuya experiencia directa en obra es, en la mayoría de los casos, escasa o inexistente. Entonces surge una pregunta inevitable: ¿cómo llevar la obra al aula?
Es evidente que nada sustituye a la experiencia directa. Las visitas a obras y las prácticas en empresa resultan imprescindibles para la formación del futuro profesional. Sin embargo, aun siendo necesarias, no son suficientes para adquirir las competencias y la visión global que exige el ejercicio de la ingeniería.
La dificultad aumenta cuando estas asignaturas se imparten en los primeros cursos del grado. En planes de estudio anteriores, Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras se cursaba en los últimos años, incluso en paralelo con la asignatura de Proyectos. Esto permitía al estudiante integrar los conocimientos adquiridos y comprender con mayor profundidad la lógica constructiva. Pero independientemente del momento en que se imparta, el reto de acercar la realidad de la obra al estudiante sigue siendo el mismo.
Recuerdo cuando cursé esta asignatura en el cuarto curso de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, en 1986. El profesor D. Hermelando Corbí Abad utilizaba entonces todos los recursos disponibles: proyector de opacos, fotografías que circulaban de mano en mano, catálogos de maquinaria y de empresas y, sobre todo, mucha pizarra. Tomábamos apuntes con esmero y disponíamos de textos mecanografiados que nos servían de guía. Las clases se complementaban con numerosas visitas a obras y excursiones técnicas que no solo ampliaban nuestros conocimientos, sino que también fortalecían el compañerismo y alimentaban nuestra vocación por esta apasionante profesión.
Cuando en 1994 comencé a impartir la asignatura, ya como profesor asociado y tras varios años de experiencia en los sectores público y privado, recurrí a los medios que entonces estaban a nuestro alcance: vídeos en VHS, transparencias, fotografías y catálogos. Las visitas a obra seguían siendo un pilar fundamental. No obstante, el problema persistía. Las técnicas constructivas evolucionaban con rapidez y la maquinaria y los medios auxiliares cambiaban a un ritmo que resultaba difícil de seguir con los recursos disponibles.
La llegada de los ordenadores personales, las presentaciones digitales y, sobre todo, de internet y de la inteligencia artificial supusieron un punto de inflexión. Con el cambio de milenio, la información comenzó a multiplicarse exponencialmente. Las fotografías, los vídeos y los documentos se acumulaban en el disco duro sin un orden claro. Era necesario estructurar y sistematizar todo el material.
El 5 de marzo de 2012 inicié una bitácora digital con el propósito de organizar esa información dispersa. Así nació el «Blog de Víctor Yepes», concebido inicialmente como una herramienta personal de organización y que pronto se convirtió en un recurso abierto para estudiantes y profesionales. La posibilidad de estructurar contenidos en entradas, incorporar material gráfico, enlazar documentos y facilitar el acceso permanente a la información transformó por completo mi forma de enseñar. Los estudiantes podían no solo repasar lo explicado en clase, sino también profundizar y ampliar sus conocimientos de forma autónoma. Con el tiempo, el blog se ha ampliado hasta convertirse en un repositorio dinámico y extenso de contenidos sobre la construcción, con más de 2400 artículos dedicados a la ingeniería de la construcción.
El siguiente paso fue natural: depurar, revisar y sistematizar ese material para convertirlo en textos docentes estructurados. Así surgieron los Manuales de Referencia, editados por la Universitat Politècnica de València, entre los cuales se enmarca la presente obra.
Este libro es fruto de un esfuerzo de recopilación, ordenación y actualización del conocimiento, con el objetivo de ofrecer un recurso integral y actualizado tanto para estudiantes como para profesionales. Cada generación de docentes tiene la responsabilidad de renovar y mantener actualizados los contenidos de sus asignaturas, incorporando los avances técnicos y normativos. Las leyes y reglamentaciones que afectan a las estructuras y medios auxiliares evolucionan con el tiempo, por lo que en estas páginas se han destacado especialmente los principios fundamentales, aquellos que permanecen más allá de los cambios coyunturales.
La fabricación y la puesta en obra del hormigón constituyen una fase decisiva en el proceso constructivo, pues de ellas depende que las prestaciones previstas en el proyecto se materialicen correctamente en la obra. A diferencia de las asignaturas de materiales, centradas en la caracterización y las propiedades del hormigón, o de las de cálculo de estructuras, orientadas a su dimensionamiento, este ámbito se ocupa de los procesos reales de dosificación, transporte, vertido, compactación, curado y control. En definitiva, es el puente entre la teoría y la realidad física que garantiza la durabilidad, la seguridad y la calidad final de la estructura.
La naturaleza práctica de esta obra responde a la necesidad de cubrir un vacío editorial. Aunque existen excelentes textos sobre geotecnia, resistencia de materiales, cálculo de estructuras o hidráulica, son escasas las publicaciones que abordan con suficiente profundidad y actualidad los procedimientos constructivos, la maquinaria y los medios auxiliares que hacen posible materializar los proyectos.
Una de las mayores dificultades a la hora de elaborar este libro ha sido la recopilación y selección del material gráfico, indispensable para comprender adecuadamente los elementos descritos. En el ámbito de la construcción, la imagen no es un simple complemento, sino una herramienta fundamental para el aprendizaje.
El libro está organizado en capítulos que abordan de forma sistemática la fabricación del hormigón, incluidos sus procesos y la maquinaria empleada, su transporte y vertido en obra, las operaciones de compactación y curado, así como las técnicas de reparación. También se dedica un apartado específico a los hormigones especiales y un capítulo final a los pavimentos de hormigón empleados en carreteras. La obra se completa con referencias bibliográficas y una serie de preguntas tipo test, con respuestas incluidas, para que el lector pueda evaluar su comprensión. Un índice temático final facilita la localización rápida de los contenidos.
El reto de esta obra ha consistido en integrar información dispersa, combinar técnicas tradicionales con otras plenamente actuales y describir maquinaria que, año tras año, deja obsoletos los modelos anteriores. Es posible, e incluso deseable, que dentro de algunos años parte de lo aquí expuesto se convierta en testimonio de una etapa superada por la robotización, la inteligencia artificial, los gemelos digitales y otras tecnologías emergentes que transformarán profundamente nuestra forma de concebir y ejecutar las obras.
Aunque se ha realizado una revisión minuciosa del manuscrito, es posible que persista alguna errata propia de una primera edición. Asumo la responsabilidad por cualquier error u omisión y agradezco de antemano las sugerencias que contribuyan a mejorar futuras ediciones.
A partir de este momento, el libro deja de pertenecer a su autor y pasa a ser del lector. Espero que estas páginas sirvan de ayuda a estudiantes y profesionales en su acercamiento al apasionante mundo de la construcción y, en particular, al desafío diario que supone la fabricación y la puesta en obra del hormigón para hacer realidad cada proyecto.
Valencia, mayo de 2026.
Referencia:
YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 452 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8
Las grúas torre de pluma basculante o abatible se caracterizan por disponer de una pluma que puede pasar de una posición horizontal a otra prácticamente vertical. Gracias a este sistema, el alcance se regula variando la inclinación de la pluma, sin necesidad de un carro de traslación que distribuya la carga. Se definen como grúas de pluma orientable, con el soporte giratorio de la pluma montado en la parte superior de una torre vertical. En estas grúas, la distribución de la carga se consigue variando el ángulo de la pluma, a diferencia de otras configuraciones de grúa torre.
Su principal ventaja es que, en posición elevada, la pluma no sobrevuela zonas ajenas a la obra, como viviendas, centros educativos u otros edificios cercanos. Por ello, son una solución especialmente adecuada en entornos urbanos densos, en obras sometidas a restricciones de servidumbre aérea o en emplazamientos donde no se permite que la pluma sobrevoce las parcelas colindantes. Esta característica las hace frecuentes en actuaciones de rehabilitación y en obras interiores de manzana. También resultan habituales en solares cuya geometría o cuyos accesos están muy condicionados.
Desde el punto de vista operativo, estas grúas exigen sistemas de control más complejos que los de las grúas torre convencionales de pluma horizontal. La razón es que deben coordinar simultáneamente el izado y el abatimiento de la pluma. Esa coordinación es necesaria para mantener la estabilidad del conjunto y evitar oscilaciones peligrosas de la carga durante las maniobras. Además, el diagrama de cargas depende de la inclinación de la pluma y de la configuración concreta de montaje, por lo que el operador debe trabajar siempre dentro de los límites establecidos por el fabricante.
Características de grúas con flecha inclinable POTAIN modelos MR.
Su diseño, instalación y utilización quedan sometidos a la normativa aplicable a las grúas torre, tanto para obras como para otras aplicaciones, que exige documentación técnica, proyecto de instalación, inspecciones previas y posteriores al montaje y revisiones periódicas durante el servicio. La aplicación de la normativa vigente en materia de seguridad resulta especialmente relevante para el control de la estabilidad y la evaluación de cargas. También resulta relevante para los dispositivos de seguridad que incorpora la grúa.
En conjunto, las grúas torre de pluma basculante combinan una elevada adaptabilidad a espacios restringidos con una gran capacidad para evitar interferencias fuera de la obra, aunque, a cambio, requieren una explotación más cuidadosa, una supervisión técnica rigurosa y una planificación precisa de las maniobras.
Referencias:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
1. Introducción: concepto y finalidad de la rehabilitación CIPP
