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Pipe ramming: hincado de tuberías de acero
El pipe ramming es una técnica de instalación de tuberías sin zanja (trenchless) que se utiliza para hincar horizontalmente tuberías de acero de diferentes diámetros. Es un método muy útil en instalaciones bajo estructuras como vías, cuerpos de agua, edificaciones, etc.
El empuje se realiza mediante un martillo neumático o hidráulico que golpea el tubo de acero, el cual penetra en el suelo sin alterarlo. Una vez instalado el tubo, se extrae el material del interior.
Posteriormente, se extrae el material que permanece en el interior del tubo metálico utilizando aire comprimido o agua a presión, de modo que el interior queda disponible para acondicionar la tubería metálica al servicio o utilizarla como protección, pase y colocar una nueva tubería en su interior.
El método constructivo es el mismo que el utilizado para hincar pilotes con tubos de acero, lo que facilita su manejo a quienes ya tienen experiencia en pilotaje. Es importante destacar que se utilizan tubos de acero, ya que este material presenta unas características de resistencia y ductilidad que lo hacen resistir y distribuir mejor las cargas transmitidas por el martillo sin dañar la estructura de la tubería.
- Longitud variable de acuerdo a las condiciones del suelo
- Diámetros desde 4 hasta 80 pulgadas
- Fuerza de impacto hasta 2.000 toneladas
- Se requiere un método eficiente para extraer el material sobrante dentro del tubo
- Aplicable en todos los suelos excepto roca
- Requiere de una fuente de aire comprimido
A continuación os dejo un par de vídeos sobre este procedimiento constructivo. Espero que os gusten.
Referencias:
YEPES, V. (2015). Maquinaria para sondeos, movimiento de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 242. Valencia, 404 pp.
La tecnología SIN zanja. Un ejemplo de innovación en ingeniería.
La tecnología sin zanja, o trenchless en inglés, constituye una nueva forma de construir que utiliza de forma masiva las nuevas técnicas disponibles para instalar o reparar conducciones sin necesidad de abrir las molestas y, en muchas ocasiones, inseguras zanjas. Todos sufrimos las obras en nuestras ciudades, y la mayoría de ellas están provocadas por ampliaciones, mantenimiento o cambios en las conducciones que llevan las instalaciones básicas de la ciudad: fibra óptica, gas, agua, teléfono, etc.
En muchos artículos anteriores he ido desgranando algunas de las técnicas más importantes en este campo. En la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia, desde el último cambio en los programas de estudio que llevaron a los nuevos grados de ingeniería civil, se ha incorporado al temario de las asignaturas de Procedimientos de Construcción estas nuevas técnicas trenchless.
Pues bien, recientemente he sido invitado como profesor al Curso de Posgrado: Especialista en tecnologías sin zanja organizado por la Asociación Ibérica de Tecnología SIN Zanja, la Fundación Gómez Pardo, la Universidad Politécnica de Madrid y la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Se trata de un curso que puede seguirse de forma presencial y en línea, y que ofrece numerosas becas a estudiantes y recién graduados. Cuenta con la participación de especialistas en la materia y empresas dedicadas a esta técnica, así como seminarios y demostraciones prácticas. Os dejo a continuación más información por si os interesa. Empezamos el 14 de octubre de 2015.
Perforación horizontal helicoidal (horizontal auger boring)
La perforación horizontal con tornillo helicoidal (horizontal auger boring) es una tecnología sin zanja (trenchless) que se utiliza para instalar tuberías metálicas o de hormigón de entre 100 y 1500 mm de diámetro en terrenos blandos sin bloques. La perforación se realiza mediante el corte de un eje broca equipado con bordes de corte tipo cincel. Los escombros se extraen del tornillo sin fin a través de la tubería y se conducen hasta el inicio de la perforación. Esta tecnología permite realizar instalaciones de hasta 240 m de longitud con control de dirección en los 360º, tanto vertical como horizontal. Es un procedimiento muy útil en instalaciones bajo estructuras como vías de cualquier tipo, cuerpos de agua, edificaciones, etc.
Os dejo algunos vídeos para que veáis su funcionamiento. El primero es una técnica no guiada y el segundo, guiada.
Referencias:
YEPES, V. (2015). Maquinaria para sondeos, movimiento de tierras y construcción de firmes. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 242. Valencia, 404 pp.
Perforación percusiva por compactación (impact moling)
La perforación por compactación con topo de percusión (impact moling o earth piercing) consiste en una perforación por impacto empleada en la instalación de tuberías con tecnología sin zanja (trenchless). La perforación se realiza sin necesidad de desplazar el suelo (compaction boring). El proceso de perforación es independiente de la inserción de la tubería.
Se utiliza un dispositivo en forma de torpedo que contiene en la nariz un martillo de movimiento alternativo que, al golpear, provoca una fuerza de impacto que impulsa el torpedo hacia delante. Puede avanzar entre 7 y 120 cm por minuto. Después se inserta un cable que sirve para tirar de la tubería que se va a colocar. Si el tubo es rígido, entonces se empuja a través de un orificio abierto.
Pueden abrirse diámetros de 30 a 180 mm en una sola operación, aunque con múltiples pasadas pueden alcanzarse los 200-250 mm de diámetro. Los martillos neumáticos de perforación horizontal se utilizan normalmente para distancias de entre 5 y 25 m. Este método requiere, aparte de los correspondientes planos actualizados de servicios, el uso de técnicas indirectas de localización de líneas de servicio y tuberías, como el georradar (GPR) y el detector electromagnético de servicios, para evitar afectarlas durante la perforación.
A continuación, os dejo algunos vídeos para que veáis cómo funciona este método.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia.
Sustitución de tuberías con torpedo rompedor (pipe bursting)
La fractura de tubería por tiro con barras, reventamiento de tuberías, (pipe bursting) consiste en la instalación de una tubería nueva en el espacio ocupado por el tubo antiguo, el cual es destruido previamente e incorporado al suelo circundante. Es una tecnología sin zanja (trenchless) recomendada para la sustitución de líneas de agua potable y gas en suelos sensibles, donde otras canalizaciones subterráneas o edificios se encuentran cercanos (dimensiones posibles entre 50 y 1200 mm). Es capaz de sustituir tuberías de hormigón, acero o fundición dúctil sin disminución de sección, permitiéndose incluso ciertos incrementos de sección.
Las barras articuladas de tiro son empujadas desde el pozo de tiro a través de la vieja tubería hacia el pozo de inserción de la nueva tubería. Una vez llegan las barras a este pozo, se acopla una cuchilla de corte, un cono expansor y la nueva tubería, normalmente de polietileno. Los equipos presentan entre 40 y 400 toneladas de capacidad de tiro.
La tubería a reemplazar se rompe con una cabeza de ruptura o se corta con un rodillo de corte. Los fragmentos ocasionados se desplazan contra el terreno circundante y la cavidad se amplía, de forma que un nuevo tubo pueda introducirse en ella. La tubería de substitución puede tener el mismo diámetro que la antigua o incluso mayor. En el caso de que pueda tener un diámetro menor, la técnica de relining sería una alternativa a tener en cuenta.
El equipo de trabajo consiste en un cabezal rompedor en forma de cuchilla capaz de seccionar la tubería existente e instalar la nueva. Una estación hidráulica de unas 40 toneladas de tiro situada en el pozo de llegada es la artífice del proceso. Si los pozos de registro tienen dimensión suficiente puede realizarse la sustitución desde ellos, sin necesidad de excavaciones.
Para realizar la sustitución se procede a la excavación de las catas de tiro e inserción. Los trabajos de instalación de maquinaria, sustitución y retirada tienen una duración aproximada de 3 horas, por lo que la sustitución completa de un tramo de 150-200 m puede llevarse a cabo en una jornada de trabajo.
Procedimiento
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A continuación os dejo un mapa conceptual del procedimiento de sustitución de tuberías:
Os paso algunos vídeos donde queda descrito este método constructivo.
Referencias:
UNE-EN ISO 11295:2011. Clasificación e información sobre el diseño de sistemas de canalización en materiales plásticos utilizados en la renovación. (ISO 11295:2010)
Perforación dirigida horizontal
La perforación dirigida horizontal es un método de perforación empleado para la instalación de tuberías que evita la apertura de zanjas a cielo abierto minimizando el movimiento de tierras. Se utiliza fundamentalmente para la instalación de líneas de comunicación (fibra óptica, cables de datos), líneas eléctricas, gaseoductos, oleoductos y conducciones de agua a presión.
Esta tecnología opera mediante una máquina que perfora el suelo a lo largo de toda la trayectoria de la instalación, siendo orientada y seguida desde la superficie mediante un localizador que indica la posición, sin necesidad de pozos verticales, ya que la obra comienza desde la superficie.
El procedimiento constructivo se puede describir de la siguiente forma: una vez instalada la máquina para que la cabeza de perforación se introduzca en el suelo, se procede a lo siguiente: (1) ejecución de la perforación guía o piloto, (2) ampliación del diámetro de la perforación piloto mediante los escariadores adecuados, y (3) instalación de la tubería en el interior de la perforación realizada.
Os paso varios vídeos para que podáis ver la ejecución de este procedimiento constructivo. En el primero veremos la PDH de mayor longitud y tamaño realizada hasta la fecha. Se realizó en Alcira (Valencia) en el 2007. Se trataba de la instalación de una nueva conducción para el abastecimiento de agua potable. Espero que os gusten.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia, 89 pp.
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