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Introducci贸n a la Perforaci贸n Horizontal Dirigida (PHD)

Esquema de Perforaci贸n Horizontal Dirigida

Esquema de Perforaci贸n Horizontal Dirigida

La Perforaci贸n Horizontal Dirigida PHD (HDD, de su acr贸nimo en ingl茅s Horizontal Directional Drilling) para colocar nuevas tuber铆as sin zanja surgi贸 de la fusi贸n de las tecnolog铆as empleadas en la captaci贸n de agua y del petr贸leo. Resulta sorprendente descubrir que Leonardo da Vinci invent贸, en el siglo XV, la primera m谩quina de perforaci贸n horizontal que serv铆a para introducir tuber铆as de madera. La primera instalaci贸n con PHD se realiz贸 en 1971 con una tuber铆a de acero de 180 mm para cruzar el r铆o P谩jaro cerca de Watsonville, California. Hoy es una t茅cnica que se ha generalizado para franquear obst谩culos como r铆os, carreteras y zonas complicadas de atravesar mediante una excavaci贸n convencional. Tambi茅n se utiliza en las obras municipales para las conducciones de agua potable, gas natural, fibra 贸ptica, cableados el茅ctricos, alcantarillado y similares cuando hay que cruzar edificios o calles.

Figura. M谩quina de perforaci贸n horizontal ideada por Leonardo da Vinci, antes de 1495. Fuente: http://trenchless-australasia.com/

Figura. M谩quina de perforaci贸n horizontal ideada por Leonardo da Vinci, antes de 1495. Fuente: http://trenchless-australasia.com/

Lubrecht (2012) analiza las ventajas medioambientales de las t茅cnicas PHD usadas en la descontaminaci贸n de suelos. Sin embargo, Ariaratnam y Proszek (2006) recuerdan los desorbitantes costes legales por da帽os a terceros en los que est谩n incurriendo contratistas negligentes, tanto de PHD como de excavaci贸n tradicional. Ello obliga a sistemas muy precisos para detectar obst谩culos y otras conducciones para evitar accidentes y explosiones (Jaganathan et al., 2011).

El movimiento de perforaci贸n habitualmente se realiza en un plano horizontal que contiene longitudinalmente a la l铆nea de perforaci贸n, formada por la cabeza y la sarta de perforaci贸n. Al principio, con la t茅cnica PHD en desarrollo, s贸lo se instalaban tuber铆as a presi贸n y conductos de cables, sin que la inclinaci贸n fuera un par谩metro cr铆tico. Hoy las perforadoras cuentan con sistemas de guiado de alta precisi贸n que permiten colocar tuber铆as de gravedad.

Se podr铆a decir que la PHD es una t茅cnica a medio camino entre la perforaci贸n de topo de percusi贸n (impact moling) y el microtunelado. PHD proporciona un creciente n煤mero de opciones de instalaci贸n, pues la trayectoria de la perforaci贸n se puede cambiar en cualquier momento para sortear obst谩culos superficiales o subterr谩neos. Las instalaciones habituales utilizan di谩metros de 50 a 1200 mm y longitudes de hasta 2000 m. Si bien Allouche et al. (2000) indican que el 72% de las tuber铆as instaladas con PHD son de di谩metros menores o iguales a 100 mm. Los materiales de las tuber铆as suelen ser de polietileno de alta densidad (PEAD), cloruro de polivinilo (PVC), acero y hierro d煤ctil. La fuerza de tiro se emplea para clasificar los sistemas PHD, pues est谩 relacionado con el tama帽o de m谩quina necesario, el di谩metro del conducto a instalar y la longitud de perforaci贸n. Ariaratnam y Allouche (2000) proporcionan un buen compendio de recomendaciones y buenas pr谩cticas relacionadas con esta t茅cnica.

Os dejo a continuaci贸n un v铆deo explicativo que introduce la t茅cnica de la Perforaci贸n Horizontal Dirigida.

Referencias:

  • Allouche, E., Ariaratnam, S., and Lueke, J. (2000). Horizontal Directional Drilling: Profile of an Emerging Industry. Journal of Construction Engineering and Management, Volume 126, No. 1, pp. 68鈥76.
  • Ariaratnam, S. T., and Allouche, E. N. (2000). Suggested practices for installations using horizontal directional drilling. Practice Periodical on Structural Design and Construction, Volume 5, No. 4, pp. 142-149.
  • Ariaratnam, S. T., and Proszek, J. (2006). Legal consequences of damages to underground facilities by horizontal directional drilling. Journal of Professional Issues in Engineering Education and Practice, Volume 132, No. 4, pp. 342-354.
  • IbSTT Asociaci贸n Ib茅rica de Tecnolog铆a SIN Zanja (2013). Manual de Tecnolog铆as Sin Zanja.
  • Jaganathan, A. P., Shah, J. N., Allouche, E. N., Kieba, M., and Ziolkowski, C. J. (2011). Modeling of an obstacle detection sensor for horizontal directional drilling (HDD) operations. Automation in Construction, Volume 20, No. 8, pp. 1079-1086.
  • Lubrecht, M. D. (2012). Horizontal directional drilling: A green and sustainable technology for site remediation. Environmental Science & Technology, Volume 46, No. 5, pp. 2484-2489.
  • Yepes, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, Ref. 209. Valencia, 89 pp.
  • Yepes, V. (2015). Aspectos generales de la perforaci贸n horizontal dirigida. Curso de Postgrado Especialista en Tecnolog铆as Sin Zanja, Ref. M7-2, 10 pp.
27 abril, 2016
 
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Tecnolog铆as sin zanja (trenchless)

img1(15)Muchos servicios y canalizaciones se encuentran en zonas urbanas congestionadas. Su instalaci贸n, renovaci贸n o rehabilitaci贸n con m茅todos tradicionales de apertura de zanjas suponen grandes problemas e inconvenientes a la poblaci贸n. Las tecnolog铆as sin zanja (trenchless) son a menudo econ贸micamente m谩s efectivas que las tecnolog铆as de excavaci贸n con zanja (Yepes, 2014). Los plazos m谩s cortos de ejecuci贸n, una mayor calidad en la construcci贸n, un menor n煤mero de restricciones externas como el tr谩fico o el medio ambiente y la progresiva reducci贸n de costes, est谩 consolidando y extendiendo la tecnolog铆a de construcci贸n sin zanja a nivel mundial. Por ejemplo, Tighe et al. (2002) afirman que la vida de un pavimento flexible se reduce aproximadamente el 30% de si se le abre una excavaci贸n. Adem谩s, los costes de mantenimiento y rehabilitaci贸n de dicho pavimento se incrementan notablemente. Por otra parte, son t茅cnicas de bajo impacto ambiental pues evitan alteraciones en los biotopos naturales y en la afectaci贸n de la vida superficial. De hecho, Allouche et al. (2000) consideran que es el segmento de la industria de la construcci贸n de las tecnolog铆as sin zanja que m谩s est谩 creciendo. Cerca del 15% de las nuevas instalaciones subterr谩neas en Alemania se realizan con t茅cnicas sin zanja (Bayer et al., 2005). Ma y Najafi (2007) explican el acelerado desarrollo de estas t茅cnicas en China.

Os dejo a continuaci贸n un v铆deo explicativo sobre este tipo de tecnolog铆as, que espero os sea 煤til.

Referencias:

  • Allouche, E., Ariaratnam, S., and Lueke, J. (2000). Horizontal Directional Drilling: Profile of an Emerging Industry. Journal of Construction Engineering and Management, Volume 126, No. 1, pp. 68鈥76.
  • Bayer, H.J. (Editor) (2005). HDD Practice Handbook. Vulkan-Verlag, Essen, Germany
  • IbSTT Asociaci贸n Ib茅rica de Tecnolog铆a SIN Zanja (2013). Manual de Tecnolog铆as Sin Zanja.
  • Ma, B., and Najafi, M. (2008). Development and applications of trenchless technology in china. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 23, No. 4, pp. 476-480.
  • Tighe, S., Knight, M., Papoutsis, D., Rodriguez, V., and Walker, C. (2002). User cost savings in eliminating pavement excavations through employing trenchless technologies. Canadian Journal of Civil Engineering, Volume 29, No. 5, pp. 751鈥761.
  • Yepes, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, Ref. 209. Valencia, 89 pp.
  • Yepes, V. (2015). Aspectos generales de la perforaci贸n horizontal dirigida. Curso de Postgrado Especialista en Tecnolog铆as Sin Zanja, Ref. M7-2, 10 pp.

Tipos de mantenimiento

2704 - MantenimientoExisten seis tipos b谩sicos de mantenimiento: mantenimiento correctivo, mantenimiento preventivo, mantenimiento conductivo, mantenimiento predictivo, mantenimiento cero horas y mantenimiento modificativo. Este v铆deo de Renovetec analiza las caracter铆sticas principales de cada uno de estos tipos de mantenimiento.

Referencias:

YEPES, V. (2015). Coste, producci贸n y mantenimiento de maquinaria para construcci贸n. Editorial Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

Gr煤a de puerto giratoria 鈥減ico de pato鈥

pico de patoEstas gr煤as de puerto mantienen la cota de la carga por medio de un sistema de articulaciones que hace que la pluma de la gr煤a funcione como un mecanismo. El desplazamiento del p贸rtico y el giro de la superestructura es similar a las giratorias de cable compensado.

El 聽giro se consigue mediante un grupo moto-reductor fijado en el lateral del castillete y una corona dentada fija en la parte superior del pivote. 聽脡ste dispositivo permite un giro de 360潞 controlado por la botonera de mando.聽Este mecanismo adem谩s de hacer girar la superestructura de la gr煤a, debe controlar el momento de vuelco debido a la excentricidad de la carga y peso propios.

Gr煤a giratoria sobre ra铆les 鈥減ico de pato鈥

Gr煤a giratoria sobre ra铆les 鈥減ico de pato鈥

El mecanismo que mantiene la cota de la carga es autom谩tico, de forma que no es necesario actuar sobre el cable de elevaci贸n. El movimiento de cambio de alcance, al igual que el resto de movimientos que caracterizan este modelo de gr煤a, se realiza mediante manipuladores progresivos y electrov谩lvulas proporcionales dotando a la gr煤a de movimientos con velocidad variable y controlada.聽La cabina de control se sit煤a en la parte frontal de la superestructura.

Referencia:

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; ALCAL脕, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevaci贸n. Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814.

14 abril, 2016
 
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Clasificaci贸n de las bombas hidr谩ulicas

Bomba de engranaje

Bomba de engranaje

Una bomba es una m谩quina destinada al transporte y elevaci贸n de l铆quidos, para lo cual absorbe fluido dentro de s铆 misma a trav茅s de un orificio de entrada y lo impulsa hacia fuera a trav茅s de una lumbrera de salida. Para accionarlas precisan de la energ铆a proporcionada por un motor, que suele ser en la mayor铆a de los casos el茅ctricos, y en otros de combusti贸n.

En ingenier铆a civil son empleadas para la elevaci贸n de agua de pozos para el abastecimiento de poblaciones, agotamientos de niveles fre谩ticos, aspiraci贸n de fondos marinos, bombeos de l铆quidos de un lugar a otro, elevaci贸n de aguas negras, etc.

Los par谩metros b谩sicos necesarios para seleccionar una bomba son los siguientes:

  1. El caudal de dise帽o.
  2. Los par谩metros que definen el l铆quido a transportar.
  3. La altura manom茅trica en el caso de una instalaci贸n de bombeo o las necesidades de ox铆geno si se trata de un agitador para una planta depuradora.

Las bombas se pueden clasificar atendiendo a diversos criterios. En la figura siguiente聽se establece la clasificaci贸n habitual de las bombas atendiendo a su forma de trabajo.

Figura

Clasificaci贸n de las bombas hidr谩ulicas

Otra posible clasificaci贸n se establece atendiendo al r茅gimen de funcionamiento:

  1. Bombas de caudal constante: donde el caudal de salida es proporcional al r茅gimen de giro de la bomba, es decir, que el caudal de l铆quido desplazado por cada revoluci贸n es fijo. Estas m谩quinas no consideran la necesidad de presi贸n del sistema y por tanto debe existir un medio capaz de reconducir el caudal sobrante. Las bombas de engranajes son de caudal constante.
  2. Bombas de caudal variable: el caudal a la salida es independiente de la velocidad de la bomba, por lo que el caudal de l铆quido desplazado por cada revoluci贸n es variable. En este caso el caudal desplazado es el que necesita el sistema. Las bombas de paletas y pistones pueden ser tanto de caudal constante como variable.

En la Tabla siguiente se comparan las caracter铆sticas m谩s importantes de las bombas hidr谩ulicas.

Comparaci贸n de las propiedades generales de las bombas

Comparaci贸n de las propiedades generales de las bombas

Os dejo uno v铆deos explicativos sobre este tema.

Aqu铆 os dejo una serie de v铆deos divulgativos sobre las bombas hidr谩ulicas.

Referencia:

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; ALCAL脕, J. (2012). Maquinaria auxiliar y equipos de elevaci贸n. Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814.

Pantallas pl谩sticas (Cutter Soil Mixing)

http://www.malcolmdrilling.com/cutter_soil_mixing/

Hidrofresa. http://www.malcolmdrilling.com/cutter_soil_mixing/

Esta t茅cnica de mejora de suelos se emplea para generar pantallas impermeabilizantes verticales mediante el uso de hidrofresas. Consiste en excavar el terreno en paneles verticales mediante una cabeza cortadora (hidrofresa) suspendida de un brazo gr煤a articulado. Esta cabeza presenta dos elementos cortantes giratorios provistos de dientes de corte que giran en direcciones opuestas para expulsar el material excavado.

La cabeza tambi茅n posee un inyector, en la parte central de las dos ruedas cortantes, por el cual se inyecta una mezcla de bentonita-cemento. Esta mezcla, gracias al movimiento giratorio de los dientes y de unas paletas giratorias, se amalgama con los detritos formando un nuevo material. Tras el fraguado del cemento se obtiene una pantalla impermeable.聽La ventaja del m茅todo es que se usa el propio material del terreno, no generando apenas residuos.

http://www.apgeotecnia.pt/en/papers/13cngmontaigne.html

http://www.apgeotecnia.pt/en/papers/13cngmontaigne.html

En pantallas poco profundas, de menos de 20 m, se ejecuta en una fase, que consiste en inyectar la bentonita-cemento seg煤n se tritura el terreno. Se usa con tiempos cortos de perforaci贸n para que no frag眉e el cemento. En mayores profundidades se usan dos fases; en la primera se excava hasta la cota deseada y luego durante el ascenso se inyecta la mezcla.

Para ejecutar muros continuos, se divide la construcci贸n en paneles primarios y secundarios, que se solapan con los anteriores con juntas frescas si los paneles primarios no han fraguado, o bien con solapes duros si ya han endurecido.

Os dejo algunos v铆deos y animaciones al respecto.

Referencias:

MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcci贸n. Mejora de terrenos. Editorial de la Universidad Polit茅cnica de Valencia. Ref. 2004.844.

 

Mezcla profunda de suelos (Deep Soil Mixing)

http://www.model-co.com/es/aplicaciones/aplicaciones-lechadas/wet_soil_mixing.asp

http://www.model-co.com/es/aplicaciones/aplicaciones-lechadas/wet_soil_mixing.asp

Esta t茅cnica de mejora y refuerzo de suelos blandos o flojos consiste en el mezclado mec谩nico y profundo de los materiales disgregados del terreno con un aglomerante, l铆quido o s贸lido, generando un nuevo material tipo suelo-cemento. El aglomerante suele ser cemento, cal y bentonita.聽El terreno as铆 estabilizado es m谩s resistente, menos permeable y de menor compresibilidad que el terreno original.

La incorporaci贸n de los aglomerantes al terreno puede llevarse a cabo en forma de lechada (M茅todo h煤medo)聽o mediante aire comprimido (M茅todo seco).聽Para聽 cada caso es necesaria la utilizaci贸n de una herramienta especial que permita la ejecuci贸n de la mezcla en profundidad.

La mezcla profunda de suelos se puede clasificar en dos grupos: mezclado vertical, generando columnas o en masa horizontal, produciendo fajas o extensiones importantes en plantas.

En el caso de mezclado vertical, el di谩metro de la columna es constante en profundidad y depende de la capacidad de la herramienta y el m茅todo que se utilice (h煤medo o seco). Se ejecuta con una mezcladora giratoria que perfora el terreno hasta la profundidad requerida. En ese momento empieza la inyecci贸n del aglomerante mientras se extrae el varillaje.

http://jafecusa.com/?page_id=2796

http://jafecusa.com/?page_id=2796

La t茅cnica de mezclado en masa consiste en una retroexcavadora en la que el brazo de la pala sustituye por un brazo excavador con un cabezal rotatorio que posee un inyector por el que se impulsa la mezcla aglomerante. Este m茅todo utiliza equipos no complejos: una retroexcavadora y una bomba de inyecci贸n. Es r谩pido en la ejecuci贸n, pero su uso se limita a la longitud del brazo, que no suele ser superior a 5 m.

A continuaci贸n os dejo varios v铆deos y animaciones al respecto.

Referencias:

MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcci贸n. Mejora de terrenos. Editorial de la Universidad Polit茅cnica de Valencia. Ref. 2004.844.

9 abril, 2016
 
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Precedentes de los explosivos actuales: el fuego griego

Uso del fuego griego, seg煤n un manuscrito bizantino.

Un explosivo es una sustancia o mezcla de sustancias que, mediante un est铆mulo externo, pueden transformarse repentinamente en un gran volumen de gases y sustancias vol谩tiles a gran temperatura. Pueden considerarse como sistemas qu铆micos en equilibrio inestable, de forma que un impulso de energ铆a inicial debidamente suministrada da lugar a la explosi贸n.

Pero, 驴qui茅n invent贸 los explosivos? Parece ser que los chinos ya utilizaron desde el siglo I d. de J.C. la p贸lvora negra o p铆rica, una primera sustancia con combusti贸n lo suficientemente r谩pida para constituir una explosi贸n, y que era utilizada probablemente con fines pirot茅cnicos. Fue a partir del siglo XII cuando los 谩rabes empezaron a usarla como explosivo propulsor de los fusibles, si bien los bizantinos ya la hab铆an utilizado antes en el llamado “fuego griego“.

El “fuego griego”, tambi茅n conocido como “fuego marino”, era (m谩s…)

4 abril, 2016
 
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Cubas a茅reas en plantas de prefabricados de hormig贸n

Cuba a茅rea 1El vertido de la mezcla del hormig贸n fresco en el molde en las plantas de prefabricados debe realizarse en el menor tiempo posible, siendo los sistemas m谩s habituales los cubilotes y las cubas a茅reas.聽Los actuales聽sistemas de distribuci贸n del hormig贸n fresco permiten una distribuci贸n del聽hormig贸n de forma flexible y rentable a cualquier parte de la planta de prefabricados de hormig贸n que lo necesite. Los聽sistemas son muy聽econ贸micos pues no necesitan de personal para manejarlos ni聽se requiere la capacidad de una gr煤a. Los sistemas no interfieren con el tr谩nsito interno de la聽planta puesto que dejan el suelo libre para las operaciones de producci贸n.

Las cubas a茅reas (o vagonetas m贸viles) est谩n disponibles en tama帽os que van desde 1 a 3聽m3. Est谩n disponibles tanto para sistemas de ra铆l simple o doble, con controles totalmente聽autom谩ticos o semi-autom谩ticos. Las cubas a茅reas son apropiadas tanto para tramos rectos聽como para curvos, pueden dominar pendientes e inclinaciones hasta un 谩ngulo m谩ximo de 10-聽12潞. La descarga de la cuba se produce por simple volteo.

Cuba a茅rea 2

Referencias:

ANDECE-STRUCTURALIA (2014). 鈥淢贸dulo 5 Fabricaci贸n. Curso de especialidad b谩sica – Conocimiento de la construcci贸n industrializada con prefabricado de hormig贸n o concreto. Maestr铆a Internacional de Soluciones Constructivas con Prefabricados de Hormig贸n o Concreto鈥. 聽http://capacitacionprefabricados.com/

2 abril, 2016
 
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驴Qu茅 ingenier铆a podemos destacar en el periodo bizantino?

Santa Sof铆a, en Estambul

La ingenier铆a romana declin贸 despu茅s de 100 d.C., siendo a partir de ese momento sus avances modestos. De hecho, hay quien opina que uno de los factores clave que contribuyeron a la ca铆da del Imperio Romano, fue, precisamente, el estancamiento producido en la ciencia y la ingenier铆a. Aunque el a帽o 476 d.C. indica dicha ca铆da, es probable que las leyes impuestas cerca de 301 d.C. por Diocleciano, por las que pretend铆a reformar el control de precios y salarios, fuesen el inicio del declive. Dichas leyes, orientadas a proporcionar estabilidad econ贸mica, obligaban a todo hombre del imperio a seguir el oficio de su padre. No deja de sorprender c贸mo las crisis econ贸micas no son algo nuevo. Pero sigamos con lo que estamos. (m谩s…)

30 marzo, 2016
 
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