UPV



Trenes de rodaje de orugas

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Tren de rodaje de orugas convencional y flexible. http://www.agro-costa.com/trenes_rodamiento.php

En las m谩quinas de cadenas u orugas, las ruedas motrices, en vez de apoyar en el suelo, est谩n dentadas y engranan con los casquillos que articulan entre s铆 los eslabones que forman las cadenas. Por el exterior de cada eslab贸n se atornilla una zapata, que es lo que apoya y se agarra al suelo. De esta forma, al girar las ruedas motrices, gracias a su engranaje en las cadenas, va avanzando con el veh铆culo por encima de los carriles continuos formados por los eslabones de cada cadena y que constituyen el verdadero camino constantemente echado, pisado, recogido y vuelto a echar delante, por el que rueda el tractor. Como las zapatas pueden llevar en el exterior garras para afianzarse al suelo, descansando todo el peso sobre las cadenas, la adherencia y agarre son los m谩s completos posible, por lo que estos veh铆culos son los m谩s adecuados para marchar por todo terreno.

Tren de rodaje flexible en bulldozer

Tren de rodaje flexible en bulldozer

Los dientes de las ruedas motrices (normalmente situadas detr谩s) van recogiendo los eslabones de la cadena que se vuelven al suelo sobre las ruedas conductoras o guiadoras (situadas en el otro extremo de la oruga) que no son dentadas ya que su 煤nica misi贸n es guiar las cadenas de nuevo al suelo, tendi茅ndolas continuamente delante del tractor a modo de camino de carriles para 茅ste. El eje motriz se apoya sobre un bastidor lateral (uno a cada lado) el cual se apoya sobre la cadena por intermedio de unos rodillos situados entre la rueda cabilla (motriz) y la rueda gu铆a.

Tren de rodaje de goma. http://www.gemmogroup.it/?page_id=2835&lang=es

Tren de rodaje de goma. http://www.gemmogroup.it/?page_id=2835&lang=es

 

En el v铆deo que os presento a continuaci贸n podemos ver c贸mo se construyen las cadenas de un tractor de orugas.

En este otro ten茅is la animaci贸n del funcionamiento de un tren flexible.

Referencias:

YEPES, V. (2014).聽Maquinaria de movimiento de tierras.聽Apuntes de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, Ref. 204. Valencia, 聽158聽pp.

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; ALCAL脕, J. (2012).聽Maquinaria auxiliar y equipos de elevaci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 200 pp.

22 mayo, 2016
 
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Encolado de dovelas prefabricadas en la construcci贸n por voladizos sucesivos

D. Carlos Fern谩ndez Casado junto al puente de Castej贸n, sobre el Ebro

D. Carlos Fern谩ndez Casado junto al puente de Castej贸n, sobre el Ebro.聽http://www.cfcsl.com/

Las dovelas prefabricadas utilizadas en la construcci贸n de puentes por voladizos sucesivos se colocan mediante un aparato de elevaci贸n y se unen entre s铆 mediante un adhesivo de alta resistencia a base de resinas epoxi. Para encolar las dovelas, se mantiene la dovela suspendida sobre el tablero y pr贸xima a la dovela anterior y se coloca la resina. La junta de la dovela se trata en acopio con chorro de arena o agua para eliminar desconchones, polvo, aceites y similares. La junta debe estar seca, aplic谩ndose si fuera necesario calor. Se extiende la resina, como si fuera una pintura o un enlucido, en la cara posterior de la dovela suspendida, con un consumo entre 3 y 4 kg/m2, que corresponde a una capa de unos 2 mm de espesor. Este procedimiento de construcci贸n de grandes luces mediante el sucesivo encolado de dovelas requiere la intervenci贸n de personal altamente especializado.

En las fotograf铆as se muestra el Puente de Castej贸n (1972), de la oficina de proyectos Carlos Fernandez Casado S.L, construido聽por dovelas prefabricadas de 10 toneladas 聽montadas con blondin; desde una pila se avanz贸 en voladizo 煤nico a partir de un vano lateral construido sobre cimbra, y desde la otra se avanz贸 en voladizos compensados de 50 metros de longitud. Las dovelas se pegaron 聽con resina epoxi en vez de mortero, soluci贸n que se utiliz贸 en todos los puentes siguientes. Cada voladizo estaba formado por dos cajones que se montaban con dovelas unicelulares unidas in situ con la losa superior.

Puente de Castej贸n, construido con dovelas prefabricadas encoladas. http://www.cfcsl.com/

Puente de Castej贸n, construido con dovelas prefabricadas encoladas. http://www.cfcsl.com/

Las resinas presentan las siguientes caracter铆sticas:

  1. Se forman por dos componentes, la resina (base) y en endurecedor (reactor).
  2. Existen resinas de acci贸n r谩pida, media y lenta, correspondientes a la temperatura ambiente en la aplicaci贸n: 5-15潞C, 15-25潞C y 25-40潞C, respectivamente.
  3. El tipo de resina determina el tiempo de aplicaci贸n, es decir, el transcurrido entre la terminaci贸n de la mezcla y el instante en que no se puede aplicar, variando de unos 18 minutos a 35潞C, a un m谩ximo de 40 minutos a 5潞C.
  4. Se dispone entre 45 y 60 minutos, dependiendo de la temperatura, para comprimir las dovelas entre s铆 y expulsar la resina.
  5. Aunque la resina presenta una resistencia a tensi贸n tangencial superior a 4 MPa y de 75 MPa a compresi贸n, esta resistencia no se considera en el c谩lculo, relegando la funci贸n de la resina a su actuaci贸n como lubricante durante el acoplamiento de las dovelas y como impermeabilizante de la junta.
20 mayo, 2016
 
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Introducci贸n a la t茅cnica de construcci贸n de puentes por voladizos sucesivos

Esquema del principio de la construcci贸n por voladizos

Esquema del principio de la construcci贸n por voladizos

La construcci贸n por tramos o dovelas, prefabricadas o ejecutadas 鈥in situ鈥, que avanzan en voladizo sobre las ya erigidas. El tablero avanza por tramos sucesivos soportando la parte construida el peso propio del tramo siguiente. La construcci贸n en voladizo permite liberarse de cimbras y andamios, adapt谩ndose especialmente a puentes con pilas muy altas, con valles extensos y profundos, en r铆os con crecidas violentas y repentinas o bien cuando hay que dejar libre un g谩libo para la circulaci贸n o la navegaci贸n.

Este procedimiento se puede usar en puentes rectos, arco y atirantados, de hormig贸n o met谩licos. Las dovelas prefabricadas se izan con medios de elevaci贸n potentes y se unen a las anteriores. Si se ejecutan hormigonando 鈥in situ鈥, existe un carro de avance que se apoya en las dovelas anteriores, asegurando la estabilidad de cada etapa con el pretensado de cables cuando la nueva dovela adquiere la resistencia suficiente.

La t茅cnica del voladizo se utiliz贸 en el siglo XIX en el lanzamiento de obras met谩licas, en la construcci贸n de grandes arcos y 鈥渃antilever鈥. Con la llegada del hormig贸n armado este procedimiento empez贸 a interesal a los constructores. El primer puente construido por voladizos sucesivos fue el puente sobre el r铆o Peixe en Herval (Brasil), data de 1930, siendo su autor Emilio Henrique Baumgart; se trata de un puente de hormig贸n armado de dintel continuo de tres vanos, con 68 m de luz en el central. En este puente las armaduras del tablero se extend铆an mediante manguitos roscados a medida que avanzaba el hormigonado. Sin embargo con hormig贸n armado se necesitaban muchas armaduras para asegurar la resistencia de las m茅nsulas y aparec铆a una fuerte fisuraci贸n en el extrad贸s del tablero, lo que provoc贸 que el sistema no tuviese mucho 茅xito.

Puente de Balduinstein, sobre el Lahn (Alemania). Foto: Claudia Lenau. Fuente: http://structurae.net/photos/132164-balduinstein-bridge

Puente de Balduinstein, sobre el Lahn (Alemania). Foto: Claudia Lenau. Fuente: http://structurae.net/photos/132164-balduinstein-bridge

Sin embargo, con el hormig贸n pretensado el sistema empez贸 a desarrollarse plenamente. As铆, Freyssinet empez贸 a utilizar el pretensado para el montaje en voladizo en las primeras dovelas del puente de Luzancy en 1945 y de los cinco puentes sobre el Marne, anclados en los estribos por pretensado. Pero es Finsterwalder quien inicia definitivamente la t茅cnica del voladizo en 1950 en el puente de Balduinstein, sobre el Lahn, con 62,10 m de luz libre, cuando aplica esta tecnolog铆a con un pretensado a base de barras que se un铆an entre s铆 mediante un sistema roscado. En Espa帽a, fue empleado en sus or铆genes en el puente de Almod贸var (1962) y el de Castej贸n (1968).

En la construcci贸n con dovelas prefabricadas se pueden distinguir tres etapas. La primera generaci贸n, en los a帽os sesenta, las dovelas llevaban juntas de mortero de cemento, llave 煤nica a cortante y cables anclados en la propia junta. La segunda se caracteriza por la prefabricaci贸n conjugada, el empleo de resinas epoxi en las juntas, las llaves m煤ltiples para el cortante y el anclaje de los cables en el interior de la dovela en unos bloque dispuestos al efecto. La tercera generaci贸n, iniciada en Francia, emplea el pretensado exterior y las almas de celos铆a (puente de Bubiy谩n en Kuwait, 1983).

La construcci贸n por voladizos sucesivos puede realizarse con una 煤nica direcci贸n de avance, la denominada construcci贸n evolutiva; o bien con crecimiento sim茅trico del tablero a ambos lados de las pilas, voladizos compensados. En el primer caso se suprime uno de los inconvenientes de la progresi贸n sim茅trica del tablero, con la consecuente multiplicaci贸n de equipos (uno por cada frente de avance) o su traslado.

El campo habitual de aplicaci贸n de los puentes construidos por voladizos sucesivos abarca luces entre 50 y 250 m. Sin embargo, y de forma excepcional, pueden encontrarse puentes con luces de 400 m construidos por voladizos sucesivos con dovelas atirantadas de forma provisional. Por debajo de 50 m de luz tampoco es muy corriente. A partir de los 200-300 m, se entra en competencia con los puentes atirantados. El rango de luces habitual para dovelas 鈥渋n situ鈥 es de 125 a 175 m, mientras que para las prefabricadas es algo menor, de 60 a 130 m.

18 mayo, 2016
 
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Sistemas de navegaci贸n en la Perforaci贸n Horizontal Dirigida (PHD)

www.flowtex.com.ar

www.flowtex.com.ar

El desarrollo de la tecnolog铆a PHD se ha basado fundamentalmente en las innovaciones realizadas en los sistemas de navegaci贸n y seguimiento de la perforaci贸n. La navegaci贸n permite conocer con precisi贸n la localizaci贸n de la punta de perforaci贸n. Para controlar la direcci贸n y profundidad de la cabeza, se le coloca en su interior o junto a ella una sonda que emite se帽ales que se recogen en superficie. Este sistema v铆a radio se denomina 鈥Walk-over鈥, que incluso es capaz de capturar las se帽ales sin acceso directo sobre el transmisor; es un sistema muy utilizado en la PHD, sobre todo en trabajos peque帽os y medianos.

Sin embargo, a veces resulta complicado seguir en superficie al transmisor, como por ejemplo en un r铆o; en estos casos se puede utilizar un cable conectado a la cabeza para el guiado, ser铆a el sistema de cable 鈥Wire-line鈥, utilizado tambi茅n cuando se requiere una mayor precisi贸n. Existe asimismo la posibilidad de anular el efecto de campos magn茅ticos y el茅ctricos cuando se atraviesan elementos que interfieren las se帽ales. Otros sistemas, denominados 鈥Gyro compass鈥, utilizan la magnetometr铆a para la localizaci贸n; estos giroscopios trabajan independientemente del campo magn茅tico terrestre y por tanto determinan de forma precisa la direcci贸n del eje de perforaci贸n. Li (2013) explica la monitorizaci贸n de una tuber铆a de gas durante su ejecuci贸n.

Todos estos sistemas de navegaci贸n se encuentran asistidos por ordenador para el correcto control de la direcci贸n. La tabla resume los diferentes procedimientos de navegaci贸n con detalles de los campos de utilizaci贸n (IbSTT, 2013).

Tabla. Diferentes procedimientos de navegaci贸n de PHD (IbSTT, 2013).

Tabla. Diferentes procedimientos de navegaci贸n de PHD (IbSTT, 2013).

Os dejo un v铆deo explicativo que espero os sea de inter茅s.

Referencias:

  • IbSTT Asociaci贸n Ib茅rica de Tecnolog铆a SIN Zanja (2013). Manual de Tecnolog铆as Sin Zanja.
  • Li, S. (2013). Construction monitoring of a municipal gas pipeline during horizontal directional drilling. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, Volume 4, No. 4, 04013005.
  • 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.

 

Fluido de perforaci贸n en la Perforaci贸n Horizontal Dirigida (PHD)

Fluido de perforaci贸n. Im谩gen de Catalana de Perforacions

Fluido de perforaci贸n. Imagen de Catalana de Perforacions

El procedimiento habitual es la perforaci贸n asistida con fluidos. En este caso, la cabeza se empuja por una sarta de perforaci贸n a trav茅s del terreno. El fluido se bombea por el interior de la tuber铆a que forma la sarta de perforaci贸n y retorna por el espacio que existe entre la sarta y las paredes de la perforaci贸n, con el detritus correspondiente, por lo que debe reciclarse para volver a utilizarse. Hay m谩quinas aut贸nomas que llevan consigo los tanques de mezcla y las bombas del fluido, aunque en otras son sistemas independientes.

El uso de la perforaci贸n con lodos es frecuente, pues adem谩s de contener las paredes, permite el transporte del detritus en suspensi贸n al exterior, adem谩s de la lubricaci贸n y refrigeraci贸n de la cabeza de corte. Asimismo, estabilizan la perforaci贸n piloto hasta que se inicia su ensanche. Los fluidos de perforaci贸n suelen ser mezclas de bentonita y agua, aunque hoy existe una tendencia creciente en el uso de pol铆meros. Hay que prever en suelos porosos o fracturados una p茅rdida de fluidos significativa. Cuando se trata de perforar terrenos duros y roca, se pueden utilizar conjuntos de fondo, BHA (bottom hole assembly), que es la parte inferior de la sarta de perforaci贸n que se extiende desde un tricono de perforaci贸n al varillaje. El BHA se acciona mediante un motor de lodos, que utiliza la potencia hidr谩ulica del fluido de perforaci贸n.

Central de tratamiento de lodos. Imagen de Catalana de Perforacions

Central de tratamiento de lodos. Imagen de Catalana de Perforacions

En el v铆deo que os dejo a continuaci贸n se profundiza en el uso de los lodos como fluido de perforaci贸n. Espero que os sea de utilidad.

Referencias:

  • IbSTT Asociaci贸n Ib茅rica de Tecnolog铆a SIN Zanja (2013). Manual de Tecnolog铆as Sin Zanja.
  • 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.
13 mayo, 2016
 
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Maquinaria en la Perforaci贸n Horizontal Dirigida (PHD)

Figura 1. Perforaci贸n Horizontal Dirigida. http://www.construtec.es/

Figura 1. Perforaci贸n Horizontal Dirigida. http://www.construtec.es/

Actualmente existe una gran variedad de m谩quinas empleadas en la PHD. En la Tabla 1 se recoge una clasificaci贸n en funci贸n de la fuerza m谩xima de tiro, el par m谩ximo y el peso (IbSTT, 2013). M谩s del 90% de las m谩quinas se pueden clasificar como peque帽as o medianas, con una fuerza m谩xima de tiro de 250 kN. Con estas caracter铆sticas, se pueden colocar di谩metros que oscilan entre los 50 mm y los 2200 mm, e incluso llegar a 3 km de conducci贸n si se dan las circunstancias favorables. Aunque las m谩quinas est谩ndar y m谩s vers谩tiles del mercado suelen tener 500 kN de tracci贸n, las mayores tiran unos 2000 kN. Resulta interesante en este sentido el trabajo de Gierczak (2014) donde se realiza una valoraci贸n cualitativa de los riesgos inherentes a los proyectos PHD. Adem谩s, estas m谩quinas presentan una gran variedad de sistemas de guiado, cabezas de perforaci贸n, de ensanchamiento y otros accesorios (Figura聽2).

Tabla 1. Clasificaci贸n de m谩quinas para la perforaci贸n horizontal dirigida (IbSTT, 2013)

Tabla 1. Clasificaci贸n de m谩quinas para la perforaci贸n horizontal dirigida (IbSTT, 2013)

Figura 7. Mandriles de cabeza de tiro. Imagen de Terra Trenchless Technologies

Figura 2. Mandriles de cabeza de tiro. Imagen de Terra Trenchless Technologies

Las peque帽as acometidas utilizan sistemas Mini-PHD (Figura 3) en las que la direcci贸n de la cabeza de perforaci贸n se logra gracias al corte en bisel que presenta la propia broca. En los sistemas Maxi-PHD se utiliza una camisa doblada para desviar el eje del cabezal de corte, adem谩s de un tubo de lavado (鈥washover鈥) o una camisa con un gran di谩metro interno, dentro de la que se desliza la sarta de perforaci贸n. A pesar de la gran variedad de m谩quinas y fabricantes, los equipos est谩n montados sobre tr谩iler, sobre orugas o por m贸dulos. El sistema modular suele ser la mejor opci贸n para los equipos de mayor potencia, por su facilidad y rapidez de acoplamiento. Para obras de f谩cil acceso y para facilitar el transporte, lo mejor ser铆a montar el equipo sobre un tr谩iler, pero si tenemos problemas de movilidad, mejor ser铆a montarlo sobre orugas.

Figura 8. Mini-PHD para acometidas modelo GRUNDOPIT. Im谩genes de Sistemas de Perforaci贸n S.L.U.

Figura 3. Mini-PHD para acometidas modelo GRUNDOPIT. Im谩genes de Sistemas de Perforaci贸n S.L.U.

Los rendimientos de las m谩quinas PHD dependen del tipo de terreno (ver Tabla 2), pero tambi茅n de aspectos gerenciales, medioambientales o de las condiciones de la tuber铆a. Zayed y Mahmoud (2013) analizan todos los factores que influyen en la productividad. Predecir la producci贸n y los costes que va a tener un equipo de estas caracter铆sticas puede ser complejo (Yepes, 2015); en este sentido Zayed y Mahmoud (2014) proponen t茅cnicas basadas en la l贸gica difusa para su predicci贸n.

Tabla 2. Valoraci贸n de la aplicabilidad de la t茅cnica PHD en funci贸n del material (Hair, 1994).

Tabla 2. Valoraci贸n de la aplicabilidad de la t茅cnica PHD en funci贸n del material (Hair, 1994).

As铆, lo m谩s favorable son arcillas homog茅neas, mientras que los materiales granulares presentan problemas de estabilidad, sobre todo bajo nivel fre谩tico. Adem谩s, las gravas pueden acelerar el desgaste de la cabeza de perforaci贸n. Wang y Sterling (2007) han estudiado el comportamiento de la PHD en arenas flojas o mezclas de arenas y gravas, que son los terrenos m谩s problem谩ticos. En el caso de roca, las m谩quinas deben contar con motores de lodos que accionen las cabezas cortadoras. Existen incluso m谩quinas con doble varilla en el que el tubo interior hacer rotar la cabeza cortadora de roca y el exterior proporciona la direcci贸n de perforaci贸n; sin embargo, estas m谩quinas son de peque帽o di谩metro y longitud de perforaci贸n. Otra opci贸n es combinar la percusi贸n con el empuje y la rotaci贸n.

En cuanto al emplazamiento de las m谩quinas, 茅stas se instalan en superficie, aunque en ocasiones se implantan en un foso. Las de superficie se desplazan mediante orugas, aunque si son muy grandes a veces se requieren medios de transporte. Con todo, son necesarios peque帽as excavaciones para conectar los extremos de los tramos de tuber铆a. Las m谩quinas emplazadas en fosos se usan normalmente para tramos cortos y rectos, con ligeras desviaciones. Esta circunstancia tambi茅n restringe la longitud de la sarta de perforaci贸n.

Las m谩quinas PHD presentan dos caracter铆sticas comunes, un soporte que empuja la sarta de perforaci贸n para la perforaci贸n piloto y luego tira de ella y del tubo durante el ensanchamiento (Figura 4), y un motor que hace girar la sarta de perforaci贸n, junto con la cabeza de perforaci贸n o de ensanche. El empuje suele ser hidr谩ulico, y la inclinaci贸n del soporte est谩 inclinada entre 10潞 y 20潞 respecto a la horizontal. Si la m谩quina se emplaza en un foso, la reacci贸n necesaria la proporcionan las caras de la excavaci贸n. Las m谩quinas de superficie se anclan al suelo para su estabilizaci贸n.

Figura 9. Conexi贸n del escariador a la tuber铆a. Imagen de Apollo Trenchless, Inc.

Figura 4. Conexi贸n del escariador a la tuber铆a. Imagen de Apollo Trenchless, Inc.

La sarta de perforaci贸n est谩 formada por tubos que est谩n sometidos a grandes esfuerzos, tanto de tracci贸n como de compresi贸n por el empuje y tiro de la m谩quina, as铆 como de torsi贸n por el par de rotaci贸n. Adem谩s deben ser flexibles para adaptarse a los cambios de direcci贸n de la perforaci贸n y ligeros para facilitar su transporte. Y por supuesto, resistentes a la abrasi贸n y al desgaste. Cheng y Polak (2007) presentan un modelo te贸rico para el dimensionamiento de las tuber铆as y Yang et al. (2014) proporcionan un modelo din谩mico determinar los esfuerzos de tiro. Las m谩quinas emplazadas en superficie usan tubos de entre 3 y 9,6 m de longitud, mientras que las situadas en un foso requieren tramos m谩s cortos, entre 0,3 y 1, 5 m. Estos tramos suelen roscarse entre s铆, aunque tambi茅n hay conexiones tipo bayoneta. La tuber铆a se incorpora a la perforaci贸n por tramos carg谩ndose por un sistema autom谩tico de la m谩quina (Figura 5). Los tramos se pueden roscar o desenroscar de forma autom谩tica para acelerar la producci贸n y seguridad de las operaciones.

Figura 10. Sistema de carga de tramos de tuber铆a. Imagen de Zemin Arastrima Merkezi, Corp.

Figura 5. Sistema de carga de tramos de tuber铆a. Imagen de Zemin Arastrima Merkezi, Corp.

A continuaci贸n os dejo un v铆deo explicativo que espero sea de vuestro inter茅s.

Referencias:

  • Cheng, E., and Polak, M. A. (2007). Theoretical model for calculating pulling loads for pipes in horizontal directional drilling. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 22, No. 5-6, pp. 633-643.
  • Gierczak, M. (2014). The qualitative risk assessment of mini, midi and maxi horizontal directional drilling projects. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 44, pp. 148-156.
  • IbSTT Asociaci贸n Ib茅rica de Tecnolog铆a SIN Zanja (2013). Manual de Tecnolog铆as Sin Zanja.
  • Wang, X., and Sterling, R. L. (2007). Stability analysis of a borehole wall during horizontal directional drilling. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 22, No. 5-6, pp. 620-632.
  • Yang, C. J., Zhu, W. D., Zhang, W. H., Zhu, X. H., and Ren, G. X. (2014). Determination of pipe pullback loads in horizontal directional drilling using an advanced computational dynamic model. Journal of engineering mechanics, Volume 140, No. 8, 04014060.
  • 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). Coste, producci贸n y mantenimiento de maquinaria para construcci贸n. Editorial Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, 155 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.
  • Zayed, T., and Mahmoud, M. (2013). Data acquisition and factors impacting productivity of horizontal directional drilling (HDD). Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 33, pp. 63-72.
  • Zayed, T., and Mahmoud, M. (2014). Neurofuzzy-based productivity prediction model for horizontal directional drilling. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, Volume 5, No. 3, 04014004.
10 mayo, 2016
 
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Proceso constructivo de la Perforaci贸n Horizontal Dirigida (PHD)

Figura. Fases en la ejecuci贸n de una PHD. Fuente: http://tracksonhorizontaldrilling.com.au/directional-drilling-presents-top-solution/

Figura. Fases en la ejecuci贸n de una PHD. Fuente: http://tracksonhorizontaldrilling.com.au/directional-drilling-presents-top-solution/

La instalaci贸n propiamente dicha de las tuber铆as o los conductos se realiza en varias fases. Primero se perfora un taladro piloto; a continuaci贸n se ensancha dicha perforaci贸n de forma conc茅ntrica en sentido contrario al de la perforaci贸n piloto. En ese momento la m谩quina tira y la tuber铆a se engancha al escariador para alojarla en su posici贸n definitiva.

La perforaci贸n piloto constituye la siguiente fase del proceso tras los estudios previos y el emplazamiento de la maquinaria. Se trata de perforar con un cabezal direccionable con un varillaje especial que admite cambios de orientaci贸n. Su di谩metro depender谩 de la maquinaria utilizada y est谩 relacionada con el tama帽o de las barras de perforaci贸n y de las brocas de perforaci贸n. Los aspectos m谩s relevantes a considerar son las posibles obstrucciones y los radios de curvaturas. Un sistema de navegaci贸n gu铆a la cabeza de perforaci贸n. Lo habitual es que el varillaje permita la entrada de lodos, que pueden inyectarse a presi贸n para mejorar la perforaci贸n. Los lodos arrastran el detritus hacia el exterior. En el caso de terrenos duros se puede utilizar un motor de lodos (mud-motor) que acciona el cabezal de perforaci贸n.

Tras la perforaci贸n piloto se realiza la operaci贸n de ensanche, normalmente en sentido inverso, tirando de un escariador. El agrandamiento puede hacerse de una vez o en fases sucesivas hasta alcanzar el di谩metro necesario. Es habitual que el di谩metro final sea el doble del de la tuber铆a a instalar. Un aspecto clave es el terreno y su estabilidad, pues va a condicionar el uso del ensanchador. As铆, en terrenos blandos se emplean ensanchadores tipo flycutter o barriles, mientras que en terrenos duros o roca se necesitan ensanchadores especiales con protecciones de carburo de tunsgteno. Existen escariadores cortadores, que corta trozos peque帽os de material que se mezclan con el fluido de perforaci贸n; el escariador compactador, donde los recortes se compactan; y los mixtos, donde los recortes se compactan y se mueven.

Figura. Cabeza de perforaci贸n. Im谩gen de Catalana de Perforacions

Figura. Cabeza de perforaci贸n. Im谩gen de Catalana de Perforacions

Figura. Escariador. Im谩gen de Catalana de Perforacions

Figura. Escariador. Im谩gen de Catalana de Perforacions

Por 煤ltimo, la tuber铆a se alinea y se fija justo detr谩s del ensanchador y se introduce, de una sola vez, en el interior de la perforaci贸n tirando de ella. Para facilitar la operaci贸n los lodos lubrican las paredes de la perforaci贸n para reducir el rozamiento. Cuando se recoge el varillaje, la instalaci贸n ya est谩 terminada.

Las recomendaciones generales para la ejecuci贸n de PHD pasar铆an por normalizar los m茅todos de trabajos para aumentar rendimientos y reducir costes, establecer sistemas de control que garanticen la seguridad y la calidad de los trabajos y establecer un sistema capaz de rechazar, corregir o aceptar las desviaciones que se puedan dar.

A continuaci贸n os dejo un v铆deo explicativo al respecto del procedimiento constructivo del PHD.

 

Referencias:

  • IbSTT Asociaci贸n Ib茅rica de Tecnolog铆a SIN Zanja (2013). Manual de Tecnolog铆as Sin Zanja.
  • 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.
5 mayo, 2016
 
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Planificaci贸n de la Perforaci贸n Horizontal Dirigida (PHD)

http://www.treltec.com/

http://www.treltec.com/

Al igual que ocurre con cualquier procedimiento constructivo, la PHD tiene sus etapas de planificaci贸n, ejecuci贸n y control (Pellicer et al., 2014). El proceso de instalaci贸n de una tuber铆a o canalizaci贸n mediante PHD comienza con un estudio previo con el objeto de elegir la mejor m谩quina y 煤tiles para un caso concreto. Se incluye la topograf铆a de la zona y un estudio geot茅cnico que determine el tipo de terreno. No menos importante es detectar con precisi贸n los servicios existentes en el subsuelo mediante un georadar e incluso analizar rutas alternativas. A continuaci贸n se debe adecuar la zona de trabajo para el emplazamiento de los equipos, tanto en el inicio de la perforaci贸n como en la salida. No se debe subestimar la planificaci贸n. Por cada d铆a de trabajo de campo deber铆a dedicarse un m铆nimo de dos d铆as de planificaci贸n.

La etapa de estudios previos deber铆a centrarse en dos aspectos que se consideran fundamentales:

1. La naturaleza intr铆nseca del proceso de construcci贸n que implica:

  • El corte de las formaciones del suelo y su incorporaci贸n a los fluidos de perforaci贸n
  • El mantenimiento continuo y estable de las paredes de la perforaci贸n
  • El transporte del detritus suspendido en la mezcla para permitir la instalaci贸n de la tuber铆a

 

2. El trazado de la perforaci贸n, que deber谩 centrarse en el obst谩culo a cruzar, considerando especialmente las condiciones geot茅cnicas e hidrol贸gicas (ver Figura), as铆 como identificar el radio de curvatura de las barras de perforaci贸n y los esfuerzos m谩ximos admisibles.

Esquema

Figura. Esquema de perforaci贸n PHD. Fuente: Gu铆a T茅cnica Colombiana GTC 231

Os dejo a continuaci贸n un v铆deo explicativo que espero sea de vuestro inter茅s.

Referencias:

  • IbSTT Asociaci贸n Ib茅rica de Tecnolog铆a SIN Zanja (2013). Manual de Tecnolog铆as Sin Zanja.
  • Pellicer, E., Yepes, V., Teixeira, J.C., Moura, H.P., and Catal谩, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp.
  • 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.
3 mayo, 2016
 
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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.

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