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Excavaciones en zanja y en medio urbano. Hincas de tubería, microtúneles


Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - EQUIPOS DE SONDEO Y PROCEDIMIENTOS DE MEJORA DE TERRENOS, Excavaciones en zanja y en medio urbano. Hincas de tubería, microtúneles, EXCAVACIONES Y VOLADURAS, Maquinaria para sondeos y perforaciones    

Topo de percusión. http://www.groundforce.uk.com/

Topo de percusión. http://www.groundforce.uk.com/

La perforación por compactación con topo de percusión (impact moling o earth piercing): Consiste en una perforación por impacto empleada en la instalación de tubería 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 su nariz un martillo de movimiento alternativo que provoca una fuerza de impacto que impulsa el torpedo hacia delante. Puede avanzar de 7 a 120 cm por minuto. Tras el torpedo se inserta un cable que sirve para tirar de la tubería que va a colocarse. Si el tubo es rígido, entonces se empuja a través de 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 son normalmente usados para distancias de entre 5 y 25 m. Este método requiere, aparte de los correspondientes planos actualizados de servicios, del acompañamiento 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.

Impact moling

Esquema de la perforación percusiva (impact moling)

Os dejo a continuación 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, 89 pp.

 

3 noviembre, 2017
 

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El “pipe ramming” es una técnica de instalación de tuberías sin zanja (trenchless) utilizada para hincar horizontalmente tuberías de acero de diferentes diámetros. Es un método muy útil en instalaciones bajo estructuras como vias, cuerpos de agua, edificaciones, etc.

El empuje se realiza mediante un martillo neumático o hidráulico, que golpea el tubo de acero, el cual penetra el suelo sin causar alteración del mismo. Una vez instalado el tubo se remueve el material de su interior.

Posteriormente se desaloja el material que permanece al interior del tubo metálico utilizando para ello aire comprimido o agua a presión, quedando el interior disponible para acondicionar la tubería  metálica al servicio o utilizarla como protección o pase y colocar una nueva tubería en su interior.

El método constructivo es el mismo utilizado para la hinca de pilotes con tubos de acero lo que facilita su manejo para quienes ya tienen experiencia en pilotaje. Es importante destacar que se utilizan tubos de acero, ya que por las características de resistencia y ductilidad del acero estos resisten y distribuyen mejor las cargas transmitidas por el martillo sin que se dañe la estructura de la tubería.

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14 julio, 2016
 

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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 diámetros entre 100 y 1500 mm 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 evacuan del tornillo sin fin a través de la tubería y son conducidos hasta el inicio de la perforación. Esta tecnología permite instalaciones hasta de 240 m de longitud con control de dirección en los 360º vertical y 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 veáis su funcionamiento. El primero es una técnica no guiada, el segundo, técnica guiada.

 Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia, 89 pp.

 

 

29 octubre, 2015
 

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descarga (1)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 muchas veces inseguras zanjas. Todos sufrimos constantemente las obras en nuestras ciudades, siendo una inmensa mayoría las 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 posts anteriores he ido desgranando algunas de las técnicas más importantes en este campo. Podéis ver algunos ejemplos en: http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/?s=trenchless 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. Es un curso que se puede hacer de forma presencial y/o on-line, con numerosas becas a estudiantes y recién graduados. Cuenta con la participación de especilistas en la materia y empresas dedicadas a esta técnica, con seminarios y demostraciones prácticas. Os dejo a continuación información por si os interesa. Empezamos el 14 de octubre de 2015.

 

Descargar (PDF, 126KB)

Descargar (PDF, 475KB)

 

2 octubre, 2015
 

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http://radiotubo.blogspot.com.es/

Dentro del ámbito del aeropuerto de Madrid se encuentra el proyecto de oleoducto Torrejón-Barajas. La obra, realizada por Acciona, consiste en la construcción del tramo 2 del oleoducto que abastece a la red de hidrantes del aeropuerto desde las instalaciones de almacenamiento que CLH dispone en Torrejón de Ardoz. La conducción, de unos 5 km de longitud, consta de dos tuberías de acero de 24 pulgadas de diámetro, dispuestas en diversas tipologías constructivas, según los condicionantes de paso. Esta obra permite desmantelar los 13 tanques de queroseno del aeropuerto de Barajas, que almacenan más de 70 millones de litros de queroseno.

http://radiotubo.blogspot.com.es/

A continuación os dejo un vídeo realizado por voxelstudios los procesos constructivos empleados para la construcción del segundo tramo del Oleoducto Torrejón-Barajas diferenciando las tres tipologías constructivas empleadas según los condicionantes de paso, zanja a cielo abierto, hinca horizontal y perforación horizontal dirigida.

29 septiembre, 2015
 
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090716163558_BOX-2_1En los trabajos ejecutados en zanjas se producen frecuentemente accidentes graves o mortales debidos al desprendimiento de tierras. Podemos considerar, con carácter general, peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y 1,30 m en terrenos consistentes.

El Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Madrid nos ofrece el siguiente documento (enlace) donde se definen las líneas generales de las medidas de seguridad y procedimientos de trabajo, que garanticen la seguridad de los trabajadores que tienen que llevar a cabo labores en el interior de zanjas y pozos, haciendo hincapié en los sistemas de entibación, como garantes de la estabilidad de las paredes de la excavación. Otro documento de interés es el NTP 278: Zanjas: prevención del desprendimiento de tierras, del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo.

A continuación os presento un vídeo del profesor José Ramón Ruiz, de la UPV, donde se explican los conceptos básicos de las entibaciones y las diferencias entre entibaciones cuajadas, entibaciones semicuajadas y entibaciones ligeras.

 En este vídeo podemos ver alguna de las recomendaciones más importantes relacionadas con la seguridad en la ejecución de zanjas y entibaciones.

 

 

12 abril, 2015
 
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hidrofresa-57786-4480003La ejecución de muros pantalla con hidrofresa está especialmente indicada en terrenos de dureza elevada, que sean excavaciones profundas o que requiera un método de seguro y preciso de excavación. En este sentido, las obras urbanas pueden ser un buen ámbito de aplicación de esta tecnología de excavación. La hidrofresa consta de una estructura pesada de acero provista en su parte inferior de dos ruedas dentadas que giran en sentido contrario, arrancando el terreno. El accionamiento hidráulico de dichas ruedas, en combinación con el empuje vertical vinculado al peso del bastidor, produce el corte del terreno. La elevada fricción que se produce en las ruedas dentadas, hace necesaria su refrigeración, así como de la roca. Para ello se suele emplear lodo bentonítico, que se inyecta mediante un dispositivo de la propia máquina. Los propios lodos se mezclan con los detritus de la excavación, gracias a lo cual se extrean del fondo de la zanja. Dado que los lodos bentoníticos se recirculan para permitir esta extracción, han de ser “reciclados”, mediante la eliminación de los restos de terreno extraídos del fondo de la zanja. La hidrofresa, a pesar de ser el mejor sistema —pues apenas produce vibraciones y es el más rápido—, presenta el inconveniente de ser una máquina cara, por lo que suele elevar el coste de la construcción de la pantalla. (más…)

21 diciembre, 2014
 
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Zanjadora de ruedasSon excavadoras sobre orugas, sobre la que se monta una rueda rígida con cangilones dotados de picas. Al comenzar el giro de la rueda, comienza la excavación; los materiales extraídos por los cangilones se vierten sobre una cinta transportadora transversal. En la parte delantera de la rueda lleva el apoyo guía que descansa sobre el fondo de la zanja y sirve para perfilar las paredes y el fondo, y arrastrar los materiales finos hacia los cangilones. Tiene más velocidad de excavación que las de brazo inclinable, pero presenta el inconveniente de que necesita grandes radios en las curvas.

Os paso un vídeo para que veáis como trabaja esta máquina.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

13 noviembre, 2014
 

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La excavación con microtuneladoras (microtunnelling) y la hinca de tuberías (pipe jacking) surgen de la necesidad de llevar a cabo el tendido de tuberías sin la excavación de zanja (trenchless) o ejecución “sin trinchera”). El método consiste en empujar la tubería desde un pozo e ir hincándola en el terreno a la vez que un elemento excavador por delante de ella va abriendo el hueco aprovechando el empuje transmitido por dicha tubería. Este método se emplea para diámetros superiores a 500 mm, aunque puede llegarse a diámetros de 1200 a 4000 mm. Se denominan microtúneles porque éstos se realizan sin la presencia de operarios dentro de la perforación, controlándose la perforadora de forma remota.

Microtúneles

El hincado de tuberías de hormigón armado con microtuneladoras es el sistema más empleado. Consta de las siguientes partes principales:

  • Pozo de ataque: debe disponer espacio suficiente para alojar los componentes de la hinca y proteger la zona de trabajo. Su pared posterior ha de ser capaz de resistir los empujes previstos para colocar la tubería.
  • Cabeza perforadora o microtuneladora: formada básicamente por el cabezal de ataque donde van colocados los grupos eléctricos, oleohidráulico y compresor así como los depósitos de aire y combustible y las distintas coronas de corte dependiendo de los terrenos a perforar. La tuneladora avanza asistida por un láser de guiado y los cilindros de orientación, que garantizan la correcta alineación y dirección de la hinca. Los desechos de la excavación se sacan por medio de una banda transportadora hacia el pozo de ataque. Una bomba de inyección de bentonita permite la lubricación de los tubos y favorece el transporte del material de desecho.
  • Elemento de empuje: formado por un sistema de cilindros hidráulicos en número adecuado al diámetro de los tubos que, a través de una corona para repartir esfuerzos, empuja sobre los tubos para introducirlos en la perforación. Dado que los cilindros hidráulicos tienen un recorrido limitado, se colocan unos postizos a medida que el tubo va introduciéndose con el fin de no parar el avance. Cuando la tubería hincada es de una longitud superior a 100 m, se hace necesario la utilización de estaciones intermedias de empuje. Estas constan de un sistema de cilindros hidráulicos de carrera corta, cuyo empuje actúa alternándose con el de la estación principal. La longitud de una perforación viene condicionada por la máxima presión que pueden desarrollar los cilindros y, por otra parte, por la resistencia que ofrece la compresión longitudinal de la tubería.

En el primer vídeo que os muestro vamos a ver una hinca de tubería, y en los otros dos, microtúneles propiamente dichos. Espero que os gusten. Por cierto, en Youtube podéis activar en algunos casos subtítulos si queréis.

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5 octubre, 2014
 

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La técnica Rocket Plough es un procedimiento de instalación de tuberías que utiliza un arado preparado como máquina de tracción. De este modo, se abre un surco en la tierra a través del que se tracciona una tubería premontada en el exterior. El uso habitual es la instalación de tuberías a presión, normalmente de fundición, de hasta 300 mm de diámetro nominal.

Este procedimiento constructivo tiene gran interés cuando existe una gran longitud de tubería a instalar y muy pocas conexiones. Sería el caso de una zona poco poblada donde existan pocas infraestructuras y obstáculos a sortear.

Lo más impresionante es la rapidez con la que se extraen los tubos, con sólo una grieta el 5-10 cm de ancho en la tierra se pueden instalar más de 400 m de tubería en sólo tres horas.

En la figura siguiente se puede observar cómo se realiza la instalación de la tubería. Los componentes del proceso son básicamente el vehículo de tracción, cabestrante del cable y un arado. Se conecta al vehículo de tracción mediante un cable de acero. La brecha inicial, que se inclina descendentemente, conduce el tubo hasta la profundidad de instalación apropiada y una vez la alcanza se conecta a la paleta del arado. Durante este proceso la paleta desplaza el material de excavación al terreno circundante gracias a la fuerza de arrastre del cabestrante del cable, creando una cavidad que se rellena de inmediato con el tubo a instalar.

 

En esta técnica, es especialmente importante considerar la protección exterior de las tuberías debido a que  éstas habitualmente se entierran sin ningún tipo de lubricantes (bentonita o similares). El desconocimiento de las condiciones exactas del suelo aconsejan que esta protección exterior sea capaz de soportar las cargas e impactos exteriores.

Os dejo algunos vídeos para que veáis este procedimiento de instalación de tuberías.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209. Valencia, 89 pp.

4 octubre, 2014
 

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