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Planificaci贸n de la Perforaci贸n Horizontal Dirigida (PHD)

http://www.treltec.com/

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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.
22 Julio, 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.
18 Julio, 2016
 
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Pipe ramming: hincado de tuber铆as de acero

El “pipe ramming” es una t茅cnica de instalaci贸n de tuber铆as sin zanja (trenchless) utilizada para hincar horizontalmente tuber铆as de acero de diferentes di谩metros. Es un m茅todo muy 煤til en instalaciones bajo estructuras como vias, cuerpos de agua, edificaciones, etc.

El empuje se realiza mediante un martillo neum谩tico o hidr谩ulico, que golpea el tubo de acero, el cual penetra el suelo sin causar alteraci贸n 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 met谩lico utilizando para ello aire comprimido o agua a presi贸n, quedando el interior disponible para acondicionar la tuber铆a聽 met谩lica al servicio o utilizarla como protecci贸n o pase y colocar una nueva tuber铆a en su interior.

El m茅todo 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 caracter铆sticas de resistencia y ductilidad del acero estos resisten y distribuyen mejor las cargas transmitidas por el martillo sin que se da帽e la estructura de la tuber铆a.

(m谩s…)

14 Julio, 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.

Esto me suena… El puente del Golden Gate y el “Ciudadano Garc铆a”

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Los d铆as 27 y 28 de mayo de 1937 fueron los d铆as de la inauguraci贸n del puente Golden Gate. De este puente se ha escrito mucho, incluso alg煤n post hemos escrito en este blog. Sin embargo, lo importante es que en Radio Nacional se hicieron eco de la noticia y en el programa “Esto me suena. Las tardes del Ciudadano Garc铆a” y pudimos hablar durante unos minutos no s贸lo de este puente, sino de la importancia de la ingenier铆a espa帽ola y de su difusi贸n.

Os dejo el聽programa sacado directamente de la web de Radio Nacional. La entrevista dura hasta el minuto 18. Espero que os guste.

 

 

 

17 Junio, 2016
 
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Las cinco S y los siete desperdicios

Las cinco S constituye聽una pr谩ctica de Calidad ideada en Jap贸n referida al 鈥淢antenimiento Integral鈥 de la empresa, no s贸lo de maquinaria, equipo e infraestructura sino del mantenimiento del entrono de trabajo por parte de todos.聽聽Se inici贸 en聽Toyota聽en los聽a帽os 1960聽con el objetivo de lograr lugares de trabajo mejor organizados, m谩s ordenados y m谩s limpios de forma permanente para generar una mayor productividad y un mejor entorno laboral.

El m茅todo de las 5S utiliza una lista de cinco palabras japonesas que empiezan por S. La lista describe la forma de organizar un espacio de trabajo de un modo eficiente y eficaz mediante la identificaci贸n y almacenamiento de los componentes utilizados, la conservaci贸n adecuada de la zona de trabajo y los elementos almacenados, y el mantenimiento del nuevo estado.

El proceso de toma de decisiones por lo general proviene de un di谩logo sobre la estandarizaci贸n que se basa聽 en un claro entendimiento entre los empleados sobre c贸mo se debe trabajar. Tambi茅n se pretende involucrar en el proceso a cada uno de los empleados.

El beneficio m谩s evidente del m茅todo es la mejora de la productividad dado que todos los componentes est谩n perfectamente localizados. Los operarios ya no tienen que perder tiempo buscando herramientas, piezas, documentos, etc.; esta es la forma m谩s frustrante de p茅rdida de tiempo en cualquier empresa. Los elementos m谩s necesarios se almacenan en el lugar m谩s accesible; la adopci贸n correcta de la normalizaci贸n聽implica que se devuelven a la ubicaci贸n correcta despu茅s de su uso.

Imagen1

 

La implementaci贸n de cada una de las 5S se lleva a cabo siguiendo cuatro pasos:

  • Preparaci贸n: formaci贸n respecto a la metodolog铆a y planificaci贸n de actividades.
  • Acci贸n: b煤squeda e identificaci贸n, seg煤n la etapa, de elementos innecesarios, desordenados, suciedad, etc.
  • An谩lisis de la mejora realizada.
  • Documentaci贸n de conclusiones en los est谩ndares correspondientes.

El resultado se mide tanto en productividad como en satisfacci贸n del personal respecto a los esfuerzos que han realizado para mejorar las condiciones de trabajo. La aplicaci贸n de esta t茅cnica tiene un impacto a largo plazo.

Os dejo unos v铆deos que explican estas t茅cnicas relacionadas con la gesti贸n de la calidad. Espero que os gusten.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATAL脕, J. (2014).聽Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

YEPES, V. (2001). Garant铆a de calidad en la construcci贸n. Tomo 1. Servicio de Publicaciones de la Universidad Polit茅cnica de Valencia. SP.UPV-660. Dep贸sito Legal: V-3150-2001.

YEPES, V. (2001). Garant铆a de calidad en la construcci贸n. Tomo 2. Servicio de Publicaciones de la Universidad Polit茅cnica de Valencia. SP.UPV-961. Dep贸sito Legal: V-3151-2001.

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.

 

13 Junio, 2016
 
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M茅todo Bernold de ejecuci贸n de t煤neles

Construcci贸n con m茅todo Bernold. T煤nel de Jeresa (Fotograf铆a: M. Romana)

Construcci贸n con m茅todo Bernold. T煤nel de Jeresa (Fotograf铆a: M. Romana)

El m茅todo ideal de perforaci贸n de un t煤nel ser铆a aquel que permitiese excavar el perfil y hormigonar la b贸veda de un t煤nel simult谩neamente. El m茅todo Bernold de ejecuci贸n de t煤neles consiste en la colocaci贸n, inmediatamente despu茅s de la excavaci贸n, de un sostenimiento r铆gido compuesto por cerchas sobre las que se monta una chapa troquelada denominada chapa Bernold, dej谩ndose hasta la superficie de excavaci贸n una distancia igual al espesor del recubrimiento. Posteriormente se hormigona detr谩s de la chapa, sirviendo 茅sta como encofrado perdido y armadura. Esta es una opci贸n v谩lida para macizos de calidad mala o muy mala, aunque, seg煤n indica Romana (2001), su utilizaci贸n ha deca铆do en Espa帽a debido a la popularizaci贸n del Nuevo M茅todo Austr铆aco. Este sistema incorpora los siguientes elementos:

  • Chapas met谩licas troqueladas, onduladas y curvadas, de 2 a 3 mm. de espesor y 1 m2 de superficie 煤til, solapadas y unidas entre s铆 por medio de pasadores tambi茅n met谩licos.
  • Cimbras de montaje o cerchas, formadas por perfiles de acero de ala ancha (HEB) con 3 o聽4 articulaciones que facilitan el montaje de la chapa a la que sirven de soporte.
  • Tubos separadores met谩licos, para arriostrar las cimbras y fijar su distancia. Las cerchas llevan unas chapas preparadas para encajar los separadores en ellas.

La aplicaci贸n del sistema Bernold es compatible con el control y gunitado del terreno y adem谩s proporciona un refuerzo adicional con el recubrimiento final del t煤nel realizado con los elementos anteriores, de la siguiente forma: Conforme se va realizando la excavaci贸n se van colocando las cimbras de montaje, arriostradas con los tubos separadores. La distancia entre cimbras es normalmente de 0,96 m. Partiendo de la base y a cada lado de la secci贸n, se va montando la chapa Bernold, solapando y uniendo los sucesivos tramos con pasadores hasta llegar a la clave del t煤nel.

Chapa Bernold

Chapa Bernold

Colocada la chapa se hormigona el hueco que queda entre ella y la superficie del terreno, que debe tener un espesor m铆nimo de 1/15 a 1/20 del radio de la secci贸n. Las ranuras de la chapa facilitan su adherencia y completa uni贸n con el hormig贸n al refluir 茅ste por ellas y por los huecos que quedan entre los solapes de los tramos contiguos; al mismo tiempo, estas ranuras facilitan la eliminaci贸n del agua sobrante durante el vibrado.

El hormig贸n que se emplea tiene una dosificaci贸n de cemento de 250-300 kg/m3, una relaci贸n a/c = 0,4-0,5 y un tama帽o m谩ximo de 谩ridos de 30 mm. El tape frontal es perdido y se realiza normalmente con metal deplov茅 o nervometal.

Como en cualquier m茅todo de excavaci贸n-entibaci贸n, el sistema Bernold puede combinarse con el bulonado, la inyecci贸n u otros medios de refuerzo complementario, aunque las cerchas y la chapa por su forma, ya constituyen un medio altamente resistente y capaz de absorber cargas disim茅tricas. Su empleo es muy recomendable en las zonas de boquillas y en el cruce de fallas o zonas tectonizadas.

Fuente: Tedesa, t茅cnicas de entibaci贸n, s.a. http://www.dfdurofelguera.com/catalogo_tedesa/prod/prod_cat/chapa/Bernold/bernold.pdf

Fuente: Tedesa, t茅cnicas de entibaci贸n, s.a. http://www.dfdurofelguera.com/catalogo_tedesa/prod/prod_cat/chapa/Bernold/bernold.pdf

Referencias:

MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ, F.; ALCAL脕, J. (2012).聽T茅cnicas de voladuras y excavaci贸n en t煤neles.聽Apuntes de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 530, 165 pp.

ROMANA, M. (2001). Recomendaciones de excavaci贸n y sostenimiento para t煤neles. Revista de Obras P煤blicas, 148(3408):19-28. (link)

6 Junio, 2016
 
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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.

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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C谩lculo de un agotamiento de una excavaci贸n mediante pozos

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