FlowTec Venezuela

         Una Nueva Tecnología para el Tendido de Cables y Cañerías

1. OBJETO

El Tunelado Horizontal Dirigido tiene como objetivo principal la instalación de cañerías y cables por debajo tierra sin zanjeo y de manera no destructiva.

Del propio enunciado surgen dos posibilidades en su utilización:

1.      Aplicación en donde las ventajas provienen del menor disturbio a ocasionar en la superficie a las actividades de la sociedad y a las obras de arte realizadas. (Ej. Servicios domiciliarios)

2        Aplicación en donde las ventajas son inherentes a la ingeniería del sistema y a su competencia económica.(Ej. Cruces de ríos, rutas, F.F.C.C., pistas aéreas o cualquier tipo de interferencia que no tenga solución de la ingeniería a un costo aceptable).

2. ORÍGENES

El origen de esta ingeniería fue la perforación petrolera. Dichas técnicas se han adaptado para poder ser utilizadas en múltiples circunstancias y se ha agregado la técnica de la inserción, a efectos de incorporar dentro del túnel perforado el producto a ser tendido.

3. ETAPAS DE EJECUCIÓN

La ejecución de un tendido por T.H.D. está dividida claramente en 3 etapas:

a)         Preparación del Proyecto

b)         Perforación del túnel piloto.

c)         Rectificación del túnel al diámetro de inserción.

d)         Inserción

a)         Preparación del Proyecto

La Preparación del proyecto de FlowTex empieza con una “Consulta Comercial” en la que se reúne toda la información necesaria. Después de recibir un pedido, de inmediato comienza la preparación del proyecto, con la recolección de los diferentes datos. Para cada trabajo se requiere un estudio de suelos que brinda la información sobre sus condiciones y en el caso de áreas urbanas también proporciona datos sobre los servicios instalados. Este estudio es determinante a la hora de determinar el tipo de máquina requerida y la composición y cantidad de lodos a ser utilizados para la perforación y posterior inserción del caño.

La preparación del proyecto incluye también la planificación de la traza de tendido, los diferentes tramos y fosas de perforación y de inserción. Asimismo, comprende la ejecución de un plano del perfil vertical y de planta. Para diámetros mayores, se calcula la fuerza de inserción necesaria. Deben tildarse distintas listas de control antes de que se pueda dar comienzo al trabajo. Durante el trabajo se completa un “Control de Operación” y “Partes de Diarios de Trabajo”. Una vez terminado, se entrega al cliente copia del “Parte de Trabajo” conforme a la obra correspondiente.

b)         Perforación del Túnel Piloto.

Esta etapa consiste en perforar un túnel de aprox.70 mm. de diámetro siguiendo una traza preestablecida teniendo en cuenta reglamentaciones existentes, requisitos del cliente e interferencias relevadas como así también las características del suelo en la zona de operación. El túnel puede ser perforado desde superficie a superficie o desde zanjas cavadas a tal efecto. También es factible partir o llegar a una cámara de registro.

Existen diversos métodos y consecuentemente diferentes herramientas para efectuar la perforación del túnel piloto; la elección de la herramienta a utilizar depende fundamentalmente del tipo y dureza del suelo a perforar.

La tecnología más desarrollada en los últimos años ha sido la denominada “ Soft Boring”,

la cual consiste en perforar con barras huecas a través de las cuales se impulsan lodos de perforación bombeados a muy alta presión. Los lodos salen por pequeñas toberas ubicadas en el cabezal perforador en el extremo del tren de barras causando el efecto “Hydro-jet” horadando el suelo; las barras a su vez por el efecto de empuje producido por la máquina van ocupando el espacio horadado produciéndose un avance lento pero constante. La ventaja de la tecnología "Soft Boring" está dada por el poco efecto destructivo del suelo en derredor del túnel piloto, posibilitando su uso en medios urbanos, en los cuales las vibraciones de la perforación mecánica convencional pueden afectar al terreno u obras de arte existentes.

En el caso de suelos muy duros o rocosos se utilizan trépanos similares a los petroleros. El tipo de suelo a perforar indica la herramienta y la composición de los lodos a inyectar.

Es al perforar el túnel piloto que la herramienta de perforación debe ser guiada por debajo tierra y a ese efecto se utilizan 2 sistemas diferentes de guiado:

a.1.       Guiado desde Superficie

El tren de barras de perforación cuenta en su extremo con un cabezal perforador a hidropresión con toberas, inmediatamente detrás del cabezal se encuentra una sonda emisora de señales de radiofrecuencia estos datos son captados por un receptor portátil en manos de un operador en superficie. El receptor cuenta con una pequeña pantalla en la cual el operador va recibiendo: profundidad, inclinación y dirección de la herramienta de perforación. El operador hábil capta los datos y los coteja con su plano de tendido pudiendo ordenar al operador de perforación las correcciones para que el túnel coincida con el plano del tendido.

Este sistema de dirección se usa en la mayoría de las obras de T.H.D. siempre que se pueda caminar en superficie por encima de la línea de tendido y toda vez que la cota de profundidad del túnel no sea superior a los 12m.

a.2.      Guiado punto a punto.

En este sistema la transmisión de la señal de la sonda no es electrónica sino es una señal eléctrica transportada por cables que se encuentran dentro de las barras de perforación.

La señal eléctrica es descodificada en una interfase que alimenta una computadora que mediante el adecuado programa va mostrando los parámetros de ubicación de la sonda.

Al viajar la señal por adentro de las barras de perforación y no a través de la tierra, no es necesario estar en la superficie para recibir la información sino en el puesto de la computadora, razón por la cual este sistema es el más adecuado para trabajar en aquellos cruces en los cuales no es factible el caminar por superficie tal como cruce de espejos de agua, autopistas, edificios, pistas aéreas y otros.

b.    RECTIFICACIÓN del TÚNEL

A fin de poder dar al túnel el diámetro necesario, que deberá ser un 20 a 30% mayor que el del producto a insertar dentro del mismo, es necesario ir agrandando el túnel cuidando de que no se desmorone. A ese efecto se utilizan brocas y escariadores de perforación de diversos diámetros los cuales se van pasando a lo largo del túnel en sucesión de menor a mayor e inyectando permanentemente lodos de perforación que permitan sacar la tierra, arcilla, arena o cualquiera fuese el contenido del suelo en el cual se está perforando.

A efectos de que el lavado del túnel se produzca de manera efectiva es necesario inyectar lodos hasta 4 veces el volumen del túnel, asegurándose de que el menor contenido de sólidos remanentes dentro del túnel permitirá una más fácil inserción.

c.        INSERCIÓN FINAL DEL CAÑO

Esta es la etapa final y para la que hemos venido trabajando. La instalación del caño o de cables dentro del túnel es el momento de mayor compromiso para la obra ya que el túnel va siendo ocupado en forma gradual por un elemento ajeno a la perforación y deben extremarse los recaudos para facilitar su deslizamiento. De producirse cualquier problema en esta etapa su solución será mucho más crítica.

Mientras se ejecuta el rectificado del túnel, se procede a soldar el caño a la longitud total del tramo. Se coloca en línea con el eje del túnel, detrás de la fosa de inserción.

Después de que se termina la última etapa de rectificación, el caño se conecta detrás de la última broca con una cabeza de tiro y un gancho giratorio. El gancho giratorio se usa para evitar la rotación del caño, dado que la broca que avanza va rotando permanentemente. La máquina empieza la operación de tirado, rotando y tirando la hilera de caños mientras se va sacando las barras hasta que la broca y el caño llegan al pie de la máquina. Durante todos los pasos de rectificación e inserción, se continúa bombeando lodo de perforación a lo largo del túnel.

4. LODO DE PERFORACION

a)      El proceso de Tunelado Horizontal Dirigido requiere de una mezcla de bentonita para cumplir las siguientes funciones:

1.      Corte hidráulico por toberas a alta presión.
2.      Lubricación de las herramientas y barras de perforación o de inserción.
3.      Transporte de la tierra o arena perforada a la fosa de perforación o de inserción.
4.      Estabilización del túnel mientras se perfora y se rectifica a efectos de evitar que colapse.
5.      Realizar un emplaste para prevenir la perdida de lodo de perforación hacia formaciones vecinas.

b)      Composición de la Mezcla

Las mezclas más comúnmente utilizadas tienen base de bentonita. Con mucha frecuencia se agregan también polímeros para aumentar ciertas características.

c)      Volúmen y presión de la Bomba:

Para cada proyecto, se calcula una cantidad de fluido de lodo de perforación acorde al diámetro y longitud del túnel, el volumen y presión de bombeo.

d)      Medidas Preventivas:

Mientras se realiza la perforación, el rectificado y la inserción, se toman medidas preventivas para minimizar la presión o erosión en el túnel.

Se analiza el fluido de perforación para ajustar las dimensiones de la fosa, las propiedades reológicas de la interfase anular, los índices de flujo, la viscosidad, el filtrado de fuerza de gel y el contenido de partículas en el flujo anular. Las propiedades reológicas en la interfase anular se miden en el campo y se ajustan a lo requerido de acuerdo al análisis del párrafo anterior y a las condiciones del suelo.

5. GROUTING

Si se necesita algún grouting, mientras se inserta el caño, debe conectarse al mismo un caño P.E. del diámetro necesario. Al finalizar la inserción, el punto de inserción debe cerrarse, entonces se bombea una mezcla de cemento y agua en proporción 1:2, vale decir una parte de cemento por dos de agua. Se continúa bombeando hasta que la mezcla fluye por las fosas de perforación, se interrumpe el bombeo y se cierra también ese punto. Esto evitará cualquier tipo de hundimiento o erosión en los alrededores del caño.