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Rcord para DN 900 en Valencia Por Steffen Ertelt, Hermann Lbbers y Pablo Ramn Descripcin del Proyecto Instalacin de una conduccin nueva de dimetro nominal DN 900 para el abastecimiento de agua potable a la regin de La Ribera. Parte del trazado,

conllevaba cruzar el ro Jcar, la lnea de ferrocarril Valencia Alicante, y un pabelln industrial. No era posible usar el mtodo tradicional de abrir zanja, por su afeccin a la va frrea.

Por todo ello, el cliente opt por la construccin de un conducto subterrneo ejecutado con tubera de fundicin dctil tipo PHD, con aplicada con la tcnica de Perforacin Horizontal

La tubera de fundicin dctil es un acreditado material para el transporte de agua a presin. Esto es debido a sus excelentes propiedades as como de las conexiones estancas que aporta la junta elstica de doble textura tipo TYTON. Los diversos problemas que se presentan en las canalizaciones fuera de las condiciones habituales, han llevado a los fabricantes al desarrollo de una unin alternativa que impida el desenganche de la unin copa espiga: la junta acerrojada BLS, sin tornillera, que permite la eliminacin de bloques de hormign en los cambios de direccin, o su uso para altas presiones (100 bar) sin anclajes. Una de sus aplicaciones ms habituales, por su gran capacidad de traccin y desviacin angular (hasta 5), es la Perforacin Dirigida Horizontal (HDD). Este mtodo, poco implantado an en nuestro pas, se ir utilizando cada vez ms, dado su mnimo impacto medioambiental y la mayor sensibilizacin por las soluciones sostenibles. Alzira, pequea ciudad cercana a Valencia, ha sido la beneficiaria de uno de los proyectos de mayor repercusin mundial, con una Perforacin Dirigida Horizontal (HDD) de caractersticas singulares: Tubera de fundicin dctil Buderus tipo PHD en DN 900 - K10, con presin de diseo PN 25, y la longitud total de la perforacin de 456 m.

Tampoco era posible usar un viaducto cercano para instalar la tubera, por razones estructurales Por todo ello, se opt por la construccin de un conducto subterrneo ejecutado con tubera de fundicin dctil tipo PHD, aplicado con la tcnica de Perforacin Dirigida Horizontal. Los trabajos de perforacin y el suministro del tubo fueron adjudicados a las siguientes empresas: Nacap B.V., TK Eelde, Holland Construtec Canalizaciones, S.L.,

importador para Espaa de Buderus Giesserei Wetzlar GMBH.

Descripcin del Procedimiento Normalmente, la perforacin Dirigida Horizontal (HDD), consta de tres fases:

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Fig. 1: La mquina de perforacin llega a Alzira

Taladro Piloto Ensanchamiento Insercin del tubo

Para el taladro piloto, el cabezal es guiado por la mquina perforadora a lo largo de un perfil de perforacin estipulado. Para empezar, la mquina empuja con un ngulo de entrada predefinido el primer tramo de la cadena de perforacin: til de perforacin, bent sub y varillaje amagntico. Generalmente, el lodo de perforacin, consistente en una suspensin bentonita agua, se bombea a travs del varillaje hasta las boquillas del til de perforacin, que lo expulsan a gran presin. Los materiales as disgregados, se devuelven hacia la superficie mediante el flujo inverso del lodo a travs del espacio anular. La lnea de perforacin se dirige por continuos cambios el la direccin de trabajo del til, provocada por leves rotaciones especficas del varillaje y por tanto del bent sub. Una sonda de medida ubicada en el cabezal de perforacin es la responsable de la localizacin del til.

Una vez que el taladro piloto dirigido ha alcanzado de nuevo la superficie en el afloramiento definido, se retira el til de perforacin y la sonda de medida, y se conecta un escariador. El propsito de esta herramienta no es otro que ensanchar el tnel perforado a un dimetro mayor. Dependiendo del tipo de formaciones predominantes que haya en el suelo, se usarn escariadores de tonel, de dientes, o barrenadores para este fin. El escariador trabaja generalmente a roto traccin y chorreado con lodo desde el punto de afloramiento hacia la mquina. Este proceso se repite hasta que el agujero haya alcanzado el dimetro final pretendido. Durante la ltima fase de Perforacin Horizontal Dirigida, la lnea de tubera premontada, se inserta en el agujero que ha sido ensanchado hasta el tamao requerido. Para introducir el tubo, se coloca el escariador, que gira y es traccionado, emitiendo chorros de lodo a la vez. Por medio de una junta de rtula, se transfiere la fuerza de tiro a la tubera pero no el par. Como resultado, la tubera

sigue al escariador a travs de todo el tnel de perforacin sin experimentar casi ningn giro hasta el pozo de de entrada, donde est la mquina. Detalles del proyecto relativos a la perforacin La fase de perforacin se llev acabo con una mquina (Fig. 1) maxi rig con una fuerza de tiro de 2500 KN. Se us un til de perforacin de insertos de 9" . Puede decirse, que la cantidad de lodo usada rondaba los 600 l/min. El varillaje estaba compuesto por 49 tubos, lo que supone una longitud de perforacin de aproximadamente 456 m. El radio de perforacin para el tnel fue de 600 m. El agujero se ensanch en tres fases. En la primera, con un escariador de 32, rociado con un promedio de 1500 l/min. de lodo. El par de escariado fue de unos 4 kNm y la fuerza de tiro de 80 kN sin ningn problema tcnico.

Fig. 4: Junta BLS ya asegurada Fig. 5: Anillo de fijacin para los segmentosFig.3: Conexin BLS

Fig. 2: Escariador con tonel de centrado

1. Segmento de bloqueo 2. Cordn de soldadura 3. Junta TYTON

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Tubera introducida, conexin de los tubos y proteccin exterior Las tuberas de fundicin dctil equipadas con juntas aptas para esfuerzos longitudinales positivos, han dado un excelente resultado en muchos proyectos aplicados con la tcnica de Perforacin Horizontal Dirigida (HDD). En este caso particular, se utiliz tubera de fundicin dctil Buderus Duktil PHD de dimetro nominal DN 900 con junta acerrojada BLS (Fig. 3), con un recubrimiento exterior de mortero de cemento segn DIN 30674, Parte 2 [2]. Con la junta BLS, los segmentos de bloqueo quedan asegurados por una

antecmara de proteccin antiempuje, fundida ntegramente con la copa del tubo, que luego retiene el cordn de soldadura que viene aplicado de fbrica en la espiga del tubo (Fig. 4). Esto significa que los segmentos, hechos de fundicin dctil, pueden soportar grandes fuerzas hasta 1845 KN para la junta BLS en DN 900 [1]. En este dimetro, la desviacin angular en la junta puede llegar hasta 1.5, permitiendo un radio de curvatura mnimo de 230 m. Para estar a la altura de los requisitos de seguridad, incrementados para este proyecto de Perforacin Dirigida Horizontal (HDD), los segmentos BLS se aseguraron tambin con anillos de

fijacin (Fig. 5). Estos anillos garantizaban que los segmentos iban a estar totalmente en contacto con la espiga durante la fase de tiro del tubo en el interior del tnel perforado. La proteccin exterior del tubo en zinc reforzado con mortero de cemento exterior modificado con fibras y aditivos plsticos, segn DIN 30674, Parte 2 [2] ha demostrado sobradamente sus excelencias bajo cargas mecnicas externas, como puede ocurrir particularmente en instalaciones sin zanja en magnitudes imprevisibles. Gracias a la adicin de fibras al mortero de cemento y al vendaje de malla de PE (Fig. 6), el recubrimiento de mortero es extremadamente resistente a cargas mecnicas

Fig. 7: Manga retrctil con cono de proteccin Fig. 8: Prueba de presin Fig. 6: Recubrimiento de mortero de cemento

Fig. 10: Instalacin de los tubos Fig. 11: Zanja inundada Fig. 9: Zanja

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Esta proteccin exterior puede ser usada en terrenos de cualquier grado de corrosividad, en conformidad al apartado D.2.4 de la Norma.EN 545:2006 Para proteger las juntas se usaron bandas de PE termorretrctil, y se coloc un cono metlico alrededor de la copa como proteccin ante cualquier posible dao mecnico (Fig. 7). Introduccin del tubo De acuerdo con el concepto de ingeniera proyectado por Nacap B.V., la tubera iba a ser introducida en el tnel en estado de flotacin. Este procedimiento reduce considerablemente las fuerzas de rozamiento, que suponen la mayor parte de la fuerza de tiro. Antes de instalar la tubera, se prepar una zanja apropiada para este propsito (Fig. 9). Despus se instalaron los tubos individualmente en la zanja (Fig. 10). Bajo la supervisin tcnica de Construtec-Buderus, se instal la tubera y se someti a la prueba de presin (Fig. 8), sin anclajes en los extremos de la tubera. La prueba fue realizada a 21 bar, siendo aceptada por la direccin de obra, al ser la misma satisfactoria a los requerimientos solicitados.

Posteriormente la zanja fue inundada por medio de la tubera de retorno de lodos. Alrededor de 1600 m deban ser vertidos antes de que la tubera alcanzase su posicin final de flotacin (Fig. 11). Paralelamente a los trabajos de inundacin de la zanja, se hizo una pasada de limpieza en el tnel con un escariador de tonel de 44 (Fig. 12). Esto sirvi para comprobar por ltima vez que no haba ningn obstculo de paso en el agujero, y para sacar a la superficie cualquier partcula slida que hubiera podido quedar dentro. Tras acoplar el varillaje y la rtula al cabezal de tiro (ver foto en pgina 1), la operacin de tiro e introduccin del tubo comenz a las 18:33 horas del 14 de Marzo de 2007 (Fig. 13). Para las 21:00 horas, el tubo ya haba alcanzado el pozo de ataque al lado de la mquina de perforacin. La mxima fuerza de traccin medida fue de 750 kN, lo cual representa aproximadamente 0.4 veces la fuerza de traccin mxima admisible (1830 kN) de la tubera (Fig. 14). El cliente, el suministrador de tubera, y la empresa de perforacin haban trabajado como un equipo bien coordinado durante todo el proyecto, proporcionando una contribucin esencial al xito de esta perforacin horizontal bastante poco comn. Conclusin La instalacin de tubera de fundicin dctil por el mtodo de la Perforacin Dirigida Horizontal (HDD) con juntas acerrojadas de traccin BLS es tcnicamente viable incluso en las dimensiones aqu ilustradas,

y constituye una interesante alternativa a otros mtodos de instalacin, tambin en trminos econmicos. Bibliografa [1] DVGW worksheet GW 321

"Horizontal directional drilling for gas and water pipelines: requirements, quality assurance and testing" (2003-10)

[2] DIN 30674 2 Cement mortar

coatings for ductile iron pipes (1992-10)

[3] DIN EN 545 Ductile cast iron

pipes, fittings and accessories and their connections for water pipelines - Requirements and test methods; German version EN 545: 2006 (2007-02)

Autores: Dipl.-Ing. (FH) Steffen Ertelt Buderus Giesserei Wetzlar GmbH Wetzlar, Germany Telf.: +49(0)6441/49-1267 e-mail: steffen.ertelt@guss.buderus.de Dipl.-Ing./EWE Hermann Lbbers Nacap B.V., TK Eelde, Holland Telf.: +31(0)50/5991200 e-mail: h.luebbers@nacap.nl Pablo Ramn Ing. Tcnico Dpto. Comercial, Construtec Canalizaciones S.L., Bilbao, Spain Telf.: +34(0)94/6612640 e-mail: pramon@construtec.es

Fig. 12: Escariador de tonel Fig. 13: : Comienzo de la introduccin del tubo

Fig. 14: Fuerzas de tiro