El innovador sistema de tubería de GRP / PRFV subterránea que consiste en realizar una perforación mediante una máquina tuneladora y empujar el nuevo tubo dentro de la excavación creada. Ideal para utilizar en zonas urbanas y bajo estructuras como ferrocarriles y carreteras. Permite, entre otros beneficios, reducir significativamente el impacto ambiental.

En los últimos años, la tecnología de instalación por método sin zanja fue ganando cada vez más terreno respecto al tradicional a zanja abierta. En el sector de agua y saneamiento, se ha convertido en la mejor alternativa para la industria de la construcción y la ingeniería civil, principalmente en proyectos de conducciones por gravedad, donde habitualmente se requieren importantes profundidades de instalación y donde resulta poco práctico realizar excavaciones extensas en grandes centros urbanos, lo que termina provocando la interrupción de las condiciones de la superficie para instalar, reparar o renovar los sistemas de tuberías enterradas. 

Asimismo, este tipo de tecnología de tubería hincada o pipe jacking es habitualmente utilizada en proyectos con diámetros entre 500 mm y 3000 mm y su diseño puede realizarse de manera específica según la necesidad. Es decir, la longitud, resistencia al empuje y diámetros interno y externo pueden personalizarse de acuerdo a los requisitos específicos, para adaptarse a las condiciones del sitio y equipo de Jacking. Esta flexibilidad ayuda a maximizar la eficiencia de la instalación y reducir los costos de obra.  

Los principales componentes de este sistema son: 

1. Tunelera (con cabezal giratorio)
2. Sistema de empuje (gatos hidráulicos)
3. Tubería de alta resistencia a la compresión axial
4. Pozos de lanzamiento y recepción
5. Planta separadora de lodos y suelos
6. Cabina de control 

Proceso constructivo

El proceso comienza con la construcción de un pozo de lanzamiento o ataque por donde se introducirán: la tunelera, las tuberías y el sistema de empuje o gatos hidráulicos, que serán los responsables de generar el empuje que desplazará a la tunelera y al tren de tubos necesarios para el proyecto. Al completar la longitud requerida, se llegará al pozo de recepción construido por donde se extraerá la tunelera.  

El proceso se realiza de manera repetitiva en función de la cantidad de tramo de hincado que requiera el proyecto.

Diseño del proyecto

Para el diseño del proyecto, se deben considerar los siguientes parámetros:

• Caudal del líquido a conducir
• Pendiente de la instalación
• Coeficiente de rugosidad interior de la tubería utilizada y consecuentemente diámetro interno mínimo requerido para la tubería
• Capacidad de empuje del sistema de gatos hidráulicos
• Propiedades del suelo nativo
• Peso de la tubería y fuerza de rozamiento resultante con el terreno durante el proceso de hincado
• Longitud del tramo de hincado

Tipos de tuberías

En el mercado actual, existen principalmente dos tipos de tuberías para instalación por hincado. 

Por un lado, las tuberías de hormigón, las cuales fueron por algunas décadas la única alternativa de tuberías con alta resistencia a la compresión axial y capaces de resistir las fuerzas de empuje generadas por los gatos hidráulicos.

Por otro lado, con el avance de la tecnología se desarrollaron nuevas técnicas para fabricar otro tipo de tuberías con igual resistencia a la compresión que la de otros materiales. De esta forma, surgen las tuberías de GRP / PRFV (Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio o Glass Fiber Reinforced Glass, por sus siglas en inglés) como alternativa para los proyectos de tuberías hincadas. Las cuales son fabricadas con un material compuesto conformado por resinas plásticas resistentes a la corrosión, junto con un refuerzo de fibras de vidrio que le otorgan gran resistencia mecánica al mismo tiempo que un alto nivel de flexibilidad.

Los materiales compuestos son cada vez más utilizados en las diferentes ramas de la ingeniería. Según las aplicaciones en las que se utilicen, estarán compuestos por: fibras de vidrio, fibra de carbono, fibras de Klevlar, entre otros. En lo referente específicamente al compuesto con fibras de vidrio (GRP / PRFV), su aplicabilidad se extiende no solamente a tuberías, sino también a barcos, álabes de generadores eólicos, refuerzo para estructuras de hormigón, postes de tendido eléctrico, estructura de aviones comerciales, etc.

Tuberías de GRP / PRFV para pipe jacking

Las tuberías de GRP / PRFV se utilizan en la industria sanitaria desde hace más de 50 años, pero en el último tiempo comenzaron a usarse en Europa, específicamente para proyectos de tubería hincada. Luego, se difundieron al resto del mundo, especialmente en Latinoamérica. 

Algunas de las principales características que destacan al GRP / PRFV:

• Menor espesor de tuberías. Las tuberías de GRP / PRFV para hincado tienen un espesor de pared significativamente menor que otros materiales.  Esto significa que su perímetro será menor y, por lo tanto, la fuerza de fricción con el terreno también será menor, necesitándose entonces una menor fuerza de empuje. Esto implica un menor costo del sistema de gatos o bien una mayor longitud del tramo a ejecutar sin zanja.

• Menor coeficiente de rugosidad interior. Las tuberías de GRP / PRFV tienen un coeficiente de rugosidad de Manning de 0,009. Esto implica que se necesita una menor sección de tubería para conducir el mismo caudal de líquido. Nuevamente entonces, al utilizar tuberías de GRP / PRFV se consigue reducir el diámetro interior, lo que reduce adicionalmente el diámetro exterior y una nueva reducción del peso de la tubería. Todo ello, ocasiona una nueva reducción de la fuerza de empuje necesaria o la posibilidad de ejecutar el tramo de instalación de mayor longitud. 

• Resistentes a la corrosión. Las tuberías de GRP / PRFV no sufren los efectos de la corrosión producida por los gases propios de las redes cloacales o alcantarillado.

• Bajo peso. Por su bajo peso, el impacto en el cálculo de la fuerza de empuje es mínimo. Con un peso de aproximadamente del 10% respecto al de otros materiales, no solo su transporte y manipuleo se simplifica, sino que (junto con el menor diámetro exterior) tiene un importante impacto en la optimización del proyecto y su diseño.  Menor peso de la tubería significa una menor fuerza de rozamiento con el terreno durante el proceso de hincado, lo cual permite tramos de instalación de mayor longitud para un sistema de gatos hidráulicos establecido. Es decir, para un sistema de empuje de una determinada capacidad, con tuberías de GRP/PRFV se consiguen tramos entre pozos de entrada y salida de mayor longitud o bien, para una distancia pre establecida entre pozos, mediante la utilización de tuberías de GRP / PRFV se consigue utilizar un sistema de empuje de menor capacidad y, por lo tanto, más económico. 

• Resistencia característica.  Las tuberías en GRP / PRFV tienen una tensión a la rotura que alcanza los 90 MPa. Como se mencionó en puntos anteriores, esto significa que, comparado con otros materiales, se reduce el espesor de las paredes de la tubería y, además, se transporta un mayor caudal por menor pérdida de carga a igual diámetro. Estos efectos combinados permiten optimizar la instalación utilizando tuneleras de menor diámetro para prestaciones equivalentes, por lo cual se maximizan los ahorros en costos y se logra una mejor relación entre precio y rendimiento.