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T E S I S P R O F E S I O N A L
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
I N G E N I E R O EN C O N S T R U C C I Ó N
PRESENTAN:
CASTRO CASTRO, JUAN CARLOS GUADARRAMA ROBLES, FERNANDO SHEIN-TIÁ
(TITULACIÓN POR TESIS)
PERFORACIÓN HORIZONTAL DIRECCIONAL EJEMPLO DE APLICACIÓN:
CRUZAMIENTO SUBFLUVIAL
ASESOR DE TESIS:
ING. CELSO BARRERA CHÁVEZ
ESTUDIOS CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL POR LA SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA, CONFORME AL ACUERDO No. 952359 DE FECHA 15 DE
NOVIEMBRE DE 1995.
MÉXICO, D.F. OCTUBRE DE 2007
Perforación Horizontal Direccional Agradecimientos
Agradecimientos
La elaboración de este documento no podría haber sido posible sin la participación
de una gran cantidad de personas, quienes de manera directa e indirecta han
contribuido en nuestra formación personal y profesional Nos referimos en primer
termino a nuestras familias y a nuestros profesores, pues su apoyo y guia
constante nos ha permitido llegar a la culminación de nuestros estudios
profesionales
Pretender nombrarlos a todos conlleva el riesgo de un olvido involuntario lo cual
sería injusto Tenemos la firme esperanza de que todos y cada uno de ells
reconocerán su participación en nuestra formación cada vez que cristalicemos un
triunfo
Perforación Horizontal Direcciona! Abstract
Resumen de la investigación (Abstract)
El empleo de cualquier técnica constructiva necesariamente requiere el total
entendimiento de todas las fases o etapas que la componen El desconocimiento
parcial o total de una o más de estas fases puede representar incrementos en los
costos y tiempos de construcción, e incluso generar responsabilidades legales
La Perforación Horizontal Direccional, al ser una técnica constructiva de reciente
desarrollo que permite la instalación subterránea de ductos de conducción sin
necesidad de realizar zanjas de modo que posibilite el salvar obstáculos que
interfieran con la línea de conducción, requiere para su ejecución la elaboración de
un modelo de comportamiento que se fundamente en el entendimiento de los
parámetros del subsuelo y en la adecuada interpretación de la información
geotécnica.
Perforación Horizontal Direccional Dedicatoria
Dedicatoria
A nuestras familias es dedicada esta tesis; sin sus valores, educación
y apoyo no sería posible celebrar este logro, ni se podría vislumbrar
tan prometedor devenir.
Contenido
Perforación Horizontal Direccional Contenido
Contenido
Prólogo
Nota aclaratoria
1. Diseño de la investigación
1.1. Planteamiento del problema
1.2. Objetivos
1.3. Justificación
1.4. Marcos técnicos de referencia
1.5. Hipótesis de trabajo
1.6. Aspectos metodológicos
1.7. Estructura capitular
2. Qué es la Perforación Horizontal Direccional
2.1. Generalidades
2.2. Antecedentes
2.3. Origen de la Perforación Horizontal Direccional
2.4. Normatividad
2.5. El procedimiento constructivo
2.6. Maquinaria, equipo adicional y complementos
2.7. Consideraciones adicionales
3. Ejemplo de aplicación
3.1. Introducción
3.2. Antecedentes
3.3. Cruce direccional
4. Conclusiones
5. Anexos
5.1. Relaciones gravimétricas y volumétricas
1-1
1-4
1-5
1-5
1-6
1-6
1-7
2-1
2-2
2-8
2-12
2-15
2-58
2-78
3-1
3-1
3-4
5-1
Perforación Horizontal Direccional Contenido
5.2. El sistema de clasificación de suelos SUCS 5-6
5.3. Análisis de Precio Unitario para PHD 5-15
5.4. Resultados de laboratorio 5-34
5.5. Muestrario fotográfico 5-79
6. Glosario de términos
7. Bibliografía
Prólogo
Perforación Horizontal Direccional Prologo y agradecimientos
Prólogo
Constantemente escuchamos cómo la tecnología transforma nuestras vidas.
Desde la "simple" calculadora de bolsillo, capaz de efectuar operaciones con
sorprendente rapidez, hasta las computadoras portátiles o "de mano" con
conexión a la red Internet y posibilidades de comunicación instantánea, la
tecnología ha cambiado nuestras vidas a un punto tal que, actualmente, no es
posible siquiera imaginar cómo realizar nuestras actividades cotidianas sin el
auxilio de ella.
Es un hecho innegable que nuestras condiciones de vida no son parecidas a
aquéllas en las que se desenvolvieron nuestros padres cuando tenían nuestra
edad y lo mismo pueden decir ellos de sus padres, nuestros abuelos.
Pero esto no siempre fue así. Hasta antes del siglo XX, la tasa de crecimiento del
desarrollo tecnológico exhibió un comportamiento más o menos "lineal", esto es,
crecía en la misma proporción conforme transcurría el tiempo. Desde luego
existieron avances tecnológicos "revolucionarios" que definieron nuevos rumbos,
sin embargo estos fueron casos aislados.
En la actualidad, el crecimiento exponencial que ha experimentado el desarrollo
tecnológico es el resultado de un trabajo en conjunto de personas que, la mayoría
de las veces, no se encuentran físicamente en un mismo sitio. La colaboración
virtual ha posibilitado el desarrollo de conceptos, ideas y técnicas que de otra
manera hubieran sido imposibles de cristalizar, acelerando consecuentemente la
consecución de metas y objetivos.
En el ámbito de la construcción las cosas no han sido distintas. Desde los
procedimientos rudimentarios empleados por las antiguas civilizaciones hasta las
técnicas de construcción recientes, se ha recorrido un largo y en ocasiones
tortuoso camino a través del cual poco a poco se han mejorado los procedimientos
Perforación Horizontal Direccional Prologo y agradecimientos
constructivos Pero al igual que en otras actividades, la tecnología no se detiene,
constantemente busca mejorar las condiciones en que se desarrollan las técnicas
constructivas y un excelente ejemplo de ello lo tenemos en la Perforación
Horizontal Direccional
Adicionalmente, las emergentes demandas en la estricta protección al medio
ambiente, el abatimiento conjugado de costos y tiempos y la integración a un
mercado cada día mas globalizado, obligan a cualquier empresa por pequeña que
ésta sea a implementar estas nuevas y revolucionarias técnicas que le permitan
competir en dicho mercado, so pena de una inminente desaparición comercial
Como su nombre lo indica, la Perforación Horizontal Direccional es precisamente
eso una perforación Desde luego dicho asi no tendría ningún objeto práctico
hablar del tema y mucho menos querer justificar una exposición Lo realmente
atractivo de esta técnica es la capacidad de crear una perforación en una dirección
predefinida
Durante el proceso del proyecto de una línea de conducción, a lo largo de la ruta
establecida de manera inevitable han de realizarse cruces con obstáculos, ya sean
naturales, como ríos, zonas pantanosas o áreas de conservación, y artificiales,
como líneas de ferrocarril, autopistas o núcleos urbanos La manera tradicional de
realizar estos cruces supone la apertura de zanjas con la obvia consecuencia de
las interrupciones y dificultades que este proceso implica
En términos generales, la técnica de Perforación Horizontal Direccional permite la
instalación de tuberías sin afectar las condiciones del obstáculo, pues a diferencia
de las perforaciones usuales (verticales y horizontales), este tipo de perforación
posee la virtud de poder ser guiada para salvar los obstáculos mencionados
Debemos aclarar que si bien se ha esgrimido de manera implícita que está técnica
es novedosa, a nivel mundial realmente no lo es pues sus primeras aplicaciones
Perforación Horizontal Direccional Prologo y agradecimientos
registran ya algunos años El problema al que nos enfrentamos aquí es,
fundamentalmente, un problema de información
En nuestro país la introducción de este procedimiento ha sido lenta Justificamos
ésta aseveración tomada cuenta las referencias bibliográficas que en nuestro
idioma prácticamente son nulas. Esto ha generado, como consecuencia lógica, el
desconocimiento de este procedimiento, aún de parte de algunas autoridades
gubernamentales y son ellos los que deben realizar toma de decisiones sobre este
particular.
Es evidente entonces la necesidad de contar con información clara y oportuna de
este tema, de tal forma que permita presentar de una manera más que general,
los pormenores, procedimientos y consideraciones que deben realizarse para
ejecutar esta técnica con resultados convenientes para las partes involucradas
entiéndase: propietarios, contratistas y autoridades reguladoras.
La exposición siguiente espera cumplir con esta necesidad aunque desde una
perspectiva muy particular. No debemos olvidar que este trabajo es una tesis, y
como tal, estará siempre sujeta al riesgo de la comisión de errores y omisiones,
que serán sinceramente involuntarios.
Por último, debemos señalar claramente que el fin de esta exposición es exhibir,
de una manera general, en qué consiste la técnica de perforación horizontal
direccional y cómo se aplica a un caso práctico como lo es un cruce subfluvial,
específicamente cuáles deben ser los lineamientos para su ejecución y que
consideraciones deben efectuarse desde un punto de vista técnico, para lograr
una satisfacción comunitaria porque, a final de cuentas, de nada sirven los
mejores y más grandes logros tecnológicos si no cumplen con una función
principal: el beneficio del hombre y la sociedad.
Nota aclaratoria
Perforación Horizontal Direccional Nota aclaratoria
Nota aclaratoria
La ingeniería, al igual que otras áreas del saber humano, está sometida a un
proceso ininterrumpido de evolución. Este proceso natural de cambio es el
resultado de la actividad fundamental que caracteriza al conocimiento humano: la
investigación.
Como se ha apuntado previamente, el crecimiento del conocimiento ha exhibido
un comportamiento exponencial que ha permitido la consecución de logros
tecnológicos, capaces de ser experimentados en una generación.
Ejemplo de esto es que conceptos y procedimientos que hoy se tienen por
superados representaban, todavía hace pocos años, ideas firmemente
establecidas a la luz de los conocimientos que entonces eran aceptados como
suficientes o definitivos1.
Una vez entendido lo anterior, los que participamos en esta tesis, hemos
procurado presentar un trabajo de investigación y divulgación que esté soportado
por diversas fuentes convenientemente citadas y que en el momento de su
publicación representan el estado actual del conocimiento.
No obstante lo anterior y considerando la posibilidad constante del error humano y
los avances continuos en la ciencia y tecnología, amen la naturaleza del tema, no
es posible garantizar que la información aquí presentada sea, en cada uno de los
aspectos tratados, completamente precisa. Por esta razón rechazamos cualquier
tipo de responsabilidad por errores u omisiones o por los resultados obtenidos
derivados del uso de la información contenida en este trabajo.
1 Ejemplo de esta afirmación lo tenemos en lo manifestado por el Dr. Nabor Carrillo en el Prefacio del libro:
"Mecánica de Suelos 1". Juárez Badillo, Eulalio; Rico Rodríguez, Alfonso (2004). Mecánica de Suelos 1:
Fundamentos de la mecánica de suelos. México: Limusa.
Perforación Horizontal Direccional Nota aclaratoria
Se exhorta pues a los posibles lectores, a confirmar la información aquí plasmada
empleando otras fuentes que en su momento juzguen convenientes
Adicionalmente, se invita dentro del contexto de la evolución científica, a señalar
nuestras faltas, siempre considerando la principal característica de la ciencia la
critica y posterior corrección
Ciudad de México, octubre de 2007
Capítulo 1
Diseño de la investigación
Perforación Horizontal Direccional Diseño de la investigación
1. Diseño de la investigación
1 1 Planteamiento del problema
1 1 1 Síntomas y causas
Actualmente, desde un punto de vista global, la posesión del
petróleo es un asunto de muy elevada importancia, quizá el más
importante, tanto de países como de grandes empresas, prueba de
ello, es el conflicto bélico iniciado en Kuwait en el año de 1990, el
cual no tuvo más trasfondo que la derrama económica provocada
por este hidrocarburo
En nuestro país encontramos, al menos, tres razones que hacen
preciso el fortalecimiento de la industria petrolera, teniendo todas
fuertes conexiones entre si La primera, tal vez la más obvia y la
compartida entre todas las naciones, es el constante crecimiento
demográfico, en el año de 1950 contábamos un poco más de
25,000,000 de habitantes1, cifra que en la actualidad ha crecido
hasta 103,263,388 habitantes según el censo del año 20052
Como segundo motivo se puede apreciar, el uso generalizado de
todos los derivados del petróleo, presentes en casi la totalidad de
los materiales sintéticos, materia prima de nuestras prendas,
utensilios y aparatos, ademas del desmedido uso de petróleo, en su
papel de combustible, aspecto en el que no creemos necesario
profundizar Como ejemplo, si tomamos el caso de la entidad
federativa de Nayant, descubriremos un gigantesco crecimiento en
1 INEGI (2006) Censos de Población y Vivienda, 1895 a 2000 Consultado en 3, 12, 2007 en
www ineqi gob mx/est/contenidos/espanol/sistemas/eaov2000/1 OOhistona/epoblaOI asp':'c=986 2 INEGI (2006) Conteos de Población y Vivienda, 1995 y 2005 Consultado en 3, 12, 2007 en
www ineoí oob mx/est/contenidos/espanol/rutinas/ept asp?t=mpob00&c=5262
1 1
Perforación Horizontal Direccional Diseño de la investigación
el parque vehicular En 1980, en Nayant había 47 vehículos de
motor por cada mil habitantes, contrastando con los 165 vehículos
motorizados por cada mil habitantes, que para el 2002 fueron
registrados3
La tercera razón, pero no por eso la menos importante, tiene tintes
bastante particulares, es de todos conocido el hecho que la
economía de los Estados Unidos Mexicanos es, por llamarlo de
alguna manera, completamente dependiente de los precios en que
se cotice el barril del oro negro Ya para el 2003, la paraestatal
Petróleos Mexicanos (PEMEX) contribuía con 40 mil millones de
dolares, a manera de impuesto4
Siendo de nuestro conocimiento el impacto que el buen o mal
desempeño de la industria petrolera tiene sobre la vida de los
mexicanos, debemos tener presente lo importante que es superar
toda diferencia presente, entre nuestra infraestructura petrolera y la
ideal Para ello necesitamos un esfuerzo conjunto, proveniente
tanto de los poderes federativos, como de los trabajadores y
directivos de PEMEX y de los proveedores de servicios
A pesar de poseer, al año 2003, 57 mil kilómetros de oleoductos,
gasoductos y poliductos5, PEMEX necesitará, para su correcto
funcionamiento, la construcción futura de miles de kilómetros
adicionales
3 INEGI (2004) índice de motorización por entidad federativa 1980 a 2002 Consultado en 3, 12 2007 en
www ineai aob mx/est/contenidos/espanol/rutinas/ept asp9t=mamb1 37&c=5885 4 PEMEX, Sala de Prensa (2003) La industria petrolera mexicana Consultado en 3,14,2007 en
www oemex com/index clm?action=content§ionlD=8&catlD=42&subcatlD=1447 6 PEMEX, Sala de Prensa (2003) La industria petrolera mexicana Consultado en 3,14,2007 en
www pemex com/index cfml?action=content§ionlD=8&catlD=42&subcatlD=1447
1 2
Perforación Horizontal Direccional Diseño de la investigación
Como ingenieros, el aspecto en el que mejor podemos aportar
nuestro esfuerzo es el técnico, el cual posee innegables
consecuencias sobre el económico En la construcción y reparación
de la red de ductos, especialmente, el desarrollo de PEMEX se topa
con la dificultad de cruzar o sustituir los cruzamientos de obstáculos
naturales o artificiales Al realizar estos trabajos de la manera
convencional6, irremediablemente se tienen afectaciones
económicas y sociales de gran consideración
Además de los accidentes topográficos y las corrientes superficiales
de agua, el crecimiento de la infraestructura del país, con el único
fin de satisfacer las necesidades de la población, provee de
innumerables estructuras e instalaciones subterráneas y tuberías
que deben ser evitadas, adicionalmente, el impacto ambiental que
la instalación de una línea de conducción de hidrocarburos genera,
hacen que su construcción sea prácticamente inviable en zonas de
protección ecológica o en areas naturales protegidas
1 1 2 Pronóstico y control del pronóstico
En un futuro cercano, la construcción de los cruces con obstáculos
naturales o artificiales, como ríos, cañadas o vías terrestres de
comunicación, que requieren los proyectos de trazo de las líneas de
conducción de hidrocarburos se dificultará en razón de las
crecientes exigencias normativas en materia de impacto ambiental y
la procuración, en el marco social, de la menor afectación al
funcionamiento de la infraestructura existente
La situación anteriormente descrita, obliga a la búsqueda de
tecnologías que, aplicadas correctamente a procedimientos
6 Entendiéndose por esto la técnica de instalación de ductos, mediante la apertura de zanjas para su tendido y
colocación
1 3
Perforación Horizontal Direccional Diseño de la investigación
constructivos, puedan sustituir al método tradicional utilizado en la
construcción de cruzamientos de tubería para la conducción de
hidrocarburos, reduciendo de esta manera las afectaciones que
este provoca Lo deseable sera encontrar un procedimiento de
construcción que altere, al mínimo, las condiciones preexistentes en
el sitio durante la instalación de la tubería
1 1 3 Formulación del problema
En los proyectos de líneas de conducción de hidrocarburos ¿que
alternativa puede ser tomada para minimizar las afectaciones
provocadas por la construcción de un cruzamiento9 ¿qué
consecuencias acarrea esto9 ¿cuáles deben ser los hneamientos
técnicos de esa alternativa9 ¿qué tipo de información se requiere
para ejecuarlas y como debe ser analizada9
1.2. Objetivos
1 2 1 General
o Analizar la técnica constructiva de la Perforación Horizontal
Direccional en su aplicación a la construcción de cruces de
líneas de conduccción de hidrocarburos
1 2 2 Específicos
o Conocer los aspectos técnicos que sustentan al procedimiento
de Perforación Honzontal Direccional7
o Mostrar la normatividad existente relacionada con la técnica de
PHD
o Ejemplificar, mediante un caso práctico, la aplicación de los
criterios relativos a la técnica de PHD para resolver el problema
planteado por un cruzamiento subfluvial
7 En lo sucesivo al referirnos a la Perforación Honzontal Direccional lo haremos como PHD o técnica PHD N
de los A
1 4
Perforación Horizontal Direccional Diseño de la investigación
1.3. Justificación
La investigación propuesta pretende, a través de la recopilación de
información, perteneciente a cada una de las consideraciones técnicas
de la PHD, crear conciencia sobre la necesidad de generar referencias
de utilidad para el profesionista hispanohablante. No está de más resaltar
que la bibliografía disponible en español, es muy limitada, o es
prácticamente inexistente.
1.3.1. Justificación práctica
Teniendo en cuenta los objetivos de la investigación planteados, el
resultado de ésta permitirá conocer cuales debieran ser las
consideraciones técnicas para ejecutar la PHD de modo que
represente una solución acertada para la construcción de
cruzamientos en líneas de conducción de hidrocarburos.
1.4. Marcos técnicos de referencia
El estudio está sustentado, en gran medida, en el conocimiento de la
mecánica de suelos por cuanto a la caracterización de los mismos se
refiere para determinar la viabilidad de un determinado proceso
constructivo especializado.
Para ello es indispensable poseer nociones de ésta área de la ingeniería
por lo que el marco de referencia es principalmente la base teórica de
esta disciplina, aunque también es necesario poseer algunos
conocimientos de resistencia de materiales y equipo de construcción.
En este sentido, son de referencia obligada conceptos básicos como:
tixotropía, minerales de arcilla, boleos, nomenclatura SUCS, límites de
consistencia, resistencia al esfuerzo cortante, esfuerzo máximo de
tensión, radio de curvatura, lodos de perforación entre otros.
1-5
Perforación Horizontal Direccional Diseño de la investigación
1.5. Hipótesis de trabajo
La Perforación Horizontal Direccional, al ser una técnica constructiva que
facilita la construcción de cruzamientos subfluviales en los proyectos de
líneas de conducción de hidrocarburos requiere para su planificación y
ejecución contar con personal técnico y operativo que sea capaz de
obtener, manejar e interpretar la información respectiva.
1.6. Aspectos metodológicos
La realización de una investigación debe ser afrontada paso por paso,
partiendo de la inquietud y ciertos conocimientos en alguna materia que
resulta de interés, de ahí en adelante son diversas las etapas, pero a
final de cuentas la determinación del tema y del problema, la definición
de los objetivos y la formulación de las hipótesis, se traducen en mayor
dominio de la materia de estudio.
Complementario a estas actividades está el determinar el tipo de estudio
que representa a nuestra investigación, dicha clasificación es
subordinada, principalmente, al nivel de conocimientos del tema.
En nuestro caso particular, la investigación Perforación Horizontal
Direccional Un ejemplo de aplicación: cruzamiento subfluvial es un
trabajo que, por sus características, no podría encasillarse en sólo uno
de los tipos de estudio, lo hemos visualizado entre el tipo exploratorio,
por la reducida bibliografía que se puede obtener, y el tipo descriptivo,
principalmente por la necesidad de presentar al lector la problemática
inherente a la construcción de cruzamientos direccionales con ésta
técnica constructiva.
1-6
Perforación Horizontal Direccional Diseño de la investigación
Ahora, resulta importante precisar que el método utilizado para llevar la
investigación es el de observación donde la información en su totalidad
es tomada de fuentes bibliográficas
1 7 Estructura capitular
Para la consecución de los objetivos planteados y la verificación de la
hipótesis propuesta, hemos considerado conveniente la presentación de
la información de la siguiente manera
1 Diseño de la investigación Este capitulo se centra en la
determinación del problema, los objetivos e hipótesis, asi como la
definición de los marcos de referencia y la metodología de
investigación que habrá de ser adoptada
2 Introducción La necesidad de conocer esta técnica de construcción,
para poder ejecutarla y de ese modo resolver el problema definido en
el capítulo 1, es el tema central de este capitulo Se incluye una breve
introducción al desarrollo histórico de esta técnica hasta llegar a su
aplicación en nuestros días y los aspectos generales que rodean su
ejecución Aquí se pretende dar respuesta a preguntas como ¿qué
es la Perforación Horizontal Direccional9, 6que etapas la integran9,
¿que equipo se requiere9, ¿en qué condiciones se debe llevar a
cabo9, ¿cuándo se posibilita su uso9, etcetera, y es donde
desarrollaremos la parte mas extensa de este trabajo, procurando no
perder nunca de vista los objetivos planteados, aunque debemos
advertir que este capitulo es, por su propia naturaleza,
eminentemente técnico Trataremos por lo tanto de establecer
algunos criterios para la toma de decisiones que faciliten su
planificación y construcción
3 Ejemplo de aplicación La razón de ser de este capítulo es mostrar la
aplicación de la técnica de Perforación Horizontal Direccional para
1 7
Perforación Horizontal Direccional Diseño de la investigación
resolver el problema concreto de un cruzamiento subfluvial, como
parte integral de un proyecto de línea de conducción.
4. Conclusiones. Sirve este capítulo para generar las conclusiones
necesarias e invitar a la reflexión sobre la conveniencia de emplear
este método de construcción como una alternativa ventajosa, sobre el
método tradicional.
5. Anexos. Contiene diferentes puntos que complementan a los
capítulos precedentes, así como la exposición de un muestrario
fotográfico que ejemplifica la ejecución de ésta técnica constuctiva.
6. Glosario de términos. Los conceptos que se manjean con cierta
soltura y que se consideran relevantes para su mejor entendimiento,
se definen en esta sección.
7. Bibliografía. Se detalla el apoyo bibliográfico que soporta a este
trabajo de investigación, el cual se encuentra organizado por
capítulos.
Con estos antecedentes, pretendemos preparar el escenario donde
exhibiremos las características inherentes a la técnica de Perforación
Horizontal Direccional en su aplicación a la construcción de cruzamientos
subfluviales para así, de manera indirecta impactar en la satisfacción de
las demandas que requiere nuestro país en materia de suministro de
servicios, específicamente en la participación en los proyectos de líneas
de conducción de hidrocarburos.
1-8
Capítulo 2
Qué es la Perforación Horizontal Direccional
j * 5 8 * 8 *
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
2. Qué es la Perforación Horizontal Direccional (PHD)
2.1. Generalidades La Perforación Horizontal Direccional (PHD) es una técnica de
construcción de reciente desarrollo que posibilita la instalación
subterránea de infraestructura de servicios1 sin la necesidad de realizar
zanjas cuando, por requerimientos del proyecto geométrico del trazo de
la línea de conducción, se deben salvar cruces con diversos obstáculos,
ya sean naturales como ríos, áreas ecológicas o de protección, zonas
pantanosas de difícil acceso, etcétera, o artificiales, es decir, creados por
el hombre, sean estos vías terrestres de comunicación y núcleos urbanos
por mencionar algunos.
Las principales ventajas inherentes a la aplicación de esta técnica
comprenden: un impacto ambiental prácticamente nulo; la posibilidad de
realizar cruces en cauces de ríos y vías terrestres de comunicación sin
afectar las condiciones de flujo y servicio, respectivamente, y la
eliminación de la afectación a la infraestructura existente2.
La técnica de Perforación Horizontal Direccional (técnica PHD) comparte
ciertas características con la perforación vertical de pozos de agua e
hidrocarburos, con la diferencia fundamental de la direccionalidad pues
en este proceso, la herramienta de ataque o perforación puede ser
conducida por el suelo, tanto en la dirección vertical como en la
horizontal, siguiendo una trayectoria pre-establecida, definida, entre otras
cosas, por el radio de curvatura de la tubería a instalar. Destacan en este
En el contexto de este documento, se entiende por "infraestructura de servicios" a la red de tuberías que
proporcionan el servicio de conducción de combustible, agua, drenaje, electricidad y comunicaciones, entre
las más importantes. 2 La realización de los cruces citados para salvar obstáculos naturales o artificiales reciben el nombre genérico
de Cruces Direoaonales cuando son construidos mediante el empleo de la técnica PHD
2-1
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
proceso que, a diferencia de la perforación vertical, los puntos de entrada
y salida están localizados sobre la superficie en ubicaciones distintas.
Diferenciándose, a su vez, de la perforación horizontal o tuneleo, por
entrar de la superficie y salir a ella, es decir, por no mantenerse a
profundidad constante.
Fig. 2.1 Esquema general de la técnica de Perforación Horizontal Direccional.
El movimiento de perforación generalmente se realiza en un plano
vertical que contiene longitudinalmente a la línea de perforación,
constituida por la cabeza y la sarta de perforación. Para la ejecución de
esta técnica constructiva se hace necesario el empleo de equipo de
construcción especializado del cual se hará mención más detalladamente
en secciones posteriores.
2.2. Antecedentes
En nuestro país como en el mundo, el constante y acelerado crecimiento
demográfico aumenta en dificultad la tarea de satisfacer las necesidades
básicas de la sociedad, principalmente en los rubros de servicios de
infraestructura y comunicaciones. Para la consecución de esta meta es
vital la coordinación de diferentes entidades gubernamentales que,
desafortunadamente en ocasiones, trabajan a ritmos diferentes, al
atender a intereses que poco o nada tienen que ver con el desarrollo del
2-2
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
país, generando con esto un crecimiento desordenado de las redes de
servicios
Aunado a lo anterior, la emergente normatividad en materia de protección
ambiental prácticamente imposibilita, o en el mejor de los casos dificulta3,
la ejecución de los proyectos necesarios para cubrir tales servicios, los
cuales resultan imprescindinbles para toda comunidad que no desee
alejarse del proceso de evolución social demandado por los tiempos
actuales
La satisfacción oportuna y adecuada de las necesidades de servicios
urbanos, no únicamente en forma, sino en tiempo y costo, requiere, de
manera obligada, del empleo de técnicas y procedimientos acordes con
el desarrollo tecnológico existente De lo contrario, todos los esfuerzos
serían insuficientes por la gran magnitud de los crecientes requerimientos
de la población.
Para atender algunas de las necesidades planteadas, el Gobierno
Federal, a través de diferentes entidades paraestatales, tiene como
propósito, entre otras actividades, la creación de la infraestructura
necesaria Un ejemplo palpable de este hecho es la construcción de
líneas de conducción de hidrocarburos que la entidad paraestatal
"Petróleos Mexicanos" (PEMEX) considera dentro de sus programas de
desarrollo.
De hecho, esta paraestatal señala que "En los próximos años, como
consecuencia del desarrollo de nuevos proyectos de transporte de
Esta afirmación no pretende desmeritar las actividades de protección ambiental, las cuales evidentemente
tienen elevada importancia Únicamente se desea enfatizar el obstáculo que esto representa desde un punto
de vista eminentemente técnico dentro del ámbito de la construcción, por cuanto a los procesos de
programación y entrega de obra en el menor tiempo posible que eventualmente hayan sido establecidos N
délos A
23
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
hidrocarburos, se tiene previsto el diseño y construcción de nuevos
ductos terrestres, sin olvidar las fases de inspección y mantenimiento
para ductos existentes"4
Durante el proceso del proyecto de trazado de líneas de conducción, se
presentan innumerables circunstancias que condicionan el trazo
geométrico de la línea en particular Los problemas fundamentales que
se plantean en este tipo de proyectos son cuatro5:
- Material del tubo
- Diámetro interior del tubo
- Espesor del tubo
- Trazo
La resolución adecuada de estos problemas depende de la obtención de
datos básicos, algunos proporcionados como especificaciones
constructivas.
- Naturaleza del fluido a transportar
- Caudal o gasto
- Puntos nodales del trazo (los cuales son los puntos de comienzo,
finalización y de paso obligado de la línea de conducción)
Como puede apreciarse, el trazo es un aspecto de importancia
fundamental en el proyecto de una línea de conducción, de cuya correcta
solución dependerá en gran medida el funcionamiento adecuado del
proyecto en su conjunto.
Petróleos Mexicanos (2006) NORMA NRF-030-PEMEX-2006 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN, INSPECCIÓN Y
MANTENIMIENTO DE DUCTOS TERRESTRES PARA TRANSPORTE Y RECOLECCIÓN DE
HIDROCARBUROS Mexico, D F PEMEX 5 Cegarra Plane, Manuel (1988) Proyecto de trazado de conducciones de fluidos y tuberías de transporte
Revista de Obras Públicas, Noviembre, págs 1043 a 1062
24
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
A este respecto, las condicionantes del trazo se pueden clasificar en
cuatro diferentes rubros6:
- Condicionantes intrínsecos
• De tipo hidráulico según la naturaleza del fluido a transportar.
- Condicionantes naturales
• Relieve topográfico
• Geotécnica
• Ríos y cursos de agua
• Agresividad del suelo
• Impacto ambiental
- Condicionantes humanas o artificiales
• Infraestructuras y planeamientos urbano e industrial
• Ocupación temporal y servidumbres. Uso del suelo
• Carreteras y ferrocarriles
• Líneas eléctricas
• Otras infraestructuras
- Condicionantes de construcción
Dentro del contexto de este trabajo de investigación, las condicionantes
naturales, por cuanto se refiere a los ríos y cursos de agua, representan
un punto singular del trazo desde los puntos de vista económico y
técnico, pues la instalación de la tubería en estos puntos requiere un
tratamiento especial, a diferencia del tendido general de la tubería en
otras zonas. Evidentemente, el cuidado que debe prestarse en este tipo
de instalación estará siempre en función de la importancia del río a
cruzar (v.g. si es navegable, profundo, caudaloso, etcétera).
Cegarra Plane, Manuel. Opere citato.
2-5
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
En el trazo geométrico de las lineas de conducción de hidrocarburos, las
decisiones fundamentales que deben hacerse a este respecto son dos el
sitio del cruce y el tipo de cruce
Con relación al sitio del cruce, diremos que este influye decisivamente en
el costo final del proyecto de la linea de conducción, razón por lo cual las
características topográficas, geotecnicas e hidrológicas deben ser
estudiadas a detalle en una amplia zona7 (conocida como zona de
influencia)
Por cuanto se refiere al tipo de cruce, tradicionalmente se han
considerado únicamente dos tipos aereo y subálveo
El cruce aéreo o en puente se realiza llevando a la linea de conducción
por arriba del cuerpo de agua Este cruce puede hacerse básicamente de
dos formas distintas8
• Utilizando un puente o cualquier tipo de obra existente, o
• Empleando tubería autoportante en arco o colgada, o con algún
tipo de estructura de refuerzo (armaduras)
El otro tipo de cruce, de mayor interés para nosotros, es el cruce
subálveo que considera la ejecución de una zanja para el tendido y la
instalación de la tubería y su posterior rellenado, complementando estos
trabajos la ejecución de las obras adicionales de desvío y canalización
del flujo En este tipo de obras se debe dar especial atención al efecto de
7 Cegarra Plane, Manuel Opere citato 8 Cegarra Plane, Manuel Opere citato
2-6
Perforación Horizontal Direocional Que es la PHD
arrastre que el agua ejerce sobre las partículas del lecho del rio9 y la
evolución del cauce y de sus margenes
Para este tipo de cruce, el empleo de la técnica PHD como alternativa al
método tradicional de apertura de zanjas, representa verdaderas
ventajas, siendo las principales
• La rápida instalación de la tubería frente al método tradicional
• Al alojarse la tubería muy por debajo del lecho del río10,
proporciona una protección segura contra anclajes, dragados y
socavaciones
• No altera las condiciones de flujo mientras se realiza el cruce
• Los daños al medio ambiente son mínimos a comparación de
los métodos tradicionales
La perforación direccional puede ser empleada en una amplia variedad
de circunstancias, sin embargo no es el método óptimo en todas las
condiciones La formación subterránea de mayor dificultad para cualquier
método empleado en la construccióon de cruces subálveos son los
suelos sueltos (por ejemplo las gravas y boleos), debido a la carencia de
cohesión entre sus partículas componentes11, lo cual dificulta los
procesos de perforación y limita enormemente el uso de lodos de
Este fenómeno de arrastre de partículas en el lecho de un no se conoce como socavación y es de
importancia fundamental, ademas de en los procesos de instalación de tuberías, en el comportamiento de las
cimentaciones de estructuras civiles como puentes N de los A 10 La Norma NRF 030 PEMEX 2006 ibidem, en su parágrafo 8 1 115 1 Cruzamiento con ríos o cuerpos de
agua, establece que "Cuando se utilice perforación direccional el espesor mínimo de capa de tierra debe ser
6 m, entre el fondo del lecho del no y el lomo de la tubería conductora, ' 11 En este tipo de suelos, se presenta un fenómeno conocido como el efecto canica' que resulta simple de
visualizar al meter la mano en una bolsa llena de canicas (elementos sin cohesion) estas se desplazan y, al
reitrar la mano, las canicas desplazadas rápidamente llenan el espacio ocupado previamentemente por la
mano
27
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
perforación, por lo que la presencia de este tipo de suelos impide la
aplicación de la técnica PHD, siendo esto su principal desventaja
2 3. Origen de la Perforación Horizontal Direccional
La técnica de Perforación Horizontal Direccional es el resultado final de
de la combinación de una sene de circunstancias que se fueron
presentando desde principios del siglo XX hasta pmcipios de la década
de los 70, dónde la necesidad de realizar pozos petroleros no verticales,
fue quizá, el primer paso, debido principalmente a que los mantos de
aguas freáticas susceptibles de una explotación utilitaria, normalmente se
encuentran a profundidades menores que los mantos petroleros, por lo
que gran parte de desarrollo tecnológico se enfocó en la explotación de
éstos últimos
Al igual que en otras areas de la ciencia y de la técnica, el
descubrimiento de la perforación direccional se logró a partir "de las
experiencias derivadas de la desviación fortuita del hoyo durante la
perforación rotatoria normal"12, posteriormente, con el paso del tiempo se
logró perfeccionar la tecnología capaz de controlar de manera
intencional el grado de inclinación, además del rumbo y desplazamiento
lateral a la cabeza de perforación para poder alcanzar el objetivo final
La autoría de la Perforación Horizontal Direccional es un tanto incierta
De manera generalizada se ha establecido que Martín Cherrington
(propietario de la empresa contratista Construcciones Titán, en los
Estados Unidos de América) fue la persona que llevó a cabo los primeros
trabajos de perforación direccional para instalación de tuberías
La perforación direccional existía desde hace algunos años, cuando la
industria petrolera ya había desarrollado la tecnología adecuada para
12 El Pozo Ilustrado (1998) Caracas Petróleos de Venezuela, S A
28
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
realizar pozos no verticales con el propósito, entre otros, de recuperar o
"pescar" el equipo de perforación atascado de los pozos verticales
Siendo Martín Chernngton13 capataz en una obra para colocar cable de
líneas telefónicas en el área de Los Ángeles, en el año de 1963, observó
como otro contratista, que había llegado semanas después que él,
empleaba una técnica de perforación, en vez de la apertura de zanjas,
para instalar cable similar en tamaño y longitud, logrando finalizar los
trabajos un par de semanas antes que Chernngton y con la característica
adicional de la limpieza en el sitio de la obra, durante y después de la
construcción. Esta observación provocaría una idea que generaría una
nueva industria: la Perforación Horizontal Direccional.
Durante los años siguientes, M. Chernngton adecuó y perfeccionó
diversos equipos de perforación para lograr la instalación de diversas
tuberías, sin embargo el trabajo que dio inicio formal a esta industria lo
constituyó el cruce horizontal direccional subfluvial en el río Pájaro en
Watsonville, California, al sur de San Francisco14, en el año de 1971.
Este trabajo consistió en instalar, para la compañía gasera PG&E, una
línea de conducción de gas bajo el lecho del mencionado río. La
particularidad del trabajo estaba en las características del material del
sitio. Después de realizar una investigación geotécnica, se determinó
cómo inviable realizar la apertura de zanjas para la instalación del ducto,
pues el río15 presentaba, en su ribera oeste, un talud de
13 La mayor parte de la exposición que continua a estas lineas fue tomado de. Chernngton, M (1998) How
the HDD Industry Began Consultado en 02,14,2007 en www trecnhlessdataservice com 14 Scheuble, Leopold (Edición especial 13/2004) Trenchless technologies in pipeline construction 3R
International Journal lor piping, engineering, practice 15 Segun la American River Organization, el no Pájaro fue designado, en el año 2006, como el río más en
peligro de desborde de los Estados Unidos de América
httoV/www.amencannvers ora/site/News27Daae=NewsArticle&id=8500&news iv ctrl=1137
2-9
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
aproximadamente 6 a 7 5 m de altura La mitad inferior de este talud
estaba formada por arenas y la mitad superior por suelo vegetal En la
ribera este, presentaba un talud con una altura aproximada de 1 5 a 1 8
m El lecho del no estaba conformado por arenas Mas alia de ambas
riberas se extendían tierras de cultivo
En un principio se considero la idea de ademar el lecho del rio hasta una
profundidad suficiente, de modo que permitiera la excavación e
instalación del gasoducto de 4" Sin embargo, debido al alto costo que
esto significaba, la idea rápidamente se desecho
Posteriormente se planteó la propuesta de excavar dos cajones
verticales, uno a cada lado del rio para, mediante un sistema de
perforación, instalar la tubería desde la parte inferior de uno de los
cajones, a la parte inferior del otro
Desde hace algunos años se sabía que en las técnicas de perforación
horizontal se presentaba un curioso fenómeno al querer perforar en línea
recta desde un pozo a otro en muchos proyectos y sin contar con una
tecnología de control direccional disponible, algunos tipos de
configuración de sartas de perforación y brocas barrenadoras tenían la
tendencia de perforar hacia arriba, saliendo a la superficie
inesperadamente Estas configuraciones de herramientas eran
consideradas entonces como fallas de diseño y desechadas
Tomando en cuenta lo anterior, Chernngton decidió llevar a cabo
diversos experimentos en el río Pluma, unas millas al norte de
Sacramento Las características que presentaba el subsuelo eran
similares a las del río Pájaro Después de realizar diversas pruebas,
Chernngton encontró que para diferentes ángulos de entrada, con
respecto a la horizontal, la cabeza de perforación salía a la superficie a
2 10
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
diferentes distancias, confirmando esto el hecho siguiente: dado un
ángulo de entrada óptimo y empleando equipo de perforación apropiado,
un obstáculo tal como un río podría ser cruzado usando las técnicas de
perforación horizontal. Así, la perforación horizontal sería un paso
revolucionario para eliminar todos los problemas asociados con métodos
convencionales de excavación de zanjas.
Confiando en que era posible cruzar el río
Pájaro usando las técnicas de perforación
<w i K j f horizontal, el esquema de emplear los dos
cajones fue abandonado.
H Sin embargo, antes de comenzar los trabajos,
Cherrington decidió investigar más sobre la
tecnología de perforación horizontal y sobre los
métodos de instrumentación disponibles para
guiar a la cabeza de perforación. Este sería el
primer intento de perforar direccionalmente,
desde un punto a otro en la superficie, bajo un
río usando instrumentos de perforación
Fig. 2.2 Primer equipo de Perforación Horizontal Direccional, según: M. Cherrington Óp. cit.
direccional.
Empleando un rudimentario dispositivo de control direccional, consistente
en una brújula y un giroscopio, que se encontraba ensamblado en la
cabeza de perforación, se pudo medir, con razonable precisión, su
azimut e inclinación. Una vez que este instrumento estaba en posición,
una cámara en miniatura con luz y un temporizador tomaba una
fotografía de la brújula y el giroscopio en un tiempo predeterminado,
permitiendo realizar lecturas periódicas para confirmar la trayectoria de la
perforación.
2-11
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Fue gracias a la curiosidad e inventiva de M. Chernngton y al apoyo
financiero de la empresa PG&E que se hizo posible la introducción de
esta técnica de Perforación Horizontal Direccional.
2.4. Normatividad
Dentro de la industria de la construcción, la ejecución de los diversos
procedimientos existentes necesariamente involucra el apego a
diferentes requerimientos que, en general, se conocen como normas. El
término norma (del latín, "regla"), tiene numerosas definiciones; desde un
punto de vista tecnológico, una norma es una especificación que
reglamenta procesos y productos para garantizar la mteroperabilidad.
Bajo esta acepción, las normas son documentos técnicos reconocidos
por la autoridad, y que son aplicables a múltiples campos, cuya
aplicación o cumplimiento es de naturaleza obligada para una
determinada actividad o proceso16. Las normas también representan
segundad; la ejecución de un proceso constructivo fuera de norma puede
representar un elevado riesgo para la persona que ejecuta el proceso
(contratista) durante la fase de producción, como para el usuario, en la
fase de operación.
En cuanto a la construcción, hay normas de cumplimiento obligado para
los aspectos más importantes, los cuales generalmente son
estructurales. A este respecto, existen normas que señalan el tratamiento
que debe dárseles a las cargas que actúan en las edificaciones y que
criterios deben seguirse para revisarlas; otras normas y reglamentos
obligan a cumplir ciertas condiciones para las instalaciones, etcétera. En
este sentido, cumplir lo establecido en las normas correspondientes,
implica una garantía de que sigue un procedimiento comprobado.
16 Si se desea hacer un tornillo, y que este sea compatible con los demás que hay en el mercado, se deben
cumplir las indicaciones que la norma técnica correspondiente indique al respecto N délos A
2-12
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Por cuanto se refiere a la PHD, aun no existe en nuestro país un
conjunto normativo que regule su operación técnica de manera
generalizada17, probablemente por ser esta técnica relativamente
novedosa
Sin embargo, existen algunas regulaciones (3 en total) que intentan
normar la construcción de cruces direccionales por cuanto se refiere a
sus características generales Estas regulaciones han sido elaboradas
por diferentes entidades, específicamente la Secretaría de Energía, la
Comisión Federal de Electricidad y Petróleos Mexicanos El surgimiento
de esta normatividad se deriva del hecho que, en el caso de las
paraestatales, en sus procesos de instalación de líneas de conducción,
sean éstos de hidrocarburos o de líneas energizadas respectivamente, la
técnica PHD representa de forma evidente, una ventaja altamente
competitiva, especialmente si se le compara con el método tradicional de
apertura de zanjas
A continuación se exhibe una tabla que señala principalmente el nombre
de la norma, su identificación y la sección o capítulo correspondiente que
involucra a la PHD
17 No se considera aquí como marco normativo expreso de la PHD las manifestaciones ambientales
necesarias para la ejecución de cualquier proceso constructivo que de manera directa afecte al medio
ambiente a través de residuos que, en este caso y por su propia naturaleza, resultan ser de manejo especial
N de los A
2-13
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Tabla 2 4-1 Normas existentes en Mexico que involucran a la PHD Norma Emisor Fecha Tipo Capitulo/Sección de la norma
PROY-NOM-012-
SECRE-2000
Transporte de Gas LP por ductos Diseño Construcción Operación y Mantenimiento
Octubre de 2001
Proyecto de Norma
6 Diseño 6 5 Obras especiales 6 5 1 Protección contra riesgos naturales 6 5 1 5 Cuando el cruzamiento bajo una
comente fluvial se efectué mediante perforación horizontal direccional esta debe realizarse con base en el resultado de los estudios tanto de mecánica de suelos como de impacto ambiental Asimismo la tubería se deberá proteger contra la abrastón al desplazarla dentro de la perforación
CFE-IC
Normas de Distribución Construcción Lineas Subterráneas
Norma vigente
3 Construcción 3 3 Obra civil 3 3 2 Perforación horizontal dirigida A) Condiciones del terreno B) Ruidos de perforación C) Aditivos para fluidos de perforación D) Perforación E) Ampliación en retroceso F) Tapón Hidra lock G) Rendimientos H) Descripción I) Procedimiento
1 Condiciones de trabajo 2 Condiciones del suelo y subsuelo 3 Equipos y ejecución 4 Condiciones de la superficie 5 Segundad
NRF-030-
PEMEX-2006
Diseño Construcción Inspección y Mantenimiento de Ductos Terrestres para Transporte y Recolección de Hidrocarburos
Febrero de 2007
Norma vigente
8 Desarrollo 8 1 Diseño 8 111 Requisitos adicionales para el diseño 8 1 1 1 5 Cruces 8 1 11 51 Cruzamiento con nos o cuerpos de
Los cruzamientos de los ductos con nos o cuerpos de agua requieren de un análisis y diseño para disminuir el nesgo de contaminación en caso de fuga del hidrocarburo Estos cruzamientos pueden realizarse de dos formas aéreos y subfluviales Para efectuar los cruzamientos subfluviales deben usarse tubos lastrados o anclajes con el fin de garantizar la estabilidad del ducto (ver subinciso 818 ) El diseñador debe evaluar la necesidad de instalar derivaciones en este tipo de cruces (By pass)
Los pnncipales factores que se deben considerar en el diseño de un cruce bajo el agua son
Velocidad de comente Turbulencia Socavación y azolve Desplazamiento de nberas Cambios de temperatura Calado de embarcaciones Corrosión
Flotación Estadísticas de incremento de nivel debido
a variaciones climatológicas • Historia! del cauce natural
Cuando se utilice perforation dlrecclonal. el espesor mfnimo de capa de tierra debe ser 6 m, entre el fondo del lecho del río y el lomo de la tubería conductora el esfuerzo elástico generado por el radio de curvatura no debe exceder el 54% del SMYS Asimismo la tubería debe tener doble capa de la protección anticorrosiva especifica para este servicio y condiciones de exposición, conforme a 8 1 101 1
2-14
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Como puede apreciarse de la tabla anterior, las normas existentes en
nuestro país únicamente se limitan a establecer hneamientos generales
para la aplicación de este proceso constructivo, en ellas no se establecen
regulaciones técnicas que puedan considerarse en el proceso de diseño
y construcción de los cruzamientos
Si se considera que en Estados Unidos, por citar un ejemplo, existen
normas técnicas de diseño como las del American Petroleum Institute
(API), específicamente las Recommended Practice for Planning,
Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms—Working Stress
Design (API Recommended Practice 2A-WSD) que, si bien no fueron
creadas específicamente para la técnica PHD, ciertamente resultan
aplicables al diseño de tuberías para su instalación con esta técnica,
resulta evidente que en nuestro país aún falta mucho por hacer
2.5. El procedimiento constructivo
Actualmente en nuestro país el uso de la Perforación Horizontal
Direccional se encuentra restringido en gran parte debido a la carencia
de la información respecto de cómo funciona.
De manera generalizada se ha supuesto que ésta técnica es similar a la
elaboración de un pozo o un túnel en donde se requiere de un proceso
de barrenación. Esto es cierto únicamente en materiales geológicamente
duros como roca sana no fracturada, dónde las paredes de la perforación
son capaces de autosoportarse La mayoría de los cruzamientos de
tuberías con la técnica PHD realizados a hasta la fecha han sido
ejecutados en suelos blandos compuestos, generalmente, de depósitos
aluviales o arenas. En este tipo de suelos, que no presentan la
capacidad de sostenerse, es evidente el empleo de un sistema de
ademado.
2-15
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
En términos generales, el proceso de PHD comienza con una pequeña
perforación piloto, convenientemente guiada, en la que diferentes tipos
de herramientas como brocas o trépanos son empleadas para aflojar al
suelo al mismo tiempo que este es mezclado con una solución
estabilizante generalmente a base de lodos bentoníticos, que es
suministrada por inyección a través del cuerpo de la sarta de perforación,
para facilitar el avance
Una vez que se ha completado esta etapa, esto es, que la cabeza de
perforación ha salido a la superficie en el punto de salida y que la
perforación tiene el diámetro suficiente para albergar a la tubería, la
instalación de esta última se realiza mediante un sistema de tracción a
través de la ruta previamente elaborada Durante esta etapa un poco del
suelo original junto con el fluido son comprimidos hacia las paredes de la
perforación y el suelo restante es expulsado fuera de la misma Como
todo proceso constructivo, la Perforación Horizontal Directorial tiene sus
etapas de planeación. eiecución y control. A pesar de que cada una de
estas etapas tiene sus propias características que las definen de manera
unívoca, nunca deberá pensarse que éstas se encuentran aisladas o que
son independientes una de la otra
2 16
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
La planeacion ciertamente pudiera considerarse como la etapa inicial del
proceso, sin embargo, incluso durante la ejecución de éste es muchas
veces necesario replantear el procedimiento, incluso desde su inicio18 y
adicionalmente, el control que sobre el procedimiento pudiera ejecutarse,
nace precisamente en la planeacion, ahí se define, de un modo implícito,
que aspectos deberán ser controlados, esto es, cuales son los factores
críticos del proceso que requieren de una vigilancia especial o detallada
El procedimiento constructivo de la PHD se puede resumir en cuatro
etapas generales.
o La exploración preliminar
o La perforación inicial o piloto
o El ensanchamiento de la perforación inicial
o La instalación de la tubería
A continuación se esboza de manera algo detallada cada una de estas
etapas
2.5.1 La exploración preliminar
Quizá la etapa de mayor trascendencia para aplicar con éxito esta
técnica sea la exploración preliminar. Esta etapa tiene como
objetivo el establecimiento del modelo geotécnico y las
condiciones físicas en las que habrá de ejecutarse la PHD y debe
abarcar desde la exploración superficial de campo hasta la
exploración subterránea19
Esto que en principio no debiera suceder, suele tener como origen, desde una incorrecta apreciación del
problema a resolver, hasta una deficiente exploración (en su caso) y consecuentemente una inadecuada
determinación de las condiciones en las que se llevara a cabo el proceso N délos A 19 La magnitud de esta etapa se hace evidente tomando en cuenta la importancia que, para cualquier proyecto
de ingeniería, representan las investigaciones geotécnicas, pues estas permiten evaluar todas aquellas
condiciones del comportamiento de los suelos que eventualmente pudieran afectar al diseño, construcción y
2 17
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Dependiendo del sitio donde pretenda llevarse a cabo la
construcción del cruce direccional, será necesario determinar,
además, la existencia y ubicación de instalaciones y/o estructuras
que eventualmente pudieran representar problemas para la
instalación de la tubería del propio proyecto de línea de
conducción. A este respecto lo prudente será acudir con las
autoridades correspondientes para obtener esta información y
evitar situaciones de nesgo.
Para el establecimiento de las condiciones físicas del sitio donde
pretenda llevarse a cabo la construcción direccional, es
fundamental la realización de trabajos de investigación geotécnica,
independientemente de los trabajos en la superficie como son la
determinación de la configuración del suelo (topografía) y del
fondo del cuerpo de agua o río (batimetría). Estos trabajos,
especialmente en las primeras etapas del desarrollo del proyecto
(i.e. la planeación) servirán para establecer las condiciones
geológicas que determinarán el sentido y tipo de las
Investigaciones siguientes, es por ello que se requiere que
personal con experiencia planee y supervise la ejecución de las
mismas. En este sentido, dichas investigaciones geotécnicas
deben ser ejecutadas conjuntamente por geólogos e ingenieros ya
costo final del proyecto, ya que por el contrario, la insuficiencia en las investigaciones geotécnicas, los errores
en la interpretación de los resultados obtenidos o en la presentación de los mismos de una manera clara y
entendible, pueden contribuir a generar diseños inapropiados, retrasos en los programas de construcción,
modificaciones al presupuesto original, uso de material de préstamo de baja calidad (en su caso), daño al
medio ambiente del sitio, trabajos de remediación postenores a la construcción, e incluso la falla de la
estructura. Adicionalmente, las condiciones geológicas de un sitio influyen de manera importante en el
impacto ambiental y en el diseño de las medidas de mitigación y por ello una parte importante de estas
investigaciones es observar, determinar y reportar aquellas condiciones relativas al impacto ambiental N de
los A A partir de experiencias propias en el desarrollo de actividades profesionales dentro de la Dirección
General de Servicios Técnicos de la SCT
2-18
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
sean geotécnicos o civiles que posean preparación adecuada y
experiencia en este campo. En la mayoría de los casos de
aplicación de la técnica PHD, al tratarse de una fase especializada
en el proyecto de diseño de líneas de conducción, las
investigaciones geotécnicas serán detalladas.
<-S2SSSSU TSSSf-* ¡•Mttmt» «mmm
Exploración preliminar
Fig. 2.3 Esquema representativo de la actividad de Exploración preliminar.
El tamaño y tipo de investigación estará en función de la magnitud
del proyecto, por ejemplo, para grandes y complejos proyectos, las
investigaciones geotécnicas pueden requerir inspecciones
geológicas altamente detalladas20.
Dentro de esta etapa, la consideraciones que deben efectuarse
para la correcta ejecución de la técnica PHD se centran en dos
aspectos fundamentales:
A. La naturaleza intrínseca del proceso de construcción que
involucra:
Para obtener mayor información respecto a las investigaciones geotécnicas, recomendamos la lectura del
manual del cuerpo de ingenieros del ejercito de Estados Unidos (US Army Corps of Engineers) (2001). EM
1110-1-1804 ENGINEERING AND DESIGN - GEOTECHNICAL INVESTIGATIONS. Washington, DC: USbCE.
2-19
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
a. El corte de las formaciones del suelo del sitio y su
incorporación a los lodos de perforación para crear una
mezcla capaz de fluir
b. El mantenimiento continuo y estable de las paredes de
la perforación de modo que la mezcla pueda fluir.
c. El Transporte de los cortes resultantes de la perforación
(suspendidos en la mezcla) para permitir la instalación
de la tubería.
B. El diseño de la ruta o trazo de la perforación, donde las
investigaciones geotécnicas deben enfocarse, además de la
geología local, particularmente en las condiciones geotécnicas
e hidrológicas del sitio del cruce21 y considerando la naturaleza
del obstáculo a salvar.
Antes de efectuar los trabajos de investigación del sitio del cruce,
es necesario establecer primeramente el tipo de cruce. A este
respecto se distinguen dos tipos22:
- Aquellos cuyas características geométricas y de
comportamiento cambian con el tiempo como ríos, zonas de
contaminación, etcétera, es decir que poseen la capacidad
natural de expandirse y/o reubicarse con el paso del tiempo23,
por ejemplo las riberas de ríos.
- Aquellos cuyas características geométricas y de
comportamiento son invariantes con el tiempo, como carreteras,
21 Canadian Association of Petroleum Producers (2004) Planning Horizontal Directional Drilling for Pipeline
Construction Calgary & Alberta, Canada CAPP 22 Hair, Charles W, III (1994). Site Investigations Requirements for Large Diameter HDD Projects. Baton
Rouge, Lousiana New Advances in Trenchless Technology 23 En términos concretos, para determinar las condiciones en que será afectado un río, podemos obtener
ayuda de la potamología, y asi establecer el comportamiento de erosión y sedimentación del lecho del río N.
délos A
2-20
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
líneas de ferrocarril, etcétera, es decir, sus propiedades
geométricas no se alteran con el paso del tiempo.
Para la ejecución de la técnica de PHD se deben establecer
totalmente las condiciones geotécnicas del sitio ya que las
características del mismo, tanto naturales como artificiales
determinarán la manera en la cual se desarrollará la técnica,
adicionalmente la ejecución del proceso de construcción de la
PHD implicará la respuesta del material subyacente tanto en el
corto como mediano plazo.
Para establecer correctamente las condiciones del sitio del cruce
antes y durante la ejecución de la técnica PHD, es conveniente
dividir estas en dos grandes grupos: las condiciones pasivas y las
condiciones activas, las cuales son definidas a continuación24:
Condiciones pasivas. Entenderemos por condiciones pasivas
todas aquellas características propias del sitio y material
subterráneo "tal y como esté" es decir, antes de ejecutar los
trabajos de perforación direccional. Específicamente, estas
condiciones se integran por:
- Las condiciones geológicas.
- La topografía y batimetría.
- Aspectos geotécnicos.
Estos aspectos geotécnicos definen las condiciones en que se
encuentra el material subyacente del sitio del cruce. Para
facilidad de su estudio estos aspectos se dividen en dos clases:
parámetros del material (resistencia, deformación y
Hair, Charles W, III (1994). Opere citato.
2-21
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
permeabilidad) e interacción de dichos materiales
(estratificación)
Respecto a los parámetros del material, para poder establecer
sus características de comportamiento, podemos considerar 4
grandes rubros
o Clasificación Para la construcción de proyectos de
cruzamientos con la técnica PHD, los principales
parámetros requeridos para efectos de clasificación
cualitativa son obtenidos de las pruebas que permiten
determinar las propiedades índice, peso volumétrico,
contenido de agua y límites de consistencia, además de los
parámetros de resistencia que exhiba el material en el sitio,
los cuales pueden determinarse mediante correlaciones con
la prueba de penetración estándar cuando ésta sea
aplicable25 Otro factor clave para clasificar a los suelos
(especialmente suelos gruesos) lo constituye la distribución
granulométnca de sus partículas que puede ser
determinada mediante un análisis granulométnco. En el
caso de materiales pétreos, las propiedades índice
necesarias para caracterizar cualitativamente al material
son peso volumétrico, dureza26 y su condición in situ
determinada mediante el RQD27 (Rock Quality Designation).
25 Recuérdese que para arcillas y suelos arcillosos las correlaciones establecidas con base en esta prueba no
son dignas de crédito W de los A 26 Generalmente determinada mediante la escala de dureza de Mohs a partir de los minerales constituyentes
N de los A 27 Este índice se define como el porcentaje de recuperación de testigos de roca de más de 10 cm de longitud
(medidos a lo largo de su eje) sin tener en cuenta las roturas frescas del proceso de perforación respecto de la
longitud total del sondeo Para determinar el RQD en campo o en la zona de estudio de una operación minera,
existen tres procedimientos de calculo
2-22
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Finalmente la determinación de la resistividad eléctrica del
material en su conjunto o su constitución mineralógica
pueden ser necesarias si se sospecha la existencia de
condiciones que pudieran afectar el buen desarrollo de los
trabajos posteriores, (v.g. condiciones que favorezcan la
corrosión, existencia de materiales sueltos, etcétera).
o Esfuerzos. La determinación de las propiedades mecánicas
de resistencia, mediante ensayes de laboratorio, en
muestras inalteradas de suelos (arcillas) y núcleos de
rocas, permiten obtener la información adicional para la
construcción de los cruzamientos con la técnica PHD, no
así para determinar su factibilidad. En el caso de suelos
arcillosos es de Importancia analizar, también, la
sensitividad de los mismos28. En este punto deben tenerse
presente las condiciones que eventualmente puedan
presentar suelos arcillosos desecados, los cuales podrían
presentar elevadas resistencias mecánicas pero también
exhibir condiciones de permeabilidad altas, especialmente
por la presencia de fracturas.
Primer procedimiento. Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo
mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1 5 m.
Segundo procedimiento. El cálculo está en función del numero de fisuras por metro, determinadas al
realizar el levantamiento litológico-estructural en el area o zona predeterminada de la operación
minera
Tercer procedimiento Consiste en determinar el número de fisuras por metro cúbico, determinadas al
realizar el levantamiento Irtológico-estructural en el área o zona predeterminada de la operación
minera
Guadarrama Robles, Fernando Shein-Tiá (2004) Apuntes de Mecánica de Suelos Aplicada I y II México,
D.F. Apuntes. Zea Carmelino, C, Rivera Constantino R. (2004). Notas sobre los fundamentos de la
Mecánica de Suelos. Mexico, D.F.. Facultad de Ingeniería UNAM 28 La sensitividad en las arcillas se define como la comparación de la resistencia al esfuerzo cortante del
material en los estados natural y remokteado N de los A
2-23
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
En el caso de suelos arcillosos de naturaleza plástica, la
determinación de los esfuerzos a los que están sujetos
estos en las etapas posteriores a la construcción, y para
evaluar las condiciones activas únicamente, normalmente
involucran la ejecución de pruebas de compresión triaxial
sobre muestras consolidadas. Dependiendo del propósito
de la evaluación, la medición detallada de las presiones del
agua de poro tendrán que ser efectuadas durante las
pruebas de compresión. Los resultados así obtenidos
proporcionaran información sobre el comportamiento de los
parámetros del suelo tan pronto como ocurra el proceso de
consolidación. Dado que los suelos gruesos no son
susceptibles de esta sufrir este proceso de consolidación,
estas pruebas son totalmente irrelevantes. Una vez que
hayan sido medidos y determinados directamentes los
parámetros de esfuerzo, pueden ser empleados para
determinar otras datos útiles como, capacidades de carga,
presiones activas y pasivas, etcétera. Logrando así
determinar no únicamente la habilidad del sitio para
soportar la construcción del cruce sino que muchos otros
aspectos relativos al mismo podrán ser analizados.
o Deformaciones. Las deformaciones que eventualmente
puedan presentarse, sean estas elásticas (inmediatas) o
debidas a un proceso de consolidación (diferidas), pueden
ser establecidas a través de varias técnicas numéricas, (v.g.
el método del elemento finito). Evidentemente el análisis de
las deformaciones esperadas deberá ser congruente con el
tipo de material que se encuentre en la zona del cruce,
además de estar en función de la presencia de aguas
freáticas. Los parámetros correspondientes para la
2-24
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
determinación de la magnitud de estas deformaciones se
pueden obtener de diferentes ensayos prueba esfuerzo
deformación, consolidación unidimensional, etcetera
o Aguas freáticas La correcta ejecución de la técnica PHD
está estrechamente ligada a la proximidad de agua libre
Consecuentemente, el potencial de fluctuación del nivel de
aguas freáticas, debido a causas naturales o humanas
como- precipitaciones pluviales, variación de cauces de
ríos, zonas de descarga, etcétera, deben ser determinadas
previamente, de preferencia durante las etapas de
investigación preliminar del sitio mediante los registros
apropiados de la exploración subterránea, pozos de
observación y barrenos de perforación profunda
Deberá dársele especial atención al efecto de flotación que
eventualmente pudiera presentar la tubería durante el
proceso de instalación, por lo que es imprescindible su
consideración en los análisis numéricos en la etapa de
proyecto
El modo en que los materiales del sitio se presentan definen
lo que se entiende como estratificación, es decir, ésta
define la distribución o depositación, características y forma
de combinación de los materiales encontrados en las
etapas de exploración preliminar. Como parte de la
estratificación, deben considerarse las condiciones
artificiales que eventualmente pudieran afectar la
construcción de un cruce con la técnica PHD, esto es: la
presencia de líneas de conducción u otras instalaciones
2 25
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
En esencia, la determinación del perfil estratigráfico
incorporando los aspectos geológicos, geotécnicos y
potamológicos, complementan la definición de las
condiciones pasivas de importancia para la correcta
ejecución de la técnica PHD.
Las condiciones pasivas mencionadas afectarán en mayor
o menor medida a la instalación de las tuberías durante y
posteriormente a la construcción29. De manera general, las
operaciones de perforación pueden ser efectuadas en casi
todos los tipos de suelos, con las excepciones indicadas
anteriormente (i.e. suelos gruesos sueltos), sin embargo,
ciertos materiales pueden representar problemas para el
direccionamiento de la sarta de perforación, para el
agrandamiento de la perforación inicial, especialmente el
agrandamiento final para la instalación de la tubería, y para
las actividades de instalación propiamente dicha. La
siguiente tabla exhibe la aplicabilidad de la perforación
direccional en función de las condiciones pasivas del sitio
del cruce:
Tabla 2.5.1 -1. Valoración de los parámetros para la ejecución de la técnica de Perforación Horizontal Direccional (PHD)30
Tipo de material
Arcilla muy blanda a muy fuerte, con presencia de fracturas por desecación
%G*
-
Aplicabilidad de la técnica PHD
Buena a excelente El taconamiento del anillo resultante que rodea a la sarta durante el proceso de perforación piloto puede permitir que se genere suficiente presión en el fondo de la perforación para lograr que la mezcla se filtre a través de las fracturas. Así mismo, a la profundidad de la penetración en donde se presente arcilla dura rodeada por suelos considerablemente débiles y/o sueltos-si esta perforación no es eiecutada con el suficiente ángulo de
Hair, Charles W, III (1994). Opere citato.
Tomado de Hair, Charles W, III (1994) Opere citato
2-26
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Arena muy suelta a muy densa con o sin trazas de gravas
Arena poco gravosa de muy suelta a muy densa
Arena gravosa de muy suelta a muy densa
Grava de muy suelta a muy densa
Roca
0 a 3 0
30 a 50
50 a 85
85 a 100
-
inclinación puede dar como resultado que la barrena de la sarta de perforación brinque a lo largo de la frontera de los materiales duros y débiles Las dificultades en el direccionamiento de la sarta de perforación son muy similares a las que se presentan cuando se atraviesan capas muy blandas Buena a excelente La presencia de aravas puede causar ligeros problemas de direccionamlento de la sarta de perforación Algunas imprecisiones en el direccionamlento pueden también resultar de atravesar materiales muy sueltos Es necesario el empleo de lodos de perforación - con la viscosidad, presión y volumen adecuados a las condiciones presentes - para mantener la estabilidad de la perforación durantes las etapas de perforación y ensanchamiento, especialmente en estratos sueltos
Marainalmente aceptable Las características y manejo de los lodos de perforación son críticos para lograr perforaciones horizontales y/o ejecutar curvas horizontales/verticales La penetración inclinada de un estrato normalmente presenta pocos problemas con el lodo de perforación apropiado Operaciones de inyección adicionales probablemente sean requeridas para limpiar la perforación ensanchada antes de colocar la tubería
Cuestionable La penetración horizontal para cualquier distancia apreciable, considerando la conducción en curvas, puede ser extremadamente difícil, sin considerar la calidad del fluido de perforación La penetración inclinada hacia/desde una capa perforable honzontalmente es posible pero el direccionamiento de la perforación piloto puede ser impreciso
Inaceptable Con la tecnoloaia y experiencia presente, especialmente en estratos densos, es casi imposible Tales materiales deben ser evitados o transitados en anqulos pronunciados Excelente a inaceptable Los materiales suaves y/o parcialmente intempenzados le ofrecen a la técnica PHD condiciones parecidas a las de las arcillas duras Si se encuentra en un estado solido, la tecnología de perforación - si bien consume tiempo y es costosa - es adecuada para perforar a través de roca
2-27
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
mas competente, especialmente en el plano horizontal débil Sin embargo, la penetración de roca solida, después de atravesar suelo no sedimentado o litificado puede dificultarse debido a la tendencia de la cabeza de perforación a "saltar" a lo largo de la superficie dura inferior Si se encuentra en una formación de cantos rodados, la perforación en roca competente es virtualmente imposible
* Porcentaje, en peso, de gravas presentes en la muestra
Condiciones activas. Las condiciones activas son aquéllas
características del suelo que resultan del proceso de ejecución de
la técnica PHD. Estas características incluyen la forma y
condiciones de la perforación, las respuestas de las condiciones
pasivas al proceso de perforación, los efectos producidos durante
la instalación de la tubería, y los efectos a corto y largo plazo
derivados del proceso de instalación de la tubería. Dentro de las
condiciones activas se tienen las derivadas de:
- La geometría del cruce.
- La ruta de perforación.
- Los vacíos subterráneos.
- La integridad del sitio.
- La instalación.
- El empleo de lodos de perforación.
La información obtenida de estas dos clases de aspectos
geotécnicos, en combinación con la definición del tipo de
obstáculo a salvar, proporcionan la información preliminar
necesaria para la planeación del diseño y construcción de la
técnica PHD. En este punto es posible entonces la elaboración del
informe final, el cual es el resultado de los trabajos de inspección y
caracterización del subsuelo cuando es afectado por una obra de
2-28
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
ingeniería y que han sido motivados por la necesidad de conocer
el comportamiento del terreno ante la influencia de la misma, y
que además de comprender los aspectos descriptivos formales del
terreno, comúnmente incluye ciertas recomendaciones para el
proyecto de la obra.
Dentro de las tareas que comprende la investigación geotécnica
se consideran tres grupos fundamentales: la prospección, la
caracterización de materiales y la asistencia técnica.
La prospección agrupa aquellos trabajos que tienen como objetivo
llegar a un conocimiento razonable de la geología del entorno de
la obra y en especial, del subsuelo. Son sistemas habituales de
prospección la realización de sondeos mecánicos o el uso de
métodos geofísicos.
La caracterización de materiales comprende en esencia los
ensayos sobre el suelo, bien sean realizados en el propio lugar en
el que se encuentra el mismo (llamados ensayos "in situ") o bien
sobre muestras tomadas durante la fase de prospección (ensayos
de laboratorio).
La asistencia técnica es precisamente la orientación que le
otorgará el ingeniero especialista a la información obtenida para
asesorar durante los trabajos de ejecución de la obra, en sus
etapas de investigación, desarrollo del proyecto y ejecución.
Creemos necesario hacer un paréntesis especial respecto de la
caracterización de los materiales. El objetivo final de ésta es el
poder establecer un modelo de comportamiento para cada tipo de
suelo, que pueda servir de base para prever la interacción con los
2-29
Perforación Horizontal Direcoional Que es la PHD
elementos a instalar durante la ejecución de la técnica PHD Es
evidente el hecho de contar con datos abundantes del terreno
mediante la realización indiscriminada de prospecciones y sus
correspondientes ensayos, pero dicha información sera totalmente
improductiva si antes, durante y después de los trabajos
correspondientes a la ejecución mismas del proceso constructivo,
los datos obtenidos no son empleados de manera lógica para
establecer de manera razonable el modelo geotécnico31 cuyo
objetivo, a su vez, es predecir de la manera más aproximada el
comportamiento del suelo en su conjunto, cuando éste es
sometido a una serie de solicitaciones mecánicas e hidráulicas,
principalmente, derivadas de su interacción con los elementos de
la obra
El modelo geotécnico es el conjunto de suposiciones que nos permiten pasar de un problema muy complejo
otro mas fácilmente abordable y sobre el que se podran establecer unas relaciones matemáticas En términos
generales, los modelos no son únicos, ni un modelo es bueno para todo, ni siempre el modelo mas complejo
es el mejor Finalmente, no debemos olvidar que, una vez realizados los análisis correspondientes, del
modelo hay que regresar al mundo físico real, es por esto que el modelo debe ser lo suficientemente bueno
para que los resultados que proporcione se ajusten relativamente bien a la realidad Dicho de otra manera, la
modelación es la habilidad para describir la situación problemática que confronta un analista En este sentido
el proceso de modelación consiste en la creación de una representación explícita del entendimiento que
poseemos de una situación Lo deseable para nosotros es que la modelación pueda expresarse a través de
relaciones matemáticas, sin embargo la modelación es esencialmente una descripción de entidades y las
relaciones entre ellas Una modelación puede poseer características cuantitativas o cualitativas, siempre que
estas sean utiles Atendiendo a los diferentes tipos de modelos (i e sus características), estos pueden
agruparse en tres grandes rubros
Analítico, el cual se compone de relaciones matemáticas o lógicas que representan leyes físicas que se
considera caracterizan el comportamiento de la situación que se quiere estudiar
Analógico, que es un modelo con apariencia física distinta al original, pero con comportamiento
representativo
- Icónico, que consiste en una version a escala del objeto real con sus propiedades relevantes
representadas lo más cercano a la realidad
La utilidad de un modelo reside en que con el se ayuda a aclarar el pensamiento acerca de un area de interés,
se ilustra el concepto, se auxilia para definir la estructura y la lógica y se facilita el diseño de la situación N de
los A
2-30
Perforación Horizontal Direocional Que es la PHD
Sin embargo cuando los resultados de las exploraciones
preliminares por medio de métodos directos de investigación sean
incompletas o las zonas a estudiar sean muy amplias y no sea
práctico ejecutar investigaciones directas, es altamente
recomendable el empleo de técnicas de investigación geofísica
tales como: refracción sísmica, resistividad eléctrica o métodos
gravimétricos entre los más comunes32.
Es necesario, sin embargo, tener presente que la aplicación de
estos métodos se encuentra afectado por las condiciones
presentes del suelo en el sitio y que algunas de las técnicas
empleadas pueden no ser apropiadas en todas las situaciones.
Dependiendo de las condiciones del sitio y de los materiales
subyacentes, las técnicas de exploración geofísica pueden y
deben ser usadas como complemento a las investigaciones
profundas efectuadas con los métodos apropiados, pero nunca
deberá pensarse que estas técnicas pueden sustituir
completamente a las investigaciones directas.
La siguiente sección ilustra, a manera de guía, la forma de
analizar la información proporcionada por los estudios
geotécnicos.
32 Estos métodos de exploración de geofísica enunciados no son mutuamente excluyentes e inclusive pueden
ser complementarios entre sí. Para mayor referencia sobre los métodos de investigación geofísica
recomendamos la lectura del libro de Ruiz Vázquez, Mariano, González Huesca, Silvia (2004) Geología
aplicada a la Ingeniería Civil. México, D F Noriega Editores). W. de los A
2-31
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
25 11 Interpretación de los resultados de laboratorio33
Como todos los materiales empleados en la construcción, el
suelo presenta ciertas propiedades que lo hacen mas o
menos adecuado para usarlo como elemento de algún
proceso constructivo, ya sea la forma o el tamaño de las
partículas, su mineralogía, color, olor y el comportamiento o
respuesta ante factores externos determinan cierta
propiedades que, dependiendo de la naturaleza cualitativa o
cuantitativa de las mismas, pueden clasificarse en tres
grandes grupos34
Propiedades índice que proporcionan información
cualitativa respecto del suelo tal que permiten una
clasificación rápida del mismo por cuanto se refiere al
tamaño de las partículas que lo componen (granulometría),
plasticidad, peso volumétrico, contenido de agua, etc
- Propiedades mecánicas que proporcionan información
cuantitativa y objetiva para determinar la resistencia del
suelo en términos numéricos, de su capacidad de carga y
de los asentamientos probables que presente ante cargas
externas, y
- Propiedades hidráulicas que específicamente determinar la
capacidad permeable que presenta el suelo, el cual es un
parámetro sumamente útil en las aplicaciones de
ingeniería pues condiciona en gran medida el
comportamiento mecánico que tendrá el suelo.
La información que sigue fue obtenida en gran parte de Gelinas, Marc M Mathy David C (2004) Designing
and Interpreting Geotechnical Investigations Consultado en 25, julio, 2007 en www ascelibrary org 34 Universidad Nacional Autónoma de Mexico, Facultad de Ingeniería, División de Estudios de Posgrado
Apuntes de Geología UNAM 2004
2-32
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
La importancia que reviste el adecuado estudio de estas
propiedades se hace evidente al analizar que a diferencia de
otros materiales de construcción como el acero o el concreto,
el suelo posee características intrínsecas no dependientes de
un proceso artificial el cual en ocasiones no permite su
mejoramiento, teniendo entonces que trabajar con él en
condiciones naturales, a diferencia del acero o del concreto
donde sus características o propiedades, como ya se ha
indicado, se pueden definir con anticipación mediante un
proceso industrializado.
Como en la mayoría de las técnicas de construcción sin
zanjas, tanto la factibilidad como los parámetros necesarios
para la operación exitosa de la PHD son determinados en
gran parte por las condiciones presentes en el subsuelo a lo
largo del alineamiento de la perforación propuesta, tal y como
se ha señalado anteriormente. Aunque de manera general se
ha aceptado que los estudios geotécnicos para estos fines
son necesarios, aún no se ha establecido un criterio general
que permita normar sobre el tipo de información que debe
obtenerse y su correspondiente tratamiento con objeto de
obtener resultados confiables y oportunos.
Cuando se analiza la información geotécnica es de
importancia fundamental identificar y separar aquellas
condiciones geotécnicas que pueden impedir totalmente ia
realización de un cruce con esta técnica de aquéllas
condiciones que únicamente pueden significar problemas
capaces de ser solucionados.
2-33
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Debido a que el éxito en la ejecución de la PHD depende de la
habilidad de crear y mantener una perforación estable y de
una mezcla eficiente para el transporte de cortes, y debido a
que esta técnica de manera general no requiere la
construcción de ademes u obras de retención, las
características de los suelos alterados y remoldeados, más
que las propias de suelos inalterados, son de importancia
fundamental. De aquí que los parámetros del suelo que mas
interesan para elaborar un estudio de factibihdad de una PHD
son, en una primera fase:
- Distribución granulométrica. Las partículas que se presentan
en los suelos varían en tamaño desde 0.0074 mm hasta 7 62
cm de diámetro y en algunos casos hasta incluso 30 cm35. La
distribución de estos tamaños se presenta normalmente en
forma de gráficas llamadas curvas granulométricas, las cuales
presentan la distribución (en porcentaje del peso de una
muestra) de los diferentes diámetros presentes en la muestra
determinada.
En la PHD, una de las funciones de los lodos de perforación es
hacer las veces de una banda transportadora de los recortes
resultantes de la perforación. Esta capacidad de transportar
recortes hacia la superficie se debe a la densidad de los lodos
ya que permite que estos recortes "floten" en la mezcla. Sin
embargo, es evidente que para partículas de diámetros
grandes, la densidad del lodo necesaria para que estas puedan
ser transportadas, hace impráctico su manejo, de ahí la
importancia de conocer la distribución de tamaños.
35 De hecho, partículas más grandes que 7.62 cm de diámetro se consideran ya fragmentos de roca N. de los
A
2 34
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
La mayoría de los fabricantes de insumos para la elaboración
de lodos de perforación han establecido que para partículas
constituyentes de los suelos con diámetros mayores a 19 mm
(3/4") no pueden ser transportadas por lodos con viscosidades
manejables; de ahí que perforar en suelos gruesos será factible
sólo si la distribución granulométrica indica un alto porcentaje
de partículas menores que dicho diámetro. Por lo tanto,
aquellos suelos que contengan materiales grandes como
boleos y cantos rodados representan un elevado riesgo para la
PHD. Los suelos que contengan más del 50% de gravas o
partículas grandes también representan imposibilidad. La razón
de esta imposibilidad radica en que al no poder ser
transportadas hacia la superficie estas partículas, generan un
bloqueo en la perforación que puede generar la hidrofractura
del suelo circundante al incrementarse la presión de los lodos
de perforación. Aquellos suelos que contengan de 30 a 49% de
gravas o partículas más grandes que el diámetro señalado,
igualmente representarán riesgo pero éste puede ser
disminuido si, por ejemplo, la distribución granulométrica indica
adicionalmente la presencia de material capaz de ser
transportado por los lodos y la presencia de finos suficientes
para garantizar la estabilidad de la perforación y prevenir
pérdida de fluido.
- Plasticidad - Límites de consistencia. La ¡dea de un
comportamiento plástico en un material, es intuida
rápidamente. Un material cualquiera responderá de alguna
forma ante cargas externas, puede deformarse bajo la acción
2-35
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
de dichas fuerzas y posteriormente recuperarse36 cuando estas
cesen, o puede deformarse bajo las supuestas cargas y no
recuperarse cuando cese la acción de estas37 En los suelos
se define la plasticidad como la capacidad que presentan los
suelos de deformarse rápidamente, sin presentar rebote
elástico, sin disminución aparente de su volumen y sin
agrietamiento ni desmoronamiento38 La plasticidad es un
parámetro característico de suelos finos, es decir, aquellos que
contienen 50% o mas, en peso de material, de partículas
menores que 0 0074 mm La determinación de esta
característica se hace mediante pruebas que permiten
determinar los limites de consistencia, o sea, el limite liquido y
el límite plástico39 La diferencia entre los limites anteriores se
conoce como índice de Plasticidad La determinación
cuantitativa de que tan plástico es un suelo se muestra en
gráficas llamadas Cartas de Plasticidad
Por lo que respecta a la PHD, la plasticidad de los suelos finos
es de gran relevancia debido a que estos suelos presentan una
tendencia a expandirse o hincharse en presencia de agua, la
cual se encuentra presente en los lodos de perforación
Concretamente, este comportamiento de la fracción fina de los
suelos afecta al desempeño de la PHD de dos formas
específicas
El termino de recuperación en el sentido del texto se refiere a la capacidad de recuperar las dimensiones
físicas antes de la deformación bajo cargas externas W de los A 37 Debe entenderse que se habla de aplicación de cargas sin que se llegue a la falla de los suelos N de los
A 38 Juarez Badillo / Rico Rodríguez Opere atato 39 Estos limites son simplemente contenidos de agua presentes en el suelo y que condicionan su respuesta
mecánica a diferentes solicitaciones N de los A
2 36
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
o Puede ser causa de que la perforación se estrangule,
reduciendo su área transversal y disminuyendo el flujo
de los lodos, provocando que la instalación de la tubería
sea extremadamente difícil
o Puede causar que los cortes de la formación se
expandan durante su traslado a la superficie, alterando
la composición y densidad de los lodos, incrementando
la presión existente en la perforación.
Esta tendencia a hincharse de los suelos plásticos está
condicionada por las características que presenten en el sitio
por cuanto a contenido de agua, plasticidad, densidad, grado
de consolidación y presión de sobrecarga:
o Comúnmente los suelos saturados (debajo del nivel
freático) no presentan tendencia a hincharse, a
diferencia de suelos secos o parcialmente saturados.
o Los suelos finos clasificados como de alta plasticidad
(H) tienen tendencia a hincharse a diferencia de los
suelos de baja plasticidad (L).
o Los suelos con elevada densidad en estado seco
poseen una gran tendencia a expandirse más que los
suelos medianamente densos.
o Los suelos que se encuentran bajo grandes presiones
de sobrecarga igualmente presentarán esta
característica de expansión, especialmente en la masa
de suelo circundante a la perforación, es decir pasa de
un estado altamente confinado a un estado
relativamente sin confinar.
2 37
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Este comportamiento puede ser minimizado con el empleo de
aditivos en los lodos de perforación que inhiben la transferencia
de agua a las paredes de la perforación y con el uso de
técnicas de perforación adecuadas como velocidades de
barrenación no elevadas
- Estructuración del suelo. Tradicionalmente, al suelo se le ha
considerado como un arreglo de partículas que presenta tres
diferentes tipos de estructuración: simple, panaloide y
floculenta40 aunque actualmente se han reconocido otros tipos
de estructuras
La estructura simple (también llamada granular) es propia de
los suelos gruesos41 donde la fuerza que rige es la
gravitatona. Esta estructura se caracteriza por los contactos
que se dan entre los elementos sólidos, y en donde la cantidad
de vacíos del suelo esta determinado por el acomodo relativo
de las partículas. Los aspectos que más interesan en este tipo
de estructura son los que definen su compacidad y
permeabilidad para establecer las propiedades mecánicas e
hidráulicas. La compacidad se refiere al grado de acomodo de
las partículas, siendo un suelo muy compacto aquél que
permita una volumen muy pequeño de vacíos, es decir las
partículas tienen un alto grado de acomodo a diferencia de un
suelo poco compacto o en estado suelto.
La estructura panaloide recuerda los panales de abejas y es
propia de las arenas finas y los limos no plásticos
40 Juarez Badillo, Eulalio / Rico Rodríguez Op at 41 La diferenciación entre los suelos gruesos y los suelos finos se hace en función de los tamaños que
presentan los granos componentes Basta decir que los suelos gruesos se conforman por gravas y arenas y
los suelos finos por limos y arcillas N de los A
2-38
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
sedimentados en aguas tranquilas o aire. Las fuerzas de
atracción entre las partículas son considerables en relación con
las gravitacionales, soportando bien los "arcos de partículas"
las cargas estáticas, pero perdiendo su estabilidad por
impactos o vibraciones Es típica de materiales de grano
pequeño, usualmente de 0.002 mm o algo menores, que se
han depositado en un medio continuo como el agua42.
La estructura floculenta es observada en suelos de naturaleza
cohesiva (suelos finos plásticos) de apreciable contenido de
agregados coloidales (menores de 0.0002 mm), donde en sus
partículas muy pequeñas y de forma aplastada están
localizadas fuerzas superficiales electromagnéticas que hacen
que se muevan unidas en forma de flóculos43.
La estructuración que presenten los suelos, ya sea densidad
(compacidad) para suelos gruesos o consistencia para suelos
finos, es una característica altamente significativa para ejecutar
con éxito la PHD. Esta estructuración de los suelos,
normalmente se correlaciona con el número de golpes
obtenidos en la prueba de penetración estándar. Éste número
de golpes por lo general se encuentra en los reportes de
penetración o en las columnas estratigráficas.
La capacidad de direccionamiento que se tiene en la PHD la
coloca en un lugar aparte de otros sistemas de construcción sin
zanjas. Esta direccionabilidad reside en la resistencia pasiva
generada entre la herramienta de perforación y el suelo. Se
Juárez Badillo, Eulalio / Rico Rodriguez Op at 43 Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Ingeniería, División de Estudios de Posgrado.
Apuntes de Mecánica de Suelos. UNAM 2004
2-39
Perforación Horizontal Direocional Qué es la PHD
sigue de aquí que en un suelo con alta compacidad o
consistencia, la capacidad de re-orientar la herramienta de
perforación será mejor que en un suelo de compacidad o
consistencia bajas (v.g. suelos sueltos o blandos).
La estructuración del suelo también se relaciona con la
susceptibilidad del suelo a expandirse únicamente en suelos
finos y con el volumen requerido de lodos de perforación para
mantenerse en la perforación. Adicionalmente, los suelos con
compacidades o consistencias elevadas requerirán mayores
volúmenes de lodos que los suelos sueltos o blandos.
2.5.2. La perforación inicial o piloto
Fig. 2.4 Esquema representativo de la perforación inicial.
La segunda etapa en el proceso de ejecución de la técnica PHD lo
constituye la perforación inicial. Esta perforación se realiza
mediante el empleo de un equipo de perforación que incluye a la
maquinaria de barrenación y los accesorios correspondientes
(herramientas de ataque, lodos de perforación y equipo
complementario), el cual es colocado en el sitio donde se iniciará
la barrenación o punto de entrada, determinado atendiendo
2-40
Perforación Horizontal Direocional Que es la PHD
principalmente a la configuración geotécnica del subsuelo y
topográfica de la superficie sin descuidar la presencia de
instalaciones o estructuras existentes que eventualmente puedan
entorpecer o poner en riesgo el proceso de perforación.
En líneas posteriores se hablará del equipo de perforación
(maquinaria y equipo adicional) y de los lodos de perforación con
más detalle. Respecto al proceso de perforación diremos que es
de indudable valor el conocimiento preliminar de las características
del material subyacente, pues éste interviene de manera definitiva
en el proceso de barrenación como puede apreciarse en la
siguiente tabla44:
HDD Mining & Waterwell, hBBjywywdnJlmgJIuds^
2-41
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Tabla 2.5.2. -1. Rendimiento relativo de diferentes métodos de perforación en varios tipos de formaciones geológicas.
Tipo de formación
Arena de duna Arena suelta y qrava Arena movediza Cantos rodados sueltos, en abanicos fluviales o acarreos de glaciar Arcilla y limo Lutita firme Lutita pegaiosa Lutita quebradiza Arenisca mal cementada Arenisca bien cementada Nodulos de lidita Caliza Caliza con nodulos de Lidita Caliza con pequeñas raiaduras Caliza con pequeñas fracturas
Caliza cavernosa
Dolomita Basaltos en pequeñas capas en rocas sedimentarias Basaltos en gruesas capas Basaltos muy fracturados (zonas de pérdida de circulación) Rocas metamórficas Granito
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2-42
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Simbologia
* Asumiendo que hay disponible suficiente presión hidrostatica para contener
NR=No recomendado NA=No aplicable
1=lmposible 4=Medio 2=Dificil 5=Rápido 3=Lento 6=Muy rápido
La perforación inicial o piloto debe efectuarse a todo lo largo de la
ruta especificada en el proyecto, debiéndose verificar
continuamente el rumbo de la misma mediante el empleo de una
sonda situada cerca de la cabeza de perforación.
El proceso de perforación en la técnica PHD requiere, como se ha
mencionado el empleo de un fluido de perforación que es
inyectado a presión a través de la sarta de perforación y que tiene
como función principal el proporcionar la fuerza hidráulica a la
cabeza de barrenación para ejecutar el trabajo mediante rotación.
Adicionalmente, el empleo de lodos de perforación debe cumplir
con las funciones de: estabilizar las paredes de la excavación,
enfriar la herramienta de perforación, reducir el rozamiento y
arrastrar, mediante un mecanismo de circulación continua, los
recortes del material hacia la superficie. En líneas posteriores se
dan más detalles respecto a los lodos de perforación.
El proceso de barrenado se ejecuta mediante el empleo de
herramientas adecuadas para cortar al suelo. Para llevar a cabo
este proceso existe una gran cantidad de herramientas de ataque
cuya selección más adecuada está en función de las condiciones
geotécnicas predominantes, es decir, las condiciones del suelo
que rijan la selección de la herramienta conveniente. Más adelante
se muestran, a manera de ejemplo, tablas de selección de la
2-43
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
herramienta de perforación en función de las condiciones que
presente el suelo.
Fig. 2.5 Esquema representativo de la culminación de la perforación inicial.
2.5.3. El ensanchamiento de la perforación inicial
Una vez alcanzado el punto de salida, la cabeza de perforación se
remueve de la sarta y en su lugar se coloca un ensanchador, cuya
función es agrandar el diámetro de la perforación inicial, que será
halado por la maquina de barrenación. Este ensanchador puede
ser también empujado por la maquinaria si es necesario realizar
varios procesos de agrandamiento de la perforación.
E.nsanc'iarn!en:o ríe .a perfoMción racial
Fig. 2.6 Esquema representativo del proceso de ensanchamiento de la perforación inicial.
« 3
2-44
Perforación Horizontal Direocional Que es la PHD
Desde luego es evidente que esta fase del procedimiento puede
ser omitida si, para el diámetro de la tubería a colocar, es
suficiente con la perforación inicial previamente efectuada.
El objetivo de agrandar el diámetro de la perforación es el facilitar
la colocación de la tubería en el misma. El criterio comúnmente
aceptado para determinar el diámetro final del pozo de manera
que facilite la instalación de la tubería se exhibe en la siguiente
tabla45:
Tabla 2.5.3. -1 Relación entre el diámetro de la tubería y el diámetro de la perforación Diámetro de la
tubería (Dt) <8 "
8 a 24"
>24"
Diámetro de la perforación final (DD) D, + 4"
D,x1 5
D,+ 12"
En el parágrafo correspondiente a maquinaria se muestran, a
guisa de ejemplo, algunas tablas de selección de herramientas de
perforación en función de las condiciones que presente el suelo.
Horizontal Directional Drilling Guidelines Handbook (2002). City of Overland Park, Kansas. Departament of
Public Works
2-45
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
2.5.4. La instalación de la tubería
Cuando el barreno o pozo tiene el diámetro adecuado para
contener a la tubería46, ésta es arrastrada por la maquinaria de
perforación. La tubería normalmente está protegida con una
película anticorrosiva y se prueba hidrostáticamente, cuando es
necesario, para garantizar su adecuado comportamiento.
Instalación de fají * í?^ *' • ,„ ^tubería ' '
Instalac ón ae la tuocrla
Fig. 2.7 Esquemas representativos del proceso de instalación de la tubería en la perforación previamente
ensanchada.
46 Según la norma de PEMEX NRF-030-PEMEX-2006 Diseño, Construcción, Inspección y Mantenimiento de
Ductos Terrestres para Transporte y Recolección de Hidrocarburos, se establece que la tubería que se utilice
en el diseño de ductos terrestres para servicio amargo y no amargo, debe cumplir con las normas NRF-001 -
PEMEX-2000 y NRF-002- PEMEX-2001 respectivamente.
2-46
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Durante este proceso, la tubería es sometida a una serie de
cargas y esfuerzos los cuales es necesario estimar previamente
(en la etapa de diseño) para no rebasar los correspondientes a los
estados de falla de la misma . Estas acciones a considerar son
tres47:
- Tensión
- Flexión
- Presión externa
El análisis que debe efectuarse para la instalación de una tubería
con la técnica PHD es diferente del análisis correspondiente para
la instalación de una tubería con el método tradicional de apertura
de zanjas y relleno debido a que la magnitud de las fuerzas
mencionadas son relativamente elevadas48.
2.5.4.1. Tensión
La tensión generada sobre la tubería se origina, a su vez, por
tres factores principales que se presentan conforme la tubería
se va introduciendo en la perforación: la fricción con el suelo
debida al arrastre de la tubería, la fricción con el fluido de
perforación y el peso efectivo (sumergido) de la tubería
considerando lastres, capas de recubrimiento, etcétera.
Adicionalmente a estos factores, pudiera considerarse la
Los criterios aquí señalados para la instalación de la tubería fueron tomados de. American Society of Civil
Engineers (2005) Pipeline Design for Installation by Horizontal Directional Drilling Reston, Virginia, USA
ASCE 48 Las características de la tubería tales como su capacidad de esfuerzo o espesor de pared deben ser
seleccionadas de tal forma que para dicha tubería, tanto la instalación como la operación se encuentre dentro
de un rango de nesgos de falla permisibles En el caso de contar ya con los parámetros de la tubería, éstos
deberán ser revisados con los cntenos señalados en las lineas siguientes N. de los A.
2-47
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
fricción de arrastre de la tubería que permanece en la
superficie la cual es soportada por roladores.
El cálculo de esta fuerza de tensión no es fácil. La geometría
de la ruta de la perforación dificulta este proceso por lo que es
necesario realizar modelos que simplifiquen estos cálculos y
aún así en el diseño del cruzamiento se deberá tener presente
que las fuerzas de arrastre estarán afectadas por una gran
cantidad de variables, muchas de las cuales dependen de las
condiciones especificas del sitio y de la experiencia del
contratista de la perforación49. El primer paso para determinar
estas fuerzas de tensión es especificar la ruta de perforación.
Normalmente este problema puede ser resuelto si se tienen
en mente las restricciones del propio proyecto por cuanto se
refiere a la profundidad mínima que debe existir entre el lomo
de la tubería y el lecho bajo del río y el relativamente sencillo
cálculo del radio de curvatura mínimo, del cual se tratará más
adelante. Con estos antecedentes, se puede simplificar este
cálculo considerando que la ruta de perforación se compone
de una serie de tramos rectos y curvos. Las cargas
individuales que actúan en cada segmento pueden ser
entonces determinadas y así la fuerza necesaria de tracción, y
por lo tanto la selección de la maquinaria, resultará ser la
suma de las fuerzas de tensión calculadas, las cuales actúan
en cada segmento de la tubería.
2.5.4.1.1. Fricción por arrastre
Entre estas variables se tienen, el diámetro ensanchado de la perforación, la remoción de cortes, la
estabilidad de las paredes de la perforación, las propiedades de los suelos y/o rocas, las propiedades del
fluido de perforación, las medidas de control de la flotación de la tubería, etcétera. American Society of Civil
Engineers. Opere Citato.
2-48
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
La fricción por arrastre entre la tubería y el suelo se
determina multiplicando la fuerza que la tubería ejerce
contra la pared de la perforación por un coeficiente de
fricción adecuado La experiencia indica que un valor
razonable para el coeficiente de fricción es 0 30 para
tuberías instaladas dentro de perforaciones ensanchadas
llenas de fluido de perforación
Para segmentos rectos, el peso de la tubería puede ser
determinado multiplicando la longitud del segmento por el
peso unitario efectivo de la tubería y por el coseno del
ángulo que forme el segmento recto con la horizontal
Para segmentos curvos, el cálculo de la fuerza ejercida
contra las paredes de la perforación es más complicado
puesto que para estos segmentos, el cálculo debe
involucrar a las variables geométricas adicionales junto
con la rigidez del tubo
2 5412 Fricción por el fluido de perforación
La fncción debida al contacto entre la tubería y el fluido de
perforación se determina multiplicando el área superficial
externa de la tubería por un coeficiente de fricción
apropiado con el fluido Un valor razonable, resultado de
experiencias previas, para este coeficiente es 0 025 lb/m2
25413 Peso efectivo de la tubería
El peso efectivo de la tubería es el peso unitario de la
sección a instalar menos el peso del fluido de perforación
desplazado por la tubería Este peso efectivo por lo común
se expresa en unidades de peso por unidades de distancia
(libras/ft) El peso unitario de la tubería debe incluir lastres
2 49
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
y recubrimientos, especialmente si estos afectan
significativamente al peso de la tubería El calculo del peso
del fluido desplazado por la tubería requiere que la
densidad del fluido sea conocida o supuesta Para
instalaciones con PHD, la densidad del fluido de
perforación puede variar de ~8 9 a -110 Ib/gal
dependiendo del proporcionamiento de sus componentes
2 542 Flexion
La flexion generada en la tubería es el resultado directo de
forzar la tubería a la geometría de la perforación efectuada tan
pronto como es introducida50 Para tuberías de acero con
juntas soldadas, este acomodo genera esfuerzos de tension
en la tubería que dependen del radio de curvatura,
adicionalmente a los esfuerzos ocasionados por la rigidez del
material contra las paredes de la perforación El resultado de
esto es la aparición de fuerzas normales a la superficie del
tubo que afectan a las fuerzas de tensión pues multiplican las
fuerzas de fricción en todos aquellos puntos de contacto de la
tubería con las paredes de la perforación
2543 Presión externa
La presión externa a la que es sometida la tubería durante el
proceso de instalación, se origina por diversas causas, entre
las cuales se señalan51 la presión hidrostática debida al fluido
de perforación, y cuyo valor está en función del valor de la
columna de fluido de perforación actuando sobre la tubería, la
presión hidrocinética generada por el flujo del fluido de
perforación y que puede ser estimada mediante el empleo de
fórmulas de pérdidas de presión en flujos anulares, la presión
50 American Society of Civil Engineers Opere Citato 51 American Society of Civil Engineers Opere Citato
2 50
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
hidrocinetica producida por acción de embolo generada por la
instalación de la tubería dentro de la perforación y la presión
de carga generada por la fuerza normal entre el área de
contacto de la tubería con la pared de la perforación,
resultante del forzar la tubería a la ruta de perforación, las
cuales actualmente son difíciles de calcular y que deben ser
estimadas por medio de un criterio mgenieril y de la
experiencia
2 544 Criterios de diseño
Se presentan a continuación los criterios para definir los
esfuerzos impuestos a las tuberías de acero durante su
instalación con la PHD. Estos criterios se soportan en lo
establecido en las Normas de diseño de la API Recommended
Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed
Offshore Platforms—Working Stress Design (API
Recommended Practice 2A-WSD
Además de analizar las fuerzas y esfuerzos resultantes de
cada una de fuerzas señaladas anteriormente, debe
considerarse su actuación o combinados que resulten de la
interacción de las mismas
2 5 4.4.1. Esfuerzo de tensión (f,).
La tensión impuesta sobre una tubería circular durante la
instalación con PHD se supone que actúa a través del
centroide de la sección recta y por lo tanto, se encuentra
uniformemente distribuida sobre esta sección. El esfuerzo
de tensión es entonces el resultado de dividir la fuerza
tensión entre el área de la sección recta. El máximo
esfuerzo de tensión admisible impuesto sobre la sección
2-51
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
de tubería al ser jalada durante la instalación debe ser
limitada al 90% del esfuerzo mínimo de fluencia
especificado.
2.5.4.4.2. Esfuerzo de flexión (fb).
El esfuerzo de flexión que se presenta en la tubería es el
resultado de forzarla para ser introducida en la perforación,
conformándola al radio de curvatura. Este esfuerzo de
flexión puede ser calculado usando la siguiente ecuación:
f JEXD)
Donde:
fb Esfuerzo de flexión longitudinal resultante, en 'V 2
E Módulo de elasticidad del acero igual a 29,000,000 ^
(Timoshenko y Gere 1972, p 9)
D Diámetro exterior nominal de la tubería, en in
R Radio de curvatura52, en in
52 El Radio de curvatura típico empleado para definir la ruta de perforación en la ejecución de la técnica PHD
es de 1,200 veces el diámetro nominal de la tubería a instalar Esta relación entre el diámetro de la tubería y el
radio de curvatura se deriva de la práctica establecida para tuberías de acero más que de un análisis teórico
Es posible la reducción del radio de diseño asi calculado aunque esto significaría un incremento en los
esfuerzos de flexión y en la fuerza de tracción sobre la tubería. ASCE Opere citato.
2-52
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
La flexión impuesta sobre la sección de la tubería a instalar
deberá ser limitada como se muestra. Estos límites están
tomados de los criterios de diseño establecidos para
miembros tubulares en estructuras portuarias y son
aplicables a la Instalación mediante PHD, debido a la
similitud de las cargas en la tubería (ANSI/API 1993, pp
40-41):
Fb=0.15-fy si
_ (l.74 • / , - / ) )
Et
( 0 . 58 / -D)
1,500,000
0.84-
0.72 Et
f s i 1,500,000 D 3,000,000
" f, < ' ~ />
. / Si 3,000,000<D m
f, '
Donde:
Fb Es el esfuerzo máximo permisible de flexión, en % 2 .
fy Es el esfuerzo mínimo permisible de fluencia, en lb/mt.
t Es el espesor de la pared del tubo en, in .
(2)
(3)
(4)
La relación entre el radio de curvatura y el diámetro
nominal de la tubería ha sido desarrollada durante años en
la industria de la PHD y está basada en la experiencia. De
manera general, la determinación del radio de curvatura
mínimo usando el criterio del esfuerzo límite puede ser
sustancialmente menor que 1,200 veces el diámetro
nominal de la tubería. Debido a esto, se recomienda que el
esfuerzo límite de flexión no ríaa el diseño de la geometría
de la perforación por cuanto al radio de curvatura se
refiere, aunque desde luego, deberá ser considerado, junto
2-53
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
con los otros criterios de esfuerzos límite, para la
determinación del radio de curvatura mínimo permisible.
2.5.4.4.3. Esfuerzo circular por presión externa (fh).
Los miembros tubulares de pared delgada, tales como las
tuberías de acero, pueden fallar por estrangulamiento o
colapso cuando se encuentran bajo la influencia de
esfuerzos circulares externos. La fórmula tradicional
establecida por Timoshenko para el cálculo de los
espesores de pared requeridos para prevenir el colapso
alrededor de una tubería de acero es la siguiente:
t= (5) 12-3
Donde:
864-E
Es la presión externa uniforme, en
Debido a que la tubería de una sección instalada con la
técnica PHD no necesariamente es perfectamente circular
y puede estar sujeta a flexión y cargas dinámicas, se debe
aplicar un factor de seguridad que sea conservador en la
determinación del espesor de la pared al usar la relación
(5). De manera general, la relación
diámetro/espesor_de_pared no deberá exceder de 60,
aunque es posible tener relaciones D/t mayores que este
valor si existe un elevado nivel de confianza en los
cálculos del análisis de colapso o a la tubería se le aplicará
2-54
Perforación Horizontal Direcoional Qué es la PHD
una presión interna que contrarreste el efecto de la presión
externa durante su instalación.
Al igual que en la flexión, el esfuerzo circular debido a una
presión externa puede ser revisado usado los criterios
establecidos para miembros tubulares en estructuras
portuarias. Las fórmulas aplicables son presentadas a
continuación (ANSI/API 1993, pp 41-42):
/ * ~ "al D 2-f
Fh =0.88 •£•
(6)
Para cilindros largos no rigidizados (7)
Fk=F* Para F fc< 0.55 • / , (8)
F fc=0.45-/,+0.18-í- te Para 0.55-/, <Fhe < 1.6• fy (9)
1 3 1 • / ,
1.15+1 fy
Para 1.6-/, < F w á 6.2•/, (10)
F*=fy
Donde:
ParaF, >6.2-/y (11)
Es el esfuerzo circular debido a la presión externa, en % 2 .
Es el esfuerzo circular elástico de estrangulamiento, en
ib/ /in2'
Es el esfuerzo circular crítico de estrangulamiento, en y.2.
Al emplear las fórmulas anteriores, el esfuerzo circular
debido a una presión externa uniforme deberá limitarse al
60% del esfuerzo circular crítico de estrangulamiento.
2-55
Perforación Horizontal Direcoional Que es la PHD
2.5.4.4.4. Esfuerzos de instalación combinados.
La peor condición de esfuerzos para la tubería estará
localizada en donde se presente la combinación más
desfavorable de tensión, flexión y presión circular externa.
Esto no es fácil pues no siempre resulta obvio establecer
esta ubicación a partir de la inspección del perfil de
perforación, puesto que la interacción de las tres
condiciones de carga normalmente no es intuitiva. Para
asegurarse que el punto con la peor condición esté
aislado, puede ser necesario realizar un análisis
combinado para diferentes ubicaciones a lo largo de la
perforación de las que se tenga sospecha. En general, los
mayores esfuerzos ocurrirán en los puntos donde el radio
de flexión se encuentre más forzado: de tensión (cerca del
punto de entrada) y de carga hidrostática (en el punto más
profundo).
El análisis de esfuerzos combinados puede comenzarse
con la revisión de la tensión axial y flexión de acuerdo con
el siguiente criterio limite. El criterio está tomado de
practicas establecidas para el diseño de miembros
tubulares en estructuras portuarias con un incremento
proporcional en la tensión admisible para hacerlo
consistente con la práctica establecida en la industria de la
PHD (ANSI/AP11993, p 42):
7 - ^ - i + ^ á l (12) Í0.9-/J Fb
Donde:
/ , Es el esfuerzo de tensión, en a/mi.
2-56
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
La interacción total de los esfuerzos de tensión axial,
flexión y presión circular externa deberán ser limitadas
según el siguiente criterio (ANSI/AP11993, pp. 43-44; PRC
1995, p. 47):
A2+B2 + 2-v-\A\B<l (13)
Donde:
, . , [(/,+/»+0.5-/J-1.25] A es igual a — Jy
1.5/ B es igual a — -
Fue
v es la relación de Poisson, igual a 0.3 para acero
(ASME/ANSI1986, p. 28).
Debe tenerse presente que la condición de falla que
satisfaga la inecuación presentada previamente, no
significa que la tubería necesariamente fallará por
estrangulamiento o sobre-esfuerzo. Lo que realmente
indica es que el estado combinado de esfuerzos coloca al
diseño en un rango donde algunos especímenes probados
bajo estados de esfuerzos similares han sido definidos
como susceptibles a la falla.
2-57
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
2 6 Maquinaria, equipo adicional y complementos
Para la ejecución del procedimiento constructivo, al igual que otros
procesos especializados, la PHD requiere el empleo de maquinaria y
equipo especializado
El equipo necesario para ejecutar la Perforación Horizontal Direccional
generalmente se compone de
o La máquina de perforación
o Lodo de perforación
o Equipo adicional de apoyo
Tanques de mezclado y almacenamiento
Bombas de entrega
26 1 La maquina de perforación
La maquinaria de
perforación empleada
en la ejecución de la Tablero de control
técnica PHD es tan
i
Anclaje Chasis
Fig 2 8 Esquema típico de una maquina Dará Perforación Horizontal Direccional
vanada como vanados
son los fabricantes de
las mismas El tamaño
de estas máquinas
comprende desde
equipos compactos
para instalación de tuberías de pequeños diámetros y distancias
cortas, hasta equipos muy grandes capaces de instalar por vanos
kilómetros tuberías de gran diámetro La selección del equipo a
emplear estará en función de la tracción necesaria para instalar la
tubería en la perforación De igual manera existe una amplia
variedad de herramientas de ataque, ensanchadores y sistemas
de direccionamiento
2 58
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
De manera general, todas estas máquinas poseen tres funciones
principales: rotación (torque) , fuerza de empuje y fuerza de
tracción. La clasificación estandarizada de estos equipos
normalmente se basa en su capacidad de tracción expresada en
libras-fuerza, aunque en algunas ocasiones se hace mayor énfasis
en su capacidad de torque, expresada en libras-pie53.
Tabla 2.6.1-1 Clasificación de las máquinas de perforación54.
Tamaño
Pequeña Mediana
Grande
Tracción/Empuje (lbs)
Hasta 40,000 De 40,000 a 100,000 Más de 100,000
Torque (lbs-ft)
Hasta 4,000 De 4,000 a 20,000
Más de 20,000
Bombeo (gpm)
Hasta 75 De 50 a 200
Más de 200
Los equipos de
perforación direccional
empleados
normalmente son
equipos de perforación
autopropulsados,
montados sobre orugas
y que no requieren de
mayores preparaciones
para la ejecución de
perforaciones más que
la localización de los
Fig. 2.9. Máquina de perforación direccional marca ADDS WIRTH, modelo Power bore 112-15 con capacidad máxima para empuje de 40,000 lbs y tracción de 112,000 lbs.
La capacidad de tracción de las máquinas de perforación ha incrementado enormemente desde que estas
aparecieron, hace 25 años. Los rangos de capacidad expresados en la tabla 2.6.1-1 hacen posible por lo tanto
y bajo las condiciones adecuadas de operación, instalar desde tuberías pequeñas, de 50 mm de diámetro,
hasta tuberías de 1,500 mm de diámetro a distancias del orden de varios centenares de metros. N de los A. 54 Willoughby, D. A. (2004). Horizontal Directional Drilling. Utility and Pipeline Applications. USA:McGraw-Hill.
Otra clasificación ligeramente diferente se encuentra en Barias W. Alexander (1999). Overview oí Horizontal
Directional Drilling for Utility Construction. Miami, Florida.: University of Florida.
2-59
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
puntos, sobre la superficie de entrada y salida, a diferencia de los
llamados "topos de perforación horizontal, los cuales requieren la
elaboración de excavaciones en cajón en los puntos de comienzo
y fin de la perforación y a la profundidad de instalación la cual es
eminentemente en linea recta con grandes limitaciones en el
direccionamiento para sortear diferentes obstáculos
Independientemente de lo anterior, existen dos características
esenciales en cualquier tipo de maquina de perforación
direccional, la primera es el rack de empuje o impulso, el cual
empuja a la sarta de perforación a través del suelo para crear la
perforación piloto y posteriormente hala la tubería a instalar a
través de la perforación previamente elaborada durante la
operación de ensanchamiento Las inclinaciones típicas de este
rack de empuje vanan dependiendo el equipo empleado pero
normalmente se encuentran entre 10a a 20a respecto a la
horizontal, la segunda característica es el motor y el sistema de
para hacer rotar la sarta de perforación y así proporcionar el
torque adecuado
Las máquinas de perforación también pueden ser clasificadas en
dos grandes tipos unidades auto-contenidas y unidades remotas
Las máquinas auto-contenidas tienen la unidad de potencia, la
sarta de perforación y el rack montados en el chasis Las unidades
remotas poseen la unidad de potencia unida permanentemente a
una cama o trailer y tiene mangueras hidráulicas para transimir la
potencia generada a la sarta de perforación Cabe señalar que las
unidades auto-contenidas son más populares debido a la facilidad
de transporte y operación
2 60
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Algunas máquinas auto-contenidas poseen tanques de mezclado
y bombeo para el fluido de perforación, junto con los sistemas de
potencia, válvulas y sistemas de control De manera adicional, a
estos equipos se les puede añadir sistemas de mezclado y
bombeo.
Las capacidades de las máquinas de perforación horizontal varían
considerablemente dependiendo del tipo de suelo a través del cual
se llevará a cabo el proceso de perforación De manera general
los suelos arcillosos homogéneos son los suelos más favorables
para la aplicación de la técnica PHD, en tanto que los suelos
arenosos pueden presentar problemas, especialmente si se
encuentran debajo del nivel freático. Los suelos gravosos pueden
ser muy difíciles de perforar. Los motores accionados por lodos
(mud motors), pueden ser empleados para conducir las cabezas
de perforación en rocas y algunos pequeños equipos de
perforación están especialmente diseñados para trabajar en rocas.
Una manera de mejorar el desempeño de los equipos de
perforación cuando sean empleados en suelos duros55 es hacer
uso de sistemas de percusión en combinación con la fuerza de
empuje y rotación propios de la máquina. Esta percusión puede
ser generada por un martillo neumático integrado al equipo y
transmitida a través de la sarta de perforación, o mediante un
martillo neumático colocado en la cabeza de la perforación.
2.6.1.1. Herramientas de perforación
Debido a la enorme variedad con la que se presentan los
suelos en la naturaleza, no únicamente en su composición,
55 Este sistema de perforación combinada mejora el desempeño en suelos duros o rocas fracturadas, pero no
es adecuada para perforar a través de roca sólida, materiales masivos y/o concreto Consultado en Junio,
2007 en httpMmw.nodigmedia.co.uk/NMSTWW~1/HDD html
2-61
Perforación Horizontal Direocional Qué es la PHD
sino en su interacción, además de considerar que las
condiciones de los suelos usualmente no son homogéneas a
lo largo de toda la ruta de perforación, la selección del tipo de
herramientas más adecuadas, en las etapas de perforación y
ensanchamiento, es de suma trascendencia. Actualmente
existen en el mercado una gran variedad de herramientas de
ataque que están diseñadas para diversas condiciones en las
que puede encontrarse el suelo en el momento de realizar la
operación de perforación.
Las tablas mostradas a continuación deben manejarse con
reservas; éstas únicamente pretenden establecer o normar un
criterio de selección general. Adicionalmente deberán
verificarse las especificaciones de otros fabricantes para las
condiciones de los suelos de naturaleza similar a los aquí
mostrados. El desempeño real de las herramientas
seleccionadas puede variar en función de las variedades de
los suelos, de las condiciones suterráneas, de la experiencia
del operador y de otros factores que condicionen a la
perforación por ejecutar.
Tabla 2.6.1.1. - 1. Guía de selección de herramienta de perforación (Drill bit tool). Ejemplo.
Tipo de herramienta
Nombre comercian Imagen
Condición del suelo
A B C D E F G
Herramienta Plana
Standard
%
iSlí >. /^"íí'-r
•Sa/ 3 5 3 1 1 1 1
El nombre señalado pertenece al catálogo de herramientas de ataque del proveedor consultado (Vermeer
Inc.). N de los A.
2-62
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Hardface
Chevron II
Shark
VCT
VCP
VCTT
^ ' i t e ^ ; & 5 5 4 3 1 1 1
^ J - .......
" % •
^B| |Hff% 3 4 4 4 1 1 1
• 'i.
^ S H I I I K 2 3 5 5 2 1 1
Herramienta de punta
TriHawk 1 ¡L ( i I 1 3 4 4 5 2 1
2-63
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
TnHawk II
TnHawk III
TnHawk IV
TnHawk V
f^i
r»J,
2
2
1
3
3
3
2
3
5
5
2
3
3
4
4
5
3
5
4
2
1
3
3
1
1
1
1
1
Herramienta cónica
AS4 Standard
AS4 Bala AS4 Recta
AS6
No disponible No disponible No disponible
1
1 1 1
1
1 1 1
1
2 2 2
2
2 4 2
4
5 5 4
5
5 5 5
5
4 5 5
2 64
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
RS6 Suave/media
na
RS6 Dura
i
i
i
i
i
i
2
2
4
4
5
5
5
5
Tabla 2.6.1.1. - 2. Guía de selección de herramienta de ensanchamiento (Reamer tool) Ejemplo.
Tipo de herramienta
Nombre comercia?7
Bar-Cutter
Wing-Cutter
Wing/Bell Mixer
Helical
Helical plus
Bell w/ teeth
Imagen
* " % *
J^
Condición del suelo
A
4
4
2
5
5
2
B
4
4
2
5
5
2
C
5
5
5
5
5
2
D
1
2
2
1
1
4
E
1
1
1
1
1
2
F
1
1
1
1
1
1
G
1
1
1
1
1
1
El nombre señalado pertenece al catálogo de herramientas de ataque del proveedor consultado (Vermeer
Inc.). W de los A
2-65
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Spiral
Fluted/Shark
Fluted/Rotary
Super Fluted/Rotary
Super Fluted/Shark
^m."
ISmSt
# * ' #
2
3
3
4
4
3
3
3
3
3
2
4
4
4
4
5
4
4
4
4
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Cada uno de los tipos de herramientas mostradas posee sus
correspondientes dispositivos de acoplamiento con la sarta de
perforación. Las referencias señaladas se explican como
sigue:
1. No recomendado
2. Puede ser empleado
3. Suficiente
4. Bueno
5. Adecuado
Tabla 2.6.1.1. - 3. Nomenclatura Condición del suelo
A
B
C
Arenoso
Arcilloso / Limoso
Seco/
Descipción Arenas, arenas limosas; en general cualquier tipo de suelo donde la arena sea el componente principal. Arcillas, limos, mezclas de arcillas y limos, en general cualquier tipo de suelos de consistencia suave a media que poseen humedad Suelos cementados o compactados con trazas
2-66
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
D
E
F
G
Compactado
Conglomerados / Formaciones fracturadas
Roca suave
Roca intermedia
Roca dura
de arcillas, arcillas secas; en general cualquier tipo de suelo compactado.
Conglomerados, gravas, depósitos glaciales; en general cualquier tipo de roca no consistente.
Areniscas, lutitas, calizas blandas, caliche; rocas con resistencia a la compresión hasta 8,000 psi (552 bar) Calizas intermedias, lutitas; rocas con resistencia a la compresión entre 8,000 y 15,000 psi (522 a 1034 bar) Calizas duras, granitos, esquistos; cualquier roca con resistencia a la compresión arriba de 15,0000 psi (1034 bar)
Fig. 2.10 Perforadora Straigthline de capacidad mediana. Se aprecia el ensanchador acoplado.
2.6.1.2. Sartas de perforación
Las sartas de perforación, también conocidas como tubería de
perforación requieren poseer características específicas;
Deben tener la suficiente resistencia longitudinal para soportar
el empuje y tracción producto de la operación de la máquina
de perforación, suficiente resistencia a la torsión para soportar
el torque proporcionado por la máquina y ser además lo
suficientemente flexible para permitir los cambios de dirección
de la perforación. Adicionalmente, deben ser lo más ligeras de
modo que se facilite su transporte y manejo además de resistir
los efectos de la abrasión.
2-67
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
La longitud de estos elementos está en función del tipo de
máquina de perforación empleada y del espacio disponible
De manera común los equipos de perforación empleados en
la técnica PHD usan sartas de entre 4 y 5 metros de longitud.
La uniones entre sartas normalmente son roscadas aunque
existen modelos de tipo bayoneta (machihembrados).
2.6.1.3. Sistema de guía
Tanto la ubicación de la herramienta de ataque como la
información necesaria para guiar a todo el sistema a lo largo
de la ruta de perforación pre-establecida son proporcionadas
por un sistema de localización conocido como sistema de guía
y que normalmente se ubica detrás de la herramienta
seleccionada58, el cual mediante el empleo de un equipo de
detección adecuado (generalmente por ondas de radio)
permite establecer su ubicación y posibilitando la verificación
de la perforación efectuada. Este sistema de guía se coloca
en un compartimiento especialmente diseñado para protegerlo
de los golpes y los incrementos en la temperatura que se
presentan durante el proceso de perforación y que por lo
común forma parte del cuerpo de la herramienta de
perforación.
2.6.2. El lodo de perforación
El lodo de perforación es un fluido compuesto por agua y un tipo
especial de arcilla conocida como bentonita59 el cual es bombeado
Willoughby, D A (2004) Horizontal Directional Dnlling. Utility and Pipeline Applications USA McGraw-Hill. 59 Recientemente se ha logrado desarrollar fluidos de perforación en los que se ha sustituido agua por aceite y
arcilla bentonítica por polímeros Cuando el agua empleada en la mezcla es de tipo salada, como ocurre en
las costas se puede cambiar la bentonita por attapukjita que tiene la propiedad de hidratarse en aguas de alta
concentración salina. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, Ingenieros Civiles Asociados. (2001).
Manual de Cimentaciones Profundas. México SMMS.
2-68
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
a través de la sarta de perforación mientras se ejecuta el proceso
de barrenacion Su composición se ajusta conforme cambian las
exigencias de la perforación por cuanto a profundidad y naturaleza
de los materiales encontrados
Como se ha mencionado en lineas anteriores, las principales
funciones con las que debe cumplir el lodo de perforación son60.
• Estabilizar las paredes de la perforación
• Enfnar la herramienta de ataque
• Formar un recubrimiento delgado e impermable contra la
pared de la perforación que no permite la filtración de agua en
la formación geológica
• Permitir la formación de agentes densificantes
• Remover los escombros resultado de la perforación y
transportarlos hacia la superficie
• Soportar parte del peso del taladro
• Proporcionar potencia hidráulica a la herramienta de
perforación
Al hablar de lodos de perforación debemos recordar a Hallan N
Marsh quien, en 1931, señaló que el tema de los lodos de
perforación suena tan simple, poco importante y poco interesante,
que no ha recibido la atención especial que merece, por lo menos
en lo que a perforación de pozos se refiere, a pesar de ser un
componente vital en la eficiencia y eficacia de cualquier proceso
perforación subterránea61
García Romero, Emilia, Suarez Barrios, Mercedes (2006) Las arcillas propiedades y usos Consultado en
marzo, 7,2007 en www usal es/~delcien//doc/GA PDF 61 Horizontal Directional Drilling Drilling Fluid (2006) KS Straighthne
2-69
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Durante el proceso de perforación, un factor critico de éxito en la
ejecución es el control que sobre esta perforación se tenga
Excepto algunos casos aislados donde no es necesario el empleo
de agentes estabilizantes (v g barrenaciones en rocas), de
manera común se requiere de un cuidadoso diseño que contemple
las condiciones mas desfavorables del suelo con objeto de
establecer las propiedades que habrá de cumplir la mezcla
Las propiedades que debe satisfacer una mezcla de lodos de
perforación se detallan a continuación (estas propiedades son
requerendas para los pozos verticales que habrán de alojar a pilas
de cimentación, sin embargo algunas propiedades son también
aplicables a la técnica PHD)62.
Tabla 2.6.2. -1 Propiedades requeridas para el lodo de perforación en pilas de cimentación
Propiedades
Densidad del lodo antes del colado, a 30 cm del fondo de la perforación, Ib/pie3 (kg/m3)
Lodos minerales (bentonita/attapulgita)
a Diseño por fricción b Diseño por punta
Lodos con polímeros
a Diseño por fricción b Diseño por punta
Viscosidad Marsh, sec/gt (seg/lt)
a Lodos minerales b Lodos con polímeros
Contenido de arena en volumen, % antes del colado,
Rango de resultados a 68° F (20s C)
85, máximo (1 36 x 103) 70, máximo (1 12 x 103)
64, máximo (1 02x103) 64, máximo (1 02x103)
26 a 50 (27 a 53) 40 a 90 (42 a 95)
Método de ensaye
Balanza de lodos ASTM D 4380
Cono Marsh y Copa API-RP13B-1, Sección 2
ASTM D 4381
Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, Ingenieros Civiles Asociados (2001) Manual de
Cimentaciones Profundas México SMMS
2-70
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
a 30 cm del fondo de la perforación
Lodos minerales (bentonita/attapulgita)
a Diseño por fricción b Diseño por punta
Lodos con polímeros
a Diseño por fricción b Diseño por punta
pH durante la excavación
20 máximo 4 máximo
1 máximo 1 máximo
7 a 1 2 ASTM D 4972
Los componentes fundamentales de los lodos de perforación son
cuatro:
- Bentonita. La bentonita es una arcilla del tipo montmorilonítica,
cuya expresión química es (OH)4.SÍ8AI402o.nH20, y que se
genera por la descomposición química de las cenizas
volcánicas. El tipo de arcilla depende del catión de intercambio
pudiendo ser ser sódica (Na) o calcica (Ca).
- Agua. Normalmente el agua debe cumplir con los requisitos
necesarios para elaborar concreto, excepto que para los lodos
de perforación puede emplearse agua salada o de mar en
cuyo caso se empleará la bentonita con un aditivo
estabilizante del tipo CMC (carboxi-metil-celulosa) cuya
función principal es aumentar la viscosidad de la mezcla. Con
este tipo de agua también puede ser empleado un polímero
con propiedades coloidales de origen orgánico o inorgánico.
- Agentes controladores. Para ciertas aplicaciones
eventualemente se emplea barita (sulfato de bario ó [SO^Ba)
cuando es necesario modificar ciertas propiedades del lodo
como es su densidad aunque su uso ocasiona efectos
adversos como la pérdida de estabilidad coloidal.
2-71
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
- Polímeros El alto costo de la bentonita ha originado el
desarrollo de nuevos materiales coloidales, los cuales
consisten principalmente de polímeros orgánicos de cadena
larga o de sales de silicatos inorgánicos que representan
ciertas ventajas como facilidad en la preparación y control,
mayor rendimiento por el elevado número de reusos, su uso
en volumen representa del 10 al 20% del volumen
correspondiente de bentonita, se pueden usar con agua
salada o agua de mar si afectar sus propiedades coloidales63
Los polímeros pueden ser omitidos en determinados casos,
cuando por ejemplo el diámetro de la perforación es pequeño,
de otro modo son usados como aditivo en las mezclas de
perforación con objeto de inhibir reacciones desfavorables de
las arcillas o calizas presentes en el suelo, además de
proporcionar lubricación, aumentar la viscosidad y controlar la
pérdida de agua64
Las principales propiedades de las bentonitas se exhiben en la
siguiente tabla.
Tabla 2.6.2. - 2 Propiedades de las bentonitas
Propiedad Cation de intercambio Limite liquido (%) Limite plástico (%) índice de plasticidad (%) Limite de contracción (%)
Montmorilonita Na 710 54
656 9 9
Ca 510 81
429 105
Attapulgita H
270 150 120 7 6
63 Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos Opere Citato 64 Existen dos clases de polímeros los polímeros PHPA los cuales tienen la función principal de inhibir la
reacción de las arcillas y calizas de modo que el agua no llegue a este tipo de suelos y se expandan, los
polímeros PAC cuyo objetivo pnncipal es controlar la perdida de agua Horizontal Directional Drilling Dnllmg
Fluid (2006) KS Straightline
2 72
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Para preparar la mezcla del lodo de perforación deben tenerse en
cuenta las características principales del estrato más desfavorable
o crítico para la construcción del cruce direccional La tendecia al
colapso del estrato crítico se hace evidente tomando en cuenta las
características mecánicas del material componente y de cómo el
agua afecta su comportamiento
Tabla 2.6.2. - 3 Tendencia al colapso
Tipo de Suelo*
Arcilla
Limo
Arena limosa Arena fina, húmeda
Arena gruesa
Grava arenosa
Grava
Tendencia al colapso Suelo seco \ Suelo con agua
No
Usualmente no
Algo
Apreciable
Apreciablemente alta
Alta
Muy alta
Algo
Apreciable
Apreciablemente alta
Alta
Muy alta
Muy alta
* De conformidad con las descripciones indicadas en el SUCS
No = Superficie estable pero no indefinidamente Algo = El descascaramiento se puede producir en cualquier
momento después de la exposición de la superficie Apreciable = El colapaso puede ocurrir en cualquier momento Alta y muy alta = La excavación fallará en cualquier momento
El tipo de suelo que se encuentre de forma predominante en el
estrato crítico se correlacionará con la viscosidad Marsh mínima
necesaria según se presenta a continuación:
2-73
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
Tabla 2.6.2. - 4 Correlación de las Propiedades del Suelo con la viscosidad Marsh
Tipo de suelo
Arcilla Arena limosa, arena arcillosa Arena con limo
a fina a gruesa b y grava
Grava
Viscosidad Marsh65, s/946 cmJ
Excavación en seco
27-32
25-29
32-37
38-43 42-47
46-52
Excavación con nivel freático
--
38-43
41 -47 55-65
60-70
Con lo anteriormente expuesto en mente, el procedimiento de
dosificación de los lodos de perforación se recomienda sea como
sigue66:
16. Verificar el pH del agua a emplear adicionando en su caso
bicarbonato de sodio para ajustar el pH de modo que su
valor se localice entre 8 y 9.
2°. Determinar la fracción de suelo no coloidal necesaria para
la estabilidad de las paredes de la perforación.
3a. Seleccionar la viscosidad Marsh en función del tipo de
suelo predominante.
4a. Establecer los límites de control aplicables (Ver tabla
2.6.2. - 5 Límites de Control para las propiedades del
lodo, para diseño según Xanthacos, 1979).
5a. Determinar si se requieren agentes de control como barita,
polímeros, controladores de pérdida de fluido, etcétera).
65 Dentro de las propiedades señaladas en la tabla 2.6.2 - 1 se señala la viscosidad Marsh. Ésta se define
como el tiempo en segundos que transcurre durante el escurrímiento de 946 cm3 de mezcla de lodo a través
de un orificio calibrado ubicado en el extremo infenor de un cono Marsh. Como referencia se tiene que el agua
destilada a 22s C presenta una viscosidad Marsh de 26 seg. aproximadamente N de los A. 66 Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos. Opere Citato.
2-74
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
6o Dosificar los materiales Esta fase consiste en estimar las
cantidades de bentonita, fracción no coloidal y agentes de
control en caso de ser necesarios
7- Vigilar durante todo el proceso el grado de viscosidad y pH
de la mezcla
Tabla 262-5 Limites de Control para las propiedades del lodo, para diseño según Xanthacos, 1979
Función
Soporte
Sellado Arrastre de recortes Desplazamiento del concreto Separación de los no coloides Bombeo Limpieza física
Limites
A'
% > 3 - 4
> 3 - 4
> 3 - 4
<15
<15 > 3 - 4 <15
B Kg/m3
>1 03
< 1 25
>1 03 <1 25
C
>1 03
<1 25
<1 25 >103 <1 25
0 Centip
<20
<20
E
O
0)
</> -o co O LO Q-CM
— nj
-8-o 1 0 rtJ O H
X) ^
c o
s> cu
o
F Lib/pie2
"
> 12 -15
> 12 -15
G
Variable
> 1 2 - 1 5
H
% >1
1
<23
<30
<25 >1
<25
A Contenido de bentonita promedio B Peso volumétrico C Densidad D Viscosidad plástica E Viscocidad Marsh F Resistencia del gel 10 mm G pH H Contenido de arena
* Es muy variable ** Es mas aplicable la resistencia al corte del enjarre
Opcional
El tiempo necesario para que la bentonita se encuentre totalmente
hidratada está en función del proceso de mezclado Este proceso
se considerará adecuado si la resistencia mínima del gel es de 36
dinas/cm2 (determinada con el viscocimetro rotacional) Es
importante recalcar que durante el proceso de fabricación del lodo
no deben existir grumos en la mezcla Debido a la habilidad de la
bentonita para absorber agua, ésta debe incorporarse
gradualmente al equipo de mezclado a través de la descarga de
2 75
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
agua, empleando un cono dosificador y, una vez incorporada al
agua, recircularla un par veces para posteriormente llevarla a un
tanque de almacenamiento de modo que continúe su hidratación y
expansión. El tiempo de envejecimiento recomendado en el
tanque de almacenamiento normalmente es de 24 horas, antes de
emplearla en la perforación.
Para determinar con precisión la cantidad de bentonita seca que
debe mezclarse con agua, de modo de producir un lodo cuyos
valores de propiedades queden dentro de los rangos establecidos,
es necesario efectuar pruebas previas con diferentes
concentraciones. La siguiente tabla muestra valores que sirven de
partida para la dosificación de los lodos bentoníticos:
Tabla 2.6.2 - 6 Dosificación típica de iodo bentonítico (Soilmec) kg de
bentonita lm3 de
lodo 0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
%de bentonita
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Densidad (kg/cm3)
1 000
1 010
1 020
1 025
1 035
1 035
1 040
1 045
1 070
1 078
Viscosidad
Marsh
27
28
30
35
40
40
45
55
60
70
cps
1 0
11
22
37
66
120
190
35 0
68 0
92 0
2-76
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
2.6.3. Equipo adicional de apoyo
El equipo adicional de apoyo para ejecutar la técnica PHD lo
constituye el sistema de mezclado, almacenamiento y bombeo,
todos ellos en íntima
relación con el lodo de
perforación. Podemos
establecer
categóricamente que
sus características son
tan importantes como
el lodo de perforación
, - „ . , . , -r _, , . ., en sí mismo. Fig 2 11 Tanque de almacenamiento de
lodos de perforación
Los tanques de mezclado y almacenamiento normalmente son
tanques de polipropileno los cuales se presentan en el mercado en
diversos tamaños y formas. La selección de los tanques
adecuados dependerá del tipo de perforación a realizar.
Adicionalmente deberán considerarse aspectos como: que tan
efectivo pueden mantener el sistema de lodos en función de la
demanda a partir de las condiciones de la perforación y que tan
fácil resulta limpiarlos una vez que los trabajos han sido
finalizados.
El sistema de bombeo de los lodos de perforación requiere una
bomba que trabaje a alta presión con un bajo volumen de lodos,
cuya presión de entrega varíe de 200 a 1,500 PSI. La planeación
adecuada de la perforación determinará la cantidad total de fluido
requerido para la etapa de perforación o ensanchamiento.
2-77
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
2.7. Consideraciones adicionales
2.7.1. Geotécnicas67
La información obtenida como resultado de realizar las pruebas de
laboratorio descritas anteriormente, únicamente permiten elaborar
parte del modelo geotécnico. Para que esa información sea
realmente útil, tanto los proyectistas como los constructores deben
poseer una clara indicación de las variaciones verticales y
laterales (horizontales) de los diferentes depósitos subterráneos a
lo largo del alineamiento de la PHD, por cuanto se refiere a la
distribución del material como a las condiciones de distribución.
Este conocimiento de las variaciones de los estratos es crítico
para lograr un diseño racional de la perforación. Por ejemplo, en el
caso de suelos aluviales, normalmente estos varían
significativamente en composición y consistencia en distancias
cortas. Cuando este tipo de condiciones cambiantes se presenten
o sean identificadas, la ruta de perforación deberá ser diseñada
para evitarlas o minimizar la longitud de perforación a través de
ellas por medio de un ajuste del alineamiento vertical o cambiando
la trayectoria de la perforación mediante un ajuste del
alineamiento horizontal. Este conocimiento de la variabilidad con
la que pueden presentarse los suelos, permite también tomar
medidas que llevar a cabo y así minimizar el impacto que dichas
condiciones generarían en el proceso de perforación.
La presencia de rellenos, obstáculos y contaminantes también es
de consideración, especialmente si afectan el trazo de la
perforación. El cómo afecten estas condiciones al proyecto
dependerá de su propia naturaleza y de la extensión en la cual
interfieran con el alineamiento. En este sendio será altamente
Gelinas, Marc M. Mathy David C Opere Citato.
2-78
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
recomendable que el estudio geotécnico indique como estas
situaciones podrían afectar a la construcción y que medidas de
mitigación podrían llevarse a cabo.
La interpretación de la información geotécnica para proyectos de
PHD debe ser capaz de permitir hacer las siguientes
consideraciones:
- Diseño de la ruta de perforación. Como se ha señalado, una de
las principales características que ubican a la PHD por encima
de otras técnicas de construcción sin zanjas es su capacidad
de dirección que permite que las tuberías sean instaladas a lo
largo de alineamientos curvos tanto verticales como
horizontales. Sin embargo, mientras que esta habilidad de
cambiar de dirección permite evitar áreas problemáticas, la
perforación debe evitar en lo posible estas curvaturas en la
medida en que ello sea posible. Cuando la necesidad de
perforar en curva sea necesario, deberá considerarse la
consistencia y densidad de los suelos presentes. La capacidad
de los lodos de perforación y de la tubería a instalar de
ajustarse a una ruta curva también debe analizarse. Mientras
más curva sea la trayectoria de perforación, más difícil será
para el constructor mantener a los lodos de perforación
fluyendo a través de la perforación y más grande será la fuerza
de tensión necesaria para instalar la tubería.
- Profundidad mínima de cobertura. Cuando no lo demanden
condiciones existentes, como instalaciones previas en la zona,
o normas constructivas y regulaciones locales, la profundidad
mínima de cobertura para la instalación de tuberías con PHD
deberá ser la suficiente para proporcionar una medida de
2-79
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
protección contra levantamientos en la superficie y/o la
generación del fenómeno de hidrofractura. Por lo común, estas
dos situaciones se deben más a técnicas inapropiadas de
construcción que a condiciones geotécnicas presentes en el
suelo, sin embargo, éstas últimas juegan un papel importante
en la evaluación del riesgo para la ocurrencia de estos
eventos. El levantamiento de la superficie generalmente se
debe a que el constructor perfora muy rápido y desplaza o
compacta a los cortes resultantes en lugar de mezclarlos con el
lodo de perforación y transportarlos a la superficie. Para
prevenir esta situación se deben calcular las velocidades de
avance de la perforación (normalmente con base en
experiencias previas).
- El fenómeno de hidrofractura se presenta cuando la presión
ejercida por los lodos de perforación contra las paredes de la
excavación excede la capacidad del suelo circundante de
contenerlos, resultando en la fractura de la masa de suelo y
permitiendo a los lodos de perforación fluir a través de estas
fracturas. Los principales factores que pueden contribuir para
que ocurra la hidrofractura son:
o La presencia de planos de debilidad o la existencia de
rutas de drenaje hacia la superficie, tales como grietas
por contracción, rellenos granulares de instalaciones
preexistentes, cimentaciones profundas en el sitio como
pilas o pilotes, etcétera.
o La longitud de la perforación, puesto que a mayores
longitudes se requieren mayores presiones para permitir
el flujo de los lodos y mantener estables a las paredes
de la excavación.
2-80
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
o Grandes profundidades en el alineamiento vertical de la
perforación, generando presiones hidrostáticas
considerables.
o Bloqueos debidos a materiales no arrastrados a la
superficie dentro de la perforación que pueden causar
incremento en la presión en el interior de la misma.
Cuando se presente este fenómeno, lo menos grave que
puede presentarse es un incremento en los costos debido a la
disminución de la efectividad de la mezcla, los costos
derivados de los trabajos de limpieza y remediación, etcétera,
pero puede representar la potencialidad de ser un factor
determinante para la suspensión total de los trabajos,
especialmente en áreas ambientales sensibles o de protección.
A este respecto, existen algunas fórmulas que han sido
utilizadas para estimar la máxima presión admisible de fluidos,
sin embargo la viabilidad de estas expresiones dependerá
grandemente de los parámetros del proyecto en cuestión. En la
actualidad, a pesar de los esfuerzos por llevar a cabo
investigaciones en este sentido, no existe aún suficiente
información de campo que permita validar dichas expresiones.
- Pérdida de fluidos de perforación. En formaciones porosas o
formaciones con presencia de grietas y/o discontinuidades,
puede resultar extremadamente difícil, si no es que imposible,
prevenir que los lodos de perforación fluyan fuera de la
perforación. Esta pérdida de fluidos normalmente se presenta
en suelos gruesos limpios o con porcentajes de finos menores
a 12%. Donde se identifiquen estos suelos deberán efectuarse
análisis detallados de distribución granulométrica para
2-81
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
determinar la factibilidad de la PHD, o si la porosidad de la
formación permite un diseño adecuado de los lodos de
perforación Especial cuidado merecerán aquellas zonas donde
existan instalaciones previas que hayan sido rellenadas con
materiales granulares, por las mismas razones arriba
expuestas
- Estabilidad de la perforación En suelos gruesos, la habilidad
de mantener estables las paredes de la excavación es de
importancia fundamental Igualmente lo es en suelos con
presencia de boleos En suelos finos, de consistencia firme
(excepto limos no plásticos saturados), la estabilidad de la
perforación no es de gran consideración
En los suelos gruesos, si el contenido de finos es menor a
30%, deberán tomarse medidas precautorias para garantizar la
estabilidad de la excavación Estas medidas normalmente
consisten en la elección de rutas alternas de la perforación y/o
modificación del diseño y dosificación de los lodos de
perforación
- Lodos de perforación Como se ha visto en el capitulo
precedente, el diseño de los lodos está en función directa de la
condiciones del subsuelo En dicho capitulo se han hecho las
consideraciones pertinentes por cuanto a las características y
proporcionamientos por lo que no se harán mayores
comentarios al respecto, únicamente se señalará que para
suelos gruesos, el volumen de fluido requerido dependerá de la
distribución granulométrica, densidad y porosidad de la
formación. En estos suelos, el volumen de lodos es del orden
de una a más de dos veces el volumen de la perforación. En
2-82
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
suelos finos, este volumen puede variar de dos a más de cinco
veces el volumen correspondiente a la perforación.
- Velocidad de perforación. La velocidad a la cual se realizará la
perforación piloto o el ensanchamiento, esta en función del tipo
de suelo, la capacidad de bombeo de lodo, la viscosidad del
lodo y el tamaño necesario para alojar a la tubería. Estas
velocidades actualmente son resultado de experiencias
previas, propias o ajenas y aunque existen métodos de cálculo,
al igual que con los correspondientes a las presiones de los
lodos de perforación, estos deben tomarse con reservas.
- Selección de herramientas. Como se ha señalado, la selección
de las herramientas de ataque estará en función de la
consistencia y densidad del suelo y las de ensanchamiento en
función de las propiedades del material como su granulometría
y plasticidad.
La selección de los puntos de entrada y salida de la perforación
deberán ser determinados atendiendo a los aspectos geotécnicos
y topográficos sin descuidar la presencia de instalaciones o
estructuras existentes que eventualmente puedan entorpecer o
poner en riesgo el proceso de perforación.
2.7.2. Preparación del sitio o área de trabajo
Adicionalmente a los trabajos anteriores necesarios para ejecutar
la técnica PHD, deben efectuarse diversas consideraciones
previas como lo es la determinación el área necesaria de trabajo.
El espacio de trabajo necesario para ejecutar la técnica PHD
puede requerir de un área libre y nivelada dependiendo de los
2-83
Perforación Horizontal Direccional Que es la PHD
sitios de entrada y salida definidos para la perforación Puesto que
el punto de entrada (punto de perforación) requiere el acomodo
del equipo de perforación y el equipo adicional, este punto (área)
deberá ser fácilmente accesible y presentar suficiente resistencia
para soportar al equipo mismo durante el proceso de instalación
de la tubería El equipo que normalmente se coloca en esta área
del punto de entrada consiste en
- La máquina de perforación
- La unidad generadora de potencia
- El rack (estantería) de la sarta de perforación
- El equipo adicional
De igual manera, el punto de salida o de fabricación de la tubería,
debe ser amplio y eventualmente poder ofrecer espacio extra para
acomodar el equipo necesario para la fabricación de la hngada. El
equipo que se ubica en el área del punto de salida se integra por.
- Tanques contenedores de lodo
- Tanques de sedimentación (para cortes)
La tubería.
- Roladores y equipo de manejo de la tubería.
- Equipos de construcción (excavadoras y tiende-tubos).
- Equipos para soldado y recubrimiento de la tubería.
Las dimensiones de estas áreas pueden variar por lo que creemos
prudente no intentar establecer valores en virtud de la enorme
variabilidad de condiciones que pueden presentarse en los
diferentes trabajos de cruzamientos direccionales
2 84
Perforación Horizontal Direccional Qué es la PHD
Extremo de entrada Extremo de salida
Fig. 2.12. Esquema del Área de Trabajo para la ejecución de la técnica PHD.
2-85
Capítulo 3
Ejemplo de aplicación
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
3. Ejemplo de aplicación
3.1. Introducción
Para ejemplificar el empleo de los criterios establecidos en el capitulo
precedente, se mostrará una aplicación de dichos criterios para la
construcción de un cruce subfluvial, entendiendo por esto la instalación
de una línea de conducción por debajo de un río. La información aquí
presentada formó parte de los trabajos correspondientes que se llevaron
a cabo para la empresa Construcciones Alemán e Hijos, S.A. de C.V.
donde el alcance de los mismos fué de recomendaciones y/o
consideraciones que debieron tomarse en cuenta para la construcción
del mencionado cruzamiento.
Como se ha anticipado en el capítulo 2, la PHD permite la instalación de
ductos de conducción de hidrocarburos bajo cauces de ríos navegables
(i.e. cruces subfluviales) o que por sus características no permiten la
instalación subterránea con otros métodos. Para llevar a cabo lo anterior,
primeramente es necesario elaborar un estudio de factibilidad que
permita valorar si la ejecución de esta técnica es posible y
posteriormente de ser realizable el cruzamiento, hacer las
recomendaciones por cuanto a tipo de maquinaria, heramienta de ataque
y ensanchamiento y dosificación de lodos de perforación más
conveniente.
3.2. Antecedentes
Como parte del proyecto general de inspección y mantenimiento para
ductos existentes, Petróleos Mexicanos, a través de su Gerencia de
Mantenimiento a Terminales y Ductos, determinó llevar a cabo diversos
programas de rehabilitación de los ductos existentes en su red de
distribución para eliminar fallas severas, moderadas y algunas ligeras
3-1
Perforación Horizontal Direcoional Ejemplo de aplicación
mediante la sustitución de tramos de tubería o la colocación de
envolventes metálicos, particularmente en el Oleoducto 30"-24"-24"-24"-
20"-24"-20" D N Nuevo Teapa Tula Salamanca, y que debido a su trazo
geomético, presenta un cruce con el no Tula
El río Tula es una corriente de agua que corre por el estado de Hidalgo
(centro de México) Toma su nombre de la ciudad de Tula de Allende,
una de las principales poblaciones por las que atraviesa en su recorrido
Aunque originalmente nacía en el Valle de Tula, desde la construcción
del sistema de desagüe de la Cuenca de México (siglo XVII) el río Tula
recibe las aguas de los nos del Valle de México que originalmente
alimentaban a los lagos de Texcoco, Chalco, Xochimilco, Zumpango y
Xaltocan Este río forma parte de la Región Hidrológica del Panuco, y
desemboca en el río Moctezuma De acuerdo con datos de la Comisión
Nacional del Agua de México, el río Tula es uno de los más
contaminados de nuestro país Genera 409 42 millones de m3 anuales de
aguas residuales1 La contaminación del río Tula se debe a que esta
corriente recibe tanto las aguas residuales de la Zona Metropolitana de la
Ciudad de México, como las de las zonas industriales asociadas a la
ciudad de Tula de Allende, incluida una de las cementeras más
importantes de México A la salida de la cuenca del no Tula la
disponibilidad del recurso hídnco es de casi 966 millones de m3/año2
Comisión Nacional del Agua (2007) Acerca de la Cuenca del Valle de Mexico, consultado el 22 de mayo de
2007 2 Fuente Comisión Nacional del Agua www cna gob mx
3-2
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
Figura 3.2. - 1 . Localización del rio Tula en el estado de Hdalgo. Fuente: INEGI
En el sitio del cruce, este rio presenta un ancho promedio de 29.72 m y
una profundidad al centro de su cauce de 3.36 m (N.A.M.O.).
Debido a las condiciones que presenta este rio, la Gerencia mencionada
ha determinado que la realización de los trabajos de mantenimiento de la
línea de conducción en este punto mediante la técnica convencional de
apertura de zanjas no es una opción viable por lo que ha considerado la
ejecución de la técnica PHD para resolverlo, dando lugar al Contrato 571-
57220-074-05 "Sustitución de los cruzamientos subfluviales mediante el
método de cruce horizontal direccionado en los rios San Marcos estado
de Puebla km. 47+907, y rio Tula estado de Hidalgo km. 123+800 de los
ductos de 12"-14"-18" y 24" d.n. del sector Catalina".
3-3
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
El objetivo de este documento es determinar la factibilidad técnica para la
ejecución de los trabajos correspondientes a la construcción del cruce
mencionado en el Rio Tula, en el estado de Hidalgo mediante la técnica
PHD para la instalación de tubería con las caractensitcas que mas
adelante se detallan Su objetivo es establecer la viabilidad en la
construcción del cruce direccional subfluvial atendiendo a las
características estratigrafías del sitio
Para ello se hará mención del reporte de la exploración que permita
definir la estratigrafía del subsuelo y sus características de compacidad y
composición y con esto proponer la trayectoria y longitud que será
perforada en cada tipo de material además de seleccionar la herramienta
de perforación direccional mas adecuada para cada uno de los
materiales existentes, de modo que se consiga el mayor rendimiento
posible durante la perforación y minimizar los riesgos de paro o pérdidas
de la misma
3.3. Cruce direccional
33 1 Exploración
La exploración efectuada se llevó a cabo con métodos directos
mediante la perforación de barrenos, dos en total, a ambos lados
del río Tula (uno en cada margen del río), utilizando el método de
penetración estándar con recuperación de muestras alteradas La
exploración permitió conocer la distribución y características de los
materiales del subsuelo en las zonas mencionadas donde se
pretende realizar el cruzamiento
34
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
La descripción de la estratigrafía del sitio se hizo a partir de los
materiales recuperados por la barrenación directa, así como de las
observaciones directas de zanjas y afloramientos existentes en la
zona.
3.3.2. Localizador) y características del cruce.
El sitio de cruce estudiado se encuentra ubicado en un radio
aproximado de 12 kilómetros de distancia de la ciudad de Tula, en
el estado de Hidalgo. Los datos generales de la línea de
conducción son los siguientes:
Longitud total
Diámetro nominal de la tubería
Espesor de pared
Especificación de tubería
Presión de operación
Presión de prueba
Presión de diseño
187+400
609.6 mm (24")
12.7 mm (0.5")
SL-GRX-60
78 kg/cm2
106.25 kg/cm2
85 kg/cm2
El cruce del río Tula se hará en el cadenamiento 123+820 del
nuevo derecho de vía de la conducción de gas natural de PEMEX.
En la zona del cruce, el río tiene una dirección casi perpendicular
con el cruce, y éste tiene un rumbo N-55s-W.
3.3.3. Expbración del subsuelo y resultados obtenidos.
En el sitio del cruce se efectuaron dos perforaciones clasificadas
como SM-1 y SM-2 en las márgenes derecha e izquierda del río
Tula y con profundidades de 15.00 m en ambos casos. La
ubicación de los sondeos se muestra en el plano no. PHD-01A,
correspondiéndoles los kilometrajes 123+770.95 y 123+870.95
respectivamente.
3-5
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
La perforación se realizó con máquina perforadora Long-Year 38
equipada con bomba moyno 3L6, atendiendo a lo establecido en
la norma ASTM D1586-84 para el método de penetración
estándar. En las columnas estratigráficas de los dos sondeos se
señala el número de golpes para el avance del tubo muestreador.
La estratigrafía del subsuelo definida a partir de los materiales
recuperados por el barreno SM-1 mediante el tubo bipartido del
penetrómetro consistió en: un primer estrato de 0.00 a 4.20 m de
profundidad, compuesto por arcilla arenosa de color café claro a
oscuro, de consistencia blanda a dura, correspondiéndole una
clasificación según el SUCS como tipo CL; un segundo estrato de
4.20 a 6.60 m de profundidad, compuesto por arcilla color café
claro a oscuro de consistencia muy firme a dura, con arenas,
correspondiéndole una clasificación según el SUCS como tipo CL;
un tercer estrato de 6.60 a 10.20 m de profundidad, compuesto
por arcilla arenosa de color café verdoso y gris verdoso, de
consistencia muy firme a dura, correspondiéndole una clasificación
según el SUCS como tipo CL; un cuarto estrato de 10.20 a 12.60
m de profundidad, compuesto por arena arcillosa de color gris
verdoso de compacidad densa, correspondiéndole una
clasificación según el SUCS como tipo SC; finalmente un quinto
estrato de 12.60 a 15.00 m de profundidad, compuesto por arcilla
arenosa color café oscuro de consistencia dura,
correspondiéndole una clasificación según el SUCS como tipo CL.
El sondeo SM-2 de la margen opuesta del río definió una
estratigrafía similar a la del sondeo anterior SM-1 consistente en
un primer estrato de 0.00 a 1.20 m de profundidad, compuesto por
arcilla arenosa de color café claro a oscuro, de consistencia
3-6
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
blanda con gravas aisladas, correspondiéndole una clasificación
según el SUCS como tipo CL; un segundo estrato de 1.20 a 3.60
m de profundidad, compuesto por arcilla color café claro a oscuro
de consistencia firme a muy firme, con poca arena,
correspondiéndole una clasificación según el SUCS como tipo CL;
un tercer estrato de 3.60 a 8.40 m de profundidad, compuesto por
arcilla arenosa de color café claro y gris verdoso, de consistencia
firme a dura, correspondiéndole una clasificación según el SUCS
como tipo CL; un cuarto estrato de 8.40 a 10.20 m de profundidad,
compuesto por arcilla de color gris verdoso de consistencia firme a
muy firme, con poca arena, correspondiéndole una clasificación
según el SUCS como tipo CL; un quinto estrato de 10.20 a 12.00
m de profundidad, compuesto por arenas arcillosas de color gris
verdoso, de compacidad media, con algunas gravas,
correspondiéndole una clasificación según el SUCS como tipo SC;
un sexto estrato de 12.00 a 13.20 m de profundidad compuesto
por gravas arenosas de color café claro a oscuro, de compacidad
densa, con arcilla, correspondiéndole una clasificación según el
SUCS como tipo GC; finalmente un séptimo estrato de 13.20 a
15.00 m de profundidad, compuesto por arcilla arenosa de color
café claro verdoso, de consistencia dura, correspondiéndole una
clasificación según el SUCS como tipo CL.
Las pruebas de laboratorio efectuadas consistieron en:
- Determinación del contenido de agua
- Análisis granulométrico
- Límites de consistencia
Los resultados obtenidos de estas pruebas se muestran en el
anexo 5.4.
3-7
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
3.3.4 Consideraciones para la ejecución de los trabajos
La integración de la información estratigrafía obtenida con la
exploración directa mediante los sondeos de penetración estándar
se muestran en las columnas estratigrafías y en el plano de cruce
con sección longitudinal no. PHD-01A y sirve como conclusión
gráfica de los resultados descritos en este informe.
Concretamente, en el sitio del cruce se definieron claramente 4
paquetes estratigráficos en el subsuelo predominando el material
tipo CL según la clasificación SUCS consistente en arcillas
arenosas de color café claro a oscuro, de consistencia firme a
dura.
Por lo anteriormente expuesto y analizando la información
resultante de las pruebas de laboratorio efectuadas, se concluye
que la ejecución de la PHD es factible y se recomienda que el
trazo se apegue en lo posible a la trayectoria propuesta en la
memoria de cálculo geométrico que a continuación se exhibe. Los
puntos de entrada y salida se encuentran señalados en el plano
PHD-01A y se han determinado en función de las características
topográficas del sitio por cuanto a facilidad de acceso y desplante
del equipo, sus aditamentos y equipo adicional; desde luego que
éstos puntos podrán ser modificados como resultado de
consideraciones de carácter técnico no previstas en este informe y
que convengan a la contratista.
3-8
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
Constructora Táuride, S.A. de C.V. Anahsis de cargas para diseño de cruzamiento direcciortal subfluvial
DATOS DEL CRUZAMIENTO
Rio Tula 24" Preliminar
REFERENCIA
CUENTE
Long 1 d de Cruce
Elevación del Cruce
Cobertura Minma
Ángulo de Entrada
Rad o de Entrada
Ángulo de Salida
Rad ode Sal da Relación 0 DJW T
Tubería de Perforación
Distancia Tubo Sonde
Dstanaa Sonda Bioc
TESIS PIPE 0 D
JCCC-fSGR PIPE W T Jmdad
346 00 Mis
14 Mis
S Mis
1C Grados
2400 Pies
5 Grados
2400 Pies 48 00
91 Mts
09 m
0 4 Wis
Pulg Pulg
PUNTOS
Entrada
PC1 PT1
FC2 PT2 Salida
CONTROL MAESTR
GRADO
PAtS
UNIT
Mts
Mts
Mts
Mts Mts
Mts
0
X52 MEXICO
DATOS DE PERFIL
EST
G+O0O0
0+O1 o 4
0+143 4
0+154 0 0-217 8
0+346 0
ELEV
OC
29
140 14 0
112
00
Allura / D si ncia enlre Aoovos Linaada
Altura In c o
Apoyo/ 04 12 0
DISTANCIAS (MTS)
Entrada
Entrada PC1
PT1 PC2 PT2
Salida
PC1
PT1
PC2
PT2 Salida
346 0
164 127 0
106
63 8 128 2
Mtrs
Mtrs
CONTROL
PUNTOS CLAVE
Entrada
CENTRO
Salida
ESTACIÓN
o+oooo
0+173 0
0+3460
DATOS DEL CRUZAMIENTO
ELEV
00
7 D
00
DIST
00
173 0
346 0
ELEV PILOTO
00
138
00
CUBIERTA
63
00
CONTROL
Total Instalado
Profundidad de Cruce Cobertura Mínima (Centro Pozo Piloto)
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
T" onstructora Táuride, S.A. de C.V. •Jí análisis de cargas para diseño de cruzamiento direcoonal subfluvial
1S Sep-0 £
ENTRADA
0+0Q0 0
1... Elevación |
Ploto 0 0
10 f i l i a d a
0 0 " ^ M t s
I6 6 Mis ^
Xs 1c 4
Ye 2 9
Elevac on
Xe- 143 4
Ye 14 u
0>0 b4
z9
\ p c i
t-
127.7 Mis ^ " " « ^
Elevación
PERFIL
Rio Tula 24
G1I414
14 0
Rad 0 d*
Entrada
2400 Pes
TOTAL INSTALADO
PT1 C \H
Prelimina
347 5
Mis
NO ESTA A ESCALA i
0 1M0
14 0
Radio de
Salida 2400 P es
Mts
PC2 ^s*-*
t l p v a c w n
PT2
- i /
638
0+217 B
11 2
S A U D A
0+346 0
„ „ „ ! _.. ,
'1 00
Sa l i da / 5°
/ 3 4 6 0
M28 7 Mts
Xs 217 8
Ys 112
" Elevación
Mis
Xs 154 0
Ys 14 0
Guia Apoyos Litigada ( SIN AJUSTE DE CAMPO ! 1 }
(Zona Cuivalu a)
INICIO Curva Respecto a punto de Salida
Apoyo No_ D s ancla (Mire) Altura IMtis)
1
2 3
4
5
6
7
48
12 0
24 0
36 0
48 0
60 0
33 8
04
10
1 7
23
2o
28
28
FIN Curva Respecto a punió de Salida
Apoyo No. D staneía (Mts) Allí a (Mas)
7
8
9
10
11
12
63 8
840 96 0
108 0
120 0
127 5
28
25
21
14 06
00
A.
N K> I er en /
'' i «a.,.,
r.
payo
S 119 <to ^ A l ta»
\ i
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
E lo referente a la herramienta a emplear y dosificación de los lodos de
perforación se hacen las siguientes recomendaciones
Herramienta El tipo de material a perforar es predominantemente
arcillo-arenoso, por lo que deberá emplearse una herramienta de
ataque de los tipos Standard, Hardface o similar (Ver Tabla
2 6 11-1 del capitulo 2) Para la herramienta de ensanchamiento,
deberá utilizarse del tipo Helical o similar (Ver Tabla 2 6 1 1 -2 del
capítulo 2)
- Lodos de perforación Según las recomendaciones señaladas en la
tabla 2 6 2-4 Capitulo 2, para este tipo de material la viscosidad
Marsh recomendable es de 29 seg, sin embargo, de acuerdo a los
Límites de Control para las propiedades del lodo, para diseño según
Xantacos (Ver Tabla 2 6 2-5 del capitulo 2), para cumplir con el
requisito de soporte (densidad mayor que 1 03 kg/cm3) el
proporcionamiento del lodo condiciona una viscosidad de 40 seg
(Tabla 3 5-1)
El contratista deberá considerar el tomar todas las previsiones
necesarias para definir adecuadamente el procedimiento de perforación
e incluso hacer cambios a la trayectoria sugerida, tomando en cuenta
las propiedades de composición y compacidad de cada uno de los
materiales constitutivos del subsuelo descritos anteriormente y el
comportamiento de la perforación en los primeros metros de avance,
con el propósito de lograr alcanzar los mejores rendimientos de la
perforación durante los trabajos de cruce previstos en el sitio
311
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
3.3.5. Determinación de la máquina de perforación a emplear
Para la determinación de la máquina de perforación a emplear debe
calcularse la tensión necesaria que permita introducir la tubería dentro
de la perforación. Esto se logra usando el criterio de diseño de la
tubería, por cuanto al cálculo de la fuerza de tensión necesaria. Debido
a la complejidad de estos cálculos, y a que los mismos deben revisarse
según el criterio mencionado, se consideró conveniente realizar los
mismos en una hoja de cálculo. En esta hoja se señalan los parámetros
de cálculo considerados:
ANÁLISIS DE CARGAS Y ESFUERZOS DE INSTALACIÓN EN RADIO MÍNIMO DE PERFORACIÓN
PROYECTO: Rio Tula 24" Preliminar
" ' OPCIÓN DE CONTROL DE FLOTACIÓN 1
DATOS GENERALES DATOS DEL PESO DE LA TUBERÍA
Diámetro de Tubería Espesor de Pared
SMYS Módulo de Young
Longitud Total de Tubería
Momento de Inercia *a de Superficie de Cara de Tubería
Razón Diámetro/Espesor de Pared
Razón de Poisson Peso de Lodo
eficiente de Fricción de Suelo ificiente de Arrastre de Fluido
24 00 Inches 0 500 Inches
52,000 Psi 2 9E+07 Psi
1,140 ft Mts 347.5
2548 20 InchesM 36 91 lnchesA2 48 00
0 30 89 76 Lb/cu ft
0 30 0 05 Psi
Peso de Tubería en el Aire Vol Interior de Tubo
Vol Exterior de Tubo Peso de Tubería de Aire
Diámetro de Tubería de Aire
Vol Ext Tubería de Aire Peso del Agua
Peso de Lodo Desplazado
Densidad del Agua (0 para no control de flotación)
Peso Efectivo de la Tubería Nota Valores negativos in idean
125 49 Lb/ft 2 89 cu ft/ft 3 14 cuft/ft 0 00 Lb/ft 0 00 Inches
0 000 cu ft/ft 0 00 Lb/ft
281 99 Lb/ft
0 00 Lb/cu ft 156 48 Lb/ft
que la tubería flota
ANÁLISIS DE CARGA PARA LA SECCIÓN RECTA JALADA HACIA ABAJO
Longitud
Ángulo de Inclinación
Fuerzas de Arrastre del Lodo Fricción del Suelo
Peso Efectivo de la Tubería
Tensión en la Sección Fuerza Ejercida Acumulada
422 22 ft Mts 128.7
5 00 grados 0 09 radianes
19,101 Lb 19,746 Lb -5,758 Lb
44,605 Lb 44,605 Lb
Tensión Axial limitada por RP2A-WSD
Comparación 1,208 Psi < 46,800
Doblez Longitudinal limitada por RP2A-WSD Comparación 0 Psi < 35,892
Esfuerzo Circunferencial Extemo limitado por RP2A-WSD Comparación 551 Psi < 7,384
Esfuerzos Combinados, Tensión & Doblez, limitado por RP2A-WS Comparación 0 03 < 100
I Esfuerzos Comb , Tensión, Doblez & Circunf limitado por RP2A-V
Comparación 0 01 < 100
3-12
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
ANÁLISIS DE CARGA PARA LA SECCIÓN CURVILÍNEA JALADA HACIA ABAJO
Longitud nbio en Ángulo de Inclinación
-Radio de Curvatura Centro de Desplazamiento
Tensión Promedio Supuesta
Fuerza Normal Fuerzas de Arrastre del Lodo
Fncción del Suelo Peso Efectivo de la Tubería
Tension en la Sección Tension Promedio
Fuerza Ejercida Acumulada
209 44 ft MtS 63 8
5 00 grados 0 09 radianes
2400 00 ft 2 28 ft
58 905 Lb
29 493 Lb 9 475 Lb
17 696 Lb 1 430 Lb
28 600 Lb 58,905 Lb
73 205 Lb
Tension Axial limitada por RP2A WSD
Comparación 1 983 Psi < 46 800
Doblez Longitudinal limitada por RP2A WSD Comparación 12 083 Psi < 35 892
Esfuerzo Circunferencial Externo limttado por RP2A WSD Comparación 687 Psi < 7 384
Esfuerzos Combinados Tensión & Doblez limitado por RP2A WS Comparación 0 38 < 100
Esfuerzos Comb Tension Doblez & Circunf limitado por RP2A V Comparación 014 < 100
ANÁLISIS DE CARGA PARA LA SECCIÓN RECTA HORIZONTAL
Longitud Ángulo de Inclinación
Fuerzas de Arrastre del Lodo Fricción del Suelo
Peso Efectivo de la Tubería
Tension en la Sección Fuerza Ejercida Acumulada
34 92 ft Mts 10 6 0 00 grados 0 00 radianes
1 580 Lb 1 639 Lb
0 Lb
3 219 Lb 76 424 Lb
Tension Axial limitada por RP2A WSD Comparación 2 070 Psi < 46 800
Doblez Longitudinal limitada por RP2A WSD Comparación 0 Psi < 35 892
Esfuerzo Circunferencial Externo limitado por RP2A WSD Comparación 688 Psi < 7 384
Esfuerzos Combinados Tensión & Doblez limitado por RP2A WS Comparación 0 04 < 1 00
Esfuerzos Comb Tension Doblez & Circunf limitado por RP2A V Comparación 0 01 < 1 00
3-13
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
ANÁLISIS DE CARGA PARA SECCIÓN CURVILÍNEA JALADA HACIA ARRIBA
Longitud nbio en Ángulo de Inclinación
= Radio de Curvatura Centro de Desplazamiento
Tension Promedio Supuesta
Fuerza Normal Fuerzas de Arrastre del Lodo
Fricción del Suelo Peso Efectivo de la Tubería
Tension en la Sección Tensión Promedio
Fuerza Ejercida Acumulada
418 88 ft MtS 127 7
10 00 grados 0 17 radianes
2400 00 ft 913 ft
98 715 Lb
52 241 Lb 18 950 Lb 31 345 Lb
5 713 Lb
44 582 Lb 98,715 Lb
121 005 Lb
Tension Axial limitada por RP2A WSD Comparación 3 278 Psi < 46 800
Doblez Longitudinal limitada por RP2A WSD Comparación 12 083 Psi < 35 892
Esfuerzo Circunferencial Externo limitado por RP2A WSD Comparación 142 Psi < 7 384
Esfuerzos Combinados Tension & Doblez limitado por RP2A WE Comparación 0 41 < 1 00
Esfuerzos Comb Tensión Doblez & Circunf limitado por RP2A V\ Comparación 0 14 < 1 00
ANÁLISIS DE CARGA PARA LA SECCIÓN RECTA JALADA HACIA ARRIBA
Longitud Ángulo de Inclinación
Fuerzas de Arrastre del Lodo Fnccion del Suelo
Peso Efectivo de la Tubería
Tensión en la Sección Fuerza Ejercida Acumulada
54 54 ft MtS 16 6
10 00 grados 0 17 radianes
2 467 Lb 2 521 Lb 1482 Lb
3 507 Lb 124 512 Lb
Tension Axial limitada por RP2A WSD Comparación 3 373 Psi < 46 800
Doblez Longitudinal limitada por RP2A WSD Comparación 0 Psi < 35 892
Esfuerzo Circunferencial Externo limitado por RP2A WSD Comparación 0 Psi < 7 384
Esfuerzos Combinados Tensión & Doblez limitado por RP2A WS Comparación 0 07 < 1 00 I
I Esfuerzos Comb Tensión Doblez & Circunf limitado por RP2A V
Comparación 0 01 < 1 00
Fuerza de Jalado Total
Violaciones de Esfuerzos:
Rio Tula 24" Preliminar
• OPCIÓN DE CONTROL DE FLOTACIÓN
Como resultado final del cálculo de la tensión necesaria para instalar la
tubería en la perforación efectuada, se tiene ésta es de 124,512 Ib por
lo que para su instalación será necesario el empleo de una máquina de
perforación grande (según la clasificación indicada en la tabla 2.6.1 -
Clasificación de las máquinas de perforación, capítulo 2) con una
capacidad de tracción de más de 100,000 libras.
3-14
O A T O S O E L A L I N E A
CROQUIS DE LOCALIZACION
LPN No 18576019 041 05 SUSTITUCIÓN DE CRUZAMIENTO SUBFLUVIAL DEL RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123 + 800 DEL DUCTO DE 24 DN DEL SECTOR CATALINA
!ERh ~R GRÁFICO ^R J ,F )E i A TUBb A/1 24 0 TbCA A OR ZONTAL 1 20C
L ^ A L A V RTCA 1 200
D B OS DE
PUWO ccMew.
TRAZO Y PEROL
•o c
P E M E X LXr-LJ-ÍACON Y PRODUC ON
DIBUJO ELABORADO EN _H*5S9i.0£_,
AP L O B A D O POr( PE VI EX
RV OR DE FRO C O
NG WARCO A E CALAN E A F EN E
ENC DE P NORA DE D S E N
PER O R A C O \ ÜRECCONAL HOr; ZONTAL
C R J 7 A M I L N 1 0 D R E G I O N A L R IO T U A H G O
P R O Y E C T O
LUGAR PHD-01A
REV
1
Capítulo 4
Conclusiones
Perforación Horizontal Direccional Conclusiones
4. Conclusiones
Las características que particularizan a la técnica de PHD en la construcción
de cruzamientos subfluviales requieren poseer conocimientos relacionados con
el comportamiento de los suelos y la interacción que estos presentan con la
tubería durante el proceso de instalación.
A este respecto, podemos concluir que la hipótesis de trabajo planteada se
cumple efectivamente puesto que una ejecución exitosa con esta técnica
constructiva sólo puede ser obtenida si se cuenta con personal capacitado que
elabore un programa de exploración y obtención de muestras, junto con la
interpelación acertada de los resultados de laboratorio obtenidos para así
alcanzar dos metas:
- Establecer la factibilidad de la ejecución de ésta técnica y
- Definir las condiciones más adecuadas para su operación considerando el
empleo del equipo de construcción especializado tomando en cuenta las
condiciones y restricciones presentes en la instalación de ductos.
Lo mismo podemos decir de los objetivos propuestos al haber analizado la
técnica constructiva de la PHD en su aplicación a la construcción de cruces
subfluviales de líneas de conduccción de hidrocarburos, mediante el
conocimiento de sus aspectos técnicos, la normatividad existente (la cual
hemos visto es escasa) y a través de un caso práctico que ejemplifica la
aplicación de los criterios relativos a ésta técnica de PHD para resolver el
problema planteado por un cruzamiento subfluvial. Evidentemente al ejecutar
esta técnica de forma apropiada y cuando sea posible, definitivamente
representará ventajas técnicas respecto al método tradicional de instalación
con apertura de zanjas y obras de desvío.
Desafortunadamente aún falta mucho por hacer. Por experiencias propias y
ajenas, en este y otros campos de aplicación de la construcción, nos hemos
4-1
Perforación Horizontal Direccional Conclusiones
percatado que pocas veces la ejecución de un proceso constructivo se apega a
lo establecido por el proyectista o por la normatividad existente y en este
sentido, la PHD no es una excepción
Si a lo anterior le añadimos el hecho de que al ser esta técnica constructiva,
relativamente reciente en nuestro país, resultará natural que la conjugación de
factores como, carencia de información técnica, criterios de construcción
inapropiados y ausencia de normatividad técnica, representen un elevado
potencial de fracaso tal que las decisiones tomadas en campo durante la fase
de construcción sean, en la mayoría de los casos, totalmente equivocadas.
Estas decisiones resultantes ciertamente puede traducirse en retrasos en la
ejecución de los trabajos, generación de costos no previstos y demandas
legales muchas veces difíciles de superar
Aunado a lo anterior, las investigaciones efectuadas hasta ahora alrededor de
la PHD, si bien bastante senas, creemos no se han aplicado
convenientemente Existen desarrollos de modelos matemáticos aún no
comprobados, o comprobados parcialmente que no permiten establecer bases
teóricas firmes1
Como ingenieros tenemos la gran responsabilidad y oportunidad de resolver
los problemas de naturaleza técnica planteados por las demandas sociales de
desarrollo, por lo tanto debemos enfocar nuestro trabajo hacia ese fin
Lo anterior no es tarea fácil En buena parte, el perfil de la ingeniería nacional
se ha subdesarrollado como resultado de una ignorancia de procedimientos
para incorporarse a la producción de bienes y servicios, así como para
1 Por ejemplo las expresiones matemáticas correspondientes a la presión y características a la que debe
suministrarse y poeer respectivamente el lodo de perforación en diferentes configuraciones de suelos de
modo que no se presente la falla por hidrofractura Gelinas, Marc M Mathy David C (2004) Designing and
Interpreting Geotechnical Investigations ASCE
42
Perforación Horizontal Direccional Conclusiones
desarrollar y mantener la infraestructura. Por lo anterior y por razones
históricas, los dueños del capital que aún conservan su tarea de producción en
México prefieren el empleo de tecnología de importación2.
Con este trabajo de investigación hacemos nuestra aportación a un desarrollo
incipiente. Los criterios señalados por cuanto a la determinación de la
factibilidad en la ejecución de la PHD, creemos debieran ser considerados
como un mínimo para la ejecución exitosa de los cruzamientos subfluviales
además del empleo de criterios desarrollados y experiencias obtenidas por
ingenieros mexicanos en la construcción de túneles y obras subterráneas, que
si bien requieren técnicas diferentes, presentan características similares.
Sin embargo debemos reconocer que aún falta mucho por hacer. Es necesario
que cada actor perteneciente a nuestro ámbito profesional asuma su
responabilidad; desde la creación de modelos de comportamiento susceptibles
de ser validados para cada una de las fases que integran este proceso
constructivo, el establecimiento de normas de naturaleza técnica que permitan
regular su ejecución, hasta su verificación mediante la construcción
propiamente dicha de los cruzamientos.
Únicamente trabajando de este modo y de manera coordinada, lograremos
alcanzar nuestro objetivo fundamental: el desarrollo de factores de bienestar
social.
2 Por lo tanto, podemos considerar que "la comunidad de los ingenieros todavía debe definir, junto con el
concepto de país que ambicionamos en tres o cinco decadas, qué atributos queremos del proceso de
desarrollo. Este debe contener las aspiraciones nacionales de bienestar y felicidad sociales, de vivir en paz
con un confort razonable, con acceso creciente a la educación superior Deberemos definir cómo queremos
medir el progreso, más allá del PIB per capita. Para destacar en el concierto de las naciones, se habrán de
identificar los espacios que más convienen, los que permiten aprovechar ventajas comparativas y desarrollar
ventajas competitivas El propósito de participar en el ámbito internacional debe estar claro, y sus méntos y
desventajas deben estar bien entendidos" Instituto de Ingeniería, UNAM (1999) La importancia de la
ingeniería en el desarrollo del país. Academia de Ingeniería.
4-3
Capítulo 5
Anexos
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
5. Anexos
5.1. Relaciones gravimétncas y volumétricas. Dentro del proceso de determinación de un tipo de suelo y por lo tanto,
de sus propiedades, resulta útil contar con una herramienta que facilite el
proceso de clasificación de suelos, esta herramienta existe y se compone
de las relaciones gravimétncas y volumétricas
Las relaciones gravimétncas y volumétricas no son mas que relaciones o
igualdades matemáticas que permiten encontrar ciertas propiedades
índice de los suelos en función de otras ya conocidas La principal
ventaja de estas ecuaciones es que permiten obtener información
cuantitativa a partir de las propiedades de los suelos para aproximar
soluciones y acotar problemas que de continuo se presentan en el
proceso de clasificación de los suelos
Dentro del marco teórico de la Mecánica de Suelos se considera que el
suelo presenta tres fases, la fase sólida, la fase líquida y la fase gaseosa
La justificación de esta representación es simple el suelo esta
compuesto de minerales (sólidos) que pueden presentar cierta afinidad
con el agua (líquidos) y poseer aire o algún tipo de gas generado por
descomposición química de sus componentes (gases). Estas tres fases
que en la realidad se encuentran mezclados, se representan
tradiclonalmente como se muestra en el siguiente esquema (Fig. 6 1),
donde por facilidad se separan para su estudio y análisis:
5 1
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
Fig 61 Fases componentes del suelo usado en la Mecánica de Suelos Clasica, a diferencia de la Mecánica de
t Suelos No ** Saturados que
considera la presencia de la zona vadosa, entre las fases solida y liquida
Donde,
V.
va
vw
vv=va+vw
vm
w.
K
wa
wm
Volumen de la fase sólida (Volumen de sólidos).
Volumen de la fase gaseosa (Volumen de aire).
Volumen de la fase líquida (Volumen de agua).
Volumen de vacíos.
Volumen de la muestra.
Peso de la fase sólida (Peso de los sólidos).
Peso de la fase líquida (Peso del agua).
Peso de la fase gaseosa (Peso del aire)1.
Peso de la muestra.
Se define la densidad de un material como la masa del mismo por unidad
de volumen. En Mecánica de Suelos no se considera tan importante la
masa del suelo como su peso (de ahí el nombre de gravimétricas) por lo
que el concepto de peso específico se define como la razón entre el peso
de una muestra de suelo y su volumen. Atendiendo a las tres fases que
componen un suelo se pueden definir los siguientes conceptos:
1 Prácticamente w =0
F ase G aseusa
-ff b 5 Fase iiipiífes 4.
Fase S<?Mp
5-2
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
vm ~ vm
a: ys = v.
(1)
(2)
• Peso específico del agua destilada2: y0=l
• Peso específico del agua en condiciones reales: yH = y0
• Peso específico de la masa del suelo (muestra):
Y,
• Peso específico de la fase sólida: ys
Cuando se compara el peso específico de la masa del suelo con el peso
específico del agua destilada se tiene el "Peso específico relativo de la
masa del suelo". Igual sucede con el peso específico de la fase sólida.
Peso específico relativo de la muestra:
s = 7" = W- (3) y o Vm-y0
Peso específico relativo de los sólidos3:
y0 vs y0
Atendiendo al esquema representativo de las fases del suelo mostrado
arriba se definen las siguientes relaciones que se consideran
fundamentales o básicas:
V Relación de vacíos e = — (5)
V,
V Porosidad n= — (6)
V.
2 Su valor es prácticamente igual a 1 o a una potencia entera de 10 en los sistemas derivados del métrico
Para fines prácticos se considera que y0=l ""/^ = 1 g/cm3 •
3 Esta relación también se conoce como Densidad de Sólidos. N de los A
5-3
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
W Contenido de agua (humedad) w(%)= "xlOO (7)
W.
Grado de saturación (de agua) Gw (%) = " xlOO (8)
Yd
W. O) Peso específico de suelo seco
Peso específico del suelo saturado
Peso específico del suelo sumergido Ym = Ym- Ya ( 1 1
r, = ™ do)
Para resolver los problemas comunes que involucran estas relaciones, es
útil representar esquemáticamente las fases componentes del suelo
como se muestra a continuación indicando los valores para cada una de
las variables que intervienen en dicho esquema, suponiendo ya sea que
el volumen de sólidos o el peso de sólidos sea igual la unidad.
ym
v„ v.
vw
vs
Fase Gaseosa
Fase Líquida
Fase Sólida
Wa=Q
Ww
ws
wm
A continuación se presentan algunas correlaciones útiles entre las
definiciones anteriores
v — ' m
1+ve
Yax=Yd+nYw
Y„ e
n = 1 + e
G „ ( % ) = ^ e
xlOO
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
5-4
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
Existen otras correlaciones de utilidad, pero las consignadas aquí se
consideran las básicas.
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
5.2. Clasificación de suelos según el SUCS
Los procesos de desintegración de la roca madre son tan complejos que
inevitablemente producen una enorme variedad de suelos que pueden
presentarse en la naturaleza y tratar de establecer un sistema de
clasificación que abarque esta variedad parecería imposible. Sin
embargo, en aras de la simplicidad y para efectos de aproximación, se ha
convenido en Identificar grandes clases de suelos atendiendo a
parámetros mecánicos e hidráulicos de fácil obtención.
Para poder establecer un sistema de clasificación se hace necesario
definir diferentes tipos de suelos generalizando ciertas características,
normalmente su tamaño y comportamiento plástico:
Gravas.- Son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas, que dado
su origen presentan aristas con cierto grado de desgaste. Como material
suelto suele encontrárseles en lechos, en las márgenes y en los deltas
de los ríos, también en muchas depresiones de terrenos rellenadas por el
acarreo de los ríos y en muchos otros lugares a los cuales las gravas han
sido retransportadas. Las gravas ocupan grandes extensiones, pero casi
siempre se encuentran con una mayor o menor cantidad de boleos,
cantos rodados, arenas, limos y arcillas.
Arenas.- Son materiales cuyo origen es similar al de las gravas,
existiendo en formas como: arena de río, arena de playa, arena
volcánica, vidrio volcánico, etc.
Limos.- Son suelos de grado fino con poca o ninguna plasticidad,
pudiendo ser inorgánicos como los producidos en canteras (en forma de
polvo de roca) u orgánicos como los que suelen encontrarse en los ríos
con características plásticas. Su color varía de color gris claro a muy
oscuro.
5-6
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
Arcillas.- Son materiales químicamente muy activos y mecánicamente
muy plásticos al ser mezclados con agua, que suelen contraerse y
endurecerse fuertemente al secarse, presentando un agrietamiento
prismático. Al formarse su estructura dentro de un ambiente acuático,
puede presentar muy altas humedades, del orden de 4 a 5 veces más
agua que sólidos (en peso) siendo entonces muy blandos y altamente
compresibles, contando con una muy baja resistencia al esfuerzo
cortante. Su estructura posee relaciones de vacíos relativamente grandes
y a pesar de ello son materiales poco permeables. Una de sus
características es que cuando se someten estos suelos a la acción de
esfuerzos compresivos , la deformación correspondiente no se presenta
de manera inmediata, como sucede en otros materiales, sino que
evolucionará con el tiempo. Otra característica de estos suelos es que
cuando se "remoldean" pierden momentáneamente toda su cohesión,
pero esta esistencia perdida la recuperan parcialmente con el tiempo4.
La siguiente representación gráfica muestra la simbología que es usada
en mecánica de suelos para la identificación de los diferentes tipos de
materiales:
Rellenos
"AYAVV Orgánico
4 Esta propiedad se llama Tixotropfa y es de naturaleza físico-química. N. de los A.
5-7
Arcillas
__J Arenas
[obtlí Gravas
Limos
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
La grava, la gravilla y la arena se consideran suelos sin cohesión
Carecen de cohesión (adherencia entre los granos sueltos) y son
permeables al agua
Mientras que en los valles fluviales predominan las gravas redondeadas
con superficie lisa, en los valles glaciares los fragmentos suelen ser
angulares Para las gravas puede considerarse una capacidad portante
aproximadamente 4 kg/m2 La resistencia aumenta en las capas más
profundas, pues suelen ser más compactadas debido al peso de los
estratos superiores y a la eventual acción del agua.
La relación entre el volumen de sólido respecto al volumen de los
espacios huecos, se denomina volumen de poros (relación de vacíos).
Para arenas con granos de igual tamaño, el porcentaje varía entre 25% y
50%, para mezclas de arena y grava de grano desigual, entre el 15% y el
30%.
Las arcillas, los limos orgánicos y las magras son suelos cohesivos La
cohesión es la tendencia a adherirse o pegarse unos granos con otros a
aumenta al crecer el contenido en arcilla La capilaridad puede producir
una unión parecida entre los granos. Debido al contenido en granos de
diferente tamaño, aparecen poros finísimos, que origina una gran
capilandad
Los suelos cohesivos ofrecen una gran resistencia a la penetración del
agua. En los suelos mixtos, mezclados con arena, la permeabilidad al
agua puede ser mucho mayor. Los suelos que sólo contienen arcilla o
limo, dejan entrar el agua muy lentamente, pero también tardan mucho
en expulsarla cuando están sometidos a la presión de una cimentación.
Al aumentar la humedad, los suelos cohesivos se ablandan y con ello
disminuye su resistencia. Para averiguar su aptitud como suelo de
cimentación ha de calcularse su consolidación.
5-8
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
El porcentaje de poros varía entre el 70% en las arcillas blandas y el 15%
en las arcillas duras. En los limos se encuentra entre el 40% y 25%.
La siguiente tabla esquematiza una clasificación de suelos. Para una
mejor interpretación se define: Símbolos de los componentes
principales y secundarios
Nombre
Grava
Arena
ümo
Arcilla
Materia Orgánica
Turba (humus)
Caolín, diatomea
Cal
Simbologia
G
S
M
C
0
Pt
F
K
Adicionalmente se define: Símbolos para las Propiedades físicas del suelo
Granulometna
Material bien
jraduado
Material de graduación
)obre
Material de graduación
ntermitente
W
P
I
Propiedades Plásticas
Límite liquido bajo
Límite líquido medio
Límite líquido alto
L
M
H
Grado de descomposición de
las turbas
Turbas no
descompuestas o muy
poco
Turbas
descompuestas
N
D
Ya con los antecedentes expuestos es posible clasificar a los suelos
atendiendo a ciertas características predominantes que presentan, y a lo
largo de los años se han realizado diversos intentos por clasificarlos, sin
embargo el sistema de clasificación que se ha utilizado con éxito en los
últimos años, ha sido el conocido como Sistema Unificado de
Clasificación de Suelos (SUCS) que fue propuesto por A. Casagrande
inicialmente como el sistema de Clasificación de Aeropuertos, y el cual
ha sufrido ligeras modificaciones.
5-9
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
En este sistema se clasifica a los suelos atendiendo en primer término a
su granulometría, para definir gravas, arenas, arcillas y limos, y en
segundo término el comportamiento mecánico de las fracciones finas de
los suelos atendiendo a los contenidos de agua presentes en los mismos
Una clasificación atendiendo a las premisas establecidas en el párrafo
anterior parecería a primera vista lo más adecuado para entender el
comportamiento de los suelos, en función de su respuesta mecánica e
hidráulica a factores externos. Sin embargo, en algunas aplicaciones,
especialmente con suelos finos, la clasificación que hace este sistema
SUCS, no es del todo adecuada debido a la interacción a nivel molecular
que se presenta en el seno del suelo con diferentes agentes
estabilizadores como, por ejemplo, la cal.
El Sistema Unificado de Clasificación del Suelo, considera la existencia
de dos grandes grupos de suelos: los suelos gruesos y los suelos finos.
El criterio que permite diferenciar entre un tipo de suelo y otro es un
tamaño arbitrario de las partículas constituyentes.
El criterio es: Dada una muestra de suelo, si el diámetro de más del 50%,
en peso, de las partículas que lo componen es mayor que 0.074 mm, el
suelo se considera suelo grueso, en caso contrario se considera suelo
fino.
A su vez, el suelo grueso se divide en dos clases, nuevamente
atendiendo al tamaño de sus partículas: si más del 50% en peso de las
partículas que constituyen un suelo grueso tienen un diámetro mayor que
4.76 mm, a dicho suelo se le llama Grava, en caso contrario se le llama
Arena.
En los suelos finos, atendiendo a la génesis de los mismos, la
clasificación no se hace ya por tamaño de las partículas, sino por su
5-10
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
comportamiento "plástico" o capacidad de deformación bajo carga. Estos
suelos finos se dividen en Limos y Arcillas
Para determinar la granulometría o distribución de los tamaños relativos
de las partículas de que se compone el suelo se hace uso de un juego de
mallas o tamices, identificadas ya sea por el tamaño de la abertura en
pulgadas o por el número de "hilos" o filamentos por pulgada cuadrada,
tal y como se indica a continuación:
Malla #
Abertura
en mm
3"
76 2
2"
50 8
1"
25 4
%' 191
V4"
127
3/8"
9 52
4
4 74
10
2 00
20
0 84
40
0 42
60
0 25
100
0 149
200
0 074
La muestra de suelo, disgregada, se hace pasar por estas mallas, que
estarán colocadas de mayor a menor tamaño de abertura, de tal manera
que conforme las partículas del suelo vayan pasando a través de ellas,
éstas se queden retenidas en las mallas que tengan una abertura menor
que el diámetro de las partículas.
Con los pesos de los materiales retenidos en cada una de las mallas se
puede dibujar una curva llamada de "distribución granulométrica" que
permite observar la distribución, en tamaños, de las partículas del suelo,
permitiendo así clasificar a los suelos gruesos únicamente como suelos
bien o mal graduados, dependiendo de si la distribución granulométrica
contiene una cantidad uniformemente distribuida de partículas de
diferentes tamaños o por el contrario si contiene una distribución
dominante de un tamaño en particular. El proceso para determinar si una
curva granulométrica (como también se le llama a esta distribución)
corresponde a un suelo bien o mal graduado es totalmente subjetiva, si
se remite exclusivamente a una apreciación visual de la misma, razón
por la cual se han definido ciertos criterios para establecer la buena o
mala graduación de un suelo grueso de la siguiente manera:
5-11
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
Se definen las siguientes relaciones como
Coeficiente de uniformidad5 Cu= w (18)
D 2
Coeficiente de curvatura Cc= 30 (19)
O Í O X A O
Donde, en términos simples Dn es porcentaje en peso del material al que
le corresponde el diámetro n de la malla correspondiente
Para efectos de determinar si un suelo grueso es bien graduado se sigue
el siguiente criterio (Alien Hazen)
Para Gravas Cu > 4 y 1 < Ce < 3 (20)
Para Arenas Cu > 6 y 1 < Ce < 3 (21)
En el caso de suelos finos, hablar del tamaño de las partículas no tiene
mucho sentido, pues su comportamiento mecánico no está en función de
una distribución de tamaños como anteriormente se creía, sin embargo
para efectos de una representación gráfica, se utiliza el procedimiento del
hidrómetro basado en la Ley de precipitación de Stokes, de manera que
se pueda establecer un "tamaño" de las partículas finas en función de la
precipitación que tengan en un recipiente6
Para determinar el comportamiento mecánico de las fracciones finas del
suelos, o sea limos y arcillas, es necesario entender el término de
plasticidad El concepto de plasticidad tiene diferentes acepciones, según
el contexto en que se maneje, sin embargo la idea de un comportamiento
plástico en un material, es intuida rápidamente Un material cualquiera
responderá de alguna forma ante cargas externas, puede deformarse
5 Tal y como se señala en Juarez Badillo / Rico Rodrigues Op cit Este coeficiente debería considerarse
como de No Uniformidad pues su valor decrece cuando la uniformidad aumenta 6 Este método se conoce como la prueba del hidrómetro Más detalles de esta prueba se encuentran en la
Obra de los profesores Juárez Badillo /Rico Rodríguez Mecánica de Suelos Tomo 1 Ver bibliografía
5 12
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
bajo la acción de dichas fuerzas y posteriormente recuperarse7 cuando
estas cesen, o puede deformarse bajo las supuestas cargas y no
recuperarse cuando cese la acción de estas8. En los suelos, se define la
plasticidad como la capacidad que presentan los suelos de deformarse
rápidamente, sin presentar rebote elástico, sin disminución aparente de
su volumen y sin agrietamiento ni desmoronamiento.9
Para caracterizar la plasticidad de los suelos finos se hace necesario
definir el concepto de límites plásticos o de consistencia10. Estos límites,
definidos para determinar la consistencia plástica de un suelo, no son
más que diferentes contenidos de agua11 que en un momento
determinado pueda poseer el suelo, y que en función de este,
caracterizan el comportamiento plástico del mismo.
Dependiendo del contenido de agua que posea un suelo fino, este puede
presentar diferentes consistencias o estados en función de la humedad.
Estos estados son cuatro y se definen como: sólido, semisóhdo, plástico
y líquido. Los puntos de transición entre estos estados son: el Límite de
Contracción (LC), Límite Plástico (LP), y el Límite Líquido (LL). Un valor
utilizado para comparar la consistencia de las arcillas con la
expansividad, es el índice de Plasticidad (IP) ya definido anteriormente.
Se entiende entonces que los límites de consistencia son fronteras entre
diferentes tipos de comportamiento del suelo.
7 El término de recuperación en el sentido del texto se refiere a la capacidad de regresar a sus dimensiones
físicas antes de la deformación bajo cargas externas 8 Debe entenderse que se habla de aplicación de cargas sin que se llegue a la falla de los suelos. 9 Juárez Badillo / Rico Rodríguez. Op. cit. 10 También se les llama Límites de Atterberg pues este investigador trató de definirlos inicialmente 11 El contenido de agua en un suelo es el porcentaje que en peso ocupa el agua en los vacíos del mismo y
que en algunos casos puede determinar el comportamiento mecánico de una masa de suelo. Por ejemplo las
arcillas compresibles localizadas en la zona lacustre del valle de Mexico pueden presentar contenidos de agua
del orden de 600% o incluso mayores.
5-13
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
Una vez definido lo anterior se dice que un suelo fino o que la fracción
fina de un suelo tiene un comportamiento de alta compresibilidad si el
valor de su Límite Líquido es mayor que 50% y un comportamiento de
baja compresibilidad si es menor que este valor.
Tabla de Clasificación de Suelos según S.U.C.S.
Criteria for Assign ng Grcup Symbols and G oup [varies Usina Labor tory T^sis
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5-14
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
5.3. Análisis de Precio Unitario para PHD
A continuación se presenta un ejemplo de análisis de precio unitario para
ejecutar la PHD. Este análisis no considera los trabajos correspondientes
a la preparación de la lingada y las conexiones correspondientes con la
tubería existente en las zonas de empates por no ser integrantes del
proceso de perforación.
- Materiales. La cantidad de bentonita, aditivos, polímeros y agua, se
determinó en base a la naturaleza del material presente en el sitio del
cruce, siguiendo las cnsideraciones señaladas en el capítulo 2 y la
clasificación del suelo en el capítulo 3.
- Mano de obra. La conformación de la cuadrilla se basa en la óptima
operabilidad del proceso de perforación y se propone sea integrada
por el siguiente personal:
o 2 Técnicos epecialistas en PHD:
• 1 Operador de máquina
• 1 Operador del sistema de detección
o 1 Operador especialista en lodos de perforación
o 1 Ayudante de operador especialista
o 3 Ayudantes generales
o Cabo de oficios
- Maquinaria. La determinación del equipo de perforación empleado se
fundamenta en el resultado del análisis señalado en el capítulo 3. El
equipo adicional recomendado para la correcta ejecución de los
trabajos se detalla a continuación:
o Máquina de perforación horizontal direccional Marca Adds
Wirth Power Bore 112-40
5-15
Perforación Horizontal Direocional Apéndices
o Grúa telescópica de 251 a motor diesel s/ camion
o Tanque mezclador de lodos con mangueras de conexión
o Tanque de almacenamiento de agua
o Pipade12m3
o Bomba de lodos
o Bomba autocebante de 4 ' con mangueras de conexión
o Roles de neopreno para lanzamiento
o Sistema de detección DigiTrack
o Tractor sobre origas con pluma lateral
o Banda de manejo de tubería
o Retroexcavadora CAT 235 de 1 75 Yd3
o Malacate estacionario motorizado
o Equipo de radio-comunicacion
5 16
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
5.3 -1 Dosificación propuesta dei iodo de perforación a
CONDICIONES DE PERFORACIÓN
Arcilla arenosa
PRODUCTOS
Hydraul-EzR/lnsta Vis™ Plus/Super Thin™
CANTIDADES POR CADA 380 L DE AGUA 7 kg/ 1lt/O 5 It
VISCOSIDAD MARSH
40
Cálculo de las cantidades de los productos componentes del lodo de perforación
Producto
Hydraul-Ez
Insta-Vis Plus
Super Thin
Agua
Descripción
Bentonita especialmente diseñada
integrarse en un lodo de perforación Polímero liquido diseñado para acelerar la obtención de la viscosidad e inhibir la expasividad Aditivo para lodo de perforación
Dosís/m3 de lodo de
perforación
18 5 kg
2 7 It
1 4 It
1 m3
Volumen de lodo
1 97
Dosificación por metro lineal de la
perforación
36 45 kg
5 32 It
2 76 It
197 m3
Establecimiento de los límites de control aplicables Tipo de
Material CL, con arenas
Limites seqún Xanthacos Viscosidad Marsh
29
Contenido de bentonita promedio > 3 - 4 %
Peso Volumétrico
>1 03 kg/cm2
Alcanzado con el proporcionamiento Viscosidad
Marsh 40
Contenido de
bentonita promedio 1 80%
Peso Volumétrico
1 035 kg/cm£
a Dosificación fundamentada en el HDD Mamg Chart indicado en Underground Construction en septiembre del 2004 " Considerando Diámetro de la perforacion= 0 9144 m (36"), Coeficiente de abundamiento del lodo por tipo de matenal= 3
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
5 3-2 Calculo de los tiempos de las fases de la PHD1
Actividad Acomodo del equipo de PHD Preparación y reposo del lodo de Instalación de la broca de perforación Perforación del larqo de una barra (3m) Localizacion de la cabeza de perforación Regreso del brazo Acoplamiento de una barra nueva Corrección del alineamiento Colocación del ensanchador de 152 m de diámetro Remoción de una barra Jalón del ensanchador Desconexión del ensanchador de 152 m de diámetro Colocación del ensanchador de 305 m de diámetro Avance del largo de una barra (3m) Regreso del brazo Acoplamiento de una barra nueva Desconexión del ensanchador de 305 m de diámetro Colocación del ensanchador de 457 m de
diámetro Remoción de una barra Jalón del ensanchador Desconexión del ensanchador de 457 m de diámetro Colocación del ensanchador de 609 m de diámetro Avance del largo de una barra (3m) Regreso del brazo Acoplamiento de una barra nueva Desconexión del ensanchador de 609 m de diámetro Colocación del ensanchador de 914 m de diámetro y de la lingada de tubería de 609 m de diámetro Remoción de una barra Jalón del ensanchador Desconexión del ensanchador y de la
tubería Limpieza del sito y embarque de equipo
Tiempo2
(mm) 2880 1440
7 35 1 5 05
0 75 1 5
15 1
10
15
15 35 05
0 75
15
15 1
10
15
15 35 05
0 75
15
30
1 20
25
2880
Veces 1 1 1
116 116 116 116 116
1 116 116
1
1 116 116 116
1
1 116 116
1
1 116 116 116
1
1
116 116
1
1
Total (mm)
2 880 1 440
7 406 174 58 87
174
15 116
1,160
15
15 406 58 87
15
15 116
1 160
15
15 406 58 87
15
30
116 2 320
25
2,880 Total(min) 14,371
1 Para 348 metros de perforación Total(hrs)= 239 52 2 Tiempos tomados de Allouche EN |Total(jor)= 2994 Anaratnam, S T y Macleod C W (2003) Software for Planning and Cost Control in Directional Dnllmg Projects Complementados con tiempos _ _ ^ ^ ^ _ _ _ ^ _ ^ _ _ _ ^ _ ^ ^ ^ _ consultados con contratistas I Rendimiento(m/jor)= 11 62|
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
5 3-3 ANÁLISIS DE PRECIO UNITARIO PARA PERFORACIÓN HASTA 36" (0.9144 M) PARA INSTALACIÓN DE TUBERÍA.
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN, S A DE C V DEPENDENCIA. PEMEX REFINACIÓN OBRA 'SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL
DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907, Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOS DE 12"-14"-18" Y 24" D N DEL SECTOR CATALINA"
Perforación horizontal direccionada controlada, para construir cruzamiento subfluvial de tubería de acero al carbono de 24" D N y 0 500" de espesor, en especificación API 5L GR Incluye, movimiento de equipo y herramienta, pozo piloto, rimados subsecuentes
X52, sin costura , preparación e
inyección de fluidos de perforación, montaje de linea, jalado e introducción de tubería en
17 97 % de MATERIALES CANTIDAD BENTONITA HYDRAUL-EZ O SIMILAR AGUA POLÍMERO INSTA VIS O SIMILAR ADITIVO SUPER THIN O SIMILAR SubTOTAL (1) IMPORTE por M A T E R I A L E S
9 07% de MANO DE OBRA TÉCNICO ESPECIALISTA EN PERFORACIÓN CABO DE OFICIOS OPERARIO ESPECIALISTA EN LODOS AYTE. DE OPERARIO ESPTA. OBRERO GENERAL HERRAMIENTA MENOR EQUIPO DE SEGURIDAD
RENDIMIENTO SubTOTAL (2) IMPORTE por M A N O de O B R A
72.96 % de MAQUINARIA
(I) INDIRECTOS FINANCIAMIENTO
UTILIDAD CARGOS
ADICIONALES
PERFORADORA DIRECCIONAL C/BARRAS Y ACCESORIOS GRÚA C/MOT DIES S/CAMION TELESC. 25TON. TANQUE MEZCLADOR DE LODOS TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AGUA PIPA DE 12 M3 BOMBA DE LODOS BOMBA AUTOCEBANTE DE 4"0 DESC. INCLUYE MANGUERAS ROLES DE NEOPRENO PARA LANZAMIENTO DETECTOR DE PERFORACIÓN DIRECCIONAL TRACTOR ORUGAS C.PLUMA LAT 583 BANDA DE MANEJO DE TUBERÍA EQUIPO PORTÁTIL DE RADIO COMUNICACIÓN MALACATE ESTACI MOT COMB UN TAMBOR RETROEXCAVADORA CAT. 235 195HP 1 75YD3
RENDIMIENTO SubTOTAL (3) IMPORTE por M A Q U I N A R I A
36 45 1 97 5 32 2 76
2 06
1 1 3 3 3
10.36
8 25
8 8 8 8
4 24 8 4
10 8 1
0.5
10.36
UNIDAD kg m3
It It
¡or jor jor jor jor
% %
m/jor
hra hra hra hra hra hra
hra hra hra hra hra hra hra hra
m/jor
COSTO DIRECTO (cd)= (12 00000%$ 951.91) ( 0.59000 % $ 52.42) (8.63000 % $ 771.26) ( 0.67000 % $ 65.04)
SUMA SUMA SUMA
TOTAL PU
348
COSTO 18 63 18 50 95.33 73.42
2652 05 710 53 569 33 216 33 172.30
7032.98 7032 98
6411.02 304.77 108.69 47.37
138.45 206.04
23.8 35.65
134.86 377.79
4.88 16.02 50.18
276.46
(1)+(2)+(3)
m
IMPORTE 679 06 36 45
507.16 202.64
$1,425.30
5304.10 426.32 569.33 216.33 516.90 210.99 210 99
$7,454.96 $719.59
51288.16 761.93 869 52 378.96
1107.60 1648.32
95.20 855.60
1078.88 1511.16
48.80 128.16 50.18
138.23
$59,960.70 $5,787.71 $7,932.61 $8,884.52 $8,936.94 $9,708.20 $9,773.24
(NUEVE MIL SETECIENTOS SETENTA Y TRES PESOS 24/100 M.N.) REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING. ANTONINO RODRIGUEZ TREJO
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicaran
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN SA DE C V DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN OBRA "SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOSDE12"14-18 Y24"DN DEL SECTOR CATALINA
EQUIPO CLAVE 210 MALACATE ESTACI MOT COMB UN TAMBOR
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de interés % (i) Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible (C)
250000
9 63
02
6
0 01
Valor de rescate (Vr) 20 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equipo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubncante (Al)
50000
2000
60
200
0 003
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
10000
3
1
CARGOS
CARGOS FUOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn) COMBUSTIBLES (Co) (Pe) DIESEL (C ' Pot * Fo) LUBRICANTES (Lb) (Pa) ACEÍTE LUBRICANTE ((Cc/T + AI*Pot*Fo))
FLETES (F)
FÓRMULA
(Vm Vr)A/e (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko*D Pe *C * Pot * Fo
$4 59
Pa*(Cc/T + AI'Pot*Fo)
$2150
Ft/Hf
C A L C U L O
250000 50000/10000 (250000+50000)0 1/4000 (250000+50000)0 03/4000 0 2x20
0 01x60x1 X4 59
(6/200+003x60x1 )x21 5
8000/800
IMPORTES Operación
$20 00 $7 22 $2 25 $4 00
$2 20
$4 51
$10 00
Espera
100 0% $ 20 00 100 0% $ 7 22 100 0% $ 2 25 100 0% $ 4 00
100 0% $ 2 20
100 0% $ 4 51
Reserva
0 0 % $ 0 00 100 0% $ 7 22 100 0% $ 2 25 0 0 % $ 4 00
0 0 % $ 000
00% $ 000
COSTO HORA MÁQUINA RESERVA(HMR) | $947 |ESPERA(H M E) l $40 18 IQPERAClON (H M O) | $5018' REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN S A DE C V DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN n R R . SUSTÍTUCION DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOSDE12 14 18-Y24 DN DEL SECTOR CATALINA'
EQUIPO CLAVE 42 RETROEXCAVADORA CAT 235 195 HP 1.75 YD3
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de ínteres % (i) Coeficiente de mantenimiento {Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible <C)
985000
9 63
02
24
0 08
Valor de rescate (Vr) 10 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equipo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
98500
2000
195
200
0
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
10000
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn) COMBUSTIBLES (Co) (Pe) DIESEL (C * Pot * Fo) LUBRICANTES (Lb) (Pa) ACEITE LUBRICANTE ((Cc/T + AI*Pot*Fo))
FÓRMULA
(Vm VrWe (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko*D Pe *C * Pot * Fo
$4 59
Pa*(Cc/T + AI*Pot*Fo)
$21 50
C Á L C U L O
985000 98500/10000 (985000 +98500)0 1/4000 (985000+98500)0 03/4000 0 2 X88 65
0 01x60x1x4 59
(6/200+003x60x1 )x21 5
IMPORTES Operación
$88 65 $26 09 $813 $17 73
$2 20
$4 51
Espera
100 0% $ 88 65 100 0% $ 26 09 1000% $ 8 13 100 0% $ 17 73
100 0% $ 2 20
1000% $ 451 OPERACIÓN (Po) Sr/Hr (Sr) 04 OPERADOR ESF $392 83 (Hr) Horas por JORNADA» 8 392 83/8 $49 10 100 0 % $ 4910
Reserva
0 0% $ 0 00 100 0% $ 26 09 100 0% $ 8 13 00% $ 1773
0 0 % $ 0 00
00% $ 0 00
0 0 % $ 000
COSTO HORA MÁQUINA RESERVA (HMR) l $34 22 lESPERA(HME) | $276 46 ¡OPERACIÓN (H M O) | $276 46* REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicacran
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN, S A DE C V PEMEX REFINACIÓN SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907, Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOSDE12 14 18'Y24'DN DEL SECTOR CATALINA
EQUIPO CLAVE 145 TRACTOR ORUGAS C,PLUMA LAT. 583
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de ínteres % (0 Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(CO Coeficiente combustible (O
1356987
9 63
02
20
0 06
Valor de rescate (Vr) 10 00 % Horas efectivas de trabajo por año (Hea) Potencia del equipo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubncante (Al)
135698 7
1200
220
270
0 003
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
8000
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn) COMBUSTIBLES (Co) (Pe) DIESEL (C * Pot * Fo) LUBRICANTES (Lb) (Pa) ACEITE LUBRICANTE ((Cc/T+AI'Pot*Fo))
FÓRMULA
(Vm Vr)/Ve (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)'s/2Hea Ko*D Pe *C * Pot * Fo
$4 59
Pa'(Cc/T + AI*Pot*Fo)
$21 50
OPERACIÓN (Po) Sr/Hr (Sr) 04 OPERADOR ESF $392 83 (Hr) Horas por JORNADA» 8
C A L C U L O
1356987 135698 7/8000 (1356987+135698 7)0 1/24 (1356987+135698 7)0 03/2 0 2x152 66
0 06x220x1 X4 59
(20/270+0x220x11x21 5
392 83/8
IMPORTES Operación
$152 66 $59 89 $18 66 $30 53
$59 68
$7 27
$49 10
Espera
1000% $ 15266 100 0% $ 59 89 1000% $ 1866 100 0% $ 30 53
100 0% $ 59 68
100 0% $ 7 27
100 0% $ 4910
Reserva
0 0% $ 0 00 100 0% $ 59 89 100 0% $ 18 66 00% $ 30 53
00% $ 0 00
0 0 % $ 0 00
00% $ 0 00
COSTO HORA MÁQUINA
RESERVA (HMR) | $78 55 | ESPERA (HME) | $377 79 lOPERACIÓN (H M O) | $377 79 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
DEPENDENCIA
OBRA
Perforación Horizontal Dtreccional Ejemplo de aplrcación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN S A DE C V DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN OBRA SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOSDE12"14 18"Y24"DN DEL SECTOR CATALINA"
EQUIPO CLAVE 189 BANDA DE MANEJO DE TUBERÍA
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de ínteres % (0 Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible (C)
7200
9 63
02
0
0
Valor de rescate (Vr) 0 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equipo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
0
800
1
1
0
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
2000
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn)
FÓRMULA
(Vm Vr)/Ve (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko*D
C Á L C U L O
7200 0/2000 (7200+0)0 1/1600 (7200+0)0 03/1600 02x36
IMPORTES Operación
$3 60 $0 43 $013 $0 72
Espera
100 0% $ 3 60 1000% $ 043 1000% $ 0 13 100 0% $ 0 72
Reserva
0 0 % $ 0 00 1000% $ 043 100 0% $ 0 13 0 0 % $ 0 72
COSTO HORA MAQUINA RESERVA(HMR) | $128 lESPERA(HME) l $4 88 | OPERACIÓN (H M O) | $4 88 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO
BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN SA DECV DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN O B R . "SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOS DE 12" 14 18'Y24 -DN DEL SECTOR CATALINA'
EQUIPO CLAVE P 34 PERFORADORA DIRECCIONAL C/BARRAS Y ACC. MOD. ADDS WIRTH POWER BORE 112-
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de interés % (i) Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible ÍC)
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn) COMBUSTIBLES (Co) (Pe) DIESEL (C * Pot * Fo) LUBRICANTES (Lb) (Pa) ACEITE LUBRICANTE ((Ce /T + A l ' Pot * Fo)) LLANTAS (N) (Pn) LLANTA PARA REk (Vn)VidaEc Ref=1600
15565000
9 63
02
8
0 08
FÓRMULA
(Vm Vr)/Ve (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko«D
Pe *C * Pot * Fo $4 59
Pa'(Cc/T + AI*Pot*Fo
$21 50
Pn'Vn $8 000 00
iras OPERACIÓN (Po) |Sr/Hr (Sr) 13 OPERADOR ESfl $710 53 (Hr) Horas por JORNADA» 8
Valor de rescate (Vr) 10 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equpo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
C Á L C U L O
15565000 1556500/4800 (15565000 +1556500)0 1/8( (15565000+1556500)0 03/E 0 2x2918 44
0 08x280x0 8 x4 59
(8/200+0 01x280x0 8) x21 5
8000/1600
710 53/8
1556500
400
280
200
0 01
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
4800
3
08
IMPORTES Operación
$2,918 44 $2 061 00 $642 06 $583 69
$82 25
$29 76
$5 00
$88 82
Espera
1000% $ 291844 1000% $ 2061 00 100 0% $ 642 06 100 0% $ 583 69
100 0% $ 82 25
100 0% $ 29 76
1000% $ 500
100 0% $ 88 82
Reserva
25 0% $ 729 61 1000% $ 2061 00 100 0% $ 642 06 25 0 % $ 583 69
0 0 % $ 0 00
00% $ 0 00
00% $ 000
250% $ 22 20
COSTO HORA MÁQUINA RESERVA (H M R) | $3 600 79 ESPERA (H M E ) $6411 02 OPERACIÓN (HM O) $6 411 02 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicacron
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN S A DE C V PEMEX REFINACIÓN SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCDNADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TU LA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS 0UCTOSDE12" 14-18 Y 24" D N DEL SECTOR CATALINA"
EQUIPO CLAVE 129 GRÚA C/MOT PIES S/CAMION TELESC. 25TON. Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de interés % (0 Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible (C)
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSION (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn) COMBUSTIBLES (Co) (Pe) DIESEL (C * Pot * Fo) LUBRICANTES (Lb) (Pa) ACEITE LUBRICANTE ((Cc/T + AI*Pot*Fo))
1132500
9 63
02
20
011
FORMULA
(Vm Vr)/Ve (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko*D Pe *C * Pot * Fo
$4 59
Pa*(Cc/T + AI*Pot*Fo)
$21 50
LLANTAS (N) Pn 'Vn (Pn) LLANTAS PARA GF $18 500 00 (Vn) Vida Ec Ref =4000 hras OPERACIÓN (Po) Sr/Hr (Sr) 04 OPERADOR ESF $392 83 (Hr) Horas por JORNADA» 8
Valor de rescate (Vr) 20 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equpo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubncante hrs (T) Coeficiente lubncante (Al)
C Á L C U L O
1132500 226500/8000 (1132500+226500)01/3601 (1132500+226500)0 03/36C 0 2x113 25
0 11x125x1x4 59
(20/220+0x125x1) X21 5
18500/4000
392 83/8
226500
1800
125
200
0 003
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
8000
3
1
Operación
$11325 $36 35 $1132 $22 65
$6311
$4 37
$4 62
$4910
Espera
100 0% $ 113 25 100 0% $ 36 35 1000% $ 11 32 100 0% $ 22 65
1000% $ 6311
100 0% $ 4 37
100 0% $ 4 62
100 0% $ 4910
Reserva
0 0% $ 0 00 100 0% $ 36 35 1000%$ 1132 0 0 % $ 22 65
0 0 % $ 0 00
0 0 % $ 0 00
0 0 % $ 0 00
0 0 % $ 0 00
COSTO HORA MÁQUINA RESERVA (H MR) | $47 67 lESPERA(HME) l $304 77 IOPERACION (H M O) | $304 77 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
DEPENDENCIA
OBRA
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN SA DECV DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN OBRA "SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOSDE12"14 13 Y24 DN DEL SECTOR CATALINA"
EQUIPO CLAVE P123 TANQUE MEZCLADOR DE LODOS
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de ínteres % (O Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Co) Coeficiente combustible <C)
245000
9 63
02
0
0
Valor de rescate (Vr) 10 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equpo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
24500
400
1
1
0
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
4000
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Jm) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn)
FÓRMULA
(Vm Vr)A/e (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko*D
C A L C U L O
245000 24500/4000 (245000 +24500)0 1/800 (245000+24500)0 03/800 0 2x5512
IMPORTES Operación
$5512 $32 44 $10 11 $1102
Espera
100 0% $ 5512 100 0% $ 32 44 1000% $ 10 11 100 0% $ 11 02
Reserva
25 0% $ 13 78 100 0% $ 32 44 1000%$ 1011 250% $ 11 02
COSTO HORA MAQUINA RESERVA (HMR) | $59 08 |ESPERA(HME) l $108 69 ¡OPERACIÓN (H M O) I $108 69 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN S A DE C V DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN OBRA "SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOSDE12 14"18 -Y24 ,DN DEL SECTOR CATALINA'
EQUIPO CLAVE P 124 TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de interés % (O Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible (C)
53000
9 63
06
0
0
Valor de rescate (Vr) 10 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equpo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
5300
400
1
1
0
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
2000
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn)
FÓRMULA
(Vm Vr)/Ve (Vm+Vr)*if2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko*D
C Á L C U L O
53000 5300/2000 (53000 +5300)0 1/800 (53000+5300)0 03/800 0 6 x23 85
IMPORTES Operación
$23 85 $7 02 $2 19 $14 31
Espera
100 0% $ 23 85 100 0% $ 7 02 100 0% $ 2 19 100 0% $ 14 31
Reserva
25 0 % $ 5 96 100 0% $ 7 02 1000%$ 2 19 250%$ 14 31
COSTO HORA MAQUINA
RESERVA(HMR) | $18 75 lESPERA(HME) | $47 37 ¡OPERACIÓN (H M O) | $47 37 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN S A DE C V DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN 0 B R , SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOS DE 12" 14" 18' Y 24' D N DEL SECTOR CATALINA
EQUIPO CLAVE P 125 PIPA DE 12 M3
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de ínteres %
(o Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible (C)
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSION dm) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn) COMBUSTIBLES (Co) (Pe) DIESEL (C * Pot * Fo) LUBRICANTES (Lb) (Pa) ACErTE LUBRICANTE ((Cc/T + AI*Pot*Fo))
175600
9 63
02
103
01
FÓRMULA
(Vm Vr)/Ve (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko'D
Pe *C * Pot' Fo $4 59
Pa*(Cc/T + AI*Pot*Fo
$21 50
LLANTAS (N) Pn *Vn (Pn) LLANTAS PARA CA $14 000 00 (Vn) Vida Ec Ref =2000 hras OPERACIÓN (Po) Sr/Hr (Sr) 06 OPERADOR DE $216 33 (Hr) Horas por JORNADA» 8
Valor de rescate (Vr) 10 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equipo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
C A L C U L O
175600 17560/12000 (175600+17560)0 1/4800 (175600+17560)0 03/4800 0 2x1317
0 1x170x1 x4 59
(103/200+003x170x11x21
14000/2000
216 33/8
17560
2400
170
200
0 003
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
12000
3
1
IMPORTES Operación
$13 17 $3 88 $1 21 $2 63
$78 03
$5 49
$7 00
$27 04
Espera
100 0% $ 1317 1000% $ 388 100 0% $ 1 21 100 0% $ 2 63
100 0% $ 78 03
1000% $ 549
1000% $ 7 00
100 0% $ 27 04
Reserva
25 0 % $ 3 29 100 0% $ 3 88 100 0 % $ 1 21 25 0 % $ 2 63
0 0 % $ 0 00
0 0 % $ 0 00
0 0 % $ 0 00
25 0 % $ 6 76
COSTO HORA MAQUINA
RESERVA(HMR) I $15 80|ESPERA(H M E) I $13845|0PERACIÓN (H M O) I $138 45 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN S A DE C V DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN 0 B R . "SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907, Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOS DE 12' 14 18 Y24'DN DEL SECTOR CATALINA
EQUIPO CLAVE P126 BOMBA DE LODOS
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de interés % (i) Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(CO Coeficiente combustible (C>
365640
9 63
06
16
01
Valor de rescate (Vr) 10 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equipo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubncante hrs (T) Coeficiente lubncante (Al)
36564
800
120
200
0 003
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
8000
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn) COMBUSTIBLES (Co) (Pe) DIESEL (C * Pot * Fo) LUBRICANTES (Lb) (Pa) ACEITE LUBRICANTE ((Cc/T + AI*Pot*Fo))
FÓRMULA
(Vm Vr)A/e (Vm+Vrri/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko'D
Pe *C • Pot * Fo $4 59
Pa*(Cc/T + AI*Pot*Fo
$21 50
OPERACIÓN (Po) Sr/Hr (Sr) 04 OPERADOR ESF $392 83 (Hr) Horas por JORNADA» 8
C Á L C U L O
365640 36564/8000 (365640+36564)0 1/1600 (365640+36564)0 03/1600 0 6x41 13
0 1x120x1x4 59
(16/200+003x120x1)x21 5
392 83 /8
IMPORTES Operación
$41 13 $24 21 $7 54 $24 68
$55 08
$4 30
$4910
Espera
100 0% $ 41 13 100 0% $ 24 21 100 0% $ 7 54 100 0% $ 24 68
100 0% $ 55 08
1000% $ 430
100 0% $ 49 10
Reserva
25 0% $ 10 28 100 0% $ 24 21 100 0% $ 7 54 25 0 % $ 24 68
0 0 % $ 0 00
0 0 % $ 0 00
25 0 % $ 12 28
COSTO HORA MÁQUINA RESERVA(HMR) | $6047 ]ESPERA(HME) | $20604 | OPERACIÓN (H M O) | $20604* REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN, S A DE C V PEMEX REFINACIÓN SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOS DE 1T 14' 18' Y 24' D N DEL SECTOR CATALINA
EQUIPO CLAVE P 41 ROLES DE NEOPRENO PARA LANZAMIENTO
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de interés % (i) Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible (C)
46800
9 63
02
0
0
Valor de rescate (Vr) 10 00 % Horas efectivas de trabajo por año (Hea) Potencia del equipo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
4680
800
1
1
0
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
1600
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn)
FÓRMULA
(Vm VrWe (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+VrrsteHea Ko*D
C A L C U L O
46800-4680/1600 (46800+4680)0 1/1600 (46800+4680)0 03/1600 0 2 x26 32
IMPORTES Operación
$26 32 $3 10 $0 97 $5 26
Espera
100 0% $ 26 32 100 0% $ 310 100 0% $ 0 97 100 0% $ 5 26
Reserva
25 0 % $ 6 58 100 0% $ 310 100 0% $ 0 97 25 0 % $ 5 26
COSTO HORA MÁQUINA
RESERVA (HMR) $11 96 ESPERA(H M E) $35 65 OPERACIÓN (H M O) $3565" REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
DEPENDENCIA
OBRA
Perforación Horizontal Dtreccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN SA DE C V DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN OBRA "SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RDS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOS DE 12- 14' 18 Y 24 D N DEL SECTOR CATALINA' .
EQUIPO CLAVE P 40 DETECTOR DE PERFORACIÓN DIRECCIONAL
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de interés % (i) Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(CO Coeficiente combustible (O
125000
963
02
0
0
Valor de rescate (Vr) 0 00 % Horas efectivas de trabaio por ano (Hea) Potencia del equpo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
0
800
1
1
0
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
1200
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn)
FÓRMULA
(Vm VrVVe (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko'D
C A L C U L O
125000 0/1200 (125000 +0)0 1/1600 (125000+0)0 03/1600 0 2x10417
IMPORTES Operación
$10417 $7 52 $2 34 $20 83
Espera
100 0% $ 10417 100 0% $ 7 52 1000% $ 234 100 0% $ 20 83
Reserva
25 0% $ 26 04 100 0% $ 7 52 100 0% $ 2 34 25 0 % $ 20 83
COSTO HORA MAQUINA
RESERVA(HMR) $41 11 ESPERA (H M E) $134 86 OPERACIÓN (H M O) $13486 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO
BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejempio de aplicacron
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN S A DE C V DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN OBRA "SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RKDS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOSDE12"14"18,Y24 DN DEL SECTOR CATALINA"
EQUIPO CLAVE P132 EQUIPO PORTÁTIL DE RADIO COMUNICACIÓN
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de ínteres % (0 Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter Its
(Ce) Coeficiente combustible (O
12600
9 63
04
0
0
Valor de rescate (Vr) 0 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equipo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
0
600
1
1
0
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
1200
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSIÓN (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn)
FÓRMULA
(Vm Vr)Afe (Vm+Vr)V2Hea (Vm+Vr)»sr2Hea Ko*D
C A L C U L O
12600 0/1200 (12600+0)01/1200 (12600+0)0 03/1200 0 4x10 5
IMPORTES Operación
$10 50 $1 01 $0 31 $4 20
Espera
100 0% $ 10 50 100 0% $ 101 100 0% $ 0 31 100 0% $ 4 20
Reserva
250% $ 263 100 0% $ 1 01 100 0% $ 0 31 250%$ 420
COSTO HORA MAQUINA
RESERVA (HMR) | $4 99 lESPERA(HME) | $16 02 ¡OPERACIÓN (H M O) | $16 02 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Ejemplo de aplicación
GRUPO DE CONSTRUCCIONES ALEMÁN SA DECV DEPENDENCIA PEMEX REFINACIÓN O R R "SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO
EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM 123+800 DE LOS DUCTOS DE 12' 14 18 Y 24" D N DEL SECTOR CATALINA"
EQUIPO CLAVE 240 BOMBA AUTOCEBANTE DE 4"0 DESC. INCLUYE MANGUERAS
Valor de adquisición (Vm) Tasa anual de interés % (O Coeficiente de mantenimiento (Ko) Capacidad del carter its
(Ce) Coeficiente combustible (C)
35377 08
9 63
02
14
0 05
Valor de rescate (Vr} 10 00 % Horas efectivas de trabajo por ano (Hea) Potencia del equpo hp (Pot) Tiempo entre cambios sucesivos del lubricante hrs (T) Coeficiente lubricante (Al)
3537 71
750
12
200
0 003
Vida económica en horas (Ve) Cargo por seguro % (s)
Factor de Operación (Fo)
2250
3
1
CARGOS
CARGOS FIJOS DEPRECIACIÓN (D) INVERSION (Im) SEGUROS (Sm) MANTENIMIENTO (Mn) COMBUSTIBLES (Co) (Pe) GASOLINA MAGNA (C * Pot * Fo) LUBRICANTES (Lb) (Pa) ACEfTE MOT GASOL ((Cc/T+ArPot*Fo))
FÓRMULA
(Vm Vr)A/e (Vm+Vr)*i/2Hea (Vm+Vr)*s/2Hea Ko«D
Pe *C * Pot * Fo
$5 52
Pa*(Cc/T + AI 'Pot*Fo
$21 50
C A L C U L O
35377 08 3537 71/2250 (35377 08+3537 71)0 1/151 (35377 08+3537 71 )0 03/1 £ 0 2x14 15
0 05x12x1x5 52
(14/200+003x12x1)x21 5
IMPORTES Operación
$14 15 $2 50 $0 78 $2 83
$3 31
$0 23
Espera
100 0% $ 14 15 100 0% $ 2 50 100 0% $ 0 78 100 0% $ 2 83
100 0% $ 3 31
1000% $ 023
Reserva
0 0 % $ 0 00 100 0% $ 2 50 100 0% $ 0 78 0 0% $ 2 83
0 0 % $ 0 00
0 0% $ 0 00
COSTO HORA MAQUINA
RESERVA (HMR) I $3 28 lESPERA(HME) | $23 80 [OPERACIÓN (H M O) | $23 80 REPRESENTANTE de la COMPAÑÍA ING ANTONINO RODRIGUEZ TREJO BRAIN Bufete
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
5.4. Resultados de laboratorio
5-34
"SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM. 47+907 Y RÍO TULA ESTADO DE HIDALGO KM. 123+800, DE LOS DUCTOS DE 12" -14" -18" Y 24" D.N. DEL SECTOR CATALINA"
Cruzamiento de tubería de 24" D.N. En Río Tula
Sondeo Mixto No. 1 Contenidos de Agua
" " " T " Z ¥ ^ 'M, ' „ ' ,T^ " """" M' ""' ' ' "' "7 -' "M'°L''''»L%C Í'-""'L'"JJL" " 7 " LBJ
irfiPiilli iirlintiil ilPisüiii
5-35
CONTENIDO DE AGUA Y CLASIFICACIÓN
OBRA LOCAUZACION SONDEO-O P E R A D O R
o o o
SM-1
SM-1
SM1
SM1
SM1
SM1
SM1
SM-1
SM1
SM1
SM1
SM1
SM 1
SM-1
SM-1
SM-1
SM-1
SM-1
SM-1
SM-1
SM-1
SM-1
SM-1
SM1
SM1
3
, 2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RÍO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM 1
Tec Lab A. López Á.
PROFUNDIDAD
0 00-0 60
0 60 1 20
1 20 1 80
1 80 2 40
2 40 3 00
3 00 3 60
3 60-4 20
4 20-4 80
4 80 5 40
5 40-6 00
6 00-6 60
6 60 7 20
7 20 7 80
7 80-8 40
8 40 9 00
9 00-9 60
9 60 10 20
10 20-10 80
10 80-11 40
11 4O-12 00
12 0012 60
1200 1320
13 20 13 SO
13 80 14 40
14 40 15 00
i
i
376
320
196
282
347
273
304
310
276
245
191
312
249
368
275
300
309
265
338
264
327
293
357
356
271
PESO CAPSULA
Pe
14 95
14 86
20 56
15 03
1518
20 61
15 05
15 16
20 70
20 28
20 55
15 22
20 59
1517
14 76
1534
14 76
1529
15 21
1517
1519
1513
14 74
14 91
20 68
Wm+Pc
160 68
202 04
211 02
187 92
154 96
185 06
18431
203 59
21158
217 58
198 27
224 20
210 76
170 96
178 48
209 53
184 47
188 80
144 70
94 99
164 53
184 64
204 51
175 00
214 54
Ws+Pc
138 02
149 64
156 63
142 90
11768
139 36
139 46
156 88
157 15
155 19
138 03
159 32
162 82
127 80
127 52
141 38
128 08
127 20
103 02
72 12
118 81
135 55
142 60
126 79
156 58
Ww
22 66
52 40
54 39
45 02
37 28
45 70
44 85
46 71
54 43
62 39
60 24
64 88
47 94
4316
50 96
68 17
56 39
61 60
41 68
22 87
45 72
49 09
61 91
46 21
57 96
FECHA
Ws
9 '
123 07
134 78
136 07
127 87
102 50
118 75
124 41
141 72
136 45
134 91
117 48
144 10
142 23
11263
112 76
126 02
113 32
111 91
87 81
56 95
103 62
120 42
127 86
111 88
135 90
W
%
18 41
38 88
39 97
35 21
36 37
38 48
36 05
32 96
39 89
46 25
51-28
45 02
33 71
3852
4519
54 09
49 76
55 04
47 47
4016
4412
40 77
48 42
43 09
42.65
ENERO 2006
COLOR
Café claro
Café oscuro
Cafa oscuro
Café oscuro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café verdoso
Café verdoso
Café verdoso
Gris verdoso
Gris verdoso
Gns verdoso
Gns verdoso
Gns verdoso
Gris verdoso
Gris verdoso
Café oscuro
Café oscuro
Café oscuro
FORMULA W% = (Wm/Ws)
C L A S I F I C A C I Ó N
Arcilla arenosa
Ardía arenosa
Ardía arenosa
Arcilla arenosa
Arcilla arenosa
Arcilla arenosa
Arcilla arenosa
Arcilla
Arctía
Arate
Ardía
Arcilla arenosa
Arclla arenosa
Arclla arenosa
Arclla arenosa
Arcilla arenosa
Arcilla arenosa
Arena aralosa con algunas gravas
Arena arcillosa con algunas gravas
Arena aralosa con algunas gravas
Arena ardíosa con algunas gravas
Arcilla arenosa
Arcilla arenosa
Arcilla arenosa
Arcilla arenosa
100
"SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM 47+907 Y RIO TULA ESTADO DE HIDALGO KM. 123+800, DE LOS DUCTOS DE 12" -14" -18" Y 24" D.N. DEL SECTOR CATALINA"
Cruzamiento de tubería de 24" D.N, En Río Tula
Sondeo Mixto No. 1
Análisis Granulométricos
i ^ " " .. Üfá" ^ . A . . -J-jN'-* ,,J- " " ' • " ' „ • , ~ ' n -infl"' 'um. m • • • - - IUM ' •-"*'-'•
5-37
A N Á L I S I S G R A N U L O M É T R I C O
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS F ENERO DE 2006
Malla
VA
3/4"
3/8"
Abertura en mm
76 2
50 8
38 1
25 4
191
127
9 5
Peso Retenido % Parcial Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
Observaciones Análisis efectuado con la muestra
total de 521.8 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w =
N s 4 4 76 0 9 0 20% 99 80% % material menor que la malla No 4
Sumas = 0 9 0 20% % de grava 0 20%
Observaciones % Acumulativo que pasa 99.80% de la muestra No 4 de la muestra tota!
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0149
8 0
71
162
100
34 5
1 50%
1 40%
3 10% 1 90%
6 60%
100 00% 99 80%
98 50% 98 30%
Análisis efectuada con
muestra de 520.9 c
97 10% 96 90%
94 00% 93 80%
del material menor que
la malla No 4
92 10% 91 90%
85 50% 85 30%
200 0 074 6 4 1 20% 84 30% 84 10% % Material fino menor que 200
Suma= 82 3 15 70% Observaciones
Charola 438 6 84 30% GW -1y3
Sumas = 520 9 100 00% Revisar con muestra seca SW -1 y3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
* —— >
Dio mm
D30 mm
D6o mm Cu Ce GRAVA
0.20%
ARENA
15.67%
FINOS
84.13%
sues CL
A N Á L I S I S GR ANU L O M E T R ICO
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RlO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
SM-1 MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS F ENERO DE 2006
Malla
11/2
3/4"
3/8"
Abertura
en mm
76 2
50 8
38 1
191
127
9 5
Peso Retenido
g
% Parcial Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
Observaciones Análisis efectuado con la muestra
total de 623.9 g
Humedad testigo
Grava w = _
Arena w =
N24 4 76 0 00% 100 00% % material menor que la malla No 4
Sumas = 0 0 0 00% % de grava 0 00%
D Acumulativo que pasa 100.00% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
1 9 149
23 9
79 3
0 30%
0 30%
2 40%
3 80%
12 70%
100 00% 100 00%
99 70% 99 70%
Análisis efectuada con
muestra de 623.9 g
99 40% 99 40%
97 00% 97 00%
del material menor que
la malla No 4
93 20% 93 20%
80 50% 80 50%
200 0 074 146 2 30% 78 20% 78 20% % Material fino menor que 200
Suma= 136 7 21 80% Observaciones. Cu
Charola 487 3 78 20% GW - 1 y 3
Sumas = 623.9 100 00% Revisar con m uestra seca SW - i y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
FINOS I* DE MALLAS
80%
O) 70%
^ 60% ^-\—\- n
3 50% O
«% ó?
30%
20%
10%
0%
10%
— 20%
- 30% °
Q
40% ~
50% ^
60% a:
70% *
80%
90%
100% DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN m
Dio mm
D30
mm Deo mm Cu Ce GRAVA
0.00%
ARENA
21.80%
FINOS
78.20%
sues CL
A N Á L I S I S G R AN U L O M E T R I C O
PROYECTO
LOCALIZACION
BANCO
OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO REVISO
PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS F ENERO DE 2006
Malla
VA
3/4"
3/8"
Abertura en mm
76 2
50 8
38 1
25 4
191
127
9 5
Peso Retenido
g
% Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
100 00%
100 00% 100 00%
100 00%
100 00%
100 00%.
O b s e r v a c i o n e s
Análisis efectuado con la muestra
total de 396.5 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w = % %
Na4 4 76 100 00% % material menor que la malla No 4
Sumas = 0 0 0 00% % de grava 0 00%
% Acumulativo que pasa 100.00% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10 20
40
60
100
2 000
0 841 0 420
0 250
0 149
0 7
0 6
21
1 2
24 1
0 20%
0 50%
0 30%
6 10%
100 00% 100 00%
99 80% 99 80%
Análisis efectuada con
muestra de 396.5 g
99 60% 99 60%
99 10% 99 10%
del material menor que
la malla No 4
98 80% 98 80%
92 70% 92 70%
200 0 074 3 7 0 90% 91 80% 91 80% % Matenal fino menor que 200
Suma= 32 4 8 20% Observaciones
Charola 364 1 91 80% GW -1 y3
Sumas = 396 5 100 00% Revisar con muestra seca SW - i y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA -3* r—~—: >
100% •
90% , 1
80% J -
<< v¡ 70% I
<< a- 60%
3 50%
o
40%
30% L
2 0 % r
M> DE MALLAS
0%
— I 10%
- — | 20%
1 30% °
Q
— 40% ~
— 50% ,_
- 60% a: se
70%
80%
90%
1 100%
DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN mi
Dio mm
D30 mm
D6o mm Cu cc GRAVA
0.00%
ARENA
8.20%
FINOS
91.80%
sues CH
A N Á L I S I S GR AN U L O M E T R I C O
PROYECTO
LOCALIZACION
BANCO
OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B
SONDEO REVISO
MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS F ENERO DE 2006
Malla
V/2
3/4"
3/8"
Abertura
en mm
76 2
50 8
381
25 4
19 1
127
9 5
Peso Retenido % Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
Observaciones Análisis efectuado con la muestra
total de 142.2 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w =
N°4 4 76 0 00% 100 00% % material menor que la malla No 4
Sumas = 0 0 % de grava 0 00%
% Acumulativo que pasa 100.00% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
0 3
0 2
4 9
108
291
0 20%
0 10% 3 50%
7 60%
20 40%
100 00%
99 80% 99 80%
Análisis efectuada con
muestra de 142.2 g
99 70% 99 70% 96 20% 96 20%
del material menor que
la malla No 4
88 60% 88 60%
68 20% 68 20%
200 0 074 3 7 2 60% 65 60% 65 60% % Material fino menor que 200
Suma= 49 0 34 40% Observaciones Cu
Charola 93 2 65 60% GW - 1 y 3
Sumas = 142 2 100 00% Revisar con muestra seca SW - i y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
tí DE MALLAS
100%
90%
80%
tn 70%
50%
40%
30% I--
20%
10%
f [ r
V.:±
o%
10%
20%
30% •=>
Q
40% ~
50% ^
90%
100%
DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN mm
Dio mm
D30 mm
Deo mm cu Ce GRAVA
0.00%
ARENA
34.40%
FINOS
65.60%
sues CL
A N Á L I S I S G R A N U L O M E T R I C O
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS F FECHA ENERO DE 2006
Malla
VA
3/4"
3/8
Abertura
en mm
76 2
50 8
38 1
25 4
191
127 9 5
Peso Retenido
g
% Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
100 00% 100 00%
100 00% 100 00%
100 00%
100 00%
O b s e r v a c i o n e s
Análisis efectuado con la muestra
total de 225 4 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w = % %
N°4 4 76 0 00% 100 00% % material menor que la malla No 4
Sumas = 0 0 0 00% % de grava 0 00%
% Acumulativo que pasa 100 00% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841 0 420
0 250
0 149
2 7
2 4
146
129
26 1
1 10%
6 50%
5 70%
11 60%
100 00% 100 00%
98 80% 98 80%
Análisis efectuada con
muestra de 225 4 g
97 70% 97 70%
91 20% 91 20%
del material menor que
la malla No 4
85 50% 85 50%
73 90% 73 90%
200 0 074 5 5 2 40% 71 50% 71 50% % Material fino menor que 200
Suma= 64 3 28 50% Observaciones
Charola 161 1 71 50% GW - 1 y3
Sumas = 225 4 100 00% Revisar con muestra seca SW >6 - 1 y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
100%
90%
80% '
« 70%
a- 60%
3 50%
O
40% L
30%
20%
10%
r f DE MALLAS
-r"---!-*—*-o%
10%
20%
30% °
40%
50% ^
80%
90%
DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN m
mm D30 mm
Deo mm Cu Ce GRAVA
0.00%
ARENA
28.50%
FINOS
71.50%
sues CH
A N Á L I S I S G R ANU L O M E T R I C O
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS F ENERO DE 2006
Malla
VA
3/4"
3/8
Abertura
en mm
76 2
50 8
38 1
25 4
19 1
127 9 5
Peso Retenido
9
% Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo que pasa
100 00% 100 00%
100 00% 100 00% 100 00%
100 00% 100 00%
Observaciones Análisis efectuado con la muestra
total de 281 0 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w =
N°4 4 76 98 50% % material menor que la malla No 4
Sumas = 4 2 1 50% % de grava 1 50% % Acumulativo que pasa 98 50% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
181
145
36 2
22 6
42 7
6 60%
5 20%
13 10%
8 20%
15 40%
100 00% 98 50%
93 40% 92 00%
Análisis efectuada con
muestra de 276.8 g
88 20% 86 90%
75 10% 74 00%
del material menor que
la malla No 4
66 90% 65 90%
51 50% 50 70%
200 0 074 94 3 40% 48 10% 47 40% % Material fino menor que 200
Suma= 143 6 51 90% Observaciones Cu
Charola 133 2 48 10% GW - 1 y 3
Sumas = 276 8 100 00% Revisar con muestra seca SW >6 -1y3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
N> DE MALLAS
Dio mm
D30 mm
Deo mm Cu Co GRAVA
150%
ARENA
51.12%
FINOS
47.38%
sues sc
A N Á L I S I S G R ANU L O M E T R I C O
PROYECTO
LOCALIZACION
BANCO
OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B
SONDEO
REVISO SM-1 MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS F FECHA ENERO DE 2006
Malla
2"
Vh
3/4"
3/8"
Abertura
en mm
76 2
50 8
38 1 25 4
19 1
127
9 5
Peso Retenido
7 3
% Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
1 20% 0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
98 80%
98 80%
O b s e r v a c i o n e s
Análisis efectuado con la muestra
total de 597.5 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w =
N°4 4 76 11 1 1 90% 96 90% % material menor que la malla No 4
Sumas = 184 3 10% % de grava 3 10% a Acumulativo que pasa 96.90% de ta muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0149
30 5
29 3
56 7
38 8
73 5
5 30%
5 10%
6 70%
12 70%
100 00% 96 90%
94 70% 91 80%
Análisis efectuada con
muestra de 579.2 g
89 60% 86 80%
77 30%
del material menor que
la malla No 4
73 10% 70 80%
60 40% 58 50%
200 0 074 9 4 1 60% 58 80% 57 00% % Material fino menor que 200
Suma= 238 2 41 20% Observaciones
Charola 341 0 58 80% GW -1y3
Sumas = 579 2 100 00% Revisar con muestra seca SW - 1 y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN mm
Dto mm
D30 mm
Deo mm Cu Ce GRAVA
3.10%
ARENA
39.92%
FINOS
56.98%
sues CL
"SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM. 47+907 Y RÍO TULA ESTADO DE HIDALGO KM. 123+800, DE LOS DUCTOS DE 12" -14" -18" Y 24" D.N. DEL SECTOR CATALINA"
Cruzamiento de tubería de 24" D.N. En Río Tula
Sondeo Mixto No. 1
Límites de Consistencia
i ipfiiiil l i lirliiiMl IIÍP§®§Í§Í¥Í
5-45
LIMITES DE CONSISTENCIA Proyecto Localizacion Sondeo Operador
CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM 1
Tec Lab J Garcia B
Muestra Reviso ING J L VILLEGAS F
Profundidad Fecha
1 20 m
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (qr) CONTENIDO DE AGUA W%
2
219 49
16 05 30 57 26 07 4 50 10 02
44 91%
203 29
16 39 27 00 23 62 3 38 7 23
46 75%
185 17
16 24 28 36 24 36 4 00 8 12
49 26%
84 9
16 53 28 01 24 05 3 96 7 52
52 66%
LIMITE PLÁSTICO LP CONTRACCIÓN LINEAL
CAPSULA No PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
128 16 46 20 58 19 95 0 63 3 49
18 05%
144 16 00 19 15 18 67 0 48 2 67
17 98%
D 5 0 0% §
5 49 0% Q O §48 0%
8
«470% -
46 0%^
45 0%
440%J
BARRA N°
LONG INICIAL
LONG FINAL
cu L l ü
Ll
CL
100-
60
50
40
^ 30
-o
20 •
10
N E A
| I
ni m
CL
ML
/ •
10L
LINEA üA L INEAAl/
AM MH
J
& Oh
' H - -—
10 25 40 NUMERO DE GOLPES
40 60 L m te llquKjo LL (%)
LL= 47 7% LIMITE LIQUIDO LP= 18 0% LIMITE PLÁSTICO IP= 29 7% ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CLASIFICACIÓN SUCS C L
LIMITES DE CONSISTENCIA Proyecto Localization Sondeo Operador
CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM-1
Tec Lab J Garcia B
Muestra Reviso ING J L VILLEGAS F
Profundidad Fecha ENERO 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CÁPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
6 103 43
15 92 24 04 21 56 2 48 5 64
43 97%
162 20
16 18 23 48 21 18 2 30 5 00
46 00%
183 14
16 44 25 64 22 68 2 96 6 24
47 44%
71 6
16 02 28 53 24 32 4 21 8 30
50 72%
LIMITE PLÁSTICO LP CONTRACCIÓN LINEAL
CÁPSULA No PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
205 16 47 21 05 20 24 0 81 3 77
21 49%
187 16 33 21 77 20 81 0 96 4 48
21 43%
52.0%
510%
500%
cj490% |
548 0%
¡3 Q I 470% ¡a
"46 0%J—
450%^
440%
1 \
BARRA N»
LONG INICIAL
LONG FINAL
CL= L i l i
Ll
CL=
100 =
10 25 40 NUMERO DE GOLPES
Limite liquido LL f%)
LL= 45 6% LIMITE LIQUIDO
LP= 21 5% LIMITE PLÁSTICO
IP= 24 1 % ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CLASIFICACIÓN SUCS CL
Proyecto Localizacion Sondeo Operador
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM 1
Tec Lab J Garcia B
Muestra Reviso
10 ING J L VILLEGAS F
Profundidad Fecha ENERO 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
10
133 44
15 96 27 85 23 54 4 31 7 58
56 86%
107 26
15 88 23 52 20 70 2 82 4 82
58 51%
165 13
16 06 24 23 21 12 311 5 06
61 46%
121 8
15 94 23 53 20 59 2 94 4 65
63 23%
LIMITE PLÁSTICO LP CAPSULA No PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
135 1615 20 26 19 41 0 85 3 26
26 07%
184 16 48 20 83 19 94 0 89 3 46
25 72%
CONTRACCIÓN LINEAL
¡BARRA Na
LONG INICIAL
LONG FINAL
Ll Lf
Ll
Q 610% ttr, +v
V 10 25 40 100
NUMERO DE GOLPES
I L — I
^ ' i
_ \_¿ CLWL /
A
CL
/ ML
/
SOL
-UNÍAV'UINEAAL,/
-y\~^ -AsK y
MH & Otf
u Limite líquido LL (%)
LL= 58 9% LIMITE LIQUIDO LP= 25 9% LIMITE PLÁSTICO IP= 33 0% ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CLASIFICACIÓN SUCS C H
LIMITES DE CONSISTENCIA Proyecto Localizacion Sondeo Operador
CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM 1
Tec Lab J Garcia B
_ Muestra Reviso
13 ING J L VILLEGAS F
Profundidad Fecha
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (qr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
13
100 49
15 79 23 05 21 41 1 64 5 62
29 18%
113 30
16 24 2713 24 58 2 55 8 34
30 58%
80 20
16 44 28 44 25 55 2 89 911
31 72%
132 8
1617 28 34 25 21 3 13 9 04
34 62%
LIMITE PLÁSTICO LP CÁPSULA No PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
211 16 47 24 88 23 87 1 01 74
13 65%
241 15 60 21 87 21 13 0 74 5 53
13 38%
CONTRACCIÓN LINEAL BARRA Ns
LONG INICIAL
LONG FINAL
CL= Ll Lf
Ll
CL=
10 25 NUMERO DE GOLPES
Límite liquido LL (%)
LL= 31 1% LP= 13 5% IP= 17 6%
CLASIFICACIÓN SUCS
LIMITE LIQUIDO LIMITE PLÁSTICO ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CL
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RÍO TULA Proyecto:
Localización. TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA Sondeo: Operador:
SM -1
Tec Lab J Garcia B
Muestra: Reviso:
15 ING J L VILLEGAS F
Profundidad: Fecha: ENERO 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No No. DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (gr.) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP. (gr.) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr.) CONTENIDO DE AGUA W%
15
148 40
16.20 23 97 21 25 2 72 5 05
53 86%
159 20
16.16 24.64 21.57 3.07 5.41
56 75%
72 14
16.10 25 30 21.90 3 40 5.80
58.62%
138 6
16.30 25.00 21.64 3.36 5.34
62 92%
LIMITE PLÁSTICO LP
CAPSULA No. PESO DE LA CÁPSULA (gr.) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP. (gr.) PESO MUESTRA SECA + CAP. (gr.) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
196 1613 20 51 19.70 0.81 3.57
22 69%
83 16 08 20 75 19 89 0.86 3 81
22.57%
CONTRACCIÓN LINEAL
BARRA Ns
LONG INICIAL
LONG FINAL
- ^ 100 = u
CL=
64 0%
63 0%
62 0%
61 0%
§60 0%
í I 59 0%
S 58 0%
o 57 0% í o i
56 0%--^-
55 0%^
54 0%
53 0% 1
\ -
£ AL
Limite liquido LL (%)
10 25 40 100 NUMERO DE GOLPES
LL= 55.9% LP= 22.6% IP= 33.3%
CLASIFICACIÓN SUCS
LIMITE LIQUIDO LIMITE PLÁSTICO ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CH
Proyecto Localizaron Sondeo Operador
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
S M - 1
Tec Lab J Garcia B
_ Muestra Reviso
19 ING J L VILLEGAS F
_ Profundidac n40m Fecha ENERO 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
19
28 40
17 79 25 58 23 04 2 54 5 25
48 38%
44 29
1810 24 40 22 31 2 09 4 21
49 64%
16 19
18 31 24 47 22 37 2 10 4 06
51 72%
67 6
17 45 24 84 22 12 2 72 4 67
58 24%
LIMITE PLÁSTICO LP CÁPSULA No PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
52 1715 21 69 20 87 0 82 3 72
22 04%
17 1910 23 53 22 74 0 79 3 64
21 70%
CONTRACCIÓN LINEAL
LONG INICIAL_
LONG FINAL
c u L | U 100 = ü
CL=
59 0%
58 0%
57 0%
56 0%
S 55 0% ! J54 0% Q §53 0%
1 5 52 0% o o
51 0%
50 0%
49 0% -
48 0% -
60 Limite liquido LL (%)
1 10 100 NUMERO DE GOLPES
LL= 50 6% LP= 21 9% IP= 28 7%
CLASIFICACIÓN SUCS
LIMITE LIQUIDO LIMITE PLÁSTICO ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CL
Proyecto: Locahzacion Sondeo1
Operador:
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RÍO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM-1 Tec Lab J Garcia B
Muestra Reviso:
23 Profundidac i3.80m ING J L VILLEGAS F Fecha: ENERO 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No. No. DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (gr.) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP. (gr PESO MUESTRA SECA + CAP. (gr.) PESO DEL AGUA (gr). PESO DEL SUELO SECO (gr.) CONTENIDO DE AGUA W%
23 73 50
16.31 19.74 18.97 0.77 2 66
28 95%
177 26
1632 20.07 1917 0 90 2.85
31 58%
169 12
16.71 21.77 20 44 1.33 3.73
35.66%
83 6
16 08 21.70 20 11 1.59 4.03
39.45%
LIMITE PLÁSTICO LP CONTRACCIÓN LINEAL
CÁPSULA No PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP. (gr. PESO MUESTRA SECA + CAP. (gr.) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr.) CONTENIDO DE AGUA W%
141 15 60 23 23 22.15 1.08 6.55
16.49%
196 16.03 23.95 22.86 1.09 6.83
15.96%
BARRA N« LONG INICIAL LONG FINAL
ü
CL=
100 =
40 0%
39 0%
38 0%
37 0%
\ 36 0%
y 3 35 0% c
3 34 0%
:33 0%
5 32 0%
31 0%
30 0%
29 0%
28 0%
-4
a ,-Lfh
,.\
v
NUMERO DE GOLPES
LL= 32.1% LP= 16.2% IP= 15.9%
CLASIFICACIÓN SUCS
LIMITE LIQUIDO LIMITE PLÁSTICO ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CL
"SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM. 47+907 Y RÍO TULA ESTADO DE HIDALGO KM. 123+800, DE LOS DUCTOS DE 12" -14" -18" Y 24" D N. DEL SECTOR CATALINA"
Cruzamiento de tubería de 24" D.N. En Río Tula
Sondeo Mixto No. 1 Columna Estratigráfica
p f f i f i t l l i l i r l i l i t i l i spssi i i i i i
5-53
DBRA Cruces de Tuberías en el Rio Tula FECHA
SGNDED J LDCALIZACIDN Tramo Poza Rica Cima de Togo KM ELEVACIÓN 1987 31 M 123+ 800 Tula
• CDNTENIDD DE AGUA V o LIMITE LIQUIDO LL + LIMITE PLÁSTICO LP
, - , O O CD O O O if. o m o m o m u ' ~ ~ fu n j n n
RESULTADDS DE LABDRATDRID
RESISTENCIA A LA
PENETRACIÓN ESTÁNDAR
10 20 30 40
CLASIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN
G=0% A=16% F-84%
N A F 2 51 m
G=0% A=22% F=78%
G-0% A=8% F=92%
G=0% A=34% F=66%
G=0% A=28 50% F=71 50%
G=1 50% A=S1 12% F=47 38%
G=3 10% A=39 92% F=56 98%
3
H
5128 La gdo
Arcilla arenosa de color café claro a oscuro de consistencia blanda a dura (CL)
Arcilla de color cafe claro de consistencia muy firme a dura con arenas (CL)
Arcilla arenosa de color cafe verdoso y gns verdoso de consistencia muy f¡rrrn ¡ a dura (CL)
Arena arcillosa de color gns verdoso de compacidad densa (SC)
Arcilla arenosa cafe oscuro de consistencia dura (CL)
0 20 40 60 80 100
• — '/. d e r e c u p e r a c i ó n e n R
— Í n d i c e de c a l i d a d de la r o c a
j í j í jSJ^ ARCILLA [ T ] MUESTREO INALTERADO (SHELBY) j T ] R0TACIPN PERDIDA DE AGUA
| ~ ~ | LIMO £ A ] AVANCE CON BROCA TRIC0N1CA PP PESO PROPIO • * - PARCIAL
I j A R E : N A _ * _ N I V E L D E AGUA FREÁTICA t "~ TOTAL <** R E S A C 0 H P S I H f L £ : k 9 / c r , C
T ' c COHESION k g / c n d
] | GRAVA *-RESISTENCIA A LA PE > 50 GOLPES/30 en / PROFUNDIDAD DE ADEME
Gw GRADO DE SATURACIÓN e RELACIÓN DE VACÍOS Ss DENSIDAD DE SOLIDOS
. _ . _ ,
"SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM. 47+907 Y RÍO TULA ESTADO DE HIDALGO KM. 123+800, DE LOS DUCTOS DE 12" -14" -18" Y 24" D.N. DEL SECTOR CATALINA"
Cruzamiento de tubería de 24" D.N. En Río Tula
Sondeo Mixto No. 2 Contenidos de Agua
? , ^ E _ „ i , - > <
5-55
CONTENIDO DE AGUA Y CLASIFICACIÓN
O B R A LOCAU SONDEC O P E B Í
O a z o
SM2
SM2
SM2
SM-2
SM2
SM-2
SM-2
SM-2
SM2
SM2
SU 2
SM2
SM2
SM2
SM-2
SM-2
SM2
SM2
SM2
SM2
SM-2
SM-2
SM-2
SM-2
SM2
ZACION:
DOR
i 1
2
3
4
5
6
7
e
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RÍO TULA TRAMO POZA FBCA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM-2
Tec. Lab A. Lopez A.
PROFUNDIDAD
0 00 0 60
0 60 1 20
120 180
1 80 2 40
2 40 3 00
3 00 3 60
3 60 4 20
4 20-4 80
4 80 5 40
5 40 6 00
6 00 6 60
6 60 7 20
750 7 80
7 80-8 40
8 40 9 00
9 00-9 60
9 60 10 20
10-20 10*0
10 80 11 40
11 40 12 00
12 00 12 60
12 60 1320
13 20 13 80
13 80-14 40
14 40-15 00
-i
248
360
259
266
296
353
363
314
313
321
299
339
337
372
359
252
287
27
251
326
319
293
289
327
317
PESO CÁPSULA
Pe gr
20 07
14 99
20 84
18 77
14 78
14 90
15 12
15 28
14 94
14 97
15 20
15 01
14 90
14 92
14 50
20 32
14 74
19 36
20 66
15 26
15 41
15 13
14 68
15 19
15 26
Wm*Pc gr
143 18
204 24
182 67
185 13
206 67
208 17
244 69
172 29
259 98
220 70
231 54
182 84
181 65
200 62
184 55
177 98
200 84
181 01
236 09
221 21
335 51
184 64
195 84
164 53
192 58
Ws+Pc 9 '
12851
147 66
142 49
14029
147 23
149 50
186 67
129 76
19412
166 03
170 68
139 78
140 57
153 45
12752
126 96
13556
121 99
184 03
17713
281 19
135 55
139 77
118-81
139 35
Ww gr
14 97
56 58
40 18
44 84
59 44
58 67
58 02
42 53
65 86
54 67
60 86
43 06
41 08
4717
57 33
51 02
65 28
59 02
52 06
44 08
5432
49 09
56 07
45 72
53 23
Ws 9 '
10814
132 67
121 65
121 52
132 45
134 60
17155
114 48
17918
15106
155 48
124 77
125*7
13853
112 72
106 64
120 82
102 03
163 37
161*7
265 78
120 42
12489
103 62
124 09
FECHA:
W %
13 84
42 65
33 03
36 90
44 88
43 59
33 82
3715
36 76
3619
3914
34 51
32 69
34 05
50 86
47 84
54 03
5785
3187
27 23
20 44
40 77
44 90
44 12
42 90
Enero de 2006
COLOR
Café claro
Café oscuro
Café oscuro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Café claro
Gris verdoso
Gris verdoso
Gns verdoso
Gris verdoso
Gns verdoso
Gns verdoso
Gris verdoso
Gns verdoso
Café oscuro
Cafédaro
Café claro
Café claro verdoso
Café claro verdoso
FORMULA W% = (Wm/Ws)*100
C L A S I F I C A C I Ó N
Arcilla arenosas con gravas aisladas
Arcilla arenosas con gravas aisladas
Arcilla con poca arena
Arcilla con poca arena
Arcilla con poca arena
ArciHa con poca arena
ArciHa arenosas
Arcilla arenosas
ArciHa arenosas
ArciHa arenosas
Arcilla arenosas
Arcilla arenosas
Arcilla arenosas
Arcilla arenosas
ArciHa con poca arena
ArciHa con poca arena
ArciHa con poca arena
Arenas arcillosas con algunas gravas
Arenas arcillosas con algunas gravas
Arenas arcfflosas con algunas gravas
Gravas arenosas con ararla
Gravas arenosas con arcilla
Arcllas arenosas
Arcllas arenosas
Arcllas arenosas
"SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM. 47+907 Y RÍO TULA ESTADO DE HIDALGO KM. 123+800, DE LOS DUCTOS DE 12" -14" -18" Y 24" D.N. DEL SECTOR CATALINA"
Cruzamiento de tubería de 24" D.N. En Río Tula
Sondeo Mixto No. 2
Análisis Granulométricos
J¡k, ,g> , H,„ . ,„„„, , „8 „,...„, _ , , „ . „ ^ , , „ _ , — _
iirf npitunr ¡ iir l i l i til HIPMÍÍOM
5-57
A N Á L I S I S G R A N U L O M É T R I C O
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO REVISO
MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
2"
VA
3/4"
3/8"
Abertura en mm
76 2
50 8
381
25 4
19 1
127
9 5
Peso Retenido
g
% Parcial Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
100 00% 100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
O b s e r v a c i o n e s
Análisis efectuado con la muestra
total de 108.1 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w = % %
N°4 4 76 71 6 60% 93 40% % material menor que la malla No 4
Sumas = 71 6 60% % de grava 6 60%
% Acumulativo que pasa 93.40% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
129
8 5
3 4
6 4
12 80% 7 80%
8 40%
3 40%
6 30%
100 00% 93 40% 87 20% 81 40%
Análisis efectuada con
muestra de 101.0 g
79 40% 74 20%
71 00% 66 30%
del material menor que
la malla No 4
67 60% 63 10% 61 30% 57 30%
200 0 074 13 1 20% 60 10% 56 10% % Material fino menor que 200
Suma= 40 4 39 90% Observaciones Cu
Charola 60 7 60 10% GW -1 y3 Sumas = 1010 100 00% Revisar con muestra seca SW >6 -1 y3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
tfOE MALLAS
20%
30% °
Q
40% ~ E
50% Z
60% ce
70% *
80%
90%
100% DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN mm
mm D30 mm
Deo mm Cu Ce GRAVA
6.60%
ARENA
37.27%
FINOS
56.13%
sues CL
A N Á L I S I S G R ANU L O M E T R I C O
PROYECTO:
LOCALIZACIÓN:
BANCO:
OPERADOR:
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab. J. García B. SONDEO:
REVISÓ:
MUESTRA: PROFUNDIDAD:
ING. J. L. VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
V/2
3/4"
3/8"
Abertura en mm.
76.2
50.8
38.1
25.4
19.1
12.7
9.5
3 Retenido
9-
% Parcial Retenido
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
0.00%
% Acumulativo
que pasa
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
Observaciones Análisis efectuado con la muestra
total de 132.7 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w =
N ! 4 4.76 0.00% 100.00% % material menor que la malla No. 4
Sumas = 0.0 0.00% % de grava 0.00%
% Acumulativo que pasa 100.00% de la muestra No. 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2.000
0.841
0.420
0.250
0.149
0.1 0.1
0.9
1.0 3.5
0.10%
0.10% 0.70%
0.80%
2.60%
100.00% 100.00%
99.90% 99.90%
Análisis efectuada con
muestra de 132.7 g
99.80% 99.80%
99.10% 99.10%
del material menor que
la malla No.4
98.30% 98.30%
95.70% 95.70%
200 0.074 0.5 0.30% 95.40% 95.40% % Material fino menor que 200
Suma= 6.1 4.60% Observaciones: Cu
Charola 126.6 95.40% GW M y3
Sumas = 132.7 100.00% Revisar con muestra seca SW >6 r! y3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
N> DE MALLAS
mm D30 mm
Deo mm
cu Co GRAVA
0.00%
ARENA
4.60%
FINOS
95.40%
sues CL
A N Á L I S I S G R ANU L O M E T R I C O
PROYECTO
LOCALIZACION
BANCO
OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
VA
3/4"
3/8"
Abertura
en mm
76 2
50 8
381
25 4
191
127
9 5
Peso Retenido % Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
Análisis efectuado con la muestra
total de 510.2 g
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00% 100 00%
O b s e r v a c i o n e s
Humedad testigo
Grava w =
Arena w = % %
N°4 4 76 0 4 0 10% 99 90% % material menor que la malla No 4
Sumas = 0 4 0 10% % de grava 0 10% % Acumulativo que pasa 99.90% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
2 5
2 2
11 4 187
34 4
0 50%
0 40%
2 20%
3 70%
6 70%
100 00% 99 90%
99 50% 99 40%
Análisis efectuada con
muestra de 509.8 g
99 10% 99 00%
96 90% 96 80%
del material menor que
la malla No 4
93 20% 93 10%
86 50% 86 40%
200 0 074 2 3 0 50% 86 00% 85 90% % Matenal fino menor que 200
Suma= 71 6 14 00% Observaciones Cu
Charola 438 2 86 00% GW -1y3
Sumas = 509 8 100 00% Revisar con muestra seca SW - i y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA ^ —— >
Dio mm
Dae mm
D60
mm cu Co GRAVA
0.10%
ARENA
13.99%
FINOS
85.91%
SUCS
CL
A N Á L I S I S GR ANU L O M E T R I C O
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO SM-2 MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
2"
VA
3/4"
3/8"
Abertura
en mm
76 2
50 8
38 1
25 4
19 1
127
95
Peso Retenido % Parcial Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
Análisis efectuado con la muestra
total de 465.2 g
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00% 100 00%
Observaciones
Humedad testigo
Grava w =
Arena w =
N°4 4 76 0 00% 100 00% % material menor que la malla No 4
Sumas 0 0 0 00% % de grava 0 00%
% Acumulativo que pasa 100.00% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
0 9
0 4
135
68 3
0 20%
0 10% 0 90%
2 90%
14 70%
100 00% 100 00%
99 80% 99 80%
Análisis efectuada con
muestra de 465.2 c
99 70% 99 70%
98 80% 98 80%
del material menor que
la malla No 4
95 90% 95 90%
81 20% 81 20%
200 0 074 8 1 1 70% 79 50% 79 50% % Material fino menor que 200
Suma= 95 4 20 50% Observaciones Cu
Charola 369 8 79 50% GW - 1 y 3
Sumas = 465 2 100 00% Revisar con muestra seca SW -1 y3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA 5É — >
mm D30 mm
De» mm
cu Ce GRAVA
0.00%
ARENA
20.50%
FINOS
79.50%
sues CL
A N Á L I S I S G R A N U L O M É T R I C O
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
MUESTRA ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
1V4
3/4"
3/8"
Abertura
en mm
76 2
50 8
38 1 25 4
19 1
127 9 5
Peso Retenido % Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00% 100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
Humedad testigo
Grava w =
Arena w =
100 00%
100 00%
O b s e r v a c i o n e s
Análisis efectuado con la muestra
total de 671.7 g
N°4 4 76 0 00% 100 00% % material menor que la malla No 4
Sumas = 0 0 0 00% % de grava 0 00%
% Acumulativo que pasa 100.00% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841 0 420
0 250
0149
3 2
2 4
120
33 4
123 5
0 50%
0 40%
1 80%
5 00%
18 40%
100 00% 100 00% 99 50% 99 50%
Análisis efectuada con
muestra de 671 7 g
99 10% 99 10%
97 30% 97 30%
del material menor que
la malla No 4
92 30% 92 30%
73 90% 73 90%
200 0 074 155 2 30% 71 60% 71 60% % Material fino menor que 200
Suma= 190 0 28 40% Observaciones
Charola 481 7 71 60% GW - 1 y 3
Sumas = 671 7 100 00% Revisar con muestra seca SW - 1 y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN mm
mm D M mm
Deo mm Cu Ce GRAVA
0.00%
ARENA
28.40%
FINOS
71.60%
sues CL
A N Á L I S I S G R A N U L O M É T R I C O
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
VA
3/4"
3/8"
Abertura en mm
76 2
50 8
381
25 4
191
127 9 5
Peso Retenido
g
% Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00%
100 00%.
100 00%,
100 00%
100 00%.
100 00%
Observaciones Análisis efectuado con la muestra
total de 357.9 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w = % %
N s4 4 76 1 0 0 30% 99 70% % material menor que la malla No 4
Sumas •• 1 0 0 30% % de grava 0 30%
% Acumulativo que pasa 99.70% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
1 6
1 2 3 6
106
44 0
0 50%
0 30%
1 00%
3 00%
12 30%
100 00% 99 70%
99 50% 99 20%
Análisis efectuada con
muestra de 356.9 (
99 20% 98 90%
98 20% 97 90%
del material menor que
la malla No 4
95 20% 94 90%
82 90% 82 70%
200 0 074 5 0 1 40% 81 50% 81 30% % Material fino menor que 200
Suma= 66 0 18 50%. Observaciones Cu
Charola 290 9 81 50% GW - 1 y 3
Sumas = 356 9 100 00%. Revisar con muestra seca SW - 1 y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA * TTT7TZ >
Dto mm
D30 mm
Deo mm Cu Ce GRAVA
0.30%
ARENA
18.44%
FINOS
81.26%
sues CL
A N Á L I S I S G R A N U L O M É T R I C O
PROYECTO CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA LOCAUZACION
BANCO SONDEO
OPERADOR Lab J Garcia B REVISO
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM-2 PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
VA
3/4"
3/8"
Abertura
en mm
76 2
50 8
38 1
25 4
19 1
9 5
Peso Retenido
g
% Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00% 100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
Observaciones Análisis efectuado con la muestra
total de 223.3 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w = % %
N»4 4 76 0 00% 100 00% % material menor que la malla No 4
Sumas = 0 0 0 00% % de grava 0 00%
i Acumulativo que pasa 100.00% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0149
1 1
13
5 7
0 00%
0 00%
0 50%
0 60%
2 60%
100 00%
100 00% 100 00%
Análisis efectuada con
muestra de 223.3 g
100 00% 100 00% 99 50% 99 50%
del material menor que
la malla No 4
98 90% 98 90%
96 30% 96 30%
200 0 074 0 6 0 30% 96 00% 96 00% % Material fino menor que 200
Suma= 8 7 4 00% Observaciones Cu
Charola 214 5 96 00% GW -1 y3
Sumas = 223 3 100 00% Revisar con muestra seca SW - i y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA -* rrrr^ >
N" DE MALLAS
80%
v¡ 70% «í
°- 60%
s 50%
O 40%
30%
20%
10%
*» :- * * . i
•
1
l
• *
i
•
i
1
í 5
,
s¿ —rf
T
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1
1 t
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|
1 i
_L
i
1
— i
_ ^
—
—
10%
-\ 20%
30% <
4 0 % :
50% '
DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN mm
Dio mm
D30 mm
Deo mm Cu Ce GRAVA
0.00%
ARENA
4.00%
FINOS
96.00%
sues CL
A N Á L I S I S G R ANU L O M E T R I C O
PROYECTO CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA LOCALIZACION BANGO
OPERADOR
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J García B SONDEO
REVISÓ SM-2 MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Mala
VA
3/4"
3/8"
Abertura en mm
76.2
50 8
38.1
25.4
19.1
12.7
9 5
Peso Retenido
18.0
8.8
2 9
% Parcial
Retenido
0.00%
0 00%
0.00%
0 00%
5.50%
2.70%
0 90%
% Acumulativo que pasa
100.00%
Análisis efectuado con la muestra
total de 325.2 g
100 00%
100.00% 100 00%
94.50%
Humedad testigo
Grava w =
Arena w =
91.80% 90 90%
Observaciones
% %
N«4 4.76 11.1 3.40% 87.50% % material menor que la malla No 4
Sumas = 40 9 12.50% % de grava 12.50%
Vo Acumulativo que pasa 87.50% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2.000
0.841
0.420
0.250
0.149
162
14.3 122.1
41.6
28.1
5 70%
5 00%
42 90%
14.60%
9.90%
100.00% 87.50%
94.30% 82.50%
Análisis efectuada con
muestra de 284.4 g
89 30% 78.10%
46.40% 40 60%
del material menor que
la malla No.4
31.80% 27 80%
21.90% 19.20%
200 0.074 2.8 1.00% 20.90% 18.30% % Material fino menor que 200
Suma= 225.1 79.10% Observaciones: Cu
Charola 59.3 20.90% GW -1 y3
Sumas = 284.4 100.00% Revisar con muestra seca SW ^ i y 3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA i* r — >
Dio mm
D3O mm
Deo mm Cu Ce GRAVA
12.50%
ARENA
69.21%
FINOS
18.29%
sues se
A N Á L I S I S G R A N U L O M É T R I C O
PROYECTO
LOCALIZACION
BANCO
OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
SM-2 MUESTRA PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
3/4"
3/8"
Abertura en mm
76 2
50 8
38 1 25 4
127
9 5
Peso Retenido
26 4
22 9 5 1
% Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
9 90% 5 30%
8 60%
1 90%
% Acumulativo
que pasa
100 00% 100 00%
90 10% 84 80%
76 20%
74 30%
Observaciones Análisis efectuado con la muestra
total de 265.8 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w = % %
N°4 4 76 49 2 18 50% 55 80% % material menor que la malla No 4
Sumas = 1178 44 20% % de grava 44 20%
% Acumulativo que pasa 55.80% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
29 5
28 4
197
4 8
7 0
19 90%
19 20%
13 30% 3 20%
4 70%
100 00% 55 80%
80 10% 44 70%
Análisis efectuada con
muestra de 148.0 g
60 90% 34 00%
47 60% 26 60%
del material menor que
la malla No 4
44 40% 24 80%
39 70% 22 20%
200 0 074 1 6 1 10% 38 60% 21 50% % Material fino menor que 200
Suma= 910 61 40% Observaciones Cu
Charola 57 1 38 60% GW - 1 y 3
Sumas = 1480 100 00% Revisar con muestra seca SW - i y 3
GRAVA APENA LIMO Y ARCILLA
Dio mm
D30 mm
Deo mm Cu c0 GRAVA
44.20%
ARENA
34.26%
FINOS
21.54%
sues GC
A N Á L I S I S GR AN U L O M E T R I C O
PROYECTO LOCALIZACION BANCO OPERADOR
CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA
TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
Lab J Garcia B SONDEO
REVISO
PROFUNDIDAD
ING J L VILLEGAS ENERO DE 2006
Malla
VA
3/4"
3/8"
Abertura
en mm
76 2
50 8
381 25 4
19 1
127
9 5
Peso Retenido
9
% Parcial
Retenido
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
0 00%
% Acumulativo
que pasa
100 00% 100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
100 00%
O b s e r v a c i o n e s
Análisis efectuado con la muestra
total de 3731 g
Humedad testigo
Grava w =
Arena w = % %
N°4 4 76 2 3 0 60% 99 40% % material menor que la malla No 4
Sumas - 2 3 0 60% % de grava 0 60%
% Acumulativo que pasa 99.40% de la muestra No 4 de la muestra total Observaciones
10
20
40
60
100
2 000
0 841
0 420
0 250
0 149
127
8 9
40 2
33 8
56 7
3 40%
2 40%
10 90%
9 10%
15 30%
100 00% 99 40%
96 60% 96 00%
Análisis efectuada con
muestra de 370.8 g
94 20% 93 60%
83 30% 82 80%
del material menor que
la malla No 4
74 20% 73 80%
58 90% 58 50%
200 0 074 9 4 2 50% 56 40% 56 10% % Material fino menor que 200
Suma= 161 6 43 60% Observaciones Cu
Charola 209 1 56 40% GW - 1 y 3
Sumas = 370 8 100 00% Revisar con muestra seca SW -1 y3
GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA
N> DE WALLAS
00% ,
90%
80%
70% p
60% L
50% i
40%
30%
20%
10%
0%
-
1
I
- -
- ^ *
-
1 i
* -<;
— —
l
r
* * 8
i
-
-^t-,
'"•"™~*~^„.
i <-
1
i i
-
.
5 =t*
% ^ _ - M
L
-
-
20%
30% °
Q
40% s
50% Z
60% a:
70%
80%
90%
100% DIÁMETRO DE PARTÍCULAS EN mm
Dio mm
D30 mm
D6o mm Cu cc GRAVA
0.60%
ARENA
43.34%
FINOS
56.06%
sues CL
"SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM. 47+907 Y RÍO TULA ESTADO DE HIDALGO KM. 123+800, DE LOS DUCTOS DE 12" -14" -18" Y 24" D.N. DEL SECTOR CATALINA"
Cruzamiento de tubería de 24" D.N. En Río Tula
Sondeo Mixto No. 2 Límites de Consistencia
!iPHPi@lli iiPÍiiilil¥fFIiiliiii
5-68
LIMITES DE CONSISTENCIA Proyecto CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA Localizacion TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA Sondeo Operador
SM-2
Tec Lab J Garcia B
Muestra Reviso Ing J L Villegas F
_ Profundidad Fecha Enero de 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
3
204 46
1621 23 98 21 49 2 49 5 28
47 16%
104 25
15 56 21 98 19 86 2 12 4 30
49 30%
172 15
16 18 23 62 21 08 2 54 4 90
51 84%
116 7
15 99 26 22 22 58 3 64 6 59
55 24%
LIMITE PLÁSTICO LP CAPSULA No PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
169 16 72 20 85 20 07 0 78 3 35
23 28%
208 16 29 21 08 20 11 0 97 3 82
25 39%
CONTRACCIÓN LINEAL
BARRA Ns
LONG INICIAL
LONG FINAL
CL= Ll Lf
Ü
60
50-
"1 40
Vi
E 30-
| 20
10
L f -
N E A
4
/
CL&ML
CL
ML
i
i O L
-UNEALK
/CH
-/
/ J\Vk\
L I N l E A A ^ '
— & OH
Limite liquido LL f%)
10 25 40 100 NUMERO DE GOLPES
LL= 49 6% LP= 24 3% IP= 25 3%
CLASIFICACIÓN SUCS
LIMITE LIQUIDO LIMITE PLÁSTICO ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CL
Proyecto Locahzacion Sondeo Operador
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM 2
Tec Lab J Garcia B
_ Muestra Reviso Ing J L
Profundidad Fecha Enero de 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
5 87 48
16 46 24 32 21 93 2 39 5 47
43 69%
94 25
16 25 23 97 21 50 2 47 5 25
47 05%
101 13
16 14 22 53 20 37 2 16 4 23
51 06%
92 7
16 26 24 46 21 56 2 90 5 30
54 72%
LIMITE PLÁSTICO LP CAPSULA No PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
117 16 48 22 29 21 21 1 08 4 73
22 83%
195 1617 21 17 20 24 0 93 4 07
22 85%
CONTRACCIÓN LINEAL
BARRA N° LONG INICIAL LONG FINAL
cu ü ü
Ll
CL=
100 =
56 0%
55 0%
54 0%
53 0%
52 0%
8 510%
I J50 0% Q
8 49 0%
i a48 0% o o
47 0%
46 0%
45 0%
440%
43 0%
- 4 ^ V
-
_L
. V. til *
1 \
-- \ - \
•
1,
III
60
50
- 40
» 51 30
20
10
| L t N
f A -
/ C L
CLJ&ML ML
•
SOL
UNE/U/ LINEA A /
1
MH & OH
—
10 25 40 NUMERO DE GOLPES
Lfm te liquido LL (%)
LL= 47 3% LIMITE LIQUIDO LP= 22 8% LIMITE PLÁSTICO IP= 24 5% (NDICE DE PLASTICIDAD
CLASIFICACIÓN SUCS CL
Proyecto Locahzacion Sondeo Operador
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM 2
Tec Lab J Garcia B
Muestra Reviso Ing J L Villegas F
Profundidad Fecha Enero de 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CAPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (qr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
8
155 42
15 85 23 36 21 14 2 22 5 29
41 97%
139 24
15 90 24 44 21 84 2 60 5 94
43 77%
115 12
1613 24 76 22 04 2 72 5 91
46 02%
156 5
16 35 27 74 23 98 3 76 7 63
49 28%
LIMITE PLÁSTICO LP CAPSULA No PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
171 16 49 20 63 1991 0 72 3 42
21 05%
182 1631 20 20 19 51 0 69 32
21 56%
CONTRACCIÓN LINEAL BARRA Ns
LONG INICIAL
LONG FINAL
CL= U ü
Ll
CL=
100-
48 0%
Q 4 7 0%
5 1 Í 460% Q O §450% LU
8
«440%
43 0%
A
60
50
4U
30
lu CL SML
L r N E A
/ CL
_y ML
• ,
SOL
,UNEÍ
/ /cw
MH
LÍNEA A y/
& Oh 1
\ ^
1 1 e liquKio LL (%)
80 100
10 25 40 100 NUMERO DE GOLPES
LL= 43 7% LP= 21 3% IP= 22 4%
CLASIFICACIÓN SUCS
LIMITE LIQUIDO LIMITE PLÁSTICO ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CL
Proyecto Localizacion Sondeo Operador
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM-2
Tec Lab J Garcia B
Muestra Reviso
11
Ing J L Villegas F
Profundidad Fecha Enero de 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CÁPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
11
192 45
16 09 22 92 20 87 2 05 4 78
42 89%
173 29
16 30 24 74 22 06 2 68 5 76
46 53%
194 15
16 39 21 70 19 92 1 78 3 53
50 42%
176 7
16 32 25 41 22 14 3 27 5 82
56 19%
LIMITE PLÁSTICO LP CAPSULA No PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
216 16 37 21 33 20 46 0 87 4 09
21 27%
86 16 08 20 88 20 05 0 83 3 97
20 91%
CONTRACCIÓN LINEAL BARRA N"
LONG INICIAL
LONG FINAL
Ll-Lf
Ll
CL=
57 0%
56 0%
55 0%
54 0%
53 0% l
a 52.0% 4 3 ^ 5 1 0 %
J 50 0% — Q
§490% í i 48 0%
" 4 7 0% I ]
46 0%^
450% T
440%
430%
42.0% i
60
50
£ 40
1
1
10
L I
N
,
c\ SMI.
E A
• —
•
/y ML&OL
-UNsLu/ LIN
—/- y /CH y ^ —
EAA
X MH & OH
—
1
Limite líquido LL(%)
10 NUMERO DE
25 40 GOLPES
LL= 47 2% LP= 21 1% IP= 261%
CLASIFICACIÓN SUCS
LIMITE LIQUIDO LIMITE PLÁSTICO ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CL
LIMITES DE CONSISTENCIA Proyecto Localizacion Sondeo Operador
CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM-2
Tec Lab J Garcia B
Muestra Reviso
14
Ing J L Villegas F
Profundidad Fecha
8 40m
Enero de 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CÁPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
14
210 43
1631 23 11 21 14 1 97 4 83
40 79%
202 25
16 20 24 17 21 75 2 42 5 55
43 60%
125 13
16 21 22 77 20 70 2 07 4 49
46 10%
193 6
16 44 24 53 21 84 2 69 5 40
49 81%
LIMITE PLÁSTICO LP CONTRACCIÓN LINEAL
CAPSULA No PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
95 1616 24 15 22 83 1 32 6 67
19 79%
102 16 01 22 88 21 74 1 14 5 73
19 90%
50 0%
490%
48 0%
47 0%
5 ^46 0%
Ul Q45 0% O Q
¡440% 8 r
43 0%
420%
410% —
40 0% —
1
u
' -L \
BARRA Na
LONG INICIAL
LONG FINAL
LlLf
Ll
CL=
60
50
40
10
0
CL&ML
L f N E A
/ /
l / / CL
/ f ML
i ' 1
/ '
i O L
LÍNEXU/
/CFT MH
L l t | E A A ^ ¿
/ \
& OK —
10 25 40 NUMERO DE GOLPES
Limite liquido LL (%)
LL= 43 3% LIMITE LIQUIDO LP= 19 8% LIMITE PLÁSTICO IP= 23 5% ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CLASIFICACIÓN SUCS C L
Proyecto: Localización: Sondeo: Operador:
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RÍO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM-2
Tec Lab J García B
_ Muestra: Reviso: Ing J L Villegas F
Profundidad: Fecha: Enero de 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No. CAPSULA No. No. DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (gr.) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP. (qr.) PESO MUESTRA SECA + CAP. (gr.) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr.) CONTENIDO DE AGUA W%
17
214 46
16 33 22.66 20 72 1.94 4.39
44.19%
143 30
15.92 24 20 21 57 2.63 5.65
46.55%
168 16
16.15 20.91 19.34 1.57 3.19
49.22%
174 8
16.63 25.57 22.46 3.11 5.83
53.34%
LIMITE PLÁSTICO LP CONTRACCIÓN LINEAL CAPSULA No PESO DE LA CAPSULA (gr.) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP. (gr.) PESO MUESTRA SECA + CAP. (gr.) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr.) CONTENIDO DE AGUA W%
134 16.25 20.57 19.69 0.88 3.44
25.58%
206 16.44 20.62 19.77 0.85 3.33
25.53%
54 0%
53 0%
52 0%
510%
§ 5 0 0 %
! 1 4 9 0% i uj Q
9 4 8 0 % -
ü §47 0% o
46 0%
450%
44 0%
43 0 % ^
BARRA N» LONG. INICIAL LONG. FINAL
CL= Li-Lf
ü
T -
CIj&ML /
L
N E A
/ CL
ML
f
SOL
j
'UH MH
UN
& Oh
E A A y /
/
1
1
—
1 < > 25 40 NUMERO DE GOLPES
Límite liqudo LL (%|
LL= 47.3% LIMITE LIQUIDO LP= 25.6% LIMITE PLÁSTICO IP= 21.7% (NDICE DE PLASTICIDAD
CLASIFICACIÓN SUCS CL
Proyecto. Localización Sondeo Operador:
LIMITES DE CONSISTENCIA CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RÍO TULA TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA
SM-2
Tec Lab J Garcia B
_ Muestra: Reviso:
19
Ing J L Villegas F
Profundidad: Fecha: Enero de 2006
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No. CAPSULA No. No. DE GOLPES PESO DE LA CAPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP. (gr.) PESO MUESTRA SECA + CAP. (gr.) PESO DEL AGUA (gr). PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
19 146 47
16 32 21 92 20 55 1.37 4.23
32.39%
190 29
16.48 21.48 20.20 1 28 3.72
34 41%
85 19
16.02 22 28 20 62 1.66 4.60
36.09%
145 8
16.45 25.49 22 93 2.56 6.48
39.51%
LIMITE PLÁSTICO LP CAPSULA No. PESO DE LA CAPSULA (gr.) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP. (gr.) PESO MUESTRA SECA + CAP. (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr.) CONTENIDO DE AGUA W%
136 16.14 24.28 23 44 0.84 7.3
11.51%
114 16.37 25.91 24.94 0.97 8.57
11.32%
CONTRACCIÓN LINEAL BARRA Ns
LONG INICIAL
LONG FINAL
Ll-Lf
Li
CL=
g 3 7 0% S
T 4 L
10 25 40 NUMERO DE GOLPES
60
50
— 40
1
1
10
I
J-I
L
N
ni
¡ /
m
E A
CLX
ML SOL
rcn
\S
l
7¿ y J J Z L L J N E A A ^ ^
- -^
' MH [& Oh I
Limite liquido LL (%)
LL= 35.0% LP= 11.4% IP= 23.6%
CLASIFICACIÓN SUCS
LIMITE LIQUIDO LIMITE PLÁSTICO (NDICE DE PLASTICIDAD
CL
LIMITES DE CONSISTENCIA Proyecto CRUCE DE TUBERÍAS CON EL RIO TULA Localization TRAMO POZA RICA- CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA Sondeo Operador
SM 2
Tec Lab J Garcia B
_ Muestra Reviso
23
Ing J L Villegas F
Profundidad Fecha
13 80m
Enero de 2006
LABORATORIO OE MECÁNICA DE SUELOS Y PAVIMENTOS
LIMITE LIQUIDO LL
MUESTRA No CÁPSULA No No DE GOLPES PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
23
118 49
16 64 19 08 18 54 0 54 1 90
28 36%
130 25
15 96 19 47 18 63 0 84 2 67
31 46%
208 11
16 29 20 27 19 23 1 04 2 94
35 37%
117 7
16 49 24 41 22 26 2 15 5 77
37 26%
LIMITE PLÁSTICO LP CONTRACCIÓN LINEAL
CAPSULA No PESO DE LA CÁPSULA (gr) PESO MUESTRA HÚMEDA + CAP (gr) PESO MUESTRA SECA + CAP (gr) PESO DEL AGUA (gr) PESO DEL SUELO SECO (gr) CONTENIDO DE AGUA W%
184 16 49 20 54 20 00 0 54 3 51
15 38%
211 16 48 20 21 19 72 0 49 3 24
1512%
BARRA Na
LONG INICIAL _
LONG FINAL
CL= Ü ü
ü
CL=
38 0%
37 0%
36 0%
35 0%
Q
s ^ 3 4 0% s uj 0 33 0% o Q Ü 3 2 0%
§ 31 0%
30 0%
29 0%
280%
L 1
60
50
^ 30
20
10
L
C| Mil
L — —1
N E A
/y y
—/i ML
,
/
101
1 —
LÍNEA
y /CH4-
*
M / | LIN
JÁ MH l& OH
|
EAA
-
10 25 40 NUMERO DE GOLPES
40 60 Limite liquKio LL (%)
LL= 31 5% LIMITE LIQUIDO LP= 15 3% LIMITE PLÁSTICO IP= 16 2% ÍNDICE DE PLASTICIDAD
CLASIFICACIÓN SUCS C L
"SUSTITUCIÓN DE LOS CRUZAMIENTOS SUBFLUVIALES MEDIANTE EL MÉTODO DE CRUCE HORIZONTAL DIRECCIONADO EN LOS RÍOS SAN MARCOS ESTADO DE PUEBLA KM. 47+907 Y RÍO TULA ESTADO DE HIDALGO KM. 123+800, DE LOS DUCTOS DE 12" -14" -18" Y 24" D.N, DEL SECTOR CATALINA"
Cruzamiento de tubería de 24" D.N. En Río Tula
Sondeo Mixto No. 2
Columna Estratigráfica
PiriiPiiüi liPiiiitii iSPiíiiiiii
5-77
GBRA Cruces de Tuberías en el Rio Tula FECHA
SONDEO 2 LOCALIZACION Tramo Poza Rica-Cima de Togo KM ELEVACIÓN 1985 65 M
123+ 800 Tula
• CONTENIDO DE AGUA V ° LIMITE LIQUIDO LL + LIMITE PLÁSTICO LP
c-j o o o o o o S o m o in o m úl — — nj oj r-i en
RESULTADOS DE LABORATORIO
RESISTENCIA A LA
PENETRACIÓN ESTÁNDAR
10 20 30 40
PERFIL CLASIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN
<Í
G=7% A=37% F=56% N A F 0 85 m
G=0% A=5% F=95%
G=0%, A=14%, F=86%
G=0%, A=21% F=79%
G=0% A=28% F=72%
G=0%, A=19% F=81%
G=0%, A=4%, F=96%
G=13%,A=69% F=18°/í
G=44%,A=34% F=22%
G=1%,A=43%,F=56%
5!'20" La >sdo 5Í/15-
La1 ado
Arcilla arenosas de color cafe claro a oscuro, de consistencia blanda, con gravas aisladas (CL)
1.20 m.
Arcilla de color café claro a oscuro, de consistencia firme a muy firme, con poca arena (CL).
Arcillas arenosas de color cafe claro y gris verdoso, de consistencia firme a dura (CL).
Í 4 0 m
Arcilla de color gns verdoso, de consistencia firme a muy firme, con poca arena (CL)
Arenas arcillosas de color gris verdoso, de compacidad media con algunas gravas (SC)
12 00 m. Gravas arenosas de color café claro a oscuro, de compacidad densa, con arcilla (GC).
13 20 m
Arcilla arenosas color café claro verdoso, de consistencia dura, (CL).
0 20 40 60 80 100
• — '/. d e r e c u p e r a c i ó n e n R
~— í n d i c e de c a l i d a d de la r o c a
$%%j ARCILLA [ T ] MUESTREO INALTERADO (SHELBY) [ T ] ROTACIÓN PERDIDA DE AGUA
| ~ ~ | LIMD [ A ] AVANCE CON BROCA TRICONICA PP PESD PROPIO ¡ - - •— PARCIAL
\ '• \ ARENA • NIVEL DE AGUA FREÁTICA | — TOTAL
| | GRAVA *-RESISTENCIA A LA P E » 50 GDLPES/30 en y / PROFUNDIDAD DE ADEME
Gw GRADO DE SATURACIÓN
e RELACIÓN DE VACÍOS
Ss DENSIDAD X SOLIDOS
qu RES A COMP. SIMPLE kg/cr- f c COHESION k a / c n 2
Perforación Horizontal Direccional Apéndices
5.5. Muestrario fotográfico
5 79
Muestrario Fotográfico
Técnica PHD
^ ^ ^ ^
í ' i iprtpií l l i l i ip i i i i í i i Éiiroioübiflí'
5-80
Actividad Instalación de la Maquina Perforadora Descripción Maniobras para situar en su lugar, a una perforadora autopropulsada marca Wirth, modelo Powerbore 112-15
Actividad Instalqpjón de! Equipo Aataanal Descripción Se aprecia parte det equipo complementario, ios tanques de lodo y equipo auxiliar como lo es una grúa.
¥C^4**fí>'
.. j .
Actividad Construcción de la tingada Descripción Operadores especialistas unen carretes de tubería, mediante soldadura, en el punto de salida de la perforación
Actividad: Poscionamiento del eqy'po Descripción, La perforadora díreccionaj es ubicada erf el punto de entrada defndo en e! extremo de entrada de la perforación, 5-82
Etapa Perforación Inicial Descripción Perforadora Horizontal Direccional barrenando, donde se aprecia el punto y el ángulo de entrada
''-*'•' * :#§
• ^
Etapa Perforación Inoal Descripción, Salida de ía sarta de perforación, observándose el punto de salida y la in#r3ación de la punta de perforación. 5-83
1 1 s r
Etapa Ensanchamiento de la Perforación Descripción Vista lateral de la maquina perforadora con la tubería recogida en el rack después de un retroensanchamienfo
Ctapa Ensanchamiento de la Perforación Descripción Culminación de una acción de ensanchamiento, notándose a su salido ids características del retroensanchador
<tí>: jSLV/ « j . i f ^
Etapa Instalación de la Tubería Descripción Halado de la lingada, es apreciable la sarta de perforación conectada al ensanchador y este a la tubería
I
Etapa Instalación de ia Tubería Descripción: Entrada cfet fetroensanchaaor unido a ¡a Singada de c « c tubefe, se observa el punto de salda y el toda beotonico. O-OO
Capítulo 6
Glosario de términos
Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
6. Glosario de términos
Abrasión Efecto de lija sobre las rocas, producido por viento, olas, glaciares, nos
Alotropía. Se entiende como la diferencia que en su textura aspecto o cualquier otra propiedad, puede presentar en ocasiones un mismo cuerpo
Aluvión. Deposito de corriente (alóctono)
Arcilla. Constituyente esencial de gran parte de los suelos y sedimentos debido a que es, en su mayor parte, el producto final de la meteonzacion de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exogeno se hidrolizan
Susceptibilidad de una,_. Cociente entre la resistencia a corte sin drenaje de una arcilla en su estado natural y después de haber sido amasada enérgicamente a contenido de humedad constante
Azimuth Ángulo de un plano vertical fijo con otro que pasa por un punto de la esfera celeste
Bentonita Roca compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas (como la Montmorilonita) Para clasificar a las bentonitas con fines industriales es común establecer un criterio basado en sus propiedades físico-químicas, por esta razón la clasificación industrial más aceptada establece diferentes tipos de bentonitas en función de su comportamiento al contacto con agua
- Bentonita sódica (altamente expansiva) - Bentonita calcica (poco expansiva) - Bentonita intermedia (moderadamente expansiva)
Caliche. Material de un alto contenido de carbonato calcico, consistencia térreo-rocosa y color amanllo claro, penetrado en
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Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
ocasiones por arcilla ofrece una gama muy amplia de resistencias En la region del sureste se le conoce como Sascab
Carta de plasticidad de Casagrande. Gráfico que sirve para clasificar los suelos de grano fino de acuerdo con la carta de plasticidad de Casagrande En este gráfico, las abscisas representan el limite liquido y las ordenadas el índice de plasticidad Esta dividido en cuatro partes por una recta vertical correspondiente a un limite liquido de 50, que separa los suelos de alta plasticidad (sufijo H) de los de baja plasticidad (sufijo L), y por una recta inclinada, denominada 'linea A' que tiene por ecuación IP=0 73 (WL-20) salvo en la parte inferior, donde la línea A se convierte en una banda horizontal que se extiende entre los índices de plasticidad 4 y 7 (suelos CL-ML) Las arcillas se sitúan por encima de esta línea, mientras que los limos y los suelos orgánicos están por debajo salvo cuando el limite liquido es inferior a 20 en cuyo caso, los suelos por encima de la línea A son limos Una característica importante de esta carta es que los suelos afines definen una línea recta paralela a la línea A
Cohesión La cohesion es la cualidad por la cual las partículas del suelo se mantienen unidas en virtud de fuerzas internas, que dependen, entre otras cosas del numero de puntos de contacto que cada partícula tiene con sus vecinas En consecuencia, la cohesion es mayor cuanto mas finas son las partículas del terreno
En el análisis de las causas determinantes de la plasticidad es indispensable establecer la diferencia entre cohesión y adhesion La adhesion es causada por la atracción de la fase líquida sobre la superficie sólida La cohesion en un terreno húmedo es provocada por las moléculas de la fase liquida que actúa como puente o membrana entre las partículas vecinas Tanto la cohesión como la adhesión son influenciadas por el contenido de coloides innorganico, resultando de esta forma correlacionada con la plasticidad
Coloides. La materia coloidal de los suelos (cuyos tamaños son menores a 2 mieras) se incluye en el contenido en arcillas Existen dos clases de coloides
- Geles, o coloides gelatinosos - Soles, o coloides semejantes a los líquidos
Cuando se someten a choques o vibraciones algunos geles se convierten en soles, si bien después de un periodo de reposo, a veces de unas pocas horas o más, vuelven a su primitivo estado de gel Tales son las denominadas arcillas tixotrópicas (la tixotropía se define como el fenómeno físico mediante el cual ciertas mezclas pasan del estado de gel al de sol, mediante una ligera agitación)
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Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
Coeficiente de permeabilidad. Velocidad de flujo producida por un gradiente unidad, que depende no solo de las características de las partículas constituyentes del suelo, sino de otros factores tales como la porosidad, el grado de saturación, la viscosidad del agua, etc. Según Hazen k(mm/s)=c (D10)2, donde el diámetro eficaz viene dado en mm y c es un coeficiente experimental que depende de la naturaleza del suelo.
Coeficiente de uniformidad. Cociente entre el diámetro del 60% en peso del pasa de la curva granulométrica D60 y el diámetro eficaz D10. Cuanto mas uniforme es un suelo, menor es CU = D60 / D10.
Compactación. Proceso de expulsión de aire cuando el suelo no está saturado que provoca una disminución de volumen.
Consolidación. Proceso de expulsión de agua cuando el suelo está saturado que provoca una disminución de volumen. La consolidación puede durar desde un instante hasta años, dependiendo de la permeabilidad del suelo.
C. inicial. Cambio de volumen producido como consecuencia de la compresión de alguna burbuja de aire o por reorientación de alguna partícula.
C. primaria. Cambio de volumen producido por la expulsión del agua de los poros.
C. secundaria. Cambio de volumen que puede producirse una vez que las presiones efectivas son constantes, es decir, cuando las sobrepresiones intersticiales se han anulado. Es causado por deslizamientos entre partículas, reonentaciones de las mismas, etc.
Curva de C. Curva que representa la evolución del asiento en función del tiempo para cada escalón de carga.
Cuarteo de una muestra. Proceso aleatorio mediante el cual se divide una muestra de suelo en partes llamadas sub-muestras, representativas del suelo del que proceden, para realizar los correspondientes ensayos de identificación.
Curvas de compactación. Representación gráfica de la variación de la densidad seca con la humedad, manteniendo constante la energía de compactación.
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Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
Curva edometrica. Curva que se obtiene al representar en abscisas el logaritmo de las presiones efectivas aplicadas y en ordenadas los índices de poros alcanzados tras la consolidación bajo dichas cargas
Curva granulometrica. Representación gráfica de la distribución en peso de los tamaños de las partículas que forman un suelo Los distintos tamaños de los granos se dibujan a escala logarítmica en abscisas y los porcentajes en peso de los granos mas finos que un tamaño determinado, en ordenadas a escala natural
Cruces Obra especial en el proyecto de una línea de conducción que atraviesa en su ruta con una serie de obstáculos artificiales y naturales como son nos, lagos, pantanos, montañas, poblados, carreteras, vías férreas, tuberías, canales, etc
Deformación. Cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a la aplicación de una o más fuerzas sobre el mismo o por la ocurrencia de una dilatación térmica
Diámetro efectivo. D10. Apertura del tamiz por el que pasa el 10% en peso de las partículas que componen un suelo, se corresponde con el 10% de la curva granulometrica y tiene gran influencia sobre la permeabilidad de un suelo
Ducto de transporte (Línea de) Sistema de tubería con diferentes componentes tales como válvulas, bridas, accesorios, espárragos, dispositivos de segundad o alivio, etc, por medio del cual se transportan los hidrocarburos, agua, líneas energizadas, de telecomunicaciones, etcetera entre vanas estaciones o plantas para su procesamiento y/o distribución
Elasticidad Es la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentra sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan
Esfuerzo Cociente entre una fuerza y el área de aplicación de la misma La unidades en que se expresa en el esfuerzo son kg/cm2, kg/m2, t/m2, psi, ksi, etcétera El esfuerzo aplicado a un cuerpo cualquiera le ocasiona una deformación
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Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
Fixible. Que tiende la capacidad de exfoliar, es decir, de separarse en láminas delgadas
Fuerza Cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando su velocidad
Fuerzas de filtración. Son fuerzas volumétricas que el agua ejerce sobre el terreno al circular por sus poros en la dirección y sentido de la comente, y que permiten calcular las tensiones efectivas cuando el agua está en movimiento.
Giroscopio Sinón. Giróstato Aparato que consiste en un disco circular que gira sobre un eje libre Volante pesado que gira rápidamente y que tiende a mantener su plano de rotación reaccionando contra cualquier fuerza que tienda a apartarlo de dicho plano
Hidrofractura Condición de flujo no controlado de lodos de perforación que se presenta en los suelos, principalmente con coeficientes de permeabilidad elevados, debido a las presiones a las que se inyectan éstos en los procesos de perforación dtreccional Esta condición también puede presentarse en suelos finos desecados que presenten agrietamientos o macizos rocosos con fracturas
Humus. Residuo final de la descomposición de tejidos orgánicos, que da el color al suelo
índice de plasticidad. Véase Plasticidad, índice de
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Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
Ley de Darcy. El caudal por unidad de superficie es proporcional a la pérdida de carga e inversamente proporcional a la longitud recorrida de la conducción. Se escribe como v = q / A = k i , siendo v la velocidad de filtración, q el caudal a través de la sección A perpendicular a la dirección del flujo, k un coeficiente denominado 'coeficiente de permeabilidad' e i el gradiente hidráulico en la dirección de la corriente
Límite de contracción. Es la humedad que separa el estado sólido del semisólido, y por tanto el límite de humedad a partir del cual no se produce ninguna variación de volumen cuando va disminuyendo la humedad.
Límite líquido. Contenido de agua que separa el estado plástico del viscoso. Este límite líquido se define mediante el contenido de agua que presente una muestra de suelo que se cierra a lo largo de una línea de 1.27 cm en la copa de Casagrande y se define que posee una resistencia al esfuerzo cortante de 25 gr/cm2.
Límite plástico. Contenido de agua que sepaa el estado sólido del plástico. Este límite de consistencia se define como el contenido de agua que presenta una muestra de suelo que al ser remoldeada en rollitos de 3 mm de diámetro, estos empiezan a presentar desmoronamiento.
Líneas de corriente. Corresponden físicamente a las trayectorias seguidas por las partículas de agua, y en cada punto, la línea de corriente que pasa por él, es tangente al vector velocidad en dicho punto. Su ecuación es Y(x,z)=cte.
Líneas equipotenciales. Lugar geométrico de los puntos de igual potencial.
Lixiviación. Remoción de material soluble del suelo por agua infiltrada.
Longitud de drenaje. Máxima distancia que puede recorrer una partícula de agua en el proceso de consolidación. Así, si un estrato está drenado por las dos caras, la longitud de drenaje es la mitad del espesor del estrato, mientras que si solo está drenado por una cara, la longitud de drenaje coincide con el espesor del estrato.
Límite elástico. Conocido como punto de fluencia o punto en el cual el material no puede seguir deformándose elásticamente. Cuando el límite elástico es excedido por la aplicación de un esfuerzo, ocurre una deformación.
Lingada. Sección de tubería de longitud variable, formada por tramos soldados a tope de manera circunferencial.
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Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
M
Muestra alterada. Parte representativa del suelo que ha perdido alguna propiedad, especialmente mecánica, porque no se ha tomado con unas precauciones especificas, pero que sigue siendo representativa del suelo del que procede
Muestra inalterada. Aquella muestra que conserva la estructura natural del terreno hasta el momento del ensayo y por lo tanto sus propiedades mecánicas En estricto sentido en cualquier procedimiento de muestreo es imposible obtener muestras totalmente inalteradas pues por la propia naturaleza del proceso de muestreo, las propiedades mecánicas de la muestra como es la presión a la que se encontraba sometida ya no la afecta
N
Nivel freático. Lugar geométrico de los puntos donde la presión del agua es la atmosférica Por debajo de el las presiones son positivas (agua freática) y por encima negativas (agua capilar, si está en comunicación con el agua freática, o agua de contacto si no lo está) La altura que alcanza el agua al perforar un pozo, define un punto del nivel freático
Nivel piezométrico. Si tenemos un acuífero confinado donde la presión del agua es mayor que la atmosférica, llamamos nivel piezométrico al lugar geométrico de las alturas alcanzadas por el agua en pozos excavados hasta el acuífero Si este nivel piezométrico se sitúa por encima de la superficie del terreno, se dice entonces que existen condiciones artesianas
Plasticidad. Ver Capítulo 5. El concepto de plasticidad tiene diferentes acepciones, según el contexto en que se maneje, sin embargo la idea de un comportamiento plástico en un material, es intuida rápidamente Un material cualquiera responderá de alguna forma ante cargas externas, puede deformarse bajo la acción de dichas fuerzas y posteriormente recuperarse cuando estas cesen, o puede deformarse bajo las supuestas cargas y no recuperarse cuando cese la acción de estas En los suelos, se define la plasticidad como la capacidad que presentan los suelos de deformarse rápidamente, sin presentar rebote
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Perforación Horizontal Direocional Glosario de términos
elástico, sin disminución aparente de su volumen y sin agrietamiento ni desmoronamiento.
índice de,. Diferencia aritmética del límite líquido y el límite plástico El valor del índice de Plasticidad es un parámetro que permite clasificar a un suelo fino, junto con su límite líquido, en la Carta de Plasticidad y definir su grado de plasticidad
Potamología. Rama de la hidrología que estudia las corrientes superficiales y su régimen. Incluye en su estudio la dinámica fluvial y todos los fenómenos relacionados con la erosión y sedimentación en el lecho de la corriente.
Pérdida de carga. El agua no es un fluido perfecto y a lo largo de una línea de corriente la carga (presión) no permanece constante, por lo que se produce lo que llamamos una pérdida de carga.
Presión efectiva. Presión en exceso sobre la presión neutra que se localiza exclusivamente en la fase sólida del suelo. Todos los cambios apreciables y medibles debido a un cambio de esfuerzos, como compresión, distorsión o variación de la resistencia, se deben exclusivamente al cambio de estado de los esfuerzos efectivos.
Regolito. Material suelto constituido por partículas de roca.
Relictos. Estructuras heredadas por el suelo, de la roca madre (diaclasas, etc.).
Reología. Es el estudio de los principios físicos que regulan el movimiento de los fluidos. La Reología estudia la relación entre el esfuerzo y la deformación de los materiales capaces de fluir. Las propiedades reológicas más importantes son:
• Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte)
• Coeficientes de esfuerzos normales • Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte
oscilatorio) • Módulo de almacenamiento y módulo de perdidas
(comportameinto viscoelastico lineal) • Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal
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Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
R.Q.D. En sondeos en roca, se llama Rock Quality Designation al porcentaje de testigo con longitudes superiores a 10 cm respecto a la longitud total Proporciona un índice de la calidad de la roca, dando las rocas mas masivas un índice R Q D mayor
Sarta de perforación Sistema de tuberías de acero de cuya extension normalmente está en función del diámetro, que se unen para formar un tubo desde la barrena de perforación hasta la maquinaria de perforación El conjunto se emplea para llevar a cabo la operación de perforación y también sirve de conducto para el lodo de perforación
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) Ver Capítulo 5 Sistema de clasificación del suelos propuesto por Arthur Casagrande, como una adecuación de sus Sistema de Clasificación de Aeropuertos En este sistema se clasifica a los suelos atendiendo en primer término a su granulometría (i e el tamaño y distribución de sus partículas componentes), y en segundo término el comportamiento mecánico de las fracciones finas de los suelos atendiendo a los contenidos de agua presentes en los mismos, de manera que se pueda establecer su grado de deformabihdad1
Sobreconsolidación Causas que producen la La sobreconsolidación se producirá cuando una arcilla soporte en la actualidad una presión efectiva menor a la que haya soportado a lo largo de su historia La mayor presión que haya soportado un suelo sobreconsolidado puede haber sido causado por el peso de estratos que posteriormente fueron erosionados, por el peso del hielo que luego se derritió, por desecación de una costra superficial, variación del nivel freático, uso humano que luego se retira (contenedores), etc
Socavación Fenómeno de arrastre de partículas (gruesas y finas) que se encuentran en el lecho o fondo de un cuerpo de agua sujeto a un régimen de flujo constante
Subsidencia. Hundimiento por presencia de cavernas kársticas o fallas activas.
1 Una clasificación atendiendo a las premisas establecidas en el párrafo anterior parecería a primera vista lo mas adecuado para entender el comportamiento de los suelos, en función de su respuesta mecánica e hidráulica a factores externos Sin embargo, en algunas aplicaciones, especialmente con suelos finos, la clasificación que hace este sistema SUCS, no es del todo adecuada debido a la interacción a nivel molecular que se presenta en el seno del suelo con diferentes agentes estabilizadores como, por ejemplo, la cal N de los A
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Perforación Horizontal Direccional Glosario de términos
Suelo Material resultante de la degradación y descomposición física y química de las rocas constitutivas de la corteza terrestre debido a causas meteorológicas, ambientales y orgánicas
S. normalmente consolidado Se dice que un suelo está normalmente consolidado cuando nunca ha soportado a lo largo de su historia una presión efectiva superior a la que tiene actualmente.
S. no saturado, Expresión de c'. Si un suelo está parcialmente saturado, los huecos tienen agua (altamente incompresible) y aire (altamente compresible) Sean ua la presión del aire y Aa el área donde actúa, y uw la presión del agua y Aw el área donde actúa. Consideremos ahora un fluido intersticial equivalente que actúa sobre el área total A con una presión u Tendremos (A)u=(Aa)ua+(Aw)u„ donde A=Aa+Aw y por tanto 1 = Aa/A+Aw/A. Si llamamos AJA= J que se anula cuando el grado de saturación es cero, y vale uno cuando el grado de saturación es la unidad, llegaremos a: u=ua-% (ua-uw) de donde &=a-[ua-% ( ua-uw)], que resulta ser la fórmula equivalente a la ley de Terzaghi propuesta por Bishop.
S. residual. El que se forma sobre la roca madre (autóctono).
S. transportado. El que se forma lejos de la roca madre (alóctono).
Tixotropía. Se define como el fenómeno consistente en la pérdida de resistencia de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. El término es comúnmente aplicado a las arcillas. Cuando son amasadas las arcillas tixotrópicas se convierten en un verdadero líquido; si, a continuación, se las deja en reposo, recuperan la cohesión y el comportamiento sólido. Para que una arcilla tixotrópica muestre este comportamiento deberá poseer un contenido de agua próximo a su límite líquido. Por el contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de comportamiento tixotrópico.
Turba. Residuo orgánico, de color oscuro, resultado de la descomposición de troncos, ramas, hojas, arbustos, musgos, semillas y otros elementos vegetales, en condiciones de saturación prevalecientes en zonas tropicales, bajas, en aguas permanentes y avenamiento deficiente, generalmente costeras. De gran porosidad, ligereza y contenido de agua, en las turbas se pueden distinguir por simple inspección visual los restos vegetales, poco transformados, que las han originado y siguen todavía evolucionando. Son indeseables como material de apoyo en vista del bajo valor portante y, lo que es aún más
6-10
Perforación Horizontal Direcoional Glosario de términos
crítico, por su alta sensibilidad a la compresión bajo cargas, debiendo evitarse, dentro de lo posible, utilizar áreas de turba para construcción
Tensión superficial Fuerza atractiva ejercida en la superficie de separación entre materiales en diferentes estados físicos (sólido/líquido, líquido/gas)
6-11
Capítulo 7
Bibliografía
Perforación Horizontal Direccionaí ____ Bibliografía
7. Bibliografía
Nota aclaratoria
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3. Ejemplo de aplicación
o Constructora Taunde, S A de C V (2006 2007) Estudio de factibilidad para cruzamiento direccional en el Rio Tula, Estado de Hidalgo Mexico, D F
o Petróleos Mexicanos (2001-2007) Síntesis Ejecutiva de la Operación del Programa Descripción cronológica de las principales acciones realizadas en la etapa de conceptualizacion Gerencia de Mantenimiento a Terminales y Ductos PEMEX
o Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática, INEGI o Comisión Nacional del Agua, CNA
4. Conclusiones
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5. Anexos
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