Método no destructivo

Por: Rodrigo Conceição Santos

Innovaciones en las obras subterráneas

La tecnología ya es económicamente más ventajosa que el tendido de tuberías a zanja abierta y, ahora, incorpora soluciones para implementar redes con poca pendiente

Para un país que todavía le queda un largo camino por recorrer en lo que respecta a la mejora de los servicios públicos, como la oferta de agua corriente y de redes de alcantarillado para una buena parte de la población, Brasil es un campo fértil para la proliferación de los métodos no destructivos (MND) en las obras de redes subterráneas. En los últimos años, la instalación de tuberías sin abrir zanjas avanza a grandes pasos en el país, principalmente en los sectores de petróleo y gas natural. Considerando tan solo este último mercado, en algunas ciudades, como São Paulo, se han tendido más del 90% de las nuevas redes usando MND, según estimaciones de Comgás, la empresa concesionaria local de gas natural.

A partir de 2007, el lanzamiento del Plano de Aceleración del Crecimiento (PAC) del gobierno nacional ha impulsado las inversiones en saneamiento básico en el país. Pero, a pesar del elevado déficit en ese sector y de los avances tecnológicos que permiten tender redes subterráneas con un menor impacto medioambiental urbano –y costos cada vez más reducidos–, lo que se verifica es un nivel bajo de concretización de los proyectos anunciados. Según la Asociación Brasileña de las Concesionarias Privadas de Servicios Públicos de Agua y Alcantarillado (Abcon), entre 2007 y 2008 se invirtió en el sector aproximadamente 6000 millones de reales, un monto inferior a los 40 000 millones de reales previstos en el PAC para un período de cuatro años, lo que nos aparta aún más de la meta de universalizar el servicio de saneamiento básico en Brasil hasta 2020.

Según estimaciones de la Asociación Interamericana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (AIDIS), para lograr este objetivo para el año 2020, Brasil debe invertir cerca de 268 000 millones de reales en la instalación de redes de agua y alcantarillado, cifra equivalente a 18 500 millones de reales al año desde 2007. Incluso teniendo en cuenta que 2010 será el año con el récord de inversión en saneamiento básico, como afirma el gobierno federal, es difícil que los desembolsos superen el orden de los 40 000 millones de reales hasta diciembre

Máquinas accesibles
Frente a este escenario, las oportunidades para usar MND en la construcción y modernización de las redes son muy grandes, y pone en acción a los expertos del sector, los proveedores de servicios y las propias concesionarias. Paulo Dequech, presidente de la Asociación Brasileña de Tecnologías no Destructivas (Abratt), explica que el sistema ya es económicamente más viable que la apertura de zanjas en las obras que se ejecutan en ambientes urbanos o en sitios donde los terrenos son difíciles de excavarse.

Y Dequech sólo lleva en consideración los costos directos de la obra, sin incluir los indirectos resultantes del impacto que la apertura de zanjas provoca en los ambientes urbanos, como los congestionamientos de tráfico de vehículo y personas. «La popularización de la tecnología, gracias a la llegada a Brasil de empresas que fabrican máquinas para colocación de tubos subterráneos empleando MND, ha permitido que éstas sean más asequibles y, consecuentemente, que los procesos para la implantación y el mantenimiento de las tuberías subterráneas sean muy viables», dice Dequech.

En su opinión, el avance en el uso del MND se debe también a la variedad tecnológica que ha llegado al mercado en los últimos años. «Durante mucho tiempo se confundió el MND con la perforación horizontal dirigida (PHD), lo que dificultó el desarrollo del sector», dice el experto. «Hoy en día se sabe que hay varias soluciones que pueden aplicarse en situaciones en las que la PHD no es eficaz, tales como la instalación de redes de poca pendiente para alcantarillado de aguas residuales.»

Flávio Durazzo, coordinador de proyectos para el área de alcantarillado sur de la Compañía de Saneamiento Básico del Estado de Sao Paulo (Sabesp), confirma esta información, y señala que las nuevas tecnologías no destructivas para la instalación de redes de alcantarillado son muy bien aceptadas en lugar de la PHD, que no es eficaz para el tendido de tuberías con pendiente inferior al 2 %.

Nuevas tecnologías
Vermeer es una de las empresas que han presentado soluciones novedosas para estos casos  y ha lanzado en Brasil el sistema de perforación guiada Axis GB812, diseñado para el tendido de tuberías de hasta 600 mm de diámetro y 120 m de largo.«Se lo ha usado en una obra industrial en los Estados Unidos, en donde permitió instalar una red de alcantarillado en suelo arcilloso con una pendiente del 0,28 % y diámetro exterior de 340 mm», dice John Milligan, responsable de la tecnología de Vermeer.

El experto explica que el sistema es guiado por láser y su cabeza de perforación, que hace la excavación en vacío, está equipada con una cámara de circuito cerrado. Así, el operador puede monitorear constantemente la dirección de la línea y el grado de pendiente. «Debido a su diseño modular, puede configurarse de varias formas para adaptarlo a las especificaciones de la obra: tuberías rígidas, flexibles o empalmadas», dice y añade que el sistema puede tender tuberías de PVC, hormigón, arcilla, hierro fundido, acero y polietileno de alta densidad (PEAD). «Además, hay una serie de opciones de caras de corte para adaptarse a las condiciones variables del terreno, desde arcilla y arena hasta rocas de 150 MPa.»

El fabricante alemán Perforator, cuyo representante en el Brasil es Sondeq, también ofrece novedades para obras de alcantarillado. Se trata de la máquina GBM (Guide Boring Machine) diseñada para el tendido de tuberías de hasta 1000 mm de diámetro y 100 m de largo, que corresponde a la distancia entre pozos de visita. «El método permite la instalación de redes a ángulos de inclinación de hasta un 0,2 %», dice Robert Regner, ingeniero de ventas de Perforator.

Pendiente y alineación precisas
Regner explica que la máquina funciona en el concepto de tubo piloto y aplica el principio de la navegación electrónica óptica (OEN) que, con un LED (Light-Emitting Diode) como blanco luminoso que es visible al operador por medio de un teodolito, cámara y monitor, que garantiza la precisión de la orientación de la cabeza de perforación. «De este modo, es posible hacer el monitoreo en tiempo real y corregir cualquier posible falla durante la trayectoria», dice Regner.

Después de ubicar la máquina en la lumbrera, la perforación se realiza en dos pasos, el primero de los cuales es la instalación del tubo piloto en cuanto a la pendiente y alineación especificadas en el proyecto. El paso subsiguiente es el seguimiento del tubo piloto con un tubo taladro helicoidal con una cabeza de redondeo o un eslabón de empalme giratorio para emparejar al diámetro del tubo a instalar.

Regner informa que la máquina está disponible en dos versiones: el modelo PBA 95, que alcanza una fuerza de empuje de 950 kN y una fuerza de arrastre de 515 kN y trabaja en lumbreras de 2 m de diámetro; y el modelo PBA155, que alcanza una fuerza de empuje de 1500 kN y una fuerza de arrastre de 1040 kN y requiere una lumbrera 2,8 m de diámetro. «La máquina se caracteriza por el bajo costo de operación y tiene varias herramientas de corte que le permiten perforar rocas de hasta 85 Mpa», concluye.

Perforaciones complejas
Cuando el tendido de la red se hace en suelos adversos, tales como roca erosionada o con baja capacidad de carga, el sistema Direct Pipe es una alternativa a las máquinas tradicionales de perforación direccional (PHD) y de hincado de tubos y combina ambas tecnologías. La tecnología, desarrollada por Herrenknecht, ya se ha aplicado en el cruce subfluvial del Rin en Alemania, y ha sido desarrollada para el tendido de tuberías de gran diámetro (entre 100 y 150 cm). «Esa tubería, con 120 cm de diámetro y 140 m de largo, fue instalada en solo 13 días», dice Fábio Sellmer, uno de los responsables del área de ventas de Herrenknecht, y añade que las características geológicas del suelo, que alternaba arena y rocas, impedían el uso de la PHD.

Sellmer explica que se evaluaron otras soluciones, tales como el hincado de tuberías. En este caso, el plazo para la ejecución de la obra fue un elemento disuasorio, ya que por este método sería necesario que las secciones de los tubos revestidos de hormigón se empujasen cada tres metros, lo que hacía necesario el uso de varias conexiones eléctricas e hidráulicas en cada sección. «Después de la instalación del tubo de hormigón, sería necesario instalar el tubo definitivo dentro de la línea y todo este procedimiento tomaría más de 13 días», dice. También explicó que el Direct Pipe se puede montar en una sola sección, de modo que requiere menos conexiones.

El funcionamiento de la máquina está basado en el uso del Pipe Thruster, un grupo hidráulico que hinca los tubos en sincronía con el avance de la tuneladora TBM (Tunnel Boring Machine). «A medida que el PipeThruster empuja los tubos, la TBM excava y toda la operación se controla desde una cabina situada en la superficie», dice, y añade que Herrenknecht todavía no ha determinado cuándo la máquina llegará al Brasil y, en la actualidad, trabaja en el desarrollo de otros modelos con capacidad para tender tuberías con diámetro de menos de 100 cm.

Recuperación de redes
Los métodos no destructivos disponibles en el mercado no sirven solo para la instalación de redes nuevas, sino que también se pueden aplicar en la rehabilitación de tuberías antiguas. Tejofran, empresa especializada en la prestación de este servicio a empresas de abastecimiento de agua y saneamiento básico, usa diversos métodos, entre los que destaca la rehabilitación de tuberías por curado en sitio (CIPP, por su sigla en inglés).

De acuerdo con Carlos Suzuki, gerente de saneamiento de Tejofran, el método usa un tubo de tela impregnada con resina epoxi o poliéster, que se introducen en la tubería existente, se infla contra sus paredes y se cura a temperatura ambiente con un baño de recirculación de vapor o agua caliente. De esta forma, asume la función de la nueva tubería, que ahora tiene un diámetro mayor. «También usamos el método pipe bursting, por el que se destruye la tubería existente con un martillo percutido y, al mismo tiempo la máquina jala la nueva tubería», concluye Suzuki.

RECUADRO 01
PHD a bajo costo
Máquinas de perforación direccional a precios competitivos y que operan en el rango de 12 a 400 t de capacidad de avance, es lo que promete TDS2 Logística y Equipamentos al presentar la línea de PHD de la empresa china DrilltoTrenchless que, según su propia información es el mayor fabricante de máquinas de perforación direccional de China, con una producción de 450 unidades al año.

Lo más destacado de la marca es el lanzamiento del modelo ZT-12DF, equipado con motor Cummins de 100 hp, que trabaja en el rango de 12 t de capacidad de avance a 3000 Nm de par motor. En esta configuración, la máquina cuenta con barras de perforación de 3 m de largo y 54 mm de diámetro, está equipada con dos tanques para la mezcla de lodos, y se desplaza sobre orugas con zapatas de caucho.

La máquina tiene una capacidad de producción de entre 200 y 300 m/día y ha sido diseñada para el tendido de tuberías sin exigencia de baja pendiente, tales como redes de gas natural y telecomunicaciones. En la actualidad, cinco unidades de este modelo trabajan en el Brasil en el tendido de tuberías de la empresa de distribución de gas Comgás y de las empresas de telefonía Vivo y Claro. «Aparte de la calidad, se distingue por el bajo costo de adquisición, un 50 % menor que el de máquinas similares estadounidenses y europeas», dice Octavio Burlamaqui, director comercial de TDS2.

FUENTES:

Abratt: www.abratt.org.br

Herrenknecht: www.herrenknecht.com

Sabesp: www.sabesp.com.br

Sondeq: www.sondeq.com.br

TDS2 Logística e Equipamentos: www.tds2.com.br

Tejofran: www.tejofran.com.br

Vermeer: www.vermeer.com.br