ES2322485T3

ES2322485T3 - Procedimiento para el tendido de tubos sin zanjas.

Info

Publication number: ES2322485T3
Application number: ES05778883T
Authority: ES
Inventors: Rudiger Kogler
Original assignee: MEYER and JOHN GmbH and Co KG
Current assignee: MEYER and JOHN GmbH and Co KG
Priority date: 2005-05-07
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2009-06-22
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: WO2006119797A1; DK1802844T3; EP1802844A1; US7963722B2; DE502005007055D1; PL1802844T3; JP2008540876A; RU2007145359A; AU2005331728B2; US20080247826A1; DE102005021216A1; ATE428042T1; HK1109183A1; CA2604717A1; CA2604717C; RU2392390C2; EP1802844B1; AU2005331728A1

Abstract

Procedimiento para el tendido de tubos en el que desde un punto de inicio (1) se lleva a cabo un avance de tubo controlado por debajo de un obstáculo (7a, 7b) a un punto final (6), realizándose durante el avance de tubo una perforación mediante un cabezal de perforación (3; 3a, 3b) y empujándose el cabezal de perforación (3; 3a, 3b) hacia delante mediante un dispositivo de presión (2; 2a, 2b) a través de un tramo de avance formado por tubos de avance (4; 4a, 4b), según el cual - la perforación se ensancha ya en la primera etapa de trabajo al diámetro final, - el suelo desprendido durante el proceso de perforación mediante el cabezal de perforación (3; 3a, 3b) se retira y se trasporta hacia fuera de la perforación preferentemente de forma hidráulica, - después de haber alcanzado el punto final (6) se acopla un tramo de tubos de producto (9) preparado en la superficie del terreno preferentemente como una sola pieza que presenta tubos de producto unidos entre sí de forma resistente a la tracción y - los tubos de avance (4; 4a, 4b) se retiran de forma sucesiva al punto de inicio (1) introduciéndose al mismo tiempo el tramo de tubos de producto (9) por tracción en la perforación y tendiéndose de esta manera sin zanja, caracterizado porque - la perforación se estabiliza mediante los tubos de avance (4; 4a, 4b) y - los tubos de producto presentan un diámetro de por lo menos 800 mm y - entre el punto de inicio (1) y el punto final (6) está previsto opcionalmente por lo menos un pozo intermedio (15).

Description

Procedimiento para el tendido de tubos sin zanjas.

La presente invención se refiere a un procedimiento así como a los dispositivos aplicables en el mismo para el tendido de tuberías sin zanjas en el suelo.

En el pasado se han desarrollado numerosos procedimientos y dispositivos para tender tuberías sin zanjas en el suelo para poder pasar por debajo de zonas sensibles en la superficie de terreno en las cuales por motivos técnicos, ecológicos, jurídicos o económicos no es posible o aconsejable un tendido en una zanja abierta para tubos. Esto puede ser el caso por ejemplo cuando la superficie en la zona de tendido no permite el tráfico de máquinas de construcción pesadas (ciénagas, agua) o donde por motivos ecológicos no se puede expedir una autorización de construcción (por ejemplo en parques naturales) o donde el uso de técnicas de tendido convencionales sería demasiado caro (por ejemplo tendido a gran profundidad y con un alto nivel de la capa freática).

En publicaciones especializadas se encuentran obras extensas dedicadas a procedimientos de tendido empleados y afianzados (por ejemplo Stein, D., Grabenloser Leitungsbau, 2003 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin, ISBN 3-433-0177.8-6). Se ha afianzado una clasificación de los procedimientos basada en la posibilidad de control (procedimientos controlados y no controlados), el tratamiento del suelo (desplazamiento del suelo o extracción del suelo), el transporte de material de perforación triturado (de forma mecánica o hidráulica), así como el número de etapas de trabajo (perforación piloto, perforación de ensanchamiento, proceso de introducción por tracción o por empuje). Otras características diferenciales son por ejemplo la configuración geométrica básica del eje de perforación (recto, curvado), así como los materiales de tubos que se pueden tender mediante el respectivo procedimiento (por ejemplo hormigón, PE, hierro de fundición, acero, etc.). Además, también las dimensiones de las perforaciones que se pueden alcanzar (longitud, diámetro, volumen) son a veces apropiadas para asignar determinados procedimientos a uno o a otro grupo de procedimientos.

Particular atención debe dedicarse también a la aptitud de los procedimientos para tipos de suelos específicos (tamaño granulométrico, forma de los granos, componentes ligantes, resistencias, etc.), debido a que la mayoría de los procedimientos sólo puede aplicarse en determinados suelos y con determinados niveles de la capa freática (seco, tierra húmeda, suelo saturado de agua) o no funcionan a determinados niveles de la capa freática. Asimismo, los procedimientos pueden diferenciarse también según la locación del punto de inicio y del punto final (pozo, excavación de obra, superficie del terreno).

El estado de la técnica más cercano al procedimiento conforme a la invención lo representan los llamados procedimientos con avance de tubo piloto, el microtunelado (construcción de microtúneles, avance de tubos dirigido) y la técnica de perforación horizontal controlada procedimiento de perforación con lavado, perforación horizontal dirigida (Horizontal Directional Drilling, HDD).

En los sistemas de avance de tubo piloto, el tendido se realiza en dos o tres fases de trabajo, realizándose siempre en primer lugar una perforación piloto con un diámetro relativamente pequeño y en otra etapa se ensancha esta perforación piloto al diámetro final mientras que los tubos de producto se tienden al mismo tiempo mediante empuje o tracción. El tendido se lleva a cabo de un pozo de inicio a un pozo final.

Las longitudes de las perforaciones que se pueden conseguir mediante estos procedimientos son en general inferiores a 100 m y los diámetros de los tubos a tender se sitúan aproximadamente entre 100 mm y 1.000 mm. La perforación (y de esta manera el tendido de los tubos) se lleva a cabo regularmente "en línea recta", es decir, el control de la perforación piloto tiene únicamente el fin de un tendido de tubos lo más recto posible (por ejemplo para tuberías de flujo libre). Motivado por el procedimiento, los tramos de tubos se montan de forma sucesiva durante la realización de la perforación o durante el tendido de tubos individuales (tubos de avance, dado el caso tubos provisionales o tubos colocados de forma temporal, tubos de producto). Otra característica de estos procedimientos es que son relativamente sensibles respecto a determinadas características del suelo (posibilidad de desplazamiento del suelo, nivel de agua, etc.), por lo que por ejemplo no son apropiados para el tendido de una tubería de acero más larga y de gran tamaño o para el tendido en suelo rocoso.

Mediante el microtunelado (MT) se realiza regularmente desde un pozo de inicio o desde una excavación de obra de inicio una perforación dirigida y a veces curvada hacia un pozo final o hacia una excavación de obra final. Este procedimiento se caracteriza por el hecho de que la perforación piloto, la perforación de ensanchamiento y el proceso de trazado de los tubos se realizan en una sola etapa de trabajo. Esta etapa de trabajo se lleva a cabo básicamente mediante empuje o por presión desde el pozo inicial o desde la excavación de obra inicial y los tubos de avance no unidos entre sí de forma resistente a la tracción son al mismo tiempo los tubos de producto a
tender.

Con este procedimiento pueden conseguirse longitudes de perforación de hasta aproximadamente 500 m y diámetros de perforación de más de 2.000 mm. Además, el microtunelado puede usarse en casi todos los tipos de suelo (piedras sueltas, roca) y a casi todos los niveles de la capa freática con presiones del agua hasta 0,3 Mpa, dado el caso incluso superiores.

El uso de tubos de acero o de PE es básicamente posible, pero no es usual debido a las dificultades técnicas correspondientes. Los tubos de PE presentan por ejemplo una resistencia a la presión muy baja (aproximadamente 10 N/mm^{2}) y limitan por lo tanto fuertemente la longitud de tendido que se puede alcanzar. Aunque los tubos de acero soporten una elevada carga axial, estos deben montarse tubo a tubo en la zona de inicio y tienen que soldarse entre sí. Esto acarrea varias desventajas respecto a la aplicación práctica. Por un lado, la soldadura de tubos de acero de gran tamaño es un trabajo complicado que requiere mucho tiempo (se requiere una alineación y un centrado exactos de los tubos) mientras que los trabajos de perforación propiamente dichos deben interrumpirse. Por otro lado no es posible someter las costuras de soldadura a una prueba de presión antes de tender los tubos, lo que es una necesidad prácticamente imperiosa por ejemplo en el caso del tendido de tuberías de gas de alta presión o de tuberías de petróleo, ya que una reparación posterior debajo del obstáculo es prácticamente imposible.

Otras desventajas deben verse en que los tramos de tubos de acero pueden ser dirigidos sólo muy difícilmente, por lo que un avance de este tipo requiere regularmente un tendido planificado de forma recta y, además, la envoltura del tubo (que debe proteger el acero contra corrosión en el suelo) está sometida a fuertes cargas debidas al contacto directo con la pared de la perforación durante el avance y no es raro que sufra daños durante este proceso.

Finalmente debe mencionarse que al usar tubos de acero o de PE, dimensionados como tubería de presión, durante el avance no existe una posibilidad de lubricar la envoltura exterior de los tubos (por ejemplo mediante una suspensión de bentonita), lo que conlleva un significativo aumento de las fricciones en la envoltura y afecta negativamente la longitud de perforación que se puede conseguir.

Las tuberías relevantes en este contexto (tuberías de presión de acero, PE, etc.) sólo pueden tenderse de forma indirecta mediante el microtunelado, tendiéndose en primer lugar un tramo de tubos de protección compuesto de tubos de avance normales (hormigón, Polycrete, etc.) en los cuales el tramo de tubos de producto propiamente dicho se introduce a continuación por empuje o por tracción. Las desventajas relacionadas con este procedimiento son obvias: realización de una perforación demasiado grande (para los tubos de protección), gastos de los tubos de protección que quedan en el suelo, etapa de trabajo adicional para el trazado posterior del tramo de tubos de producto, gastos originados por otros equipos requeridos como por ejemplo tornos o similares.

No obstante todas estas desventajas, el procedimiento descrito (microtunelado) representa el estado de la técnica para el tendido de tuberías a presión en suelos que no se pueden dominar mediante la técnica de perforación horizontal dirigible que se describe a continuación (Tunnels & Tunneling International', Marzo 2005, páginas 18 - 21).

El tercer procedimiento de tendido que debe mencionarse en el contexto explicado es la técnica de perforación horizontal dirigida (abreviatura en inglés "HDD" de Horizontal Directional Drilling). Con este procedimiento de tres fases (perforación piloto, perforación de ensanchamiento, proceso de trazado) sólo es posible tender tuberías resistentes a la tracción (por ejemplo de acero, PE o hierro fundido). Las capacidades geométricas de tendido permiten longitudes superiores a las del microtunelado (> 2.000 m), no obstante, los diámetros de tubo son inferiores (aproximadamente 1.400 mm como máximo).

La mayor desventaja de HDD es la alta sensibilidad respecto a las condiciones locales del suelo. En particular suelos con gravilla, grava o piedras con poco contenido de componentes ligantes provocan casi con regularidad problemas cuando antes del proceso de trazado deben realizarse perforaciones con un diámetro relativamente grande (> 800 mm).

La causa principal de estas dificultades consiste en que la perforación se soporta conforme al procedimiento HDD únicamente por el medio de lavado bombeado (es decir, no se instalan tubos provisionales). En formaciones de suelo inestables y con grandes diámetros de perforación frecuentemente no es posible conseguir la estabilidad requerida. Más bien, la perforación realizada se derrumba después de cierto tiempo en zonas parciales. Esto impide casi siempre el trazado de una tubería y el tendido mediante HDD ha fracasado (Tunnels & Tunneling International, Marzo 2005, páginas 18 - 21).

Sólo de paso se mencionan dificultades adicionales del procedimiento HDD originadas por ejemplo por piedras que durante el trazado de los tubos se atascan entre la pared de la perforación y el tramo de tubos o lo dañan, así como los pares de giro en parte muy altos en el caso de diámetros de perforación grandes (por ejemplo perforaciones en rocas) que se deben transmitir al cabezal de perforación a través del varillaje de perforación relativamente delgado, por lo que no raras veces se producen roturas del varillaje. Igualmente hay que mencionar la circunstancia de que, debido al uso de la técnica HDD y motivado por el procedimiento, es preciso realizar el diámetro de la perforación aproximadamente 1,3 a 1,5 veces más grande que el diámetro del tramo de tubos de producto (en caso contrario existe el peligro de atascos a causa de caídas de materiales y de sedimentos en la perforación). Este aspecto debe considerarse desfavorable desde el punto de vista técnico y económico.

Como resultado intermedio se puede constatar que ninguno de los procedimientos de tendido descritos permite un tendido seguro y eficaz de una tubería resistente a la tracción de gran tamaño y de gran longitud en formaciones de suelo difíciles.

Por el documento EP 0 291 193 A1 se conoce un procedimiento para el tendido de tubos que debe clasificarse en la categoría de los avances de tubos piloto anteriormente mencionados. Según este procedimiento se realiza una perforación desde un punto de inicio haciendo avanzar un tramo de perforación hacia un punto final, siendo posible que la perforación discurra también de forma curvada. Una vez alcanzado el punto final, un tramo de tubos de producto se acopla y se introduce en dirección hacia el punto de inicio. Básicamente, los tubos de avance que constituyen el tramo de perforación tienen según este procedimiento un diámetro relativamente pequeño del orden de magnitud de aproximadamente 100 mm. Estos tubos de avance no estabilizan el conducto perforado. Cuando se introduce el tramo de tubos de producto, la perforación se ensancha en general mediante una barrena de ensanchamiento. Durante el trazado del tramo de tubos de producto, en la perforación se introduce además un material en base a cemento para estabilizar el espacio entre la pared de la perforación y el tramo de tubos de producto. No es preciso ensanchar la perforación inicial sólo cuando se debe usar un tramo de tubos de producto con un diámetro inferior aproximadamente 100 mm, por ejemplo para un cable de teléfono.

El objetivo de la presente invención consiste por lo tanto en facilitar en condiciones económicas un tendido sin zanja de tuberías resistentes a la tracción, correctamente fabricadas y comprobadas con un diámetro relativamente grande (por ejemplo de aproximadamente 800 mm a 1.400 mm) con longitudes de tendido relativamente grandes (por ejemplo de aproximadamente 250 m a 750 m) en tipos de suelo difíciles (como por ejemplo gravilla, grava, roca, etc.).

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento para el tendido de tubos con las características de la reivindicación 1. Variantes ventajosas de la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes.

En una forma de realización preferida del procedimiento según la invención, un avance de tubo controlado se dirige desde un punto inicial por debajo de un obstáculo a un punto final, ensanchándose la perforación ya en la primera etapa de trabajo al diámetro final. El suelo desprendido mediante el cabezal de perforación durante el proceso de perforación se transporta hidráulicamente hacia fuera de la perforación. Una vez alcanzado el punto final, el cabezal de perforación se desacopla del primer tubo de avance y el primer tubo de avance se acopla en el punto final con un tubo de unión. El tubo de unión se acopla en el otro lado con el tramo de tubos de producto preparado como una sola pieza en la superficie del terreno. Este tramo de tubos de producto se introduce en la perforación de tal manera que un dispositivo de presión ejerce fuerzas de tracción en los tubos de avance unidos entre sí de forma resistente a la tracción, retirando los tubos de avance sucesivamente hacia el punto de inicio e introduciendo al mismo tiempo el tubo de unión acoplado de forma resistente a la tracción con los tubos de avance y el tramo de tubos de producto acoplado de forma resistente a la tracción con el tubo de unión. El tramo de tubos de producto se tiende por lo tanto sin zanja.

Ningún otro procedimiento existente presenta la combinación de estas características.

El procedimiento según la invención es un procedimiento controlable con ayuda del cual es posible introducir tubos premontados (con una longitud que corresponde a la de la perforación y con un diámetro de por ejemplo de 800 mm a 1.400 mm) de materiales resistentes a la tracción (por ejemplo acero, PE, etc.) con grandes longitudes de tendido (aproximadamente 250 m a 750 m) en casi todos los tipos de suelo y con todos los niveles de la capa freática y en una perforación curvada, según el cual el suelo desprendido por el cabezal de perforación se retira y se transporta hidráulicamente hacia fuera (es decir, sin desplazamiento de suelo). El punto de inicio de la perforación puede encontrarse tanto en una excavación de obra cerca de la superficie del terreno o también en un pozo, mientras que el punto final se encuentra regularmente en una excavación de obra próxima a la superficie del terreno.

La invención se describe a continuación más detalladamente en base a ejemplos de realización. En los dibujos se muestran:

Fig. 1: Representación esquemática de posibilidades de aplicación básicas del procedimiento según la invención, en las figuras parciales se muestran:

a): Una línea de perforación de una excavación de obra por debajo de un obstáculo a una excavación de obra.

b): Una línea de perforación de un pozo de inicio por debajo de un obstáculo a una excavación de obra.

c): Una línea de perforación de una excavación de obra por debajo de un obstáculo a un pozo intermedio y de allí por debajo de otro obstáculo a una excavación de obra.

d): Una línea de perforación de un pozo inicial por debajo de un obstáculo a un pozo intermedio y de allí por debajo de otro obstáculo a una excavación de obra.

Fig. 2: Representación esquemática del procedimiento según la invención en el caso de una línea de perforación que discurre de un pozo inicial por debajo de un obstáculo a una excavación de obra, en las figuras parciales se muestran:

a): Representación esquemática de la situación inicial.

b): Representación esquemática de la realización de la perforación.

c): Representación esquemática de las preparaciones para el trazado de un tramo de tubos de producto.

d): Representación esquemática del trazado del tramo de tubos de producto.

e): Representación esquemática de la conexión del tramo de tubos de producto completamente introducido con una tubería colindante.

Fig. 3: Representación esquemática del procedimiento según la invención en el caso de una línea de perforación que discurre de un pozo inicial por debajo de un obstáculo a un pozo intermedio y de allí por debajo de otro obstáculo a una excavación de obra, en las figuras parciales se muestran:

a): Representación esquemática de la situación inicial.

b): Representación esquemática de la realización de las perforaciones.

Fig. 4: Representación esquemática de un dispositivo de tracción situado en uno de los tubos de avance y conexión del mismo con una estación de presión y con el tramo de tubos de producto.

Fig. 5: Representación esquemática de un tubo de avance de dos partes, compuesto de un tubo interior y de una parte duplicada con diámetro adaptable.

Fig. 6: Representación a título de ejemplo de las secciones de perforación transversales requeridos para los procedimientos de tendido microtunelado, de la técnica de perforación horizontal y para el procedimiento según la invención, representado para un tramo de tubos de producto con un diámetro exterior de 1.130 mm (diámetro interior
1.100 mm).

Fig. 7: Representación esquemática de una estación de presión intermedia integrada en un tramo de tubos de avance.

Respecto al procedimiento según la invención es posible diferenciar entre dos escenarios básicos.

En el primer escenario (figuras 1a, 1b), el procedimiento según la invención se lleva a cabo desde un punto de inicio 1 por debajo de un obstáculo 7 o de varios obstáculos 7a, 7b, etc. a un punto final 6, encontrándose el punto de inicio en la superficie de terreno 17 o en proximidad inmediata de la superficie de terreno 17 en una excavación de obra 16a o también en un pozo 14, mientras que el punto final 6 se encuentra básicamente en la superficie de terreno 17 o en proximidad inmediata de la superficie de terreno 17 en una excavación de obra 16b.

En el segundo escenario (figuras 1c, 1d), entre el punto de inicio 1 y el punto final 6 pueden encontrarse un pozo intermedio 15 o varios pozos intermedios 15a, 15b, etc. Entre el punto de inicio 1 y el punto final 6 se encuentran regularmente un obstáculo 7 o varios obstáculos 7a, 7b, etc. por debajo de los cuales debe tenderse la tubería.

El procedimiento conforme a la invención y los dispositivos que se pueden emplear en el mismo se describen a continuación detalladamente a título de ejemplo para casos de aplicación típicos.

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Ejemplo 1

En el primer ejemplo (véanse las figuras 2a - 2e), el punto de inicio 1 se encuentra en un pozo de inicio 14 y el punto final 6 en una excavación de obra 16b cerca de la superficie de terreno 17.

En primer lugar se prepara e instala un dispositivo de perforación compuesto entre otros, pero no exclusivamente, de los componentes dispositivo de presión 2, anillo de presión 18, cabezal de perforación 3 y tubos de avance 4. Se trata en lo esencial de un dispositivo de perforación usual de microtunelado o de un dispositivo de avance de tubos, respectivamente (figura 2a).

Con ayuda de este dispositivo de perforación se realiza conforme a las reglas técnicas vigentes mediante el avance de tubo dirigido una perforación a lo largo de una línea de perforación 5 predeterminada, ejerciéndose en el cabezal de perforación 3 mediante el dispositivo de presión 2 a través del anillo de presión 18 y de los tubos de avance 4 la fuerza de presión necesaria para el proceso de perforación. Asimismo, los tubos de avance 4 estabilizan el conducto de perforación, por lo que se impide un derrumbe de la perforación incluso en formaciones de terreno no resistentes. La medición de la posición del cabezal de perforación 3 y el control del mismo a lo largo de la línea de perforación 5 predeterminada se llevan a cabo con las técnicas conocidas del avance de tubos dirigido (figura 2b).

Una vez llegado el cabezal de perforación 3 al punto final 6 en la excavación de obra 16, el cabezal de perforación 3 se separa de los tubos de avance 4. A continuación, el primer tubo de avance 4 se acopla de forma resistente a la tracción a través de un tubo de unión 8 con el tramo de tubos de producto 9 preparado con una longitud que corresponde a la de la perforación (figura 2c).

En la siguiente etapa de trabajo, los tubos de avance 4 acoplados entre sí con uniones resistentes a la tracción se retiran por la perforación mediante el dispositivo de presión 2 a través del anillo de tracción 19, por el cual se ha sustituido el anillo de presión 18 en el dispositivo de presión 2, desplazándose al mismo tiempo también el tubo de unión 8 y el tramo de tubos de producto 9 en dirección al punto de inicio a lo largo de la línea de perforación 5. En el pozo de inicio se desmontan sucesivamente los tubos de avance individuales y se retiran del pozo de inicio 14. En esta etapa, en los puntos de unión de los tubos de avance 4 se desconectan y se retiran también del pozo 14 las líneas de unión no requeridas que alimentan el cabezal de perforación durante el proceso de perforación con energía eléctrica y/o hidráulica y con señales de control y facilitan además el suministro y la descarga de fluido de perforación (línea de alimentación y de transporte). Este proceso se repite hasta que el tubo de unión 8 y el inicio del tramo de tubos de producto 9 hayan llegado al pozo de inicio 14 (figura 2d).

Ahora se separa el tubo de unión 8 del tramo de tubos de producto 9 y se retira del pozo de inicio 14. Seguidamente se desmontan también el dispositivo de presión 2 y el anillo de tracción 19 y se retiran del pozo de inicio 1. Finalmente es posible unir el tramo de tubos de producto 9 con la tubería 12a y 12b y el pozo de inicio 14 se rellena o se desmonta, respectivamente (figura 2e).

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Ejemplo 2

En un segundo ejemplo (véanse figuras 3a - 3e), el punto de inicio 1 se encuentra también en un pozo de inicio 14, pero entre el punto de inicio 1 y el punto final 6 está situado en un pozo intermedio 15. Esta configuración puede ser necesaria cuando la distancia entre el punto de inicio 1 y el punto final 6 es demasiado grande para cubrir la misma mediante una única perforación (figura 3a).

En un caso de aplicación preferido se realizan simultáneamente dos perforaciones con dos dispositivos de perforación por separado, compuestos entre otros de los componentes dispositivos de presión 2a y 2b, anillos de presión 18a y 18b, cabezales de perforación 3a y 3b y tubos de avance 4a y 4b, tal como se ha explicado anteriormente. Una perforación discurre entre el pozo de inicio 14 y el pozo intermedio 15 y la otra perforación entre el pozo intermedio 15 y el punto final 6, cada una de las mismas discurre a lo largo de su línea de perforación 5 predeterminada (figura 3b).

Cuando las dos perforaciones han alcanzado sus respectivos puntos finales, los cabezales de perforación 3a y 3b se desmontan de los tubos de avance 4a y 4b. Al mismo tiempo se unen entre sí los tubos de avance 4a y 4b mediante tubos de avance adicionales en el pozo intermedio y se protegen contra pandeo en la zona del pozo intermedio mediante un dispositivo de guía especial 13. La zona interior del dispositivo de guía 13 puede llenarse con lubricante (por ejemplo una suspensión de bentonita) para reducir las fuerzas de fricción durante el proceso de introducción. A continuación, el primer tubo de avance 4b se acopla de forma resistente a la tracción a través de un tubo de unión 8 con el tramo de tubos de producto 9 preparado con una longitud que corresponde a la de la perforación (figura 3c).

En la siguiente etapa de trabajo, los tubos de avance 4a y 4b acoplados entre sí con uniones resistentes a la tracción se retiran por la perforación mediante el dispositivo de presión 2a a través del anillo de tracción 19, por el cual se ha sustituido el anillo de presión 18a en el dispositivo de presión 2a, desplazándose al mismo tiempo también el tubo de unión 8 y el tramo de tubos de producto 9 en dirección al punto de inicio a lo largo de la línea de perforación 5. En el pozo de inicio 14 se desmontan sucesivamente los tubos de avance individuales y se retiran del pozo de inicio 14. En esta etapa, en los puntos de unión de los tubos de avance 4 se desconectan y se retiran del pozo 14 también las líneas de unión no requeridas que alimentan el cabezal de perforación 3a durante el proceso de perforación con energía eléctrica y/o hidráulica y con señales de control y facilitan además el suministro y la descarga de fluido de perforación (línea de alimentación y de transporte). Este proceso continúa hasta que el tubo de unión 8 y el inicio del tramo de tubos de producto 9 hayan llegado al pozo de inicio 14 (figura 3d).

El tubo de unión 8 se separa ahora del tramo de tubos de producto 9 y se retira del pozo de inicio 14. Seguidamente se desmontan también el dispositivo de presión 2a y el anillo de tracción 19 y se retiran del pozo de inicio 14. Finalmente es posible unir el tramo de tubos de producto 9 con la tubería 12a y 12b y es posible llenar o desmontar el pozo de inicio 14 y el pozo intermedio (figura 3e).

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Ejemplo 3

En otro caso de aplicación preferido (véase la figura 4), la perforación se abre primero con tubos de avance 4 convencionales, es decir, con tubos de avance resistentes a la presión pero no a la tracción.

En este caso de aplicación está previsto transmitir las fuerzas de tracción requeridas desde el dispositivo de presión 2 y el anillo de tracción 19 intercalado al tubo de unión 8 a través de un dispositivo de tracción 11 situado en el interior de los tubos de avance 4. En este caso, el tubo de unión 8 ejerce en los tubos de avance 4 una fuerza de presión mientras que ejerce al mismo tiempo una fuerza de tracción en el tramo de tubos de producto 9 (figura 4).

El montaje del dispositivo de tracción 11 en los tubos de avance 4 puede llevarse a cabo simultáneamente con el montaje de los tubos de avance 4 durante la realización de la perforación, o también posteriormente después de haber retirado el cabezal de perforación 3 en el punto final 6.

En otro caso de aplicación preferido es posible usar también las líneas requeridas para el circuito de lavado de perforación (línea de transporte y línea de alimentación) como dispositivo de tracción 11 durante el proceso de trazado. Para este fin es preciso unirlas al principio del proceso de trazado con el anillo de tracción 19 en el punto de inicio 1 y con el tubo de unión 8 en el punto final 6.

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Ejemplo 4

Opcionalmente es posible también realizar los tubos de avance 4 de dos partes, véase la figura 5. En una variante de realización preferida está previsto usar un tubo interior 21 con un diámetro relativamente pequeño (por ejemplo de 600 mm) alrededor del cual se monta en función del diámetro exterior del tramo de tubos de producto 9 una parte duplicada 20a ó 20b, respectivamente.

El mismo tubo interior, que presenta una estructura interior relativamente compleja y en el cual están integradas por ejemplo las líneas 22 de alimentación y unión para la alimentación y el control del cabezal de perforación, puede usarse de esta manera para distintos diámetros exteriores del tramo de tubos de producto 9 mediante el montaje de una parte duplicada 20a, 20b, etc. apropiada. En el ejemplo de realización, la parte duplicada 20a representada a la izquierda en la figura 5 tiene un diámetro exterior de 800 mm y la parte duplicada 20b representada a la derecha en la figura 5 tiene un diámetro de 1.200 mm.

En una variante de realización preferida de los tubos de avance 4 puede estar prevista adicionalmente una retención 23 que impide que los tubos de avance giren uno respecto a otro cuando se realiza la perforación o durante el proceso de trazado, respectivamente.

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Ejemplo 5

Gracias al procedimiento previsto es posible adaptar el diámetro de las perforaciones necesarias de forma óptima al diámetro del tramo de tubos de producto 9. El volumen requerido de la perforación se reduce de esta manera a un mínimo, por lo que disminuye en particular el riesgo técnico de la realización de la obra y también los gastos de construcción.

Este hecho se refleja a título de ejemplo en la figura 6 para un tramo de tubos de producto con un diámetro exterior de 1.130 mm, habiéndose dimensionado en este ejemplo los respectivos diámetros de la perforación según los distintos procedimientos de acuerdo con las reglas reconocidas de la técnica. En la siguiente tabla se han recogido los valores numéricos correspondientes:

1

Ejemplo 6

En el caso de que las fuerzas de avance durante la realización de la perforación a lo largo de la línea de perforación 5 superen la capacidad del dispositivo de presión 2 o la resistencia de los tubos de avance 4, en el tramo de avance pueden integrarse, de manera análoga como se procede en el microtunelado, las llamadas estaciones de presión intermedias o estaciones de extensión 24, véase la figura 7.

Se trata en lo esencial de dispositivos de presión que se montan en tubos similares a los tubos de avance 4. A diferencia de las aplicaciones en el microtunelado, según el procedimiento conforme a la invención se prevé un dispositivo de efecto doble, es decir, mediante la estación de presión intermedia es posible ejercer tanto fuerzas de presión como de tracción en los tubos de avance 4 acoplados a ambos lados.

Como regla puede suponerse que las fuerzas requeridas durante la realización de la perforación sean superiores a las fuerzas requeridas durante la introducción del tramo de tubos de producto 9, ya que se suprimen por ejemplo las fuerzas de presión ejercidas en el cabezal de perforación 3 y, además, la fricción en la superficie lateral es inferior que durante el proceso de perforación debido al intersticio anular que puede elegirse opcionalmente más grande y debido a la "modelación" de la pared de la perforación conseguida durante la perforación y a la película de lubricante generada durante ese proceso. Por estos motivos puede estar previsto que el proceso de introducción propiamente dicho se lleve a cabo únicamente mediante la estación de presión 2.

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Lista de símbolos de referencia

1: Punto de inicio

2: Dispositivo de presión (a, b, etc.)

3: Cabezal de perforación (a, b, etc.)

4: Tubos de avance (a, b, etc.)

5: Línea de perforación

6: Punto final

7: Obstáculo (a, b, etc.)

8: Tubo de unión

9: Tramo de tubos de producto

10: Vía de rodillos

11: Dispositivo de tracción

12: Tubería (a, b)

13: Dispositivo de guía en el pozo intermedio

14: Pozo de inicio

15: Pozo intermedio (a, b, etc.)

16: Excavación de obra (a, b)

17: Superficie del terreno

18: Anillo de presión (a, b, etc.)

19: Anillo de tracción

20: Duplicación (a, b, etc.)

21: Tubo interior

22: Líneas de unión y alimentación

23: Retención

24: Estación de extensión

Claims

1. Procedimiento para el tendido de tubos en el que desde un punto de inicio (1) se lleva a cabo un avance de tubo controlado por debajo de un obstáculo (7a, 7b) a un punto final (6), realizándose durante el avance de tubo una perforación mediante un cabezal de perforación (3; 3a, 3b) y empujándose el cabezal de perforación (3; 3a, 3b) hacia delante mediante un dispositivo de presión (2; 2a, 2b) a través de un tramo de avance formado por tubos de avance (4; 4a, 4b), según el cual

-: la perforación se ensancha ya en la primera etapa de trabajo al diámetro final,

-: el suelo desprendido durante el proceso de perforación mediante el cabezal de perforación (3; 3a, 3b) se retira y se trasporta hacia fuera de la perforación preferentemente de forma hidráulica,

-: después de haber alcanzado el punto final (6) se acopla un tramo de tubos de producto (9) preparado en la superficie del terreno preferentemente como una sola pieza que presenta tubos de producto unidos entre sí de forma resistente a la tracción y

-: los tubos de avance (4; 4a, 4b) se retiran de forma sucesiva al punto de inicio (1) introduciéndose al mismo tiempo el tramo de tubos de producto (9) por tracción en la perforación y tendiéndose de esta manera sin zanja,

caracterizado porque

-: la perforación se estabiliza mediante los tubos de avance (4; 4a, 4b) y

-: los tubos de producto presentan un diámetro de por lo menos 800 mm y

-: entre el punto de inicio (1) y el punto final (6) está previsto opcionalmente por lo menos un pozo intermedio (15).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque

-: el suelo desprendido durante el proceso de perforación mediante el cabezal de perforación (3; 3a, 3b) se transporta hidráulicamente hacia fuera de la perforación,

-: el cabezal de perforación (3; 3b) se desacopla del primer tubo de avance (4; 4b) después de haber alcanzado el punto final (6),

-: el primer tubo de avance (4; 4b) se acopla en el punto final (6) con un dispositivo de unión de tubos (8),

-: el dispositivo de unión de tubos (8) se une de forma resistente a la tracción en su extremo opuesto al primer tubo de avance (4; 4b) con un tramo de tubos de producto (9), preparado en la superficie del terreno como una sola pieza, que presenta tubos de producto unidos entre sí de forma resistente a la tracción,

-: el tramo de tubos de producto (9) se introduce en la perforación ejerciéndose mediante un dispositivo de presión (2; 2a) fuerzas en los tubos de avance (4; 4a, 4b) y retirándose de esta manera los tubos de avance (4; 4a, 4b) sucesivamente al punto de inicio (1), introduciéndose por tracción al mismo tiempo el dispositivo de unión de tubos (8) y el tramo de tubos de producto (9) unido con el dispositivo de unión de tubos (8) en la perforación, por lo que el tramo de tubos de producto (9) se tiende de esta manera sin zanja.

3. Procedimiento para el tendido de tubos en el que desde un punto de inicio (1) se lleva a cabo un avance de tubos controlado por debajo de un obstáculo (7a, 7b) hacia un punto final (6), según el cual durante el avance de tubos se realiza una perforación mediante un cabezal de perforación (3a, 3b) y el cabezal de perforación (3a, 3b) se empuja hacia delante mediante un dispositivo de presión (2a, 2b) a través de un tramo de avance formado por tubos de avance (4a, 4b),

-: según el cual entre el punto de inicio (1) y el punto final (6) se instala un pozo intermedio (15) y aproximadamente al mismo tiempo se abre una perforación del punto de inicio (1) al pozo intermedio (15) y una perforación del pozo intermedio (15) al punto final (6), para lo que se emplean equipos de perforación independientes, retirándose el suelo desprendido por los respectivos cabezales de perforación (3a, 3b) durante el proceso de perforación y transportándose de forma hidráulica hacia fuera de las respectivas perforaciones,

-: según el cual las perforaciones se ensanchan ya en la primera etapa de trabajo al diámetro final y se estabilizan mediante los tubos de avance (4a, 4b),

-: según el cual los cabezales de perforación (3a, 3b) se desacoplan después de haber alcanzado el pozo intermedio (15) o el punto final (16), respectivamente, de los respectivos primeros tubos de avance (4a, 4b),

-: según el cual los tubos de avance (4a, 4b) de las respectivas perforaciones individuales se unen entre sí en el pozo intermedio (15) y en la zona del pozo intermedio (15) se establece una guía (13) para los tubos de avance (4a, 4b),

-: según el cual el primer tubo de avance (4b) se acopla en el punto final (6) con un dispositivo de unión de tubos (8) y el dispositivo de unión de tubos (8) se une en el otro lado con un tramo de tubos de producto (9) preparado como una sola pieza en la superficie del terreno,

-: según el cual el tramo de tubos de producto (9) presenta tubos de producto unidos entre sí de forma resistente a la tracción y los tubos de producto presentan un diámetro de por lo menos 800 mm y

-: según el cual el tramo de tubos de producto (9) se monta en la perforación ejerciendo el dispositivo de prensado (2a), situado en el punto de inicio (1), fuerzas en los tubos de avance (4a, 4b) unidos entre sí por lo que se tira sucesivamente de los tubos de avance (4a, 4b) hacia el punto de inicio (1) y se tira al mismo tiempo del dispositivo de unión de tubos (8) acoplado con los tubos de avance (4a, 4b) y del tramo de tubos de producto (9) unido de forma resistente a la tracción con el dispositivo de unión de tubos (8) al interior de la perforación, de modo que el tramo de tubos de producto (9) se tiende por lo tanto sin zanja.

4. Procedimiento análogo a la reivindicación 3 caracterizado porque entre el punto de inicio (1) y el punto final (6) se instala más de un pozo intermedio.

5. Procedimiento análogo a la reivindicación 3 ó 4 caracterizado porque en la guía (13) en un pozo intermedio (15) se suministra lubricante a un espacio anular entre la guía (13) y los tubos de avance (4a, 4b) o el tramo de tubos de producto (9), respectivamente.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque el punto de inicio (1) y el punto final (6) se encuentran en una excavación de obra abierta (16a, 16b).

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque el punto de inicio (1) se encuentra en un pozo (14) y el punto final (6) se encuentra en una excavación de obra abierta (16b).

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7 caracterizado porque los tubos de avance (4; 4a, 4b) se unen entre sí de forma resistente a la tracción y porque el primer tubo de avance (4; 4b) se acopla en el punto final (6) de forma resistente a la tracción con el dispositivo de unión de tubos (8).

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8 caracterizado porque la fuerza de tracción requerida para el proceso de introducción se transmite del dispositivo de presión (2) por medio de un dispositivo de tracción (11), situado en el interior de los tubos de avance (4), a través de un anillo de tracción (19) al dispositivo de unión de tubos (8).

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque los tubos de avance (4; 4a, 4b) presentan un diámetro exterior más grande que el tramo de tubos de producto (9).

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10 caracterizado porque los tubos de avance (4; 4a, 4b) disponen en las superficies de unión de retenciones (23) que impiden un giro de los tubos de avance (4; 4a, 4b) en la perforación.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque en los tubos de avance (4; 4a, 4b) están previstos dispositivos para el suministro de lubricante al espacio anular entre el tubo de avance (4; 4a, 4b) y la pared de la perforación.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 12 caracterizado porque el espacio anular entre el tramo de tubos de producto (9) y la pared de la perforación se lubrica durante el proceso de introducción, preferentemente mediante dispositivos integrados en el dispositivo de unión de tubos (8).

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 13 caracterizado porque mediante un dispositivo vibrador situado en el dispositivo de unión de tubos (8) se ejercen vibraciones en el tramo de tubos de producto (9) con ayuda de las cuales se reducen las fuerzas de fricción que aparecen durante la introducción en la perforación.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14 caracterizado porque en el tramo de avance se dispone por lo menos una estación de presión intermedia (24) de doble efecto que se une de forma resistente a la presión y a la tracción con los tubos de avance (4) colindantes.