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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


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


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 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


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&sectionlD=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&sectionlD=8&catlD=42&subcatlD=1447

1 2


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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, 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


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

http://www.amencannvers


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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

http://httpMmw.nodigmedia.co.uk/NMSTWW~1/HDD

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


a 30 cm del fondo de la perforación

Lodos minerales (bentonita/attapulgita)


Lodos con polímeros


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


- 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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


3.1. 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


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


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


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


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


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


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


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)


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


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


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


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


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


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


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


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


Doblez Longitudinal limitada por RP2A WSD Comparación 12 083 Psi < 35 892


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


Tensión en la Sección Fuerza Ejercida Acumulada

54 54 ft MtS 16 6


2 467 Lb 2 521 Lb 1482 Lb

3 507 Lb 124 512 Lb


Doblez Longitudinal limitada por RP2A WSD Comparación 0 Psi < 35 892


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


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


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


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


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


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


Existen otras correlaciones de utilidad, pero las consignadas aquí se

consideran las básicas.


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


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


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


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


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


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


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


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


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

- i - l r i ' i i k i 1 ' -

. 1 * 'I A 1 •

1 ' th Fi Fn 1 f Fl r 1

Fin- 1 I - L H

1 i ' " ' t i i 1 S

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Fin- l r i L H

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5-14


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


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


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|


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


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



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



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



7200

9 63

02

0

0


0

800

1

1

0



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


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-


(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



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


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



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


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


24500

400

1

1

0



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


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


53000

9 63

06

0

0


5300

400

1

1

0



2000

3

1

CARGOS


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


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


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


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



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


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


(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



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


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



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



1600

3

1

CARGOS


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


(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



1200

3

1

CARGOS


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


(Ce) Coeficiente combustible (O

12600

9 63

04

0

0


0

600

1

1

0



1200

3

1

CARGOS


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


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


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



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


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


CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RlO TULA



REVISO

SM-1 MUESTRA PROFUNDIDAD


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%


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%


muestra de 623.9 g

99 40% 99 40%

97 00% 97 00%


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


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



Lab J Garcia B SONDEO REVISO

PROFUNDIDAD


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%


muestra de 396.5 g

99 60% 99 60%

99 10% 99 10%


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


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



Lab J Garcia B

SONDEO REVISO

MUESTRA PROFUNDIDAD


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%


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%


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%


muestra de 142.2 g

99 70% 99 70% 96 20% 96 20%


la malla No 4

88 60% 88 60%

68 20% 68 20%


Suma= 49 0 34 40% Observaciones Cu

Charola 93 2 65 60% GW - 1 y 3



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



TRAMO POZA RICA CIMA DE TOGO KM 123 + 800 TULA


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%



total de 225 4 g

Humedad testigo

Grava w =

Arena w = % %


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%


muestra de 225 4 g

97 70% 97 70%

91 20% 91 20%


la malla No 4

85 50% 85 50%

73 90% 73 90%



Charola 161 1 71 50% GW - 1 y3

Sumas = 225 4 100 00% Revisar con muestra seca SW >6 - 1 y 3


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





REVISO

MUESTRA PROFUNDIDAD


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%


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%


muestra de 276.8 g

88 20% 86 90%

75 10% 74 00%


la malla No 4

66 90% 65 90%

51 50% 50 70%



Charola 133 2 48 10% GW - 1 y 3

Sumas = 276 8 100 00% Revisar con muestra seca SW >6 -1y3


N> DE MALLAS

Dio mm

D30 mm

Deo mm Cu Co GRAVA

150%

ARENA

51.12%

FINOS

47.38%

sues sc


PROYECTO

LOCALIZACION

BANCO

OPERADOR



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%



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%


muestra de 579.2 g

89 60% 86 80%

77 30%


la malla No 4

73 10% 70 80%

60 40% 58 50%



Charola 341 0 58 80% GW -1y3

Sumas = 579 2 100 00% Revisar con muestra seca SW - 1 y 3



Dto mm

D30 mm

Deo mm Cu Ce GRAVA

3.10%

ARENA

39.92%

FINOS

56.98%

sues CL



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


SM-1

Tec Lab J Garcia B

Muestra Reviso ING J L VILLEGAS F

Profundidad Fecha ENERO 2006


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%


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 =


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


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 (%)


CLASIFICACIÓN SUCS C H



SM 1

Tec Lab J Garcia B

_ Muestra Reviso


Profundidad Fecha


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:


Profundidad: Fecha: ENERO 2006


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


CH

Proyecto Localizaron Sondeo Operador


S M - 1

Tec Lab J Garcia B

_ Muestra Reviso


_ Profundidac n40m Fecha ENERO 2006


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 (%)


LL= 50 6% LP= 21 9% IP= 28 7%

CLASIFICACIÓN SUCS


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


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%


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


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"


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

. _ . _ ,



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



ArciHa con poca arena

ArciHa arenosas

Arcilla arenosas

ArciHa arenosas

ArciHa arenosas

Arcilla arenosas

Arcilla arenosas

Arcilla arenosas

Arcilla arenosas




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



Sondeo Mixto No. 2

Análisis Granulométricos

J¡k, ,g> , H,„ . ,„„„, , „8 „,...„, _ , , „ . „ ^ , , „ _ , — _

iirf npitunr ¡ iir l i l i til HIPMÍÍOM

5-57





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%



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%


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%


muestra de 101.0 g

79 40% 74 20%

71 00% 66 30%


la malla No 4

67 60% 63 10% 61 30% 57 30%



Charola 60 7 60 10% GW -1 y3 Sumas = 1010 100 00% Revisar con muestra seca SW >6 -1 y3


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


PROYECTO:

LOCALIZACIÓN:

BANCO:

OPERADOR:



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%


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%


muestra de 132.7 g

99.80% 99.80%

99.10% 99.10%


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


N> DE MALLAS

mm D30 mm

Deo mm

cu Co GRAVA

0.00%

ARENA

4.60%

FINOS

95.40%

sues CL


PROYECTO

LOCALIZACION

BANCO

OPERADOR




REVISO

MUESTRA PROFUNDIDAD


Malla

VA

3/4"

3/8"

Abertura

en mm

76 2

50 8

381

25 4

191

127

9 5


Retenido

0 00%

0 00%

0 00%

0 00%

0 00%

0 00%

0 00%

% Acumulativo

que pasa

100 00%


total de 510.2 g

100 00%

100 00%

100 00%

100 00%

100 00% 100 00%


Humedad testigo

Grava w =

Arena w = % %


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%


muestra de 509.8 g

99 10% 99 00%

96 90% 96 80%


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


Charola 438 2 86 00% GW -1y3


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





REVISO SM-2 MUESTRA PROFUNDIDAD


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%


total de 465.2 g

100 00%

100 00%

100 00%

100 00%

100 00% 100 00%

Observaciones

Humedad testigo

Grava w =

Arena w =


Sumas 0 0 0 00% % de grava 0 00%


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%


muestra de 465.2 c

99 70% 99 70%

98 80% 98 80%


la malla No 4

95 90% 95 90%

81 20% 81 20%



Charola 369 8 79 50% GW - 1 y 3


GRAVA ARENA LIMO Y ARCILLA 5É — >

mm D30 mm

De» mm

cu Ce GRAVA

0.00%

ARENA

20.50%

FINOS

79.50%

sues CL






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


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%



total de 671.7 g


Sumas = 0 0 0 00% % de grava 0 00%


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%


muestra de 671 7 g

99 10% 99 10%

97 30% 97 30%


la malla No 4

92 30% 92 30%

73 90% 73 90%



Charola 481 7 71 60% GW - 1 y 3

Sumas = 671 7 100 00% Revisar con muestra seca SW - 1 y 3



mm D M mm

Deo mm Cu Ce GRAVA

0.00%

ARENA

28.40%

FINOS

71.60%

sues CL






REVISO

PROFUNDIDAD


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%


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%


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%


muestra de 356.9 (

99 20% 98 90%

98 20% 97 90%


la malla No 4

95 20% 94 90%

82 90% 82 70%


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


PROYECTO CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA LOCAUZACION

BANCO SONDEO

OPERADOR Lab J Garcia B REVISO


SM-2 PROFUNDIDAD


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%


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%


muestra de 223.3 g

100 00% 100 00% 99 50% 99 50%


la malla No 4

98 90% 98 90%

96 30% 96 30%



Charola 214 5 96 00% GW -1 y3


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

5

1

1 t

T

m « s

T i '

|

1 i

_L

i

1

— i

_ ^

—

—

10%

-\ 20%

30% <

4 0 % :

50% '


Dio mm

D30 mm

Deo mm Cu Ce GRAVA

0.00%

ARENA

4.00%

FINOS

96.00%

sues CL


PROYECTO CRUCE DE TUBERÍAS EN EL RIO TULA LOCALIZACION BANGO

OPERADOR


Lab J García B SONDEO

REVISÓ SM-2 MUESTRA PROFUNDIDAD


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%


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%


muestra de 284.4 g

89 30% 78.10%

46.40% 40 60%


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


PROYECTO

LOCALIZACION

BANCO

OPERADOR




REVISO

SM-2 MUESTRA PROFUNDIDAD


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%


total de 265.8 g

Humedad testigo

Grava w =

Arena w = % %


Sumas = 1178 44 20% % de grava 44 20%


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%


muestra de 148.0 g

60 90% 34 00%

47 60% 26 60%


la malla No 4

44 40% 24 80%

39 70% 22 20%


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





REVISO

PROFUNDIDAD


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%



total de 3731 g

Humedad testigo

Grava w =

Arena w = % %


Sumas - 2 3 0 60% % de grava 0 60%


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%


muestra de 370.8 g

94 20% 93 60%

83 30% 82 80%


la malla No 4

74 20% 73 80%

58 90% 58 50%



Charola 209 1 56 40% GW - 1 y 3



N> DE WALLAS

00% ,

90%

80%

70% p

60% L

50% i

40%

30%

20%

10%

0%

-

1

I

- -

- ^ *

-

1 i

* -<;

— —

l

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* * 8

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-

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1

i i

-

.

5 =t*

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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



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


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%)


LL= 49 6% LP= 24 3% IP= 25 3%

CLASIFICACIÓN SUCS


CL

Proyecto Locahzacion Sondeo Operador


SM 2

Tec Lab J Garcia B

_ Muestra Reviso Ing J L

Profundidad Fecha Enero de 2006


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%


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

—


Lfm te liquido LL (%)

LL= 47 3% LIMITE LIQUIDO LP= 22 8% LIMITE PLÁSTICO IP= 24 5% (NDICE DE PLASTICIDAD


Proyecto Locahzacion Sondeo Operador


SM 2

Tec Lab J Garcia B

Muestra Reviso Ing J L Villegas F



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%


171 16 49 20 63 1991 0 72 3 42

21 05%

182 1631 20 20 19 51 0 69 32

21 56%


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


LL= 43 7% LP= 21 3% IP= 22 4%

CLASIFICACIÓN SUCS


CL

Proyecto Localizacion Sondeo Operador


SM-2

Tec Lab J Garcia B

Muestra Reviso

11

Ing J L Villegas F



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%


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


CL



SM-2

Tec Lab J Garcia B

Muestra Reviso

14

Ing J L Villegas F

Profundidad Fecha

8 40m

Enero de 2006


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%



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 —





Proyecto: Localización: Sondeo: Operador:


SM-2

Tec Lab J García B

_ Muestra: Reviso: Ing J L Villegas F

Profundidad: Fecha: Enero de 2006


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%

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44 0%

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BARRA N» LONG. INICIAL LONG. FINAL

CL= Li-Lf

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L

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ML

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SOL

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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


Proyecto. Localización Sondeo Operador:


SM-2

Tec Lab J Garcia B

_ Muestra: Reviso:

19

Ing J L Villegas F

Profundidad: Fecha: Enero de 2006


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%


LONG INICIAL

LONG FINAL

Ll-Lf

Li

CL=

g 3 7 0% S

T 4 L


60

50

— 40

1

1

10

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ML SOL

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- -^

' MH [& Oh I


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%



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

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101

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LÍNEA

y /CH4-

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-


40 60 Limite liquKio LL (%)



"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"


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


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

6 1


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)

6 2


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.

6-3


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

6-4


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

65


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.

6-6


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

67

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

6-8


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

6 9


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

o Juarez Badillo, Eulalio Rico Rodríguez Alfonso (2004) Mecánica de Suelos 1 Fundamentos de la mecánica de suelos Mexico Limusa


o INEGI (2006) Censos de Población y Vivienda, 1895 a 2000 Consultado en 3 12, 2007 en www ineai aob mx/est/contenidos/espanol/sistemas/capv2000/100riistoria/9pobla01 asp ?c=986

o INEGI (2006) Conteos de Población y Vivienda, 1995 y 2005 Consultado en 3, 12, 2007 en www ineqi aob mx/est/contenidos/espanol/rutinas/ept asp?t=mpob00&c=5262

o INEGI (2004) índice de motorización por entidad federativa, 1980 a 2002 Consultado en 3 12, 2007 en www ineqi aob mx/est/contenidos/espanol/rutmas/ept asp?t=mamb137&c=5885

o PEMEX, Sala de Prensa (2003) La industria petrolera mexicana Consultado en 3, 14, 2007 en www pemex com/index cfm'?action=content&sectionlD=8&catlD=42SsubcatlD=1447

o Méndez Alvarez, Carlos Eduardo (1998) Metodología Guia para elaborar diseños de investigación en ciencias económicas contables y administrativas Santa Fe de Bogota, D C , Colombia McGraw Hill

2. Qué es la Perforación Horizontal Direccional

o PEMEX (2001 a 2005) Anuario Estadístico Mexico, D F PEMEX o Cegarra Plane, Manuel (1988) Proyecto de trazado de conducciones de fluidos y

tuberías de transporte Revista de Obras Publicas, Noviembre, 1043 a 1062 o Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, Ingenieros Civiles Asociados (2001)

Manual de Cimentaciones Profundas Mexico SMMS o Bowles, Joseph E (1997) Foundation analysis and design International edition

McGraw Hill o Hair, Charles W, III (1994) Site Investigations Requirements for Large Diameter HDD

Projects Baton Rouge, Lousiana New Advances in Trenchless Technology o HDD Mining & Waterwell, http //www drilling-fluids com/ o Guadarrama Robles, F (2003) Apuntes de Mecánica de Suelos Aplicada I y II Mexico,

D F Vanos o Zea Carmehno, C , Rivera Constantino R (2004) Notas sobre los fundamentos de la

Mecánica de Suelos Mexico, D F Facultad de Ingeniería UNAM o Horizontal Directional Drilling Guidelines Handbook (2002) City of Overland Park,

Kansas Departament of Public Works o Barias W Alexander (1999) Overview of Horizontal Directional Drilling for Utility

Construction Miami, Florida University of Florida o http.//www nodiamedia co uk/NMSTWW~1/HDD html o Garcia Romero, Emilia, Suarez Barrios, Mercedes (2006) Las arcillas propiedades y

usos Consultado en marzo, 7, 2007 en www usal es/~delcien//doc/GA PDF o Willoughby, D A (2004) Horizontal Directional Drilling Utility and Pipeline Applications

USA McGraw-Hill o Horizontal Directional Drilling Drilling Fluid (2006) KS Straightline o American Society of Civil Engineers (2005) Pipeline Design for Installation by Horizontal

Directional Drilling Reston, Virginia, USA ASCE

71

http://http.//www

Perforación Horizontal Direccional Bibliografía

o Canadian Association of Petroleum Producers (2004) Planning Horizontal Directional Drilling for Pipeline Construction Calgary & Alberta, Canada CAPP

o Gelinas Marc M Mathy David C (2004) Designing and Interpreting Geotechnical Investigations Consultado en 25 julio 2007 en www ascehbrarv org

o Universidad Nacional Autónoma de Mexico Facultad de Ingeniería, Division de Estudios de Posgrado Apuntes de Geología UNAM 2004

o Juarez Badillo Eulalio, Rico Rodríguez Alfonso (2004) Mecánica de Suelos 1 Fundamentos de la mecánica de suelos Mexico Limusa

o Universidad Nacional Autónoma de Mexico Facultad de Ingeniería, Division de Estudios de Posgrado Apuntes de Mecánica de Suelos UNAM 2004

o American Society of Civil Engineers (2005) Pipeline Design for Installation by Horizontal Directional Drilling Reston, Virginia, USA ASCE


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

o Gelinas, Marc M Mathy David C (2004) Designing and Interpreting Geotechnical Investigations Consultado en 25, julio, 2007 en www ascehbrarv org

o Instituto de Ingeniería, UNAM (1999) La importancia de la ingeniería en el desarrollo del país Academia de Ingeniería

5. Anexos

o Juarez Badillo, Eulalio, Rico Rodríguez, Alfonso (2004) Mecánica de Suelos 1 Fundamentos de la mecánica de suelos Mexico Limusa

o Rico Rodríguez A , Del Castillo H (2006) La Ingeniería de Suelos en las Vías Terrestres Carreteras, ferrocarriles y aeropistas Mexico, D F Limusa

o Guadarrama Robles, Fernando S (2004) Apuntes de Pavimentos y Practicas de Laboratorio Mexico, D F Varios

o Allouche, E N , Anaratnam, S T y Macleod, C W (2003) Software for Planning and Cost Control in Directional Drilling Projects Journal of construction engineering an magnagement ASCE

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