*Por el Ing. Civil Adrián Baletka
Todos sabemos que debajo de las calles de nuestras ciudades existe una compleja red de tuberías y conducciones diseñadas para garantizar el saneamiento urbano. Algunas distribuyen agua potable a los hogares, otras transportan aguas residuales hacia plantas de tratamiento, y otras desaguan las calles, previniendo inundaciones en épocas de lluvia. Ahora bien, no todos saben (aunque muchos ingenieros seguramente sí) que estas conducciones suelen tener grandes diámetros y que, en la mayoría de los casos, se instalan a profundidades “normales” de entre 1,5 y 4 metros. ¿Por qué estas profundidades? Esto responde principalmente al método de excavación a zanja abierta y sus limitaciones de equipos de excavación, rendimientos, seguridad en zanja, y básicamente a los usos y costumbres para este tipo de obras.
Sin embargo, lo que pocos conocen es que, gracias al método pipe jacking, estas profundidades tradicionales ya no son una regla. Hoy es posible proyectar conducciones instaladas a profundidades variadas de 5, 10 e incluso 30 metros, abriendo una gama de posibilidades para la infraestructura subterránea. Esta es una de las principales ventajas de esta metodología, y es precisamente lo que exploraremos a continuación.
Un poco de historia
Desde su introducción hace unos 50 años, el método pipe jacking ha evolucionado significativamente, impulsado por avances en tecnologías de construcción y materiales. En sus inicios, las tuberías de hormigón y acero eran las más utilizadas debido a su disponibilidad y resistencia mecánica. Hoy en día, con las mejoras tecnológicas, aditivos, etc., el hormigón continuó vigente absorbiendo buena parte del mercado del saneamiento. Sin embargo, presenta limitaciones como el peso elevado, la vulnerabilidad a la corrosión y las dificultades en la instalación.
Con el tiempo, la industria comenzó a explorar alternativas más avanzadas, lo que llevó al desarrollo y adopción de materiales compuestos como el plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV). Este material, que combina fibras de vidrio con matrices de resina, ha revolucionado el pipe jacking al ofrecer propiedades técnicas superiores que resuelven las limitaciones de los materiales tradicionales.
En Argentina, este método ha ganado protagonismo en las últimas dos décadas, destacándose especialmente a partir de 2016. Desde entonces, O-tek, con sus tuberías jacking de PRFV Flowtite, ha logrado posicionarse como una solución innovadora en el mercado de saneamiento, compitiendo directamente con el hormigón y consolidando su presencia en proyectos clave.
Entonces, ¿qué es el pipe Jacking?
El pipe jacking es una técnica de construcción sin zanja utilizada para la instalación subterránea de tuberías utilizando una tunelera en el frente de excavación, especialmente en áreas urbanas donde se requiere minimizar las alteraciones en la superficie, tales como tránsito y actividades comerciales y sociales (ver esquema Figura 2). El proceso se inicia con la excavación de un pozo de ataque (Figura 3), que actúa como base de la obra, alrededor del cual se coloca el equipamiento necesario, tales como la estación de comando de la tunelera y equipos complementarios, grúa, planta separadora de suelos, acopio de tuberías, etc. Todo precisamente diagramado para ocupar el menor espacio posible en la calzada.
Dentro del pozo de ataque se instala la estación de empuje hidráulico. Este sistema aplica fuerza controlada para impulsar tramos de tubería a través del subsuelo hasta un pozo de recepción, situado al final de la trayectoria diseñada.
En la parte frontal del avance, la tuneladora excava el terreno (Figura 1), retirando el material de manera eficiente. La tuneladora está equipada con sistemas de guiado, como láseres y sensores, que garantizan que la trayectoria de las tuberías se mantenga alineada con el diseño original. A medida que la tuneladora avanza, se van añadiendo nuevos segmentos de tubería en el pozo de ataque, que son empujados secuencialmente. Durante el proceso, se inyectan materiales lubricantes, como bentonita, alrededor de las tuberías para reducir la fricción con el terreno y evitar tensiones excesivas en el sistema.
Cuando la tuneladora llega al pozo de recepción, se desmonta, y las tuberías instaladas son inspeccionadas para verificar su integridad estructural y su correcto sellado.
En el proceso de hincado de tubos, se generan fuerzas resistentes que se oponen al empuje. Estas incluyen la fuerza de punta, que actúa sobre el frente de corte de la tunelera, y las fuerzas friccionales, que se ejercen a lo largo del túnel sobre la superficie exterior de la tubería. Este comportamiento es análogo al de un pilote hincado, pero aplicado en orientación horizontal. Entonces para avanzar los tubos dentro del túnel, se les aplica una fuerza de compresión axial significativa mediante los gatos hidráulicos de la estación de empuje. Por esta razón, uno de los aspectos clave en el diseño de estas tuberías es su capacidad para resistir el empuje, o como comúnmente se conoce, la fuerza de empuje (FE).
Virtudes de la tubería de PRFV
Gracias a su gran resistencia, peso ligero, superficie interior y exterior lisa, así como una larga vida útil, las tuberías son perfectamente adecuadas para instalación sin zanjas. El material compuesto PRFV presenta bajos costos de ciclo de vida y proporciona una solución global sostenible para proyectos sin zanjas.
Alta resistencia a la compresión
Las tuberías de Jacking presentan una elevada resistencia igual a 90 Mpa a la compresión y, en comparación con los materiales convencionales, una gran relación entre el espesor de la pared y el diámetro interno (ID). Los diámetros exteriores más pequeños y el menor peso son las ventajas resultantes, mientras que las tuberías siguen soportando fácilmente elevadas fuerzas de empuje.
Hincados más largos
La superficie exterior lisa y precisa de las tuberías garantiza una baja fricción durante el hincado y permite realizar hincados largos, ahorrar en estaciones de hincado intermedias, reducir cantidad de pozos de ataques/recepción y reducir así los costos de instalación.
Menor diámetro -> menor costo de maquinaria -> menor excavación
El menor diámetro externo (OD) en relación con el hormigón para iguales diámetros internos permite utilizar máquinas y equipos más pequeños. Este hecho redunda en un ahorro considerable en los costos de preparación de la obra y del pozo de ataque.
Un OD menor requiere una perforación más pequeña, lo que a su vez implica menos suelo que excavar, transportar y desechar. En comparación con, por ejemplo, el hormigón, las tuberías de PRFV reducen los residuos en más de un 25 % y, con algunos diámetros, incluso en más de un 50 %. Además, el hincado es más veloz, generando tiempos de ejecución de obra más cortos.
Finalmente, se utiliza menos bentonita para lubricar diámetros exteriores más pequeños y superficies más lisas.
Reducción de las fuerzas de hincado necesarias
Dada su superficie exterior lisa, las tuberías de PRFV no se adhieren al material húmedo del suelo. Por lo tanto, la resistencia es comparativamente baja cuando se inicia el hincado, incluso después de paradas prolongadas.
Sin corrosión por naturaleza
A diferencia de las tuberías de hormigón y acero, los productos de PRFV son intrínsecamente resistentes a la corrosión causada por los gases que se producen en las aguas residuales y cloacales.
Peso ligero, fácil manipulación
Las tuberías de PRFV no requieren equipos pesados de manipulación, lo que reduce los costos de transporte e instalación. Esto las convierte en una solución perfecta en los proyectos con espacios de instalación y de almacenaje limitados.
Transmisión ideal de las fuerzas de hincado
Las tuberías de PRFV presentan una elevada elasticidad del material, por lo que absorben fácilmente las cargas excéntricas. Permiten una transmisión óptima de las fuerzas de hincado sin anillos de distribución de la carga, lo que supone una ventaja decisiva, especialmente para los hincados en curva. Estas tuberías admiten deformaciones en las espigas, a diferencia del hormigón, que presenta una rotura frágil ante esfuerzos similares.
Superficie interior lisa
Las tuberías de PRFV tienen una superficie interna lisa y rica en resina que permite optimizar el diámetro interno respecto al hormigón para iguales requerimientos hidráulicos. Además, evita de forma duradera la acumulación y las incrustaciones, lo que se traduce en bajos costos de mantenimiento y elevados caudales incluso en pendientes bajas.
Amplia gama de diámetros, presiones y longitudes
Las tuberías Jacking de PRFV están disponibles en una amplia gama de diámetros nominales, desde OD 350mm hasta OD 2400mm, presiones de 1 a 10 bares y pueden fabricarse en varias longitudes en función de las especificaciones del proyecto.
Además, la versatilidad del PRFV permite diseñar sistemas completamente herméticos. Esto incluye la conexión de las tuberías en los pozos de ataque y recepción, donde puede integrarse una pieza especial, como una cámara o boca de registro totalmente estanca (Figura 7), también fabricada en PRFV. De este modo, se garantiza la continuidad del sistema sin riesgo de fugas ni filtraciones.
En definitiva, el pipe jacking es una técnica esencial para proyectos que requieren alta precisión, destacándose como una excelente alternativa a la instalación mediante zanja abierta. Esta metodología permite instalar tuberías en terrenos complejos sin generar grandes interferencias en la superficie. Su adaptabilidad a diversas condiciones geotécnicas y su bajo impacto ambiental la posicionan como una solución eficiente y moderna para el desarrollo de infraestructuras subterráneas.
Si bien el hormigón sigue siendo una opción viable, el PRFV ha demostrado ser una alternativa superior en términos de resistencia, durabilidad, sostenibilidad y costo-beneficio a largo plazo. Adoptar el PRFV no solo mejora el rendimiento técnico de los proyectos, sino que también contribuye a una infraestructura más sostenible y eficiente.
O-tek cuenta con más 30 años de experiencia en la fabricación de tuberías y productos en Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio (GRP/PRFV), atendiendo toda la región de Latinoamérica y el Caribe. Es líder tecnológico con productos sostenibles fabricados en materiales de avanzada para diferentes aplicaciones.
