Fundamentos del hincado de tuberías

Varios son los factores que contribuyen a un exitoso trabajo de hincado de tuberías. Entre éstos se encuentran, condiciones del terreno adecuadas, un lugar de trabajo bien configurado y equipado, una buena evacuación del suelo y, en algunos casos, cuando se enfrenta una excesiva o insuficiente fricción, saber planificar cómo superar esa dificultad .

Aunque el hincado de tuberías se puede aplicar en una amplia variedad de suelos, algunos son más apropiados que otros. Las arcillas suaves a muy suaves, limos y depósitos orgánicos, arenas sobre el nivel freático, y suelos con adoquines, piedras y otros obstáculos de tamaño significativo, presentan las condiciones más adecuados para este trabajo. Condiciones extremadamente húmedas a menudo hacen que éste sea el único medio viable de instalación.

Algo más difícil se hace en zonas de arenas medias a densas debajo del nivel freático, arcillas medianas, rígidas o duras, rocas sedimentarias degradadas, rocas blandas o muy fracturadas y suelos firmemente cementados.

La única condición de suelo difícil para el hincado de tuberías es la roca sólida. Sin embargo, en las condiciones del terreno rocoso, se puede utilizar una herramienta neumática para crear un agujero piloto, y luego la tubería puede apisonarse siguiendo el camino del agujero piloto.

Configurando la operación

Algunos aspectos que se deben tener en mente para la configuración de un terreno de trabajo son:

Pozos de acceso: por lo general se crean dos pozos de acceso en los extremos opuestos de una instalación de hincado de tuberías, uno para recibir el tubo y otro para insertarlo. El pozo de inserción (o fosa de trabajo), sólo tiene que ser lo suficientemente amplio para dar cabida a la tubería y equipos de hincado, y lo suficientemente profundo para permitir que el equipo guie la dirección y el grado de inclinación de la tubería.

Dirección: la orientación de la tubería en realidad no puede modificarse una vez iniciado el proceso de hincadoa, por lo que su alineación fundamental. Se deben implementar rieles, I-beams, soportes o canales para controlar la dirección y grado.

Sección por sección: la tubería a instalar puede ser ‘armada’ antes del hincado e insertarse en una sola operación, o por secciones. Los tramos largos se pueden instalar desde un pozo de inserción confinado por medio de una serie de segmentos cortos.

Herramienta de hincado y corona: La herramienta de hincado es fijada a una corona y se posicionan detrás de la tubería. Cuando está configurada apropiadamente, la corona permitirá una completa transferencia de la energía del martillo a la carcasa.

Poder: la herramienta debe tener la energía suficiente para superar una serie de fuerzas opuestas. Una de ellas es la resistencia del material al cabezal o borde delantero de la tubería. Otros son el aumento de fricción creada entre el tubo y el suelo y el aumento de peso del material dentro de la tubería (‘despojos’) al avanzar la instalación. Un compresor de aire o grupo de compresores de aire suministra la fuerza neumática requerida.

Evacuación de despojos

En la mayoría de los hincados de tuberías de gran diámetro, el cabezal del tubo se deja abierto para “tragar” los despojos a medida que avanza. En tramos cortos éstos se retiran luego de finalizada la instalación. En tramos más largos deben ser removidos periódicamente a medida que se agregan secciones, de manera que la energía del impacto solo comprometa el desplazamiento de la tubería y no remueva la masa acumulada en su interior. Los despojos no eliminados en las tandas largas pueden degradar el rendimiento del hincado hasta el rechazo, momento en el que el tubo no se puede mover más.

Una vez que el tubo o la carcasa están en su lugar, los despojos se pueden eliminar por cualquier método que prefiera el contratista.

Enfrentando la fricción

Los martillos de hincado disponibles actualmente proporcionan millones de libras de fuerza por periodos relativamente largos. A través de este método se han completado proyectos con carcasas de 76 cm por más de 122 metros. Largos recorridos y diámetros excepcionalmente grandes, con el tiempo exponen a la tubería de acero y a la herramienta de hincado a sus límites físicos. Gran parte de esta fuerza de oposición es debido a la fricción.

Mientras que la fricción excesiva es contraproducente, algo de fricción es necesaria para evitar que el tubo se retraiga con cada retorno del pistón interno de la herramienta de hincado. Varias son las medidas que pueden tomarse, ya sea para una fricción excesiva o insuficiente, a saber, ampliar el cabezal o borde de ataque con bandas internas y externas llamadas "zapatos de corte de suelo", y engrasar la tubería y el suelo circundante con fluidos reducen la fricción. También contrapesar la tubería con equipo pesado puede mantener el progreso de avance hasta lograr una suficiente fricción del suelo.

Joe Bradfield es escritor senior de Ellenbecker Communications, una empresa internacional de comunicaciones especializada en la industria de la perforación, la minería y la construcción.