Desarrollo de una metodología para la selección de la tecnología sin zanja

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TESIS DE MAESTRÍA

INGENIERÍA CIVIL

DESARROLLO DE UNA METODOLOGÍA PARA LA SELECCIÓN

DE LA TECNOLOGÍA SIN ZANJA ÓPTIMA PARA LA

CONSTRUCCIÓN DE REDES URBANAS DE AGUA

PRESENTADO POR:

JEISSON ORLANDO LEÓN CARVAJAL

ASESOR: JUAN GUILLERMO SALDARRIAGA VALDERRAMA

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA, Departamento

de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

ENERO, 2025

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Universidad de los Andes
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA
Desarrollo de una metodología para la selección de la tecnología sin
zanja óptima para la construcción de redes urbanas de agua

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

AGRADECIMIENTOS

Primeramente a Dios, quien ha forjado mi camino y me ha dirigido por el sendero
correcto.

Infinitas gracias a mis padres, quienes me han apoyado en todas mis decisiones, quienes
me han ayudado a aprender de mis errores y me han enseñado a no rendirme ante nada,
por su apoyo y amor incondicional.

Al Ingeniero Juan Guillermo Saldarriaga, asesor del proyecto, por permitirme aprender
de él, por la paciencia que tuvo para guiarme en este proceso, por su sabiduría, tiempo y
dedicación.

Al Ingeniero Juan José Hoyo, quien fue partícipe del proyecto como asesor externo,
dándome la oportunidad de recurrir a su capacidad y conocimiento, esto, mediante el
apoyo en el desarrollo de la caracterización de las diferentes tecnologías de instalación de
tubería sin zanja desde un aspecto práctico.

Finalmente, agradezco a mis demás familiares, amigos, profesores, compañeros de
trabajo y estudio y en especial a mi pareja, quienes me acompañaron a lo largo del
desarrollo de mi tesis y cada día me enseñaron cosas nuevas.

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Tesis II

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 12

OBJETIVOS ......................................................................................................... 14

2.1

Objetivo General ............................................................................................ 14

2.2

Objetivos Específicos ..................................................................................... 14

MARCO TEÓRICO ............................................................................................. 15

3.1

Tecnologías sin zanja o Trenchless ............................................................... 15

3.1.1

Clasificación de las tecnologías sin zanja ................................................ 15

3.2

Horizontal Auger Boring ............................................................................... 17

3.2.1

Tipos de métodos Auger Boring ............................................................... 18

3.2.2

Ventajas .................................................................................................... 20

3.2.3

Desventajas ............................................................................................... 20

3.3

Horizontal Directional Drilling ..................................................................... 20

3.3.1

Tipos de perforación horizontal dirigida .................................................. 23

3.3.2

Ventajas .................................................................................................... 24

3.3.3

Limitaciones ............................................................................................. 24

3.4

Pipe Ramming ................................................................................................ 24

3.4.1

Ventajas .................................................................................................... 25

3.4.2

Limitaciones ............................................................................................. 25

3.5

Método de Microtunelado ............................................................................. 26

3.5.1

Tipos de microtunelado ............................................................................ 28

3.5.2

Ventajas .................................................................................................... 29

3.5.3

Limitaciones ............................................................................................. 30

3.6

Método Pilot Tube ......................................................................................... 30

3.6.1

Ventajas .................................................................................................... 31

3.6.2

Limitaciones ............................................................................................. 31

3.7

Direct Pipe o Pipe Thrusting ......................................................................... 31

3.7.1

Ventajas .................................................................................................... 32

3.7.2

Limitaciones ............................................................................................. 33

3.8

Métodos de Compactación ............................................................................ 33

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Tesis II

3.8.1

Tipos de métodos de compactación .......................................................... 34

3.8.2

Ventajas .................................................................................................... 35

3.8.3

Limitaciones ............................................................................................. 36

3.9

Redes urbanas de agua .................................................................................. 36

3.10

Materiales de tubería ................................................................................. 37

3.11

Suelo, sus tipos y clasificación ................................................................... 41

3.11.1

Horizontes (capas) del suelo ................................................................. 41

3.11.2

Tipos de suelo ....................................................................................... 42

3.11.3

Clasificación del suelo .......................................................................... 43

3.12

Cantos rodados o bolos .............................................................................. 44

3.13

Roca ............................................................................................................. 44

METODOLOGÍA ................................................................................................. 46

ESTADO DEL ARTE .......................................................................................... 48

5.1

Diámetro de la tubería a instalar .................................................................. 50

5.2

Longitud de instalación ................................................................................. 53

5.3

Material de la tubería a instalar ................................................................... 57

5.4

Espacio requerido para la ejecución de los trabajos .................................. 61

5.5

Profundidad de instalación ........................................................................... 65

5.6

Condiciones de suelo aptas para la instalación ........................................... 68

5.7

Precisión de la instalación ............................................................................. 73

5.8

Productividad o tasa de avance .................................................................... 75

5.9

Emisiones de CO

durante la instalación ..................................................... 78

5.10

Costos promedio de instalación ................................................................. 86

5.11

Resultados del estado del arte ................................................................... 95

CASOS DE IMPLEMENTACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS SIN ZANJA 109

6.1

PERFOTÉCNICA ....................................................................................... 109

6.2

Instituto de Desarrollo Urbano – IDU ....................................................... 112

6.3

BESSAC ANDINA ....................................................................................... 113

6.4

PERFHORA ................................................................................................. 115

DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA PARA LA SELECCIÓN DE LA

TECNOLOGÍA SIN ZANJA ÓPTIMA ................................................................... 116

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Tesis II

CASO DE ESTUDIO ......................................................................................... 123

CONCLUSIONES .............................................................................................. 130

10.

RECOMENDACIONES ................................................................................. 133

11.

REFERENCIAS .............................................................................................. 134

12.

ANEXOS .......................................................................................................... 140

12.1

ANEXO 1. ÍNDICES IPC SERIE DE EMPALME 100 (DIGITAL) .. 140

12.2

ANEXO 2. METODOLOGÍA DE SELECCIÓN TECNOLOGÍA SIN

ZANJA (DIGITAL) ................................................................................................ 140

12.3

ANEXO 3. ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD – NIVEL 1 (ASPECTOS

DEL SITIO) ............................................................................................................. 140

12.4

ANEXO

ANÁLISIS

SENSIBILIDAD

– NIVEL 2

(CARACTERÍSTICAS DE LA TUBERÍA A INSTALAR) ............................... 148

12.5

ANEXO

ANÁLISIS

SENSIBILIDAD

– NIVEL 3

(CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO) ................................................................ 159

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Tesis II

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 Divisiones principales de los métodos de excavación sin zanja. Adaptado de: (Najafi, Gokhale,

R. Calderón, & Ma, 2021) ................................................................................................................. 16

Figura 2 Métodos de construcción sin zanja. Adaptado de: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021) 16

Figura 3 Métodos de perforación horizontal de tierra a analizar. Adaptado de: (Najafi, Gokhale, R.

Calderón, & Ma, 2021) ...................................................................................................................... 17

Figura 4 Esquema general de aplicación del método Auger Boring. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023) . 18

Figura 5 Auger Boring tipo Track-Type. Fuente: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021) ............... 19

Figura 6 Auger Boring tipo Cradle-Type. Fuente: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021) .............. 20

Figura 7 Proceso de instalación de la perforación piloto. Fuente: (Santiago, 2015)................................... 21

Figura 8 Proceso de ensanchamiento de la perforación piloto. Fuente: (Santiago, 2015) .......................... 22

Figura 9 Eslabón para sujetar la tubería a instalar y ensanchador. Fuente: (Technologies, 2023) ............. 23

Figura 10 Ejemplo de cabezales de perforación para aplicaciones pequeñas. Fuente: (Wuxi Caston Drill

Tools Co., 2023) ................................................................................................................................ 23

Figura 11 Brocas de perforación de diferentes diámetros y formas para realización de la perforación

piloto. Fuente: Terra Trenchless Technologies .................................................................................. 23

Figura 12 Esquema del proceso del método Pipe Ramming. Fuente: (Santiago, 2015) ............................. 25

Figura 13 Esquema del sistema de excavación con microtuneladora. Fuente: (Santiago, 2015)................ 26

Figura 14 Máquina microtuneladora SL60P. Fuente: (Akkerman, 2023) .................................................. 27

Figura 15 Aspecto pozo de lanzamiento del método de microtunelado. Fuente: (Santiago, 2015) ............ 27

Figura 16 Aspecto pozo de salida del método de microtunelado. Fuente: (Santiago, 2015) ...................... 28

Figura 17 Sistema de perforación por microtunelado tipo lodo. Fuente: (HERRENKNECHT, 2023) ...... 29

Figura 18 Sistema de perforación por microtunelado tipo sinfines. Fuente: (HERRENKNECHT, 2023) . 29

Figura 19 Proceso de perforación de la tubería piloto. Fuente: Obtenido de Akkerman en (Najafi,

Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021) .................................................................................................. 30

Figura 20 Proceso de instalación tubería final. Fuente: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021) ...... 31

Figura 21 Esquema del proceso Direct Pipe y sus componentes. Fuente: (HERRENKNECHT, 2023) .... 32

Figura 22 Ejemplo de cabezas de perforación. Fuente: (Santiago, 2015) ................................................... 34

Figura 23 Martillo impactador. Fuente: (COPPARD, 2023) ...................................................................... 35

Figura 24 Proceso de ejecución del método de perforación percusiva por impacto. Fuente: (Santiago,

2015) .................................................................................................................................................. 35

Figura 25 Horizontes (capas) del suelo. Fuente: (Laboratorio, 2024) ........................................................ 42

Figura 26 Comparación de tamaños entre la arena, limo y arcilla. Fuente: (Laboratorio, 2024) ............... 43

Figura 27 Diagrama de flujo del proceso metodológico del proyecto ........................................................ 47

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Figura 28 Resultados de las emisiones de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Auger

Boring ................................................................................................................................................ 79

Figura 29 Resultados de las emisiones de CO

durante la instalación de tubería mediante el método

Horizontal Directional Drilling .......................................................................................................... 82

Figura 30 Resultados de las emisiones de CO

durante la instalación de tubería mediante el método

Microtunelado .................................................................................................................................... 84

Figura 31 Resultados de las emisiones de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Pilot

Tube ................................................................................................................................................... 85

Figura 32 Costo-efectividad de las tecnologías sin zanja con respecto al zanjado (Dólar del año 1999).

Fuente: (Kumar & Patel, 2019).......................................................................................................... 90

Figura 33 Costo recomendado por pie lineal para los métodos de construcción sin zanja (Dólar del año

2004). Fuente: (Kumar & Patel, 2019) .............................................................................................. 90

Figura 34 Comparativo de costos de la instalación y suministro de tubería. Fuente: (Chaves Pabón,

Cárdenas Moreno, Avilez Romero, & Barajas Bernal, 2018)............................................................ 92

Figura 35 Comparación del costo estimado (US$/pie lineal) por tecnología para el caso de estudio.

Fuente: (Ariaratnam, Piratla, Cohen, & Olson, 2013) ....................................................................... 93

Figura 36 Reporte del proyecto de instalación de tuberías de alcantarillado mediante el método Auger

Boring en el Aeropuerto El Dorado. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023) ........................................ 109

Figura 37 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Auger

Boring en la Calle 183 de Bogotá. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023) ........................................... 110

Figura 38 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Pipe

Ramming en Villavicencio. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023) ..................................................... 111

Figura 39 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Pipe

Ramming en Barranca de Upía. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023) ............................................... 112

Figura 40 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método

Microtunelado en la Avenida 68 de Bogotá. Fuente: (Instituto de Desarrollo Urbano, 2023) ........ 113

Figura 41 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Auger

Boring en Zamora, España. Fuente: (PERFHORA, 2023) .............................................................. 115

Figura 42 Información reportada para la tecnología sin zanja Microtunelado ......................................... 117

Figura 43 Interfaz gráfica primer nivel de evaluación de las tecnologías sin zanja – Aspectos del sitio . 118

Figura 44 Interfaz gráfica segundo nivel de evaluación de las tecnologías sin zanja – Características de la

tubería a instalar ............................................................................................................................... 119

Figura 45 Interfaz gráfica tercer nivel de evaluación de las tecnologías sin zanja – Características del

diseño ............................................................................................................................................... 120

Figura 46 Interfaz gráfica cuarto nivel de la metodología – Aspectos varios ........................................... 121

Figura 47 Localización del proyecto IDU-1746-2014. Tomado de: (Rodriguez Gutierrez, Molano Garay,

& Vargas Manrique, 2016) .............................................................................................................. 123

Figura 48 Planta del tramo de alcantarillado propuesto para la conexión del Pozo 95 con el Pozo 2, a

instalar mediante tecnología sin zanja. Tomado de: (Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas
Manrique, 2016) .............................................................................................................................. 124

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Figura 49 Perfil del tramo de alcantarillado propuesto para la conexión del Pozo 95 con el Pozo 2, a

Figura 50 Resultados del primer nivel de evaluación del caso de estudio ................................................ 126

Figura 51 Resultados del segundo nivel de evaluación del caso de estudio ............................................. 127

Figura 52 Resultados del tercer nivel de evaluación del caso de estudio ................................................. 128

Figura 53 Valores obtenidos en el cuarto nivel de la metodología para el caso de estudio ...................... 129

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Grupos de clasificación del suelo según la Norma ASTM D2487, 2017 ...................................... 44

Tabla 2 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Auger Boring ................................ 50

Tabla 3 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Horizontal Directional Drilling ..... 51

Tabla 4 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Pipe Ramming ............................... 51

Tabla 5 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Microtunelado ............................... 52

Tabla 6 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Pilot Tube ...................................... 52

Tabla 7 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Direct Pipe .................................... 52

Tabla 8 Rango de diámetros de aplicación en milímetros de los Métodos de Compactación .................... 53

Tabla 9 Longitud de instalación en metros del método Auger Boring ....................................................... 53

Tabla 10 Longitud de instalación en metros del método Horizontal Directional Drilling .......................... 54

Tabla 11 Longitud de instalación en metros del método Pipe Ramming ................................................... 54

Tabla 12 Longitud de instalación en metros del método Microtunelado .................................................... 55

Tabla 13 Longitud de instalación en metros del método Pilot Tube .......................................................... 56

Tabla 14 Longitud de instalación en metros del método Direct Pipe ......................................................... 57

Tabla 15 Longitud de instalación en metros de los Métodos de Compactación ......................................... 57

Tabla 16 Material de tubería instalable mediante el método Auger Boring ............................................... 58

Tabla 17 Material de tubería instalable mediante el método Horizontal Directional Drilling .................... 58

Tabla 18 Material de tubería instalable mediante el método Pipe Ramming ............................................. 59

Tabla 19 Material de tubería instalable mediante el método Microtunelado .............................................. 59

Tabla 20 Material de tubería instalable mediante el método Pilot Tube .................................................... 60

Tabla 21 Material de tubería instalable mediante el método Direct Pipe ................................................... 60

Tabla 22 Material de tubería instalable mediante los Métodos de Compactación ...................................... 60

Tabla 23 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Auger Boring .................. 61

Tabla 24 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Horizontal Directional

Drilling .............................................................................................................................................. 62

Tabla 25 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Pipe Ramming ................ 63

Tabla 26 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Microtunelado ................. 63

Tabla 27 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Pilot Tube ....................... 64

Tabla 28 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Direct Pipe ...................... 64

Tabla 29 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante los Métodos de Compactación ......... 65

Tabla 30 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Auger Boring ........... 66

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Tabla 31 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Horizontal Directional

Drilling .............................................................................................................................................. 66

Tabla 32 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Pipe Ramming ......... 66

Tabla 33 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Microtunelado .......... 66

Tabla 34 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Pilot Tube ................ 67

Tabla 35 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Direct Pipe ............... 67

Tabla 36 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante los Métodos de Compactación .. 67

Tabla 37 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Auger Boring .... 68

Tabla 38 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Horizontal

Directional Drilling ............................................................................................................................ 69

Tabla 39 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Pipe Ramming .. 70

Tabla 40 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Microtunelado .. 71

Tabla 41 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Pilot Tube ......... 71

Tabla 42 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Direct Pipe ........ 72

Tabla 43 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante los Métodos de

Compactación .................................................................................................................................... 72

Tabla 44 Nivel de precisión logrado mediante el método Auger Boring ................................................... 73

Tabla 45 Nivel de precisión logrado mediante el método Horizontal Directional Drilling ........................ 73

Tabla 46 Nivel de precisión logrado mediante el método Pipe Ramming .................................................. 74

Tabla 47 Nivel de precisión logrado mediante el método Microtunelado .................................................. 74

Tabla 48 Nivel de precisión logrado mediante el método Pilot Tube ......................................................... 74

Tabla 49 Nivel de precisión logrado mediante el método Direct Pipe ....................................................... 75

Tabla 50 Nivel de precisión logrado mediante los Métodos de Compactación .......................................... 75

Tabla 51 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Auger Boring................................ 75

Tabla 52 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Horizontal Directional Drilling .... 76

Tabla 53 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Pipe Ramming .............................. 76

Tabla 54 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Microtunelado .............................. 76

Tabla 55 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Pilot Tube ..................................... 77

Tabla 56 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Direct Pipe ................................... 77

Tabla 57 Productividad o tasa de avance lograda mediante los Métodos de Compactación ...................... 77

Tabla 58 Rango de costos de instalación para las tecnologías sin zanja analizadas. Adaptado de:

(Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique, 2016) ................................................... 87

Tabla 59 Rango de costos de instalación reportados por (Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas

Manrique, 2016) ajustados a valor presente ...................................................................................... 89

Tabla 60 Costo recomendado por metro lineal reportados por (Kumar & Patel, 2019) ajustados a valor

presente .............................................................................................................................................. 91

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Tabla 61 Costos reportados por (Chaves Pabón, Cárdenas Moreno, Avilez Romero, & Barajas Bernal,

2018) ajustados a valor presente ........................................................................................................ 92

Tabla 62 Costos obtenidos por metro lineal reportados por (Ariaratnam, Piratla, Cohen, & Olson, 2013)

ajustados a valor presente .................................................................................................................. 94

Tabla 63 Costos promedio de instalación mediante Microtunelado según el Sistema de Avalúo e

Infraestructura (SAI) .......................................................................................................................... 94

Tabla 64 Cuadro comparativo del rango de diámetro de aplicación en milímetros .................................... 96

Tabla 65 Cuadro comparativo de la longitud máxima de instalación en metros ........................................ 96

Tabla 66 Cuadro comparativo del material de tubería instalable ............................................................... 97

Tabla 67 Cuadro comparativo del espacio requerido para la instalación ................................................... 98

Tabla 68 Cuadro comparativo de la profundidad de instalación en metros ................................................ 99

Tabla 69 Cuadro comparativo del tipo de suelo idóneo para la instalación................................................ 99

Tabla 70 Cuadro comparativo del nivel de precisión de la instalación .................................................... 101

Tabla 71 Cuadro comparativo de la productividad de la instalación ........................................................ 102

Tabla 72 Cuadro comparativo de las emisiones de CO

generadas durante la instalación de tubería ...... 102

Tabla 73 Resumen de los costos de instalación por metro lineal indexados según los valores reportados

por las diferentes referencias ........................................................................................................... 103

Tabla 74 Costo promedio de instalación de las diferentes tecnologías sin zanja para diferentes diámetros

......................................................................................................................................................... 105

Tabla 75 Costo promedio de instalación de cada tecnología sin zanja ..................................................... 107

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1. INTRODUCCIÓN

En  Colombia  y  el  mundo,  actualmente  la  gran  conglomeración  de  la  población  en  los
centros  urbanos  ha  conllevado  al  crecimiento  y  desarrollo  agigantado  de  las
urbanizaciones. Esta situación genera un incremento en las demandas presentes y futuras
del suministro de servicios públicos de las nuevas áreas urbanas, por ende, se genera el
requerimiento de la construcción de nuevas redes de suministro de agua, redes de drenaje
de  aguas  residuales  y  pluviales,  redes  de  gas,  redes  eléctricas,  redes  de
telecomunicaciones, entre otras; o en su defecto, se requiere realizar la reconformación,
reemplazo  y/o  reparación  de  las  redes  existentes,  con  el  fin  de  garantizar  una  oferta
adecuada  a  la  población  actual  y  futura,  y  generar  buenas  condiciones  de  vida  a  esta
misma.

Regularmente en Colombia, este tipo de actividades bien sea la construcción de nuevas
redes o la reparación de estas se realiza mediante los procedimientos técnicos de zanjado,
en el cual se debe abrir una zanja en el suelo siguiendo el trazado de la tubería para instalar
los  tramos  necesarios  de  la  red,  posteriormente,  la  zanja  se  rellena  y  se  compacta  y,
finalmente  se  construye  la  estructura  final  de  rasante  para  finalizar  el  proceso  y  dejar
funcionales las áreas de trabajo. Estos procedimientos generan grandes afectaciones en el
día  a  día  de  la  población,  puesto  que,  se  realizan  bloqueos  en  calles  principales  o
secundarias  durante  el  tiempo  de  la  ejecución  de  las  actividades,  lo  cual  conlleva  a  la
generación  de  atascos  en  la  malla  vial  de  las  ciudades,  y  causa  inconformidades  y
malestares  a  todos  sus  pobladores.  Debido  a  lo  anterior,  se  requiere  desarrollar  una
logística  adecuada  del  tránsito  de  la  ciudad  para  ejecutar  las  construcciones  y/o
reparaciones de las redes enterradas sin presentar inconvenientes durante los procesos de
zanjado.

Sin embargo, hoy en día, existen nuevas tecnologías que permiten el desarrollo de estos
proyectos  de  construcción  y/o  reparación  de  redes  enterradas  sin  necesidad  del  uso  de
zanjado, lo cual permite la ejecución de los trabajos sin afectar de una manera muy directa
las actividades diarias de las personas. De igual forma, este tipo de tecnologías, permiten
el  desarrollo  de  proyectos  de  redes  enterradas  a  grandes  profundidades  con  un  menor
tiempo  de  construcción,  menor  requerimiento  de  movimiento  de  tierras  y  en  algunos
casos con un menor costo.

Cada una de estas tecnologías se desarrolla mediante diferentes procedimientos y con el
uso de diversos equipos que permiten la instalación de redes enterradas sin necesidad de
zanjado. De igual forma, cada tecnología cuenta con unas condiciones físicas requeridas
en el área de estudio y además, cuenta con ciertas limitaciones con relación a la naturaleza
de la red, las cuales pueden ser, tipo de suelo (geología), topografía, nivel freático,
disponibilidad de espacio, catastro de redes existentes, diámetros y materiales de tuberías,
nivel de precisión, profundidades máximas y mínimas, entre otras. El conjunto de las

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condiciones encontradas en el sitio de ejecución del proyecto y las premisas del diseño
determinarían la factibilidad o imposibilidad del uso de cada una de las tecnologías.

En el presente trabajo se desarrollará un estudio de las diferentes tecnologías sin zanja o
Trenchless reportadas en la literatura y las más habituales del mercado regional, sin contar
con  algunas  otras  menos  usuales.  Con  esta  investigación  se  busca  determinar  las
características técnicas, los procesos constructivos y las condiciones requeridas para la
ejecución  de  cada  una  de  estas  para  la  construcción  de  redes  urbanas  de  agua  (agua
potable  y  alcantarillado).  Se  realizará  una  comparación  técnica  y  económica  entre  las
tecnologías y se desarrollará una metodología para la selección de la tecnología óptima a
usar  para  las  condiciones  existentes  del  área  y  las  premisas  de  diseño  de  un  proyecto
específico.

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2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

Desarrollar una metodología para la selección de la tecnología sin zanja óptima a usar
para la construcción de un proyecto de redes urbanas de agua.

2.2 Objetivos Específicos

• Realizar una búsqueda bibliográfica de diferentes tecnologías sin zanja factibles a

utilizar para la construcción de redes urbanas de agua.

• Describir las características y requerimientos técnicos de cada una de las tecnologías

sin zanja estudiadas de acuerdo con la información recopilada.

• Comparar técnica y económicamente las tecnologías sin zanja estudiadas, mostrando

los diferentes parámetros diferenciadores entre estas.

• Describir diferentes casos de implementación de tecnologías sin zanja en la

construcción de redes urbanas de agua.

• Desarrollar una metodología de selección de la tecnología sin zanja más apropiada a

usar para la construcción de redes urbanas de agua, esta, teniendo en cuenta la
información de entrada definida para un proyecto específico y las condiciones
presentes en el área de este.

• Establecer un caso de estudio que pueda ser evaluado por medio de la metodología

desarrollada.

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3. MARCO TEÓRICO

3.1 Tecnologías sin zanja o Trenchless

Las tecnologías sin zanja son un conjunto de metodologías para la instalación de
infraestructura subterránea que prescinden de la realización de excavaciones en la
longitud del trayecto, evitando así mayores afectaciones en superficie, ya que requieren
una excavación mínima en el acceso y en la salida de la tubería (Sánchez, 2018).

Este tipo de tecnologías se utiliza para la renovación, recuperación y/o construcción de
redes de servicio enterradas, entre las cuales se pueden mencionar las redes de acueducto,
alcantarillado, gas, comunicaciones, eléctricas, oleoductos, entre otros.

Las tecnologías sin zanja permiten optimizar los tiempos y costos de ejecución, al igual
que reducir los impactos ambientales y urbanos generados por los métodos tradicionales
de excavación a cielo abierto, específicamente en interferencias como: cruces de vías,
canales, ríos, humedales, vías férreas, pistas de aterrizaje y calles de rodaje, entre otras
interferencias que presentan los trazados de los diferentes servicios enterrados
(PERFOTÉCNICA, 2023).

A continuación, se listan algunas ventajas del uso de tecnologías sin zanja en la
construcción de nuevas redes de acuerdo con (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

• Minimizan la necesidad de alterar el entorno existente, el tráfico o las áreas de vivienda

y trabajo congestionadas.

• Requieren menos espacio subterráneo, lo que minimiza las posibilidades de interferir

con los servicios públicos existentes o las tuberías abandonadas.

• Requieren un área de trabajo menos expuesta y, por lo tanto, son más seguras para los

trabajadores como para la comunidad.

• Reduce o elimina la necesidad de remoción de desechos y minimiza el daño al

pavimento (se ha observado que la esperanza de vida de los pavimentos se reduce hasta
en un 60% con las reparaciones por excavación) y la perturbación de otros servicios
públicos.

3.1.1 Clasificación de las tecnologías sin zanja

Los métodos de Tecnologías Trenchless, se dividen en 2 áreas principales: Métodos de
construcción sin zanja y métodos de renovación sin zanja. Los métodos de construcción
sin zanja incluyen todos los métodos para nuevas instalaciones de servicios públicos y
tuberías, donde una nueva tubería o servicio público es instalado. Los métodos de
renovación sin zanja incluyen todos los métodos de renovación y/o rehabilitación de un

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sistema de tuberías o servicio público existente (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma,
2021). Cada una de estas categorías principales se divide en subcategorías.

Figura 1 Divisiones principales de los métodos de excavación sin zanja. Adaptado de: (Najafi, Gokhale, R. Calderón,

& Ma, 2021)

El presente trabajo se enfocará en el análisis de las tecnologías sin zanja para la
construcción de nuevas redes, por lo cual, a continuación, se muestra la clasificación de
los diferentes métodos presentes en esta área.

Figura 2 Métodos de construcción sin zanja. Adaptado de: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021)

Los métodos de construcción sin zanja que requieren ingreso de personal se usan
comúnmente para instalación de sistemas de gran envergadura, donde se manejan

Métodos de

Tecnologías sin Zanja

Métodos de

construcción sin zanja

Métodos de

renovación sin zanja

Métodos de

construcción sin zanja

Requiere ingreso de

personal

Pipe/Box Jacking

Túneles para servicios

No requiere ingreso de

personal

Perforación horizontal

de tierra

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diámetros superiores a 3 m, como puede ser la ejecución de túneles o cajones empujados.
Dado que el trabajo se basa en la investigación de tecnologías factibles a usar para la
construcción de redes urbanas de agua, se tendrán en cuenta únicamente los métodos de
construcción sin zanja que no requieren el ingreso de personal al desarrollo de actividades
dentro de las tuberías a instalar. En la siguiente Figura, se muestran los diferentes métodos
de construcción sin zanja que se describirán y analizarán en el desarrollo del trabajo.

Figura 3 Métodos de perforación horizontal de tierra a analizar. Adaptado de: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma,

2021)

A continuación, se presenta la descripción de cada una de las tecnologías que se evaluarán
en este trabajo de investigación.

3.2 Horizontal Auger Boring

Horizontal Auger Boring es un método bien establecido para la instalación de tubería sin
zanja,  es  ampliamente  usado  para  la  instalación  de  tuberías  y  carcasas  de  acero  bajo
terraplenes  de  ferrocarriles  y  carreteras.  Es  un  método  económico  de  instalación  de
tubería  que  puede  ser  usado  en  una  variedad  de  condiciones  de  suelo  para  prevenir  el
corte en pavimentos y reducir las interrupciones del tráfico. La operación de este método

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requiere de un pozo de entrada y de un pozo de salida. El equipo de perforación incluye
la máquina perforadora, las carcasas, los sinfines y la cabeza de corte. El alineamiento
vertical de la operación del Auger Boring puede ser controlado por el uso de un nivel de
agua. Sin embargo, es difícil controlar el alineamiento vertical en la operación sin
instrumentación especial (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

La perforación se realiza mediante el corte con un eje de broca equipada con bordes de
corte tipo cincel. La perforación se puede realizar en diferentes tipos de suelos (arenosos,
arcillosos, canto rodados y roca), y se realiza utilizando una cabeza de corte giratoria que
se abre camino entre el  suelo,  mientras  que la fuerza de hincado la proporcionan unos
cilindros de empuje hidráulico. La cabeza cortante está unida al extremo delantero de una
cadena  sinfín.  El  material  sobrante  se  transporta  de  vuelta  al  pozo  de  entrada  por  la
rotación  del  tornillo dentro de la tubería de  acero. La tubería de acero y las  diferentes
secciones del tornillo sinfín se van añadiendo a medida que la máquina avanza (Santiago,
2015). En la siguiente figura se puede observar el esquema general del método.

Figura 4 Esquema general de aplicación del método Auger Boring. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023)

3.2.1 Tipos de métodos Auger Boring

Existen dos tipos de métodos Auger Boring, uno es el método Track-Type y el otro es el
método Cradle-Type.

Track-Type

Este  método  emplea  otros  equipos  aparte  de  la  máquina  perforadora,  las  carcasas,  los
sinfines  y  la  cabeza  de  corte.  Los  equipos  adicionales  pueden  ser  un  sistema  de
lubricación de la carcasa, un sistema de dirección, un sistema de localización y una banda
de borde de ataque para la operación de la carcasa. La máquina perforadora está ubicada
en la oruga o el carril y se mueve hacia adelante y hacia atrás a lo largo de este, mientras
proporciona  fuerza  de  empuje  y  rotación  a  los  sinfines  y  a  la  carcasa  durante  la
perforación (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021). En la siguiente figura se puede
observar la operación del método Auger Boring tipo Track-Type.

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Figura 5 Auger Boring tipo Track-Type. Fuente: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021)

Cradle-Type

El método de perforación Auger Boring tipo Cradle-Type es adecuado para proyectos que
cuentan con una servidumbre adecuada (espacio disponible). El tamaño del pozo de
perforación (pozo de entrada) está en función del diámetro de la carcasa a instalar. Este
método se utiliza comúnmente en proyectos de oleoductos a campo traviesa donde se
encuentran disponibles grandes derechos de vía.

Este método ofrece la ventaja de que todo el trabajo se realiza a nivel del suelo en lugar
de en el pozo. El pozo de perforación se excava varios pies más profundo que la parte
inferior de la tubería de revestimiento para dejar espacio para la recolección de desechos
y agua a medida que se va perforando. El método no requiere estructuras de empuje, sin
embargo se debe instalar de forma segura un sistema de soporte que está sostenido por
una grúa ubicada en el terraplén del pozo de entrada, el cual realiza el empuje de tubería
(Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021). En la siguiente figura se puede observar la
operación del método Auger Boring tipo Cradle-Type.

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Figura 6 Auger Boring tipo Cradle-Type. Fuente: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021)

3.2.2 Ventajas

La principal ventaja del método Auger Boring es que la carcasa es instalada a medida que
se va realizando la perforación. Por eso, no hay perforación que no se encuentre revestida,
lo cual reduce sustancialmente la probabilidad de derrumbe, lo que a su vez podría causar
hundimiento de la superficie. Además, este método se puede utilizar en una amplia
variedad de tipos de suelo, lo que lo convierte en un método versátil (Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021).

3.2.3 Desventajas

El método Auger Boring requiere diferentes tamaños de cabezas de corte y sinfines para
cada carcasa, lo cual implica una inversión sustancial en equipo. Este método requiere la
construcción de un pozo de perforación y una configuración inicial precisa. La operación
puede no ser exitosa en arenas corrientes y suelos inestables y puede requerir la extracción
de agua por debajo del nivel freático (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

3.3 Horizontal Directional Drilling

El método Horizontal Directional Drilling (Perforación Horizontal Dirigida) es una
técnica para instalar tubos o acometidas subterráneas, utilizando un taladro o plataforma
de perforación superficial desde donde se proyecta un cable de perforación en un ángulo
suave respecto a la superficie y que posee capacidad de seguimiento y dirección. El cable
de perforación crea un núcleo piloto de perforación vacío en una trayectoria

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esencialmente  horizontal  o  en  arco  suave,  que  puede  posteriormente  ampliarse  a  un
diámetro  mayor  durante  la  operación  secundaria,  la  cual  incluye  básicamente  la
excavación  y  retirada  del  material  que  conforma  el  tubo  o  acometida  (Instituto
Colombiano  de  Normas  Técnicas  y  Certificación  (ICONTEC),  2012).  Los  equipos
utilizados  son  hidráulicos  y  son  capaces  de  generar  3  fuerzas:  empuje,  rotación  y  tiro
(Sánchez, 2018).

El sistema permite el cruce de grandes ríos, carreteras, autopistas, montañas y cualquier
obstáculo natural, puesto que, al utilizar lodos de perforación, puede perforar bajo nivel
freático de forma rápida y eficaz. Se debe tener cuidado para no interferir con las redes
de otros servicios como energía, gas, acueducto y alcantarillado existentes (Empresas
Públicas de Medellín (EPM), 2017).

El método se puede describir como un proceso de dos etapas. A continuación, se
evidencia la descripción de cada una de estas, las cuales fueron tomadas de (Santiago,
2015).

En la primera etapa se realiza un sondeo piloto a lo largo de una trayectoria planificada,
usando tanto el empuje en la plataforma de perforación, como la rotación de las varillas
de perforación  para  avanzar poco  a poco  en esa  dirección.  La perforación  piloto  se va
monitorizando y maniobrando por un detector que va recibiendo la señal por una sonda
que se encuentra instalada en un portasonda ubicado en la parte de atrás de la broca. Ésta
se  va  guiando  de  acuerdo  con  un  diseño  realizado  con  anterioridad,  y  le  da  los  datos
necesarios para realizar el cruce sin afectar ningún servicio público existente en el sitio
del cruce. El sondeo piloto se perfora con un diámetro de 2,5 a 12,5 cm a lo largo de la
línea central  del  diseño  propuesto.  A continuación, se puede observar  el  proceso de la
perforación piloto.

Figura 7 Proceso de instalación de la perforación piloto. Fuente: (Santiago, 2015)

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En  la  segunda  etapa  del  proceso,  tras  completarse  la  perforación  piloto,  se  une  un
retroensanchador o escarificador al extremo de la sarta de perforación, seguida del tubo
flexible  o  semiflexible  que  quiere  instalarse.  Pueden  ser  necesarias  varias  pasadas
sucesivas  del  escarificador  o  de  ensanchadores  de  diferentes  tamaños  para  instalar  la
tubería deseada. El tubo se instala a lo largo de una vía que contiene una suspensión de
bentonita que se va vertiendo a medida que pasa el retroensanchador. La bentonita actúa
como lubricante facilitando el paso de la tubería. Se realiza un seguimiento tanto de la
perforación piloto como del proceso de ensanchamiento mediante una sonda de radio que
está  alojada  dentro  de  la  cabeza  de  perforación.  A  continuación,  se  puede  observar  el
proceso de ensanchamiento de la perforación piloto.

Figura 8 Proceso de ensanchamiento de la perforación piloto. Fuente: (Santiago, 2015)

La tubería se conecta al extremo de la varilla de perforación mediante un eslabón especial
(ver Figura 9) y se tira de ella a través de la perforación piloto mientras se va ampliando.
Las brocas de perforación pueden variar desde un cabezal de corte estrecho biselado para
aplicaciones pequeñas y de pequeño calibre, a útiles de corte con diamantes montados
sobre rodillos que se utilizan con fluidos de perforación en acometidas grandes (ver
Figura 10 y Figura 11).

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Figura 9 Eslabón para sujetar la tubería a instalar y ensanchador. Fuente: (Technologies, 2023)

Figura 10 Ejemplo de cabezales de perforación para aplicaciones pequeñas. Fuente: (Wuxi Caston Drill Tools Co.,

2023)

Figura 11 Brocas de perforación de diferentes diámetros y formas para realización de la perforación piloto. Fuente:

Terra Trenchless Technologies

3.3.1 Tipos de perforación horizontal dirigida

La  industria  del  Horizontal  Directional  Drilling  se  divide  en  tres  grandes  sectores,
perforación  de  gran  diámetro  (maxi-HDD),  perforación  de  mediano  diámetro  (midi-
HDD)  y  perforación  de  pequeño  diámetro  (mini-HDD,  también  llamado  perforación
guiada).  Hay  algunas  diferencias  significativas  en  los  mecanismos  de  operación  entre

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estos sistemas, lo que requiere modificaciones en la configuración y las capacidades del
sistema, el modo de eliminación de desechos y los métodos de control direccional para
lograr una relación costo-eficiencia óptima (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

3.3.2 Ventajas

La  principal  ventaja  del  método  de  perforación  horizontal  dirigida  es  su  capacidad  de
dirección. En caso de chocar con obstáculos, el cabezal de perforación se puede retirar y
guiar alrededor del obstáculo. Como el sistema HDD puede lanzarse desde la superficie
del  suelo,  no  se  requieren  pozos  de  entrada  ni  de  salida,  por  lo  tanto,  el  tiempo  de
preparación es relativamente más corto que el de otros métodos de construcción sin zanjas
y  además,  los  costos  del  proyecto  se  reducen.  La  longitud  máxima  de  perforación  e
instalación de una tubería que se puede lograr es mayor que la de cualquier otro método
sin zanja (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

3.3.3 Limitaciones

Se  requiere  de  una  investigación  exhaustiva  del  sitio,  ya  que  las  medidas  correctivas
aplicadas  a mitad de camino de la operación  de perforación  o ensanchamiento  pueden
llevar  mucho  tiempo  y  ser  costosas.  Al  perforar  debajo  de  carreteras  u  otras  áreas
ambientalmente sensibles, el uso de fluido a presión puede causar serias preocupaciones
con respecto al posible efecto nocivo de la bentonita a través de la migración lateral y
vertical de la lechada. También se debe tener cuidado para evitar posibles movimientos
del suelo y pérdida de lechada en el pavimento para instalaciones con cobertura de suelo
poco profunda (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

3.4 Pipe Ramming

Pipe Ramming es una técnica de instalación de tuberías sin zanja utilizada para hincar
horizontalmente  tuberías  de  acero  de  diferentes  diámetros  (Santiago,  2015).  Esta
tecnología  utiliza  martillos  hidráulicos  o  neumáticos  y  es  semejante  al  utilizado  en
pilotaje.  Para  soportar  las  cargas  producidas  por  dichos  martillos  las tuberías  hincadas
deben ser de acero por sus características de resistencia. Se puede lubricar la superficie
de la tubería para reducir la fricción externa durante el proceso de instalación (Rodriguez
Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique, 2016).

Se debe construir un pozo de lanzamiento para instalar una a una las secciones del tubo
de acero, el martillo neumático se acopla a cada sección a hincar y posterior a realizar el
hincado se van uniendo estas mediante obra mecánica hasta alcanzar la longitud de cruce
requerida; una vez finalizada esta actividad se realiza la extracción del suelo alojado
dentro de la carcasa a través de algún medio mecánico o manualmente, lo anterior de

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acuerdo con el diámetro instalado (AINPRO S.A. Tecnología sin Zanja, 2023). En la
siguiente Figura se puede observar el esquema del método.

Figura 12 Esquema del proceso del método Pipe Ramming. Fuente: (Santiago, 2015)

Existen dos variantes para el método Pipe Ramming: con frente cerrado o frente abierto.
En la técnica de frente cerrado se suelda una cabeza en forma de cono al extremo delantero
del primer segmento de tubería que se hinca. Este penetra y comprime el suelo
circundante a medida que se empuja la carcasa hacia adelante. Con la técnica de frente
abierto la parte frontal del extremo principal de la carcasa o conducto de acero permanece
abierta para que se realice una excavación del mismo diámetro de la tubería a colocar,
esto permite que las condiciones iniciales del suelo se mantengan y que solo una pequeña
proporción de este sufra compactación durante el hincado (Najafi, Gokhale, R. Calderón,
& Ma, 2021).

3.4.1 Ventajas

Este es un método eficaz para instalar tuberías de diámetro mediano a grande. Los
tamaños versátiles del pozo de lanzamiento, la longitud máxima permitida y la capacidad
de manejar diferentes condiciones de suelo hacen de este, un método práctico y
económico para instalar tuberías de acero (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

3.4.2 Limitaciones

La principal desventaja del método es la mínima capacidad de control sobre la línea y la
pendiente. Por lo tanto, la configuración inicial es de gran importancia. Además, en el
caso de presentar obstrucciones en el trazado, como cantos rodados o adoquines,
especialmente en diámetros pequeños, la tubería puede deformarse. De acuerdo con lo
anterior, se debe tener información suficiente sobre las condiciones existentes del suelo
para determinar el tamaño adecuado de la carcasa que se utilizará (Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021).

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3.5 Método de Microtunelado

El microtunelado, también conocido como Pipe Jacking, es un método que consiste en la
instalación de tuberías bajo tierra, mediante el empuje de tuberías detrás de una máquina
perforadora  de  microtúneles,  la  cual  es  articulada,  guiada  y  controlada.  La  máquina
perforadora que está conectada y seguida por la tubería que se está instalando, garantiza
que los suelos que se excavan estén totalmente controlados con la velocidad de avance de
la  máquina  en  todo  momento.  La  máquina  perforadora  se  controla  desde  un  panel,
normalmente  situado  en  la  superficie.  El  sistema  instala  tuberías  simultáneamente  a
medida que se excavan  y eliminan los escombros. La entrada de personal  es  necesaria
únicamente para trabajar dentro del pozo de lanzamiento. El sistema de guía generalmente
hace referencia a un rayo láser proyectado sobre un objetivo en la máquina perforadora,
la  cual  es  capaz  de  instalar  alcantarillas  por  gravedad  y  otro  tipo  de  tuberías  con  la
tolerancia requerida (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021). En la siguiente Figura
se puede observar el esquema del método.

Figura 13 Esquema del sistema de excavación con microtuneladora. Fuente: (Santiago, 2015)

La tubería se instala entre dos pozos verticales, denominados pozo de lanzamiento y pozo
de salida, el proceso implica empujar la tubería con el corte simultáneo del suelo en la
cara  de  la  máquina  perforadora  y  la  remoción  continua  de  suelo  hacia  el  pozo  de
lanzamiento  y  luego  hacia  la  superficie.  Las  tuberías  son  empujadas  hacia  el  pozo  de
salida mediante una  estructura de  empuje situada en la horizontal de la  excavación,  el
pozo de lanzamiento. Al mismo tiempo se lleva a cabo el desplazamiento del terreno o la

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excavación completa del frente del túnel (Santiago, 2015). A continuación, se puede
observar una máquina perforadora de microtúneles.

Figura 14 Máquina microtuneladora SL60P. Fuente: (Akkerman, 2023)

En las siguientes Figuras se muestra el pozo de lanzamiento y el pozo de salida en un
sistema de microtunelado.

Figura 15 Aspecto pozo de lanzamiento del método de microtunelado. Fuente: (Santiago, 2015)

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Figura 16 Aspecto pozo de salida del método de microtunelado. Fuente: (Santiago, 2015)

3.5.1 Tipos de microtunelado

Según el modo de operación, el método de microtunelado se puede subdividir en dos
grupos principales: método de lodo (sistema tipo hidroescudo) y método de sinfines
(sistema tipo EPB) (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

En el método de lodo, se utiliza un cabezal hermético en el frente de la microtuneladora
para prevenir la entrada del suelo o líquidos. El lodo se bombea hacia la cara de la
máquina perforadora. Los materiales excavados son mezclados con lodo y se transportan
hacia el pozo de lanzamiento, donde se descargan en una unidad de separación de sólidos.
Este sistema permite reciclar el lodo para ser reutilizado en el proceso. Este proceso de
excavación se puede utilizar en condiciones en las que existan elevados niveles freáticos
y en suelos blandos, ya que la presión del lodo se usa para equilibrar la presión del frente
y del agua subterránea (Santiago, 2015).

En el método de sinfines, los materiales excavados se transportan al pozo de lanzamiento
mediante cintas transportadoras con sinfines en un tubo de revestimiento y luego se elevan
a la superficie del suelo mediante una grúa o excavadora (Najafi, Gokhale, R. Calderón,
& Ma, 2021). Este tipo de microtunelado no puede controlar la presión en la máquina
perforadora, ni puede trabajar con suelos granulares más duros y niveles freáticos altos
(Santiago, 2015).

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A continuación, se muestran los esquemas de los sistemas para cada tipo de
microtunelado.

Figura 17 Sistema de perforación por microtunelado tipo lodo. Fuente: (HERRENKNECHT, 2023)

Figura 18 Sistema de perforación por microtunelado tipo sinfines. Fuente: (HERRENKNECHT, 2023)

3.5.2 Ventajas

Los métodos de microtunelado son capaces de instalar tuberías con tolerancias precisas.
Tienen la capacidad de funcionar en condiciones de suelo difíciles sin costosos sistemas
de deshidratación ni aire comprimido. Las tuberías pueden ser instaladas a grandes
profundidades sin un efecto drástico en el costo. Si la tubería final cuenta con la capacidad
de carga axial se puede hincar directamente sin necesidad de una tubería de revestimiento
separada (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

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3.5.3 Limitaciones

El costo de capital en equipo es alto. Algunos sistemas de microtunelado tienen
dificultades con cantos rodados que miden más del 20 o 30% del diámetro de la máquina.
Una de las principales limitaciones del método ha sido su inhabilidad para usar tubería
flexible o de baja resistencia como el PVC (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

3.6 Método Pilot Tube

La (American Society of Civil Engineers, 2015) define el método Pilot Tube como un
método de varias etapas para instalar con precisión una tubería, mediante el uso de un
tubo piloto guiado, seguido de un aumento de tamaño para instalar la tubería final.

El método Pilot Tube es una versión híbrida del método de microtunelado convencional.
Este combina la precisión del microtunelado, el mecanismo de dirección de la perforación
dirigida y el sistema de perforación y eliminación de desechos del método Auger Boring.
El método emplea sinfines para transportar desechos y un sistema de guía que incluye un
teodolito montado en una cámara. Cuando las condiciones del proyecto son adecuadas,
este método puede ser una herramienta rentable para la instalación de tuberías de
alcantarillado de pequeño diámetro (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

Este método va perforando con un cabezal de dirección conectado a tubos piloto, cuyo
tamaño es más pequeño que el tamaño del tubo a instalar. Luego, un escarificador y una
carcasa con sinfines en su interior agrandan la perforación. Finalmente, los tubos a instalar
en el suelo siguen la carcasa del sinfín (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021). A
continuación, se puede observar un esquema del proceso de perforación de la tubería
piloto.

Figura 19 Proceso de perforación de la tubería piloto. Fuente: Obtenido de Akkerman en (Najafi, Gokhale, R.

Calderón, & Ma, 2021)

El proceso de la escarificación, remoción de sólidos e instalación de la tubería final se
muestra a continuación.

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Figura 20 Proceso de instalación tubería final. Fuente: (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021)

3.6.1 Ventajas

El método Pilot Tube es muy preciso y se puede utilizar debajo del nivel freático, hasta
4,50 m por debajo mediante el uso de accesorios especiales. Se requiere un pequeño
espacio de trabajo. Es posible elegir entre unidades de energía hidráulica, diésel o
eléctrica (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

3.6.2 Limitaciones

Se requieren pozos de entrada y salida (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

3.7 Direct Pipe o Pipe Thrusting

Direct Pipe, también conocido como “Pipe Thrusting” (empuje de tuberías) es un método
de excavación sin zanja para instalar tuberías que combina las ventajas del microtunelado
y la perforación horizontal dirigida tradicional para superar condiciones de instalación
desafiantes en donde las excavaciones tradicionales a cielo abierto no son viables por
razones medioambientales o logísticas. Normalmente, el método se utiliza para grandes
cruces de tuberías de gas, agua y aguas residuales bajo ríos y grandes obstáculos naturales
(Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

El método Direct Pipe se puede utilizar para la instalación de tuberías de superficie a
superficie. En algunos casos, es posible que se requieran pequeños pozos de entrada y
salida para instalar la tubería de revestimiento. En el pozo de entrada, la máquina Direct
Pipe (Microtuneladora tipo lodo) y las tuberías de acero (carcasas) se sueldan y colocan
para su instalación en un equipo especial llamado “Pipe Thruster” (propulsor de tubería).
El propulsor se utiliza para empujar tanto la máquina tuneladora como la tubería de acero
a través del suelo con una fuerza de empuje de hasta 750 toneladas. La fuerza de empuje
se transfiere a la tubería mediante una unidad de sujeción situada en la parte posterior del
propulsor de tubería. El suelo excavado se bombea mediante líneas de lodo umbilicales
conectadas a la máquina microtuneladora y preinstalada dentro de la tubería de acero que
se instalará. El fluido de perforación circula a través de una planta de separación de lodos

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ubicada sobre el suelo (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021). A continuación, se
puede observar un esquema del proceso Direct Pipe y sus componentes.

Figura 21 Esquema del proceso Direct Pipe y sus componentes. Fuente: (HERRENKNECHT, 2023)

3.7.1 Ventajas

A continuación, se describen las principales ventajas del método, las cuales son tomadas
de (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

• Todos los equipos necesarios, tuberías de revestimiento y tuberías finales se ubican en

el punto de entrada.

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• No es necesario mantener la perforación abierta con fluidos de perforación durante la

instalación de la tubería, ya que el método va instalando la tubería de acero utilizada
como carcasa.

• Puede instalarse de forma segura en terrenos heterogéneos y en diferentes formaciones

geológicas.

• Mayor precisión de la trayectoria en comparación con el método de perforación

horizontal dirigida.

• Pozos de entrada y salida menos profundos en comparación con el método de

microtunelado.

• No es necesaria la estabilización del suelo.
• No requiere láser para controlar la trayectoria de la perforación, ya que se utiliza un

giroscopio con sistema de navegación universal.

3.7.2 Limitaciones

A continuación, se describen las principales limitaciones del método, las cuales son
tomadas de (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

• Los ángulos de inserción pronunciados no son factibles, por lo que el método requiere

suficiente espacio desde el borde del cruce hasta los pozos de entrada y salida.

• Para la mayoría de los proyectos el método es un sistema de doble paso, en el que se

requiere una tubería de revestimiento de acero antes de instalar la tubería final.

• Requiere múltiples estudios de control para garantizar la precisión.
• Si se requiere una reparación de los conductos umbilicales o las líneas de lodo, es

posible que se requiera la entrada de personal por una tubería de diámetro pequeño.
Esto puede ser un gran desafío considerando que la máquina Direct Pipe puede estar a
cientos de metros del pozo de entrada.

• Una fuerza de empuje excesiva puede cortar o desprender el exterior de la carcasa.
• Las tuberías instaladas se limitan a acero.

3.8 Métodos de Compactación

Esta  tecnología  sin  zanja  se  basa  en  que  la  perforación  para  la  tubería  se  realiza  por
desplazamiento  del  suelo  por  medio  de  un  mecanismo  de  empuje.  Lo  que  genera
consecuentemente  la  compactación  del  suelo  (Sánchez,  2018).  La  energía  de  impacto
puede ser estática o dinámica. Los métodos de compactación del suelo se conocen como
perforación empujada “Thrust Boring” y perforación percusiva por impacto o martillo
impactador “Impact Moling” (Santiago, 2015).

Para estos métodos se realiza una perforación piloto horizontal empujando una cabeza de
compactación con forma cónica y puntiaguda (ver Figura 22) a través del suelo usando
una sarta de barras sólidas. El extremo posterior de la sarta de empuje está conectado a

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una fuente de energía hidráulica o de otro tipo, situada en el pozo de lanzamiento, y esta
empuja la sarta de perforación hacia adelante.

Figura 22 Ejemplo de cabezas de perforación. Fuente: (Santiago, 2015)

3.8.1 Tipos de métodos de compactación

Perforación empujada

En la perforación empujada la energía de perforación es estática, la cual se trasmite por
medio de un varillaje conectado a un gato hidráulico (Sánchez, 2018). El diámetro de la
cabeza generalmente es ligeramente mayor o igual al de las varillas de empuje. Cuando
el cabezal de compactación alcanza el pozo de recepción, se reemplaza con un eslabón
giratorio para tirar las líneas de servicio a través de la perforación realizada. Durante el
proceso de retirada se puede usar un ensanchador para ampliar la excavación piloto. Las
nuevas tuberías pueden colocarse al mismo tiempo que se tira la sarta de perforación, con
o sin el ensanchador (Santiago, 2015).

Perforación percusiva por impacto

En la perforación percusiva por impacto se utiliza la energía dinámica, esta se obtiene por
medio de un martillo autopropulsado, el cual empuja la cabeza de compactación
(Sánchez, 2018). Este método cuenta con un pistón conectado a través de una manguera
flexible a la fuente de energía exterior, que es la que provoca el movimiento alternativo
del pistón a lo largo del eje. La energía transferida desde el pistón produce el impacto en
la cabeza y ésta a su vez sobre el suelo, lo cual genera el movimiento de avance dinámico
de la perforación (Santiago, 2015). En la siguiente Figura se puede observar el equipo de
impacto usado en el método.

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Figura 23 Martillo impactador. Fuente: (COPPARD, 2023)

A continuación, se puede ver un esquema del proceso de ejecución del método de
perforación percusiva por impacto.

Figura 24 Proceso de ejecución del método de perforación percusiva por impacto. Fuente: (Santiago, 2015)

3.8.2 Ventajas

A continuación, se describen las principales ventajas del método, las cuales son tomadas
de (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

• Los pozos de entrada y salida para la operación de los métodos son pequeños.
• Estos métodos no requieren la eliminación de escombros para formar el orificio, lo

cual resulta útil y genera menos proceso para la operación.

• La aplicación de estos métodos es popular para la instalación de cables de

telecomunicaciones y conexiones de servicio residenciales debido a la simplicidad de
su equipo y operación.

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• La operación de estos métodos es simple. Normalmente se pueden realizar por un

equipo de dos personas.

3.8.3 Limitaciones

A continuación, se describen las principales limitaciones del método, las cuales son
tomadas de (Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021).

• Estos métodos se utilizan para la instalación únicamente de tuberías y cables de

diámetros pequeños.

•  Cuenta con una longitud de aplicación típica que oscila entre 12 a 24 m.
•  La aplicación de estos métodos en suelos mal graduados o suelos densos es muy difícil.
•  La capacidad de control direccional de estos métodos es muy limitada en comparación

con otros métodos.

• En suelos no homogéneos, la cabeza tiene tendencia a desviarse hacia el camino de

menor resistencia. Este aspecto debe tenerse en cuenta durante la fase de planificación
del proyecto.

• Las operaciones que implican una herramienta de percusión pueden ser ruidosas.

3.9 Redes urbanas de agua

Según (Agua, 2024) el uso del agua en el medio urbano constituye la relación más directa
de la gestión del agua con el ser humano en su condición de ciudadano. En las ciudades
se concentran principalmente el uso doméstico y el uso industrial del agua y, aunque estos
no representan un volumen importante de utilización en relación con otros usos, son sin
duda los que están vinculados con un porcentaje mayoritario de la sociedad, asentada en
las ciudades.

Las redes de agua presentes en el entorno urbano se resumen en las redes de acueducto y
las redes de alcantarillado, bien sea, pluvial, residual y combinado. De acuerdo con la
(COMISIÓN DE REGULACIÓN DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO,
2019) en el artículo 2.3.1.1.1 del Decreto 1077 de 2015 estas redes se definen de la
siguiente manera.

Redes de acueducto

• Red matriz o red primaria de acueducto: Es el conjunto de tuberías, accesorios,

estructuras y equipos que conducen el agua potable desde las plantas de tratamiento o
tanques hasta las redes de distribución locales o secundarias. Su diseño, construcción
y mantenimiento está a cargo de la empresa prestadora del servicio, quien debe
recuperar su inversión a través de tarifas de servicios públicos.

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• Red de distribución, red local o red secundaria de acueducto: Es el conjunto de

tuberías, accesorios, estructura y equipos que conducen el agua desde la red matriz o
primaria hasta las acometidas domiciliarias del respectivo proyecto urbanístico. Su
diseño y construcción corresponde a los urbanizadores.

Redes de alcantarillado

• Red secundaria o red local de alcantarillado: Es el conjunto de tuberías, accesorios,

estructura y equipos que conforman el sistema de evacuación y transporte de las aguas
lluvias, residuales o combinadas de una comunidad y al cual descargan las acometidas
de alcantarillado de los inmuebles y llega hasta la red matriz o primaria de
alcantarillado. Su diseño y construcción corresponde a los urbanizadores.

• Red matriz o red primaria de alcantarillado: Es el conjunto de tuberías, accesorios,

estructuras y equipos que reciben el agua procedente de las redes secundarias o locales
y las transporta hasta las plantas de tratamiento de aguas residuales o hasta el sitio de
su disposición final. Su diseño, construcción y mantenimiento está a cargo de la
empresa prestadora del servicio, la cual debe recuperar su inversión a través de tarifas
de servicios públicos.

3.10

Materiales de tubería

Para las redes de acueducto y alcantarillado se pueden implementar diferentes materiales
de tubería. A continuación, se realiza una descripción general de algunos de estos.

Acero

Esta tubería es una solución robusta y versátil, diseñada para una variedad de aplicaciones
industriales y comerciales que requieren mayor resistencia y durabilidad. De acuerdo con
(FERROSPLANES, 2024), las principales ventajas de este tipo de tubo son las siguientes:

• Bajo nivel de corrosión: Este metal mantendrá su apariencia, libre de óxido, durante

años, aunque transporten agua constantemente en su interior. Es muy poco probable
que las partículas del metal penetren en el agua, por lo que la tasa de contaminación
del agua de este metal es prácticamente inexistente.

• Resistencia: El tubo de acero es robusto y resistirá a factores de riesgo que pueden

dañar otro tipo de tubos, como raíces de árbol, errores humanos o inclemencias del
tiempo. Puede resistir altas presiones y cambios de temperatura extremos.

• Son reciclables: Las tuberías de acero son totalmente reciclables. Cuando los tubos ya

no son necesarios, se pueden fundir y volver a usar en otras piezas de metal de otras
industrias.

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• Son durables: El tubo de acero presenta deterioro a lo largo de los años dependiendo

del entorno y los esfuerzos. Se verán iguales las tuberías de hace 20 años que las
actuales. No cederán y no necesitarán tantos puntos de sujeción como los tubos de
plástico.

Policloruro de Vinilo (PVC)

Este material plástico es ampliamente utilizado en aplicaciones de agua potable, sistemas
de  drenaje  y  alcantarillado  debido  a  su  bajo  costo,  ligereza  y  resistencia  a  productos
químicos no agresivos (BAROIG, 2024). Según (ROTOLIA, 2024), entre las principales
características del PVC destacan:

•  Gran resistencia al impacto.
•  Gran  resistencia  a  la  corrosión  provocada  por  productos  químicos  agrícolas  o  por

sustancias naturales del suelo.

• Gran capacidad hidráulica, pudiendo transportar en el mismo diámetro, mayor

cantidad de agua que tuberías de otro tipo de material.

•  Menor costo de mantenimiento.
•  Gran longevidad en perfecto estado, con una larga vida útil de hasta más de 50 años.

Igualmente, las características del material permiten que este pueda reciclarse. Por otro
lado,  la  ligereza  del  material  lo  hace  más  propenso  a  roturas,  luego,  tuberías  de  este
material  no  pueden  implementarse  para  la  instalación  de  manera  directa  mediante
tecnologías sin zanja para la construcción de redes nuevas.

Polietileno de Alta Densidad (HDPE)

Este material es adecuado para aplicaciones de agua potable y sistemas de riego, debido
a su flexibilidad, resistencia a la corrosión y a las sustancias químicas, y durabilidad en
condiciones climáticas extremas (BAROIG, 2024). Según (PAVCO, 2024), las ventajas
que presenta este material son:

•  Mayor flujo de caudal.
•  Más fácil y rápido de instalar.
•  Más  económicas:  Transportan  un  mayor  volumen  de  agua  que  las  tuberías

convencionales. Las obras de ejecución son rápidas y se minimiza el uso de accesorios.

• Amigables con el medio ambiente: Dado que las uniones son totalmente monolíticas,

esto impide la contaminación del agua conducida. Además, también impiden la erosión
de los suelos y el hundimiento de vías, debido a exfiltraciones.

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• Sismo-Resistentes: Por su flexibilidad, tienen un excelente comportamiento en zonas

altamente sísmicas.

Concreto Reforzado (RCP)

Este material de tubería es usado para la conducción de aguas lluvias, residuos líquidos
industriales,  drenajes  en  vías  y  en  general  en  conductos  no  sometidos  a  presión
hidrostática  (JAMAR,  2024).  Según  (Tododren,  2024),  las  ventajas  de  la  tubería  en
concreto son las siguientes:

•  Presenta cero flotabilidad en niveles freáticos altos.
•  Ofrece una excelente resistencia estructural.
•  Ofrece larga durabilidad, versatilidad y adaptabilidad en terrenos complejos.
•  Garantiza un alto desempeño en situaciones críticas y en el transporte de elementos

agresivos.

Adicionalmente, se puede mencionar que este material se puede implementar para la
instalación mediante tecnologías sin zanja, dado que la resistencia de este soporta las
fuerzas de hincado.

Fibra de Vidrio Reforzada (GRP)

Este material es resistente a la corrosión y es usado para tuberías de sistemas de suministro
de  agua  a  alta  presión  o  gravedad.  Cuenta  con  una  resistencia  comprobada  a  medios
ácidos,  por  lo  tanto,  es  perfecto  para  aplicaciones  en  sistemas  de  aguas  residuales
(MORENO, 2024). Para su fabricación, son necesarios, frecuentemente, tres elementos
básicos: resina de poliéster, la cual es la matriz del material, fibra de vidrio, que actúa
como  refuerzo,  y  aditivos  que  mejoran  las  propiedades  mecánicas  (Cosmos,  2024).
Algunas de las ventajas de este material se describen a continuación.

•  Requiere de bajo mantenimiento, dado que disminuye la acumulación de lodos en el

interior.

• Disminuye las pérdidas por rozamiento.
• Cuenta con propiedades hidráulicas que se mantienen constantes.

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Arcilla vitrificada (VCP)

El tubo de gres vitrificado es resistente a la corrosión y a la abrasión, de gran durabilidad
y con importantes propiedades mecánicas. Es el producto ideal para redes de saneamiento,
además su componente principal, la arcilla, lo convierte en un producto 100% ecológico
(Jannone, 2024). A continuación, se muestran las principales ventajas de este material.

• Es resistente a los agentes químicos de las zonas industriales, al H2S presente en las

bacterias de aguas residuales, y a todos los elementos agresivos de la tierra y el agua
subterránea.

•  Es resistente a la abrasión, permitiendo más flexibilidad en velocidades y pendientes.
•  Su rugosidad es muy baja y jamás se deforma ni se daña con los equipos de limpieza.
•  Las juntas de unión son resistentes a las raíces.
•  Tiene una larga vida útil.

Hierro Dúctil (DIP)

El hierro dúctil es un tipo de hierro fundido, el cual se utiliza en la fabricación de tuberías
para  agua  potable  o  agua  residuales,  estas  tuberías  son  más  fuertes  y  más  fáciles  de
conectar,  además,  requieren  menos  apoyos  y  ofrecen  la  mayor  área  de  flujo  en
comparación  con  las  tuberías  de  otros  materiales  como  PVC,  HDPE  o  Acero
(Corporation, 2024).

Las  características  del  hierro  dúctil  se  muestran  a  continuación,  estas,  basadas  en  lo
reportado por (INTERNATIONAL, 2024).

•  Alta resistencia a la tensión, buena elasticidad y excelente ductilidad.
•  Alta resistencia a la corrosión producida por ambientes salinos, corrientes eléctricas

del subsuelo o ataques químicos.

• Excelente flujo hidráulico, gracias a su textura interna homogénea y lisa.
• Altas presiones de trabajo para cubrir las aplicaciones más exigentes de transporte de

agua.

• Facilidad en la instalación, gracias a su peso ligero y resistencia a los imprevistos de

la obra.

• Larga vida útil por ser el material con mejores propiedades para soportar más de 1

siglo de servicio.

• Se acomoda a los movimientos del suelo gracias a la deflexión de las uniones.

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3.11

Suelo, sus tipos y clasificación

El suelo es una estructura compleja que está compuesta por materiales minerales, materia
orgánica, organismos vivos, agua y aire. Además, este no es una estructura continua, está
formado por distintas capas u horizontes (Laboratorio, 2024). Los suelos se forman por
la destrucción de la roca y la acumulación de materiales distintos a lo largo de los siglos,
en un proceso que involucra numerosas variantes físicas, químicas y biológicas, que da
como resultado una disposición en capas bien diferenciadas, como las de una torta,
observables en los puntos de falla o fractura de la corteza terrestre (Universidad Nacional
de La Plata, 2024).

3.11.1 Horizontes (capas) del suelo

Según (Laboratorio, 2024) se llama horizonte a cada una de las capas que contiene el
suelo, con unas características diferentes debido a su composición mineral, cantidad de
materia orgánica, grado de descomposición de la roca, textura granulométrica, entre otros.
A continuación, se describen los diferentes horizontes del suelo.

• Horizonte 0: Este horizonte es la capa superficial del Horizonte A. Está compuesto por

hojas, ramas y restos vegetales (detrito). Llamado también capa orgánica.

• Horizonte A: En este horizonte enraízan las especies herbáceas. Es rico en materia en

descomposición y humus. Su color es más oscuro que el de los horizontes inferiores.
Muchos de sus materiales (orgánicos y minerales) son susceptibles de ser arrastrados
hacia abajo por el agua.

• Horizonte B: En este horizonte no hay humus prácticamente, por eso el color es más

claro que el del horizonte superior. En este se depositan los materiales arrastrados
desde arriba, sobre todo, materiales arcillosos, óxidos e hidróxidos.

• Horizonte C: También conocido como subsuelo. Está compuesto por material rocoso

más o menos fragmentado.

• Horizonte D o R: Llamado Roca Madre o Material Rocoso. En él encontramos el

material rocoso que compone el suelo inalterado.

En la siguiente Figura se muestra esquemáticamente la proyección de los diferentes
horizontes presentes en el suelo, la cual es tomada de (Laboratorio, 2024).

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Figura 25 Horizontes (capas) del suelo. Fuente: (Laboratorio, 2024)

3.11.2 Tipos de suelo

El  suelo  se  puede  dividir  en  cuatro  tipos,  esto,  de  acuerdo  con  su  textura,  es  decir,  el
tamaño de las partículas que lo componen. La textura se expresa como la cantidad relativa
entre la arena, el limo y la arcilla de una porción de suelo. Los tipos de suelo son: suelos
arenosos,  suelos  limosos,  suelos  arcillosos  y  suelos  francos  (Laboratorio,  2024).  A
continuación, se describe cada uno de estos.

•  Suelos arenosos: Compuestos principalmente por partículas de arena, que se pueden

apreciar a simple vista. Las partículas se separan con facilidad, se saturan con poca
agua y se seca rápidamente al aire. Poca adhesividad.

• Suelos limosos: Compuestos mayormente por partículas más grandes que la arcilla,

pero 50 veces más pequeñas que la arena. Su aspecto en seco es como polvo (talco) y
cuando se humedece es suave. Cuando está humedecido es adhesivo, pero no retiene
el agua por mucho tiempo.

• Suelos arcillosos: Están compuestos principalmente de arcilla, que son silicatos de

aluminio y otros cationes. Son suelos que cuando se humedecen se vuelven más
plásticos, retienen mucha agua. Cuando se secan quedan muy cohesionados y es difícil
de disgregar.

• Suelos francos: Estos suelos son mezclas de varios tipos de materiales y presentan

propiedades mixtas con respecto a las mencionadas anteriormente.

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En la siguiente Figura se muestra una comparación gráfica de los tamaños de la arena,
limo y arcilla.

Figura 26 Comparación de tamaños entre la arena, limo y arcilla. Fuente: (Laboratorio, 2024)

Adicionalmente, de acuerdo con (American Society for Testing and Material, 2017) otro
tipo de suelo según su tamaño puede ser la grava, la cual cuenta con partículas de roca
que pasan por una malla de 3” (75 mm) y son retenidas en la malla No. 4 (4,75 mm) y se
puede subdividir de la siguiente manera.

• Grava gruesa: Pasa la malla de 3” (75 mm) y se retiene en la malla de ¾” (19 mm).
• Grava fina: Pasa la malla de ¾” (19 mm) y se retiene en la malla No. 4 (4,75 mm).

3.11.3 Clasificación del suelo

En campo, se puede encontrar una variedad de suelos que, dependiendo del lugar y de la
profundidad en la que se formaron, variarán sus características. Por ello es importante
determinar el tipo de suelo para conocer sus principales características y a partir de esta
información, tomar decisiones adecuadas en el momento del diseño de la obra (Aguilar,
Figueras, & Quezada). El sistema más común para la clasificación de suelos empleado en
ingeniería geotécnica es el SUCS (Unified Soil Classification System), el cual se describe
en la norma ASTM D2487 “Standard Practice for Classification of Soils for Engineering
Purposes”.

De acuerdo con (ingeotecnica, 2024) el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos
(SUCS) es una herramienta esencial que nos permite entender y categorizar los suelos de

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manera eficiente. Esta clasificación organiza los suelos en cinco tipos principales: Gravas
(G), Arenas (S), Arcillas (C), Limos (M) y Orgánicos (O).

Posteriormente, el sistema determina la clasificación final de los grupos de suelo con base
en las propiedades (graduación y plasticidad) de los cinco tipos principales de suelo,
obteniendo los siguientes grupos.

Tabla 1 Grupos de clasificación del suelo según la Norma ASTM D2487, 2017

3.12

Cantos rodados o bolos

Los cantos rodados o guijarros (chinas o chinarros, cuando son de pequeño tamaño) son
fragmentos de roca pulidos y sueltos, susceptibles de ser transportados por medios
naturales, como las corrientes de agua, los corrimientos de tierra, etc. En general, un canto
rodado adquiere una morfología más o menos redondeada, subredondeada u oblonga, sin
aristas y con la superficie lisa, debido al desgaste sufrido por los procesos erosivos durante
el transporte, generalmente causados por la corrosión o las corrientes de agua (erosión
hídrica). Según (American Society for Testing and Material, 2017), los cantos rodados
son partículas de roca que no pasarán una abertura cuadrada de 12 pulgadas (300 mm).

3.13

Roca

Una roca es un agregado de uno o más minerales sólidos, con propiedades físicas y
químicas definidas, que se agrupan de forma natural. Forman la mayor parte de la Tierra
y su importancia en el área geocientífica, radica en que contienen el registro del ambiente
geológico del tiempo en el que se formaron. Las rocas se clasifican según su modo de
formación y origen en tres grupos: Ígneas, Sedimentarias y Metamórficas; y cada grupo

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contiene a su vez gran variedad de tipos de roca que difieren entre sí por su composición
y textura (Servicio Geológico Mexicano, 2024).

A continuación, se muestra una descripción general de cada tipo de roca según la
(Universidad Nacional Autónoma de México, 2024).

• Rocas Ígneas: Se originan a partir del magma de los volcanes; están compuestas en su

mayoría por minerales de silicatos.

• Rocas Sedimentarias: Se forman por la acumulación de sedimentos detríticos que

pueden provenir de una diversidad de fuentes distales (como las capas de arenisca y
lutita) o locales (como los carbonatos que se depositan en zonas tropicales o
subtropicales).

• Rocas Metamórficas: Se forman a partir de la transformación de otras rocas, ya sea

ígneas, sedimentarias o metamórficas, debido a incrementos de temperatura o presión.

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4. METODOLOGÍA

Para  el  desarrollo  del  estudio  y  el  cumplimiento  de  los  objetivos  planteados  se  espera
realizar una revisión de literatura e informes investigativos referentes a cada una de las
tecnologías sin zanja estudiadas, esta revisión de literatura sería sistemática, la cual según
(Snyder,  2019)  puede  ser  explicada  como  un  método  de  investigación  y  proceso  para
identificar  y  evaluar  críticamente  la  investigación  relevante,  así  como  para  recopilar  y
analizar  datos  de  dicha  investigación,  el  objetivo  de  la  revisión  sistemática  es  el  de
identificar  toda  la  evidencia  empírica  que  encaja  con  el  criterio  de  inclusión
preespecificado para responder una pregunta en particular de investigación o hipótesis.

Con la revisión de la información mencionada se busca establecer algunos criterios de
identificación de las condiciones técnicas que comúnmente se requieren para la
proyección y uso de las tecnologías sin zanja estudiadas, esto, con el fin de lograr una
caracterización detallada de cada una de estas, y así, finalmente, poder ejecutar el
ejercicio de comparación de los parámetros o criterios técnicos diferenciadores entre estas
tecnologías.

A continuación, se muestra el diagrama de flujo del proceso metodológico a seguir para
el desarrollo del trabajo de grado.

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Figura 27 Diagrama de flujo del proceso metodológico del proyecto

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5. ESTADO DEL ARTE

La aplicabilidad de las diferentes tecnologías sin zanja estudiadas para la construcción de
redes urbanas de agua se ve determinada por diferentes parámetros técnicos que permiten
concluir  si  una  tecnología  es  adecuada  a  usar  o,  en  su  defecto,  si  esta  no  es  viable  a
implementar.  El  presente  trabajo  de  investigación  busca  generar  la  revisión  de  los
diferentes  reportes  encontrados  con  relación  a  las  características  técnicas  y  rangos  de
aplicación de las tecnologías analizadas, esto, con el fin de calificar cada una de estas y
lograr compararlas técnicamente. Los parámetros técnicos que se tendrán en cuenta para
realizar el estudio de la aplicabilidad de las tecnologías serán los siguientes:

•  Diámetro de la tubería a instalar.
•  Longitud de instalación.
•  Material de la tubería a instalar.
•  Espacio requerido para la ejecución de los trabajos.
•  Profundidad de instalación.
•  Condiciones de suelo aptas para la instalación.
•  Precisión de la instalación.
•  Productividad o tasa de avance.

De igual forma, dado que hoy en día, las diferentes ingenierías se enfocan en ser
amigables con el medio ambiente, es decir, generar menores emisiones de gases de efecto
invernadero (GEI) a la atmósfera, se realizará una revisión bibliográfica de los diferentes
antecedentes que se obtengan referentes al indicador de las emisiones de CO

que se

generan durante la instalación de tubería mediante las diferentes tecnologías analizadas y
compararlas entre sí. Sin embargo, cabe mencionar que este parámetro no inviabiliza el
uso de cualquier tecnología, ya que, por más de que una tecnología genere altas emisiones
de CO

, no implica que esta no se pueda aplicar en algún proyecto que cuente con

condiciones favorables para su uso.

Por último, se realizará la revisión de la información reportada en bibliografía,
documentos técnicos, listados de precios, entre otros, de los costos generados por la
instalación de tubería a través de las diferentes tecnologías sin zanja, lo anterior, con el
propósito de establecer costos promedio de instalación y comparar económicamente las
tecnologías entre sí.

De acuerdo con lo mencionado, a continuación se presenta una descripción detallada de
las diferentes referencias usadas para realizar el estado del arte de cada uno de los
parámetros técnicos, ya que, las referencias son comunes entre estos.

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(Najafi, Gokhale, R. Calderón, & Ma, 2021) elaboraron un libro en el cual se presenta
una descripción completa y detallada de la industria de soluciones técnicas para
proporcionar métodos seguros y económicos para enfrentar desafíos cada vez mayores de
la construcción de servicios públicos subterráneos. La información proporcionada se basa
en la profunda participación en la industria. El libro es utilizado internacionalmente como
un recurso importante para académicos, ingenieros de diseño, estudiantes, propietarios,
contratistas, etc.

(Abraham, Baik, & Gokhale, 2002) desarrollaron un estudio para identificar tecnologías
sin  zanja  que  se  han  utilizado  con  éxito  para  la  instalación  de  nuevos  conductos
subterráneos de servicios públicos y para desarrollar una herramienta de apoyo a la toma
de decisiones para la selección de tecnologías sin zanja. El estudio tuvo como base una
extensa  revisión  de  literatura,  conversaciones  con  contratistas  y  visitas  a  sitios  de
ejecución de proyectos con tecnologías sin zanja. Se seleccionaron 5 tecnologías sin zanja
para  un  análisis  más  detallado,  estas  fueron:  Auger  Boring,  Horizontal  Directional
Drilling,  Microtunelado,  Pipe  Ramming  y  Pipe  Bursting,  la  última  tecnología
corresponde a un método de renovación de tubería sin zanja. Además, en el informe se
describen las características clave del método Pilot Tube.

(Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, 2021) desarrolló una norma técnica
(NS-079),  en  la  cual  se  establecen  algunos  parámetros  de  apoyo  para  la  toma  de
decisiones durante la selección de la tecnología sin zanja adecuada para la construcción
o  intervención  de  tramos  completos  de  tubería  principal  de  las  redes  menores  de
distribución,  acometidas  domiciliarias  y  redes  matrices  de  acueducto  de  la  ciudad  de
Bogotá, así como las de los municipios anexos.

(Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, 2020) desarrolló una norma técnica
(NS-189), en la cual se establecen algunos parámetros de apoyo para la toma de
decisiones durante la selección de la tecnología sin zanja adecuada para la construcción,
reposición y rehabilitación de tramos completos de tubería principal de las redes locales
y troncales de alcantarillado de la ciudad de Bogotá, así como las de los municipios
anexos.

(Santiago, 2015) llevó a cabo una descripción de diferentes métodos de excavación sin
zanja que existían en la época en el mercado nacional e internacional, al mismo tiempo
desarrolló una clasificación y evaluación de estos. La evaluación se enfocó en la
determinación de los materiales de uso común y las técnicas de perforación que maneja
cada método.

Adicionalmente, se llevaron a cabo diferentes reuniones con el profesional Juan José
Hoyo, quien es Ingeniero Geólogo de la Universidad de Salamanca, España, con Máster
de Túneles y Obras Subterráneas que imparte la Asociación Española de Túneles y Obras
Subterráneas. El ingeniero Juan José cuenta con experiencia en trabajos de investigación

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en el campo de las tecnologías sin zanja, también cuenta con nueve años de trabajo en
distintos cargos como Director de Obra y Producción alrededor de seis países distintos.
Ha participado en proyectos importantes de instalación de tubería sin zanja como lo son
el  emisario  submarino  más  largo  del  mundo  y  la  nueva  construcción  de  la  red  de
acueducto  más  larga  del  mundo,  instalada  mediante  Microtunelado.  Además  del  papel
como  constructor, es  asesor de proyectos  internacionales  de tecnologías sin  zanja.  Las
reuniones  con  el  ingeniero  se  desarrollaron  con  el  fin  de  lograr  validar  las  diferentes
condiciones óptimas que requieren las diferentes tecnologías analizadas en el trabajo para
ser técnicamente viables, esto, con base en el criterio técnico y la experiencia propia de
este.

Posterior a la descripción de las diferentes referencias usadas para el desarrollo del
trabajo, en los siguientes capítulos se muestra el estado del arte de cada uno de los
parámetros técnicos.

5.1 Diámetro de la tubería a instalar

Las tecnologías analizadas se pueden implementar en un amplio rango de diámetros, sin
embargo, no todas manejan el mismo rango de aplicación, esto se debe principalmente a
la diferencia de los equipos y procesos que se usan para realizar la perforación y
eliminación del suelo, como también a las diferentes fuerzas requeridas para la instalación
de la tubería final en el tramo perforado. A continuación, se muestra la descripción de los
diferentes rangos de diámetros reportados en las referencias bibliográficas o técnicas para
cada una de las tecnologías sin zanja analizadas.

• Auger Boring

Tabla 2 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Auger Boring

REFERENCIA

DIÁMETRO DE APLICACIÓN

EN MILÍMETROS (mm)

OBSERVACIONES

Rango máximo

Rango común

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

200 a 1500

200 a 900

Cuando  el  diámetro  de  la  tubería  a
instalar  es  menor  a  200  mm,  otras
tecnologías  sin  zanja  se  vuelven  más
económicas y apropiadas.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

100 a 1500

200 a 900

Para diámetros mayores, donde el
alineamiento y la precisión son más
críticos, el microtunelado puede ser una
mejor alternativa.

EAAB NS-079 y NS-
189

300 a 1800

Santiago, 2015

100 a 1500

200 a 900

Ing. Juan José Hoyo

200 a 1500

200 a 1000

Para diámetros más grandes, se pueden
presentar fuerzas de fricción del suelo
bastante significativas, por lo cual, no se
recomienda usar el método para estos
casos.

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• Horizontal Directional Drilling

Tabla 3 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Horizontal Directional Drilling

REFERENCIA

DIÁMETRO DE APLICACIÓN

EN MILÍMETROS (mm)

OBSERVACIONES

Rango máximo

Rango común

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

50 a 1500

El tamaño máximo de tubería que puede
instalar el sistema Mini-HDD es de 300
mm de diámetro, mientras que, el sistema
Maxi-HDD puede variar hasta 1500 mm.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

75 a 1200

Se puede llevar a cabo la instalación de
múltiples líneas mediante un único
halado o tirón, pero solamente en el caso
de instalación de tuberías de pequeño
diámetro.

EAAB NS-079 y NS-
189

50 a 1200

Mini 2” – 12” (50 – 300 mm), Midi 12”
– 24” (300 – 600 mm), Maxi 24” – 48” o
mayores (600 – 1200 mm).

Santiago, 2015

75 a 1600

Ing. Juan José Hoyo

50 a 1500

100 a 1000

• Pipe Ramming

Tabla 4 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Pipe Ramming

REFERENCIA

DIÁMETRO DE APLICACIÓN

EN MILÍMETROS (mm)

OBSERVACIONES

Rango máximo

Rango común

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

100 a 4000

100 a 1500

Los diámetros típicos de tubería instalada
mediante Pipe Ramming son de hasta
60” (1500 mm) con la técnica de frente
abierto y de 4 a 8” (100 a 200 mm)
mediante la técnica de frente cerrado.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

100 a 3000

100 a 1500

EAAB NS-079 y NS-
189

100 a 2000

Este rango se toma de acuerdo con las
recomendaciones de la norma técnica
DWA-A 125E “Pipe Jacking and Related
Techniques”.

Santiago, 2015

150 a 3700

150 a 1500

Ing. Juan José Hoyo

100 a 1300

200 a 800

Para  diámetros  más  grandes,  se  pueden
presentar  fuerzas  de  fricción  del  suelo
bastante significativas, por lo cual, no se
recomienda  usar  el  método  para  estos
casos.

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• Microtunelado

Tabla 5 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Microtunelado

REFERENCIA

DIÁMETRO DE APLICACIÓN

EN MILÍMETROS (mm)

OBSERVACIONES

Rango máximo

Rango común

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

300 a 3500

600 a 1200

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

250 a 3500

600 a 1200

sistema

perforación

por

microtunelado tipo lodo puede ser
aplicado para tuberías de mayor diámetro
que el método de microtunelado tipo
sinfines.

EAAB NS-079 y NS-
189

250 a 2500

Depende del tipo de máquina tuneladora
y del sistema de transporte de detritus.

Santiago, 2015

250 a 3000

600 a 1200

Ing. Juan José Hoyo

400 a 3500

500 a 2000

Las

máquinas

microtunelación

cuentan

con

diferentes

diámetros

instalables: Las máquinas EPB o tipo
sinfines pueden manejar diámetros
mayores o iguales a 1600 mm, mientras
que, las máquinas de hidroescudo o tipo
lodo pueden instalar diámetros desde los
500 mm en adelante.

• Pilot Tube

Tabla 6 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Pilot Tube

REFERENCIA

DIÁMETRO DE APLICACIÓN

EN MILÍMETROS (mm)

OBSERVACIONES

Rango máximo

Rango común

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

100 a 1200

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

100 a 600

EAAB NS-079 y NS-
189

100 a 1200

Ing. Juan José Hoyo

200 a 1200

200 a 900

• Direct Pipe

Tabla 7 Rango de diámetros de aplicación en milímetros del método Direct Pipe

REFERENCIA

DIÁMETRO DE APLICACIÓN

EN MILÍMETROS (mm)

OBSERVACIONES

Rango común

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

750 a 1500

Ing. Juan José Hoyo

762 a 1524

Según ficha técnica de Herrenknetch.

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• Métodos de Compactación

Tabla 8 Rango de diámetros de aplicación en milímetros de los Métodos de Compactación

REFERENCIA

DIÁMETRO DE APLICACIÓN

EN MILÍMETROS (mm)

OBSERVACIONES

Rango máximo

Rango común

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

< 200

Santiago, 2015

< 300

Estos  métodos  se  han  hecho  populares
para  la  instalación  de  cables  de
telecomunicaciones  y  conexiones  de
servicio  residenciales  debido  a  la
simplicidad de su equipo y operación.

Ing. Juan José Hoyo

< 200

< 160

5.2 Longitud de instalación

La máxima longitud que se puede lograr mediante el uso de los diferentes métodos de
excavación sin zanja analizados varía dependiendo de ciertas características del sitio del
proyecto y de las condiciones del diseño (diámetro de tubería, precisión, entre otros). A
continuación, se muestra la descripción de las diferentes longitudes alcanzadas para cada
una de las tecnologías sin zanja, esto, con base en lo reportado en las referencias
bibliográficas o técnicas.

• Auger Boring

Tabla 9 Longitud de instalación en metros del método Auger Boring

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

274

182

El método fue desarrollado inicialmente
para cruzar por debajo de una calzada de
dos  carriles  con  una  longitud  promedio
de 12 m y una longitud máxima de 21 m.
Sin  embargo,  con  la  creciente  demanda
de instalaciones más largas, el método se
ha aplicado para mayores longitudes.

El  rango  de  longitud  típico  de  los
proyectos va de 30 a 182 m.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

270

91,5

El rango de longitud típico de los
proyectos va de 30 a 91,5 m.

EAAB NS-079 y NS-
189

Depende  del diámetro,  torque  y  empuje
del  equipos.  Este  valor  se  toma  de
acuerdo  con  las  recomendaciones  de  la
norma  técnica  DWA-A  125E  “Pipe
Jacking and Related Techniques”.

Santiago, 2015

270

Las longitudes típicas de proyectos van
desde 30 a 90 m.

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Tesis II

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Ing. Juan José Hoyo

180

120

No se recomienda limitar la longitud a
una mínima aplicable, ya que esta
depende del cliente al cual se realizará el
trabajo de instalación de la tubería.

• Horizontal Directional Drilling

Tabla 10 Longitud de instalación en metros del método Horizontal Directional Drilling

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima común instalable

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

1830

El tipo de suelo, las características
específicas

del

proyecto

las

condiciones del sitio determinan la
longitud de perforación. El rango de
longitud puede oscilar entre 183 y 1830
m.

Longitudes

pequeñas

son

económicamente viables debido a los
altos costos operativos.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

1800

El  rango  de  longitudes  va  desde  120  a
1800  m  para  el  caso  de  Midi  y  Maxi
HDD.  Mini  HDD  puede  ejecutar  la
instalación de tuberías de hasta 180 m.

EAAB NS-079 y NS-
189

1800

Longitud de instalación:
Mini  HDD,  tramos  menores o  iguales  a
180  m,  Midi  HDD,  tramos  menores
iguales  a  270  m  y  Maxi  HDD  tramos
menores o iguales a 1800 m.

Santiago, 2015

2000

Esta tecnología ha pasado de hacer
perforaciones de 70 m de longitud hasta
2000 m.

Ing. Juan José Hoyo

1500

Longitud de instalación:
Mini  HDD,  tramos  menores o  iguales  a
200  m,  Midi  HDD,  tramos  menores  o
iguales  a  400  m  y  Maxi  HDD  tramos
menores o iguales a 1500 m.

• Pipe Ramming

Tabla 11 Longitud de instalación en metros del método Pipe Ramming

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

120

Se deben considerar las condiciones del
sitio y del proyecto, así como el diámetro
de la tubería a instalar, para determinar la
longitud posible que se puede desarrollar
mediante esta tecnología.

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Tesis II

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

120

Se deben considerar el diámetro de la
tubería y las condiciones del suelo para
determinar la longitud instalable.

EAAB NS-079 y NS-
189

Depende

del

diámetro

instalar

(Longitud = Diámetro x 0,1).

Santiago, 2015

250

Las longitudes de instalación son muy
variables, llegando a superar los 250 m.

Ing. Juan José Hoyo

120

• Microtunelado

Tabla 12 Longitud de instalación en metros del método Microtunelado

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

450

Las longitudes más comunes para el
sistema de microtunelado de lodo son de
150 a 450 m, mientras que para el
sistema de microtunelado con sinfines es
de 60 a 150 m.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

475

303

La  máxima  instalación  realizada  en
Estados Unidos mediante microtunelado
desde  el  pozo  de  lanzamiento  hasta  el
pozo de recepción es de 475 m.

El  rango  más  común  de  longitud  va
desde  150  a  303  m  para  microtunelado
tipo  lodo  y  de  61  a  122  m  para
microtunelado con sinfines.

EAAB NS-079 y NS-
189

500

300

Generalmente entre 150 y 300 m.
Máximo 500 m, dependiendo del
diámetro y el tipo de suelo.

Santiago, 2015

2500

El método microtunelado con sinfines
puede instalar tuberías de hasta 150 m de
longitud, mientras que el método
microtunelado tipo lodo logra distancias
por encima de los 2500 m.

Ing. Juan José Hoyo

1000

600

La  máxima  longitud  alcanzada  no  se
divide  normalmente  de  acuerdo  con  la
máquina  de  microtunelación  (Tipo  lodo
o  Sinfines),  esta  depende  del  diámetro
que se va a instalar.

Valores máximos de longitud alcanzada
de acuerdo con el diámetro instalado:

<1200  mm  de  diámetro,  longitudes  de
hasta 120 m.

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Tesis II

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Diámetro entre 1200 y 1500 mm,
longitudes de hasta 420 m.
Diámetro entre 1600 y 2000 mm,
longitudes de hasta 600 m.

De acuerdo con lo conversado con el ingeniero Juan José Hoyo, la longitud máxima de
instalación que se puede lograr mediante el método microtunelado cuenta con ciertas
limitantes, las cuales se describen a continuación.

a. La máxima fuerza de empuje que puede resistir la tubería a instalar, a mayor

longitud,  mayor  fricción  del  suelo  con  la  tubería  y  por  ende,  mayor  fuerza.  Para
generar  menor  presión  durante  la  instalación,  se  deben  instalar  estaciones
intermedias para distribuir las fuerzas de empuje en los tramos de tubería, las cuales
se  recuperan  posterior  a  la  instalación  de  la  tubería.  Estas  estaciones  están
disponibles únicamente a partir de 1200 m de diámetro.

b. La pérdida de carga por longitud para alimentar la máquina microtuneladora. Para

garantizar la carga requerida, se utiliza una estación Power Pack que genera la
potencia necesaria en la cabeza perforadora. Esta máquina se puede ubicar
únicamente en tuberías con diámetros mayores o iguales a 1200 mm.

c. Durante los trabajos de perforación se pueden encontrar diversos tipos de suelo en

un solo tramo, esto puede implicar en el desgaste de los útiles de corte, por lo cual,
en algunos casos se requiere acceder al frente de excavación para realizar el cambio
de estos, esta actividad se puede realizar únicamente a partir de diámetros mayores
o iguales a 1200 mm. Debido a lo anterior, se podrán alcanzar mayores longitudes
a partir de este diámetro.

d. De acuerdo con ciertos reglamentos, los trabajos dentro de las tuberías se

recomiendan que se desarrollen para diámetros mayores a 1200 mm, por esto, para
diámetros menores, las longitudes alcanzadas son bajas, puesto que, el proceso de
alineación de la perforación requiere de una visual no tan lejana.

• Pilot Tube

Tabla 13 Longitud de instalación en metros del método Pilot Tube

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

150

La longitudes más largas se logran en
condiciones de terreno adecuadas y con
la última tecnología disponible.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

EAAB NS-079 y NS-
189

100

Este valor se toma de acuerdo con las
recomendaciones de la norma técnica
DWA-A 125E “Pipe Jacking and Related
Techniques”.

Ing. Juan José Hoyo

130

• Direct Pipe

Tabla 14 Longitud de instalación en metros del método Direct Pipe

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

2000

1500

La longitud alcanzada depende del
diámetro de la tubería a instalar y del
equipo que se use para la perforación.

Ing. Juan José Hoyo

1321

Según ficha técnica de Herrenknetch.

• Métodos de Compactación

Tabla 15 Longitud de instalación en metros de los Métodos de Compactación

REFERENCIA

LONGITUD DE INSTALACIÓN

EN METROS (m)

OBSERVACIONES

Máxima

instalable

Máxima común

instalable

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Santiago, 2015

La  capacidad  de  control  direccional  de
estos  métodos  es  muy  limitada  en
comparación  con  otros  métodos,  esta
limitación

también

restringe

aplicación a longitudes de perforación
cortas.

Ing. Juan José Hoyo

5.3 Material de la tubería a instalar

En las siguientes Tablas se presentan los diferentes materiales de tubería factibles a
instalar mediante cada una de las tecnologías sin zanja y para cada una de las referencias
bibliográficas o técnicas revisadas.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

• Auger Boring

Tabla 16 Material de tubería instalable mediante el método Auger Boring

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Camisa en tubería de acero

La tubería y el material de revestimiento
deben resistir el potencial daño causado
por la rotación de los sinfines.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Camisa en tubería de acero

La  tubería  debe  ser  resistente  al  daño
causado  por  la  rotación  de  los  sinfines.
La tubería producto a  instalar dentro de
la carcasa o camisa de acero puede estar
fabricada

cualquier

material,

adecuándose

producto

que

transporta.

EAAB NS-079 y NS-
189

Camisa en tubería de acero

Tubería producto en otros materiales,
dentro de la camisa de acero.

Santiago, 2015

Camisa en tubería de acero

Debido a que los sinfines giran dentro de
la  tubería,  el  material  de  la  tubería  y  el
recubrimiento  debe  resistir  el  daño
potencial causado por estos, por lo tanto,
el  tubo  típico  de  excavación  está  hecho
de  acero.  La  tubería  producto  instalada
dentro de la carcasa puede estar hecha en
cualquier material.

Ing. Juan José Hoyo

Camisa en tubería de acero

Dentro de la tubería de acero se puede
instalar cualquier tipo de tubería.

• Horizontal Directional Drilling

Tabla 17 Material de tubería instalable mediante el método Horizontal Directional Drilling

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

HDPE y acero

En general, la tubería a instalar se limita
a una que pueda unirse entre sí de forma
continua, manteniendo al mismo tiempo
una  resistencia  suficiente  a  las  altas
tensiones  de  tracción  impuestas  durante
la operación de retroceso.

Los  materiales  más  comunes  son  el
HDPE  y  el  acero.  Sin  embargo,
actualmente,  también  se  puede  usar
tubería  PVC  fusible,  tubería  de  hierro
dúctil  y  tubería  PVC  con  junta
restringida.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

HDPE y acero

El material más común es el acero, sin
embargo, la tubería HDPE también
puede ser usada.

EAAB NS-079 y NS-
189

HDPE, acero, PVC (termofusión) y
hierro dúctil

Las tuberías de hierro dúctil para
instalación

mediante

HDD

son

especialmente

diseñadas

corresponde a la misma tubería que se
instala a zanja abierta.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Santiago, 2015

HDPE y acero

El revestimiento más utilizado se realiza
con tubos de acero. Sin embargo,
también puede usarse tubería HDPE,
material cada vez más tecnológicamente
avanzado, que va ganando terreno en este
tipo de procesos.

Ing. Juan José Hoyo

HDPE y acero

HDPE: Tubería de polietileno de alta densidad.
PVC: Policloruro de vinilo.

• Pipe Ramming

Tabla 18 Material de tubería instalable mediante el método Pipe Ramming

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Camisa en tubería de acero

El tipo de carcasa y conducto se limita a
tubería de acero. La tubería debe poder
soportar las repetidas cargas de impacto
del martillo de percusión. Por lo tanto, el
espesor de la pared de la tubería es una
consideración de diseño muy importante.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Camisa en tubería de acero

EAAB NS-079 y NS-
189

Camisa en tubería de acero

Tubería producto en otros materiales,
dentro de la camisa de acero.

Santiago, 2015

Camisa en tubería de acero

La fuerza de golpeo hasta la que se llega
ronda  las  2000  toneladas  y  requiere  de
una fuente de aire comprimido. Una vez
se  ha  instalado  el  encamisado  de  acero,
puede  utilizarse  como  tubería  en  sí
mismo o como un ducto para diámetros
más pequeños de tuberías o cables.

Ing. Juan José Hoyo

Camisa en tubería de acero

Dentro de la tubería de acero se puede
instalar cualquier tipo de tubería.

• Microtunelado

Tabla 19 Material de tubería instalable mediante el método Microtunelado

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Concreto reforzado (RCP), fibra de
vidrio reforzada (GRP), arcilla
vitrificada (VCP), hierro dúctil, acero
y PVC

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Acero, concreto reforzado (RCP),
arcilla vitrificada (VCP) y fibra de
vidrio reforzada (GRP)

A través de este método también se han
instalado tuberías de hierro dúctil y PVC,
pero estas son poco comunes.

EAAB NS-079 y NS-
189

Acero,  concreto  reforzado  (RCP),
arcilla  vitrificada  (VCP)  y  fibra  de
vidrio  reforzada  (GRP).  Posible  con
tuberías  de  hierro  dúctil  y  PVC
especiales

Las instalaciones de tubería con
microtunelación para redes de acueducto
no son una actividad común.

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Tesis II

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Ing. Juan José Hoyo

Acero, concreto reforzado (RCP) y
fibra de vidrio reforzada (GRP)

Las tuberías de PVC no pueden instalarse
adecuadamente  mediante  este  método
debido  a  que  estas  no  cuentan  con  la
resistencia  necesaria  para  soportar  las
fuerzas de empuje que se ejercen para su
instalación.

PVC: Policloruro de vinilo.

• Pilot Tube

Tabla 20 Material de tubería instalable mediante el método Pilot Tube

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Concreto reforzado (RCP), fibra de
vidrio reforzada (GRP), arcilla
vitrificada (VCP), hierro dúctil, acero
y PVC

EAAB NS-079 y NS-
189

Concreto  reforzado  (RCP),  arcilla
vitrificada  (VCP),  fibra  de  vidrio
reforzada  (GRP)  y  hierro  dúctil.
Posible  con  tuberías  de  PVC  y
Polietileno especiales

Ing. Juan José Hoyo

Concreto  reforzado  (RCP),  fibra  de
vidrio  reforzada  (GRP),  arcilla
vitrificada  (VCP),  hierro  dúctil  y
acero

Las tuberías de PVC no pueden instalarse
adecuadamente mediante este método
debido a que no resisten las fuerzas de
instalación.

PVC: Policloruro de vinilo.

• Direct Pipe

Tabla 21 Material de tubería instalable mediante el método Direct Pipe

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Camisa en tubería de acero

La tubería debe poder soportar la fuerza
de empuje dada por la unidad propulsora,
por ello, este método se limita a tuberías
de acero.

Ing. Juan José Hoyo

Camisa en tubería de acero

Dentro de la tubería de acero se puede
instalar cualquier tipo de tubería.

• Métodos de Compactación

Tabla 22 Material de tubería instalable mediante los Métodos de Compactación

REFERENCIA

MATERIAL DE TUBERÍA

TÍPICO INSTALADO

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Variedad de materiales

Ing. Juan José Hoyo

HDPE

HDPE: Tubería de polietileno de alta densidad.

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

5.4 Espacio requerido para la ejecución de los trabajos

Durante el proceso de excavación sin zanja mediante los diferentes métodos analizados,
se requiere de la disposición de un área en la entrada del tramo de instalación y otra a la
salida de este, en estas áreas se posicionan los diferentes equipos usados para realizar la
perforación y, así mismo, las secciones o tramos de tubería. Estas áreas se denominan
pozo de lanzamiento y pozo de salida. En las siguientes Tablas se presentan las diferentes
dimensiones reportadas en las referencias para dichos pozos, según cada uno de los
métodos sin zanja.

• Auger Boring

Tabla 23 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Auger Boring

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Largo: 11 m

Ancho: 3,7 m

El  pozo  de  lanzamiento  es  el  pozo
principal  de  trabajo.  El  tamaño  de  este
pozo  se  determina  de  acuerdo  con  el
diámetro  de  la  tubería  y  por  la  longitud
de los segmentos a usar como carcasa o
camisa.  Se  debe  disponer  de  suficiente
espacio  para  la  carga,  descarga  y
almacenamiento de materiales y equipos.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Largo: 10,7 m

Ancho: 3,6 m

Se  requiere  pozo  al  inicio  y  al  final  del
tramo. El pozo de lanzamiento es el pozo
principal de trabajo. El tamaño depende
del  diámetro  y  de  la  longitud  de  los
segmentos a ser usados como carcasa. La
longitud más común de los segmento es
de 6,1 m.

La  mínima  área  de  obra  en  superficie
debería ser de 9 m por 25 m.

EAAB NS-079 y NS-
189

Largo: 10 m

Ancho: 4 m

Largo: 10 m

Ancho: 4 m

Depende de la longitud de la tubería de
acero. Para tubos de 6 m, generalmente
el pozo de lanzamiento cuenta con las
medidas reportadas.

Santiago, 2015

Largo: 10,7 m

Ancho: 3,6 m

El área de trabajo en superficie debe ser
de aproximadamente 23 m por 46 m. La
superficie mínima absoluta debe ser de
unos 200 m

Ing. Juan José Hoyo

Largo: 10 m

Ancho: 3 m

Largo: 3 m

Ancho: 3 m

El  pozo  de  salida  puede  ser  ciego,  sin
embargo,  las  dimensiones  reportadas
suelen ser las mínimas para la ejecución
de los trabajos.

El  área  de  ocupación  de  obra  en
superficie  para  la  zona  de  lanzamiento
debe  ser  alrededor  de  300  m

, mientras

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

que, para el caso de la zona de salida, se
requieren aproximadamente 100 m

Las dimensiones reportadas dependen de
los equipos y de la propia operación del
contratista.

• Horizontal Directional Drilling

Tabla 24 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Horizontal Directional Drilling

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Área de

lanzamiento

Área de salida

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Largo: 120 m

Ancho: 60 m

El  método  HDD  es  un  método  de
lanzamiento  desde  la  superficie,  por  lo
que no suele requerir pozos de entrada o
de  salida.  Sin  embargo,  si  se  está
realizando  la  instalación  de  servicios
públicos, es posible que se requieran de
pozos  para  realizar  conexiones  con  los
servicios públicos existente.

El área de trabajo del equipo debe estar
nivelada,  firme  y  adecuada  para  el
movimiento de este.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Largo: 120 m

Ancho: 60 m

Para los métodos Maxi y Midi HDD, las
dimensiones

del

área

trabajo

reportadas se consideran adecuadas.

EAAB NS-079 y NS-
189

Largo: 90 m

Ancho: 60 m

Largo: 45 m

Ancho: 30 m

Las dimensiones de los pozos de trabajo
para  HDD  son  variables  para  cruces
largos  con  equipo  Maxi  HDD  y
dependen  de  la  complejidad del  suelo  a
perforar.  Las  dimensiones  indicadas  no
contemplan  el  espacio  necesario  para
ubicar la lingada de tubería.

Equipo Mini HDD: Pozo de lanzamiento
y salida de 1 x 0,80 m y profundidad de
0,40 m.

Equipo

Maxi

HDD:

Pozo

lanzamiento, 30 a 60 m x 60 a 90 m y
pozo de salida, 15 a 30 m x 30 a 45 m.

Ing. Juan José Hoyo

Largo: 30 m

Ancho: 10 m

Largo: 45 m

Ancho: 10 m

Área de obra requerida en superficie en
la zona de lanzamiento para taladros
pequeños: 300 m

. Sin embargo, para

taladros grandes puede necesitarse un
área cerca de 3000 m

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Área de

lanzamiento

Área de salida

Área  requerida  en  superficie  en  la  zona
de salida: Depende de la longitud total de
instalación,  ya  que,  en  esta  área  se
dispone  de  la  lingada  de  tubería  a
instalar.

• Pipe Ramming

Tabla 25 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Pipe Ramming

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Largo: 10 m

Ancho: 3 m

Un acceso adecuado al sitio y un espacio
de trabajo son esenciales para una
instalación exitosa. La longitud del pozo
de lanzamiento depende de la longitud de
los segmentos de tubería que se
instalarán.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Largo: 20 m

Ancho: 3,6 m

EAAB NS-079 y NS-
189

Largo: 20 m

Ancho: 4 m

Largo: 20 m

Ancho: 4 m

Depende de la longitud del tubo.
Generalmente 2 a 4 m de ancho por 10 a
20 m de largo.

Ing. Juan José Hoyo

Largo: 10 m

Ancho: 3 m

Largo: 3 m

Ancho: 3 m

El  área  de  ocupación  de  obra  en
superficie  para  la  zona  de  lanzamiento
debe  ser  alrededor  de  300  m

, mientras

que, para el caso de la zona de salida, se
requieren aproximadamente 100 m

Las dimensiones reportadas dependen de
los equipos y de la propia operación del
contratista.

• Microtunelado

Tabla 26 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Microtunelado

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Largo: 34 m

Ancho: 8 m

Un adecuado espacio de trabajo debe ser
proporcionado

pozo

lanzamiento,  con  el  fin  de  acomodar  el
equipo requerido y los materiales para la
operación  del  método.  El  espacio
requerido  para  el  pozo  de  lanzamiento
usualmente es más grande que para el de
salida.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Largo: 34 m

Ancho: 8 m

El espacio de trabajo requerido está
determinado por el tamaño del equipo de

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

microtunelación,  el  cual  puede  oscilar
entre  5  x  10  m  y  15  x  30  m.  También
depende  del  diámetro  y  longitud  de  la
tubería.

EAAB NS-079 y NS-
189

Largo: 30 m

Ancho: 10 m

Largo: 15 m

Ancho: 5 m

Depende del tamaño de la tuneladora y si
es pozo de lanzamiento o de salida.
Generalmente se tienen medidas desde 5
a 10 m, hasta 15 a 30 m.

Ing. Juan José Hoyo

Largo: 7 m

Ancho: 7 m

Largo: 5,5 m

Ancho: 5,5 m

El área de ocupación de obra en
superficie va relacionada con el diámetro
instalado.

Diámetros <1200 mm, 400 m

para el

área de lanzamiento y 100 m

para el área

de salida.
Diámetros entre 1200 y 1500 mm, 600
m

para el área de lanzamiento y 150 m

para el área de salida.
Diámetros entre 1600 y 2000 mm, 800
m

para el área de lanzamiento y 200 m

para el área de salida.

Estas dimensiones de obra son mínimas
recomendables. Las dimensiones de los
pozos

dependen

estrictamente

del

diámetro a instalar.

• Pilot Tube

Tabla 27 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Pilot Tube

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

EAAB NS-079 y NS-
189

Largo: 4 m

Ancho: 4 m

Largo: 4 m

Ancho: 4 m

Pueden ser de forma rectangular o
circular.

Ing. Juan José Hoyo

Largo: 5 m

Ancho: 5 m

Largo: 3 m

Ancho: 3 m

El  área  de  ocupación  de  obra  en
superficie  para  la  zona  de  lanzamiento
debe  ser  alrededor  de  300  m

, mientras

que, para el caso de la zona de salida, se
requieren aproximadamente 100 m

• Direct Pipe

Tabla 28 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante el método Direct Pipe

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Largo: 20 m

Ancho: 3,5 m

Debido a las ventajas especiales del
método, la mayoría de requerimiento de

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

espacio  de  trabajo  se  encuentra  en  el
pozo de entrada. El tendido de la cadena
de  tuberías  requiere  la  mayor  parte  del
espacio de trabajo en el método.

Dependiendo de los requisitos del diseño
y  las  preferencias  del  contratista,  se
puede  utilizar  un  pozo  de  lanzamiento.
La  longitud  y  ancho  de  este  deben
dimensionarse

para

acomodar

propulsor de tubería. Por lo general, la
longitud del pozo oscila entre 10 y 20 m.

Ing. Juan José Hoyo

Largo: 20 m

Ancho: 3,5 m

Largo: 25 m

Ancho: 10 m

El espacio requerido en superficie
dependerá de la longitud total de
instalación.

• Métodos de Compactación

Tabla 29 Espacio requerido para la instalación de tubería mediante los Métodos de Compactación

REFERENCIA

ESPACIO REQUERIDO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

Santiago, 2015

Largo: 1 m

Ancho: 1 m

Largo: 1 m

Ancho: 1 m

Las operaciones sobre el terreno
requieren pozos de trabajo pequeños,
dando

lugar

perturbaciones

superficiales leves, de aproximadamente
1 m

. El pozo es lo suficientemente

pequeño  para  ser  excavado  a  mano  en
vez  de  por  la  máquina,  haciendo  el
método  apto  para  lugares  de  difícil
acceso.

Ing. Juan José Hoyo

Largo: 1 m

Ancho: 1 m

Largo: 1 m

Ancho: 1 m

El área de trabajo requerida en superficie
es de alrededor de 20 m

5.5 Profundidad de instalación

Los diferentes métodos de excavación sin zanja utilizan una variedad de procesos para la
instalación  de  los  tramos  de  tubería,  cada  uno  de  estos  procesos  genera  ciertas
perturbaciones  en  superficie,  por  lo  cual,  con  el  fin  de  evitar  estas  afectaciones,  se
establece una profundidad mínima para poder aplicar el método, así mismo, de acuerdo
con las capacidades de las tecnologías, se establece una profundidad máxima  a la cual
estas  se  pueden  ejecutar.  En  las  siguientes  Tablas  se  presentan  las  profundidades
reportadas en las referencias para cada uno de los métodos sin zanja.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

• Auger Boring

Tabla 30 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Auger Boring

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

EAAB NS-079 y NS-
189

Profundidad mínima 0,80 m o 1,5
veces el diámetro externo

Estos valores se toman de acuerdo con
las recomendaciones de la norma técnica
DWA-A 125E “Pipe Jacking and Related
Techniques”.

Ing. Juan José Hoyo

Profundidad mínima recomendable,
2 veces el diámetro externo.

Sin límites máximos

• Horizontal Directional Drilling

Tabla 31 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Horizontal Directional Drilling

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Mini

HDD,

hasta

4,60

Midi HDD, hasta 23 m y Maxi HDD,
hasta 60 m

La limitación de profundidad del equipo

Mini HDD proviene de la restricción en

la capacidad del sistema de seguimiento.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Mini

HDD,

hasta

4,50

Midi y Maxi HDD hasta 61 m

EAAB NS-079 y NS-
189

Mini

HDD,

hasta

4,50

Midi HDD, hasta 23 m y Maxi HDD,
hasta 61 m

Ing. Juan José Hoyo

Profundidad mínima 3,00 m o de 3 a
10 veces el diámetro de escariado
máximo, dependiendo del diámetro y
tipo de terreno

• Pipe Ramming

Tabla 32 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Pipe Ramming

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

EAAB NS-079 y NS-
189

Profundidad mínima 1,00 m o 1,5
veces el diámetro externo

Estos valores se toman de acuerdo con
las recomendaciones de la norma técnica
DWA-A 125E “Pipe Jacking and Related
Techniques”.

Ing. Juan José Hoyo

Profundidad mínima recomendable,
2 veces el diámetro externo.

Sin límites máximos

• Microtunelado

Tabla 33 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Microtunelado

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Profundidad mínima de 1,80 m o una
relación de profundidad a diámetro
de 3 (lo que sea mayor)

Como la operación del microtunelado se
realiza de manera remota, no hay un
límite

teórico

para

máxima

profundidad de instalación.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

La recomendación de la profundidad
mínima se da con el fin de evitar la
posibilidad

levantamiento

asentamiento de la superficie y evitar que
se escape el lodo.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Profundidad mínima de 1,50 m o una
relación de profundidad a diámetro
de 3

No hay un límite teórico para la máxima
profundidad de instalación.

EAAB NS-079 y NS-
189

Profundidad mínima de 2,00 m o 1,5
veces el diámetro externo

Estos valores se toman de acuerdo con
las recomendaciones de la norma técnica
DWA-A 125E “Pipe Jacking and Related
Techniques”.

Santiago, 2015

Profundidad mínima de 2,00 m o 1,5
veces el diámetro externo

Ing. Juan José Hoyo

Profundidad mínima recomendable,
de 1 a 2 veces el diámetro de
excavación,

dependiendo

del

diámetro y tipo de terreno.

Sin límites máximos

• Pilot Tube

Tabla 34 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Pilot Tube

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

EAAB NS-079 y NS-
189

Profundidad mínima 1,00 m o 1,5
veces el diámetro externo

Ing. Juan José Hoyo

Profundidad mínima recomendable,
2 veces el diámetro externo.

Sin límites máximos

• Direct Pipe

Tabla 35 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante el método Direct Pipe

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

Ing. Juan José Hoyo

Profundidad mínima recomendable,
3,00 m o de 1 a 2 veces el diámetro
de excavación, dependiendo del
diámetro y tipo de terreno.

Sin límites máximos

• Métodos de Compactación

Tabla 36 Profundidad permitida para la instalación de tubería mediante los Métodos de Compactación

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

Santiago, 2015

0,25 m por cada 0,025 m de diámetro

El valor reportado corresponde a la
profundidad mínima, la cual se adopta
para prevenir movimientos verticales en

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

PROFUNDIDAD INSTALABLE

OBSERVACIONES

la superficie, ya que, las herramientas de
desplazamiento  del  suelo  introducen
volúmenes  extras  en  el  del  suelo.  En
tierra  suelta  la  energía  de  impacto  se
traduce  en  una  consolidación  del  suelo,
lo que puede provocar el hundimiento de
la superficie.

Ing. Juan José Hoyo

Profundidad mínima, al menos 1 m
para diámetros pequeños.

Sin límites máximos

5.6 Condiciones de suelo aptas para la instalación

Las condiciones del terreno presente en el área donde se llevará a cabo la instalación de
tubería permiten o restringen la aplicación de los diferentes métodos de excavación sin
zanja, esto se debe a que cada tecnología utiliza diferentes mecanismos de perforación y
de eliminación de desechos, por lo cual, algunas manejan un mayor rango de terrenos
aplicables y otras cuentan con diversidad de limitaciones. A continuación, se muestran
los diferentes terrenos aptos para la aplicación de los métodos sin zanja, basado en las
referencias bibliográficas y técnicas.

• Auger Boring

Tabla 37 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Auger Boring

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Cohesivos (arcillas y limos), arenas
medias a densas por encima del nivel
freático, gravas de menos de 2 a 4
pulgadas

diámetro,

rocas

erosionadas y significativamente
erosionadas.

En caso de trabajar en suelos  inestables
se  debe  tener  cuidado  con  el  borde
cortante  que  va  hacia  el  borde  de  la
carcasa, ya que, esto puede provocar que
los  desechos  se  eliminen  sin  ningún
avance de la carcasa, lo que significa que
se  está  realizando  una  eliminación
excesiva  de  desechos.  La  situación
anterior  puede  crear  un  vacío  entre  la
carcasa

terreno

perforado,

provocando el hundimiento de la
superficie.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Aplicable  en  un  amplio  rango  de
condiciones  de  suelo,  desde  arena
seca,  arcilla  seca  firme,  hasta  roca
sólida.  La  condición  de  suelo  más
compatible  con  este  método  es  la
arcilla arenosa firme.

Los cantos rodados o bolos de hasta
1/3 del diámetro de la tubería también
pueden excavarse con este método.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

EAAB NS-079 y NS-
189

Más  apropiado  para  suelos  blandos
cohesivos:  SC  (Arenas  arcillosas),
CL  (Arcillas  inorgánicas)  y  ML
(Limos  inorgánicos  y  arenas  muy
finas). Sin nivel freático.

Rocas y bolos: Hasta 1/3 del diámetro
de la perforación.

Perforación en roca requiere equipos
especiales.

Santiago, 2015

Aplicable  en  un  amplio  rango  de
condiciones  de  suelo,  desde  arena
seca,  arcilla  seca  firme,  hasta  roca
sólida.  La  condición  de  suelo  más
compatible  con  este  método  es  la
arcilla limosa firme.

Los cantos rodados o bolos de hasta
1/3 del diámetro de la tubería también
pueden excavarse con este método.

Ing. Juan José Hoyo

Suelos cohesivos (arcillas y limos) y
suelos

con

predominancia

cohesivos (>50%).

Para partículas con tamaños superiores a
1/3  del  diámetro  de  la  perforación,  se
puede  presentar  atascamiento  de  los
sinfines  durante  la  extracción  del  suelo
perforado.

Este  método  no  es  aplicable  en  suelos
duros,  debido  a  la  incapacidad  de
perforación

usando

métodos

tradicionales (sin herramientas de corte
para roca).

• Horizontal Directional Drilling

Tabla 38 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Horizontal Directional

Drilling

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

La arcilla es ideal para el método. La
arena fina y el limo se comportan de
manera fluida.

Aplicable en rocas erosionadas.

La  tecnología  actual  permite  realizar
grandes  operaciones  de  perforación  en
formaciones  de  suelo  que  comprenden
hasta un 50% de grava.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Aplicable  en  un  amplio  rango  de
condiciones  de  suelo, desde  arcillas,
arenas  y  gravas,  inclusive  en
condiciones de formaciones rocosas,
con  base  en  el  uso  de  adecuadas
cabezas de perforación.

La arcilla es considerada ideal para los
método HDD.

EAAB NS-079 y NS-
189

Más apropiado para suelos blandos
cohesivos: SC, CL y ML. Apto para
SM, SP y SW. Suelos GC, GM, GP y
GW pueden tener alto grado de
complejidad.

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Con  nivel  freático  para  suelos
arcillosos  y  arenosos.  Sin  nivel
freático para otros suelos.

Rocas  y  bolos:  Suelos  con  bolos
presentan alto grado de complejidad.
Para perforación en roca se requieren
equipos especiales.

Santiago, 2015

Aplicable en un amplio rango de
condiciones de suelo, desde arcillas y
arenas, hasta en formaciones rocosas
blandas y suelos con granulometría
de gravas superior al 50%.

Generalmente,

los

sistemas

perforación  mecánicos  (Mini  HDD)  se
aplican  en  una  gama  más  amplia  de
condiciones de suelo que los métodos de
chorro de fluido a presión. Sin embargo,
pueden  producirse  problemas  en  la
eliminación

los

detritus

perforación, la estabilización de las
paredes de la perforación piloto y las
operaciones de ensanchamiento.

Ing. Juan José Hoyo

Suelos cohesivos (arcillas y limos),
suelos

con

predominancia

cohesivos (>50%), arenas con matriz
de cohesivos y gravas en matriz
granular y cohesivos.

Rocas

con

fracturación,

meteorización, dureza y abrasividad
media o baja.

• Pipe Ramming

Tabla 39 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Pipe Ramming

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Adecuado  para  una  amplia  gama  de
condiciones  de  suelo,  con  o  sin
presencia  de  nivel  freático.  Las
condiciones de suelo más adecuadas
para  el  método  son  arcillas,  limos  y
depósitos  orgánicos,  las  arenas  por
encima del nivel freático y suelos con
cantos  rodados  o  gravas  de  tamaño
más  pequeño  que  el  diámetro  de  la
tubería.

No  es  apto  para  aplicación  en  roca
sólida.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Aplicable en un amplio rango de
condiciones de suelo, con y sin
presencia de nivel freático.

El efecto del martilleo tiende a romper
los cantos rodados o a sacarlos del
camino, ya sea hacia el exterior o hacia
el interior de la carcasa.

EAAB NS-079 y NS-
189

Más apropiado para suelos blandos
cohesivos: SC, CL, ML, OH y CH.
Apto para suelos granulares SM, SP,

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

SW, GC, GM y GW preferiblemente
sin nivel freático.

Puede instalarse con nivel freático.

No es apto en estrato rocoso.

Santiago, 2015

Aplicable en un amplio rango de
condiciones de suelo.

Muchos contratistas recurren a este
método dado a su versatilidad de
aplicación.

Ing. Juan José Hoyo

Suelos cohesivos (arcillas y limos),
suelos

con

predominancia

cohesivos (>50%), arenas con matriz
de cohesivos y gravas en matriz
granular y cohesivos.

Este método no es aplicable en suelos
duros, debido a la incapacidad de
perforación.

• Microtunelado

Tabla 40 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Microtunelado

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Se cuenta con disponibilidad de una
amplia selección de cabezales de
corte para microtunelado que brindan
la capacidad de manejar una variedad
de condiciones de suelo, incluidos los
cantos rodados y roca sólida.

El tipo de suelo más favorable para el
sistema de microtunelado tipo lodo es la
arena húmeda, mientras que para el caso
del sistema de sinfines es la arcilla
arenosa estable.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

El tipo de suelo más favorable para el
sistema de microtunelado tipo lodo es la
arena húmeda, mientras que para el caso
del sistema de sinfines es la arcilla
arenosa estable.

EAAB NS-079 y NS-
189

Las tuneladoras son configurables
para todos los tipos de suelo,
incluyendo roca maciza.

El nivel freático no es una limitación.

Rocas y bolos: Hasta 1/3 del diámetro
de la perforación.

Esta tecnología es más apropiada para
arenas húmedas.

Perforación en roca requiere longitudes
cortas.

Ing. Juan José Hoyo

La microtunelación puede trabajar en
cualquier tipo de terreno y condición
del nivel freático. Dependerá del tipo
de microtuneladora.

• Pilot Tube

Tabla 41 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Pilot Tube

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Aplicable en arcillas y limos de
medios a muy rígidos, arcillas duras,
arenas medias a densas por encima

El suelo duro con cantos rodados y rocas
relativamente grandes puede causar
algunos desafíos al rendimiento, al igual

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

del nivel freático y gravas y
adoquines de menos de 2 a 4
pulgadas de diámetro.

que las arenas, los suelos inestables y las
instalaciones debajo del nivel freático.

Se

cuenta

con

disponibilidad

diferentes

tipos

cabezales

escarificadores.

EAAB NS-079 y NS-
189

Más apropiado para suelos cohesivos
o granulares con al menos 20% de
material cohesivo.

Sin nivel freático.

Rocas y bolos: Bolos hasta 1/3 del
diámetro

perforación.

Perforación en roca no es posible.

Se pueden realizar perforaciones bajo
nivel freático, siempre y cuando el nivel
freático esté hasta 3 metros sobre la clave
de la tubería y se utilicen accesorios
especiales

control de

presión

hidrostática durante la instalación de la
camisa en acero y los ensanchamientos.

Ing. Juan José Hoyo

Suelos cohesivos (arcillas y limos),
suelos

con

predominancia

cohesivos (>50%), arenas con matriz
de cohesivos y gravas de tamaño fino
(en matriz granular y cohesivos).

Este método no es aplicable en suelos
duros, ni en roca.

• Direct Pipe

Tabla 42 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante el método Direct Pipe

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

El  método  se  puede  emplear  en
arcilla, limo, arena, grava, guijarros,
cantos  rodados  y  rocas,  igualmente,
se  puede  emplear  para  instalaciones
por  encima  y  por  debajo  del  nivel
freático.

Los  cantos  rodados  no  pueden  ser
más grandes que 1/3 del diámetro de
la máquina Direct Pipe.

Una ventaja significativa del método es
su versatilidad con respecto a la geología
y las condiciones del suelo.

Ing. Juan José Hoyo

El método se puede trabajar en
cualquier tipo de terreno y condición
del nivel freático.

• Métodos de Compactación

Tabla 43 Condiciones de suelo aptas para la instalación de tubería mediante los Métodos de Compactación

REFERENCIA

TIPO DE SUELO APTO PARA

LA INSTALACIÓN

OBSERVACIONES

Santiago, 2015

Se requiere de suelos compresibles
como

limos

arcillas

consolidadas. La presencia de nivel
freático puede afectar la operación.

La eficacia del método depende de las
propiedades y características del suelo.

Ing. Juan José Hoyo

Suelos cohesivos (arcillas y limos),
suelos

con

predominancia

cohesivos (>50%) y suelos con
capacidad de consolidarse.

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

5.7 Precisión de la instalación

En las siguientes Tablas se presentan los niveles de precisión logrados durante la
instalación de tubería mediante cada una de las tecnologías sin zanja y para cada una de
las referencias bibliográficas o técnicas revisadas.

• Auger Boring

Tabla 44 Nivel de precisión logrado mediante el método Auger Boring

REFERENCIA

NIVEL DE PRECISIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

±1% de longitud total de perforación

Si un cabezal de dirección no es usado en
el  sistema  del  método,  la  precisión
depende  de  las  condiciones  del  agua
subterránea,  la  longitud  del  trazado,  la
configuración  inicial  y  las  habilidades
del  operador.  La  precisión  típica
alcanzada es la reportada. Para proyectos
que  requieran  mayor  precisión,  una
carcasa  de  mayor  tamaño  es  instalada
para proveer espacio de maniobra para el
tubo final dentro de esta y así obtener la
tolerancia especificada.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

±1% de longitud total de perforación

Para proyectos que requieran mayor
precisión, una carcasa de mayor tamaño
es instalada para proveer espacio de
maniobra para el tubo final dentro de esta
y así obtener la tolerancia especificada.

EAAB NS-079 y NS-
189

±1% de longitud total de instalación

• Horizontal Directional Drilling

Tabla 45 Nivel de precisión logrado mediante el método Horizontal Directional Drilling

REFERENCIA

NIVEL DE PRECISIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

±1% de longitud del tramo a instalar

La  precisión  para  alcanzar  un  objetivo
para los tipos Maxi y Midi HDD depende
del sistema de seguimiento que se utilice,
el  tiempo  dedicado  a  perforar  y  la
habilidad de los operadores.

Para  el  tipo  Mini  HDD,  la  precisión
depende de los métodos empleados.

Por  lo  general,  el  método  HDD  puede
alcanzar  un  objetivo  pero  tendrá
dificultades  para  mantener  la  línea  y  la
pendiente.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

±1% de longitud del tramo a instalar

Si se desea una mayor precisión, se
puede lograr reduciendo el intervalo en el
que se toman las lecturas de ubicación,
pero, este proceso tomará más tiempo.

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

NIVEL DE PRECISIÓN

OBSERVACIONES

EAAB NS-079 y NS-
189

±2% de longitud total de instalación

• Pipe Ramming

Tabla 46 Nivel de precisión logrado mediante el método Pipe Ramming

REFERENCIA

NIVEL DE PRECISIÓN

OBSERVACIONES

EAAB NS-079 y NS-
189

±1% de longitud total de instalación

• Microtunelado

Tabla 47 Nivel de precisión logrado mediante el método Microtunelado

REFERENCIA

NIVEL DE PRECISIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

±0,0254 m

El método es capaz de instalar tuberías
para flujo por gravedad con una alta
precisión. Por lo tanto, el microtunelado
se usa principalmente para la instalación
de líneas de flujo por gravedad donde se
requiere un alto grado de precisión.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

±0,025 m

El control de la alineación de la tubería
instalada se lleva a cabo mediante un
sistema láser.

EAAB NS-079 y NS-
189

±0,050 m

Santiago, 2015

±0,025 m

• Pilot Tube

Tabla 48 Nivel de precisión logrado mediante el método Pilot Tube

REFERENCIA

NIVEL DE PRECISIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

±0,0254 m

Los  equipos  usados  en  el  método  son
precisos y pueden ejecutar la instalación
de  líneas  de  flujo  por  gravedad.  Sin
embargo,  la  precisión  real  lograda
depende de la configuración inicial y de
las habilidades del operador.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

±0,006 m

El nivel de precisión logrado es de 6 mm
por cada 90 m. Sin embargo, la precisión
depende de la capacidad del teodolito y
las habilidades del operador.

EAAB NS-079 y NS-
189

±0,025 m

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

• Direct Pipe

Tabla 49 Nivel de precisión logrado mediante el método Direct Pipe

REFERENCIA

NIVEL DE PRECISIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

±0,003 a 0,0015 m

La precisión depende de la configuración
inicial  del  propulsor  de  tuberías.  La
orientación vertical se logra mediante un
sistema  hidrostático  de  nivelación  de
agua.  La  orientación  horizontal  la
proporciona el giroscopio de la máquina
perforadora.

• Métodos de Compactación

Tabla 50 Nivel de precisión logrado mediante los Métodos de Compactación

REFERENCIA

NIVEL DE PRECISIÓN

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

±1% de longitud total de perforación

5.8 Productividad o tasa de avance

En las siguientes Tablas se presentan los rendimientos o tasas de avance logrados en la
instalación de tubería mediante cada una de las tecnologías sin zanja y para cada una de
las referencias bibliográficas o técnicas revisadas. Las siguientes tasas de avance son
promedios referenciales y dependen en gran medida del tipo de terreno, tipo de
maquinaria específica y la operación del contratista.

• Auger Boring

Tabla 51 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Auger Boring

REFERENCIA

PRODUCTIVIDAD O TASA DE

AVANCE

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

0,90 a 3,70 m/hora

Depende de las condiciones del suelo,
del diámetro y la longitud de perforación.
Los proyectos se ejecutan en jornadas de
trabajo de 8 horas.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

1 a 3,60 m/hora

Depende de las condiciones del suelo,
del diámetro y la longitud de perforación.
Los proyectos se ejecutan en jornadas de
trabajo de 8 horas.

Santiago, 2015

1 a 12 m/hora

Depende de las condiciones del suelo, el
diámetro y la longitud de la tubería.

Ing. Juan José Hoyo

Cada semana se ejecuta un tramo
promedio de 80 m.

Aproximadamente 2 m/hora

Se toma como jornada laboral una
semana de 5 días por 8 horas de trabajo.

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

• Horizontal Directional Drilling

Tabla 52 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Horizontal Directional Drilling

REFERENCIA

PRODUCTIVIDAD O TASA DE

AVANCE

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

Un tramo de 183 m se instala en un
día. Día de trabajo de 8 horas.

Aproximadamente 22,87 m/hora

Los  sistemas  de  perforación  horizontal
dirigida  generalmente  tienen  la  tasa  de
avance  de  perforación  piloto  más  alta
entre todos los métodos de construcción
sin zanja.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Un tramo de 180 m se instala en un
día. Día de trabajo de 8 horas.

Aproximadamente 22,50 m/hora

Regularmente una cuadrilla de 3
personas es suficiente.

Ing. Juan José Hoyo

Cada semana se ejecuta un tramo
promedio de 150 m.

Aproximadamente 3,75 m/hora

Se toma como jornada laboral una
semana de 5 días por 8 horas de trabajo.

• Pipe Ramming

Tabla 53 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Pipe Ramming

REFERENCIA

PRODUCTIVIDAD O TASA DE

AVANCE

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

0,05 a 0,25 m/minuto.

Aproximadamente 3 a 15 m/hora

Usualmente se requiere de una cuadrilla
de 2 a 3 para aplicaciones pequeñas.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

0,05 a 0,25 m/minuto.

Aproximadamente 3 a 15 m/hora

Santiago, 2015

0,05 a 0,25 m/minuto.

Aproximadamente 3 a 15 m/hora

Bajo condiciones de suelo adecuadas.

Ing. Juan José Hoyo

Cada semana se ejecuta un tramo
promedio de 60 m.

Aproximadamente 1,50 m/hora

Se toma como jornada laboral una
semana de 5 días por 8 horas de trabajo.

• Microtunelado

Tabla 54 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Microtunelado

REFERENCIA

PRODUCTIVIDAD O TASA DE

AVANCE

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

9 a 18 m por 8 horas de trabajo.

Aproximadamente

1,13

2,25

m/hora

Una cuadrilla de 4 a 8 personas puede
obtener la tasa de producción reportada.

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

9 a 18 m por 8 horas de trabajo.

Aproximadamente

1,13

2,25

m/hora

Una cuadrilla de 4 a 8 personas puede
obtener la tasa de producción reportada.

Ing. Juan José Hoyo

12 m por 24 horas de perforación.

Aproximadamente 0,50 m/hora

Para este método se debe realizar doble
jornada de perforación, debido a que no
se

puede

dejar

máquina

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

REFERENCIA

PRODUCTIVIDAD O TASA DE

AVANCE

OBSERVACIONES

microtuneladora estática por mucho
tiempo bajo tierra.

• Pilot Tube

Tabla 55 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Pilot Tube

REFERENCIA

PRODUCTIVIDAD O TASA DE

AVANCE

OBSERVACIONES

Abraham,

Baik

Gokhale, 2002

Un tramo de 67 m en un día. Día de
trabajo de 8 horas.

Aproximadamente 8,38 m/hora

Ing. Juan José Hoyo

Cada semana se ejecuta un tramo
promedio de 80 m.

Aproximadamente 2 m/hora

Se toma como jornada laboral una
semana de 5 días por 8 horas de trabajo.

• Direct Pipe

Tabla 56 Productividad o tasa de avance lograda mediante el método Direct Pipe

REFERENCIA

PRODUCTIVIDAD O TASA DE

AVANCE

OBSERVACIONES

Najafi, Gokhale, R.
Calderón, & Ma, 2021

10,70 a 120 m/día, para una jornada
de trabajo de 12 horas.

Aproximadamente 0,89 a 10 m/hora

La tasa de productividad del método
generalmente depende del tipo de suelo,
la longitud de los tramos de tubería de
acero preensamblados y el uso final de la
tubería.

Ing. Juan José Hoyo

12 m por 24 horas de perforación.

Aproximadamente 0,50 m/hora

Para este método se debe realizar doble
jornada de perforación, debido a que no
se puede dejar la máquina perforadora
estática por mucho tiempo bajo tierra.

• Métodos de Compactación

Tabla 57 Productividad o tasa de avance lograda mediante los Métodos de Compactación

REFERENCIA

PRODUCTIVIDAD O TASA DE

AVANCE

OBSERVACIONES

Santiago, 2015

0,075 a 1,20 m/min.

Aproximadamente 4,50 a 72 m/hora

La  tasa  de  avance  depende  de  las
características del suelo y de la cabeza de
compactación.  La  selección  del  tipo
correcto de configuración de la cabeza es
una cuestión de equilibrar la velocidad de
avance  deseada  y  la  estabilidad  de  la
perforación.

Ing. Juan José Hoyo

En un día se realiza un tramo de 25
m.

Aproximadamente 3,13 m/hora

Se toma un día de trabajo de 8 horas.

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

5.9 Emisiones de CO

durante la instalación

Según la (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, 2023) el dióxido de
carbono (CO

) es el principal gas de efecto invernadero que se emite a raíz de las

actividades del ser humano. En el año 2017, el CO

representó aproximadamente el 81,6%

de todas las emisiones de gases de efecto invernadero en Estados Unidos.

La (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, 2023) establece que el dióxido
de carbono se hace presente de manera natural en la atmósfera como parte del ciclo del
carbono de la Tierra. Sin embargo, las actividades del ser humano alteran el ciclo del
carbono, ya sea porque suman más CO

a la atmósfera o porque influencian la capacidad

de los disipadores naturales (como los bosques) para eliminar el CO

de la atmósfera.

Con base en lo anterior, hoy en día mundialmente se ha optado por desarrollar actividades
que generen menores emisiones de gases de efecto invernadero, en este caso, CO

, el cual

es un indicador del impacto generado al medio ambiente. Por ello, se desarrolló una
revisión de literatura con el fin de determinar un estimado de las posibles emisiones de
CO

que se generan durante la instalación de tuberías mediante las diferentes tecnologías

sin zanja. A continuación, se presenta la descripción de los estudios y los resultados
obtenidos en estos para cada tecnología.

• Auger Boring

Para esta tecnología se encontró un estudio llamado “Comparison of Trenchless
Technologies and Open Cut Methods in New Residencial Land Development”, el cual fue
desarrollado en el año 2018 por la Universidad de Alberta. En este se realizó un análisis
de los impactos ambientales de dos tecnologías sin zanja con respecto al método de
zanjado tradicional, entre las tecnologías sin zanja analizadas se encuentra Auger Boring.
El estudio desarrolló una comparación de las emisiones de gases de efecto invernadero
de los diferentes métodos mediante un caso de estudio. Los resultados evidencian que el
método Auger Boring genera una reducción aproximada del 70,63% en las emisiones de
CO

durante el proceso de instalación con respecto al método de zanja abierta,

permitiendo concluir que el uso de esta tecnología favorece al medio ambiente. De
acuerdo con el estudio, el método Auger Boring genera unas emisiones de 12,01 kg de
CO

por cada metro de tubería instalada.

Igualmente, (Lu, Matthews, & Iseley, 2020) desarrollaron una comparación del consumo
de energía y la huella de carbono de varias tecnologías para la instalación, rehabilitación
y renovación de tuberías sin zanja con respecto al zanjado tradicional, lo anterior,
teniendo en cuenta diferentes condiciones, como por ejemplo, el rango de diámetros, las
características del suelo, el tipo de superficie, la longitud de la tubería y la profundidad

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

de  la  instalación.  El  propósito  de  este  trabajo  era  el  de  hacer  saber  a  los  diferentes
profesionales  cuanto  beneficio  se  puede  generar  al  medio  ambiente  por  parte  de  la
aplicación de tecnologías sin zanja, para que más empresas puedan considerar el uso de
estas en el  futuro. Los autores  del  estudio se enfocaron en las ecuaciones de cálculo y
valores de varios parámetros dados por la Agencia de Protección Ambiental de Estados
Unidos (EPA).

Los resultados del estudio permitieron concluir que la instalación de tubería mediante el
método  Auger  Boring  puede  reducir  el  consumo  de  energía  y  la  huella  de  carbono
aproximadamente  entre  26%  y  56%,  comparado  con  el  método  de  zanja  abierta,  lo
anterior, de acuerdo con las diferentes condiciones analizadas, sin embargo, se menciona
que cuando la longitud del tramo a construir es corta o la profundidad de instalación es
poca, puede que el método de zanja abierta genere menor consumo de energía y menor
huella de carbono.

Para el caso puntual de la instalación de una tubería de 100 m de largo, en un rango de
diámetros entre 400 y 1300 mm, se obtuvo una huella de carbono de 16,07 ton, lo cual
equivale a aproximadamente 160,70 kg de CO

por metro de tubería instalada.

A continuación, se pueden evidenciar los diferentes resultados obtenidos de las emisiones
de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Auger Boring para los

diferentes estudios analizados.

Figura 28 Resultados de las emisiones de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Auger Boring

De acuerdo con los resultados obtenidos de los diferentes estudios investigativos
analizados, se puede concluir que el método Auger Boring genera diferentes emisiones
de CO

durante la instalación de tuberías, esto se debe a que cada proyecto en sí cuenta

12,01

160,70

100 120 140 160 180

Monfared, M. (2018).

Comparison of Trenchless Technologies and Open

Cut Methods in New Residential Land

Development.

Lu, Matthews, & Iseley (2020).

How does trenchless technology make pipeline
construction greener? A comprehensive carbon

footprint and energy consumption analysis.

Emisiones de CO

en kg/m

cia

lio

ráf

ica

EMISIONES DE CO

DURANTE LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Tesis II

con condiciones diferentes que pueden requerir el uso de equipos por mayor o menor
tiempo para poder realizar las adecuaciones necesarias para ejecutar la perforación del
suelo. Igualmente, se puede evidenciar que para los estudios analizados, se cuenta con un
promedio de emisiones de CO

en kg/m de tubería instalada de 86,36.

• Horizontal Directional Drilling

Para esta tecnología se encontraron diversos estudios donde se analizaron casos de estudio
con el fin de determinar las emisiones de CO

durante el proceso de instalación de tuberías

mediante este método. A continuación, se realiza una descripción de los estudios
encontrados, así como consideraciones importantes que fueron tenidas en cuenta.

(Monfared, 2018) llevó a cabo un análisis de los impactos ambientales de dos tecnologías
sin zanja con respecto al método de zanjado tradicional, entre las tecnologías sin zanja
analizadas se encuentra el método Perforación Horizontal Dirigida. El estudio desarrolló
una comparación de las emisiones de gases de efecto invernadero de los diferentes
métodos mediante un caso de estudio. Los resultados obtenidos indicaron que el método
PHD genera una reducción aproximada del 91,64% en la emisiones de CO

durante el

proceso de instalación con respecto al método de zanjado, esto, teniendo como referencia
que el zanjado tradicional genera aproximadamente 40,89 kg de CO

por metro de tubería

instalada.

(Ariaratnam, Piratla, Cohen, & Olson, 2013) realizaron una comparación de las emisiones
de gases de efecto invernadero, entre estas las emisiones de CO

producidas durante la

instalación de tubería mediante el uso de zanjado, con respecto a diferentes tecnologías
sin zanja. El caso de estudio correspondía a la instalación de una tubería PVC de 400 mm
de diámetro, con una longitud de 313 m y una profundidad variable entre 3 y 5 m. Los
resultados indicaron que el método PHD generó una reducción del 31,65% en las
emisiones de CO

con respecto al zanjado, esto, teniendo como referencia que el zanjado

tradicional genera aproximadamente 149,80 kg de CO

por metro de tubería instalada.

(Piratla, Ariaratnam, & Cohen, 2012) desarrollaron la estimación de los gases de efecto
invernadero para todos los ciclos de vida de un proyecto de instalación de una tubería de
agua potable de 152,40 m de longitud, un diámetro de 200 mm y a una profundidad de
1,22 m. La tecnología sin zanja de perforación horizontal dirigida fue el método tenido
en cuenta para el cálculo de las emisiones producidas durante la fase de instalación de la
tubería, Se obtuvo un total de emisiones de CO

durante el proceso de instalación de

2830,40 kg.

(Sihabuddin & Ariaratnam, 2009) desarrollaron un estudio para identificar una
metodología para determinar las emisiones de contaminantes en los métodos de

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Tesis II

construcción bajo tierra. Para demostrar la metodología propuesta, examinaron un caso
de estudio, el cual se basaba en la instalación de una tubería de 300 mm de diámetro, para
posteriormente instalar 3 líneas eléctricas de 75 mm de diámetro cada una, la longitud de
instalación fue de 152 m y se contaba con una profundidad de instalación variable entre
1,70 y 2,08 m. El método de instalación de la tubería escogido para realizar el cálculo de
las emisiones fue el de perforación horizontal dirigida. Finalmente, se obtuvo un total de
38195,20 g de CO

emitidos mediante este método durante el proceso de instalación.

Adicionalmente, (Lu, Matthews, & Iseley, 2020), en su estudio descrito en el punto del
método Auger Boring también tuvieron en cuenta la tecnología HHD en la comparación,
los resultados obtenidos permitieron concluir que la instalación de tubería mediante este
método puede reducir el consumo de energía y la huella de carbono aproximadamente
entre 6% y 56%, comparado con el método de zanja abierta. Sin embargo, se mencionan
las siguientes consideraciones:

a. Cuanto mayor sea el diámetro, menor será la reducción en el consumo de energía y

la huella de carbono con respecto al método de zanja abierta.

b. Cuando el diámetro de la tubería es grande y el terreno es seco, el consumo de

energía y la huella de carbono generada mediante la instalación de la tubería
mediante el método HHD puede ser mayor que los valores reportados mediante el
método de zanja abierta.

c. Cuando la longitud de la construcción es corta o la profundidad de la tubería es

poca, puede que el método de zanja abierta genere menor consumo de energía y
menor huella de carbono.

Para el caso puntual de la instalación de una tubería de 100 m de largo, en un rango de
diámetros entre 400 y 1300 mm, se obtuvo una huella de carbono de 16,24 ton, lo cual
equivale a aproximadamente 162,40 kg de CO

por metro de tubería instalada.

A continuación, se pueden evidenciar los diferentes resultados obtenidos de las emisiones
de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Perforación Horizontal

Dirigida para los diferentes estudios analizados.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Tesis II

Figura 29 Resultados de las emisiones de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Horizontal

Directional Drilling

De acuerdo con los resultados obtenidos de los diferentes estudios investigativos
analizados, se puede concluir que el método Horizontal Directional Drilling cuenta con
diferentes valores de emisiones de CO

durante la instalación de tuberías, esto se debe a

que cada proyecto analizado cuenta con características diferentes (diámetro, longitud,
profundidad, entre otros) que generan un uso de equipos por mayor o menor tiempo para
poder realizar las adecuaciones necesarias para ejecutar la perforación del suelo.
Igualmente, se puede evidenciar que se cuenta con un promedio de emisiones de CO

kg/m de tubería instalada de 57,48.

• Pipe Ramming

En el estudio desarrollado por (Lu, Matthews, & Iseley, 2020), el cual se describió en el
punto correspondiente a la tecnología Auger Boring, se tuvo en cuenta el método Pipe
Ramming en la comparación del consumo de energía y la huella de carbono generada con
respecto al zanjado tradicional.

Los resultados del estudio permitieron concluir que la instalación de tubería mediante el
método Pipe Ramming puede reducir el consumo de energía y la huella de carbono
aproximadamente entre 6% y 62%, comparado con el método de zanja abierta, lo anterior,
de acuerdo con las diferentes condiciones analizadas, sin embargo, se menciona que
cuando la longitud del tramo a construir es corta o la profundidad de instalación es poca,

3,42

102,46

18,87

0,25

162,40

100 120 140 160 180

Monfared, M. (2018).

Comparison of Trenchless Technologies and Open

Cut Methods in New Residential Land

Development.

Ariaratnam et al. (2013).

Quantification of Sustainability Index for

Underground Utility Infraestructure Projects.

Piratla et al. (2012).

Estimation of CO2 Emissions from the Life Cycle of

a Potable Water Pipeline Project.

Sihabuddin, S., & Ariaratnam, S. (2009).
Methodology for estimating emissions in

underground utility construction operations.

Lu, Matthews, & Iseley (2020).

How does trenchless technology make pipeline
construction greener? A comprehensive carbon

footprint and energy consumption analysis.

Emisiones de CO

en kg/m

Ref

encia

bib

lio

rá

fica

EMISIONES DE CO

DURANTE LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Tesis II

puede que el método de zanja abierta genere menor consumo de energía y menor huella
de carbono.

Para el caso puntual de la instalación de una tubería de 100 m de largo, en un rango de
diámetros entre 400 y 1300 mm, se obtuvo una huella de carbono de 13,71 ton, lo cual
equivale a aproximadamente 137,10 kg de CO

por metro de tubería instalada.

• Microtunelado

Para esta tecnología se encontraron dos estudios donde se analizaron casos de estudio con
el fin de determinar las emisiones de CO

durante el proceso de instalación de tuberías

mediante este método. A continuación, se realiza una descripción de los estudios
encontrados, así como consideraciones importantes que fueron tenidas en cuenta.

(Ariaratnam, Piratla, Cohen, & Olson, 2013) realizaron un estudio comparativo de las
emisiones de CO

producidas durante la instalación de tubería mediante el uso de zanjado,

con respecto a diferentes tecnologías sin zanja. Analizaron un caso de estudio, el cual se
describió en el punto correspondiente al método Horizontal Directional Drilling. Los
resultados indicaron que el método Microtunelado generó una reducción del 42,68% en
las emisiones de CO

con respecto al zanjado tradicional, esto, teniendo como referencia

que el zanjado tradicional genera aproximadamente 149,80 kg de CO

por metro de

tubería instalada.

(Calvo, 2023) realizó la comparación de las emisiones de CO

generadas por la

instalación de una tubería de alcantarillado en un caso de estudio específico. En el caso
analizado se proyectó la construcción de un tramo de 12,4 km de largo y de 60” de
diámetro, donde la instalación de 8,7 km se planteó mediante el uso del método
microtunelado y los 3,7 km restantes serían instalados mediante la técnica tradicional de
zanja abierta. Se utilizó un software especializado para estimar la huella de carbono con
la información respectiva del proyecto para los dos métodos de instalación y se evidenció
que las emisiones de CO

equivalente se reducen en un 81,81% mediante el uso de la

tecnología sin zanja, esto, teniendo como referencia que el zanjado tradicional genera
aproximadamente 493,65 kg de CO

por metro de tubería instalada.

A continuación, se pueden evidenciar los diferentes resultados obtenidos de las emisiones
de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Microtunelado para los dos

estudios analizados.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Figura 30 Resultados de las emisiones de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Microtunelado

De acuerdo con los resultados obtenidos de los dos estudios investigativos analizados, se
puede concluir que el método Microtunelado cuenta con diferentes valores de emisiones
de CO

durante la instalación de tuberías, sin embargo, estos se encuentran en un orden

de magnitud similar. El promedio de emisiones de CO

en kg/m de tubería instalada es

de 87,81.

• Pilot Tube

Para esta tecnología se encontraron tres estudios donde se analizaron casos de estudio con
el fin de determinar las emisiones de CO

durante el proceso de instalación de tuberías

producidas durante la instalación de tubería mediante el uso de zanjado,

con respecto a diferentes tecnologías sin zanja. Analizaron un caso de estudio, el cual se
describió en el punto correspondiente al método Horizontal Directional Drilling. Los
resultados indicaron que el método Pilot Tube generó una reducción del 48,36% en las
emisiones de CO

con respecto al zanjado tradicional, esto, teniendo como referencia que

el zanjado tradicional genera aproximadamente 149,80 kg de CO

por metro de tubería

instalada.

(Mohit, Nezhad Monfared, Kang, & Bayat, 2017) desarrollaron un estudio comparativo
entre los métodos de Tuneleado a mano y el método Pilot Tube en cuanto a las emisiones
de CO

generadas durante la instalación de una tubería de 68 cm de diámetro, a una

profundidad de 12,5 m y una longitud total de 60 m, la duración total del proyecto fue de
15 días. Los resultados obtenidos permitieron concluir que las emisiones de CO

89,78

85,84

100

Calvo (2023).

Huella de carbono de la instalación y/o renovación

y/o rehabilitación de tuberías de acueducto y

alcantarillado: zanja abierta vs tecnologías sin zanja.

Ariatnam et al. (2013).

Quantification of Sustainability Index for

Underground Utility Infraestructure Projects.

Emisiones de CO

en kg/m

Ref

encia

bib

lio

rá

fica

EMISIONES DE CO

DURANTE LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

redujeron en un 32,31% mediante el uso del método Pilot Tube, obteniendo un total de
41146,87 kg de CO

emitidos durante el proceso de instalación.

(Avendaño, 2021)  analizó un proyecto  de construcción  de la Empresa de Acueducto  y
Alcantarillado de Bogotá, donde se requería instalar una longitud total de 1703 m de una
tubería  de  concreto  de  30”  de  diámetro.  Mediante  zanja  abierta  se  instalaron  215  m
durante  3  meses  y  por  el  método  Pilot  Tube  se  instalaron  1050  m  durante  30  meses.
Quedaron pendientes por construir 438 m. Cabe resaltar que durante la construcción se
presentaron  problemas  de  estabilidad  de  los  pozos  y  adicionalmente,  se  taponaron  los
sinfines por la arena, lo cual incrementó la necesidad de construir pozos de rescate en el
método Pilot Tube. De acuerdo con los resultados obtenidos, las emisiones de CO

fueron

mayores durante la instalación de la tubería mediante la tecnología sin zanja, esto, debido
a que este tuvo una mayor duración, sin embargo, la principal conclusión del trabajo fue
que en la mayoría de los casos el uso de tecnologías sin zanja es más amigable con el
medio ambiente, en comparación con el zanjado tradicional.

A continuación, se pueden evidenciar los diferentes resultados obtenidos de las emisiones
de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Pilot Tube para los diferentes

estudios analizados.

Figura 31 Resultados de las emisiones de CO

durante la instalación de tubería mediante el método Pilot Tube

De acuerdo con los resultados obtenidos de los diferentes estudios investigativos
analizados, se puede concluir que el método Pilot Tube cuenta con diferentes valores de
emisiones de CO

durante la instalación de tuberías, esto se debe a que cada proyecto

183,84

685,78

77,30

200

400

600

800

Pérdomo, Luis (2021).

Análisis comparativo por medio de un modelo de

simulación de elementos discretos para la estimación

de huella de carbono, en instalaciones de tuberías

para los métodos Guided Auger Boring-Pilot Tube y

zanja abierta.

Mohit et al. (2017).

Comparative study of greenhouse gas emissions

from hand tunneling and pilot tube method

underground construction methods.

Ariatnam et al. (2013).

Quantification of Sustainability Index for

Underground Utility Infraestructure Projects.

Emisiones de CO

en kg/m

Ref

encia

bib

lio

rá

fica

EMISIONES DE CO

DURANTE LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Tesis II

analizado cuenta con características y condiciones diferentes (diámetro, longitud,
profundidad, entre otros) que generan un uso de equipos por mayor o menor tiempo para
poder realizar las adecuaciones necesarias para ejecutar la perforación del suelo.
Igualmente, se puede evidenciar que se cuenta con un promedio de emisiones de CO

kg/m de tubería instalada de 315,64.

• Métodos de compactación

En el estudio desarrollado por (Lu, Matthews, & Iseley, 2020), el cual se describió en el
punto  correspondiente  al  método  Auger  Boring,  también  se  tuvieron  en  cuenta  los
métodos  de  compactación,  específicamente  el  Impact  Moling  en  la  comparación  del
consumo de energía y la huella de carbono generada con respecto al zanjado tradicional.

Los resultados del estudio permitieron concluir que la instalación de tubería mediante el
Impact  Moling  puede  reducir  el  consumo  de  energía  y  la  huella  de  carbono
aproximadamente  entre  38%  y  68%,  comparado  con  el  método  de  zanja  abierta,  lo
anterior, de acuerdo con las diferentes condiciones analizadas. No obstante, se mencionan
las siguientes consideraciones:

a. Aún en el caso de que la instalación sea poco profunda, el método Impact Moling

continúa generando menos consumo de energía y huella de carbono con respecto al
método de zanja abierta.

b. Cuando la longitud de la construcción es corta, el consumo de energía y la huella

de carbono del método Impact Moling son básicamente los mismos que los valores
correspondientes al método de zanja abierta.

Para el caso puntual de la instalación de una tubería de 100 m de largo, en un rango de
diámetros entre 50 y 300 mm, se obtuvo una huella de carbono de 7,28 ton, lo cual
equivale a aproximadamente 72,80 kg de CO

por metro de tubería instalada.

5.10

Costos promedio de instalación

El costo generado por la instalación de tuberías mediante las diferentes tecnologías sin
zanja estudiadas es variable, dado que, cada una de estas implementa diferentes equipos
y  procesos  para  ejecutar  la  perforación  y  eliminación  del  suelo.  Igualmente,  para  una
misma  tecnología  se  puede  contar  con  costos  de  instalación  diferentes,  ya  que  estos
dependen  de  la  longitud  y  nivel  de  precisión  del  tramo,  del  diámetro  y  material  de  la
tubería a instalar, así como las condiciones del suelo presentes en el sitio de ejecución.

Con base en lo mencionado, se desarrolló una revisión de literatura, documentos técnicos,
listados  de  precios,  entre  otros  de  los  costos  generados  por  la  instalación  de  tubería

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Tesis II

mediante las diferentes tecnologías sin zanja. A continuación, se presenta la descripción
de las referencias usadas y los datos reportados.

(Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique, 2016) desarrollaron el diseño
de una matriz cuantitativa que permite seleccionar la tecnología Trenchless más indicada
para  proyectos  específicos  de  construcción  de  alcantarillado.  Dentro  de  la  matriz,
incluyeron  el  análisis  de  5  tecnologías  sin  zanja,  las  cuales  son,  Pipe  Jacking,
Microtunelado, Pipe Ramming, Auger Boring y Horizontal Directional Drilling. Para el
análisis de la viabilidad de estas tecnologías se definieron una serie de variables de diseño,
entre  estas  variables  se  analizó  lo  referente  a  los  costos  generados  por  la  instalación
mediante las diferentes tecnologías.

En el marco del análisis de los costos, llevaron a cabo diferentes consultas de proyectos
desarrollados  en  Colombia  y  Estados  Unidos,  así  mismo,  solicitaron  cotizaciones  a
proveedores técnicos, lo anterior, para establecer un rango de costos de las tecnologías
analizadas.  En  la  siguiente  Tabla  se  muestran  los  valores  reportados  para  las  cinco
tecnologías que estudiaron.

Tabla 58 Rango de costos de instalación para las tecnologías sin zanja analizadas. Adaptado de: (Rodriguez

Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique, 2016)

TECNOLOGÍA

SIN ZANJA

Ø Nominal

tubería de

servicio

Ø Nominal

encamisado

en acero

RANGO DE COSTOS

($/metro lineal)

OBSERVACIONES

Valor mínimo Valor máximo

Auger Boring

27"

$1.230.918,55 $2.461.837,10 Tomado

de:

Pinter

Associates Ltd., "Trenchless
technologies

and

work

practices

review

for

Saskatchewan municipalitie".

Microtunelado

27"

$5.231.403,84 $8.000.970,58

Pipe Jacking

27"

$2.000.242,65 $5.846.863,12

Horizontal

Directional

Drilling

$200.000,00

Cotización

Treltec

Ingeniería Ltda.

$220.000,00

$300.000,00

10"

$500.000,00

12"

$600.000,00

Pipe Ramming

$800.000,00

Cotización de AINPRO S.A.

Instalación

tubería

NOVAFORT.

12"

$1.200.000,00

10"

12"

$1.200.000,00

12"

16"

$1.500.000,00

27"

36"

$8.648.640,00

Cotización de Ingeniería,
Construcciones y Servicios
S.A.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Tesis II

TECNOLOGÍA

SIN ZANJA

Ø Nominal

tubería de

servicio

Ø Nominal

encamisado

en acero

RANGO DE COSTOS

($/metro lineal)

OBSERVACIONES

Valor mínimo Valor máximo

Instalación de tubería PVC.

NOTA: Los rangos de costos pueden variar de acuerdo con las características particulares del proyecto. Estos están
dados en pesos colombianos (COP).

Estos costos de instalación obtenidos en el trabajo investigativo datan del año 2016, por
lo cual, con el fin de generar un ajuste de los valores reportados a valor presente se realizó
el proceso de indexación. Para el anterior proceso se seleccionó como referencia el índice
de precio al consumidor (IPC), el cual sirve como indicador del incremento de bienes y
servicios de los colombianos, también marca el crecimiento del producto interno bruto
(PIB), la inflación, el incremento del interés corriente, el aumento económico, entre otros.

El  IPC  usado  para  indexar  un  valor  es  el  “IPC  serie  de  empalme  100”,  este  es  un
porcentaje que resulta de dividir la inflación a nivel general, es decir, los porcentajes que
arroja  la  suma  de  las  diferentes  variables  y  obedece  al  sistema  de  redondeo  total.  El
porcentaje  IPC  serie  de  empalme  100  en  Colombia  es  calculado  y  expedido  por  el
Departamento  Administrativo  Nacional  de  Estadística  (DANE),  el  cual  es  la  entidad
responsable  de  la  planeación,  levantamiento,  procesamiento,  análisis  y  difusión  de  las
estadísticas  oficiales  del  país.  Los  índices  dados  por  el  DANE  corresponden  a  los  12
meses del años, desde el 2003 a la fecha (Agosto 2024) y estos se pueden obtener a través
de la página oficial del (Departamento Administrativo Nacional de Estadística, 2024).

La fórmula que describe el proceso de indexación de un valor se muestra a continuación.

𝑉𝐴 = 𝑉𝐻 ∗ (𝐼𝑃𝐶. 𝐹 / 𝐼𝑃𝐶. 𝐼)

Donde,

𝑉𝐴:

Valor actualizado.

𝑉𝐻:

Valor histórico (Reportado).

𝐼𝑃𝐶. 𝐹:

IPC Final (Fecha actual).

𝐼𝑃𝐶. 𝐼:

IPC Inicial (Fecha del reporte).

En la siguiente Tabla se muestran los valores reportados por (Rodriguez Gutierrez,
Molano Garay, & Vargas Manrique, 2016) ajustados a valor presente, para este ajuste se
tuvo en cuenta un IPC de diciembre de 2016 igual a 93,11 y un IPC de agosto de 2024
(actual) de 143,67. Cabe mencionar que se muestran solo los costos indexados para las
tecnologías estudiadas en el presente estudio.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Tesis II

Tabla 59 Rango de costos de instalación reportados por (Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique,

2016) ajustados a valor presente

TECNOLOGÍA

SIN ZANJA

Ø Nominal

tubería de

servicio

Ø Nominal

encamisado

en acero

RANGO DE COSTOS

($/metro lineal)

Valor mínimo Valor máximo

Auger Boring

27"

$1.899.324

$3.798.648

Microtunelado

27"

$8.072.127

$12.345.607

Horizontal

Directional

Drilling

$308.603

$339.463

$462.904

10"

$771.507

12"

$925.808

Pipe Ramming

$1.234.411

12"

$1.851.616

10"

12"

$1.851.616

12"

16"

$2.314.520

27"

36"

$13.344.969

De acuerdo con la tabla anterior, se puede visualizar que las tecnologías Pipe Ramming
y Microtunelado son las que presentan un costo de instalación por metro lineal más
elevado en comparación con los otros métodos.

(Kumar  &  Patel,  2019)  desarrollaron  un  algoritmo  que  puede  ser  usado  como  una
herramienta de apoyo a la toma de decisiones para seleccionar el método de construcción
sin  zanja  óptimo  a  aplicar,  esto,  basado  en  una  investigación  de  los  correspondientes
parámetros  diferenciadores  entre  las  tecnologías,  los  cuales  fueron:  consideraciones
geotécnicas, profundidad de instalación, longitud de instalación, diámetro de la tubería,
tipo  de  tubería  y  aplicabilidad.  Adicionalmente,  revisaron  la  información  disponible
respecto al componente económico de las tecnologías sin zanja analizadas en el estudio.
De acuerdo con información obtenida del Boletín Técnico de Trabajos Públicos (Public
Works Technical Bulletin) en 1999, se puede probar que el uso de las tecnologías sin zanja
son métodos más costo-efectivos que el método de zanja abierta, tal cual como lo muestra
la siguiente Figura.

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Jeisson Orlando León Carvajal

Tesis II

Figura 32 Costo-efectividad de las tecnologías sin zanja con respecto al zanjado (Dólar del año 1999). Fuente:

(Kumar & Patel, 2019)

De igual forma, en el artículo reportan algunos costos guía que pueden ser usados para la
decisión final a realizar cuando se cuenta con más de una tecnología sin zanja que
cumplen con los requerimientos técnicos. A continuación, se muestran los costos
mencionados para cada tecnología sin zanja, los cuales están dados en dólares del 2004.

Figura 33 Costo recomendado por pie lineal para los métodos de construcción sin zanja (Dólar del año 2004).

Fuente: (Kumar & Patel, 2019)

Los valores guía reportados por (Kumar & Patel, 2019) están en dólares referentes al año
2004 y equivalen al costo por pie lineal de instalación. Con el fin de generar el ajuste de
los valores reportados a valor presente en pesos colombianos (COP) por metro lineal de
instalación, se realizó inicialmente la conversión de los dólares a COP con base en la Tasa
Representativa del mercado (TRM) a 31 de diciembre de 2004 reportada en (Dolar-
Colombia, Dolar-Colombia, 2024), la cual es igual a $2.389,75 COP por dólar. Luego se

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Tesis II

realizó el proceso de indexación descrito anteriormente, teniendo en cuenta un IPC de
diciembre de 2004 igual a 55,99 y un IPC de agosto de 2024 (actual) de 143,67.
Finalmente, se realizó la conversión de pie a metro mediante la relación de las medidas,
donde 1 pie equivale a 0,3048 metros. En la siguiente Tabla se muestran los valores guía
ajustados para cada tecnología.

Tabla 60 Costo recomendado por metro lineal reportados por (Kumar & Patel, 2019) ajustados a valor presente

DIÁMETRO

(Pulgadas)

TECNOLOGÍA

HDD

Auger Boring

Pipe Ramming

Microtunelado

$3.621.309

$2.011.839

$4.828.413

$4.325.453

$3.017.758

$7.242.619

$5.029.596

$4.023.677

$9.656.825

$7.544.395

$6.035.516

$14.485.238

$10.059.193

$8.047.354

$20.118.386

$12.071.031

$24.142.063

$17.100.628

$29.171.659

$24.142.063

$34.201.256

$40.236.772

108

$44.260.449

$48.284.126

120

$54.319.642

$60.355.157

132

$64.378.835

$70.414.350

144

$74.438.027

$100.591.929

168

$84.497.220

$160.947.086

Según los valores reportados se puede observar que, los métodos sin zanja que cuentan
con un mayor costo de instalación por metro lineal de acuerdo con el análisis realizado
son Pipe Ramming y Microtunelado, siendo el Microtunelado el más costoso.

(Chaves Pabón, Cárdenas Moreno, Avilez Romero, & Barajas Bernal, 2018) llevaron a
cabo una comparación técnica y económica de la instalación de redes mediante el método
de perforación horizontal “Ramming” con respecto al método convencional. Para ello, se
tomó como referencia una obra ubicada en el municipio de Tocancipá, donde se realizaron
cruces de vía mediante el método sin zanja para evitar generar cierres de estas, usando
una camisa de acero de 24” para instalar 6 tuberías de 6”, una camisa de acero de 30”
para instalar 9 tuberías de 6” y una camisa de 36” para instalar 12 tuberías de 6”, los
cruces contaban con longitudes aproximadas entre 30 y 40 m. Así mismo, también se
realizó la instalación de tramos mediante excavación a cielo abierto.

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Tesis II

Con base en la información de la obra de referencia, (Chaves Pabón, Cárdenas Moreno,
Avilez Romero, & Barajas Bernal, 2018) analizaron los costos directos (ejecución) e
indirectos (prejuicios colaterales) del proyecto, tanto para el método sin zanja como para
el método convencional. Los costos directos incluyeron las actividades preliminares, la
instalación y suministro de tubería, los rellenos y las actividades de reparación del espacio
público. Para el caso puntual de los costos del suministro e instalación de la tubería, la
diferencia radica en que con el sistema Pipe Ramming se deben instalar los ductos dentro
de la camisa de acero al carbón. En el método sin zanja el costo representativo se
incrementa en un 84% más con relación al sistema tradicional a cielo abierto, tal como se
puede evidenciar a continuación.

Figura 34 Comparativo de costos de la instalación y suministro de tubería. Fuente: (Chaves Pabón, Cárdenas

Moreno, Avilez Romero, & Barajas Bernal, 2018)

De acuerdo con la Figura anterior, se puede concluir que para la obra estudiada, la
instalación de tubería mediante el Pipe Ramming tiene un costo promedio por metro lineal
entre 2.179.239,00 y 2.974.050,97 COP (pesos colombianos) para las tuberías de 24 y
30” respectivamente.

Dado que los resultados obtenidos en el estudio fueron reportados en el año 2018, se llevó
a cabo el proceso de indexación con el fin de traer estos costos a valor presente, para este
proceso se tuvo en cuenta un IPC de diciembre de 2018 igual a 100,00 y un IPC de agosto
de 2024 (actual) de 143,67. En la siguiente Tabla se muestran los valores ajustados a valor
presente para los dos diámetros de tubería instalados mediante el método Pipe Ramming.

Tabla 61 Costos reportados por (Chaves Pabón, Cárdenas Moreno, Avilez Romero, & Barajas Bernal, 2018)

ajustados a valor presente

TECNOLOGÍA

Ø Perforación

Valor unitario

(COP/metro lineal)

OBSERVACIONES

Pipe Ramming

24"

$3.130.913

Incluye tubería en acero al

carbón

30"

$4.272.819

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(Ariaratnam, Piratla, Cohen, & Olson, 2013) realizaron una comparación de los costos
generados por la instalación de tubería mediante el método de zanja abierta con respecto
a los métodos sin zanja, Pilot Tube, Horizontal Directional Drilling y Microtunelado, esto,
mediante un caso de estudio. Este caso corresponde a la instalación de una tubería PVC
de 400 mm de diámetro, con una longitud de 313 m y una profundidad variable entre 3 y
5 m. Los resultados del estudio permiten evidenciar que el método de zanja abierta cuenta
con los costos más altos, con US$311,21 dólares por pie lineal, esto se debe a que el valor
se aumenta por el requerimiento de la restauración del área en superficie. Los tres métodos
sin zanja cuentan con costos similares, donde el más económico es HDD con un costo
aproximado de US$267,85 dólares por pie lineal. En la siguiente Figura se puede observar
la comparación del estimado de costos en dólares por pie lineal para los métodos
analizados en el caso de estudio.

Figura 35 Comparación del costo estimado (US$/pie lineal) por tecnología para el caso de estudio. Fuente:

(Ariaratnam, Piratla, Cohen, & Olson, 2013)

Los costos obtenidos por (Ariaratnam, Piratla, Cohen, & Olson, 2013) están en dólares
referentes al  año 2013  y equivalen al  costo  por pie lineal  de instalación. Con el  fin de
generar el ajuste de los valores reportados a valor presente en pesos colombianos (COP)
por metro lineal de instalación, se realizó inicialmente la conversión de los dólares a COP
con  base  en  la  Tasa  Representativa  del  mercado  (TRM)  a  31  de  diciembre  de  2013
reportada en (Dolar-Colombia, Dolar-Colombia, 2024), la cual es igual a $1.926,83 COP
por  dólar.  Luego  se  realizó  el  proceso  de  indexación,  teniendo  en  cuenta  un  IPC  de
diciembre  de  2013  igual  a  79,56  y  un  IPC  de  agosto  de  2024  (actual)  de  143,67.
Finalmente, se realizó la conversión de pie a metro mediante la relación de las medidas,

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donde 1 pie equivale a 0,3048 metros. En la siguiente Tabla se muestran los costos
obtenidos ajustados a valor presente para cada tecnología.

Tabla 62 Costos obtenidos por metro lineal reportados por (Ariaratnam, Piratla, Cohen, & Olson, 2013) ajustados a

valor presente

TECNOLOGÍA

Ø Perforación (mm)

Valor unitario (COP/metro lineal)

HDD

400

$3.057.676

Pilot Tube

400

$3.357.564

Microtunelado

400

$3.480.054

En  Colombia,  específicamente  la  Empresa  de  Acueducto  y  Alcantarillado  de  Bogotá
(EAAB)  cuenta  con  el  Listado  de  precios  de  referencia  del  Sistema  de  Avalúo  e
Infraestructura  (SAI),  en  el  cual  se  establecen  los  valores  específicos  de  las  diferentes
actividades de ejecución de obra que pueden desarrollarse en proyectos de acueducto y
alcantarillado,  estos  se  usan  por  parte  de  las  diferentes  empresas  constructoras  en  los
procesos licitatorios para contratar con la EAAB.

En  este  listado,  la  EAAB  cuenta  con  los  precios  correspondientes  a  la  instalación  de
tubería mediante el método de excavación sin zanja Microtunelado (Pipe Jacking), estos
precios se discriminan de acuerdo con el diámetro de la tubería a instalar (desde 400 hasta
2750  mm)  y  con  la  longitud  del  tramo  (desde  100  hasta  600  m).  El  costo  del
Microtunelado  varía  entre  $4.165.000,00  y  $30.107.000,00  COP  (pesos  colombianos).
Estos valores fueron actualizados el 21 de febrero del año 2022.

A continuación, en la siguiente Tabla se muestran los valores de costo promedio de
instalación para cada diámetro de tubería reportados en el SAI y adicionalmente se
evidencian los valores indexados a la fecha, para esto se tuvo en cuenta un IPC de febrero
de 2022 igual a 115,11 y un IPC de agosto de 2024 (actual) de 143,67.

Tabla 63 Costos promedio de instalación mediante Microtunelado según el Sistema de Avalúo e Infraestructura (SAI)

DIÁMETRO

(mm)

REPORTADO SAI

INDEXADO A LA

FECHA

(COP/metro lineal)

400

$4.165.000

$5.198.380

600

$4.998.000

$6.238.056

700

$5.247.900

$6.549.959

800

$5.497.800

$6.861.862

900

$5.747.700

$7.173.765

1000

$5.997.600

$7.485.668

1100

$6.247.500

$7.797.570

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DIÁMETRO

(mm)

REPORTADO SAI

INDEXADO A LA

FECHA

(COP/metro lineal)

1200

$7.259.000

$9.060.034

1300

$7.500.967

$9.362.035

1400

$7.871.850

$9.824.939

1500

$7.649.320

$9.547.197

1600

$15.286.443

$19.079.169

1700

$15.639.278

$19.519.547

1800

$15.059.533

$18.795.962

1900

$15.394.237

$19.213.708

2150

$20.079.267

$25.061.144

2200

$20.637.178

$25.757.479

2300

$21.194.892

$26.453.567

2450

$21.752.407

$27.149.407

2750

$25.656.797

$32.022.517

Según los valores reportados en la Tabla anterior se puede evidenciar que, entre 400 y
1500  mm  de  diámetro,  el  costo  de  instalación  va  aumentando  progresiva  y
mesuradamente, sin embargo, entre 1500 y 1600 mm se presenta un aumento significativo
en el costo, para 1600 mm, el costo es aproximadamente 2 veces el costo de instalación
de tuberías de 1500 mm de diámetro, esto se debe a que los procesos de instalación para
diámetros  superior  a  1600  mm  tienen  mayor  complejidad.  De  igual  forma,  según  los
diferentes  costos  reportados  en  el  SAI  para  cada  diámetro,  se  puede  concluir  que,  los
tramos de menor longitud presentan mayor costo que los tramos que son más largos.

5.11

Resultados del estado del arte

En el estado del arte desarrollado se reportaron los diferentes valores asignados a cada
uno de los parámetros o variables diferenciadores entre las tecnologías sin zanja, lo
anterior, de acuerdo con la información de cada una de las referencias usadas.

No obstante, con el fin de determinar el rango de valores de aplicabilidad adecuada de
cada parámetro para comparar las tecnologías entre sí, y para establecer la información
base a usar en la metodología de selección a desarrollar más adelante, se realizó la
escogencia de los valores con base en ciertas premisas, a continuación se muestran los
resultados obtenidos.

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Tesis II

• Diámetro de la tubería a instalar

En la siguiente Tabla se muestran los valores seleccionados para el rango de diámetros
aplicable de cada una de las tecnologías sin zanja. Estos valores se tomaron como el
promedio redondeado a múltiplos de 50 de los valores mínimos y máximos comunes
reportados en el capítulo 5.1.

Tabla 64 Cuadro comparativo del rango de diámetro de aplicación en milímetros

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

DIÁMETRO DE APLICACIÓN EN

MILÍMETROS (mm)

Rango de aplicación

Auger Boring

200 a 1100

Horizontal Directional Drilling

50 a 1300

Pipe Ramming

150 a 1450

Microtunelado

500 a 1600*

Pilot Tube

150 a 1000

Direct Pipe

750 a 1500

Métodos de Compactación

< 200

*De  acuerdo  con  lo  reportado  por  el  ingeniero  Juan  José  Hoyo,  la  tecnología
Microtunelado cuenta actualmente en Colombia con máquinas de microtunelación
que  instalan  tuberías  de  2000  mm  de  diámetro.  Por  esto,  para  ser  acordes  con  la
realidad  se  tendrá  en  cuenta  este  límite  máximo  en  el  análisis  de  esta  tecnología
dentro de la metodología a desarrollar.

Los resultados para este parámetro permiten evidenciar que la tecnología que cuenta con
una mayor aplicabilidad para diferentes diámetros es el Pipe Ramming, mientras que, la
que cuenta con mayor restricción de aplicabilidad para este caso corresponde a los
Métodos de Compactación. Adicionalmente, la tecnología que cuenta con posibilidad de
instalar tuberías de mayor diámetro es el Microtunelado.

• Longitud de instalación

En la siguiente Tabla se muestra el valor seleccionado como longitud máxima de
instalación aplicable de cada una de las tecnologías sin zanja. Este valor se toma como el
promedio redondeado a múltiplos de 10 de los valores comunes instalables reportados en
el capítulo 5.2.

Tabla 65 Cuadro comparativo de la longitud máxima de instalación en metros

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

LONGITUD MÁXIMA DE

INSTALACIÓN EN METROS (m)

Auger Boring

110

Horizontal Directional Drilling

1790

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Tesis II

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

LONGITUD MÁXIMA DE

INSTALACIÓN EN METROS (m)

Pipe Ramming

100

Microtunelado

830

Pilot Tube

Direct Pipe

1410

Métodos de Compactación

Los resultados para este parámetro permiten evidenciar que la tecnología que cuenta con
un mayor alcance en longitud de instalación es Horizontal Directional Drilling, seguida
por Direct Pipe, mientras que, la tecnología que cuenta con un menor alcance en longitud
corresponde a los Métodos de Compactación.

• Material de tubería a instalar

En la siguiente Tabla se muestran los diferentes materiales de tubería que pueden
instalarse mediante cada una de las tecnologías sin zanja. Estos datos corresponden a la
moda de los materiales instalables reportados en el capítulo 5.3.

Tabla 66 Cuadro comparativo del material de tubería instalable

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

MATERIAL DE TUBERÍA

INSTALABLE

Auger Boring

Acero, usado como camisa.

Dentro de esta tubería puede instalarse
como tubería de servicio cualquier
material.

Horizontal Directional Drilling

HDPE y acero.

Pipe Ramming

Acero, usado como camisa.

Dentro de esta tubería puede instalarse
como tubería de servicio cualquier
material.

Microtunelado

Acero, concreto reforzado (RCP), arcilla
vitrificada (VCP) y fibra de vidrio
reforzada (GRP).

Pilot Tube

Acero, concreto reforzado (RCP), arcilla
vitrificada (VCP) y hierro dúctil.

Direct Pipe

Acero, usado como camisa.

Dentro de esta tubería puede instalarse
como tubería de servicio cualquier
material.

Métodos de Compactación

HDPE.

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Tesis II

De acuerdo con los resultados de este parámetro, se puede evidenciar que el material de
tubería más común entre las diferentes tecnologías es el acero, ya que seis (6) de las siete
(7) tecnologías pueden usarlo sin inconveniente durante la instalación.

Las tecnologías Auger Boring, Pipe Ramming y Direct Pipe solo se pueden aplicar usando
el acero como material de la tubería a instalar, ya que las características de este material
garantizan la resistencia requerida para las fuerzas ejercidas por los métodos, en estos
casos, la tubería de acero se puede usar como tubería final o en su defecto se puede usar
como encamisado de la tubería de servicio que puede ser en cualquier otro material.

• Espacio requerido para la ejecución de los trabajos

En la siguiente Tabla se muestran los valores seleccionados para las dimensiones
requeridas para los pozos o áreas de trabajo para la instalación de la tubería mediante cada
tecnología. Estos valores se tomaron como el promedio de los valores comunes
reportados en el capítulo 5.4.

Tabla 67 Cuadro comparativo del espacio requerido para la instalación

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

ESPACIO REQUERIDO PARA LA

INSTALACIÓN

Pozo de

lanzamiento

Pozo de salida

Auger Boring

Largo: 10,5 m

Ancho: 3,6 m

Largo: 6,5 m

Ancho: 3,5 m

Horizontal Directional Drilling

Largo: 90 m

Ancho: 47,5 m

Largo: 45 m

Ancho: 20 m

Pipe Ramming

Largo: 15 m

Ancho: 3,5 m

Largo: 11,5 m

Ancho: 3,5 m

Microtunelado

Largo: 26 m

Ancho: 8 m

Largo: 10 m

Ancho: 5 m

Pilot Tube

Largo: 4,5 m

Ancho: 4,5 m

Largo: 3,5 m

Ancho: 3,5 m

Direct Pipe

Largo: 20 m

Ancho: 3,5 m

Largo: 25 m

Ancho: 10 m

Métodos de Compactación

Largo: 1,0 m

Ancho: 1,0 m

Largo: 1,0 m

Ancho: 1,0 m

Según los valores mostrados, la tecnología que requiere un mayor espacio de trabajo para
el desarrollo de la instalación de tubería es Horizontal Directional Drilling, mientras que,
por el contrario, la que requiere un menor espacio de trabajo es la tecnología
correspondiente a los Métodos de Compactación.

• Profundidad de instalación

En la siguiente Tabla se muestran los valores seleccionados como profundidades límites
aplicables de cada una de las tecnologías sin zanja. Este valor se toma como el promedio
de los valores comunes instalables reportados en el capítulo 5.5.

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Tesis II

Tabla 68 Cuadro comparativo de la profundidad de instalación en metros

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

PROFUNDIDAD DE

INSTALACIÓN EN METROS (m)

Mínima

Máxima

Auger Boring

0,80 m o 1,8 veces

el diámetro externo

Sin límite máximo

Horizontal Directional Drilling

3,00 m o 3,0 veces

el diámetro externo

Hasta 61 m.

Pipe Ramming

1,00 m o 1,8 veces

el diámetro externo

Sin límite máximo

Microtunelado

1,80 m o 1,5 veces

el diámetro externo

Sin límite máximo

Pilot Tube

1,00 m o 1,8 veces

el diámetro externo

Sin límite máximo

Direct Pipe

3,00 m o 1,5 veces

el diámetro externo

Sin límite máximo

Métodos de Compactación

0,25 m por cada

0,025 m de

diámetro

Sin límite máximo

Las tecnologías cuentan con diferentes valores de profundidad mínima requerida para la
instalación, esto se debe a que estas realizan la perforación del suelo mediante diferentes
procesos y la instalación de la tubería mediante diferentes fuerzas, como empuje, halado
o hincado y, de acuerdo con estos se determina la profundidad permitida, con el fin de
evitar generar afectaciones en superficie.

• Condiciones de suelo aptas para la instalación

En la siguiente Tabla se muestran las diferentes condiciones de suelo que facilitan la
instalación de tuberías mediante cada una de las tecnologías sin zanja. Estos datos
corresponden a la moda de los datos reportados en el capítulo 5.6.

Tabla 69 Cuadro comparativo del tipo de suelo idóneo para la instalación

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

CONDICIONES DE SUELO

Tipo de terreno aplicable

Condición del nivel

freático

Auger Boring

Suelos cohesivos: Arcillas y limos (ML,
CL, OL, MH, CH y OH).

Arenas  con  presencia  de  finos  (SM  y
SC).

Gravas  con  presencia  de  finos  (GM  y
GC).

Cantos rodados o bolos de hasta 1/3 del
diámetro  de  la  tubería  a  instalar.  Se
deben  usar  equipos  de  perforación
especiales.

Sin nivel freático.

Horizontal Directional Drilling

Suelos cohesivos: Arcillas y limos (ML,
CL, OL, MH, CH y OH).

Con o sin nivel freático
para suelos arcillosos y

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Tesis II

100

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

CONDICIONES DE SUELO

Tipo de terreno aplicable

Condición del nivel

freático

Arenas (SM, SP, SC y SW).

Gravas (GM, GP, GC y GW).

Aplicable en cantos rodados o bolos de
hasta 1/3 del diámetro de perforación,
mediante equipos especiales.

Aplicable en roca sólida.

arenosos. Sin nivel
freático

para

otros

suelos.

Pipe Ramming

Suelos cohesivos: Arcillas y limos (ML,
CL, OL, MH, CH y OH).

Arenas (SM, SP, SC y SW).

Gravas (GM, GC y GW).

Preferiblemente

sin

nivel freático, pero
puede instalarse con
nivel freático.

Microtunelado

Suelos cohesivos: Arcillas y limos (ML,
CL, OL, MH, CH y OH).

Arenas (SM, SP, SC y SW).

Gravas (GM, GP, GC y GW).

Aplicable en rocas y bolos de hasta 1/3
del diámetro de la perforación.

Aplicable en roca sólida, pero implica
longitudes cortas.

Con

sin

nivel

freático.

Pilot Tube

Suelos cohesivos: Arcillas y limos (ML,
CL, OL, MH, CH y OH).

Arenas con presencia de finos (SM y
SC).

Gravas con presencia de finos (GM y
GC).

Cantos rodados o bolos de hasta 1/3 del
diámetro de la tubería a instalar.

Sin nivel freático.

Direct Pipe

Con

sin

nivel

freático.

Métodos de Compactación

Suelos cohesivos: Arcillas y limos (ML,
CL, OL, MH, CH y OH).

Sin nivel freático.

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Tesis II

101

Cada  tecnología  cuenta  con  condiciones  de  terreno  ideales  para  su  aplicación,  sin
embargo, algunas de estas pueden trabajarse en un amplio rango de condiciones, como lo
son  Horizontal  Directional  Drilling,  Microtunelado  y  Direct  Pipe.  Por  otro  lado,  la
tecnología  que  cuenta  con  el  menor  rango  de  condiciones  de  suelo  aplicable  es  la
correspondiente a Métodos de Compactación, dado que solo puede ser optada para suelos
cohesivos sin presencia de nivel freático y, adicionalmente, que cuente con características
de compresibilidad.

• Precisión de la instalación

En la siguiente Tabla se muestra el valor seleccionado como nivel de precisión logrado
durante la instalación de tubería mediante cada una de las tecnologías sin zanja. Este valor
se toma como el promedio de los valores reportados en el capítulo 5.7.

Tabla 70 Cuadro comparativo del nivel de precisión de la instalación

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

NIVEL DE PRECISIÓN DE LA

INSTALACIÓN

Auger Boring

±1% de longitud total de perforación

Horizontal Directional Drilling

±1,30% de longitud del tramo a instalar

Pipe Ramming

±1% de longitud total de perforación

Microtunelado

±0,031 m

Pilot Tube

±0,019 m

Direct Pipe

±0,018 m

Métodos de Compactación

±1% de longitud total de perforación

Según los valores de precisión reportados en la Tabla anterior, se puede evidenciar que
las tecnologías que cuentan con una precisión más exacta son Direct Pipe, Pilot Tube y
Microtunelado, mientras que, la tecnología que cuenta con el nivel de precisión más bajo
es Horizontal Directional Drilling.

En el caso en el que el proyecto de instalación de tubería sea una ampliación de una red
existente, es decir, construcción de un segundo tubo en paralelo, las tecnologías que
logran mayor precisión de instalación serían las más factibles a aplicar, esto, con el fin de
evitar afectaciones en la tubería existente.

• Productividad o tasa de avance

En la siguiente Tabla se muestra el valor seleccionado como productividad o tasa de
avance en metros de instalación de tubería por cada hora de trabajo para cada una de las
tecnologías sin zanja. Este valor se toma como el promedio de los valores reportados en
el capítulo 5.8.

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Tabla 71 Cuadro comparativo de la productividad de la instalación

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

PRODUCTIVIDAD (m/hora)

Auger Boring

3,28

Horizontal Directional Drilling

16,37

Pipe Ramming

7,13

Microtunelado

1,29

Pilot Tube

5,19

Direct Pipe

2,98

Métodos de Compactación

20,69

Las tecnologías con mejor rendimiento en la instalación de tubería son Métodos de
Compactación y Horizontal Directional Drilling, las demás tecnologías cuentan con tasas
de avance similares entre sí, siendo el método Microtunelado la que presenta el menor
valor de productividad reportado.

• Emisiones de CO

durante la instalación

En la siguiente Tabla se muestra el valor seleccionado de emisiones de CO

generadas

durante la instalación de tubería mediante cada una de las tecnologías sin zanja. Este valor
se toma como el promedio de los valores reportados en el capítulo 5.9.

Tabla 72 Cuadro comparativo de las emisiones de CO

generadas durante la instalación de tubería

TECNOLOGÍA SIN ZANJA

EMISIONES DE CO

(kg/m)

Auger Boring

86,36

Horizontal Directional Drilling

57,48

Pipe Ramming

137,10

Microtunelado

87,81

Pilot Tube

315,64

Direct Pipe

No se reporta en la literatura

Métodos de Compactación

72,80

Las tecnologías sin zanja cuentan con un comportamiento más aceptable con el medio
ambiente, comparadas con el método convencional de zanjado a cielo abierto, esto se
debe a que sus actividades no requieren afectaciones totales de la superficie donde se
realiza la instalación de la tubería y, a que no perturban el tráfico en gran medida para la
perforación del suelo. Estas condiciones reducen la necesidad de desarrollar actividades
como demolición y reposición de la estructura de la superficie, así como la generación de
planes de manejo de tránsito de gran envergadura, entre otras.

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103

Según lo reportado en la Tabla 72, los métodos de instalación de tubería sin zanja cuentan
con emisiones de CO

muy similares entre sí, sin embargo, la tecnología que más

emisiones genera durante la instalación de acuerdo con lo reportado en la literatura es
Pilot Tube, mientras que, la tecnología Horizontal Directional Drilling es la que menos
emisiones genera.

Dado que no se logró obtener un valor de referencia para las emisiones de CO

generadas

por el método Direct Pipe, se tomará este como el valor del promedio de los datos de las
demás tecnologías más la desviación estándar poblacional de los mismos. El promedio de
los datos es igual a 126,20 y la desviación de estos corresponde a 88,17, por ende, el valor
asumido para las emisiones generadas por la tecnología Direct Pipe será de 214,37 kg de
CO

por cada metro lineal de tubería instalada. Lo anterior se asumió previendo que este

método realiza el uso de una máquina microtuneladora y, a su vez, implementa un equipo
de empuje para el desplazamiento de la tubería, los cuales generan emisiones
significativas durante su funcionamiento. Este valor también se tomará en cuenta en la
metodología de selección a desarrollar.

• Costos promedio de instalación

En la siguiente Tabla se muestra el resumen de los costos de instalación indexados a la
fecha según los valores reportados por las diferentes referencias descritas en el capítulo
5.10, estos costos se muestran para cada una de las tecnologías sin zanja y para los
diferentes diámetros reportados. Cabe mencionar que, para las referencias que contaban
con información del costo de instalación para diferentes diámetros, se reportarán
únicamente los diámetros que son aplicables a cada tecnología, según la Tabla 64.

Tabla 73 Resumen de los costos de instalación por metro lineal indexados según los valores reportados por las

diferentes referencias

TECNOLOGÍA

DIÁMETRO

(mm)

REFERENCIA (Costo en COP/metro lineal)

Rodriguez
Gutierrez,

Molano

Garay, &

Vargas

Manrique,

2016

Kumar &

Patel, 2019

Chaves

Pabón,

Cárdenas

Moreno,

Avilez

Romero, &

Barajas

Bernal, 2018

Ariaratnam,

Piratla,

Cohen,

&Olson, 2013

EAAB, 2022

Auger Boring

300

$2.011.839

450

$3.017.758

600

$4.023.677

700

$2.848.986

900

$6.035.516

1200

$8.047.354

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TECNOLOGÍA

DIÁMETRO

(mm)

REFERENCIA (Costo en COP/metro lineal)

Rodriguez
Gutierrez,

Molano

Garay, &

Vargas

Manrique,

2016

Kumar &

Patel, 2019

Chaves

Pabón,

Cárdenas

Moreno,

Avilez

Romero, &

Barajas

Bernal, 2018

Ariaratnam,

Piratla,

Cohen,

&Olson, 2013

EAAB, 2022

Horizontal

Directional

Drilling

100

$308.603

150

$339.463

200

$462.904

250

$771.507

300

$925.808

$3.621.309

400

$3.057.676

450

$4.325.453

600

$5.029.596

900

$7.544.395

1200

$10.059.193

Pipe Ramming

200

$1.234.411

300

$1.851.616

$2.011.839

400

$2.314.520

450

$3.017.758

600

$4.023.677

$3.130.913

750

$4.272.819

900

$13.344.969

$6.035.516

1200

$8.047.354

1500

$12.071.031

Microtunelado

400

$3.480.054

$5.198.380

450

$7.242.619

600

$9.656.825

$6.238.056

700

$10.208.867

$6.549.959

800

$6.861.862

900

$14.485.238

$7.173.765

1000

$7.485.668

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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TECNOLOGÍA

DIÁMETRO

(mm)

REFERENCIA (Costo en COP/metro lineal)

Rodriguez
Gutierrez,

Molano

Garay, &

Vargas

Manrique,

2016

Kumar &

Patel, 2019

Chaves

Pabón,

Cárdenas

Moreno,

Avilez

Romero, &

Barajas

Bernal, 2018

Ariaratnam,

Piratla,

Cohen,

&Olson, 2013

EAAB, 2022

1100

$7.797.570

1200

$20.118.386

$9.060.034

1300

$9.362.035

1400

$9.824.939

1500

$24.142.063

$9.547.197

1600

$19.079.169

Pilot Tube

400

$3.357.564

Direct Pipe

No se reporta en la literatura

Métodos de

compactación

No se reporta en la literatura

Luego, con el fin de determinar un costo definitivo de instalación para los diferentes
diámetros de las tecnologías analizadas, se calculó el promedio de los valores reportados
en la tabla anterior para un mismo diámetro, obteniendo así, los costos promedio de
instalación que se muestran a continuación.

Tabla 74 Costo promedio de instalación de las diferentes tecnologías sin zanja para diferentes diámetros

TECNOLOGÍA

DIÁMETRO (mm)

COSTO PROMEDIO

(COP/metro lineal)

Auger Boring

300

$2.011.839

450

$3.017.758

600

$4.023.677

700

$2.848.986

900

$6.035.516

1200

$8.047.354

Horizontal Directional

Drilling

100

$308.603

150

$339.463

200

$462.904

250

$771.507

300

$2.273.559

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TECNOLOGÍA

DIÁMETRO (mm)

COSTO PROMEDIO

(COP/metro lineal)

400

$3.057.676

450

$4.325.453

600

$5.029.596

900

$7.544.395

1200

$10.059.193

Pipe Ramming

200

$1.234.411

300

$1.931.728

400

$2.314.520

450

$3.017.758

600

$3.577.295

750

$4.272.819

900

$9.690.243

1200

$8.047.354

1500

$12.071.031

Microtunelado

400

$4.339.217

450

$7.242.619

600

$7.947.441

700

$8.379.413

800

$6.861.862

900

$10.829.502

1000

$7.485.668

1100

$7.797.570

1200

$14.589.210

1300

$9.362.035

1400

$9.824.939

1500

$16.844.630

1600

$19.079.169

Pilot Tube

400

$3.357.564

Direct Pipe

No se reporta en la literatura

Métodos de compactación

No se reporta en la literatura

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107

De acuerdo con los valores evidenciados en la Tabla anterior, se puede concluir que, para
diámetros entre 100 y 400 mm los costos de instalación son similares entre las diferentes
tecnologías, mientras que para diámetros superiores a 400 mm, el método Microtunelado
genera unos costos de instalación por metro lineal mucho más altos a las demás
tecnologías.

Finalmente, para obtener un valor de referencia a usar en la metodología de selección a
desarrollar, y poder determinar el costo estimado de un proyecto específico y comparar
las diferentes tecnologías entre sí, se realiza el cálculo del promedio de cada uno de los
costos promedio por diámetro de las tecnologías reportados en la Tabla 74, obteniendo
los siguientes valores.

Tabla 75 Costo promedio de instalación de cada tecnología sin zanja

TECNOLOGÍA

COSTO PROMEDIO

(COP/metro lineal)

Auger Boring

$4.330.855

Horizontal Directional

Drilling

$3.417.235

Pipe Ramming

$5.128.573

Microtunelado

$10.044.867

Pilot Tube

$3.357.564

Direct Pipe

No se reporta en la literatura

Métodos de compactación

No se reporta en la literatura

Dado que no se logró obtener un valor de referencia para el costo de instalación de las
tecnologías Direct Pipe y Métodos de compactación, se determinarán estos valores de la
siguiente manera:

a. Direct Pipe: El mayor valor de costo obtenido de las tecnologías más la desviación

estándar  de  los  datos  de  todas  las  tecnologías.  Esto,  dado  que  de  acuerdo  con
conversaciones  sostenidas  con  el  Ingeniero  Juan  José  Hoyo,  esta  tecnología
presenta  los  costos  más  altos  de  instalación  entre  las  diferentes  tecnologías
analizadas,  debido  a  la  logística  requerida  para  el  transporte  de  la  máquina  de
empuje de tubería y localización en el sitio del proyecto.

b. Métodos de compactación: El menor valor de costo obtenido de las tecnologías

menos la desviación estándar de los datos de todas las tecnologías. Esto, debido a
que según lo reportado en las diferentes referencias, esta tecnología es la que
requiere el menor espacio de trabajo en superficie, el menor uso de personal y
además, su proceso de instalación es el más simple.

Como la desviación estándar poblacional de los datos de costo obtenidos es igual a
$2.481.552, el costo estimado por metro lineal de instalación del método Direct Pipe será

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igual a $12.526.419, mientras que para la tecnología Métodos de compactación será de
$876.012. Estos valores también se tomarán en cuenta en la metodología de selección a
desarrollar.

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109

6. CASOS

IMPLEMENTACIÓN

LAS

TECNOLOGÍAS SIN ZANJA

Se llevó a cabo una revisión de información de diversas entidades y proveedores de
servicios de instalación de redes mediante el uso de tecnologías sin zanja. De esta revisión
se extrajeron diferentes casos reportados de la implementación de estas tecnologías para
la construcción de redes urbanas de agua. A continuación, se muestran los casos
mencionados por cada proveedor.

6.1 PERFOTÉCNICA

La información mostrada a continuación se obtuvo de (PERFOTÉCNICA, 2023).

Proyecto: Aeropuerto El Dorado

•  Tipo de tecnología sin zanja: Auger Boring.
•  Ciudad: Bogotá D.C.
•  Interferencia: Pistas y calles de rodaje.
•  Fecha: Enero a diciembre de 2014.
•  Servicio: Alcantarillado.
•  Material tubería instalada: Acero al carbón.
•  Diámetro: 24, 30, 36, 42 y 48 pulgadas.
•  Longitud: Tramos de 50 a 110 m (1600 metros en total).
•  Complejidades:  Operaciones  aeronáuticas  y  presencia  de  arcillas  altamente

expansivas.

Figura 36 Reporte del proyecto de instalación de tuberías de alcantarillado mediante el método Auger Boring en el

Aeropuerto El Dorado. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023)

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Proyecto: Calle 183

•  Tipo de tecnología sin zanja: Auger Boring.
•  Ciudad: Bogotá D.C.
•  Interferencia: Vía férrea.
•  Fecha: Marzo 2017.
•  Servicio: Alcantarillado.
•  Material tubería instalada: Acero al carbón.
•  Diámetro: 24 pulgadas.
•  Longitud: 42 metros.
•  Complejidades: Presencia de arcilla.

Figura 37 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Auger Boring en la

Calle 183 de Bogotá. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023)

Proyecto: Villavicencio

•  Tipo de tecnología sin zanja: Pipe Ramming.
•  Ciudad: Villavicencio, Meta.
•  Interferencia: Vía nacional.

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•  Fecha: En ejecución.
•  Servicio: Alcantarillado.
•  Material tubería instalada: Acero al carbón.
•  Diámetro: 30 pulgadas.
•  Longitud: 30 metros.
•  Complejidades: Presencia de arcillas altamente expansivas.

Figura 38 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Pipe Ramming en

Villavicencio. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023)

Proyecto: Barranca de Upía

•  Tipo de tecnología sin zanja: Pipe Ramming.
•  Ciudad: Barranca de Upía, Meta.
•  Interferencia: Vía nacional.
•  Fecha: Mayo 2017.
•  Servicio: Alcantarillado.
•  Material tubería instalada: Acero al carbón.
•  Diámetro: 24 pulgadas.
•  Longitud: 12 metros.

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• Complejidades: Presencia de piedra rajón.

Figura 39 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Pipe Ramming en

Barranca de Upía. Fuente: (PERFOTÉCNICA, 2023)

6.2 Instituto de Desarrollo Urbano – IDU

La información mostrada a continuación se obtuvo de (Instituto de Desarrollo Urbano,
2023).

Proyecto: Avenida 68

•  Tipo de tecnología sin zanja: Microtunelado o Pipe Jacking.
•  Ciudad: Bogotá D.C.
•  Fecha: En ejecución.
•  Servicio: Alcantarillado pluvial.
•  Diámetro: 2,20 metros.
•  Longitud: 950 metros.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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113

Figura 40 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Microtunelado en la

Avenida 68 de Bogotá. Fuente: (Instituto de Desarrollo Urbano, 2023)

6.3 BESSAC ANDINA

La información mostrada a continuación se obtuvo de (BESSAC ANDINA, 2023).

Proyecto: Construcción de colector pluvial Calle 183

•  Tipo de tecnología sin zanja: Microtunelado o Pipe Jacking.
•  Ciudad: Bogotá D.C.
•  Fecha: Abril a agosto de 2019.
•  Servicio: Alcantarillado pluvial.
•  Material tubería instalada: Concreto reforzado.
•  Diámetro: 1,20 metros.
•  Longitud: 438,43 metros.
•  Complejidades: Presencia de arenas.

Proyecto: Alcantarillado aguas residuales Av. Primero de Mayo

•  Tipo de tecnología sin zanja: Microtunelado o Pipe Jacking.
•  Ciudad: Bogotá D.C.
•  Fecha: Junio a diciembre de 2012.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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•  Servicio: Alcantarillado residual.
•  Material tubería instalada: Concreto reforzado.
•  Diámetro: 0,40 metros.
•  Longitud: 13,40 metros.
•  Complejidades: Presencia de arenas.

Proyecto: Alcantarillado sanitario Vereda El Verganzo Fase I

•  Tipo de tecnología sin zanja: Microtunelado o Pipe Jacking.
•  Ciudad: Tocancipá.
•  Fecha: Julio a octubre de 2013.
•  Servicio: Alcantarillado.
•  Material tubería instalada: Concreto reforzado.
•  Diámetro: 0,60 metros.
•  Longitud: 356 metros.
•  Complejidades: Presencia de arcillas blandas.

Proyecto: Canalización de arroyos Calles 91 y 92

•  Tipo de tecnología sin zanja: Microtunelado o Pipe Jacking.
•  Ciudad: Barranquilla.
•  Fecha: Octubre 2017 a septiembre 2018.
•  Servicio: Alcantarillado.
•  Material tubería instalada: Concreto reforzado.
•  Diámetro: 1,50 y 2,00 metros.
•  Longitud: 250 a 1340,97 metros.
•  Complejidades: Presencia de calizas y arenas.

Proyecto: Construcción del interceptor de alcantarillado sanitario Zona Franca

•  Tipo de tecnología sin zanja: Microtunelado o Pipe Jacking.
•  Ciudad: Bogotá D.C.
•  Fecha: En ejecución.
•  Servicio: Alcantarillado.
•  Material tubería instalada: Concreto reforzado.
•  Diámetro: 1,20 metros.
•  Longitud: 2670 metros.
•  Complejidades: Presencia de arenas.

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115

6.4 PERFHORA

La información mostrada a continuación se obtuvo de (PERFHORA, 2023).

Proyecto: Roperuelos del páramo

•  Tipo de tecnología sin zanja: Auger Boring.
•  Ciudad: Zamora, España.
•  Interferencia: Carretera nacional.
•  Servicio: Alcantarillado de aguas residuales.
•  Material tubería instalada: Hormigón armado.
•  Diámetro: 1,20 metros.
•  Longitud: 39 metros.
•  Maquinaria: Robbins ABM48.

Figura 41 Reporte del proyecto de instalación de tubería de alcantarillado mediante el método Auger Boring en

Zamora, España. Fuente: (PERFHORA, 2023)

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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116

7. DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA PARA LA

SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA SIN ZANJA
ÓPTIMA

En el desarrollo del presente trabajo se llevó a cabo la generación de una metodología de
evaluación de las diferentes tecnologías sin zanja analizadas, esta con el fin de que sirva
como apoyo a la toma de decisiones de cualquier profesional del área de ingeniería que
tenga como objetivo realizar la construcción de redes urbanas de agua (acueducto y
alcantarillado) mediante estas tecnologías.

La  metodología  fue  desarrollada  en  el  software  Microsoft  Excel  y  pretende  generar
recomendaciones sobre la tecnología sin zanja más adecuada a implementar de acuerdo
con la evaluación de diferentes aspectos de un proyecto analizado, como las condiciones
del  sitio,  las  características  de  la  tubería  a  instalar,  las  características  del  diseño,  los
costos, tiempos de ejecución  y las emisiones de  CO

equivalente generadas durante la

instalación.

Para la evaluación de la viabilidad técnica de cada una de las tecnologías, se utilizaron
los resultados obtenidos en el capítulo 5.11 como información base, donde se muestran
los rangos de aplicabilidad de estas para los diferentes parámetros técnicos
diferenciadores.

La metodología se subdividió en 6 capítulos o apartados, los cuales se describen a
continuación.

• Primer capítulo: Información de las tecnologías.

En esta hoja se encuentra la información base referente a las diferentes tecnologías sin
zanja analizadas dentro de la metodología, la cual se usa para realizar la evaluación de la
aplicabilidad de estas. Igualmente, se muestran tablas de información usadas para el
proceso de análisis.

Se incluye la información para las siete (7) tecnologías sin zanja estudiadas en el trabajo,
así mismo, se deja la posibilidad de diligenciar la información respectiva de alguna
tecnología sin zanja adicional que el usuario quiera evaluar dentro de esta metodología,
puntualmente, se podría incluir información para 3 tecnologías adicionales. A
continuación, se muestra la información tipo reportada para cada una de las 7 tecnologías
sin zanja analizadas con base en el estado del arte desarrollado.

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117

Figura 42 Información reportada para la tecnología sin zanja Microtunelado

• Segundo capítulo: Nivel 1 – Aspectos del sitio.

En esta hoja se realiza la primera parte de la evaluación de las tecnologías, esta, mediante
la identificación de las condiciones presentes en el sitio de ubicación del proyecto de
construcción de redes urbanas de agua. Este proceso se lleva a cabo a partir del análisis
de distintas variables como el tipo de terreno en el cual se va a realizar la instalación y las
características del área disponible. A continuación, se muestra la interfaz gráfica de este
nivel.

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118

Figura 43 Interfaz gráfica primer nivel de evaluación de las tecnologías sin zanja – Aspectos del sitio

• Tercer capítulo: Nivel 2 – Características de la tubería a instalar.

En esta hoja se analizan las tecnologías viables obtenidas posterior al Nivel 1, se realiza
la evaluación de la aplicabilidad de estas según las características de la tubería de servicio
a instalar para la red de acueducto o alcantarillado, como lo son el material, el diámetro
y el requerimiento de carcasa. En la Figura 44 se puede observar la interfaz gráfica
correspondiente a este nivel.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/40d760c7df5f40b16446fe13b58f929a/index-html.html

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Figura 44 Interfaz gráfica segundo nivel de evaluación de las tecnologías sin zanja – Características de la tubería a

instalar

• Cuarto capítulo: Nivel 3 – Características del diseño.

En esta hoja se analizan las tecnologías viables obtenidas posterior al Nivel 1 y Nivel 2,
se realiza la evaluación de la aplicabilidad de estas según ciertas variables del diseño,
como son, longitud y profundidad de instalación y la precisión requerida durante la
perforación. En la siguiente Figura se muestra la interfaz gráfica de este nivel.

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Figura 45 Interfaz gráfica tercer nivel de evaluación de las tecnologías sin zanja – Características del diseño

• Quinto capítulo: Nivel 4 – Aspectos varios.

En este nivel se realiza una comparación de las tecnologías sin zanja técnicamente viables
obtenidas posterior a la evaluación de los 3 primeros niveles, se comparan los diferentes
valores generados durante la instalación de la tubería, con relación a costos, tiempos de
ejecución y los kg de CO

emitidos al ambiente. Así mismo, se determinan las tecnologías

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óptimas a implementar según cada variable analizada. En la siguiente Figura se visualiza
la interfaz gráfica de este nivel.

Figura 46 Interfaz gráfica cuarto nivel de la metodología – Aspectos varios

• Sexto capítulo: Consideraciones.

En esta hoja se evidencian ciertas consideraciones de las tecnologías sin zanja
técnicamente viables, estas deberán ser tenidas en cuenta por parte del usuario para
realizar la selección final de la tecnología a implementar para el proyecto estudiado.

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Durante la ejecución de la metodología, se realizó la revisión de las diferentes fórmulas
usadas en esta para la evaluación de las tecnologías sin zanja, esta revisión se basó en un
análisis de sensibilidad para los niveles 1, 2 y 3, donde se plantearon diversos escenarios
y se corroboró que los resultados obtenidos estuvieran acordes con la información base
usada. Tanto la metodología de selección como los análisis de sensibilidad desarrollados
se muestran en los anexos del presente trabajo.

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8. CASO DE ESTUDIO

De  acuerdo  con  información  recopilada  del  trabajo  desarrollado  por  (Rodriguez
Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique, 2016), el Instituto de Desarrollo Urbano
(IDU)  mediante  licitación  pública  No.  IDU-LP-SGI-020-2014  adjudicó  el  contrato  de
obra  IDU-1746-2014,  el  cual  tuvo  por  objeto  “Complementación  o  Actualización  o
Ajustes o Diseños y Construcción de la Avenida Los Cerros (Avenida Circunvalar); desde
la  Calle  9  hasta  la  Avenida  Los  Comuneros,  del  acuerdo  527  de  2013  de  cupo  de
endeudamiento de Bogotá. En la siguiente Figura se observar la localización del proyecto.

Figura 47 Localización del proyecto IDU-1746-2014. Tomado de: (Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas

Manrique, 2016)

El proyecto contemplaba la construcción de un tramo de alcantarillado, en tubería PVC
de 600 mm de diámetro y 25,04 m de longitud, este, a una profundidad promedio de 4 m.
Debido a que se contaba con una interferencia con la red matriz de acueducto El Silencio
– Vitelma de 60” de diámetro en la Calle 7 con Carrera 3E, fue sugerido evitar
excavaciones a cielo abierto, esto, por parte de los especialistas, ya que, se podrían
generar afectaciones en la cimentación y soporte de la red matriz mencionada. Siguiendo
las condiciones anteriores, el proyecto evaluó el uso de métodos de instalación de tubería
sin zanja, usando para la instalación una camisa de acero.

A continuación, se muestra la planta del tramo de alcantarillado propuesto a instalar
mediante tecnología sin zanja.

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Figura 48 Planta del tramo de alcantarillado propuesto para la conexión del Pozo 95 con el Pozo 2, a instalar

mediante tecnología sin zanja. Tomado de: (Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique, 2016)

En la siguiente Figura se muestra el perfil del tramo de alcantarillado propuesto a instalar
mediante tecnología sin zanja.

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Figura 49 Perfil del tramo de alcantarillado propuesto para la conexión del Pozo 95 con el Pozo 2, a instalar

mediante tecnología sin zanja. Tomado de: (Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique, 2016)

A lo largo de todo el proyecto se ejecutaron cuatro sondeos mecánicos, con el fin de
determinar las características específicas del suelo presente en el área. Según los
resultados del sondeo realizado por “Echeverry Ingeniería y Ensayos S.A.S.” en cercanías
al sitio de ejecución de la instalación del tramo de alcantarillado, se cuenta con un terreno

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tipo “Arenisca de color blanco, fracturada con bandeamientos de oxidación y fracturas
llenas de arcilla”. Para el análisis puntual de la tecnología sin zanja óptima a aplicar
mediante la metodología desarrollada, se tomará este tipo de terreno como “Cantos o
bolos de hasta 1/3 del diámetro de la tubería a instalar”, no como roca sólida.

Adicionalmente, por parte de (Rodriguez Gutierrez, Molano Garay, & Vargas Manrique,
2016) se indica que la zona no cuenta con nivel freático presente, así mismo, se menciona
que no se cuenta con mucho espacio disponible para el desarrollo de los trabajos, por lo
cual, para el análisis de este caso de estudio, se asumirá un espacio mínimo de área en
superficie igual al ancho de la calzada (aproximadamente 6 m) por 10 metros de longitud,
esto, tanto para el inicio como para el final del tramo.

Con base en la información descrita del caso de estudio, se procedió a realizar la
evaluación de la tecnología sin zanja óptima a implementar para la instalación del tramo
de alcantarillado mediante la metodología desarrollada. A continuación, se muestran los
resultados obtenidos para los diferentes niveles de evaluación.

Figura 50 Resultados del primer nivel de evaluación del caso de estudio

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Los resultados obtenidos posterior al primer nivel de evaluación permiten evidenciar que
de acuerdo con las condiciones del sitio, la mayoría de las tecnologías sin zanja se
descartan, esto debido a que el espacio disponible para la adecuación de pozos es muy
reducido, la única tecnología viable es Pilot Tube. En el segundo nivel de evaluación se
determinará si esta tecnología continúa siendo viable o en su defecto se descarta.

Figura 51 Resultados del segundo nivel de evaluación del caso de estudio

En  el  segundo  nivel  de  evaluación  se  pudo  determinar  que  la  tecnología  Pilot  Tube
continúa siendo viable a aplicar para la instalación del tramo de alcantarillado, puesto que
las  características  de  la  tubería  permiten  la  aplicación  de  esta.  En  el  tercer  nivel  de
evaluación  se  validará  finalmente  si  esta  tecnología  cumple  con  las  condiciones  del
diseño.

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Figura 52 Resultados del tercer nivel de evaluación del caso de estudio

Concluidos los tres niveles de evaluación de la aplicabilidad técnica de las tecnologías
sin zanja, se evidencia que la tecnología Pilot Tube es la única que cuenta con la
posibilidad de implementarse teniendo en cuenta las condiciones del proyecto.

En el cuarto nivel de la metodología, se realiza la determinación del costo promedio de
instalación, el tiempo estimado de ejecución y las emisiones estimadas de kg de CO

ambiente, esto, de acuerdo con el estado del arte desarrollado y con la información del
proyecto. A continuación, se muestran los valores obtenidos.

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Figura 53 Valores obtenidos en el cuarto nivel de la metodología para el caso de estudio

El costo estimado de ejecución de los 25,04 m de tubería PVC de 600 mm de diámetro es
aproximadamente $84.073.402,56; dicho tramo puede instalarse en más o menos 4,82
horas, esto, sin contar los tiempos de montaje y desmontaje de los equipos; mientras que,
la ejecución de este proyecto puede generar alrededor de 7903,63 kg de CO

equivalente.

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9. CONCLUSIONES

En  el  desarrollo  del  presente  trabajo  de  investigación  se  llevó  a  cabo  una  revisión  de
bibliografía con el fin de determinar inicialmente las tecnologías sin zanja que pueden ser
usadas para la construcción de redes urbanas de agua. Posteriormente, se realizó un estado
del arte, el cual buscaba establecer algunas características técnicas y rangos de aplicación
de las tecnologías sin zanja analizadas para compararlas entre sí. De igual forma, con base
en  los  resultados  del  estado  del  arte  se  desarrolló  una  metodología  de  selección  de  la
tecnología sin zanja óptima a implementar con base en la información de entrada de un
proyecto.  Finalmente, se  aplicó dicha metodología en un caso  de estudio, en donde se
determinó la tecnología sin zanja más adecuada a ejecutar. De acuerdo con lo anterior, se
puede concluir que:

• Para la construcción de redes urbanas de agua (acueducto y alcantarillado) se tuvieron

en cuenta las siguientes tecnologías sin zanja reportadas en la literatura: Auger Boring,
Horizontal Directional Drilling (HDD), Pipe Ramming, Microtunelado, Pilot Tube,
Direct Pipe y Métodos de Compactación.

• Los parámetros técnicos diferenciadores que se seleccionaron para el desarrollo del

estado del arte fueron los siguientes:

a.  Diámetro de la tubería a instalar.
b.  Longitud de instalación.
c.  Material de la tubería a instalar.
d.  Espacio requerido para la ejecución de los trabajos.
e.  Profundidad de instalación.
f.  Condiciones de suelo aptas para la instalación.
g.  Precisión de la instalación.
h.  Productividad o tasa de avance.
i.  Emisiones de CO

generadas durante la instalación de tubería.

j. Costos de instalación.

• Con base en los resultados del estado del arte, la tecnología Pipe Ramming cuenta con

el mayor rango de diámetros aplicables, ya que, puede instalar tuberías desde 150 mm
hasta 1450 mm de diámetro. Sin embargo, la tecnología Microtunelado es la que puede
instalar diámetros de tubería de mayor orden (2000 mm), mientras que, la que cuenta
con mayor restricción de aplicabilidad para este parámetro es la tecnología Métodos
de Compactación, dado que el máximo diámetro instalable es 200 mm.

• La máxima longitud de instalación alcanzada por una tecnología sin zanja es de 1790

m, lograda por el método Horizontal Directional Drilling, por otro lado, la tecnología

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que cuenta con menor longitud de alcance es Métodos de Compactación, ya que,
debido a las características de este método, se pueden lograr longitudes máximas de
hasta 40 metros.

• El material de tubería instalable más común entre las tecnologías sin zanja analizadas

es  el  acero,  dado  que  casi  todos  los  métodos  pueden  instalarlo,  exceptuando  los
Métodos de Compactación. Por otro lado, cabe mencionar que, las tecnologías Auger
Boring,  Pipe  Ramming  y  Direct  Pipe  únicamente  se  pueden  ejecutar  si  y  solo  sí  la
tubería  a  instalar  es  de  acero,  debido  a  que  las  características  de  este  material
garantizan la resistencia requerida para las fuerzas ejercidas por estas tecnologías, para
estos  casos,  la  tubería  de  acero  puede  usarse  como  tubería  final  o  en  su  defecto  se
puede usar como encamisado de la tubería de servicio que puede ser en cualquier otro
material.

• La tecnología sin zanja que requiere un mayor espacio de trabajo para el desarrollo de

la instalación de tubería es Horizontal Directional Drilling, seguida por el método
Direct Pipe, por el contrario, la tecnología que necesita menor espacio de trabajo es
Métodos de Compactación.

• Cada una de las tecnologías sin zanja analizadas cuentan con diferentes condiciones

de terreno ideales para su aplicación, sin embargo, algunas de estas pueden trabajarse
en  un  amplio  rango  de  condiciones,  como  lo  son  Horizontal  Directional  Drilling,
Microtunelado  y  Direct  Pipe.  Por  otro  lado,  la  tecnología  que  cuenta  con  el  menor
rango de condiciones de suelo aplicable es Métodos de Compactación, dado que solo
puede  ser  implementada  en  suelos  cohesivos  sin  presencia  de  nivel  freático  y,
adicionalmente, que el suelo cuente con características de compresibilidad.

• Las diferentes tecnologías de instalación de tubería sin zanja cuentan con un nivel de

precisión variable, las que permiten lograr niveles de error más bajos son Direct Pipe,
Pilot Tube y Microtunelado, mientras que, la tecnología que cuenta con el nivel de
precisión más bajo es Horizontal Directional Drilling. Para los casos donde se requiera
instalar redes por gravedad, se recomienda implementar tecnologías que garanticen
una mejor precisión.

• En la revisión bibliográfica se identificaron diferentes trabajos donde se desarrolló la

el cálculo de las emisiones de CO

generadas durante la instalación de tubería mediante

algunas tecnologías sin zanja y se comparó con respecto al zanjado tradicional,
obteniendo resultados que permiten evidenciar que el uso de este tipo de tecnologías
presentan un comportamiento más aceptable con el medio ambiente, esto se debe
principalmente a que las actividades requeridas no generan afectaciones totales de la
superficie donde se desarrollan, evitando la necesidad de actividades como demolición

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y reposición de la estructura existente, desarrollo de planes de manejo de tránsito de
gran envergadura, entre otras.

• Con base en el estado del arte desarrollado, se logró determinar un estimado del costo

de instalación de tubería mediante las tecnologías sin zanja, donde este puede variar
entre $876.012 y $12.526.419 pesos colombianos (COP), siendo la tecnología
Métodos de Compactación la más económica y por el contrario la tecnología Direct
Pipe la más costosa. El costo de las demás tecnologías fluctúa entre los $3.300.000 y
los $10.000.000 COP.

• La metodología de evaluación de las diferentes tecnologías sin zanja analizadas se

desarrolló  como  una  herramienta  de  apoyo  a  la  toma  de  decisiones  de  cualquier
profesional del área de ingeniería que tenga como objetivo realizar la construcción de
redes  urbanas  de  agua  mediante  estas  tecnologías.  La  metodología  se  realizó  en  el
software Microsoft Excel y con esta se generan recomendaciones sobre la tecnología
sin  zanja  más  adecuada  a  implementar  de  acuerdo  con  la  evaluación  de  diferentes
aspectos de un proyecto analizado, como las condiciones del sitio, las características
de la tubería a instalar, las características del diseño, los costos, tiempos de ejecución
y las emisiones de CO

equivalente generadas durante la instalación.

• Para el caso de estudio analizado mediante la metodología desarrollada se encontró

que, con base en las condiciones del sitio de ubicación del proyecto, las características
de la tubería a instalar y las características del diseño requerido, la tecnología sin zanja
óptima a implementar es Pilot Tube, generando un costo aproximado de ejecución de
25,04 m de tubería PVC de 600 mm de diámetro igual a $84.073.402,56, el cual se
puede instalar en aproximadamente 4,82 horas, lo anterior, sin tener en cuenta los
tiempos de montaje y desmontaje de los equipos. Los kg de CO

equivalente generados

durante el proceso de instalación de la tubería son alrededor de 7903,63.

• La Universidad de los Andes no es responsable sobre el uso que se le dé a la

metodología de selección desarrollada. Su construcción hace parte del presente estudio
académico y por lo tanto, los resultados que ésta genere están condicionados a la
información y a las verificaciones particulares que el usuario utilice. De esta manera,
se debe eximir a la Universidad de los Andes de cualquier reclamación o afines que se
presenten por la implementación que decida hacer el usuario.

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10. RECOMENDACIONES

Con base en el desarrollo del presente trabajo investigativo, se plantean las siguientes
recomendaciones para la elaboración de trabajos posteriores:

• La obtención de información primaria para seleccionar el caso de estudio se vio

obstaculizada por la confidencialidad con la que cuentan las diferentes empresas
ejecutoras de tecnologías de instalación de tubería sin zanja, por lo cual, se recomienda
generar un mayor acercamiento entre la academia y las empresas con el fin de lograr
objetivos conjuntos que beneficien a ambas partes.

• Dado que la información base encontrada referente a costos y emisiones de CO

equivalente generadas durante la instalación de tubería es baja, se recomienda
desarrollar trabajos investigativos que se enfoquen en el análisis comparativo de estos
parámetros para las diferentes tecnologías, especialmente para las tecnologías Direct
Pipe y Métodos de Compactación, las cuales son las que cuentan con menos
información o en algunos casos esta es nula.

• Se recomienda generar un uso adecuado de la metodología de selección desarrollada,

con el fin de ser tenida en cuenta como apoyo en la toma de decisiones de proyectos
de instalación de tubería sin zanja, determinando según las condiciones de estos, las
tecnologías sin zanja que son técnicamente viables y así mismo, obteniendo un
comparativo entre estas con base en parámetros como el costo y tiempo de ejecución
y las emisiones de CO

equivalente generadas al medio ambiente.

• Se recomienda retroalimentar la metodología de selección desarrollada con la

información de tecnologías sin zanja adicionales a las que se tuvieron en cuenta en el
presente trabajo, permitiendo al usuario, generar un análisis actualizado en el tiempo,
teniendo en cuenta tecnologías que puedan surgir en un futuro y que se puedan
implementar para la ejecución de proyectos de instalación de redes urbanas de agua.

• Dado que el presente trabajo de investigación se basó en las tecnologías sin zanja para

la construcción de redes nuevas, se recomienda generar en trabajos posteriores
herramientas que permitan evaluar tecnologías sin zanja enfocadas en la rehabilitación
y/o reparación de redes existentes, usando la información disponible de cada una de
estas.

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12. ANEXOS

12.1

ANEXO 1. ÍNDICES IPC SERIE DE EMPALME 100

(DIGITAL)

12.2

ANEXO

METODOLOGÍA

SELECCIÓN

TECNOLOGÍA SIN ZANJA (DIGITAL)

12.3

ANEXO 3. ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD – NIVEL 1

(ASPECTOS DEL SITIO)

• Escenario 1. Para este escenario se asume un tipo de terreno igual a gravas arcillosas,

con  presencia  de  nivel  freático,  así  mismo,  se  supone  que  en  el  inicio  del  tramo  se
cuenta con un ancho de 20,00 m y un largo de 30,00 m, mientras que, para el final del
tramo el ancho es igual a 15,00 m y el largo es de 30,00 m.

Según las condiciones de entrada, los resultados obtenidos cumplen adecuadamente,
ya  que,  son  aplicables  únicamente  las  tecnologías  Pipe  Ramming,  Microtunelado  y
Direct Pipe.

Auger  Boring,  Pilot  Tube  y  los  Métodos  de  compactación  no  son  aplicables  con
presencia de nivel freático y el método HDD es aplicable con nivel freático, pero solo
para suelos arcillosos y arenosos.

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• Escenario 2. Mantener las condiciones de entrada del escenario anterior, variando

únicamente la existencia del nivel freático en el sitio a “No”.

Realizando este ajuste se cumple lo adecuado, las tecnologías Auger Boring y Pilot
Tube cambian a aplicables, dado que estas se pueden implementar para las condiciones
anteriores sin presencia de nivel freático. El método HDD no cumple con las
condiciones de espacio y los métodos de compactación no se pueden aplicar en gravas,
continúan siendo inviables.

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• Escenario 3. Ajuste de las medidas disponibles al inicio y final del tramo.

En este escenario se modifican las medidas del espacio para que la tecnología HDD
sea aplicable, se obtiene el resultado esperado. La única tecnología no aplicable son
los métodos de compactación, debido al tipo de suelo.

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• Escenario 4. Cambio del tipo de terreno presente en el sitio a cantos o rocas de hasta

1/3 del diámetro de perforación.

Con este ajuste, se obtienen los resultados esperados, ya que, la tecnología Pipe
Ramming se descarta de las anteriores, ya que, esta no es aplicable para estas
condiciones.

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• Escenario 5. Cambio de la condición del nivel freático a “Sí” con las anteriores

condiciones.

Con este ajuste, se obtienen los resultados esperados, se descartan las tecnologías
Auger Boring y Pilot Tube porque estas no son aplicables con nivel freático, mientras
que Pipe Ramming y Métodos de compactación no son aplicables para cantos o bolos
de hasta 1/3 del diámetro de perforación.

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• Escenario 6. Cambio de la condición del nivel freático a “No” y ajuste del tipo de

terreno a suelos cohesivos (Limos inorgánicos). Adicionalmente se reduce el espacio
disponible significativamente.

Con estos ajustes se cumple lo requerido, las tecnologías factibles son Auger Boring,
Pipe Ramming, Pilot Tube y Métodos de compactación.

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• Escenario 7. Cambio de las dimensiones para que todas las tecnologías sean

aplicables.

Al realizar los ajustes en las medidas disponibles, se generan los resultados esperados,
todas las tecnologías analizadas son aplicables.

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• Escenario 8. Asignación del tipo de terreno igual a roca sólida y ajuste de las

dimensiones.

Realizando los ajustes en las medidas disponibles, se generan los resultados esperados,
solo las tecnologías de Microtunelado y Direct Pipe son aplicables.

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12.4

ANEXO 4. ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD – NIVEL 2

(CARACTERÍSTICAS DE LA TUBERÍA A INSTALAR)

Para los primeros escenarios a evaluar se asumió que en el Nivel 1 todas las tecnologías
de instalación de tubería sin zanja son aplicables.

• Escenario 1. En este escenario se busca instalar como tubería de servicio una tubería

de acero de 250 mm de diámetro. Sin necesidad de carcasa.

Con base en estas características, las tecnologías Auger Boring, HDD, Pipe Ramming
y Pilot Tube son aplicables.

Las tecnologías Microtunelado y Direct Pipe pueden instalar tubería de acero, sin
embargo, el diámetro es más pequeño del diámetro mínimo de estas dos. Mientras que,

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la tecnología Métodos de Compactación no puede instalar tubería de acero y el
diámetro de la tubería está por encima del máximo.

• Escenario 2. Variar el diámetro de la tubería de servicio a 500 mm.

De acuerdo con este cambio, la tecnología Microtunelado se vuelve aplicable. Se
descartan únicamente las tecnologías Direct Pipe y MC.

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• Escenario 3. Variar el diámetro de la tubería de servicio a 750 mm.

De acuerdo con este cambio, la tecnología DP se vuelve aplicable. Se descarta
únicamente la tecnología MC.

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• Escenario 4. Cambio del material de instalación a HDPE. Dejando aún que no se

podría utilizar carcasa de acero.

Con  este  ajuste  se  obtienen  los  resultados  esperados,  ya  que,  se  descartan
automáticamente  las  tecnologías  que  requieren  carcasa  como  AB,  PR  y  DP,
adicionalmente,  se  descartan  los  métodos  MT  y  PT  porque  no  logran  instalar  este
material  de  tubería.  MC  se  descarta  porque  el  diámetro  de  la  tubería  es  superior  al
máximo. La única tecnología aplicable sería HDD.

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• Escenario 5. Cambio de la restricción del uso de carcasa a “Sí”.

Con  este  ajuste,  se  obtienen  los  resultados  esperados,  se  vuelven  aplicables  las
tecnologías AB, PR y DP, ya que el diámetro aproximado de la carcasa requerida está
dentro  del  rango  de  diámetros  que  estas  tecnologías  manejan.  Adicionalmente,  se
vuelven  aplicables  las  tecnologías  MT  y  PT,  ya  que,  se  permite  la  instalación  de
carcasa de acero y estas tecnologías pueden instalar este material, el diámetro de la
carcasa se encuentra dentro del rango permitido.

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• Escenario 6. Cambio del diámetro de la tubería de servicio a 1100 mm.

Con este ajuste se dan los resultados esperados, dado que se descartan las tecnologías
Auger Boring y Pilot Tube, porque el diámetro aproximado de la carcasa es superior
al máximo diámetro instalable por estas. Solo es aplicable HDD, PR, MT y DP.

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• Escenario 7. Cambio del material de la tubería a RCP y del diámetro de esta a 1000

mm. Cambio de la restricción del uso de carcasa a “No”.

Realizando los ajustes se generan los resultados esperados. Las tecnologías aplicables
serían solamente MT y PT.

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• Escenario 8. Cambio de la restricción del uso de carcasa a “Sí”.

Realizando este ajuste se vuelven aplicables las tecnologías AB, PR y DP.
Adicionalmente, se vuelve aplicable la tecnología HDD, ya que, esta tecnología puede
instalar tuberías de acero del diámetro de carcasa requerida, por lo cual, podría
implementarse.

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• Escenario 9. Ajuste material y diámetro para que sea aplicable la tecnología MC.

A continuación, se muestran los resultados obtenidos.

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• Escenario 10. Ajuste en el Nivel 1 para que no todas las tecnologías sean aplicables y

colocar las características del Escenario 1 en el Nivel 2.

A continuación, se muestra el ajuste del Nivel 1 según las características del sitio
asumidas con el fin de que no todas las tecnologías sean aplicables.

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Los resultados del Nivel 1 para este último escenario evidencian que las tecnologías
HDD, MT y DP no son aplicables. Posteriormente, se asignan las mismas
características del Escenario 1 del Nivel 2 y se obtienen los resultados esperados, ya
que, se distinguen en el Nivel 2 las diferentes tecnologías que no fueron viables con
las características dadas en el Nivel 1.

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12.5

ANEXO 5. ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD – NIVEL 3

(CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO)

Para los primeros escenarios a evaluar se asumió que en el Nivel 1 todas las tecnologías
son aplicables y para el Nivel 2 todas son aplicables, excepto Métodos de Compactación,
ya que sus características requeridas son diferentes a las demás.

• Escenario 1. En este escenario, se busca instalar un tramo de tubería de 100 m de

largo, sin  precisión y  a  una profundidad de 2,00 m.  El diámetro de la tubería es  de
1000 mm, en acero, sin carcasa.

Con  base  en  estas  características,  las  tecnologías  Auger  Boring,  Pipe  Ramming  y
Microtunelado son aplicables. El método Microtunelado garantiza una precisión alta,
no  obstante,  el  hecho  de  que  no  se  requiera  precisión,  no  excluye  el  uso  de  esta
tecnología. Para estas tecnologías, se cumple con la profundidad adecuada.

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Las tecnologías HDD y Direct Pipe pueden instalar la longitud del caso, sin embargo,
la profundidad no supera la mínima requerida, mientras que MC fue descartada en el
Nivel 2.

• Escenario 2. Disminuir la longitud de instalación a 60 m. El diámetro de la tubería es

de 1000 mm, sin carcasa.

De acuerdo con este cambio, la tecnología Pilot Tube se vuelve aplicable, ya que, la
longitud de instalación es menor a la máxima instalable. Se descartan únicamente las
tecnologías HDD, Direct Pipe y MC.

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• Escenario 3. Aumento de la profundidad de instalación a 7,00 m.

De acuerdo con este cambio, las tecnologías HDD y Direct Pipe se vuelven aplicables,
dado que la profundidad de instalación es superior a la mínima.

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• Escenario 4. Cambio del requerimiento de precisión a “Buena precisión”.

Con este ajuste se obtienen los resultados esperados, ya que, se descartan
automáticamente las tecnologías que no garantizan una buena precisión como AB,
HDD y PR.

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• Escenario 5. Aumento de la longitud de instalación a 250 m.

Con este ajuste se obtienen los resultados esperados, la tecnología Pilot Tube se vuelve
no aplicable, dado que la longitud de instalación supera la longitud máxima de
instalación.

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• Escenario 6. Cambio de la longitud de instalación a 100 m y reducción del diámetro

de instalación en el Nivel 2 a 600 mm.

Con estos ajustes se cumple que se descarta la tecnología Direct Pipe en el Nivel 2,
porque el diámetro de instalación es inferior al mínimo, por lo cual, la única tecnología
aplicable sería Microtunelado.

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• Escenario 7. Reducción de la profundidad de instalación a 1,50 m.

Realizando este ajuste ninguna tecnología sin zanja sería viable, ya que, no se dan las
condiciones requeridas para su uso.

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• Escenario 8. Cambio de las condiciones en el Nivel 2 a una tubería de HDPE y de 200

mm de diámetro.

Realizando estos ajustes todas las tecnologías se descartan en el Nivel 2, excepto HDD
y MC que se descartan en el Nivel 3 por las condiciones dadas. Ninguna tecnología
sin zanja sería viable a aplicar.

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• Escenario 9. Ajuste de la longitud de instalación a 40 m, la profundidad de instalación

a 2,50 m y el requerimiento de precisión a “Sin precisión”.

Con estos ajustes se logra lo esperado, ya que, la tecnología MC se vuelve aplicable,
siendo la única tecnología viable.

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