Respuesta breve: en la comparación entre la perforación horizontal dirigida (HDD) y el microtunelado, la HDD resulta más adecuada para cruces a presión largos, curvos y rentables, mientras que el microtunelado es más adecuado cuando se requiere una precisión en la trazada y el desnivel guiada por láser para alcantarillados por gravedad, grandes diámetros o terrenos inestables.
Esta guía explica cómo funciona cada método sin zanja, compara la precisión, el coste, la compatibilidad con el suelo y los límites de diámetro y longitud, y concluye con una lista de verificación de 7 factores que puedes entregar a tu ingeniero o contratista antes de que elaboren un presupuesto.
¿Qué es la perforación direccional horizontal (HDD) y cómo funciona?
La perforación direccional horizontal (HDD) es un método de instalación de tuberías sin zanja, dirigible y con lanzamiento desde la superficie. La plataforma de perforación HDD permanece en la superficie, y el sondeo sigue un arco controlado desde un pozo de entrada hasta un pozo de salida, por lo que no es necesario excavar ningún pozo de lanzamiento ni de recepción.
El HDD se lleva a cabo en tres fases:
- Orificio piloto. Un cabezal de perforación orientable realiza un agujero piloto, normalmente de entre 50 y 125 mm (2-5 pulgadas) de diámetro, siguiendo la trayectoria prevista. Un sistema de localización electrónico realiza un seguimiento del cabezal de perforación, y un fluido de perforación a base de bentonita lubrica el pozo, lo estabiliza y transporta los residuos de perforación hasta la superficie.
- Escariado. Se retira el escariador a través del orificio piloto, normalmente en varias pasadas, hasta que el diámetro interior del orificio sea aproximadamente un 50 % mayor que el de la tubería.
- Retroceso. El tubo del producto, normalmente de HDPE, acero o PVC, se acopla a la sarta de perforación y se extrae a través del pozo ya perforado en una única operación continua.
En todo el sector, la perforación horizontal dirigida (HDD) es una de las tecnologías sin zanja más utilizadas para los cruces de redes de servicios públicos a presión. Las perforaciones individuales típicas tienen un diámetro que oscila entre los 50 y los 1.200 mm (2-48 pulgadas), superan los 1.800 m de longitud y alcanzan profundidades de 15 m o más, según la norma ASTM F1962, la norma de referencia para el diseño de HDD.
Dado que el perforado sigue una curva, la tubería debe poder flexionarse. Por eso, la perforación horizontal dirigida (HDD) es adecuada para tuberías a presión, como las de suministro de agua, las de gas, las de impulsión, los cables y los conductos.
¿Qué es el microtunelización y cómo funciona?
El microtunelización, que en algunas regiones se escribe «microtunnelling», es una tecnología sin zanja, controlada a distancia y que se inicia desde un foso. Una tuneladora de microtúneles (MTBM) excava el terreno mientras la tubería se introduce tras ella mediante empuje hidráulico, de modo que la excavación y la instalación de la tubería se realizan como una única operación continua basada en el empuje hidráulico.
El MTBM se introduce en un pozo de lanzamiento y se dirige mediante sistemas de guía láser y giroscópicos supervisados por un operador desde la superficie. Un sistema de lodo de circuito cerrado mantiene el frente de excavación bajo presión continua, lo que estabiliza los suelos sueltos o acuíferos y evita el colapso del túnel.
Una planta de separación de lodos situada en la superficie se encarga de eliminar los residuos de perforación. A medida que avanza la MTBM, unos gatos hidráulicos empujan cada nuevo tramo de tubería hacia delante desde un muro de empuje situado en la parte trasera del pozo de lanzamiento.
El microtunelado mantiene la alineación y la pendiente con una precisión de aproximadamente ±10 mm e instala tuberías de entre 300 y 3.000 mm (12-120 pulgadas) de diámetro, aproximadamente. Las perforaciones típicas de una sola pasada alcanzan entre 100 y 300 m sin estaciones de empuje intermedias y superan los 1.500 m con estaciones de empuje, según las directrices de buenas prácticas de la NASTT. Los cabezales de corte para roca permiten perforar a través de arcillas blandas, limos, arenas, niveles freáticos altos y roca dura.
HDD frente a microtunelización: las diferencias clave de un vistazo
| Parámetro | HDD | Microtunelación |
|---|---|---|
| Configuración de la puesta en marcha | Solo fosos de entrada y salida; plataforma en la superficie | Pozos de lanzamiento y recepción con muro de empuje |
| Orientación | Sistema electrónico de localización (por paso o con cable) | Guiado por láser y giroscópico, control remoto |
| Precisión típica | ±100 mm | ±10 mm |
| Diámetro de la tubería | 50-1.200 mm (2-48 pulgadas) | 300-3.000 mm (12-120 pulgadas) |
| Longitud del tramo | Hasta 1.800 m o más en una sola perforación | Entre 100 y 300 m, por lo general; más de 1.500 m con estaciones de elevación |
| Perfil de alineación | Arco curvo | Línea y pendiente rectas o ligeramente curvadas |
| Los mejores suelos | Arcilla, limo, arena, roca de dureza blanda a media | Suelos blandos e inestables, nivel freático alto, roca |
| Aplicaciones típicas | Tuberías de presión, cables, conductos, cruces largos | Alcantarillado por gravedad, desagües pluviales, cruces de gran diámetro |
| Ocupación de superficie | Mínimo; dos pequeños hoyos | De mayor tamaño; pozos y planta de separación de lodos |
| Coste relativo | Menores costes de movilización y de tripulación | Mayores costes de equipamiento, personal y montaje |
HDD frente a microtunelización: resumen de las especificaciones clave
- Precisión: ±100 mm (HDD) frente a ±10 mm (microtunelización)
- Diámetro del tubo: 50-1.200 mm frente a 300-3.000 mm
- Longitud del recorrido: hasta 1.800 m frente a 100-300 m (más de 1.500 m con estaciones de elevación)
- Precio: Oferta más baja para el HDD; menor coste del ciclo de vida para la microtunelización en alcantarillado
Rangos según la norma ASTM F1962, el Manual de Prácticas 108 de la ASCE y las directrices de la NASTT.
¿Qué grado de precisión necesitas realmente?
La precisión suele ser la forma más rápida de preseleccionar un método, ya que ambas tecnologías presentan una diferencia de aproximadamente un orden de magnitud: la excavación con perforadora de tambor (HDD) suele tener una tolerancia de ±100 mm, mientras que el microtunelización tiene una tolerancia de ±10 mm en alineación y nivelación. Tolerancias según el Manual de Prácticas 108 de la ASCE y las directrices de la NASTT.
En el caso de una tubería a presión, una desviación de 100 mm en un tramo de 500 m rara vez tiene importancia. En el caso de una red de alcantarillado por gravedad instalada con una pendiente de 1%, esa misma desviación marca la diferencia entre una tubería por la que fluye el agua y otra en la que se acumula, ya que una red de alcantarillado debe mantener una pendiente constante y precisa. Por eso, las redes de alcantarillado por gravedad son la aplicación clásica del microtunelado: el perímetro curvo de la perforación HDD no puede mantener una pendiente continua.
Conclusión: La diferencia de precisión entre el HDD y el microtunelado determina el método a elegir: las alcantarillas por gravedad requieren una precisión de ±10 mm, mientras que las tuberías a presión admiten una precisión de ±100 mm.
Coste del HDD frente al del microtunelado: ¿cuál es más económico para tu proyecto?
El método HDD suele ser el más económico en la fase de licitación. Requiere un equipo de trabajo más reducido, un equipamiento más sencillo y no necesita una planta de separación de lodos, además de que la movilización es más rápida. El microtunelización conlleva unos costes iniciales más elevados: la tuneladora MTBM, los pozos de lanzamiento y recepción, el bastidor de empuje, el circuito de lodos y un equipo de trabajo más numeroso.
El coste total depende de seis variables: el diámetro de la tubería, la longitud del tramo, las condiciones del terreno, la profundidad del pozo y el drenaje, la restauración de la superficie y la obtención de permisos. En terrenos estables y homogéneos, el coste de la perforación horizontal dirigida (HDD) frente al del microtunelado puede variar varias veces para un mismo cruce nominal.
En suelos blandos y con presencia de agua, donde la perforación horizontal dirigida (HDD) requeriría una gestión exhaustiva de los fluidos, la diferencia se reduce.
El ciclo de vida también es importante. El trazado de una tubería excavada mediante perforación horizontal dirigida (HDD) sigue curvas, y cada curva en una tubería de este tipo es un posible punto débil que puede aumentar los costes de mantenimiento a lo largo de la vida útil de la infraestructura. Una instalación mediante microtunelización se realiza siguiendo una alineación recta y precisa, lo que constituye una de las razones por las que los operadores señalan que las tuberías de alcantarillado construidas mediante microtunelización requieren menos mantenimiento a largo plazo. Consulte nuestros servicios de mantenimiento de tuberías y nuestra guía sobre rehabilitación de tuberías sin zanja para la planificación del ciclo de vida.
Conclusión: HDD se adjudica el contrato por el precio de la oferta; la técnica de microtúnel, por el mantenimiento a largo plazo de las alcantarillas.
¿Qué método se adapta mejor a las condiciones del terreno?
Las condiciones del terreno pueden descartar un método incluso antes de que se aborde la cuestión del coste.
- HDD Ofrece mejores resultados en arcilla, limo, arena y roca blanda o de dureza media, donde el fluido de perforación mantiene estable el pozo y expulsa los residuos de perforación. La grava suelta, los guijarros, los cantos rodados y los niveles freáticos muy altos son las zonas problemáticas: los suelos no cohesivos pueden derrumbarse en el pozo, y el fluido de perforación a presión puede escapar a la superficie en forma de retorno involuntario.
- Microtunelación Destaca en las condiciones en las que el HDD tiene dificultades: terrenos blandos, inestables o con presencia de agua, ya que la presión de la lechada sostiene continuamente el frente de excavación. La roca se perfora con cabezales de corte para roca. Los casos más difíciles para la microtunelización son los campos de cantos rodados y los terrenos mixtos, donde el cabezal de corte debe hacer frente a cambios rápidos en el tipo de material.
Un informe geotécnico es imprescindible a la hora de comparar dos métodos sin zanja cualesquiera. Como mínimo, es necesario disponer de las clasificaciones del suelo, los niveles de las aguas subterráneas y una evaluación de la presencia de cantos rodados o guijarros a lo largo de todo el trazado antes de elegir entre los dos métodos.
Conclusión: Los terrenos inestables o con presencia de agua favorecen la construcción de microtúneles; la arcilla estable y la roca blanda favorecen la perforación horizontal dirigida (HDD).
Un marco de decisión basado en siete factores para la excavación con perforadora de tunelización (HDD) y el microtunelización
Cuando evaluamos un proyecto en JSW, lo valoramos según los mismos siete factores, en este orden:
- Diámetro de la tubería. Por encima de unos 1.200 mm, la perforación con perforadora hidráulica deja de ser viable; en su lugar, se recurre a la microtunelización.
- Longitud del recorrido. Las perforaciones continuas muy largas favorecen el uso de HDD; las perforaciones segmentadas con estaciones de elevación favorecen el microtunelado.
- Tolerancia de alineación. El flujo por gravedad implica el microtunelado; el flujo a presión implica que cualquiera de los dos métodos es válido.
- Condiciones del terreno. Los suelos inestables y con agua favorecen la construcción de microtúneles; las arcillas estables y la roca blanda favorecen la perforación horizontal dirigida (HDD).
- Cruces y obstáculos. Ambos métodos atraviesan cruces, ríos y vías férreas; la perforación horizontal dirigida (HDD) permite tramos más largos y con más curvas.
- Restricciones de superficie y de eje. Si la construcción de pozos resulta imposible o tiene un coste desorbitado, la perforación con perforadora hidráulica (HDD) es la opción más práctica.
- Presupuesto y coste del ciclo de vida. La oferta más baja favorece el uso de HDD; el coste más bajo a 50 años suele favorecer el microtunelado para las alcantarillas.
Elige un disco duro (HDD) si…
Su proyecto consiste en una tubería a presión, un tendido de cables o conductos, un paso subterráneo bajo un río, una carretera o un humedal, o bien una obra en la que la alteración de la superficie debe ser mínima y no es posible utilizar pozos de acceso.
Opta por el microtunelado si…
Estás instalando una red de alcantarillado por gravedad o un sistema de drenaje pluvial; el diámetro de la tubería es grande; el trazado discurre por debajo de una carretera, una vía férrea o una estructura sensible; o el terreno es blando, arenoso o se encuentra por debajo de un nivel freático alto.
¿No sabes qué método se adapta mejor a tu página web? Envíanos tus datos de alineación y el informe geotécnico para que realicemos una revisión gratuita del método, y nuestros ingenieros te indicarán qué método debes proponer en la licitación.
Cuándo optar por un disco duro (HDD)
El HDD es la solución ideal para instalaciones largas, con curvas y en las que el coste es un factor determinante:
- Tuberías de agua, conductos de gas y tuberías de impulsión en las que la tubería puede flexionarse
- Cables eléctricos y conductos de telecomunicaciones
- Pasos subterráneos bajo ríos, arroyos, autopistas, aeropuertos y humedales de gran importancia medioambiental
- Instalaciones a gran profundidad en las que la plataforma puede sortear las redes de servicios existentes
- Proyectos en los que los pozos abiertos no son viables o resultan demasiado costosos
Para conocer mejor esta tecnología, lee nuestra guía sobre servicios de perforación direccional horizontal y cómo planificamos la secuencia de perforación piloto, escariado y retroceso.
Cuándo optar por el microtunelado
El microtunelado es la técnica de precisión para la instalación de tuberías sin zanja:
- Alcantarillado por gravedad y desagües pluviales que deben mantener una pendiente exacta
- Tuberías de gran diámetro, desde 300 mm hasta 3.000 mm
- Cruces bajo autopistas, vías férreas y pistas de aterrizaje en los que es necesario controlar el asentamiento del terreno
- Zanjas profundas en terrenos blandos o con agua
- Zonas urbanas cercanas a estructuras sensibles en las que es imprescindible que haya pocas vibraciones y una alta precisión
La máquina perforadora de microtúneles funciona de forma remota, por lo que los equipos de trabajo nunca acceden al interior del túnel durante la perforación. Para cruces largos y de gran diámetro, merece la pena considerar como tercera opción la tecnología de tubería directa, un sistema híbrido que combina una plataforma de perforación horizontal dirigida (HDD) con una máquina de microtunelización de frente cerrado. Consulte nuestro servicios de construcción mediante microtunelización página sobre los equipos y las configuraciones de pozos que utilizamos en los proyectos de alcantarillado por gravedad.
Preguntas frecuentes sobre la perforación HDD y el microtunelización
¿Cuáles son las limitaciones del microtunelado?
La microtunelización requiere pozos de lanzamiento y recepción, lo que aumenta los costes y la huella en superficie. La movilización de la tuneladora de microtúneles y su circuito de lodos resulta costosa; la planta de separación genera residuos que deben eliminarse, y la presencia de cantos rodados o de terrenos mixtos puede ralentizar o detener la perforación. Las perforaciones individuales suelen tener una longitud de entre 100 y 300 m; las estaciones de empuje permiten prolongarlas hasta más de 1.500 m.
¿Qué significa «HDD» en el contexto de una línea de producción?
En la construcción de tuberías, HDD son las siglas de «perforación direccional horizontal»: una tecnología sin zanja, dirigible y lanzada desde la superficie, que perfora un agujero piloto, lo ensancha hasta alcanzar el tamaño adecuado y hace pasar la tubería de transporte a través de él, sin necesidad de excavar una zanja abierta.
¿El empuje de tuberías es lo mismo que la perforación horizontal dirigida (HDD)?
No. En el empuje de tuberías, los tramos de tubería se introducen en el suelo desde un pozo de lanzamiento mediante gatos hidráulicos, normalmente con un escudo o una perforadora por delante de la tubería. En la perforación horizontal dirigida (HDD), se perfora un agujero desde la superficie y se introduce la tubería a través de él. El microtunelado es una variante del empuje de tuberías controlada a distancia; la perforación y extracción directa (HDD) es un proceso de perforación y extracción. Para conocer los aspectos relacionados con el corte y la fabricación en cualquiera de estos métodos, consulte nuestras máquinas de corte de tuberías.
¿Cuánto cuesta la microtunelización?
No existe una tarifa universal, ya que el coste varía en función del diámetro, la longitud del tramo, las condiciones del terreno, la profundidad del pozo y los requisitos de eliminación de residuos. Lo que sí es constante es la siguiente relación: el microtunelado suele ser más caro que la perforación horizontal dirigida (HDD) para un mismo cruce, y la diferencia de precio es mayor en tramos cortos y sencillos. Pide a los contratistas que te den un presupuesto para ambos métodos sin zanja en tu trazado concreto antes de compararlos.
¿Se puede instalar un alcantarillado por gravedad en HDD?
Por lo general, no. El diámetro interior del HDD sigue un arco curvo, por lo que no puede mantener la pendiente constante y precisa que requiere una red de alcantarillado por gravedad. Las tuberías por gravedad se instalan casi siempre mediante microtunelización o empuje de tuberías.
¿Es el microtunelado más preciso que la perforación horizontal dirigida (HDD)?
Sí. El microtunelización suele mantener la alineación y la nivelación con una precisión de ±10 mm, mientras que la perforación horizontal dirigida (HDD) suele hacerlo con una precisión de ±100 mm. Esta diferencia de precisión es el factor decisivo en el caso de las alcantarillas por gravedad y de los cruces cercanos a estructuras sensibles.
¿Qué es más caro, el HDD o el microtunelado?
Para un cruce determinado, el microtunelado suele ser el método más caro a la hora de presentar una oferta, ya que requiere una tuneladora de microtúneles, pozos de lanzamiento y recepción, un bastidor de empuje y una planta de separación de lodos. El sobrecoste es mayor en los tramos cortos y sencillos.
¿Cuál es la profundidad máxima de un disco duro?
Las instalaciones típicas de HDD alcanzan profundidades de 15 m o más, y es posible realizar cruces a mayor profundidad con plataformas de gran tamaño y una gestión cuidadosa del fluido de perforación. La profundidad rara vez es el factor limitante; por lo general, son la longitud del sondeo y las condiciones del terreno las que limitan en primer lugar el diseño.
Cómo obtener un presupuesto preciso comparando los costes de la perforación con HDD y el microtunelado
Una comparación fiable comienza con datos completos del proyecto: resultados de los estudios geotécnicos, localización de redes de servicios públicos, longitud y profundidad del cruce, material y diámetro de la tubería, alteración admisible de la superficie y requisitos de restauración o de obtención de permisos.
A continuación, pide a cada contratista dos cosas: un presupuesto detallado para el método que recomienden y un presupuesto alternativo para el otro método en el mismo trazado. Los contratistas que sean capaces de presupuestar ambos métodos con honestidad son los que merece la pena incluir en la lista de finalistas, ya que el método adecuado de instalación de tuberías sin zanja depende de tu obra, no del equipo que ellos tengan en ese momento.
JSW ofrece una gama completa de servicios de instalación de tuberías sin zanja: construcción mediante perforación horizontal dirigida (HDD) y microtunelización, fabricación de tuberías con tecnología de soldadura automática de tuberías, perforación en caliente y mantenimiento de tuberías.
Dado que nos encargamos de la ejecución en lugar de subcontratar, nuestros presupuestos se basan en nuestro propio personal, nuestro equipamiento y las obras de cruce que hemos completado, y recomendamos un método incluso cuando no es el que proponemos en un primer momento. Con más de 200 cruces completados, nuestros ingenieros comparan ambos métodos con datos reales de la obra.
Ponte en contacto con nuestro equipo de ingeniería junto con tus datos de alineación para realizar una comparación de métodos y un presupuesto.
Veredicto final: HDD frente a microtunelización, ¿cuál es la mejor opción para tu proyecto?
Ninguna de las dos tecnologías sin zanja es mejor en teoría. Opta por la perforación horizontal dirigida (HDD) para tuberías a presión, cruces largos y con curvas, y proyectos en los que el coste sea un factor determinante y el terreno sea estable. Opta por el microtunelado para alcantarillados por gravedad, grandes diámetros, suelos inestables o acuíferos, y cualquier trazado en el que una precisión de ±10 mm proteja la inversión.
La forma más rápida de resolver la disyuntiva entre el método HDD y el microtunelado en tu propio proyecto es evaluar tu obra en función de los siete factores mencionados anteriormente, confirmar el resultado con un informe geotécnico y solicitar a los contratistas que te presenten presupuestos para ambos métodos.
Pide una segunda opinión sin coste alguno. Los ingenieros de JSW analizan los datos de alineación y las condiciones del terreno, y recomiendan el método más adecuado, incluso cuando no sea el servicio que hayamos presupuestado en un primer momento. Consulte nuestra servicios de construcción de tuberías para toda la cadena de suministro.
Fuentes
Los rangos de precisión, diámetro y longitud de penetración que figuran en esta guía se ajustan a las siguientes normas industriales publicadas:
- ASTM F1962, Guía estándar para el uso de la perforación direccional horizontal «Maxi» para la instalación de tuberías o conductos de polietileno bajo obstáculos, incluidos los cruces de ríos.
- Manual de prácticas 108 de la ASCE: Diseño de tuberías para su instalación mediante perforación direccional horizontal.
- Directrices de buenas prácticas de la NASTT sobre discos duros.
- Directrices de buenas prácticas de la NASTT sobre microtunelización.
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