TEMA DE TESIStesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/3907/1/APLICACIONDELATEC.pdf · 1.2 Descripción de la Perforación horizontal direccional. 10 1.2.1.1 Planeación pre-sitio. 1.2.1.2

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APLICACIÓN DE LA TÉCNICA DE PERFORACIÓN DIRECCIONAL EN EL CRUZAMIENTO DE ACUEDUCTOS, FIBRA ÓPTICA Y RED ELÉCTRICA EN EL CANAL DE NAVEGACIÓN DE LA OBRA PORTUARIA DE LA TERMINAL DE GAS NATURAL LICUADO EN MANZANILLO COLIMA.

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Pag.

INTRODUCCION. TEMA I Fundamentos teóricos acerca de la Perforación Direccional. 9 1.1 Antecedentes la perforación direccional. 9

1.2 Descripción de la Perforación horizontal direccional. 10

1.2.1.1 Planeación pre-sitio. 1.2.1.2 Haciendo la perforación piloto. 1.2.1.3 “Rimado” o ampliación de la perforación piloto. 1.2.1.4 Retroceso de la “Cadena de tubería”. 1.2.2 Requerimientos de espacio de trabajo. 1.2.3 Requerimientos regulatorios y de información. 1.2.4 Selección de HDD como el Método de cruce preferido. 1.2.5 Selección de la Ruta de Tubería. 1.2.6 Selección de la Localización del Cruce. 1.2.7 Selección del Método de Cruce. 1.2.8 Otros Temas de Selección. 1.2.8.1 Acceso. 1.2.8.2 Selección del Sitio de Entrada y Salida de la Perforación. 1.2.8.3 Zona de No Perforación. 1.2.8.4 Fuentes de Agua. 1.2.9 Consideraciones de riesgo. 1.2.9.1 Riesgos por “Regulaciones”. 1.2.9.2 Riesgos en la Construcción. 1.2.9.3 Riesgos de Operación.

TEMA II Información, estudios de campo y laboratorio necesarios en el diseño de aplicación de la perforación direccional. 22

2.1 Consideraciones geotécnicas. 22

2.1.1 Tópicos Geotécnicos e Hidrológicos. 2.1.1.1 Depósitos Sobrecargados Superficiales. 2.1.1.2 Arcillas y Lutitas. (o Pizarras). 2.1.1.3 Formaciones de Lecho Rocoso. 2.1.1.4 Hidrología.

2.2 Investigación Geotécnica. 25

2.2.1 Revisión de la información. 2.2.2 Reconocimiento de campo.

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2.2.3 Perforación de campo y programa de muestreo. 2.2.4 Exploraciones geofísicas. 2.2.5 Pruebas de laboratorio.

2.3 Reporte Geotécnico. 30 2.3.1 Diseño Preliminar. 2.3.2 Áreas de entrada y salida. 2.3.3 Consideraciones de perforación.

2.4 Consideraciones ambientales. 31

2.4.1 Cuestiones Acuáticas. 2.4.2 Cuestiones Terrestres. 2.4.2.1 Vegetación. 2.4.2.2 Fauna. 2.4.3 Cuestiones Sociales y Culturales. 2.4.4 Investigaciones del Sitio.

2.5 Consideraciones Ingenieriles de Diseño. 34

2.5.1 Diseño de la ruta de perforación. 2.5.1.1 Limitaciones de las HDDs. 2.5.1.2 Profundidad de cobertura. 2.5.1.3 Alineación. 2.5.1.4 Derecho de vía. 2.5.2 Consideraciones de la tierra. 2.5.3 Cobertura. 2.5.4 Tubería. 2.5.4.1 Tipos. 2.5.4.2 Numero de tuberías. 2.5.4.3 Recubrimiento protector. 2.5.4.4 Asilamiento. 2.5.4.5 Limites de curvatura. 2.5.5 Perforación. 2.5.5.1 Diámetro de Rimado. 2.5.6 Pruebas.

2.6 Consideraciones económicas. 40 2.6 .1 Potenciales ventajas económicas de la HDD. 2.6 .2 Costos de las aplicaciones HDD. 2.6.3 Costos Directos y Ventajas de las Aplicaciones HDD. 2.6.4 Ventajas y Costos Indirectos de las Aplicaciones HDD.

2.7 Consideraciones contractuales. 42

2.7.1 Tipos de contratos. 2.7.2 Asuntos Contractuales relacionados con la HDD.

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2.7.2.1 Investigación Geotécnica. 2.7.2.2 Instalaciones subterráneas existentes. 2.7.2.3 Documentación/según-construido. 2.7.2.4 Acceso. 2.7.2.5 Equipo. 2.7.2.6 Temas Ambientales. 2.7.2.7 Asignación del riesgo de pérdida. 2.7.2.8 Resolución de conflictos. 2.7.3 Precalificación de los licitantes. 2.7.4 Planos. 2.7.5 Compartir el riesgo. 2.7.6 Responsabilidades de cada parte. 2.7.7 Cruces fallidos. 2.7.8 Resolución de conflictos. 2.7.9 Plan de ejecución para la perforación. 2.7.10 Plan de protección ambiental.

2.8 Consideraciones en la construcción. 47 2.8.1 Perforación. 2.8.1.1 Tipos y tamaños de equipos. 2.8.1.2 Sección de arrastre. 2.8.1.3 Dirección / Estudio de la cabeza perforadora. 2.8.1.4 Fluidos de perforación. 2.8.1.5 Eliminación de fluidos de perforación. 2.8.1.6 Control de flotabilidad. 2.8.2 Monitoreo. 2.8.2.1 Perforación. 2.8.2.2 Medio Ambiental. 2.8.2.3 Indicadores de Retornos Inadvertidos. 2.8.3 Fallas. 2.8.3.1 Tipos y Causas. 2.8.3.2 Planes de Contingencia. 2.8.3.3 Selección de Alternativas. 2.8.3.4 Limpieza y medidas de reparación. 2.8.4 Reportes. 2.8.4.1 Reportes de monitoreo. 2.8.4.2 Reportes de cómo quedo construido.

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TEMA III Aplicación Práctica en el Proyecto específico de realización de la perforación 59 direccional. Realización de la Ingeniería Básica. 3.1 Objetivo y Descripción de la Obra. 59

3.1.1 Objetivo de la Obra. 3.1.2 Descripción de la Obra.

3.2 Localización de la Obra. 60

3.3 Normas y códigos aplicables para el proyecto de perforación direccional en el canal tepalcates. 60

3.3.1 Leyes, Reglamentos, Criterios, Normas y Códigos Mexicanos aplicables para el proyecto de perforación direccional en el canal tepalcates.

3.4 Requerimientos técnicos para los estudios, proyectos y construcción. 64

3.4.2 Levantamiento topográfico directo en campo. 3.4.2 Levantamiento batimétrico. 3.4.3 Ingeniería para los proyectos. 3.4.4 Permiso de construcción ante las autoridades correspondientes para la

realización de los trabajos. 3.4.5 Trabajos preliminares. 3.4.6 Trazo y nivelación para formación de plataformas y rehabilitación de

camino de acceso. 3.4.7 Desmonte con maquinaria del área de plataformas y camino de

acceso. 3.4.8 Terraplenes para formación de plataformas y camino de acceso. 3.4.9 Limpieza final y retiro de material de plataformas y camino de

acceso. 3.4.10 Fabricación de lingada. 3.4.11 Suministro de tubería. 3.4.12 Termofusión para tubería. 3.4.13 Parcheo de juntas soldadas. 3.4.14 Prueba hidrostática en tuberías. 3.4.15 Perforación direccionada controlada. 3.4.16 Jalado e introducción de tubería. 3.4.17 Pre-instalación. 3.4.18 Instalación. 3.4.19 Post-instalación.

3.5 Viabilidad económica de la HDD. 81

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TEMA IV Aplicación Práctica en el Proyecto especifico de realización de la perforación direccional. Realización de la Ingeniería de Detalle. 84

4.1 Análisis y Diseño 84

4.1.1 Generalidades 4.1.2 Determinación del espesor de la pared del tubo. 4.1.2.1 Determinación del espesor por presión interna. 4.1.3 Determinación del espesor por efectos transitorios (golpe de ariete). 4.1.4 Espesor mínimo por manejo. 4.1.5 Revisión del espesor por presión de colapso atmosférico.

4.2 Esfuerzos Permisibles. 87

4.3 Tubería enterrada. 87

4.3.1 Determinación de la deflexión vertical. 4.3.2 Análisis de pandeo. 4.3.3 Criterios límites de aceptación.

Conclusiones Anexos Bibliografía

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INTRODUCCION. Objetivo General Proponer un método alternativo, de menor costo y mayor eficacia. Para lograr al cruce de la red de ductos, que darán servicio a la Terminal de Almacenamiento y Regasificación de Gas Natural Licuado (TARGNL), en Manzanillo, en el Estado de Colima, México. Con el fin de dar a conocer métodos vanguardistas que impulsen el desarrollo de infraestructura en el país al reducir considerablemente el tiempo de construcción. Objetivos Específicos TEMA I Describir de los antecedentes y proceso de perforación direccional, tomando en cuenta las siguientes consideraciones:

• Reglamentarias • Ambientales • Geotécnicas • De riesgo • Económicas • De Ingeniería • Contractuales y • De construcción.

TEMA II Definir los procesos necesarios para obtener los datos requeridos para lograr una perforación direccional exitosa y segura, de igual forma se mencionan las normativas aplicables a este proceso constructivo. TEMA III Describir los requerimientos del proyecto que justifican el empleo de la perforación direccional como la opción más adecuada para realizar el cruce requerido. Del mismo modo se describen las actividades y estudios a realizar en este proyecto, a fin conocer las condiciones y normativas que se requerirán satisfacer para llevar a cabo la obra. TEMA IV Analizar las condiciones de uso más comunes que se presentan en las tuberías, con el fin de elegir el tipo de tubería más adecuada para el cruce del canal tepalcates de manera eficiente.

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Planteamiento del problema La Comisión Federal de Electricidad realizará la Construcción de una Terminal de Almacenamiento y Regasificación de Gas Natural Licuado (TARGNL), en Manzanillo, en el Estado de Colima, México, dentro de los trabajos que implica se encuentra el dragado del canal tepalcates, a fin de hacerlo apto para la navegación. Para llevar a cabo tales trabajos, es necesario ampliar el canal Tepalcates y por consiguiente se debe modificar la trayectoria de las siguientes instalaciones existentes: dos acueductos de CFE de 350 mm (14 pulgadas) de diámetro cada uno (en la margen derecha del canal, esta tubería se conectará a la tubería existente mediante dos tubos enterrados en una zanja), un acueducto de CONAGUA de 900 mm (36 pulgadas) de diámetro y fibra óptica de TELMEX. Para realizar dicho cruzamiento se han planteado diferentes propuestas con el fin de escoger la más económica, dentro de las propuestas se encuentran: los métodos clásicos de excavación a cielo abierto que implica una gran movilización de maquinaria y recursos para su construcción, construcción de un puente móvil que representaría un costo muy elevado. O rodear el cuerpo de agua requiriendo una gran cantidad de tubería aumentando el costo de dicha operación; métodos modernos como la perforación direccional. Justificación Las demandas energéticas, así como los cambios en la legislación nacional, llevan al país a un inminente crecimiento en cuanto a infraestructura energética se refiere. Debido a esto es necesario modernizar y ampliar las terminales existentes en el país, como es el caso de la Terminal de Almacenamiento y Regasificación de Gas Natural Licuado (TARGNL), en Manzanillo. Dicha obligación de mejoramiento incluye diversos retos como lo es el cruce del rio tepalcates. Un procedimiento esencial para continuar con el desarrollo de la infraestructura requerido. Así mismo al presentarse este reto se crea una oportunidad para dar un gran avance en procesos constructivos, ya que lo aprendido en esta faceta del desarrollo, podrá ser utilizado en un futuro como experiencia para aplicarlo en una gran diversidad de cruzamientos para instalaciones, bajo condiciones poco comunes, con el mínimo de inversión.

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Metodología La metodología a seguir en esta investigación es la siguiente: 1.- Recopilar información acerca de las necesidades de la Terminal de Almacenamiento y Regasificación de Gas Natural Licuado (TARGNL), en Manzanillo, en el Estado de Colima, México, para estar seguros de satisfacer completamente sus necesidades. Ésta tarea se realizó al acudir a las oficinas de CFE ubicadas en Río Misisipi #71. 2.-Una vez obtenida ésta información, se prosiguió a recurrir a distintas empresas especializadas en cruzamientos de tuberías, para ampliar las alternativas de construcción aplicables para este proyecto. 3.- Se organizó la información y se analizó obteniendo así el método más adecuado para este proyecto. Descartando los métodos más costosos y complicados. 4.- Se realizó un análisis más completo acerca del método seleccionado. 5.- Se contactó a diferentes empresas especializadas en este método con la finalidad de conocer más acerca de él, aclarar todas las dudas y comprobar su factibilidad. 6.- Una vez recibida la información, se prosiguió a traducirla y ordenarla ya que gran parte de esta información provenía de empresas canadienses. 7.-Una vez ordenada la información aplicada a este proyecto, surgieron nuevos requerimientos técnicos para su aplicación. 8.- Se recurrió a diferentes fuentes bibliográficas obtenidas de las recopilación anteriores para dar solución a los requerimientos técnicos.

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TEMA I Fundamentos teóricos acerca de la Perforación Direccional. Objetivo Describir de los antecedentes y proceso de perforación direccional, tomando en cuenta las siguientes consideraciones:

• Reglamentarias • Ambientales • Geotécnicas • De riesgo • Económicas • De Ingeniería • Contractuales y • De construcción.

1.1 Antecedentes de la perforación direccional. La perforación direccional, tiene sus orígenes en el año de 1850, año en el cual se hizo realidad la perforación rotativa, la cual consistía en el uso de motores de rotación para lograr hacer perforaciones para la exploración del subsuelo a fin de encontrar yacimientos petrolíferos para su posterior explotación. Posteriormente en el año de 1873 se patentó el primer motor de fondo. Los motores de fondo (MDF) son herramientas utilizadas para la perforación de pozos verticales y direccionales de hidrocarburos. A partir del accionamiento hidráulico, proporcionado por el lodo de perforación, se transmite la energía rotacional a una unidad de potencia. La unidad de potencia de (MDF) es accionada en forma hidráulica mediante el bombeo del lodo de perforación a través de un sistema de rotor-estator, es decir que dichos motores hidráulicos son accionados mediante un tornillo energizado por la circulación del fluido de perforación (fig.1.0).

(fig.1.0)

Motor de fondo

En el año de 1920 surge la perforación direccional controlada, evolucionado dramáticamente en los últimos años. Es decir, se han introducido elementos de robótica en la perforación direccional y los objetivos direccionales son básicamente logrados mediante la deflexión de una sarta. Desde el uso de estabilizadores en sartas rotarias (que perforaron los primeros pozos desviados), el advenimiento del motor de fondo (que permitió un control tridimensional mediante el deslice y un mejor desempeño en la broca) hasta más recientemente los estabilizadores ajustables que

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permitieron el control de inclinación en modo rotario y las herramientas rotatorias que finalmente eliminaron completamente el deslizamiento. Todas estas herramientas consiguen el mismo objetivo: Direccionar la cabeza de perforación, aunque con diferentes desempeños. Al comienzo, la industria de la perforación direccional sólo se preocupaba de controlar la trayectoria de un pozo. Como los métodos de perforación direccional no eran muy eficientes, surgió la necesidad de introducir más eficiencia en el proceso de perforación. En la década de los 80 y los 90, comenzó el uso del motor dirigible que revolucionó la industria al permitir un control direccional efectivo y alta eficiencia en pozos verticales. Aunque el uso del motor de fondo permitió la perforación de pozos muy complejos, también introdujo ineficiencias durante el deslizamiento o la construcción de la curva del pozo. Un análisis más detallado indica que entre el 80% y el 90% del deslizamiento se hacía para controlar sólo la inclinación del pozo. Entonces salieron al mercado los estabilizadores ajustables que permiten controlar la inclinación en modo rotario. Inclusive, algunos estabilizadores ajustables se podían graduar durante la perforación, para alterar así la capacidad de doblar sin tener que hacer un viaje a superficie. Aunque este tipo de estabilizadores fue bastante efectivo, como todo estabilizador, estos también dependían de la fuerza de gravedad para su efectividad. Esto significaba que su uso era más apropiado en ángulos altos, y la curva aún necesitaba ser perforada deslizando. Antes del año 2000 se introduce el primer sistema rotatorio. Este tipo de sistema elimina completamente la necesidad de deslizar, al controlar la inclinación y la dirección en modo rotario. En los últimos años se han visto muchos sistemas nuevos entrar al mercado que mejoran la perforación, el desempeño, e inclusive la calidad del hoyo perforado. Actualmente se ha complementado la industria de la perforación con herramientas tecnológicas como piezas robóticas que hacen aun más preciso el proceso de excavación aunado a sistemas sofisticados que permiten la localización de posibles obstáculos dentro del proceso.

1.2 Descripción de la Perforación horizontal direccional.

Es un método de construcción sin trinchera utilizando equipo y técnicas de la tecnología de la perforación horizontal de pozos de petróleo y perforación convencional en carreteras. La construcción HDD por sus siglas en ingles ( Horizontal Directional Drilling: Perforación horizontal direccional ) . Se usa para instalar tuberías de petróleo (acero o plástico), fibra óptica y cables eléctricos, y tuberías de agua y de aguas residuales donde la construcción convencional de trincheras abiertas no es factible o causará perturbaciones adversas a las características ambientales, uso de tierras u obstáculos físicos. La tecnología HDD se usa en muchas situaciones, incluyendo lo siguiente:

• Cruces en lagos • Cruces de tierras húmedas • Cruces de canales y corrientes de agua

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• Cruces en valles • Hábitat de vida silvestre sensible; y • Cruces de carretera y ferrocarril.

Las instalaciones HDD involucran cuatro pasos principales:

1) Planeación de Pre-sitio; 2) Perforación piloto 3) Expansión de perforación piloto por “rimado”; y 4) Retroceso o retiro de tubería pre-fabricada.

Lo siguiente resume las principales actividades que tienen lugar durante cada fase de una HDD. La secuencia de la perforación piloto y del retiro por resorte de la tubería se ilustra en la figura 1. 1.2.1.1 Planeación pre-sitio. Se hace una determinación de si es factible técnica y geotécnicamente una HDD estudiando datos geológicos existentes y llevando a cabo investigaciones de campo para evaluar las condiciones subterráneas y las características que probablemente se encuentren durante la perforación. Si se determina que es factible la HDD, se diseña una trayectoria de perforación para satisfacer los requerimientos del cruce y se seleccionan localizaciones para apropiadas entrada y salida de perforación (fig.1.1). Se prevé una tolerancia en el diseño de la trayectoria de perforación para cualquier cambio potencial en el obstáculo (o sea, migración de la corriente o interrupción en el desarrollo) a ser perforado y se afinan los puntos de entrada y salida de la perforación.

(fig.1.1) 1.2.1.2 Haciendo la perforación piloto Se colocan un equipo de perforación HDD y uno de soporte en la entrada de la perforación que se determinó durante la fase de planeación de pre-sitio. Se hace la perforación piloto a lo largo de la trayectoria de perforación predeterminada.

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Se usan lecturas periódicas de un dispositivo situado cerca del taladro de perforación para determinar las coordenadas verticales y horizontales a lo largo de la perforación piloto en relación al punto de entrada inicial; la trayectoria de la perforación piloto puede también ser rastreada usando un sistema de monitoreo superficial que determina la localización del dispositivo de la parte inferior de la perforación haciendo mediciones desde un punto en la superficie. Se inyecta fluido de perforación bajo presión al frente del taladro de perforación para proporcionar potencia hidráulica al motor de lodos de la parte inferior de la perforación (si se utiliza), se transportan los recortes de perforación a la superficie, se limpia el taladro, se enfría, reduciendo la fricción entre el taladro y la pared de la perforación estabilizando así la perforación (fig.1.2).

(fig.1.2) 1.2.1.3 “Rimado” o ampliación de la perforación piloto. El montaje inferior de la perforación se remueve de la cadena de perforación rompiendo la superficie del terreno en la ubicación de salida y se reemplaza con un escariador (back reamer). La cadena de perforación es “jalada” a través de la perforación y el escariador agranda el diámetro de la perforación; El escariador puede ser extraído del lado del tubo del cruce de la HDD si se requieren pasos adicionales con el escariador para conseguir el diámetro de perforación deseado.

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La etapa de ensanchamiento puede no ser necesaria durante las HDDs para tuberías de diámetros pequeños donde la perforación creada por la perforación piloto es del tamaño adecuado para extraer la cadena de tubo (fig.1.3).

(fig.1.3) 1.2.1.4 Retroceso de la “Cadena de tubería”. El tubo se suelda dentro de una “cadena de tubería” o sección de arrastre, eso es ligeramente más largo que la longitud de la perforadora, en el lado de la salida de la perforación. La tubería es típicamente revestida con un recubrimiento resistente a la corrosión y a la abrasión, y es comúnmente pre- probada hidrostáticamente para asegurar integridad de la línea de tubería. La cadena de tubería es “jalada” sobre rodillos en la salida y el “retroceso” continúa hasta que la cadena de tubería entera ha sido llevada dentro de la perforación. El revestimiento externo de la cadena de tubería visible en el punto de entrada se inspecciona por daño sobre la terminación del “pull back” (regreso o retroceso). Se lleva a cabo una inspección una inspección interna de la cadena de tubería para identificar cualquier daño infligido a la tubería durante el retroceso. Sobre un retroceso exitoso de la cadena de tubería, el equipo de perforación se desmantela y desmoviliza.

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La cadena de tubería se conecta a la línea de tubería colocada convencionalmente y áreas de trabajo se recuperan con el resto del derecho de vía de la tubería (fig.1.4).

(fig.1.4) 1.2.2 Requerimientos de espacio de trabajo. El espacio de trabajo para una HDD (HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING = Perforación Horizontal Direccional), puede requerir una limpieza del terreno y nivelación, dependiendo de los sitios de entrada y salida seleccionados para la perforación. Ya que la entrada de la perforación o lado de la entrada aloja a los equipos de perforación y a los de soporte, la localización del lado de entrada requiere acceso satisfactorio así como condiciones estables de terreno para soportar equipo pesado (Figura 2). El equipo que se encuentra típicamente en el lado de entrada de una HDD incluye:

• La unidad de perforación; • La unidad de potencia y generadores; • El rack de la tubería de perforación y la tubería de perforación, • Bomba de agua, • Suministro del lodo de perforación; • Tanque de mezclado del lodo de perforación; • Bomba del lodo de perforación; y • Sistema de manejo de lodo y limpieza.

Ya que el lado de salida de la perforación es la localización para la fabricación de la cadena de tubería así como donde esta cadena de tubería es insertada dentro de la perforación, el espacio

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requerido es típicamente más largo para alojar la cadena de tubos (Figura 2) y puede requerir espacio temporal extra fuera del derecho de vía conocido como “derecho de vía falso”. El equipo que típicamente se encuentra en la salida o lado de la tubería de la HDD incluye:

• Salida de tanques y fosas del contenido de lodo. • Tanques/Fosas de sedimentación de recortes (cuttings). • Racks de tuberías y tubería de producto; • Equipo de manejo de rodillos y tubería.; • Plumas laterales y otro equipo pesado; y • Tuberías, soldadura, equipo de revestimiento y pruebas.

(fig.1.5) 1.2.3 Requerimientos regulatorios y de información. Los requerimientos regulatorios para encargarse de una HDD en México dependen de la jurisdicción en que va a ser construido un proyecto. Cada corriente de agua que cruce puede ser sujeta a revisión regulatoria federal, provincial, territorial y local. Muchas agencias jurisdiccionales tienen códigos de práctica, lineamientos y/o políticas concernientes a corrientes de agua, y requieren notificaciones y/o solicitudes de permisos, autorizaciones o licencias. 1.2.4 Selección de HDD como el Método de Cruce preferido. La decisión para instalar un cruce HDD en una localización específica es el resultado de un proceso que trata lo siguiente:

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• selección de la ruta de tubería completa • selección de localización del cruce • selección del método de cruce • otros criterios de selección tales como:

- disponibilidad de acceso - necesidad de cruces adecuados de vehículos - fijar puntos de entrada y salida - dimensiones de la Zona de No Perforación y - disponibilidad de una fuente de agua

1.2.5 Selección de la Ruta de Tubería. La selección de una localización de cruce de agua preferida basada en la evaluación de la ruta de tubería sobre tierra debe considerar también el método de cruce, alineamiento, y acceso para la construcción de la HDD. La ruta de la tubería debe dejar espacio para áreas de distribución, plataformas de entrada/salida, rutas de acceso, y puntos mínimos de inflexión en la trayectoria de perforación de diseño y en el área de distribución de la cadena de tubos. 1.2.6 Selección de la Localización del Cruce. La selección del cruce debe asumirse en conjunción con la selección de ruta para permitir lo siguiente:

• Flexibilidad en el uso de varios métodos de cruce, especialmente si la HHD falla y se requiere una técnica de cruce alternativa

• Flexibilidad para usar varios accesos o métodos de cruce de vehículos; y • Flexibilidad en refinar la localización exacta de cruce en el caso alguna restricción evite

ciertos alineamientos. 1.2.7 Selección del Método de Cruce. En la selección de un método de cruce corriente de agua-tubería, deben ser tomados en consideración muchos factores. Estos incluyen, entre otros:

• Diámetro de la tubería • Programa del proyecto(esto es, el programa deseado para que la tubería sea operacional ); • Ancho , profundidad y flujo de la corriente de agua; • Sensibilidad ambiental y restricciones asociadas; • Temas geotécnicos • Composición del subsuelo • Datos hidrológicos • Costos de varias alternativas • Navegación;

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• Tamaño del espacio de trabajo • Requerimientos regulatorios y condiciones incluyendo restricciones de tiempo; • Disponibilidad de equipo; • Experiencia del contratista; • Usuarios del agua aguas abajo • Asuntos de la comunidad y del propietario; • Restricciones de ingeniería; y • Estación en que se construye.

La selección de un método de cruce es un ejercicio en alcanzar un balance entre las consideraciones listadas arriba para derivar la solución más práctica. El método que se prefiere es usualmente el que es geotécnicamente factible y ofrece el nivel requerido de protección ambiental por el costo más bajo. La selección de un cruce HDD puede ser inapropiada cuando otros métodos son más efectivos en costo, técnicamente factibles y ofrecen suficiente protección ambiental. Si una HDD es el método más decididamente preferido según los reglamentos y se considera que este método tiene una baja probabilidad de éxito o, por otro lado, es impráctico, los “reguladores deben estar provistos de información detallada sobre el proceso de selección del método de cruce y la base para el rechazo del método del método HDD. 1.2.8 Otros Temas de Selección. Suponiendo que se ha seleccionado HDD como el método de cruce preferido, deben evaluarse los siguientes otros puntos de selección. 1.2.8.1 Acceso. La planeación de la ejecución de la perforación y ruteo de la tubería debe considerar que se requerirán accesos a ambos lados de la perforación durante el proceso de construcción HDD. Si no se puede proporcionar un acceso adecuado al cruce a ambos lados de la corriente de agua y esta corriente de agua es adecuada para la instalación de una estructura de cruce, puede ser necesario instalar una estructura de cruce temporal para el tráfico de equipo y vehículos. Al igual que la selección del método de cruce, la selección técnica del cruce de vehículos también involucra conseguir un balance entre muchas de las mismas consideraciones listadas arriba para la selección del método de cruce para obtener la solución más práctica. La técnica que es preferida es usualmente una que ofrece el nivel requerido de protección ambiental por el costo más bajo. También se requerirá acceso:

• A una fuente de agua durante la instalación de la HDD • Para monitoreo de la trayectoria de perforación • Durante operaciones de limpieza en el caso de liberar fluido de perforación a la superficie.

Supprimé :

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1.2.8.2 Selección del Sitio de Entrada y Salida de la Perforación. La selección de las localizaciones de perforación y de salida necesitará considerar lo siguiente:

• Debe limpiarse el terreno, nivelarse y adecuarse para el trabajo (son preferibles sitios con pendiente longitudinal o transversal despreciables);

• Las localizaciones de entrada y salida deben tener el tamaño suficiente y configuración para encargarse del trabajo con seguridad ; esto debe incluir consideraciones de :

- los puntos de entrada y salida del equipo de perforación (notar que generalmente el punto de entrada idealmente debe estar a una elevación igual o más baja que el punto de salida);

- requerimientos de tamaño del equipo y layout. - Área de tendido de tubería o falso derecho de vía (notar que se prefiere un acceso

directo al punto de salida para evitar la necesidad de un falso derecho de vía); - Área de fabricación - Fosa de retornos: y - Almacenamiento masivo de materiales;

• La trayectoria de perforación resultante debe ser factible con un bajo riesgo de retornos involuntarios; e

• Infraestructura existente y uso de la tierra.

En general, para aplicaciones HDD pequeñas, el sitio de entrada debe ser de aproximadamente 40m X 40m, el sitio de salida de aproximadamente 30m X 20m. Para aplicaciones mayores de HDD, el sitio de entrada debe ser aproximadamente de 60m X 60 m , el sitio de salida de aproximadamente 40m X 30m, excluyendo el falso derecho de vía si se requiere.

1.2.8.3 Zona de No Perforación. Una Zona de No Perforación puede ser identificada por relacionarse con temas geotécnicos y puntos de interés concernientes al sitio de cruce propuesto. Como se define por el ingeniero geotecnista, la Zona de No Perforación es el límite superior de trayectorias de perforación potenciales entre las localizaciones de entrada y salida especificadas, previstas para asegurar que el taladro se mantenga dentro de material geológico adecuado para una HDD al mismo tiempo que provee suficiente protección para mitigar eventos de retorno potenciales involuntarios. La Zona de No Perforación para un cruce HDD propuesto es influenciada por un número de factores, incluyendo:

• Condiciones del terreno en el área de cruce, en términos de la diferencia en elevación entre las localizaciones de entrada y salida y a lo largo del alineamiento de la HDD, que determinan, en gran parte, la profundidad mínima de cubierta;

• Condiciones estratigráficas del lecho rocoso y del subsuelo y la conveniencia de las varias unidades para perforación direccional;

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• Consideraciones de ingeniería acerca del río, incluyendo la profundidad de socavación durante el evento de inundación de diseño y la migración potencial para el banco/meandro y desarrollo del corte; y

• La presencia de características de deslizamiento activas, inactivas y potenciales, y otras áreas “problema” geotécnicas, que deben ser evitadas por la trayectoria de perforación de diseño.

Todas las trayectorias de perforación potenciales deben diseñarse para pasar fuera de la Zona de No Perforación. Mientras que la Zona de No Perforación está típicamente definida en términos de consideraciones Geotécnicas, pueden estar también influenciadas por razones ambientales y socio-económicas, tales como temas de vida silvestre, incidencia de plantas raras, recursos sociales ( p. ej.: uso del suelo) y recursos culturales ( p. ej.: sitios arqueológicos), etc. Pueden ser necesarios estudios específicos para identificar la presencia de estas características culturales y ambientales. La relocalización de los puntos de entrada y/o salida, alterando por eso la longitud de la trayectoria de perforación de diseño, puede proporcionar un medio de mitigar algunas de estas materias no-geotécnicas. 1.2.8.4 Fuentes de Agua. La disponibilidad de un suministro de agua para el sitio HDD también debe considerarse durante la etapa de planeación del proyecto. El agua se requerirá para lo siguiente:

• Repuesto de fluido de perforación inicial; • Fluido de perforación adicional conforme la perforación avanza; • Reemplazo del fluido para fluido de perforación que escapa dentro de la formación debida a

la filtración o fractura hidráulica; y • Pruebas preliminares, donde sea justificado, de la cadena de tubería.

Las fracturas hidráulicas pueden incrementar grandemente los requerimientos de agua durante un proyecto HDD. El agua puede ser bombeada desde un cuerpo de agua al sitio de perforación o conducida a tanques de almacenamiento en el sitio. Los factores a ser considerados en la selección de un suministro de agua son:

• Acceso al cuerpo de agua; • Restricciones de flujo • Aprobación del regulador (la autoridad competente) • Programa de construcción ( esto es, temperatura del aire, volumen /flujo de corriente

anticipado y calidad del agua); y • Limitaciones físicas tales como la distancia y/o elevación del punto de entrada del cuerpo de

agua.

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1.2.9 Consideraciones de riesgo. Como en todas las técnicas de construcción, existe un grado de riesgo y no es cien por ciento predecible el uso de las aplicaciones HDD. Se recomienda que sea integrado un equipo de proyecto desde el principio en la planeación y proceso de diseño con el fin de identificar y evaluar riesgos potenciales, así como desarrollar planes para minimizarlos. Aunque los proyectos HDD varían ampliamente en complejidad, la mayoría encuentran características específicas del sitio que difieren de los proyectos previos. El equipo de proyecto puede componerse del proponente; consultores de ingeniería, geotecnistas y ambientalistas; el contratista HDD y el contratista de la tubería. Una consulta estrecha con autoridades regulatorias y del uso del suelo puede auxiliar en la adquisición de aprobaciones iniciales así como asegurar que puedan ser fácilmente implementados planes alternos si surgen problemas insuperables. Los riesgos pueden generalmente ser divididos en tres tipos: riesgos por reglas de autoridades; riesgos de construcción; y riesgos de operación. 1.2.9.1 Riesgos por “Regulaciones”. Los riesgos por regulaciones pueden aparecer durante: • La etapa de aplicación y pruebas del proyecto; y • Construcción. Durante la etapa de aplicación y pruebas, el proyecto puede ser demorado o rechazado si se envía información suficiente para revisión regulatoria. En caso de que sea aprobada una aplicación, una información insuficiente puede causar que la agencia regulatoria invoque condiciones restrictivas para asegurar protección de los recursos ambientales. Durante la construcción, una liberación involuntaria del fluido de perforación hacia el medio ambiente o alguna otra contravención a una ley puede resultar en posibles cargos establecidos por las agencias regulatorias. Estas infracciones podrían incluir:

• Sección 36 del Acta de Zonas de Pesca – liberación no autorizada de sustancias deletéreas En un clima de regulaciones en el cual el mayor énfasis es puesto en la auto regulación, la industria puede esperar que cualquier violación de los requerimientos regulatorios puede resultar en una más rígida interpretación de la legislación. Por lo tanto, es imperativo que sean obtenidos todos los permisos/aprobaciones y que sean implementadas las condiciones aplicables para demostrar que la industria puede ser confiable para la auto regulación. 1.2.9.2 Riesgos en la Construcción. El éxito de una instalación HDD depende de la habilidad del equipo de proyecto para minimizar las causas de falla Los riesgos asociados con cada cruce variarán de acuerdo a muchos factores. Estos incluyen pero no están limitados a:

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• Planeación inadecuada • Falta de planeación contingente • Personal de campo inexperto • Sobreestimación del contratista de la capacidad de la empresa • Cantidad y tamaño del equipo en el sitio, insuficientes; y • Conocimiento inadecuado de las condiciones del subsuelo.

El riesgo en la construcción de un proyecto puede minimizarse asegurándose de que se dirige con suficiente planeación y de que se lleva a cabo una investigación geotécnica adecuada. Otro medio de atender el riesgo en un proyecto es a través del tipo de contrato que se use. La Tabla 1 resume algunos de los problemas más comunes asociados con la HDD e identifica los riesgos de construcción asociados con cada uno.

Tabla 1.- Riesgos de Construcción Asociados con una HDD

Dificultad Potencial de HDD Riesgo de Construcción Pérdida de fluido de perforación Variable dependiendo del volumen y conectividad a la superficie o

cuerpo de agua. Pérdida de circulación Una pérdida completa de circulación indica una pérdida de fluido de

perforación. Filtración del lodo de perforación directamente en la corriente

Carga de sedimento y depósito con posibles efectos adversos en peces, hábitat de peces, hidrología y usuarios de agua corriente abajo

Filtración del lodo de perforación dentro del suelo y después dentro de la corriente

Carga de sedimento y depósito con posibles efectos adversos en peces, hábitat de peces, hidrología y usuarios de agua corriente abajo. Pueden ocurrir en el área efectos adversos adicionales en la vida silvestre, vegetación, suelos, recursos hereditarios y uso corriente del suelo.

Excavación colapsada Pérdida de la capa vegetal y ensanchamiento inesperado del área de perturbación. Es probable una duración extendida de la perturbación.

Derrumbe de cavidades y colapso de derecho de vía

Pérdida de capa vegetal y ensanchamiento inesperado del área de perturbación.

Vástago de perforación atascado Inesperado ensanchamiento del área de perturbación si es necesaria una excavación ancha y profunda para recuperar el equipo. Es probable una duración extendida de la perturbación.

Herramientas perdidas

Duración extendida de la perturbación y probabilidad de re-perforación

Tubería o revestimiento dañados

Duración extendida de la perturbación y probabilidad de re-perforación

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1.2.9.3 Riesgos de Operación. Los riesgos asociados con una instalación HDD durante las operaciones son generalmente menos considerables que las de un cruce de trinchera tradicional. En particular, el riesgo de los siguientes problemas es minimizado o eliminado:

• Mantenimiento de bancos o lechos de corrientes alterados; • Exposición de la tubería durante eventos de flujo pico o debidos a socavación por hielo; y • Daños a la tubería debidos a anclas u otras actividades de terceros.

Los incrementos de riesgos incluyen:

• La tubería es inaccesible para reparaciones debido al espesor de la cubierta; • Corrosión debida a daño no detectado al revestimiento de la tubería; • Asientos en los puntos de entrada y salida; y • La detección visual de fugas no es posible.

TEMA II Información, estudios de campo y laboratorio necesarios en el diseño de aplicación de la perforación direccional. Objetivo Definir los procesos necesarios para obtener los datos requeridos para lograr una perforación direccional exitosa y segura, de igual forma se mencionan las normativas aplicables a este proceso constructivo. 2.1 Consideraciones geotécnicas. La trayectoria de la perforación de diseño debe ser desarrollada tomando en cuenta el escenario geológico para el proyecto y las características geotécnicas e hidrológicas en el sitio de cruce. 2.1.1Tópicos Geotécnicos e Hidrológicos. Desde una perspectiva geotécnica, deben tomarse en cuenta varios puntos durante la investigación de factibilidad de la HDD así como durante el diseño y la construcción de la perforación direccional, incluyendo: • La distribución y características de los depósito sobrecargados superficiales. • La presencia de arcilla altamente plástica y materiales del lecho rocoso de lutita bentonítica. • La ocurrencia de formaciones de lecho rocoso, estructuralmente complejo, duro y/o abrasivo. Estos tópicos se tratan abajo:

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2.1.1.1 Depósitos Sobrecargados Superficiales. En general, los suelos cohesivos, tales como arcillas, arcillas limosas, morenas limo-arcillosas, son autoportantes y debe ser factible una perforación abierta. Una perforación abierta puede ser también frecuentemente mantenida a través de arenas “sucias” y limos arcillosos, y aún limos limpios sin cohesión y materiales arenosos (siempre que la excavación esté llena de lodo de perforación). Sin embargo, materiales granulares de textura media a gruesa ( esto es, gravas, cantos rodados y boleos) pueden dar origen a un número de problemas durante la construcción de la HDD, incluyendo: • Inestabilidad de la excavación o colapso durante la perforación de la excavación piloto y pasos de ensanchamiento subsecuentes, que pueden resultar en que la cadena de perforación quede bloqueada; • Pérdida de fluidos de perforación a la formación; y • Liberación de fluidos de perforación al medio ambiente. Las medidas de mitigación pueden incluir: • Mantener el lodo de perforación en el agujero de perforación siempre por medio de la localización de los puntos de entrada y salida por arriba de las zonas de arena limosa no cohesivas ; • Evaluando trayectorias de perforación alternativas que eviten o minimicen la exposición a los materiales problemáticos del suelo; • “revistiendo” o excavando a través del limo cercano a la superficie, depósitos de arena o de textura gruesa; y • Usando aditivos de perforación para consolidar y reducir la permeabilidad de estos materiales. El monitoreo estricto de los volúmenes de fluido, la presión anular y los retornos de corte ayudarán a asegurar que los hoyos de perforación obstruidos y las pérdidas de fluido sean detectados y atendidos. 2.1.1.2 Arcillas y Lutitas. (o Pizarras). Las formaciones de arcillas y lutitas suaves de plasticidad baja a media (basada en los Límites de Atterberg), tienen un potencial bajo para expandirse y típicamente pueden ser fácilmente penetrados durante la perforación direccional. Inversamente, las arcillas altamente plásticas y las lutitas (o pizarras) tienen un potencial para expandirse y, durante la perforación del hoyo piloto, ensanchamiento o retiro de la cadena de tubería, la perforación puede ser parcial o completamente sellada. Pueden resultar una fractura hidráulica de la formación y migración de fluidos fuera de la excavación. Los enfoques de mitigación pueden incluir: • Evitar las arcillas de alta plasticidad y formaciones de lutita bentonítica, si es posible; • Diseñar la trayectoria de perforación de tal manera que la exposición a estos materiales problemáticos sea minimizada.

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• Usar prácticas de perforación para asegurar que el hoyo de perforación es dimensionado y limpiado apropiadamente; y • Adoptar un programa de presión anular para asegurar que el hoyo de perforación está siendo apropiadamente monitoreado a través del proceso. Los materiales de alta plasticidad pueden también impactar la viscosidad de los fluidos de perforación. Debe ser desarrollado un plan de ejecución de perforación que incluya un programa de fluidos apropiadamente diseñado avocándose a la expansión de las arcillas y a la remoción de los residuos del fluido de perforación. 2.1.1.3 Formaciones de Lecho Rocoso. Desde una perspectiva geotécnica, el lecho de roca resistente es uno de los materiales preferidos para la perforación direccional. En la mayoría de los casos una buena estabilidad de la perforación permite que sea mantenida abierta durante todas las etapas del proceso. Sin embargo, pueden aparecer problemas debido a la presencia de: • Complejidad estructural, en términos de estratos de roca fallados o plegados, a lo largo de la trayectoria de perforación; • Discontinuidades de masa de roca relacionadas con procesos tectônicos (esto es: juntas y fracturas) • Condiciones estratigráficas del subsuelo complejas, produciendo rápidos cambios en litología y propiedades del lecho rocoso; • Grietas de carbón; y • Grandes vacíos relacionados al proceso de solución (esto es: aberturas de karsts en formaciones de carbonatos). Donde la estructura rocosa es complicada por pliegues y fallas, la trayectoria de perforación interceptará discontinuidades en la masa de roca, tales como estratificaciones y grietas, en una variedad de ángulos. El taladro de perforación puede ser flexionado en litologías resistentes, cuando la perforación piloto intercepte tales discontinuidades a ángulos bajos, y pueden resultar problemas en el manejo. El agrietamiento y las fracturas pueden ocasionar migración del fluido durante la perforación y ser una fuente de problemas de de inestabilidad de la excavación. Las pérdidas de fluido pueden ser una preocupación mayor si el lecho de roca está altamente agrietado o fracturado. Un método de mitigación es considerar el uso de aditivos de perforación para consolidar y reducir la permeabilidad de las grietas y fracturas. Las condiciones estratigráficas del subsuelo complejas pueden producir, a su vez, variaciones cambiantes rápidamente en las propiedades del lecho rocoso, resultando potencialmente en problemas de control direccional y de manejo. El lecho rocoso “duro” (alta resistencia a la compresión) y/o altamente abrasivo afectará también programa y costos y, en algunas instancias, la factibilidad del proyecto HDD podría ser puesta en duda. Los métodos de mitigación pueden incluir

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evitar unidades de roca de alta resistencia a la compresión en el diseño de la trayectoria de diseño y/o minimizando la longitud de la trayectoria de diseño que encuentre estas formaciones. Si la perforación a través de estos materiales es inevitable, pueden también ser consideradas la aplicación de martillo de aire o técnicas de perforación con aire. Todas las fisuras de carbón que se encuentren durante la investigación geotécnica deben ser identificadas en los registros de la perforación. En muchos casos, están extensamente agrietados/fracturados y, como tales, pueden ser una fuente de pérdida de circulación y/o problemas de control de lodos. Durante la perforación direccional, las partículas de carbón pueden obstruir las bombas y crear problemas con los retornos de corte. Dependiendo de su extensión, los vacíos relacionados a los procesos de disolución del lecho rocoso pueden también ser una fuente de problemas de control de pérdida de circulación y lodos. Las aberturas de karts en piedra caliza y formaciones de dolomitas se encuentran más comúnmente pero también pueden ocurrir cavernas por disolución de las calizas en yeso y formaciones rocosas de base sal y potasa. 2.1.1.4 Hidrología. El principal tópico de hidrología se relaciona con la presencia de condiciones artesianas. Estas se encuentran típicamente donde arcillas impermeables o capas de lecho rocoso de pizarra yacen encima de un lecho rocoso freático de arenisca o grava arenas permeable a cierta profundidad, formando un acuífero confinado. Cuando son intersectados por la perforación piloto, tales acuíferos pueden ser fuentes de gran volumen de aguas freáticas bajo presión. Como tales, pueden resultar problemas de la calidad del lodo y manejo de fluidos. El enfoque de mitigación incluye “encajonar” o cementar la zona del acuífero confinada. La contaminación causada a los acuíferos por el cruce puede también ser una preocupación, particularmente cuando la trayectoria de perforación direccional es muy profunda.

2.2 Investigación Geotécnica. La investigación geotécnica es una parte fundamental en la recopilación de información antecedente y en evaluación de riesgos, fases de la planeación para la HDD. El ámbito de trabajo debe incluir: revisión de información antecedente, reconocimiento de campo, realización de un programa de perforación y muestreo, exploración geofísica si es apropiado, pruebas de laboratorio, y análisis oficiales. Se debe reconocer que las condiciones del subsuelo generalmente no son homogéneas y por esta razón, puede ser difícil una investigación plena. Los resultados de la investigación deben presentarse en un reporte geotécnico. El reporte se puede referenciar en el diseño final y debe ser adecuado para ser proporcionado a los posibles contratistas de HDD, a fin de asistirlos en la preparación de sus propuestas para la construcción del cruce.

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2.2.1 Revisión de la información. La primera etapa del estudio debe incluir una revisión de los antecedentes geológicos e información geotécnica. Las fuentes de información pueden incluir: publicaciones de mapas geológicos superficiales y de estratos rocosos, reportes preparados por agencias del gobierno federal, estatal o municipal, cobertura del área de cruce con estéreo fotografías aéreas, así como mapas y exploraciones preparadas por el proponente para el proyecto. Si es posible información no publicada de proyectos relacionados ejecutados con anterioridad o también pueden ser referencia proyectos de HDD realizados en la misma área. 2.2.2 Reconocimiento de campo. El reconocimiento debe ser llevado a cabo en el avance de la perforación y el programa de muestreo. El objetivo debe ser la revisión y documentación de las condiciones del sitio pertinentes a la construcción propuesta para el cruce mediante HDD, así como a la revisión del acceso y logística para la perforación y programa de muestreo. Las características del área de cruce de interés incluyen:

• La presencia de instalaciones superficiales o subterráneas, si existe alguna, en particular tuberías y otras instalaciones enterradas (Estas deben ser precisamente localizadas antes de iniciar el programa de perforación de campo.)

• Existencia de exposiciones naturales o artificiales de suelo superficial y materiales pétreos, que serán analizados y documentados.

• Si es relevante, características hidrológicas y de ingeniería de ríos del cuerpo de agua a ser cruzado; y

• Deslizamientos de tierra activos, inactivos y potenciales, así como su distribución relativa a la alineación propuesta para la HDD.

Durante el acceso y la revisión logística de campo, las condiciones de acceso para el equipo de perforación deben ser evaluadas. Si el acceso por el terreno es posible, se utilizara un camión o una pista para la plataforma de perforación durante el programa de perforación/muestreo. De otro modo, puede considerarse una investigación apoyada por helicópteros. 2.2.3 Perforación de campo y programa de muestreo. Registrar y evaluar los sondeos nos proporciona los mejores medios de obtener información, obtener muestras representativas del subsuelo y del lecho rocoso a ser encontrado a lo largo de la ruta de perforación. Sobre esta base debería ser posible desarrollar un modelo geológico subterráneo para ayudar a identificar la distribución de suelo superficial y estratos rocosos esperados a lo largo del alineamiento propuesto para la HDD.

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Con la anticipación del terreno y sus condiciones de acceso, se determinará el tipo de plataforma de perforación a ser empleada. Típicamente, los sondeos son completados usando un camión plataforma o una pista plataforma capaz de perforar el material del suelo y lecho rocoso esperados en el sitio. Como hemos notado, cuando el acceso por tierra a los sitios propuestos para los sondeos no es factible, el equipo de perforación podría ser transportado por helicóptero. Para algunas investigaciones del lecho rocoso, equipo con corazón de diamante debe ser utilizado. El alcance del programa de perforación, en términos del número de sondeos y profundidades dependerá de la longitud de la HDD, de la longitud proyectada de la ruta diseñada de perforación y de las condiciones complejas anticipadas del subsuelo. La localización de los sondeos debe ser escogida para minimizar el riesgo de intercepción por la HDD y subsecuentes retornos inadvertidos hacia la superficie a través de los sondeos. El suelo y el estrato rocoso que son penetrados son registrados por cortes que regresan a la superficie durante la perforación, muestras de las pruebas de penetración estándar (SPT), cucharon, tubos shelby como sea disponible y observaciones del rendimiento de la perforación. Si las condiciones del suelo son viables, las pruebas del cono de penetración también pueden llevarse a cabo. Los niveles de agua subterránea pueden ser monitoreados ya sea por la instalación y monitoreo de piezómetros, o basado en la observación de infiltraciones de agua subterránea durante y después de la perforación. Además de archivar y caracterizar los materiales subterráneos y las condiciones de agua subterráneas, el campo de investigación debe centrarse en identificar condiciones que puedan impactar la viabilidad del diseño y construcción de una HDD, incluyendo:

• La distribución y características de depósitos superficiales de suelo, en particular la ocurrencia de depósitos limpios de limo-arena sin cohesión, también la distribución y características de cualquier capa granular gruesa (p.ejem. gravas, guijarros y cantos rodados)

• Profundidades y naturaleza del lecho rocoso, incluyendo la presencia de unidades duras y/o abrasivas. (esto puede retrasar el proyecto o influir en la tasa de desgaste del equipo de perforación); y

• La presencia de discontinuidades, articulaciones, fracturas y fisuras, que pueden contribuir a la inestabilidad del agujero durante la perforación y/o proporcionar una ruta hacia la superficie para los fluidos de perforación.

2.2.4 Exploraciones geofísicas. Cuando los resultados de las investigaciones en los sondeos son completos o incompletos, el uso de las técnicas geofísicas someras pueden ser consideradas. Exploraciones sísmicas, radar de penetración del terreno (GPR), exploraciones electromagnéticas (EM), y tomografía de resistividad eléctrica (ERT por sus siglas en ingles) pueden ser empleados, incluso en combinación. La

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aplicación de métodos geofísicos es afectada por las condiciones del suelo y el lecho rocoso en el sitio y algunas técnicas pueden no ser apropiadas en todas las situaciones. Dependiendo de las condiciones del sitio y de los materiales subterráneos esperados, las técnicas geofísicas pueden ser usadas como suplemento para los resultados de la investigación de los sondeos. Sin embargo, el uso de técnicas geofísicas como un substituto de los sondeos exploratorios no es recomendado, solo como complemento. Experiencia pasada ha demostrado que mientras los resultados de la exploración geofísica proporcionan información a lo largo de toda la ruta de perforación, estos métodos brindan resultados que pueden ser ambiguos, difíciles o imposibles de interpretar sin una “información verdadera del terreno”, obtenida mediante los sondeos. Exploraciones Sísmicas. Las exploraciones sísmicas superficiales son utilizadas en su mayor parte para delinear la superficie superior del lecho rocoso. El análisis de información de la inspección sísmica puede también brindar información sobre las propiedades de resistencia del lecho rocoso. Se basa en la detección de los tiempos de llegada de ondas elásticas producidas por una fuente artificial, ya sea: martillo, explosivos, pistola de aire y otros. Estas ondas se propagan a través del subsuelo y se detectan en la superficie mediante un arreglo de sensores conocidos como geófonos. Una vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones geológicas. Se puede obtener imágenes aproximadas basadas en las discontinuidades sísmicas, estas coinciden la mayoría de los casos con las discontinuidades estratigráficas, es decir se obtiene una interpretación del terreno basada en las propiedades elásticas de los materiales. Estas propiedades están relacionadas con la velocidad de propagación en las rocas, que depende de varios factores importantes como son: la composición, compactación, geometría, fracturamiento, porosidad, saturación de líquido o gas, temperatura, la fase y presión a la que se encuentran sometidas. • El método sísmico de refracción Generalmente se aplica como reconocimiento general, especialmente para trabajos del tipo ingeniería civil (fig.2.1).

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(fig.2.1) Radar de penetración del terreno. El GPR es un método usado en ingeniería civil, minera y del medio ambiente, investigaciones arqueológicas y de terrenos poco profundos El Radar de Penetración Terrestre (Ground Penetrating Radar - GPR) es un método rápido y preciso para obtener imágenes electromagnéticas de alta resolución del subsuelo. Estos hallazgos son esenciales para determinar riesgos y administrar proyectos de forma efectiva. El radar de penetración del terreno es también usado para delinear la superficie superior del lecho rocoso, pero también pueden brindar información sobre la distribución y características de los depósitos masivos que están por encima del lecho rocoso. Desgraciadamente debido a la naturaleza de la técnica, el GPR está imposibilitado para penetrar y “ver” a través de capas de arcilla de cualquier espesor. Las técnicas electromagnéticas pueden ser empleadas en combinación con el GPR para sobrellevar este inconveniente (fig.2.2).

. (fig.2.2)

Exploraciones electromagnéticas/ Tomografía de resistencia eléctrica. Estas técnicas también son utilizadas para definir las características de los depósitos superficiales que están por encima del lecho rocoso. Estas complementan el GPR debido a su habilidad de “ver” a través de capas de arcilla del subsuelo, permitiendo caracterizar los materiales que estén por debajo de estas. Por esta razón la EM y ERT son especialmente útiles para delinear depósitos enterrados y

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acanalados de arena-grava, dentro de la secuencia de suelo superficial. Como se requiere un buen contacto con el suelo, a intervalos frecuentes, es conveniente utilizar la ERT durante el verano. 2.2.5 Pruebas de laboratorio. Las pruebas de laboratorio que pueden ser llevadas a cabo en muestras obtenidas de campo, incluyen:

• Determinación del contenido de humedad en muestras de superficiales del suelo.

• Limites de Atterberg en arcillas y esquistos bentoniticos; y

• Pruebas de resistencia a la compresión no confinada, en muestras representativas del lecho rocoso.

Los resultados de las pruebas de laboratorio deben ser presentados en la bitácora del sondeo, que son añadidos al reporte geotécnico. 2.3 Reporte Geotécnico. Un reporte geotécnico debe ser preparado, describiendo y presentando los resultados del estudio, incluyendo una evaluación de la viabilidad (geotécnica) de construir el cruce propuesto mediante HDD. Basados en la información de los sondeos y los resultados de las exploraciones geofísicas, se realizará si es posible, un modelo general de las condiciones geológicas similar al que puede ser encontrado a lo largo del agujero que será desarrollado. El análisis e interpretación de las condiciones del subsuelo encontradas deben concentrarse en factores pertinentes para el diseño y construcción de la instalación propuesta de HDD, incluyendo:

• La aparición de materiales superficiales granulares de baja calidad y materiales no cohesivos.

• La litología y características estructurales de las formaciones rocosas.

• Datos de los niveles de agua subterránea y la presencia de condiciones artesianas, si se sabe con anticipación que estarán presentes.

• Identificación de depósitos de suelo superficial o materiales rocosos donde la perdida de circulación pueda de consideración.

• La resistencia del lecho rocoso.

La resistencia del lecho rocoso es a menudo descrita en términos de la Sociedad Internacional para la Clasificación Mecánica de Rocas (I.S.R.M por sus siglas en ingles). La información de la resistencia en compresión no confinada puede ser obtenida por medio de pruebas de laboratorio o estimada por la clasificación del I.S.R.M. Los registros de los sondeos y los resultados de las pruebas de laboratorio deben ser añadidos al reporte. El reporte debe ser también acompañado por una inspección del perfil transversal donde se muestren las condiciones del suelo y lecho rocoso en la zona no recomendada para la perforación.

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Los asuntos que representen un desafío al diseño y construcción de la HDD, o aquellos que afecten la evaluación del contratista sobre los riesgos asociados a completar de forma aceptable el cruce, deben ser identificados y discutidos. Las recomendaciones preliminares de diseño, incluyendo las zonas no recomendadas de perforación, las condiciones esperadas de entrada/salida y las consideraciones previstas de perforación, deben ser proporcionadas. 2.3.1 Diseño Preliminar. La ubicación de la zona no recomendada del cruce de perforación debe llevarse a cabo por sus condiciones geotécnica, y si es apropiado hidrológica y geohidrologicamente. Tanto como sea posible, la intención debe ser mantener la perforación dentro de formaciones de suelo superficial o del lecho rocoso que sean favorables para la perforación direccional. La zona no recomendada de perforación será típicamente definida en términos de la recomendación mínima de profundidad de recubrimiento por debajo del fondo del valle, basándose en la geometría del área de cruce, orientación de perforación prevista, condiciones del terreno previstas y ángulos máximos de entrada y salida. 2.3.2 Áreas de entrada y salida. Las áreas de entrada y salida propuestas para la perforación direccional deben ser discutidas, proporcionando la orientación propuesta del taladro, “de bajo a alto” o “alto a bajo”, y las condiciones esperadas de suelo y rocas cercanas a la superficie. Cualquier requerimiento para revestir y aislar la perforación de gravas y otros materiales problemáticos en la entrada deben ser identificados. Similarmente cualquier necesidad de excavar un hoyo acampanado en la salida para controlar los fluidos de perforación y/o recuperar la cadena de perforación debe ser señalada. Finalmente debe ser proporcionada una evaluación de las condiciones del terreno en el área de salida para la unión de la tubería, soldadura y pruebas antes de iniciar el retroceso. 2.3.3 Consideraciones de perforación. Basados en la descripción de las condiciones subterráneas esperadas del suelo y lecho rocoso a lo largo de la perforación, deben identificarse las cuestiones pertinentes a la terminación exitosa de la perforación. Estas pueden incluir, por ejemplo, la posible aparición de guijarros y cantos rodados en suelos labrados, presencia de suelos con fisuras que pueden proporcionar rutas para la migración de fluidos hacia la superficie, suelos arcillosos altamente plásticos y formaciones de esquistos con potencial de expansión, uniones fracturadas entre formaciones rocosas, etc. 2.4 Consideraciones ambientales. Los cruces con HDD a menudo son realizados para minimizar los efectos ambientales adversos en los cruces de corrientes de agua. No obstante, una HDD no garantiza que todos los efectos ambientales adversos serán prevenidos. Los efectos adversos más comunes son el resultado de:

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• Retornos inadvertidos de fluidos de perforación dentro de ambientes acuáticos, terrestres y sociales/culturales; y en menor medida.

• La perturbación de suelos, flora, fauna y elementos sociales/culturales que surgen ya sea por la construcción de los sitios de perforación, áreas de salida, caminos de acceso y cruces temporales de vehículos, o la propia actividad del HDD.

Más detalles de los efectos ambientales por las liberaciones inadvertidas pueden ser encontrados en varios documentos, incluyendo:

• Horizontal Directional Drilling Best Management Pactices Manual. Topical Report. Gas Research Institute. May, 2002; y

• Quantifying the Effects of Sediment Release on Fish and Fish Habitats. Anderson, P.G., B.R. Taylor and G. Balch. 1995. Prepared for the Department of Fisheries and Oceans.

2.4.1 Cuestiones Acuáticas. La evaluación de los peces y el hábitat de los mismos que estén dentro del cuerpo de agua a ser cruzado debe ser eficiente para valorar los efectos potenciales en estos recursos. La información de estas evaluaciones será útil en la priorización de los esfuerzos por limpiar la contaminación ocasionada en los eventos de liberación inadvertida dentro del curso del agua natural o en la preparación de un plan apropiado de mitigación/compensación si la HDD no fuese exitosa y otro método de cruce fuera necesario. Los efectos adversos en el ambiente acuático pueden resultar por lo siguiente:

• Introducción de fluidos de perforación y loco dentro del curso de agua natural, y cualquier limpieza subsecuente.

• Un control deficiente de las pérdidas superficiales del sitio de perforación, resultando en erosión y material entrando al curso de agua.

• La interrupción de acuíferos que alimentan flujos ascendentes.

• Retiro inapropiado de agua.

• Introducción de organismos extranjeros o indeseables por equipo contaminado.

• Derrames de combustible u otros materiales peligrosos.

Los posibles efectos en el hábitat acuático y en las poblaciones de peces podrían incluir:

• Interrupción o destrucción de hábitats, incluyendo corriente adentro, bancos y los hábitats ribereños en el cruce.

• Turbidez elevada e incremento en la deposición de sedimentos aguas abajo.

• Interrupción del movimiento de peces rio arriba o rio abajo.

• Incrementar el estrés en los individuos.

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• Lesiones o mortalidad de peces asociada con mala operación y monitoreo de insumos de las bombas de agua.

• Mortalidad o lesiones incidentales asociadas con liberación accidental de substancias toxicas a través de derrames.

• Introducción de enfermedades, parásitos u otras pestes perjudiciales para los peces.

2.4.2 Cuestiones Terrestres. Los efectos que puede causar la construcción, deben ser considerados ya q es posible que afecten sustancialmente a la vegetación, la fauna, recursos naturales y a los residentes cercanos. 2.4.2.1 Vegetación. Los efectos primariamente potenciales en la vegetación son resultado de:

• Limpieza de sitios para perforación y acceso.

• Daño a la vegetación durante la limpieza de retornos inadvertidos.

• Sofocamiento y mortalidad directa de plantas con el lodo de perforación, por retornos inadvertidos.

• Creación de una capa impenetrable de arcilla en la superficie, previniendo germinación o colonización de plantas nuevas, por retornos inadvertidos.

• Cambio en las características superficiales del suelo, con lo cual la creación de un cambio en las comunidades vegetales.

• Creación de un depósito subterráneo, resultando en una agitación que cambia hidrológicamente al suelo, o sus regímenes de humedad, en cambio afecta también la comunidad vegetal.

2.4.2.2 Fauna. Los efectos potencialmente primarios en el hábitat de la fauna y su población son el resultado de retornos inadvertidos o de actividades planeadas, lo que incluye:

• Interrupción del movimiento de la fauna como resultado de la actividad de construcción en general, asociada con la HDD.

• Perdida de habitas ribereños o húmedos, como resultado de retornos inadvertidos del lodo de perforación.

• Mortalidad directa de anfibios, reptiles, invertebrados y otra fauna menos móvil, provocado por retornos inadvertidos.

• Incremento de estrés en la fauna confinada en el hábitat afectado adversamente.

• Lesión y mortalidad incidental asociada con liberación accidental de substancias toxicas por derrames o, en algunos casos, aditivos del lodo de perforación.

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2.4.3 Cuestiones Sociales y Culturales. Los efectos potencialmente adversos en comunidades, uso de tierra y recursos culturales pueden resultar por las siguientes causas:

• Liberación de fluidos de perforación o lodo dentro de áreas social y culturalmente sensibles.

• Derrames de combustible u otros materiales peligrosos.

• Vibraciones y ruidos por las actividades de preparación o construcción de la HDD.

• Interrupción del acuífero usado para propósitos agrícolas o domésticos.

En particular, las condiciones específicas pueden incluir.

• Destrucción de sitios arqueológicos (a menudo asociado con arroyos).

• Interrupción del uso actual de la tierra, incluyendo disturbios de los residentes cercanos.

2.4.4 Investigaciones del Sitio. Las investigaciones ambientales del sitio no son críticas para la determinación de la viabilidad de la HDD. Sin embargo, estos reconocimientos e inspecciones deben ser emprendidos en las situaciones donde haya riesgo de que cualquiera de las siguientes situaciones se presente:

• Los peces y sus hábitats que estén dentro de la zona potencial de impacto ( por ejemplo, hasta varios cientos de metros corriente abajo en un cauce de movimiento rápido).

• Flora y fauna raras o en peligro de extinción en la vecindad de los puntos de entrada y salida de la HDD.

• El hábitat critico que necesitara la restauración a niveles previos a los disturbios, por el evento de liberaciones inadvertidas.

• Sitios arqueológicos.

• Residentes cercanos.

Las investigaciones del sitio deben ser emprendidas en el avance de la HDD, para asegurar que hay datos suficientes de partida para proporcionar un banco de nivel, como referencia a actividades futuras de limpieza o recuperación. 2.5 Consideraciones Ingenieriles de Diseño. 2.5.1 Diseño de la ruta de perforación. El diseño de la ruta de perforación debe considerar toda la información reunida del área de cruce. Las limitaciones físicas del sitio, así como la información geotécnica, ambiental (peces, fauna, flora, uso de tierra, cultural) e hidrológica deben ser consideradas en la preparación del diseño de la ruta de perforación.

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2.5.1.1 Limitaciones de las HDDs. La viabilidad de las HDDs es determinada por la longitud del hoyo a ser perforado, los diámetros de la tubería, así como las condiciones subterráneas del suelo y lecho rocoso. Desde el 2000, la perforación más larga ha sido registrada con aproximadamente 1,800.m, con un diámetro de tubería pequeño. El mayor diámetro de tubería perforado desde el 2000 ha sido un proyecto de 1,219 mm de diámetro exterior. Los proyectos de cruce con la HDD de un diámetro grande de tubería como el mencionado, son raros. Los ángulos de entrada de la HDD varían de 8 a 18 grados desde la horizontal, con cruces largos se tienen segmentos horizontales más largos a la profundidad de cobertura especifica. El equipo de la HDD puede ajustarse para diferentes ángulos de entrada. La tecnología existente de HDD (por ejemplo herramientas y tubería de perforación) y las consideraciones económicas son los factores primarios que limitan la longitud de la ruta de perforación y el diámetro de la tubería. La naturaleza flexible de la tubería de perforación limita la cantidad de presión que puede ser aplicada a la cadena de perforación, por lo tanto el control de la parte delantera de la cadena de perforación decrece con longitudes de perforación más largas. La capacidad de la cadena de perforación para transmitir torque desde la superficie que gira hasta el escariador perforación adentro, es también un factor limitante. La aparición de nuevas tecnologías de HDD para afrontar la longitud del trazo de perforación y las restricciones del diámetro de la tubería es también influenciada por la economía. La instalación de diámetros grandes de tubería sobre largas longitudes es rara, y el mercado para tales tecnologías es pequeño, con lo cual se limita el financiamiento e investigación necesarios para adquirir estas nuevas tecnologías. La naturaleza de los materiales del suelo y lecho rocoso subterráneos en el cruce propuesto es una de las limitaciones geotécnicas primarias para la instalación de tuberías usando la HDD. Una alta proporción de materiales de grano grueso (por ejemplo gravas, guijarros y cantos rodados), así como una excesiva resistencia y dureza del lecho rocoso son las principales características subterráneas que pueden perjudicar el uso de la HDD. Los suelos de grano grueso no fluyen fácilmente por el lodo de perforación y pueden representar un serio obstáculo para la viabilidad de la HDD, si es que son encontrados estos materiales. Los cantos rodados o los grupos de guijarros permanecen en la trayectoria de perforación y representan un obstáculo para la broca, el rimador así como también a la tubería, mientras que haya dureza excesiva en la roca se dificultaran todas las fases de la HDD. Fracturas o articulaciones extensivas en la roca pueden presentar problemas similares como aquellos encontrados con depósitos granulares gruesos. Una roca competente con una resistencia ideal a la compresión no confinada de aproximadamente 103 MPa (15,000psi) y una dureza tan grande como 7, basada en la escala de dureza Moh’s, puede ser negociada con la tecnología actual, con una HDD. 2.5.1.2 Profundidad de cobertura. Los requerimientos para la profundidad de cobertura dependen de una serie de factores como las condiciones subterráneas, tipo de equipo de perforación, presión del lodo (el cual está en función de

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la capacidad de la bomba de lodo), y la diferencia en elevación entre los puntos de entrada y salida. La profundidad de la cobertura es un factor usado en el desarrollo de la Zona de No Perforación y debe ser determinada por el equipo del proyecto de HDD. 2.5.1.3 Alineación. Los ángulos en la alineación del derecho de paso adyacentes a un cruce HDD deben ser minimizados. Si se encuentran dificultades durante la HDD, puede ser necesario incrementar la longitud del taladro. Por lo tanto los puntos de entrada/salida pueden necesitar ser movidos hacia atrás de la localización del cruce. El enfoque del alineamiento para el cruce HDD necesita dejar margen para la necesidad potencial de prolongación del cruce. 2.5.1.4 Derecho de vía. La ruta de perforación debe ser alineada dependiendo de los límites del derecho de vía. Si esto no es viable, un nuevo derecho de vía debe ser adquirido antes de comenzar con la HDD. Un espacio de trabajo temporal es típicamente requerido para un cruce, por encima y más allá del necesario para construcciones convencionales de tuberías. Como anteriormente se ha discutido, se requiere de un espacio de trabajo temporal en los puntos de entrada y salida. La cadena de la tubería requerirá espacio de trabajo adicional y, cuando la alineación en el lado de salida no sea recta, puede ser requerido espacio de trabajo adicional, típicamente referido como falso derecho de vía. Esta área debe ser de longitud y anchura suficiente para permitir a la tubería ser soldada en la superficie y probada a través de su longitud total. Es altamente recomendable que la cadena de tubería sea fabricada en una sección completa, porque cualquier atasco en el retiro de la cadena de tubería adhiere un riesgo significativo para el éxito del proyecto. 2.5.2 Consideraciones de la tierra. Los asuntos de la tierra listados abajo, deben considerarse durante la fase de planeación de un proyecto de HDD.

• Una consulta de los propietarios del terreno durante el proceso de selección de la ruta y tipo de cruce, y cuando se determine una fuente de agua para las actividades de perforación.

• Consulta de propietarios de los terrenos cuando se determine el acceso a las fuentes de agua.

• Consulta de propietarios de los terrenos para evitar conflictos con las practicas del uso de tierra. (por ejemplo perforar en la pastura cuando el ganado haya sido trasladado a otra pastura o durante el invierno para evitar la temporada de cosecha).

• Informar a los propietarios de la tierra sobre el proceso y aplicaciones de la HDD, para evitar problemas potenciales.

• Consentimiento de los propietarios de las tierras para el acceso a través del terreno y no por el de paso, para monitorear los objetivos y reclamaciones potenciales de los retornos inadvertidos.

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• Derrames en el lado de entrada y en el lado de la tubería del taladro, pueden requerir reclamaciones y remedios así como compensaciones a los propietarios de la tierra y compensación para cualquier pérdida de los hábitats.

• Violación del derecho de paso, debido a designaciones inadecuadas para las marcas del área de trabajo o a la inadecuada localización y cuantificación del área de trabajo.

2.5.3 Cobertura. Los contratistas a menudo usan al principio de la construcción una sección corta de cobertura, que es “dejado en el interior”. Esta cobertura intenta prevenir retornos inadvertidos cerca de la superficie y permite el fácil monitoreo de los niveles de retorno del lodo de perforación. Sin embargo, cuando los depósitos no consolidados representan un riesgo de retornos inadvertidos en el lado de entrada, la cobertura puede necesitar ser más extensa. La cobertura puede ser conducida adentro con un gran martillo hidráulico o posiblemente en suelos suaves, empujada dentro con el equipo de perforación. La cobertura debe ser de la longitud suficiente para sellar dentro de una formación conveniente y competente, tal como el lecho rocoso o una arcilla cohesiva rígida. El diámetro de la cobertura debe ser mayor que la pasada final de rimado, para asegurar que las herramientas para el fondo de la perforación puedan entrar fácilmente hasta la parte baja de la cobertura a través de la operación completa de perforación y en su retiro. Es preferible quitar cualquier cobertura al final de la construcción del cruce ya que la tubería será protegida dentro del cruce por la protección catódica. 2.5.4 Tubería. 2.5.4.1 Tipos. Los esfuerzos de tensión y flexión a los cuales es expuesta la tubería durante la HDD, nos obligan a revisar la instalación para asegurar que la tubería es viable para el procedimiento. Este análisis es específicamente importante cuando se usan tuberías de acero de pared delgada o tuberías de plástico. 2.5.4.2 Numero de tuberías. En muchos casos el propósito es instalar más de una tubería en el cruce perforado. Las características a considerar son el tamaño de la cabeza de tracción, numero de tubos, así como el tamaño individual de los tubos, incluyendo el recubrimiento de los mismos. Estos conceptos incrementarán el diámetro final perforado y dictarán el radio mínimo de curvatura. 2.5.4.3 Recubrimiento protector. Como fue mencionado en el tema 1.2.9.3, un riesgo operacional que debe atenderse es la corrosión externa debido al daño de la protección de la tubería. Los recubrimientos protectores pueden incluso

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ser dañados durante la extracción, debido a las fuerzas involucradas y por el contacto con los suelos, rocas y escombros presentes en la perforación. Las consecuencias de los recubrimientos protectores dañados son múltiples por la naturaleza del método de HDD. Una tubería instalada por HDD no es fácilmente accesible para hacer futuras reparaciones del recubrimiento protector. Los recubrimientos externos de las tuberías para HDDs deben ser cuidadosamente seleccionados para minimizar los riesgos. Dado el potencial para el daño del recubrimiento protector puede ser necesario seleccionar un sistema de protección diferente para las distintas secciones de la tubería de HDD. Las protecciones usadas para las secciones de arrastre en la HDD, deben ser flexibles y tener suficiente resistencia a la abrasión para limitar el daño. Las consecuencias económicas y ambientales en una falla futura son significativas. Los recubrimientos compatibles de la protección catódica permitirán que la corriente de protección alcance a la tubería independientemente de cualquier daño al recubrimiento. Ciertos recubrimientos tales como los de una o doble capa extruida de polietileno, o cinta de polietileno, pueden interferir con la corriente de la protección catódica cuando sea dañada. Tales recubrimientos deben ser evitados en los proyectos de HDD. Habitualmente los recubrimientos más rentables para proyectos HDD son los de adherencia por fusión epoxica (Fusión Bond Epoxy y sus siglas en ingles son FBE) o recubrimientos líquidos similares. Una capa adicional para el recubrimiento de la tubería debe ser aplicada contra la abrasión. Esta capa es a menudo conocida como la capa de resistencia contra abrasión o la capa de sacrificio. El tipo exacto de recubrimiento debe ser seleccionado basándose en varios factores, incluyendo la cantidad de abrasión esperada. La selección del lugar de campo para la aplicación de recubrimiento en las juntas o articulaciones también requiere atención cuidadosa. Es recomendable que los recubrimientos de articulaciones sean líquidos epoxis con propiedades similares, especialmente resistencia a la abrasión, como los recubrimientos aplicados en la planta principal. Como los recubrimientos para las juntas son aplicados en campo, es recomendable contar con métodos adecuados de aplicación, trabajadores/aplicadores calificados e inspectores de recubrimientos calificados. A parte de inspeccionar los recubrimientos durante el proceso de aplicación actual, debe realizarse una inspección visual cuidadosa en las primeras articulaciones de tubería en la zona de salida. A menudo es en estas articulaciones punteras donde se espera mayor daño. Si estas articulaciones o uniones están en buenas condiciones, es razonable que el resto del recubrimiento esté en un estado similar o incluso en mejores condiciones. Otro método de inspección es un método eléctrico in-situ, para determinar la resistencia del recubrimiento. El trabajo lo puede realizar un técnico competente en protección catódica. Este tipo de inspección puede brindar un entendimiento relativo sobre la eficiencia del recubrimiento. Las mediciones de campo deben llevarse acabo antes de completar cualquier soldadura de la tubería sobre el terreno. Por lo tanto, el tiempo de este trabajo debe ser cuidadosamente coordinado.

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Los recubrimientos convencionales de doble capa extruida de polietileno no son recomendables debido a su susceptibilidad de daño, y posible aislamiento de la protección catódica actual. Recientemente pueden ser considerados los recubrimientos disponibles de triple capa de polietileno (recubrimiento FBE con recubrimiento exterior de polietileno) Recubrimientos externos de concreto no son recomendables debido a su fragilidad, peso y alto coeficiente de fricción. Más información es disponible por varias fuentes incluyendo manufactura de recubrimientos y publicaciones internacionales tales como:

• Desing and Coating Selection for Successful Completion of a horizontal Directional Drill (HDD) Crossing. A.I Williams and J.R. Jamison, NACE CORROSION/2000 Paper.

2.5.4.4 Aislamiento. Es típico para ciertas tuberías, el ser especificada con una capa gruesa de aislamiento. Esto necesitará de un rimado final para ser más grande que una tubería no aislada. 2.5.4.5 Limites de curvatura. El diseño de la trayectoria o ruta de perforación y la selección de tubería debe considerar lo siguiente:

• Los radios de las curvas en la trayectoria de perforación.

• El ángulo de entrada y salida.

El radio del arco de la trayectoria de perforación debe considerar el diámetro de la tubería a instalar. Los radios mínimos para la mayoría de aplicaciones de perforación son:

• El diámetro (en metros) de la tubería a ser instalada, multiplicado por 1200.

• El diámetro de la tubería (en pulgadas) multiplicado por 100 para obtener un radio de curvatura en pies.

Esta fórmula es utilizada para asegurar un radio de curvatura conservador que permita la fácil instalación de la tubería y minimizar el esfuerzo por flexión en la misma. Si la tubería es menor que la cadena de perforación, el tamaño de tubería mayor se usara en los cálculos del radio mínimo. Esto garantizara que la tubería de perforación no se sobre esfuerce y la perforación proceda como fue planeada. En la mayoría de aplicaciones, el radio de curvatura no deberá ser menor que 250 m. 2.5.5 Perforación. 2.5.5.1 Diámetro de Rimado. La “regla empírica” general, es rimar el hoyo de perforación con 1.5 veces el diámetro exterior de la tubería a ser instalada, incluyendo recubrimientos y aislamiento. Este diámetro generalmente

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proveerá de una ayuda adecuada para la instalación de la tubería. El factor puede ser reducido para diámetro de tubería grandes (>914mm/36’’ de diámetro exterior) El numero de rimadas será determinado por la dureza del material rimado, y la habilidad de remover cortes del hoyo. 2.5.6 Pruebas. La tubería es con frecuencia pre-probada hidrostáticamente antes del arrastre. Este segmento de tubería es también probado como parte de la prueba presión de la línea principal. Las pre-pruebas y pruebas de la tubería instalada después de la terminación de la perforación siguen los reglamentos para supervisión de pruebas hidrostáticas con agua CAPP’s 1996 (Guidelines for Hydrostatic Test Water Management.) 2.6 Consideraciones económicas. 2.6 .1 Potenciales ventajas económicas de la HDD El desarrollo de sistemas de guía específicos para el uso de HDD ha hecho que la tecnología de HDD crezca en eficiencia y productividad. La experiencia adquirida por los contratistas y operadores en los primeros días de la HDD, ha resultado en el desarrollo de equipos direccionales más competentes así como también en contratistas más preparados en la materia. Existen varias ventajas económicas posibles en el empleo de técnicas de construcción de HDD contra las técnicas convencionales de instalación de tuberías, incluyendo:

• El incremento en el uso de la tecnología de HDD ha resultado en que los costos del equipo y el trabajo comiencen a esparcirse sobre múltiples proyectos, haciendo más económicos los proyectos individuales.

• Alto desempeño de las instalaciones.

• No más gastos adicionales derivados de calles cerradas, canales de irrigación o ferrocarriles.

• Costos casi inexistentes por reclamación debido a perturbaciones en la superficie a lo largo de la trayectoria del cruce. (Fugas inadvertidas del lodo de perforación, requieren mitigación).

• La necesidad de remover, restaurar, monitorear, mantenimiento y otros términos relacionados con la solución de trinchera son eliminados con el uso de la HDD.

• Los cortes en caminos son minimizados, los cuales son costosos para restaurar.

• El equipo de HDD puede trabajar el año completo.

• La HDD puede ser más rápida que los métodos convencionales de cruce.

2.6 .2 Costos de las aplicaciones HDD Los costos asociados con una HDD son influenciados por:

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• Localización.

• Acceso.

• Condiciones medioambientales.

• Características geológicas.

• El obstáculo a ser cruzado.

• Tamaño del equipo requerido para completar la perforación.

• Longitud total de la perforación.

• Diámetro de las tuberías a ser instaladas.

Los tipos de costos asociados con la HDDs, son como en cualquier actividad de construcción, costos directos, costos indirectos y potenciales riesgos para el público. Costos operacionales y de mantenimiento de proyectos completados, pueden ser considerados por los proyectos de HDD. Dependiendo de su extensión, los huecos relacionados con el proceso de solución de lecho rocoso pueden ser una fuente de pérdida de circulación y problemas de control de lodo. Los Karts abiertos en formaciones de piedra caliza y dolomita son los más comunes, pero las soluciones para cavidades también pueden darse en formaciones de yeso, sal y lechos rocosos portadores de hidróxido de potasio. 2.6.3 Costos Directos y Ventajas de las Aplicaciones HDD. Los costos directos son fácilmente identificados dentro del alcance de un proyecto y se pagan directamente del presupuesto de un proyecto (esto es, el costo del proyecto mismo). Costos directos considerables se asocian frecuentemente con métodos de instalación construcción de tubería convencional. Los costos comunes relacionados a métodos de construcción convencional incluyen:

• Equipos de excavación requeridos para trincheras. • Trabajos. • Manejo de capa vegetal y desperdicios. • Costos de relleno. • Costos de recuperación y restauración.

Donde la construcción convencional impacta volúmenes de tráfico, cuerpos de agua o áreas sensibles del medio ambiente, los costos directos son frecuentemente incrementados en forma sustancial. La tecnología HDD puede ser usada para evitar áreas ambientalmente sensibles, áreas de volúmenes grandes de tráfico y cuerpos de agua, y minimiza los requerimientos de mover y manejar grandes cantidades de capa vegetal, desperdicios y rellenos. Consecuentemente, frecuentemente hay algunas ventajas de ahorro en costos sobre las técnicas de instalación convencionales. Adicionalmente, los costos de usar la tecnología de trincheras no se incrementa con la profundidad de la capa de cubierta tan dramáticamente como con los métodos de construcción convencionales, reduciendo así los costos globales.

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2.6.4 Ventajas y Costos Indirectos de las Aplicaciones HDD. Los costos indirectos son costos tangibles e intangibles que no pueden ser incluidos en los costos del proyecto. Los costos indirectos acumulados por el proponente en un proyecto dependen del sitio de trabajo y los eventos actuales o que puedan surgir después. Los factores que afectan a los costos indirectos incluyen:

• Obstrucción de tráfico. • Daños en la carretera. • Daño ambiental. • Contaminación de aire y ruido. • Demoras de proyecto. • Costos sociales.

Con el potencial para reducir el período de aprobación y duración de construcción, y evitar o reducir la perturbación total, las aplicaciones HDD recurren a la reducción del costo indirecto minimizando la interferencia con las actividades y operaciones de la comunidad, y efectos ambientales adversos. La contaminación por aire y por ruido puede también ser minimizada debido al frecuentemente reducido tiempo de instalación. La obstrucción de tráfico y daños al camino se evitan, ya que los caminos no son afectados en su superficie por la construcción. Los detalles de seguridad y costos asociados con las aplicaciones HDD pueden también ser menores que los relacionados a técnicas de construcción convencionales (esto es, excavación abierta), y son requeridas menos personas en el sitio para las HDD, reduciendo la probabilidad de lesiones en el lugar de trabajo. 2.7 Consideraciones contractuales. 2.7.1 Tipos de contratos. Antes de licitar una HDD, el propietario necesita determinar si este aspecto particular de su proyecto justifica atención especial. Puesto que esta parte de un proyecto presenta un alto riesgo, puede ser necesario licitar la HDD fuera de los contratos generales para tuberías. Después de determinar los requerimientos específicos para el proyecto, una variedad de tipos de contrato deben ser considerados cuando se prepara licitar una HDD: precio unitario, costo total, precio objetivo, costo diario, costos extra. Dependiendo de la cantidad y calidad de la información geotécnica disponible, riesgos percibidos etc. un cierto tipo de contrato se ajustara a las especificaciones del cruce. 2.7.2 Asuntos Contractuales relacionados con la HDD. Los contratistas especializados en trabajos de HDD deben ser proveídos de tanta información como sea posible por parte de la compañía propietaria, para facilitar la preparación de una estimación precisa y completa sobre el costo total, para que una vez ganada la licitación pueda ser completada como fue planeada con muy poca discrepancia. Otras ventajas de proveer suficiente información a los contratistas por parte de las compañías propietarias es que esto permite que el proyecto sea llevado a cabo de un modo seguro y con un potencial reducido de impacto ambiental. Una vez que la

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propuesta de costo es aceptada por el propietario, la propuesta se convierte en un contrato vinculante entre el contratista y la compañía propietaria. Como con cualquier relación contractual entre contratistas y clientes, en la construcción y/o en la industria petrolera, los contratistas de cualquier proyecto de HDD deben de redactar acuerdos que ambas partes acepten. Dentro del contrato, el proyecto debe ser definido y el alcance del trabajo debe ser detallado lo más preciso posible. Todos los planos y especificaciones deben ser incorporados dentro del contrato. También deben especificarse en el contrato las partes involucradas en el proyecto, precio para completar el proyecto y la ejecución del mismo. Los mecanismos laborales deben ser redactados en el contrato para que puedan ser hechos los ajustes relacionados con el programa de obra así como con el costo por si se presentan dificultades o circunstancias imprevistas ,(por ejemplo el Clima y condiciones geotécnicas variantes) que afecten la meta del proyecto. Dado que no hay dos proyectos de HDD iguales, los contratos suelen indicar claramente los precios unitarios así como adherir y/o borrar clausulas que identifican factores que tienen el potencial de cambiar las tarifas y el costo total. Los términos de pago deben ser claramente definidos en el contrato y las opciones de pago que afecten el precio de oferta deben ser tomadas en consideración. Las opciones de pago tardío y descuentos por pago temprano deben también ser identificados en el marco del contrato. La tabla 2 identifica elementos específicos a los cuales debe darse consideración particular en el contrato. 2.7.2.1 Investigación Geotécnica. El reporte geotécnico contiene información geotécnica, geológica y otra clase de información adquirida durante el estudio de viabilidad (por ejemplo los resultados de la exploración geofísica) e incluye la zona de no perforación propuesta (con o sin descripción del diseño de la ruta de perforación), esto debe ser provisto al contratista para determinar el precio del contrato para la perforación. Dado que pueden presentarse condiciones desconocidas o inesperadas del terreno y subsuelo durante el curso de la perforación, suele incluirse en el contrato acciones de mitigación para las condiciones del suelo que difieran. 2.7.2.2 Instalaciones subterráneas existentes. El propietario debe localizar todas las líneas de servicios públicos e identificarlas en el paquete de oferta, dado que estas pueden afectar la trayectoria de perforación y las zonas de no perforación. El contratista está obligado, una vez que las condiciones estén establecidas en el contrato a tener una verificación en el sitio, realizada antes de la perforación, la responsabilidad deber ser puesta sobre el contratista para instalaciones marcadas mientras la responsabilidad debe ser del propietario para instalaciones sin identificar. El seguro de responsabilidad civil general debe ser llevado a cabo por el contratista, asegurando que la cobertura del seguro abarque colapsos o explosiones subterráneas.

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2.7.2.3 Documentación/según-construido Los planos constructivos definitivos y síntesis de reportes constructivos definitivos deben hacerse basándose en información de exploraciones de sondeos o con un reconocimiento a pie. Los planos constructivos y los reportes constructivos definitivos protegerán al contratista y propietario de problemas futuros. (por ejemplo los proyectos futuros en la misma área) Los planos tienen que tener calculadas las coordenadas “x” y “z” cada 10 m (u otro intervalo conocido por el propietario) a lo largo del alineamiento. 2.7.2.4 Acceso. Será responsabilidad del propietario adquirir acceso al sitio de perforación antes de iniciar la construcción, ya que el propietario tendrá una relación a largo plazo con los dueños de la tierra afectada por el derecho de camino o trabajos de construcción. 2.7.2.5 Equipo El equipo y las especificaciones del mismo que serán asignadas al proyecto deben ser claramente identificados en el documento de licitación. 2.7.2.6 Temas Ambientales Propietarios y contratistas son potencialmente responsables si ocurre un daño medioambiental y también asumirán los costos de limpieza/compensación. Los temas ambientales deben ser especificados en el contrato y un plan de mitigación debe estar en el sitio para el proyecto. La aprobación federal, estatal y municipal debe ser revisada y todas las condiciones deben acatarse. La turbiedad del agua (es decir, en los cruces de agua), así como la liberación inadvertida de lodo de perforación, son problemas relativamente comunes asociados con las HDDs, y también son difíciles de predecir; el contrato debe tener esto en cuenta y las provisiones deben ser incluidas para mitigar estos problemas, ya que el contratista y la compañía propietaria a menudo comparten la responsabilidad. 2.7.2.7 Asignación del riesgo de pérdida. El riesgo de pérdida puede ocurrir durante el transcurso del proyecto, debe ser predicho y evaluado en el contrato. Los propietarios deben compartir el riesgo de pérdida con el contratista, ya que el precio de la licitación es afectado por perdidas no anticipadas.

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El seguro debe estar disponible para pérdidas debido a condiciones del terreno diferentes o problemas ambientales. 2.7.2.8 Resolución de conflictos. Alternativas para la solución de conflictos (es decir, el arbitraje o la mediación) deben ser incorporados al contrato de perforación, e idealmente se deben resolver las controversias en el siguiente orden:

• Negociación de buena fe.

• Mediación no vinculante a través de un tercero.

• Arbitraje obligatorio.

• Litigio.

Las cláusulas para la terminación, indemnización y términos de pago deben ser claramente marcadas en el contrato, y entendidas por el contratista y el propietario. 2.7.3 Precalificación de los licitantes. Si es práctico, los licitantes deben estar pre-calificados para asegurar que tienen el equipo adecuado, experiencia, personal y la experiencia especifica como compañía en el área de cruces. 2.7.4 Planos En orden de asegurar propuestas precisas, los parámetros limitantes para el diseño de la trayectoria de perforación deben ser identificados. La trayectoria de perforación propuesta debe presentarse en un plano de perfil longitudinal con la zona de no-perforación y cualquier información geotécnica, incluyendo el reporte geotécnico que está disponible. 2.7.5 Compartir el riesgo. Los cruces con HDD tienen un riesgo sumamente mayor que la construcción estándar de tuberías. Cuando es posible, este riesgo debe ser mitigado por la provisión adecuada de información geotécnica del sitio. Tipos especiales de contrato son en efecto contratos de “riesgo compartido” y el uso de este tipo de contratos debe ser considerado. 2.7.6 Responsabilidades de cada parte. Las responsabilidades específicas pertenecientes a cada parte involucrada con la HDD, deben ser claramente detalladas en el contrato. Tales responsabilidades que pueden ser incluidas en el contrato son:

• Responsabilidad para planificar los estudios, darle soporte al acceso, así como tener plenamente identificados los puntos de entrada y salida de la perforación.

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• La compañía propietaria debe establecer claramente cualquier reporte que se tenga que entregar en fechas específicas y/o sistemas que el contratista tenga que seguir en el transcurso de la perforación (por ejemplo la llamada telefónica con reportes del progreso diario para el gerente).

• Las responsabilidades de monitoreo y contingencia deben ser claramente definidas.

• El contrato debe especificar quien es el responsable por la acumulación de costos extraordinarios durante el transcurso del proyecto.

• Deberá señalarse claramente lo que cada una de las partes es responsable de proveer y si se requiere separar precios para cosas específicas.

2.7.7 Cruces fallidos. Los proyectos de HDD pueden fallar en varias formas, incluyendo:

• Condiciones geotécnicas no esperadas que imposibilitan la terminación exitosa de la HDD.

• La sección de arrastre es difícil de jalar a través del cruce.

• La tubería se atasca en el hoyo perforado después de una exitosa perforación y rimado.

• Incapacidad para evitar retornos involuntarias excesivos, y después de realizar todos los intentos posibles, el costo se vuelve inaceptablemente elevado, y la HDD puede ser considerada inviable.

Partes o todo el montaje perforación adentro puede ser perdido durante un intento fallido y el pago por esto debe ser detallado en los documentos del contrato. Es técnicamente viable “pescar” el quipo dejado perforación adentro, sin embargo el costo y oportunidad de éxito deben ser sopesadas con el valor del equipo perdido. Este tipo de fallas deben considerarse cuando se diseñe el cruce y al preparar los documentos del concurso. Dado que existe la posibilidad de una falla en la HDD, es imperativo que de antemano sean preparados planes alternativos para el cruce, con el fin de que las aprobaciones ya hayan sido recibidas o puedan ser obtenidas de una forma oportuna en el caso de una falla. 2.7.8 Resolución de conflictos. Todos los contratos deben contener detalles de cómo se resolverán las disputas. Se deberá considerar la posibilidad de incorporar alternativas de solución de conflictos (es decir, el arbitraje o la mediación) en el contrato. 2.7.9 Plan de ejecución para la perforación. El contratista seleccionado debe desarrollar y presentar al cliente un plan de ejecución para la perforación por escrito, en el cual se detallan todos los aspectos de la HDD.

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Temas clave en el plan incluyen:

• Detalles de cada paso de la HDD.

• Dibujos o planos detallados.

• Especificaciones del equipamiento.

• Espacio de trabajo y requerimientos de agua.

• Planes de monitoreo, incluyendo frecuencia y tipo.

• Planes de contingencia.

2.7.10 Plan de protección ambiental. Un plan de protección ambiental (EPP por sus siglas en ingles) debe ser desarrollado por el propietario para señalar las medidas de mitigación a ser implementadas durante la ejecución de la HDD. La planeación de protección ambiental debe cubrir todos los aspectos de ejecución de la HDD incluyendo tierra, agua y necesidades de acceso. El EPP debe señalar los siguientes aspectos y estar cercanamente relacionado con el plan de ejecución para la perforación:

• Notificaciones y aprobaciones.

• Identificación de áreas ambientales de exclusión para ser integradas en la zona de no-perforación.

• Limitaciones de tiempo ambiental y social.

• Inspección de equipo y mantenimiento.

• Limpieza y nivelación de sitios de la HDD, y accesos.

• Controles de erosión y sedimentos.

• Seguimiento.

Además de tener un EPP, es indispensable tener gente calificada en el sitio, para llevar a cabo el plan, manejar las contingencias del plan y reportar adecuadamente los acontecimientos a las autoridades. Tener en el sitio un especialista en medioambiente o biólogo como enlace directo con las dependencias encargadas del medioambiente. La comunicación eficaz con las autoridades sobre eventos no deseados y de las posteriores medidas de mitigación, podrán reducir las demoras o la adopción de medidas coercitivas por el plan de contingencia, por ejemplo, el retorno involuntario y recuperación. 2.8 Consideraciones en la construcción. 2.8.1 Perforación. 2.8.1.1 Tipos y tamaños de equipos. El tamaño de los equipos de HDD puede variar sustancialmente. Este rango de tamaños debe considerarse cuando se planean y desarrollan las especificaciones para un proyecto de HDD.

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En general, los equipos tienen un tamaño de acuerdo con su fuerza de arrastre disponible y el torque rotatorio que pueden aplicar al vástago del taladro y a la tubería. Los siguientes son ejemplos de tamaños de equipo y los rangos respectivos de proyectos que pueden realizar.

Torque del equipo Longitud de la perforación Diámetro de la tubería 0 - 54,000 Nm Hasta 200 m Hasta 168.3 mm

54,000 – 108,500 Nm Hasta 400 m Hasta 273.1 mm 108,500 – 217,000 Nm Hasta 500 m Hasta 323.9 mm

217,000+ Nm Mas de 500 m Mas de 329.9 mm Nota: Nm = Newton metros La capacidad de cada equipo debe ser evaluada para cada proyecto. La evaluación de la capacidad del equipo debe tomar en cuenta que pueden ser encontradas formaciones u otros materiales subterráneos que causen dificultades al proyecto de HDD.

(fig.2.4) 2.8.1.2 Sección de arrastre. La instalación de tuberías debe ser diseñada de tal forma que, siempre que sea posible la cadena de tubos o la sección de arrastre pueda extenderse y ser tirada de regreso en una sección continúa.

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La tubería tendrá que ser levantada en el lugar para que encaje con el ángulo de salida de la perforación, esto permitirá que la plataforma de perforación arrastre la sección hasta su posición final. La cadena de tubos es usualmente colocada sobre rodillos, de esta forma es jalada dentro del hoyo perforado. La sección de arrastre puede ser sostenida a través de una curva vertical para lograr el ángulo apropiado en el punto de salida. Esta curvatura no debe ser mayor que el límite de curvatura de la tubería. 2.8.1.3 Dirección / Estudio de la cabeza perforadora. Es necesario “orientar” la cabeza de perforación o el motor de lodos durante la perforación del hoyo piloto. Una serie de tecnologías de dirección están disponibles. Dos de los sistemas más comunes son conocidos como el sistema DigiTrack y el sistema TruTracker ®. El Digitrack es un sistema de “walkover” el cual es un poco limitado en la profundidad de eficacia. El TruTracker® es un sistema de “herramienta de sistema guiada por cable” y es utilizado cuando la profundidad del cruce se encuentra fuera del rango del sistema Digitrack. Ambos sistemas brindan una dirección efectiva. 2.8.1.4 Fluidos de perforación. Los fluidos de perforación son usados para una variedad de tareas en el proceso de la HDD, incluyendo:

• Enfriado y lubricado del vástago del taladro, motor de lodos y la broca.

• Proporcionar poder hidráulico al motor de lodo, el cual convierte el poder hidráulico en poder mecánico.

• Acarrear cortes hacia el exterior de la perforación.

• Estabilizar el orificio durante el proceso de perforación.

• Sellar fracturas en la formación.

El fluido de perforación es usualmente una mezcla de agua dulce y bentonita. La bentonita es una arcilla de ocurrencia natural, la cual es extremadamente hidrófila (es decir, tiene una característica de expansión elevada).Ciertos polímeros pueden también ser utilizados para mejorar los beneficios del fluido de perforación. El diseño de un plan para el fluido de perforación debe ser establecido antes de comenzar el proyecto. Este plan puede ser modificado, cuando se justifique a lo largo del proyecto, para asegurar que el fluido de perforación cumple con su función. El plan del contratista para la ejecución de la perforación debe identificar el equipo que será dejado en el sitio para verificar las propiedades del fluido de perforación. Cuando esté justificado pueden realizarse cambios en la mezcla, para permanecer dentro de los límites propuestos por el plan para el manejo del fluido de perforación.

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Un sistema para el manejo de lodo debe estar en el sitio, para garantizar que los parámetros del fluido de perforación están dentro de los estándares. Aditivos. Para ajustar las propiedades de los fluidos de perforación pueden agregarse varios químicos y materiales. Esto se hace para controlar:

• Densidad.

• Viscosidad.

• Capacidades para tapar y sellar.

• Condiciones especiales como la expansión.

Todos los aditivos deben ser inofensivos para el medio ambiente. Una serie de aditivos han sido reconocidos como seguros para la industria de perforación de pozos de agua y con las aprobaciones pertinentes, pueden ser usados para la industria de HDD. Todos los aditivos deben ser probados antes de usarse.

(fig.2.5) 2.8.1.5 Eliminación de fluidos de perforación. Las muestras deben ser tomadas del fluido y/o cortes de perforación y analizadas por contaminación antes de su eliminación. Permisos y/o autorizaciones son necesarios en algunos estados para la eliminación de desechos de perforación. El fluido y los cortes de perforación pueden ser eliminados de tres maneras.

• Mezclar y enterrar en el sitio

• Esparcir por la tierra

• Acarrear a un sitio aprobado o instalación de eliminación.

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2.8.1.6 Control de flotabilidad. Cuando una sección de arrastre es jalada a través de la perforación, el peso flotado de la tubería así como las fuerzas de arrastre que resultan entre la tubería (protecciones de la tubería) y las paredes del orificio, actuarán como fuerzas resistentes. La fuerza de arrastre puede ser suficientemente fuerte como para dañar el recubrimiento protector de la tubería así como también provocar el colapso de la misma. Por lo tanto es importante determinar durante la fase de planeación si es necesario un control de flotabilidad (es decir, para algunos taladros largos y grandes de diámetro), un plan para controlar la flotabilidad debe ser implementado. 2.8.2 Monitoreo. El seguimiento y la entrega de informes son críticas durante una HDD, ya que proporcionan un registro de las actividades durante el proceso, como:

• Facilitar la identificación temprana de problemas.

• Introducir los cambios apropiados.

• Proporcionar una base para la mitigación.

• Proporcionar un registro de las decisiones y acciones para demostrar la diligencia debida.

Es importante garantizar que un número suficiente de registros se mantienen antes, durante y después de la construcción para sustentar reportes posteriores que se prepararen para satisfacer los requerimientos de informes por parte del contratista, propietario o gobierno. Esto deberá incluir notas detalladas y fotografías de todas las áreas monitoreadas (fig.2.6).

(fig.2.6) 2.8.2.1 Perforación. Las siguientes modalidades de seguimiento y presentación de informes deben ser revisados para obtener el tamaño idóneo y la complejidad de un cruce de HDD:

• Registros diarios del inspector – un registro día a día de la construcción completa del proyecto.

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• Registros del contratista de perforación.

• Informe de dirección.

• Informe del balance volumétrico del fluido de perforación.

• Parámetros del fluido de perforación.

• Lista de aditivos del fluido de perforación.

• Modelado e informe de la presión anular.

• Informe del seguimiento de turbiedad.

• Informe del seguimiento a la superficie.

• Seguimiento de la fuerza de arrastre.

• Informe de retornos inadvertidos.

2.8.2.2 Medio Ambiental Es necesario preparar un monitoreo ambiental y un plan de respuesta por parte del contratista para hacer frente a las cuestiones indicadas en el Plan de Protección Ambiental (EPP), o cuestiones especificas en los permisos. La trayectoria de perforación y áreas circundantes deben ser monitoreadas corriente arriba y corriente debajo de los trabajos. Cuando se utilizan fluidos de perforación presurizados, el monitoreo debe abarcar mínimo 400m corriente arriba y 400m corriente abajo del lugar de cruce, y se realizara a un intervalo fijo, como en las bases indicadas en el EPP. Las distancias exactas dependerán de varios puntos concernientes al sitio. El monitoreo debe ser documentado y cualquier evidencia de fluidos en la superficie debe ser reportada tan pronto como sea posible al propietario y a las autoridades estatales o federales correspondientes. Los cuerpos de agua que son cruzados cuando una cubierta de hielo está presente puede justificar un monitoreo de turbidez para identificar si retornos inadvertidos están entrando al cuerpo de agua. La turbidez del cuerpo de agua debe ser monitoreada regularmente para asegurar que una pérdida de fluido dentro el cuerpo de agua es detectada lo más temprano posible. Las localizaciones de los muestreos, el protocolo de muestreo incluyendo el método y frecuencia de muestreo (incluyendo frecuencia bajo condiciones normales de operación y cuando ocurre una pérdida de circulación), y relaciones aceptables de turbidez que deben ser determinadas en el avance de los trabajos deben llevarse a cabo por un especialista acuático y se especifica en el EPP. El monitoreo debe ser documentado y cualquier evidencia de incremento en los niveles de turbidez debe ser reportado al momento. Si ocurre una pérdida de circulación durante el programa de perforación, el monitoreo de debe incrementarse para detectar cualquier retorno inadvertido a la superficie. 2.8.2.3 Indicadores de Retornos Inadvertidos. Los retornos inadvertidos ocurren cuando el fluido de perforación se dispersa en el suelo circundante o azarosamente sale a la superficie. Tales retornos inadvertidos son el resultado de fluido de

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perforación siguiendo el camino de menor resistencia. Para ayudar a prevenir dichas perdidas la trayectoria de perforación debe ser alineada de forma que evite suelos o formaciones propensas de retornos inadvertidos, puede ser instalada una cubierta en la entrada del agujero, y otros parámetros son establecidos para maximizar la circulación de fluido de perforación y minimizar los retornos no intencionales de fluido de perforación. Las condiciones donde los retornos inadvertidos tienen gran potencial de ocurrir incluyen:

• Rocas fracturadas (rutas de flujo pre-existentes o presencia de articulaciones).

• Suelos permeables de grano grueso (gravas, guijarros y cantos rodados).

• Considerables diferencias en elevación entre el lado de entrada y el lado de la tubería.

• Áreas donde la profundidad vertical de cobertura sea de una HDD sea insuficiente.

• Características artificiales (sondeos exploratorios existentes).

2.8.3 Fallas 2.8.3.1 Tipos y Causas. Los tipos de falla más comunes y sus causas asociadas están anotadas abajo, en la tabla 2.

Tabla 2 Tipos de Fallas en proyectos HDD y sus causas. Tipo Causa Perdida de fluido de perforación/ Perdida de circulación.

• Depósitos permeables o estratos rocosos fracturados o articulados a lo largo de la trayectoria de perforación.

• Presión anular excesiva por parte de las formaciones rocosas o suelos encontrados.

Infiltraciones del fluido de perforación dentro del curso de agua.



Infiltraciones de lodo de perforación en la tierra, y posteriormente dentro del curso de agua.



• Un posible mal monitoreo a través

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de la trayectoria de perforación. Colapso de la perforación. • Erosión o acomodo del hoyo

perforado. Taladro de vapor o cadena de perforación atascado

• Colapso del orificio a lo largo de la ruta de perforación debido a expansión de arcillas altamente plásticas, cantos rodados, lutitas bentoníticas o depósitos de carbón.

• Diámetro erróneo para la fase de arrastre o retroceso, debido a un rimado inadecuado.

Perdida de instrumentos y/o soporte del taladro.

• Torque excesivo en el vástago del taladro o falla del metal en instrumentos perforación adentro.

Daño en la tubería o en el recubrimiento protector.

• Diámetro erróneo para la fase de arrastre o retroceso, debido a un rimado inadecuado.

• Angulo excesivo de entrada o salida para el radio de curvatura de la tubería.

• Presencia de objetos tajantes o confinantes en la perforación.

• Colapso del orificio sobre la línea de perforación.

2.8.3.2 Planes de Contingencia. Un plan de contingencia para el sitio debe ser preparado por el equipo del proyecto de cada HDD. Un buen plan de contingencia deberá contar con lo siguiente:

• Medidas generales.

• Equipo y personal necesarios para la contención y limpieza.

• Planes para la continuación de la perforación o planes alternativos.

• Líneas de tiempo de respuesta aceptable y la notificación.

• Métodos de limpieza y planes.

• Contactos regulatorios y con partes interesadas.

• Planes de monitoreo.

• Planes de eliminación.

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2.8.3.3 Selección de Alternativas. Las alternativas que deben estar disponibles para continuar el uso de la HDD, cuando aparezca una falla, incluyen:

• Vertido de cemento dentro de la perforación, ya sea para sellar la zona del problema y re-taladrar o para sellar una gran porción hasta un punto en el que se pueda intentar una nueva ruta de perforación (generalmente a una elevación menor); hay que notar que si el rimado es necesario este método puede no ser exitoso ya que cualquier rimado podrá remover el cemento de su posición.

• Para evitar la zona del problema se podrá intentar una nueva perforación, con un ángulo de entrada más escarpado.

• El taladro podrá ser trasladado y se intentara perforar en una nueva ubicación (la trayectoria de perforación alterna tendrá que ser revisada y corregida antes de reiniciar las labores de perforado).

• En caso de que el taladro fracase debe ser considerada la viabilidad de métodos convencionales de cruce (por ejemplo de trinchera); consultando con equipos de diseño apropiados para estos proyectos así como también a las autoridades reguladoras.

2.8.3.4 Limpieza y medidas de reparación. Una decisión importante será tomada al momento de desarrollar un plan para limpiar las liberaciones inadvertidas de lodo de perforación. La decisión puede involucrar la determinación de limpiar o no, ya que las acciones de restauración del sitio podrían afectar adversamente el medioambiente, incluso más que si se dejara el lodo en el sitio y se le permitiera a los procesos naturales restaurar la zona. En algunas situaciones, suele ser apropiado emplear una combinación de intervención mínima con dejar que la naturaleza tome su curso, (por ejemplo restablecer un canal en un pantano bloqueado, mientras que el pantano se restaura por sí mismo). La determinación de limpiar o no, debe ser tomada junto con la regulación apropiada y con los representantes de los terratenientes. En muchos casos la decisión será contraria a las prácticas tradicionales, y deberá ser hecha después de una investigación exhaustiva de las ventajas y desventajas de cada opción. Limpieza de los retornos. El impacto de las actividades de limpieza en ambientes sensitivos depende del nivel de actividad y equipo requerido para remover el lodo de perforación residual, de la temporada, así como también de las condiciones acuáticas y superficiales.

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Contención. Varias medidas de contención son comúnmente usadas para las liberaciones incontroladas de retornos inadvertidos. (Tabla 3). Las medidas elegidas para ser implementadas dependen de:

• El volumen anticipado a ser contenido.

• Existencia de acceso al sitio.

• Sensibilidad medioambiental del área contaminada y zonas aledañas.

• Condiciones del suelo y del clima.

Tabla 3 – Contención de retornos inadvertidos.

Medida de contención Condiciones de uso / Aplicación Barreras de sedimentos. • controla la migración de fluidos de

perforación dentro de ecosistemas húmedos.

• Retiene volúmenes pequeños de sedimentos.

• El flujo de fluido y lodo de perforación sobre el terreno es reducido.

• Minimiza la cantidad de sedimentos suspendidos en aguas superficiales por filtración.

• Es adecuado para pantanos, ciénagas, lagos, orilla del rio y sobre las líneas delimitadoras de cuerpos de agua.

Pacas de heno o de paja. • retiene volúmenes pequeños de sedimentos.

• Reduce la velocidad de la tasa de perdidas.

• Es adecuado para pantanos, ciénagas, lagos, orilla del rio y sobre las líneas delimitadoras de cuerpos de agua.

Bolsas de arena • Contienen un alto volumen de retornos inadvertidos por la creación de una presa.

• Son usadas cuando el heno y las pacas de

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paja no han sido efectivos. Barreras flotantes • Contienen lodo de perforación en áreas

con un alto potencial de inundación, donde el regreso de lodo de perforación puede ser esparcido por una corriente sobre un cuerpo de agua.

• Adecuado para masas de agua donde el nivel de agua exceda 30 cm.

Hojas de madera contrachapada • Contienen retornos inadvertidos profundos y estancados.

• Adecuado para cuerpos de agua donde la limpieza de retornos no puede ser completada antes de que el flujo de agua disperse los retornos.

Drenes • Pueden instalarse drenes verticales sobre algún punto dentro de la corriente del flujo liberado, para contener y facilitar las actividades de limpieza.

Presas acuáticas • De ayuda para desviar la corriente del flujo de un área de contención o aislamiento a un área de liberación.

Limpieza. Antes de iniciar las labores de limpieza, el propietario junto con el contratista, el especialista en medioambiente (si es justificado), y las agencias reguladoras adecuadas, discutirán las metas de la limpieza para el sitio donde se presenten las liberaciones inadvertidas del fluido de perforación. Si no es anticipada una ganancia neta como resultado de la limpieza, puede ser necesario implementar medidas alternativas. El equipo y vehículos comúnmente más usados durante la limpieza de liberaciones de lodo son mostrados en la Tabla 4. Tabla 4 – Vehículos y equipo potencialmente utilizados durante la limpieza de lodo de perforación.

Equipamiento Uso Retroexcavadora • Para la realización de fosas de

contención destinadas para sitios de perforación terreno arriba.

Camiones cisterna • Para la inmediata recolección de fluidos de perforación y su reciclaje o eliminación fuera del sitio.

• Las llantas de presión baja sobre el terreno pueden ser colocadas en los camiones cisterna para reducir

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huellas en áreas sensibles. Camiones de volteo. • Para retirar el fluido de perforación

hacia áreas de eliminación, si es requerido.

Contenedores • Para almacenamiento de fluidos de perforación sobre el terreno y para contener retornos involuntarios antes de su eliminación.

• Minimiza la perturbación general del sitio ya que no se requieren fosas de contención.

Plataforma para zona pantanosa • Para minimizar la sedimentación causada por tráfico pesado en vías fluviales; reduce la compactación y surcos hechos por equipo pesado en áreas de terreno húmedo bajo condiciones no congeladas.

Hojas de madera contrachapada • En áreas sensitivas como andadores para el equipo técnico, reduciendo las marcas en el sitio.

Escobas, rastrillos y palas • Para la remoción manual de áreas vegetales, y su empleo será después de que se haya realizado una limpieza con equipo mayor.

Jalador de agua • Puede ser útil para remover el lodo residual de la vegetación, lodo residual delgado y permitiendo que la vegetación pase a través de esta capa de lodo.

Zapatos para nieve • Útiles para que los trabajadores accedan a zonas con liberaciones de lodo densamente encharcado, para valorar los requerimientos de limpieza final donde no se permite maquinaria pesada.

• Reduce el impacto por tráfico de peatones sobre la vegetación.

Agua de enjuague • Ablanda lodo de perforación duro o seco.

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2.8.4 Reportes. 2.8.4.1 Reportes de monitoreo. Antes del comienzo de la construcción, el contratista será requerido para dar las formas del reporte de monitoreo propuesto, como parte del plan de ejecución para la perforación. La frecuencia y tipos de monitoreo también deben presentarse en el plan de ejecución para la perforación. 2.8.4.2 Reportes de cómo quedo construido. Como parte de los compromisos del proyecto, el contratista deberá proporcionar al propietario un plano de cómo se construyo, en un formato aprobado o determinado por el propietario. El contratista también debe proporcionar un conjunto de informes de seguimiento al final de la construcción. TEMA III Aplicación Práctica en el Proyecto específico de realización de la perforación direccional. Realización de la Ingeniería Básica. Objetivo Describir los requerimientos del proyecto que justifican el empleo de la perforación direccional como la opción más adecuada para realizar el cruce requerido. Del mismo modo se describen las actividades y estudios a realizar en este proyecto, a fin conocer las condiciones y normativas que se requerirán satisfacer para llevar a cabo la obra. 3.1 Objetivo y Descripción de la obra. 3.1.1 Objetivo de la Obra. Establecer las condiciones y requisitos técnicos y administrativos aplicables para la realización de la Construcción y Suministro de materiales del cruce con perforación direccional, incluyendo Estudios de Campo, Anteproyectos, Proyectos constructivos, licencias, trámites y permisos requeridos. 3.1.2 Descripción de la Obra. La Comisión Federal de Electricidad realizará la Construcción de una Terminal de Almacenamiento y Regasificación de Gas Natural Licuado (TARGNL), en Manzanillo, en el Estado de Colima, México. Para llevar a cabo tales trabajos, es necesario modificar la trayectoria, mediante un cruce con perforación direccional, de las siguientes instalaciones existentes: dos acueductos de CFE de 350 mm (14 pulgadas) de diámetro cada uno (en la margen derecha del canal, esta tubería se conectará a la tubería existente mediante dos tubos enterrados en una zanja), un acueducto de CONAGUA de 900 mm (36 pulgadas) de diámetro y fibra óptica de TELMEX, de tal manera que pasen por abajo del canal de acceso Tepalcates.

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3.2 Localización de la Obra. El sitio de los trabajos se ubica en el lugar denominado Tepalcates, que se localiza aproximadamente a 7 km al Sur del Puerto de Manzanillo en el Estado de Colima, en la Costa Oeste de México. El acceso actual al sitio es por la carretera Manzanillo-Campos, que tiene un entronque con la carretera federal No. 200 Colima-Manzanillo.

(fig.3.1) 3.3 Normas y códigos aplicables para el proyecto de perforación direccional en el canal tepalcates. Conforme a la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, los Estudios, Proyectos y Construcción, deben ejecutarse, diseñarse y construirse de acuerdo a la última edición de las Normas y Códigos Nacionales aplicables. 3.3.1 Leyes, Reglamentos, Criterios, Normas y Códigos Mexicanos aplicables para el proyecto de perforación direccional en el canal tepalcates. - Ley General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA) y sus

Reglamentos - Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos - Reglamento de la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos - Ley General de Vida Silvestre - Ley General de Desarrollo Forestal Sustentable

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- Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas - Reglamento de la Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas - Ley Federal de Derechos en Materia de Agua - Ley de Aguas Nacionales y su Reglamento - Ley General de Protección Civil - Leyes Estatales de Protección Civil - Ley Federal del Trabajo - Ley General de Salud - Ley del Seguro Social - Ley de Caminos, Puentes y Auto transporte Federal - Acuerdo que establece los Lineamientos para Determinar el Criterio que Servirá de Base

para Evaluar la Calidad del Aire en un Determinado Momento. Diario Oficial, Pág. 84, Secretaría de Salubridad y Asistencia, 29NO82.

- Acuerdo por el que se establecen las Reglas para la Aplicación del Requisito de Contenido

Nacional en los Procedimientos de Contratación de Obras Públicas que Celebren las Dependencias y Entidades de la Administración Pública Federales, publicado en el Diario Oficial de la Federación el 15 de julio de 2003.

- Programas Preventivos de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Metodologías para su elaboración (De la Dirección General de Seguridad e Higiene en el Trabajo, dependiente de la STPS).

- Leyes y reglamentos del municipio o del estado, aplicables a los temas no cubiertos en

estas especificaciones - Reglamento Federal de Seguridad, Higiene y Medio Ambiente de Trabajo (de la Secretaría

del Trabajo y Previsión Social STPS) - Protocolo de Montreal relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono en su forma

ajustada y enmendada en la segunda reunión de las partes celebradas en Londres, del 27 al 29 de junio de 1990, y enmendada nuevamente en la tercera reunión de las partes, celebrada en Nairobi, del 19 al 21 de junio de 1991.

- Reglamento de Construcción vigente en las entidades federativas correspondientes.

- NOM-022-SEMARNAT-2003. Que establece las especificaciones para la preservación, conservación, aprovechamiento sustentable y restauración de los humedales costeros en zonas de manglar.

- Norma Oficial Mexicana NOM - 052-SEMARNAT– 2005.- Que establece las características

de los Residuos Peligrosos, el listado de los mismos y los límites que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente.

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- Norma Oficial Mexicana NOM- 053 –SEMARNAT-2005 Que establece el procedimiento

para llevar a cabo la prueba de extracción para determinar los constituyentes que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente.

- Norma Oficial Mexicana NOM – 054 – SEMARNAT – 1993.- Que establece el

procedimiento para determinar la incompatibilidad entre dos o más residuos considerados como peligrosos.

- Norma Oficial Mexicana NOM-059--SEMARNAT -2001 – Protección Ambiental –

Especies nativas de México de flora y fauna silvestres – categorías de riesgo y especificaciones para su inclusión, exclusión o cambio – lista de especies en riesgo.

- Norma Oficial Mexicana NOM - 080 - SEMARNAT – 1994.- Que establece los límites

máximos permisibles de emisión de ruido proveniente del escape de los vehículos automotores, motocicletas y triciclos motorizados en circulación y su método de medición.

- Norma Oficial Mexicana NOM - 081 - SEMARNAT– 1994.- Que establece los límites

máximos permisibles de emisión de ruido de las fuentes fijas y su método de medición.

- Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1997.-Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en agua y bienes nacionales.

3.3.1.1Normas del Sistema de Gestión Ambiental NMX-SAA-14001-IMNC-2004 (ISO 14001:2004) Sistemas de Gestión Ambiental-Requisitos con orientación para su uso. 3.3.1.2Normas del Sistema de Seguridad y Salud en el Trabajo

Los equipos, sistemas, instalaciones y obras complementarias, deberán diseñarse de acuerdo a la última edición de las siguientes Normas y Códigos aplicables.

NMX SAST-001-IMNC-2000 y NMX – SAST-002-2000 del Sistema de Administración de Seguridad y Salud en el Trabajo ó BSI- OHSAS-18001:1999 (o 2007), Occupational Health and Safety Management Systems-Specification.

NOM-001-STPS-2000 Edificios, locales, instalaciones y áreas de los centros de trabajo. Condiciones de Seguridad e Higiene.

NOM-002-STPS-2000 Prevención protección y combate de incendios en los centros de trabajo condiciones de seguridad

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NOM-004-STPS-1999 De protección y dispositivos de seguridad en la maquinaria y equipo que se utilice en los centros de trabajo.

NOM-005-STPS-1998 Condiciones de seguridad de los centros de trabajo para el manejo, transporte y almacenamiento de sustancias químicas peligrosas.

NOM-006-STPS-2000 Manejo y almacenamiento de materiales – condiciones y procedimientos de seguridad y almacenamiento de materiales – conocimientos y procedimientos de seguridad.

NOM-009-STPS-2000 Equipo suspendido de acceso – instalación, operación y mantenimiento – condiciones de seguridad.

NOM-010-STPS-2000 Relativa a las condiciones de Seguridad e Higiene en los centros de trabajo donde se manejen, transporten, procesen o almacenen sustancias químicas capaces de generar contaminación en el medio ambiente de trabajo.

NOM-011-STPS-2000 Relativa a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo

donde se genere ruido.

NOM-015-STPS-2001,Condiciones térmicas elevadas o abatidas-condiciones de seguridad e higiene.

NOM-017-STPS-2001 Equipo de protección personal-Selección y uso en los centros de trabajo.

NOM-018-STPS-2000 Sistema para la identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los centros de trabajo.

NOM-020-STPS-2002 Recipientes sujetos a presión y calderas – funcionamiento – condiciones de seguridad.

NOM-022-STPS-1999, Electricidad estática en los centros de trabajo- condiciones de seguridad e higiene.

NOM-024-STPS-2001, Vibraciones-condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo. Norma Oficial Mexicana.

NOM-025-STPS-1999, Condiciones de iluminación en los centros de trabajo.

NOM-026-STPS-1998, Colores y señales de seguridad e higiene, e identificación de riesgos por fluidos conducidos en tuberías.

NOM-027-STPS-2000 Soldadura y corte – condiciones de seguridad e higiene.

NOM-029-STPS.2005, Mantenimiento de las instalaciones eléctricas en los centros de trabajo condiciones de seguridad.

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NOM-030-STPS-2006 Servicios Preventivos de Seguridad y Salud en le Trabajo. Nota: Y NOM´s las relativas a Higiene, Organización y Producto descritas por la STPS. NOM-086-SCT2-2004 Señalamiento y dispositivos para protección en zonas de obras viales.

Normas complementarias en materia de seguridad para salvaguardas:

NOM-003-SEGOB-2003 Señales y avisos para protección civil.- Colores, formas y símbolos a utilizar.

3.3.1.3 Otras Normas Aplicables Normas del Sistema de Gestión de la Calidad Normas serie ISO 9000 ISO 9001:2000 NMX-CC-9001-IMNC-2000 Sistemas de Gestión de la Calidad. Requisitos.

ISO 900:2000 NMX-CC-9000-IMNC-2000 Sistemas de Gestión de la Calidad. Fundamentos y Vocabulario.

ISO 19011-2002 NMX-CC-SAA-19011-IMNC-2002 Directrices para la auditoria de los Sistemas de Gestión y/o Ambiental. NMX-CC-9004-IMNC-2000 Sistema de Gestión de la Calidad – Directrices para la mejora del desempeño. NOM-008-SCFI 1993 Sistema General de Unidades de Medida. 3.4 Requerimientos técnicos para los estudios, proyectos y construcción. Los conceptos a considerar para la realización del cruce con perforación direccional, que se efectuará en la zona del Canal de Tepalcates dentro del vaso II de la Laguna de Cuyutlán, son los siguientes: 3.4.1 Levantamiento topográfico para contar con la planimetría y altimetría, por el método de poligonal cerrada, para desarrollar el proyecto; incluye trazo y coordenadas con un geoposicionador (GPS) manual satelital (incluye la fabricación de mojoneras) planimetría y altimetría. Se efectuará un levantamiento topográfico, en una franja delimitada a lo ancho del derecho de vía de los ductos y en una longitud que debe incluir en la margen derecha las áreas afectadas por la construcción de las plataformas de fabricación de la lingada y válvulas de seccionamiento y en la margen izquierda las áreas afectadas por la construcción de las plataformas de trabajo de perforación

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y válvulas de seccionamiento y accesos a las plataformas; las cuales serán determinadas en forma definitiva a partir de la ingeniería que se desarrolle. Estos levantamientos deberán suministrar la información necesaria para realizar el proyecto de ingeniería, requiriéndose la elaboración de un plano donde se asiente la información del trabajo de campo por el método de poligonal cerrada, usando como apoyo o referencia un equipo GPS tipo centimétrico en los puntos principales, para usar una cuadrícula en color tenue en los planos que contengan vistas en planta, ubicando los puntos o vértices de referencia que considere prudentes, con rango de precisión de 1:25,000, definiéndose la existencia de obstáculos, las elevaciones y depresiones del terreno. Para este trabajo, se deberán llevar a cabo nivelaciones de perfil sobre el trazo que presente las líneas de conducción y del trazo propuesto, con curvas de nivel que configuren la irregularidades del terreno, incluyendo la obtención de toda la información necesaria para localizar y marcar la existencia de líneas o cualquier interferencias que pueda afectar el proyecto, incluyendo su desarrollo. Presentación de la información: Elaboración de plano(s) de planta y perfil donde se indique el trazo de los ductos, su profundidad, sentido de flujo, diámetro y el producto transportado, el área hidráulica del canal de acceso Tepalcates, de tal forma que abarque las áreas requeridas de cada lado de la ribera del canal, incluyendo el cruce del canal por lo que deberá integrarse con el levantamiento batimétrico correspondiente. (1 plano de planta y perfil general esc. 1:2 000, 1 plano de planta y perfil de la margen derecha, 1 plano de planta y perfil de la margen izquierda y 1 plano donde se observen a detalle los puntos de interconexión tanto en la margen derecha como izquierda. La elaboración de plano(s) que delimiten en cada uno de los predios que se afecten por la utilización o afectación del terreno, por los trabajos de construcción para el alojamiento de las instalaciones superficiales y de la línea de proyecto. Definición de coordenadas obtenidas por medio del GPS con referencia a un Banco de Nivel obtenida por medio de referencias de la Comisión Nacional del Agua. Fijación de bancos de nivel permanentes referido a un sistema de coordenadas establecido por equipo de geo posicionamiento satelital (GPS), construido con un muerto de concreto hidráulico f’c = 100 kg/cm2 en forma de cubo, con longitud mínima de 20 cm por lado, con una varilla de acero redondo de ½” de diámetro y 40 cm de largo, con la punta recortada en forma recta para poner en posición el equipo y manifestar la coordenada por medio de un letrero visible, con tamaño de letra de 2 cm como mínimo. Identificación de cambios de dirección y delimitación de los linderos requeridos mediante estacas de madera o varillas metálicas con pintura fosforescente en el extremo superior para ser perfectamente identificados, trazado de líneas con cal (donde el terreno lo permita), para certificación de los propietarios conforme a su título de propiedad.

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Los plano(s) deben contener, una tabla con la relación de coordenadas sobre las poligonales cerradas levantadas, memoria de cálculo con aproximación a un minuto (1’) y se anexará como parte del reporte, un original de las libretas de tránsito y de la nivelación. Como resultado de los trabajos topográficos, se deberá presentar la memoria de cálculo describiendo las actividades realizadas, deberá contener también los aspectos relevantes considerados para su realización, metodología empleada, comentarios y conclusiones. El informe que se presente, deberá contener: a) Descripción de las actividades realizadas y métodos utilizados. b) Poligonal de apoyo y su cálculo. c) Proceso de obtención de la planta topográfica, secciones transversales y perfiles del canal Tepalcates. d) Datos de campo y cálculos respectivos de la nivelación para liga de bancos, en caso necesario. e) Anexar croquis de los P.I. documentados y su referencia respectiva. f) Integración de la documentación generada con el soporte respectivo para el proceso de datos. g) Hojas de Registro de campo. h) Presentar dos fotografías a color tamaño postal de todos los puntos colocados en posición, así como también la de los vértices que sirven de vértice base. i) El levantamiento de los puntos con GPS. 3.4.2 Levantamiento batimétrico mediante barrido de margen a margen del canal Tepalcates, paralelo al derecho de vía, geoposicionador manual satelital con precisión +/- 30 cm. Obtención de la batimetría a detalle del ancho del derecho de vía, comprendiendo toda el área hidráulica del lecho del canal, precisando la ubicación de detalles que puedan afectar la obra. Esta actividad consistirá en realizar un levantamiento de margen a margen del canal, en forma paralela al Derecho de Vía, este levantamiento se llevará a cabo mediante secciones a cada 20 m perpendiculares a las márgenes del canal. Los resultados de las curvas de nivel, se deberán plasmar y dibujar, en los planos propuestos para representar la batimetría, mostrando una vista del lugar en planta y en perfil, remarcando los trazos, así como las curvas de nivel obtenidas desde la superficie hasta el lecho del canal, se indicará la dirección de flujo del canal. En esta fase del trabajo se desea realizar un levantamiento batimétrico con base en sondeos puntuales sobre una cuadricula definida a través de sistema de geoposicionamiento para conocer la nivelación del lecho del canal, tomando como referencia el proyecto de trazo del cruzamiento direccionado.

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Elementos a considerar: Equipo de seguridad (salvavidas), inspecciones subacuáticas en caso de ser necesario, comunicación y coordinación con personal en tierra, elaboración de plano (s) con las secciones batimétricas obtenidas. Memoria de cálculo de las actividades realizadas, con los resultados obtenidos, con los aspectos relevantes considerados para su ejecución, la metodología empleada, los comentarios, conclusiones y recomendaciones al respecto por parte del analista técnico y del responsable del levantamiento. El informe que se presente, debe mostrar los siguientes puntos: 1. Descripción de las actividades realizadas y métodos utilizados. 2. Proceso de obtención de la planta batimétrica, con secciones transversales, longitudinales y perfiles del canal. 3. Datos de campo y cálculos respectivos de la batimetría para ligarla con el banco de referencia. 4. Hojas de Registro de campo. 5. Correlación de los datos obtenidos con GPS. 3.4.3 Ingeniería para los proyectos (incluyendo: memorias de cálculo de levantamientos topográficos, batimétricos, altimétricos, inspecciones terrestres, planos y toda la información necesaria para realizar el cruzamiento). Se deberán realizar todos los trabajos preliminares para lograr el diseño del proyecto. Se deben elaborar los planos del proyecto y efectuar los cálculos de los trabajos a desarrollar, elaborando el plano de planta y perfil final de la tubería en el cruce del canal Tepalcates. Es necesario desarrollar a detalle los cálculos del proyecto, los planos y especificaciones respectivas, el proyecto deberá ser revisado y avalado por un perito, para lo cual los planos y memoria de cálculo deberán de presentar la firma del mismo. Los trabajos de ingeniería deben incluir los cálculos del espesor de pared de tubería, los ángulos de entrada y salida y los esfuerzos asociados sobre la tubería, la profundidad y las cargas de tensión producidas por el jalón de la línea. Planos de planta y perfil, donde se establezca la profundidad mínima a partir del lecho del canal dragado, según proyecto. Para el diseño del proyecto, se deberán considerar los esfuerzos inducidos durante la instalación de la tubería que son el resultado producido por la combinación de jalón, curvas y carga hidrostática. Los cálculos deben basarse en las fuerzas de contacto entre la tubería y el suelo, causada por la inmersión de la lingada y las fuerzas de la deflexión ejercida sobre el tubo y sumando las coeficientes de fricción.

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El método de control de flotación debe ser considerado como resultado de la inmersión por el peso de la lingada, esto debe ser considerado en la ejecución de los trabajos con el fin de disminuir la fricción con las paredes del túnel. Se debe tomar en cuenta el análisis de las cargas por el tirón y los esfuerzos inducidos por el diseño del perfil y garantizar que la especificación de la línea y el espesor de pared diseñado es el apropiado para la instalación de un cruzamiento direccionado. Para el análisis de sus propuestas, el proyectista deberá considerar los parámetros de operación del ducto, presión, volumen, temperatura y flujo, con la finalidad de tener todos los elementos para diseñar, así como los esfuerzos estructurales que se generan. En el área del cruzamiento se deben hacer las consideraciones con base en la norma ANSI B31.4, tomando en cuenta que los ductos deberán estar protegidos contra deslaves, suelos inestables, deslizamientos de tierra u otros riesgos que puedan provocar que la tubería se mueva o que esté sometida a cargas anormales; además, debe considerar el espesor para el cruzamiento y la aplicación del recubrimiento especial para evitar la abrasión. Dentro de la Ingeniería, se requiere contar con toda la información de los levantamientos de campo que se obtuvieron con el fin de identificar las características y dimensiones de los trabajos para el proyecto definitivo. En este contexto, se deberá contar con los estudios de viabilidad (memoria descriptiva) para su aplicación, contándose con informes de daños, deflexiones máximas de la tubería, cuerpos sobre los ductos, reporte fotográfico. Para evitar errores en el diseño, se deberá certificar mediante cálculo los espesores, radios de curvatura, tensiones en las tuberías, teniendo en cuenta todos los factores que intervienen en el diseño y proponer los que determinen un factor de seguridad conforme a la normatividad vigente, para el tipo de fluido. Elaboración del informe del Proyecto Una vez concluidos los trabajos, se elaborará el informe del Proyecto, el cual se integrará con una descripción genérica de cada aspecto y consideraciones básicas del mismo, citando los aspectos relevantes de la etapa del estudio y los anexos que juzgue necesario para su complemento. 3.4.4 Permiso de construcción ante las autoridades correspondientes para la realización de los trabajos. Se deberá obtener el permiso de construcción para el proyecto del Cruzamiento direccionado de dos acueductos de CFE de 350 mm (14 pulgadas) de diámetro cada uno, un acueducto de CONAGUA de 900 mm (36 pulgadas) de diámetro y fibra óptica de TELMEX, en el cruce con el canal Tepalcates.

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Para obtenerlo, se debe integrar el informe con los planos del proyecto y considerando todos los requisitos solicitados. 3.4.5 Trabajos Preliminares. Es importante que los trabajos se ejecuten bajo los procedimientos y normatividad para terracerías de caminos, independientemente de que este acceso sea secundario y exclusivo para tránsito de equipos para la perforación. Para la elaboración del presupuesto se deberá tomar en cuenta los movimientos del personal y del equipo, así como la ubicación y costo de cada banco de material para los terraplenes y revestimientos, considerando materiales de buena calidad y equipo en buen estado. Se deberá diseñar el espacio mínimo que requiere el equipo con una superficie mínima de trabajo de 60 m por 50 m dado que el equipo no posee una posición determinada estas áreas pueden ser adicionales a la superficie de trabajo. Todas estas áreas tienen que ser niveladas para facilitar las operaciones de trabajo y deben presentar una buena sustentación y estar libres de obstrucciones. Se deberán proponer los niveles mínimos para las plataformas de trabajo, plataformas de fabricación de la lingada y caminos de acceso. Los caminos de acceso, deberán conservarse en condiciones óptimas de tránsito, durante la obra y hasta el final de los trabajos, al final de los trabajos se debe dejar los caminos en condiciones de transito por lo que deberá considerar una conformación y tendido de grava para revestimiento y cortes laterales para reconformación de las cunetas. Asimismo será responsable de acarrear todos los materiales necesarios para la ejecución de la obra, los cuales serán inspeccionados por el Supervisor quien tendrá la facultad de rechazarlos si no cumplen con las normas y especificaciones de construcción, para cumplir con lo anterior el supervisor podrá exigir muestreos mediante pruebas de laboratorio (granulométricas) el material a emplear en la elaboración de bases, sub bases y revestimientos, que deberán cumplir con las especificaciones y normas de construcción. En algunas áreas es probable que se alojen tuberías en los caminos por rehabilitar por tal motivo se deberá solicitar al Supervisor, la autorización mediante una orden de trabajo con riesgo. 3.4.6 Trazo y nivelación para formación de plataformas y rehabilitación de camino de acceso. Se deberán trazar las áreas donde se construirán las plataformas de trabajo, camino de acceso y la construcción de los seccionamientos, así también se incluye los trazos de las interconexiones en ambas márgenes del canal Tepalcates. Se deberá tomar como referencia de estos trabajos las mojoneras y bancos de nivel que se dejaron establecidos en los levantamientos topográficos, para la nivelación y referencia de las profundidades de la zanjas.

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3.4.7 Desmonte con maquinaria del área de plataformas y camino de acceso. El desmonte consistirá en el despeje de vegetación existente en el derecho de vía y en las áreas destinadas a bancos con objeto de evitar la presencia de materia vegetal en la obra, impedir daños a la misma y permitir buena visibilidad. Para la rehabilitación de los caminos de acceso y plataformas de trabajo y para la fabricación de la lingada se deberán de desmontar primero antes de iniciar la conformación del camino, en este se incluye la remoción de la vegetación, por lo cual se deben considerar estos costos. 3.4.8 Terraplenes con maquinaria para recuperar capa vegetal de las áreas afectadas en la formación de plataformas y camino de acceso. Se debe recuperar la tierra vegetal del terreno afectado por las plataformas de trabajo del equipo de perforación y el de la formación de la lingada, para lo cual se debe considerar su almacenaje temporal a los lados de las plataformas, pero lo suficientemente retirados para que permitan el drenaje de las plataformas. Para la construcción o rehabilitación de camino de acceso y plataformas de trabajo necesarios para el barrenado, fabricación e introducción de tubería en lingada, considerando los costos respectivos para las pruebas de laboratorio que sean requeridas en cada concepto de obra se debe considerar lo siguiente: Para la realización de los trabajos derivados de estos estudios y de los necesarios para ejecutar las obras de proyecto, es necesario ubicar con exactitud los bancos de materiales pétreos necesarios para la construcción de terracerías para la formación de la lingada de tubería por lo que en el desarrollo de la ingeniería, se requiere especificar las distancias por carretera o caminos vecinales de los bancos a los lugares de proyecto, las rutas de acceso más frecuentes, el nombre del propietario o del ejido, la calidad del tipo de material, su análisis de laboratorio (granulometría, clasificación, grado de compactación, plasticidad, densidad, sanidad). La elección de la maquina para el ataque, carga y acarreos de los bancos podrá emplear cargadores frontales, tractores o palas mecánicas, la selección de la máquina dependerá de las características de la localización y excavación de las formaciones y la producción requerida. 3.4.9 Limpieza final y retiro de material de plataformas y camino de acceso. 3.4.9.1 Corte de terraplenes con maquinaria para recuperación de material base y revestimiento de plataformas y camino de acceso (arena y grava). Una vez concluidos los trabajos se procederá a la recuperación de las bases formadas de terracería y los revestimientos de grava, lo anterior se hará por medio de equipo que permita en forma controlada levantar todo ese material que sirvió para la formación de las plataformas, áreas de trabajo y rehabilitación de caminos de acceso y de trabajo.

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Previo a iniciar el corte se deberán efectuar las nivelaciones correspondientes, dejando establecidas las referencias para la nivelación posterior después del corte, la diferencia entre ellas, serán el volumen a considerar para el pago de recuperación de material. 3.4.9.2 Carga con maquinaria y acarreo en camión de material recuperado de las plataformas y camino de acceso, para limpieza final. De los bancos de carga con empleo de una pala cargadora se procederá a cargar todos los materiales recuperados de las plataformas y caminos de acceso, para retirarlos fuera de la obra, como parte del proceso de limpieza de las áreas de trabajo. Se deberán considerar los tiempos de espera de sus camiones y de su personal en el proceso de carga. Deberá incluirse los costos por pagos de derecho de depósito de material y la apertura y/o acondicionamiento de los accesos a estos puntos , así como el debido cumplimiento de las disposiciones en materia de vialidad y de impacto ambiental. Para efectos de pago del abundamiento del material, se tendrá que contratar a un laboratorio de suelos, quien determinará el porcentaje de abundamiento, por cada uno de los materiales a acarrear, el cual servirá de base para pagar el volumen transportado. No será motivo justificado por retraso de obra, el deterioro de los accesos a los puntos de tiro de material, y se deberán considerar los trabajos de rehabilitación necesaria para accesar en cualquier tiempo a estos puntos. 3.4.9.3 Extendido y nivelado con maquinaria de tierra vegetal producto de los despalmes y cortes, amontonado en los sitios de los trabajos. Con la finalidad de restablecer las condiciones originales de los predios afectados, se deberá extender la capa vegetal que fue recuperada antes de iniciar los trabajos para la formación de los terraplenes que se encuentran almacenados a un costado de la áreas de trabajo, plataformas y caminos. Este material debe regresarse al sitio original con la finalidad de evitar impacto en el medio ambiente. Este deberá extenderse y nivelarse de tal manera que sigan el contorno del terreno para dejar la formación semejante a los niveles originalmente encontrados. Para darse por aceptado el extendido del material, se deberá contar con la aprobación de los propietarios de los terrenos afectados, mediante un acta circunstanciada que constate la conformidad de estos. 3.4.10 Fabricación de lingada, perforación direccionada controlada e introducción de lingada. En el caso de que durante el procedimiento de perforación se requiera utilizar algún equipo adicional, modificar el ángulo de perforación o el procedimiento de perforación en sí, por cualquier causa como puede ser, que se encuentre una estratigrafía diferente a la del proyecto, que la perforación sufra desviaciones o que se presenten deflexiones, repercutiendo en el desfasamiento del

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programa de ejecución de los trabajos y/o incremento en los recursos empleados, será un riesgo que se deberá considerar en la presentación de la propuesta. 3.4.11 Suministro de tubería de acero al carbón ASTM A53 Gr. B sin costura, extremos biselados, de 350 mm (14 pulgadas) de diámetro, con recubrimiento de sustancia epóxica fijada por fusión (FBE) de 400 micras y un revestimiento adicional resistente al desgaste de 600 micras de espesor, de uretano o resina epóxica sacrificable, aplicado encima del recubrimiento de sustancia epóxica fijado por fusión (FBE) (incluye; carga, acarreo, descarga y almacenamiento de tuberia hasta el sitio de trabajo) 3.4.11.1 Suministro de tubería de polietileno de alta densidad, extra alto peso molecular PE 3408, de 900 mm (36 pulgadas) y 200 mm (8 pulgadas) de diámetro, clasificación 345434C según ASTM D3350 (incluye; carga, acarreo, descarga y almacenamiento de tubería hasta el sitio de trabajo) Cuando se suministre la tubería se deberá presentar como mínimo los siguientes documentos: • Composición química y de las propiedades mecánicas. • Dimensionamiento. • Reportes de prueba hidrostática. • Reportes de pruebas no destructivas. Es necesario inspeccionar todas las tuberías previamente a su recepción en la planta de aplicación del recubrimiento epóxico para la tubería de 350 mm (14 pulgadas) de diámetro, desechándose aquellos tramos que no cumplan con la calidad solicitada, tales como ralladuras, ovalamientos, deformaciones, abolladuras, deflexiones y también deberá inspeccionar el recubrimiento una vez que llegue la tubería a la obra. El recubrimiento será a base de una capa de 400 micras de resina epóxica, fijada por fusión (FBE), el cual debe cumplir con los requisitos de la norma CAN/CSA-Z245.20-M92, así como un revestimiento adicional resistente al desgaste, de 600 micras de espesor de uretano o resina epóxica sacrificable, aplicado encima del recubrimiento de sustancia epóxica fijado por fusión (FBE); este revestimiento adicional podrá ser un poliuretano aplicado por atomización en caliente o un epóxico de altos sólidos aplicado sobre el recubrimiento FBE para dar resistencia a la abrasión durante la inserción de la tubería durante el cruce con perforación direccionada. El recubrimiento es aplicado en un proceso por temperaturas sobre una superficie “casi blanca”, limpiada con granalla de acero. Es indispensable inspeccionar eléctricamente el recubrimiento para detetectar discontinuidades las cuales, si las hubiere, deben ser reparadas. La tubería una vez recubierta se manejará para prevenir daños a las paredes, los biseles y el revestimiento externo, por lo que todos los ganchos y horquillas usadas, y eslingas de nylon, para el manejo de la tubería se forrarán de tal manera que no dañen al recubrimiento.

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3.4.11.2 Manejo, tendido y alineación de tubería recta sin costura ASTM A53 Gr. B, extremos biselados, de 350 mm (14 pulgadas) de diámetro y de tubería de polietileno de alta densidad, extra alto peso molecular PE 3408 de 900 mm (36 pulgadas) de diámetro, con clasificación 345434C, según ASTM D3350 sobre plataforma de terraceria para fabricación de lingada. Dentro de los aspectos a considerar en la Ingeniería, uno de los más importantes es la longitud que debe ser la mas conveniente, así como la disponibilidad de espacios y los aspectos constructivos a garantizar durante el proceso de introducción. Es necesario definir perfectamente la longitud de la lingada, para determinar la fabricación de una o más lingadas, tomando en cuenta la longitud del desarrollo total de la curva. (NOTA: Se recomienda que cada lingada se introduzca en forma ininterrumpida y no en partes). Se considerarán apolinamientos y calzas para su alineación y presentación, utilizando de preferencia costales con relleno de arena para el asiento y nivelación de las tuberías, el espaciamiento entre apoyos no deberá ser mayor a 6.00 metros, ni presentara inclinaciones mayores a 3° (grados) con respecto al nivel del terreno y se debe considerar la limpieza interior de cada tramo de tubería para evitar basura y tierra al interior de la tubería. Alineación de tuberías para nivelar las caras biseladas se realizarán con alineador hidráulico y no se permitirán desalinamientos, en el interior de las tuberías, por lo que se deberá autorizar el alineamiento antes de proceder a puntearlo con soldadura. En caso que después de la inspección se detecten pandeos, abolladuras y aplastamientos, estos tramos de tubería deberán ser eliminados o reparados. Se debe considerar la recuperación de desechos y residuos producto de la soldadura y su disposición final. 3.4.11.3 Soldadura a tope en línea, de tubería de acero al carbón ASTM A53 Gr. B, sin costura, extremos biselados, de 350 mm (14 pulgadas) de diámetro y uniones de igual diámetro. Previamente a la aplicación de soldadura, se deberá presentar el procedimiento de aplicación de soldadura (WPS) con su respectiva validación (PQR) los cuales deberán estar, avalados por un inspector de soldadura calificado. Los procedimientos de soldadura, así como los soldadores que ejecuten estas labores en el campo deberán ser calificados Los soldadores deben realizar las pruebas de acuerdo a los procedimientos (WPS) aprobados. La limpieza de los biseles se deberá efectuar manualmente para dejarlas libres de grasa, aceite, óxido o impurezas que puedan afectar la soldadura, utilizando cepillo de alambre, preparación de andamios (en su caso), elevación de las herramientas necesarias hasta el sitio de soldadura (en su caso).

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Se deberá considerar la aplicación de soldadura, utilizando el electrodo de reciente fabricación, conforme a la especificación del procedimiento (WPS) respectiva. Los electrodos de bajo hidrógeno deberán permanecer en hornos portátiles perfectamente cerrados para evitar la humectación y perjudicar el recubrimiento, el manejo de las soldadura. La conexión eléctrica de tierra no deberá soldarse a la tubería a soldar, requiriéndose el uso de accesorios de fijación eventual que eviten brincos de corriente inadecuados. Durante el proceso de soldadura se debe usar un escudo para proteger satisfactoriamente el recubrimiento de las salpicaduras de metal caliente. En ningún caso debe hacerse tierra en alguna parte de la tubería revestida. Cuando existan condiciones meteorológicas adversas a la aplicación de soldadura, como lluvia y fuertes vientos, deberá suspenderse la actividad a menos que se presente protección especifica para tal evento. 3.4.12 Termofusión para tubería de polietileno de alta densidad, extra alto peso molecular PE 3408 con clasificación 345434C, según ASME D3350. El proceso de termofusión debe considerar la revisión y limpieza de los extremos a unir, así como, en su caso, la remoción de partes dañadas en dichos extremos, que impidan la correcta fusión, utilizando equipo de corte de tubería. El equipo de termofusión debe tener los accesorios que permitan el alineamiento de los tramos a unir. La fusión debe realizarse a la temperatura, tiempos de calentamiento y enfriamiento indicados por el fabricante de la tubería y, al mismo tiempo, teniendo en cuenta las condiciones ambientales prevalecientes en el sitio donde se realizan los trabajos de tal manera que no se afecte negativamente la calidad de la fusión. La presión aplicada en la unión, una vez alcanzada la temperatura y tiempo recomendados, debe estar de acuerdo con lo recomendado por el fabricante del equipo. Antes de remover la junta termofusionada del equipo respectivo, se debe permitir que transcurran los tiempos recomendados por el fabricante de la tubería. También se debe permitir que transcurra el tiempo recomendado por el fabricante de la tubería, antes de proceder a las pruebas o manejo rudo de la misma. 3.4.13 Parcheo de juntas de tubería en campo para protección anticorrosiva a base de un recubrimiento epóxico fijado por fusión o manga termocontraída, para tubería de acero al carbón ASTM Gr. B sin costura. Todas las juntas de campo deberán ser recubiertas con una protección anticorrosiva epóxica con el porcentaje de sólidos con hojuelas de fibra de vidrio, con espesor de 400 micras previa limpieza con

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chorro de arena sílica (Sand Blast), cercana a metal blanco, conforme a las especificaciones establecidas por el fabricante del producto para obtener adherencia ideal, debido a la humedad del lugar y las condiciones del medio ambiente en la zona, no se autorizará la aplicación del epóxico después de 1 (una) hora de haberse realizado la limpieza y sin usar previa protección para evitar la adhesión de partículas suspendidas en el aire. Una vez concluida la aplicación o reparación se debe considerar una inspección con instrumentos controlados en los limites de voltaje entre 1000 - 2000 DC, estos instrumentos deberán ser puestos a 1200 voltios bajo condiciones sin carga y todas las superficies que se detecten con daño deberán ser reparadas previa preparación de la superficie. 3.4.14 Prueba hidrostática en tuberías de acero al carbón y en polietileno de alta densidad, para certificar la lingada del cruce previa a su introducción e instalación utilizando agua limpia y neutra, incluye los registros de presión, tapones, equipos y accesorios; así como el desmantelamiento de accesorios y vaciado de la línea. Las lingadas que se fabricarán para el cruzamiento deberán ser probadas hidrostáticamente, antes de proceder a su introducción en la perforación direccionada, tanto para los tramos correspondientes al cruce direccionado de los dos acueductos de 350 mm de diámetro de acero al carbón AST A 53 Gr B asi como para el tramo del cruce direccionado del acueducto de 900 mm de diámetro, de polietileno de alta densidad y extra alto peso molecular PE 3408 con clasificación 345434C, según ASME D3350. Las fuentes de abastecimiento de agua deberán ser localizadas por previamente en la presentación de la propuesta, con el fin de estimar el costo aproximado por la obtención del agua, tanto para el proceso de perforación como para las pruebas hidrostáticas. Todos los permisos, trámites y pagos de derechos por el aprovechamiento de agua, ante la Comisión Nacional del Agua, deberán estar incluidos en la actividad correspondiente (Formación de lingada). Antes de iniciarse la prueba hidrostática se deberá tomar una muestra del agua y mandarla a un laboratorio para su análisis, para determinar si el agua cumple con los requisitos de normatividad, abajo señalados. Estos análisis deberán incluir la determinación del P.H., la cantidad de sales minerales, el grado de sanidad y la determinación de sólidos. Es indispensable considerar que el agua utilizada para el llenado, será natural libre de materiales o solventes que impidan el buen desarrollo de la prueba hidrostática que pase por un filtro de 100 hilos por pulgada cuadrada, libre de partículas o materias extrañas, que afecten el resultado de la prueba de alta presión. Se debe notificar la ejecución de la prueba hidrostática. Las sangrías para la expulsión del agua en las lingadas de prueba, se realizarán bajo las medidas precautorias, bajo el amparo de los permisos con riesgo que previamente se realicen y autoricen, teniendo como factores preponderantes la alta presión existente y el medio ambiente, que involucran personal laboral en el área, condiciones climatológicas.

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La lingada de prueba deberá contar con dos arreglos de válvulas (al principio y al final de la lingada), el primero será para introducir el agua de llenado y levantamiento de presión y el segundo se usara para purgar de aire el contenido líquido que se introduce. No deberá existir accesorios o conexiones que no estén normados o se desconozca la especificación mínima. • Llenado de la tubería y levantamiento a un (1) kg/cm2 de presión, para eliminar “bolsas” de aire atrapado que impidan una prueba libre de obstrucciones o defectos que imposibiliten el buen logro y resultado de la misma. • Se llenará totalmente la lingada de tubería a probar, liberando el aire contenido por la purga del arreglo de válvulas, dejando que repose por espacio de 1 hora para su estabilización. • Al levantarse presión en la lingada de prueba, se utilizarán las válvulas del arreglo cerrándose paulatinamente en la salida para no descalibrar el manómetro que certificará la presión existente en el tramo y que servirá de referencia para evaluar la presión en el manógrafo y la temperatura del sensor en el termógrafo. • La presión de prueba deberá mantenerse por espacio de una hora sin que se presenten variaciones sensibles de presión, después será abatida esta presión hasta un 50% volviendo a subirse al 100%, manteniéndose hermética la tubería durante 8 horas en la prueba de superficie de la lingada y 24 horas en la prueba final, si se presentasen pérdidas de presión por fugas o fallas en la tubería, se deberá corregir adecuadamente y se repetirá nuevamente el procedimiento de prueba, hasta su aceptación. • La presión de prueba se establece en 1.5 veces la presión de diseño de la tubería existente. • Los equipos de medición que se emplearán en estos trabajos (manógrafos, manómetros, termómetros) deberán estar debidamente calibrados y revisadosantes de la ejecución de la prueba. Al finalizar la prueba hidrostática, se deberán tomar muestras del agua que se desalojara, y se enviará nuevamente al laboratorio con el fin de evidenciar que el agua residual no contaminará los mantos acuíferos. Se realizarán sangrías en los extremos de la lingada para retirar la totalidad de agua que fue utilizada en la prueba hidráulica, el retiro del agua no deberá crear problemas para el libre tránsito de los equipos y maquinaria que requieran hacer maniobras para la ejecución de los trabajos faltantes y deberá ser canalizada hacia donde no afecte a terceros. Incluye el desmantelamiento de todos los equipos e instrumentos requeridos durante la prueba, así como el vaciado y limpieza de las líneas y la desinfección del tramo correspondiente al acueducto de 900 mm de diámetro, de acuerdo con ANSI/AWWA C651, sin exceder el 12% de cloro activo en la solución desinfectante para evitar ataque químico y degradación del polietileno.

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3.4.15 Perforación direccionada controlada, para construir cruzamiento subfluvial de tubería de acero al carbón ASTM A53 Gr. B sin costura, polietileno de alta densidad de extra alto peso molecular PE 3408 con clasificación 345434C, según ASME D3350 y fibra óptica incluye; movimiento de equipo y herramienta, perforación piloto, rimados subsecuentes, preparación e inyección de fluidos de perforación, instalación de roles y montaje de línea, jalado e introducción de tubería en perforación, vaciado y limpieza interior de la tubería. Perforación Direccionada Controlada para introducir tubería.

a) De 350 mm (14 pulgadas) de diámetro ASTM A53 Gr. B sin costura b) De 350 mm (14 pulgadas) de diámetro ASTM A53 Gr. B sin costura c) De 900 mm (36 pulgadas) de diámetro de polietileno de alta densidad de extra alto peso

molecular con clasificación 345434C, según ASME D3350 Perforación Direccionada Controlada para introducir fibra óptica: a) De 200 mm (8 pulgadas) de diámetro, camisa de polietileno de alta densidad y extra alto peso molecular PE 3408 con clasificación 345434C, según ASME D3350 Se debe considerar la movilización del equipo antes, durante y posterior a la ejecución de los trabajos; proveer todo el trabajo necesario, supervisión, experiencia técnica, equipamiento y materiales, para realizar con éxito la perforación direccional Los puntos de entrada y salida de la perforación serán precisados al desarrollar el proyecto de ingeniería, tomando como referencia el trazo de trayectorias de ductos y fibra óptica. Para acotar los parámetros de la perforación se establece una longitud estimada de 700 m para el cruzamiento, la cual puede variar dependiendo de la Ingeniería a Detalle. El trazo de la perforación debe seguir el alineamiento indicado en el proyecto y las medidas podrán ser modificadas de acuerdo a las condiciones físicas del terreno y con la autorización de la supervisión. Condiciones generales de la perforación.

� Antes del jalón de la tubería para acueductos, se debe mostrar a la Supervisión la documentación que garantice que la tubería ha sido soldada, recubierta mecánicamente y probada hidrostáticamente con resultados satisfactorios.

� El cruzamiento direccional será considerado como completado satisfactoriamente, cuando la tubería de los acueductos haya sido introducida bajo la perforación subterránea y probada hidrostáticamente con resultados satisfactorios.

Se deberán considerar todas las actividades, productos o servicios necesarios, para el desarrollo del proyecto, de acuerdo a lo especificado en la guía: “INSTALLATION OF PIPILINE BY

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HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING” AN ENGINEERING DESIGN GUIDE, conforme a lo siguiente: 1. Ubicación del trazo de la nueva tubería en forma horizontal y vertical y las características que resulten de las actividades de construcción. 2. Un control con GPS debe ser establecido para la localización del nuevo cruzamiento. Todo coordinado en base a los planos de proyecto, todas las elevaciones deben referirse a la información y banco de nivel . . 3. El trazo debe como mínimo, presentar las siguientes características: 3.1. Referencias GPS de control a lo largo de la tubería propuesta. 3.2. Proveer al centro de la tubería ubicaciones de puntos cada 30 m. 3.3. Proveer los puntos de los ángulos de la tubería, horizontal y vertical, conforme sea aplicable. 3.4. Inicio, final, radios y longitud de cada curva. 4. Cada nodo de inspección debe incluir un número único, elevación, y descripción; Se debe planear y realizar todas las actividades necesarias para la ejecución de las perforaciones piloto, incluyendo la utilización de Tensor Tool System y el Tensor “Tru-Tracker” para la guía de perforaciones direccionales y un equipo de la capacidad necesaria para lo cual deberá realizar el análisis de cargas previo al inicio de los trabajos. La calibración del instrumento de inspección de la perforación debe efectuarse sobre el trazo propuesto para una mayor precisión. La calibración debe efectuarse lejos de la influencia de una gran masa de componentes de acero. Antes de iniciar la perforación, debe de instalarse los cables en la superficie para la guía del “True Tracker” (Rastreador verdadero). Antes de la introducción de la perforación, guía superficial “True Tracker” debe preverse la posición del cable alrededor sobre la superficie del terreno sobre la corriente de agua (canal), para el grado de factibilidad. Los puntos de entrada y la salida debe ser inspeccionada a lo largo de la superficie con cable alrededor que asegure que el pozo piloto este sobre el curso apropiado de diseño. El pozo piloto debe ser perforado usando un taladro o un juego de perforador de 5 pulgadas con una sobre perforación consistiendo de un 8 ¾” en la punta de perforación. El ensamble de la junta consiste de una punta no-magnética con unos 30 pies de monel drill collar para la cabina del Tensor guía. La secuencia del pozo piloto consiste de un conjunto de perforaciones a lo largo del proyecto en planta y perfil, manteniendo los radios calculados y diseños obligados. Para las operaciones de ensanchamiento, se debe usar la técnica de pasado de la rima. Este método consiste en pasar la rima de un lado desde el lado del tubo. Este método requiere de una excavadora en el punto de salida de la perforación para aumentar el pozo con el rimador es jalado de un lado a otro.

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Para rimar o ensanchar la guía para alojar la tubería de acero, se debe considerar y determinar el número necesario de pasadas de rima para obtener el diámetro necesario de la perforación para alojar la tubería, considerando las condiciones del subsuelo encontradas durante la perforación del pozo piloto. Se puede jalar con una rima barril enfrente de la línea durante el jalado. Se debe contar con un sistema separador limpiador y de bombeo para inyectar el fluido desde un lado de la línea. Durante la operación de rimado y perforado, se debe usar un sistema de almacenaje de lodo, en donde el lodo de perforación es limpiado y rehusado,se puede usar fosas de lodos y tanques para contener los lodos superficiales de perforación en el sistema de almacenaje cerrado. 3.4.16 Jalado e Introducción de Tubería de acueductos en la perforación. Una vez que el orificio perforado sea ensanchado, la tubería puede introducirse a través del mismo. Se ajusta una ensanchadora a la barra perforadora y luego se conecta al extremo sujetando la tubería por medio de una placa giratoria, para evitar la transmisión de la rotación de la ensanchadora a la tubería, permitiendo un fácil levantamiento hacia el orificio perforado El equipo de perforación comienza la operación de levantamiento, rotando y levantando la barra perforadora y una vez más circulando grandes volúmenes de barro acuoso de perforación. El levantamiento continúa hasta que el ensanchador y la tubería atraviesan el terreno en el sitio donde se encuentra el equipo de perforación. La tensión impuesta a la tubería durante la construcción y durante el servicio, debe calcularse y verificarse para que se encuentre dentro de los límites permisibles del material. Las tensiones en cada etapa deberán considerarse actuando individualmente y en combinación. Las tensiones son ocasionadas por el espaciamiento entre los rodillos, durante el levantamiento de las presiones de pruebas hidrostáticas, las fuerzas de levantamiento durante la instalación, el radio de curvatura a medida que la lingada ingresa en el terreno, la curvatura del perfil de perforación, las presiones externas en el orificio perforado y la presión de trabajo. A continuación se describen los análisis que se deberán considerar para la construcción del cruzamiento. 3.4.17 Pre-instalación a. Se deberá calcular la tensión tangencial y longitudinal resultante de las pruebas hidrostáticas. b. Calcular los momentos de máximo pandeo y comba al tener la lingada sobre los rodillos, considerando el mayor de ellos, para definir el espaciamiento de los mismos. Durante las pruebas hidrostáticas, la tubería estará llena de agua, y por lo tanto, el peso adicional del agua deberá incluirse en estos cálculos.

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3.4.18 Instalación a. El cálculo de las tensiones de espaciamiento calculadas pre-instalación, también se aplican en esta etapa de instalación. b. El cálculo de la fuerza teórica de tracción, debe determinarse con el fin de proporcionar las tensiones resultantes. Se deberá definir el coeficiente de fricción de la parte inferior de la perforación, recomendable para proporcionar resultados conservadores e incluir el efecto de la tubería levantada alrededor de una curva. La fuerza de tracción máxima estimada deberá considerarse al calcular la tensión longitudinal resultante. c. El calculo de las tensiones de longitudinal de la curva. d. Se debe considerar la presión externa de la carga estática en la perforación piloto y/o presiones de sobrecarga. Se recomienda que la carga estática resultante máxima esperada debido a la densidad del fluido de perforación se utilice con un factor de seguridad del 1,5 para obtener cálculos conservadores de tensión tangencial y longitudinal resultantes. 3.4.19 Post-instalación. a. Las tensiones longitudinales de la curva, calculadas en la etapa anterior, aplican nuevamente aquí. b. También aplican las tensiones de presión externas de la etapa anterior. c. Se deberá calcular la tensión tangencial y longitudinal, resultantes de la segunda prueba hidrostática. En servicio a. Cálculo de curvatura final. b. Cálculo de la presión externa. c. Cálculo de la tensión longitudinal y tangencial considerando la presión máxima de trabajo de la tubería. TENSIONES PERMISIBLES Habiendo determinado la tensión individual y combinada en cada etapa de la construcción y aquellas para la condición durante el servicio, deben compararse con los límites permisibles para: - Tensión longitudinal máxima permisible. - Tensión tangencial máxima permisible. - Tensión combinada máxima permisible.

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Protección del ambiente durante la preparación del sitio y construcción Las acciones que se lleven a cabo durante la preparación del sitio y la construcción del cruce direccional deben realizarse conforme a lo indicado en las medidas de mitigación establecidas tanto en la Manifestación de Impacto Ambiental, como en el resolutivo de la misma, las medidas de seguridad y salvaguardas, del estudio de Riesgo Ambiental y el resolutivo del mismo, el Estudio Técnico Justificativo y su resolutivo (considerando las obligaciones para la reforestación), directamente y las que tengan relación con la obra de perforación direccionada, así como con los términos y condicionantes que establezca la Autoridad en la Resolución Ambiental correspondiente y considerando las técnicas de ahuyenta miento y extracción de ejemplares al inicio de preparación del sitio. Uso de áreas fuera del derecho de vía En la autorización en materia de impacto ambiental se establece que las actividades de desmonte y despalme, así como cualquier otra actividad inherente al proceso de construcción del cruce direccional deberán ejecutarse exclusivamente dentro del derecho de vía. 3.5 Viabilidad económica de la HDD. Viabilidad Económica Este punto incluye el cálculo de la economía (o de costos) del proyecto de HDD así como la consideración de cómo los aspectos técnicos pueden afectar ofertas y contratos del proyecto. El cruce de HDD que está cerca a los límites técnicos actuales en longitud, el diámetro del tubo del producto, o las condiciones del suelo se pueden considerar por los contratistas como demasiado arriesgados para emprender un precio global fijo. En el clima competitivo actual de HDD, la mayoría de los proyectos de HDD que son técnicamente factibles recibirán ofertas, generalmente sobre una base global. Sin embargo, para proyectos de HDD que alcancen los límites de la viabilidad técnica, las ofertas globales pueden ser muy altas. La viabilidad técnica de una instalación anticipada de HDD se establece una vez que su viabilidad económica puede ser determinada. Hay muchas cosas a considerar al determinar la viabilidad económica de un proyecto de HDD. El más obvio es comparar el costo estimado del HDD con el de un método alterno de la instalación. Si la estimación de HDD es menor, es económicamente posible. Mientras que esto es básicamente verdad, el desafío viene de asegurar una comparación exacta de todos los costos asociados a los métodos alternos de la construcción. Es también válido considerar las ventajas que se pueden implicar en la HDD, tal como profundidad creciente y requisitos de permiso más clementes. Los costos asociados a la restauración para la construcción abierta de la perforación y las consecuencias para el medio ambiente con los diferentes métodos se deben considerar haciendo una comparativa exacta.

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Costo estimado Según lo mencionado en la sección anterior, los datos históricos se pueden utilizar para la evaluación económica de la viabilidad. Otro método para estimar los costos para la evaluación económica es hacer un presupuesto del proyecto de HDD. Se necesita estimar exactamente el costo de la HDD y los costos directos del trabajo del contratista. Los costos directos del trabajo del contratista consisten en costos diarios y no-diarios. Los costos diarios dependen del número estimado de días que tomará el contratista para terminar el cruce de HDD. Los días laborables estimados se basan en las tarifas de producción típicas basadas en datos históricos. El cuadro 2-4 contiene las tarifas de producción típicas para varias clases de proyectos de HDD. Los costos no-diarios dependen de la duración de las operaciones de HDD; incluyen el transporte del equipo implicado con la movilización y la desmovilización.

Tabla 2-4 Tarifas de producción típicas de HDD

Tarea Aparejos mínimos

Aparejos medios

Aparejos máximos

1. Movilización e

instalación < 6 horas 1-3 dias 3-10 dias

2. Perforación piloto 100-400 ft/hr 60-300 ft/hr 20-180 ft/hr 3. Pre rimado/ rimado 100-300 ft/hr 60-240 ft/hr 20-180 ft/hr 4. Retirada del producto a. Cable 200-600 ft/hr 200-600 ft/hr N/A b. HDPE 200-600 ft/hr 200-600 ft/hr 150-450 ft/hr c. Acero 200-600 ft/hr 200-600 ft/hr 150-450 ft/hr 5. Disposición,

fabricación y prueba Función del material, diámetro, longitud de secciones, tamaño y habilidad del equipo, y requisitos de prueba. Mini aparejos

6. Limpieza y desmovilización

2-4 horas 4 hrs a 2 dias 2-7 dias

TABLA 2-5 HDD Production Rates for Various Conditions

Tarifa de producción experimental del agujero ft/hr para el diámetro menos de 30 de la tubería - pulgadas

HDD longitude en pies

arena, arcilla

Grava Roca suave Roca dura

< 2,000 60 45 30 15 2,000- 3,000 55 40 25 10

>3,000 50 35 20 Questionable La tarifa de producción experimental del agujero ft/hr para el diámetro 30 pulgadas

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HDD longitude en pies

arena, arcilla Grava Roca suave Roca dura

< 2,000 50 40 25 10 2,000- 3,000 45 35 20 Questionable

>3,000 40 30 15 Questionable

Índice de penetración de Pre rimado en ft/h Diámetro de la tubería en pulgadas

arena, arcilla Grava Roca suave Roca dura

<24 180 120 60 30 24-32 150 90 30 Questionable >32 120 Questionable 18 Questionable

Retiro en ft/hr Diámetro de la tubería en pulgadas Tarifa

<24 600 24-32 480 >32 360

Generalmente los costos no-diarios se agregan como un margen de beneficio a los costos directos. Este margen de beneficio cubre los gastos indirectos, las contingencias, y el beneficio del contratista. El cuadro 2-5 proporciona las tarifas de producción para los tamaños vareados de la tubería y condiciones del suelo. La tarifa de producción del agujero piloto se basa en productividad del índice de penetración. Incluye el tiempo para examinar y agregar la tubería y es dependiente de las condiciones subterráneas. La duración del agujero piloto es determinada dividiendo la tarifa de producción en la longitud de HDD para determinar las horas totales requeridas para la producción del agujero piloto. El índice de penetración pre rimado también depende de las condiciones del suelo. El número de pasos que requiere el pre rimado depende de las condiciones subterráneas y del diámetro de la tubería del producto. Al estimar la economía de HDD, se asume típicamente que todos los proyectos de HDD se deben rimar por lo menos una vez. Para los diámetros de la tubería del producto más en gran parte de 30 pulgadas un segundo paso pre rimado deben ser asumidas. El recorrido de HDD en roca suave o roca dura requieren normalmente por lo menos dos pasos adicionales. La duración del pre rimado puede ser determinada dividiendo la longitud de la travesía de HDD por el índice de penetración para establecer la época de escariado real, entonces agregando dos minutos por el empalme de tubería de taladro para equipar con nuevas máquinas. Esto da la duración para un solo paso pre rimado, que es multiplicado por el número de pasos para dar una duración total para la operación pre rimado. El índice de penetración del jalado es la velocidad a la cual la tubería se está tirando en el agujero. Es dependiente sobre todo en diámetro de la tubería pero puede también ser afectado por la calidad del agujero escariado. La duración del jalado es determinada dividiendo la

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longitud por el índice de penetración para establecer el tiempo real del jalado en minutos, entonces agregando dos minutos por el empalme de tubería al nuevo taladro.

Al determinar viabilidad económica de HDD, todas las tareas que se asociaron al proyecto deben ser consideradas en el cálculo de los costos totales del proyecto de HDD. Para las tareas típicas se asocian a muchos proyectos de HDD.

TEMA IV Aplicación Práctica en el Proyecto especifico de realización de la perforación direccional. Realización de la Ingeniería a detalle. Objetivo Analizar las condiciones de uso más comunes que se presentan en las tuberías, con el fin de elegir el tipo de tubería más adecuada para el cruce del canal tepalcates de manera eficiente. 4.1 Análisis y Diseño 4.1.1 Generalidades

Se describe el procedimiento para calcular el espesor de pared requerido para una tubería sujeta a presión así como las revisiones de icho espesor, considerando las diferentes condiciones a las que estará sujeta la tubería. En una tubería enterrada se revisarán los esfuerzos provocados por la deflexión vertical y el pandeo, ocasionadas por las cargas externas, las originadas por el fenómeno transitorio (golpe de ariete), peso del suelo, carga de vehículos y sismo. 4.1.2 Determinación del espesor de la pared del tubo.

Este procedimiento se utiliza para determinar el espesor de la tubería, independientemente de su instalación sea enterrada o aérea. Con el espesor así calculado, se revisará su condición final. 4.1.2.1 Determinación del espesor por presión interna. El espesor de pared de la tubería por requerimiento de presión interna se calculará utilizando las siguientes expresiones:

………………..(Ec.4.1)

……………….. (Ec.4.2)

Donde: td: Es el espesor de diseño (mm).

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t: Es el espesor de la tubería calculada (mm). tc: Es el espesor considerado por corrosión (mm)…(ver nota 1). P: Es la presión de diseño (MPa). di: Es el diámetro interior del tubo (mm). S: Es el k Fy, esfuerzo permisible (Mpa). Fy: Es el esfuerzo de fluencia del material (MPa). K: Es el factor de diseño (ver nota 2). Notas:

(1) Para tuberías de conducción de agua no se recomienda incrementar el espesor por corrosión, debido a la protección que ofrece el recubrimiento interior y exterior, así como a la protección catódica. En el caso de zonas especiales donde las velocidades de corrosión interior lo justifiquen, se deberá realizar un estudio particular para determinar el sobre-espesor requerido.

(2) El valor de k se tomará como 0.5 para las condiciones normales de diseño y como 0.75 para las condiciones transitorias, o golpe de ariete.

4.1.3 Determinación del espesor por efectos transitorios (golpe de ariete).

Para la determinación del espesor requerido para resistir el fenómeno transitorio (golpe de ariete), se empleará la (ecuación 4.2), sustituyendo P por la presión total máxima adquirida durante el efecto transitorio. Para esto se suma algebraicamente la presión de operación y la sobrepresión del golpe de ariete. Como el valor de la sobrepresión alcanza valores positivos y negativos pudiera suceder que en la suma con el valor negativo resultara un valor menos a la presión atmosférica en cuyo caso, se deberá revisar el espesor por colapso de acuerdo a la sección. 4.1.4 Espesor mínimo por manejo. Los espesores mínimos de pared por manejo, son los siguientes:

a) Para diámetros de 1,370 mm y menores.

……………….. (Ec.4.3)

b) Para diámetros mayores de 1,370 mm. ……………….. (Ec.4.4)

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Donde: dn: Es el diámetro nominal de la tubería (mm) tm: Es el espesor mínimo de pared por manejo (mm) Se optará por el espesor que resulte mayor de las expresiones anteriores. 4.1.5 Revisión del espesor por presión de colapso atmosférico.

Para determinar la presión externa de colapso, originada al actuar la presión atmosférica y generar un vacio en el tubo, se calculará con la siguiente expresión:

……………….. (Ec.4.5)

Donde: Pc: Es la presión de colapso, en( Mpa) E: Es el módulo de elasticidad del acero= 205.940 MPa µ: Es la relación de Poisson del acero = 0.3 t: Es el espesor de pared de la tubería en (mm) dm: Es el diámetro medio de la tubería en (mm) Se han desarrollado ecuaciones empíricas para evaluar la presión de colapso las cuales consideran las tolerancias de fabricación referentes a espesores y redondez. La siguiente ecuación fue establecida por Stewart. Especificaciones

de tubería Esfuerzo

permisible (50% del esfuerzo de fluencia)(MPa)

Esfuerzo de fluencia (MPa)

Esfuerzo de ruptura a la tensión (MPa)

ASTM A36 124 248 400 ASTM A238 GR.C 103 207 379 GR D 114 228 414 ASTM A570 GR.30

103 207 338

GR.33 114 228 358 GR.36 124 248 365 GR.40 138 276 379 GR.45 155 310 414 GR.50 172 345 448 ASTM A572 GR.42

145 290 414

GR.50 172 345 448 GR.60 207 414 517

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ASTM A53 GR. A 103 207 331 GR.B 121 241 414 ASTM A53 GR.A 103 207 331 GR.B 121 241 414 ASTM A139 GR.A 103 207 331 GR.B 121 241 414 GR.C 145 290 414 GR.D 159 317 414 GR.E 179 358 455 API ‘-GR.A25 86 172 310 GR.A 103 207 331 GR.B 121 241 414 GR.X42 145 290 414 GR.X46 159 317 434 GR.X52 179 358 455 GR.X56 193 386 490 GR.X60 207 414 517 Tabla 4.1 Esfuerzos permisibles, de fluencia y ruptura para tubos diferentes grados de acero.

Pc ……………….. (Ec.4.6)

Esta fórmula se aplica cuando d/t es mayor de 45 y Pc es menor de 3.92 Mpa, también cuando el acero tiene un esfuerzo de fluencia de al menos de 186 MPa y la longitud entre elementos rigidizantes es de 6 diámetros o más. 4.2 Esfuerzos Permisibles.

Con relación a la presión interna, cabe señalar que una buena práctica consiste en limitar el esfuerzo actuante a un 50 % del esfuerzo de fluencia (fy), bajo la presión máxima de diseño. El esfuerzo que produce el golpe de ariete más la presión interna no debe rebasar el 75% del esfuerzo de fluencia Los esfuerzos permisibles, de fluencia y de ruptura, de acuerdo con la especificación de la tubería, son los que se muestran en la tabla 6.1

4.3 Tubería enterrada.

Los esfuerzos predominantes en una tubería son de dos tipos: de membrana y de flexión. Los esfuerzos de membrana se refieren a las fuerzas internas resultantes que están alojadas en la superficie media del cascarón, mientras los esfuerzos de flexión se deben al peso de la tubería y fluido. En las tuberías enterradas los esfuerzos de flexión son mínimos debido al soporte continuo del suelo.

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Las tuberías que operan bajo la acción de presión interna y carga externa, se deberán diseñar con la combinación más desfavorable que se pueda presentar. Estas pueden alcanzar presiones exteriores máximas cuando la presión interna es mínima. A continuación se describen las expresiones para evaluar la deflexión vertical (pandeo), así como la carga total y sus respectivos límites de aceptación. 4.3.1 Determinación de la deflexión vertical. La deflexión vertical provocada por el relleno en una tubería enterrada, se calculará por medio de la ecuación 4.7. El valor obtenido, se compara con la deflexión permisible indicado en la sección

……………….. (Ec.4.7)

Donde:

∆C: es la deflexión de la tubería (mm) D1: Es el factor de retardo, puede tomarse un valor comprendido entre 1.25 y 1.50. K: Es la constante de apoyo, un valor de 0.1 puede tomarse como práctico recomendado. Wc: Es la carga por unidad de longitud de la tubería (N/mm). r: Es el radio del tubo (mm). E: Es el módulo de elasticidad del material de la tubería= 205.940 MPa.

I: Es el momento de inercia de la pared del tubo por unidad de longitud. Para tubo liso vale

(mm). E’: Es el módulo de reacción del suelo. 4.3.2 Análisis de pandeo.

Una tubería enterrada puede colapsarse o pandearse como resultado de la inestabilidad elástica provocada por las cargas aplicadas al tubo. Las acciones externas se suman y se comparan con la carga de pandeo permisible qa de acuerdo a la expresión siguiente: ………………………………………..(Ec.4.8)

Donde: Pv: Es la presión de vacío interna= presión atmosférica- presión absoluta interior del tubo (MPa). hw: Es la altura nivel de aguas freáticas al lomo de la tubería (mm). γw: Es la densidad del agua (9.81 x 10-6 N/mm3). Rw: Es el factor de flotación = 1-0.33 (hw/hr). hr :Es la altura del relleno a lomo de la tubería (mm). Wc: Es la carga vertical del suelo por unidad de longitud (N/mm).

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WL: Es la carga viva sobre la tubería (N/mm). de: Es el diámetro exterior del tubo (mm). qa: Es la carga de pandeo permisible (MPa). Si el nivel de aguas freáticas está por debajo del nivel de la tubería, el término hw se hace cero y el factor de flotación Rw es igual a la unidad. 4.3.3 Criterios límites de aceptación.

La deflexión permisible de la tubería es del 5% del diámetro para evitar el colapso de la misma (el cual ocurre se tiene un pandeo del 10 al 20%). La carga de pandeo permisible qa, se determina mediante la siguiente expresión:

………………..(6.9)

……………….(6.10)

Donde: F.S: Es el factor de seguridad, que estará en función de la relación h/de: =2.5 para hr /de >=2 =3.0 para hr /de < 2 hr :Es la altura del relleno a lomo de la tubería (m). de: Es el diámetro exterior del tubería (mm). Rw: Es el factor de flotación = 1-0.33 (hw/hr). hw: Es la altura desde el nivel de aguas freáticas al lomo de la tubería (mm). B’: Es el coeficiente empírico (adimensional). E’: Es el módulo de reacción del suelo (MPa). E: Es el módulo de elasticidad del material de tubo (MPa). I: Es el momento de inercia de la pared del tubo por unidad de longitud t3b/12 (mm4).

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Conclusión Se requirió el cruzamiento del canal Tepalcates debido al incremento de actividades en la Terminal de Almacenamiento y Regasificación de Gas Natural Licuado (TARGNL), en Manzanillo, en el Estado de Colima, México. Para lograr dicho cruzamiento se plantearon varias propuestas de entre las cuales se descartaron las siguientes opciones:

• La excavación a cielo abierto se requiere una enorme movilización de material, lo cual implica tiempo, inversión en maquinaria, lo cual eleva los costos de la operación y el tiempo de la misma.

• La construcción de un puente para realizar el cruce de las instalaciones existentes, debido a que se requería una gran altura que permitiera la navegación en éste canal.

• El rodear el cuerpo de agua ya que esta operación implicaría un costo demasiado grande al considerar una gran cantidad de tubería y cableado para su ejecución.

Por lo cual se vio la necesidad de buscar una alternativa de cruzamiento que fuera eficaz y económica. Se optó por la Perforación Direccional, ya que aparte de ser eficaz y económica, se puede realizar en un tiempo relativamente corto y mediante un proceso más ordenado que los métodos clásicos. Lo cual podría servir como base para otras ramas de la ingeniería en las cuales, se utilizan procesos aparatosos que podrían ser reemplazados, aportando así en mejoras para la calidad de vida de las personas afectadas. Esto se logra aplicando tecnologías correspondientes a la perforación de pozos petroleros y adecuándolas a las condiciones del suelo específicas de cada proyecto. Dentro de este proceso constructivo, una parte esencial son los estudios preliminares en los que debemos contemplar sondeos que nos lleven a conocer el tipo de suelo, asi como las instalaciones existentes en el mismo, a fin de evitar daños a dichas instalaciones que podrían representar gastos imprevistos en nuestro sistema constructivo. A pesar de las ventajas de la perforación direccional, ésta también representa retos para la ingeniería mexicana, ya que al ser un proceso relativamente nuevo, no se cuenta con una amplia información al respecto, y la maquinaria y equipo utilizado es básicamente extranjero. Lo cual nos incita a visualizar éstos retos, no solo como obstáculos, si no que nos lleva a pensar en ello como una oportunidad para aportar nuevas técnicas de desarrollo de infraestructura y contribuir a la formación de nuevas empresas que sirvan para aportar ingresos al país.

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APENDICES Apéndice A – Conversiones relacionadas con la HDD

Multiplicar Por Para obtener

Acre x pie 43560 Pie cubico Acre x pie 1233.48 Metros cúbicos Barril 35 Galones imperiales Barril 42 Galones americanos Barril 0.1193 Metros cúbicos Pie cubico 0.0283 Metros cúbicos Pie cubico 6.229 Galones imperiales Pie cubico 7.481 Galones americanos Metro cubico 264.17 Galones americanos Metro cubico 35.3144 Pies cúbicos Metro cubico 220.1 Galones imperiales Metro cubico 6.289 Barriles Metro cubico 1000 Litros Metro cubico 2204.6 Libras de agua Metro cubico 1000 Kilogramos de agua Pies cúbicos /segundo 0.02832 Metros cúbicos / segundo Pies 0.3048 Metros Hectáreas 2.471 Acres Kilogramos 2.2046 Libras Kilogramos / hectárea 0.892 Libras por acre Kilo pascales 0.145 Libras por pulgada cuadrada Metro 3.2808 Pies Milla 1.609 Kilómetros Libra 0.45359 Kilogramos Libra por pulgada cuadrada 6.895 Kilo pascales Libras por acre 1.121 Kilogramos / hectárea.

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BIBLIOGRAFIA Alberta Energy and Utilities Board. 2000. Harmonization of Waste Management. ID 2000-03 Alberta Energy and Utilities Board. 2000. Memorandum of Understanding Between the Alberta Energy and Utilities Board and Alberta Environment on Harmonization of Waste Management. ID 2000-03 Alberta Energy and Utilities Board. 1999. Disposal of Drilling Waste Associated With Alberta Energy and Utilities Board (EUB) Regulated Pipeline and/or Other Oil and Gas Related Below Ground Boring Activities. ID 99-05 Alberta Energy and Utilities Board. 1999. Deposition of Oilfield Waste into Landfills. ID 99-04 Alberta Energy and Utilities Board. 1996. Oilfield Waste Management Requirements for the Upstream Petroleum Industry. ID 96-3 Alberta Energy and Utilities Board. 2001. Management of Drilling Wastes Associated with Advanced Gel Chemical Systems. IL 2001-3 Canadian Association of Petroleum Producers. 1996. Guidelines – Hydrostatic Test Water Management. CAPP Pub. #1996-0014. Canadian Pipeline Water Crossing Committee. 1999. Watercourse Crossings. Second Edition. Chevron Chemical Co., LLC. 1999. Technical Note: Horizontal Directional Drilling (Guided Boring) With PLEXCO Pipe. Trenchless Technology Bulletin No. 1. Directional Crossing Contractors Association. 1995a. Guidelines for Successful Mid- Sized Directional Drilling Projects Fisheries and Oceans Canada. 2003. Navigable Waters Protection Program. Pipeline Crossing Guidelines, Central and Arctic Region. Alberta Energy and Utilities Board. 2000. An Update to the Requirements for the Appropriate Management of Oilfield Wastes. ID 2000-04

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TEMA DE TESIStesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/3907/1/APLICACIONDELATEC.pdf · 1.2 Descripción de la Perforación horizontal direccional. 10 1.2.1.1 Planeación pre-sitio. 1.2.1.2