GASODUCTO SUR DE TEXAS – TUXPAN ALTAMIRA (MÉXICO)
Marina del Golfo (IMG), se adjudicaba la construcción y operación del gasoducto Sur de Texas – Tuxpan para satisfacer la creciente demanda energética de México.
Dicho gasoducto tiene una capacidad de transporte de 2.600 millones de pies cúbicos diarios (aprox. 74 millones de m3) y transcurre desde la frontera con los Estados Unidos cerca de Brownsville, Texas hasta Tuxpan, en el estado de Veracruz (México).
La ejecución de la conexión tierra-mar se realizó mediante la hinca de tubería de hormigón armado de diámetro interno 2.600 mm con tuneladora tipo escudo cerrado AVN. Dicho emisario serviría para alojar el gasoducto (tubería producto) formado por dos tuberías gemelas de 42 pulgadas, una de entrada y otra de salida, a su paso por la estación de compresión de Altamira.
La conducción submarina, considerada una de las más largas ejecutadas mediante hinca de tubería, cuenta con una longitud total de 2.246 metros.
La ejecución de dicha conducción, llevada a cabo por Europea de Hincas Teledirigidas S.A.U – Eurohinca, comenzó en noviembre de 2017 completando los trabajos de excavación a finales de julio de 2018.
¿QUÉ?
Conducción tierra-mar para la instalación del gasoducto Sur de Texas – Tuxpan a su paso por la estación de compresión de Altamira (México).
¿QUIÉN?
Cliente
Comisión Federal de Electricidad (CFE)
Contratista Principal
Infraestructura Marina del Golfo (IMG)
IMG - Joint Venture TC Energy (anteriormente TransCanada) - IEnova
Contratista Microtúnel
Eurohinca (Europea de hincas teledirigidas S.A.U.)
¿CUÁNDO?
Los trabajos de excavación comenzaron a mediados de noviembre de 2017 y se concluyeron a finales de julio de 2018 alcanzando la posición final del túnel tras excavar 2.246 metros. La instalación del gasoducto a su paso por Altamira se completó satisfactoriamente a principios de enero de 2019.
¿DÓNDE?
Altamira, Tampico, México.
Imagen 1: Situación. Gasoducto Sur de Texas – Tuxpan
¿POR QUÉ?
El gasoducto Sur de Texas – Tuxpan se construyó para satisfacer la demanda energética de México transportando gas natural desde el sur de Texas a las centrales de generación en Tamaulipas y Veracruz y otras áreas de vital importancia del país según establecía su Plan Nacional de Desarrollo (PND).
La conducción submarina tierra-mar ejecutada mediante la hinca de tubería era el cruce más crítico y complejo del proyecto.
Imagen 2: Vista aérea de la plataforma de trabajo, salinas y manglares.
Imagen 3: Ortofoto donde se muestra el trazado en planta del cruce tierra-mar ejecutado.
¿CÓMO?
Para la ejecución de la conexión tierra-mar del gasoducto se descartaron métodos de ejecución convencionales debido a las altas restricciones medioambientales, zona protegida de manglares, varias masas de agua en superficie y la existencia de una barrera de coral cercana a la costa, optándose finalmente por la hinca de tubería como el método más apropiado para cubrir los 2.246 metros de cruce subterráneo, convirtiendo el emisario de Altamira, en el emisario submarino con salida directa al mar más largo del mundo ejecutado hasta la fecha.
Para poder ejecutar la conexión tierra-mar del gasoducto a su paso por Altamira, se construyó una plataforma de trabajo de más de 500 metros de longitud y más de 100 metros de ancho. Sobre la plataforma se construyó el pozo de lanzamiento o ataque, ejecutado mediante muro pantalla o muro Milán con arriostramientos metálicos y vigas de reparto en tres niveles y la rampa de lanzamiento necesaria para la instalación de la tubería producto una vez concluidos los trabajos de excavación y recuperación de la tuneladora del fondo del mar.
El pozo de lanzamiento tenía la particularidad de ser un pozo rectangular de 23,5 metros de longitud entre caras interiores de las pantallas y 12 metros de ancho para poder instalar un sistema de empuje doble para optimizar la ejecución de la excavación permitiendo la instalación simultánea de hasta tres tubos de hormigón armado. La cota de la losa de fondo estaba situada a una profundidad de unos 12 metros respecto de la cota superior de la plataforma de trabajo.
Imagen 4: Planta pozo de ataque con disposición de arriostramientos y viga de reparto.
Para la ejecución del emisario se utilizó una tuneladora (TBM) tipo hidroescudo AVN de Herrenknecht. Dadas las características y longitud de la hinca se diseñó y fabricó un módulo adicional, denominado Push-Module (Módulo de empuje), que permitiera el cambio del modo de instalación del revestimiento del túnel, pasando de hinca de tubería a instalación de anillos de dovela en caso de necesidad, bien al superar la capacidad de empuje o al no poder avanzar con la excavación mediante el hincado de tubería.
Imagen 5: Tuneladora tipo hidroescudo AVN con OD3200 y módulo de empuje de emergencia.
Para la ejecución del emisario se utilizó una tuneladora (TBM) tipo hidroescudo AVN de Herrenknecht. Dadas las características y longitud de la hinca se diseñó y fabricó un módulo adicional, denominado Push-Module (Módulo de empuje), que permitiera el cambio del modo de instalación del revestimiento del túnel, pasando de hinca de tubería a instalación de anillos de dovela en caso de necesidad, bien al superar la capacidad de empuje o al no poder avanzar con la excavación mediante el hincado de tubería.
Imagen 6: Perfil longitudinal de la conducción.
Para el revestimiento del túnel se utilizó tubería de hormigón armado con un diámetro interior y exterior de 2.600 mm y 3.200 mm respectivamente, siendo la longitud de cada tubo de 2,84 metros. Dicha tubería, serviría para alojar el gasoducto (tubería producto), formado por dos líneas gemelas de 42 pulgadas (una de entrada y otra de salida a su paso por la estación de compresión de Altamira) y una línea adicional inferior de 24 pulgadas (aprox. 610 mm) que serviría para realizar la prueba hidrostática y en caso de necesidad futura, ampliar la capacidad del ducto.
Imagen 7: Conjunto de instalación de la tubería producto (gasoducto) en el interior de la tubería de hinca.
Se hincaron un total de 752 tubos y 21 estaciones intermedias cuya longitud, una vez cerradas, era de 4,41 metros.
Los 10 primeros tubos tenían un diseño especial que permitía el cosido entre ellos mediante conexiones atornilladas y uniones con bulones para evitar el giro relativo entre ellos, la finalidad era asegurar que los 30 primeros metros se comportasen como un solo tubo minimizando un posible riesgo de desconexión o asentamiento diferencial durante la fase de rescate e inundación.
Uno de los retos del proyecto fue la elección del sistema de guiado no sólo por la longitud final a ejecutar si no por las características del módulo de empuje (Push Module) instalado tras la tuneladora. La falta de espacio y visibilidad entre la tarjeta ELS (Electronic Laser System) instalada en el primer escudo de la máquina y el conjunto estación intermedia-prismas a instalar en el túnel hizo que se descartara la alternativa del uso del sistema SLS-LT para finalmente utilizar el sistema GNS-HWL, combinación de un giróscopo para calcular la posición horizontal y un nivel de agua para calcular la posición vertical de la tuneladora.
El sistema de guiado seleccionado funcionó correctamente y no condicionó el avance de la excavación a pesar de no contar con referencias previas para longitudes mayores a 2.000 metros.
Durante la fase de excavación se afrontaron diferentes retos, uno de ellos fue el levantamiento (conocido en inglés como upheaval) progresivo del túnel en los primeros 200 m donde predominaba una capa de gran potencia de arcillas muy plásticas.
La elevación máxima registrada estuvo cerca de superar los 600 mm en algunos puntos como se muestra a continuación.
Imagen 8: Mediciones del levantamiento en los primeros 200 metros del túnel.
Dicho levantamiento condicionaba el avance del túnel y la seguridad estructural del mismo, así como la posterior instalación del gasoducto.
Durante la fase de excavación se realizaron varias actuaciones para contrarrestar el levantamiento, como el lastrado de la sección afectada desde el interior del túnel, la construcción de una plataforma de sobrecarga en superficie para aumentar el peso de las tierras sobre la clave del túnel en la zona más afectada por el levantamiento y la más eficaz, la extracción de material desde el interior del túnel mediante válvulas de 2” instaladas en la parte inferior del túnel, ésta última en combinación con las anteriores ayudó a mantener el levantamiento dentro de las tolerancias establecidas permitiendo completar la construcción de la conducción.
Imagen 9: Construcción de la plataforma de sobrecarga sobre el trazado del túnel.
Finalmente, tras completar la excavación del túnel, se realizaron extracciones de material hasta llevar a la conducción dentro de las tolerancias de instalación del gasoducto en la sección afectada y como medida de contingencia adicional se realizó un tratamiento del terreno mediante la inyección de resinas para minimizar los posibles asientos consecuencia de la alteración del terreno durante la extracción de material.
Otra de las claves de la ejecución de la conexión tierra-mar fue el papel que jugaron los fluidos de perforación y lubricación, particularmente estos últimos, al alcanzar la posición final con una fuerza de empuje por debajo de la previsión inicial del proyecto. Al final de la excavación la fuerza de empuje necesaria para empujar todo el túnel desde el pozo de ataque, sin usar ninguna estación intermedia, era de sólo 900 ton.
Imagen 10: Fuerzas de empuje vs. Distancia de túnel ejecutada.
Como se aprecia en el gráfico anterior, las fuerzas de empuje medias fueron de aproximadamente 0,65 ton/metro (línea roja).
La ejecución del emisario de Altamira se completó con el rescate de los dos módulos principales, tuneladora y Push-Module, para ello fue necesario realizar dos operaciones de rescate, una primera donde se recuperó la tuneladora y otra para recuperar el Push-Module.
La recuperación de la TBM se llevó a cabo tras inundar el espacio entre cuerpos (TBM y Push-Module) y accionar los seis cilindros frontales alojados en el Push-Module, previamente la tuneladora se había presurizado a 1,5 bar para igualar la altura de la columna de agua en el punto de llegada y evitar la entrada de agua al interior de la tuneladora. Una vez izada, la embarcación encargada del rescate emplazó la tuneladora en una embarcación auxiliar para su traslado a puerto.
El rescate del Push-Module se realizó tras inundar el túnel en toda su longitud hasta la rampa de lanzamiento y accionar los 6 cilindros posteriores del Push-Module separando éste del túnel. Al igual que se realizó con la tuneladora, tras el izado, se emplazó el Push-Module en una embarcación auxiliar para ser transportado a puerto concluyendo así las operaciones de rescate.
Imagen 11: Izado de la tuneladora desde la embarcación principal.
Imagen 12: Emplazamiento de la tuneladora en la cubierta de la embarcación auxiliar.
Héctor Trigal
DATOS TÉCNICOS DEL TÚNEL
Longitud
2.246 m
Diámetro Interior
2.600 mm
Diámetro Exterior
3.200 mm
Pendiente
Descendente del 2% en la entrada y ascendente del 2% a la salida
Geología
Arcillas de alta plasticidad, limos, material orgánico y arenas
Cota de inicio
-8,5 m (snm)
Cota final
-11,5 m (snm)
Presiones soportadas
1,7 bar
Tuneladora
Hidroescudo AVN (Herrenknecht)
Estaciones intermedias
21
BIBLIOGRAFÍA
Emisario submarino ejecutado mediante la hinca de tubería para la ubicación de gasoducto (Altamira, México). Revista de Obras Públicas (ROP 3624), octubre 2020.
https://www.tcenergia.com/activos/sistema-sur-de-texas-tuxpan/
https://trenchlesstechnology.com/2020-project-of-the-year-new-installation-runner-up/
https://www.napipelines.com/building-big-microtunneling-terratest-world-record-project/