¿Cómo se calculan los empujes máximos admisibles en función del material de la tubería y el terreno?

En una hinca de tubería (microtúnel), el “empuje máximo admisible” se obtiene comparando dos cosas:

1. el empuje necesario de obra (lo que “pide” el terreno y el trazado), y

2. el empuje límite que pueden soportar con seguridad la tubería + juntas, el sistema de empuje y el pozo de ataque.

1) Empuje de diseño (lo que necesitas para avanzar)

Como regla de partida, el empuje de diseño se estima como:
Ed ≈ F_frente + F_fricción + pérdidas (curvatura, juntas, rozamientos locales). Esto se explica en Cómo dimensionar los pozos de ataque y recepción: empuje admisible, izado y logística.

• F_frente: resistencia/“presión de excavación” en el frente × área excavada (y, si aplica, componente hidráulica por nivel freático y presión de agua).

• F_fricción: fricción tubo–terreno a lo largo del tramo hincado. Una forma práctica es:
  F_fricción ≈ τ × (π × D_ext × L)
  donde τ es la fricción perimetral unitaria (muy sensible a terreno y lubricación), D_ext el diámetro exterior y L la longitud hincada.

• Pérdidas: aumentan con curvatura, desviaciones, sellos, arranques/paradas y rozamientos locales.

Clave práctica: la fricción suele ser el término dominante, y se reduce con lubricación (bentonita/polímeros), ver Qué herramientas y máquinas son clave en la hinca de tubería, y con una estrategia de control de geometría y operación (si no, sube el riesgo de bloqueo), ver Riesgos geotécnicos en microtunelación y su mitigación.

2) Empuje máximo admisible (lo que NO debes superar)

El empuje máximo admisible se toma como el mínimo de estos límites:

• Límite estructural de la tubería y, sobre todo, de sus juntas (habitualmente el criterio más “delicado”).
  Se verifica la compresión axial y el aplastamiento/daño en junta, con un enfoque tipo: N_adm, tubo ≈ σ_adm × A (tensión admisible del material × área resistente), aplicando coeficientes y verificaciones de junta según el sistema de tubería.
  Como recordatorio de tipologías, en hinca se usan con frecuencia hormigón armado, acero, polycrete/resina de poliéster y cerámico/gres, ver Hinca de tubería.

• Capacidad del sistema de empuje (cilindros, marco) y de posibles estaciones intermedias.
  En tramos largos, las estaciones intermedias permiten repartir esfuerzos y mantener el empuje por debajo del límite del tubo/junta, tal como se menciona en Hinca de tubería y en Riesgos geotécnicos….

• Capacidad del pozo de ataque y su muro de reacción (estructura que “cierra” el empuje).
  Esto se diseña/valida en Cómo dimensionar los pozos de ataque y recepción y en Qué requisitos de obra civil y de pozos de ataque/recepción exige un proyecto de hinca.

3) Cómo “entra” el terreno en el empuje admisible

El terreno no cambia la resistencia del material de la tubería, pero sí cambia el empuje requerido (Ed) principalmente por:

• Fricción τ (aumenta en terrenos abrasivos, heterogéneos, con mala lubricación o geometrías exigentes; disminuye con buena lubricación).

• Nivel freático y presión de agua (sube F_frente y complica la estabilidad si no se controla).

• Curvatura y desviaciones (generan cargas laterales adicionales y pueden penalizar juntas y rozamiento).

4) Resultado: cómo se decide la viabilidad

La condición de seguridad es: Ed ≤ E_adm, siendo E_adm el mínimo de los límites (tubo/junta, equipo, pozo).
Si no se cumple, las palancas típicas son: reducir longitud entre pozos, mejorar lubricación, ajustar geometría/tolerancias, replantear método/equipo (ver Elección de tuneladora) o incorporar estaciones intermedias.

Si necesitas que lo dejemos “cerrado” para pliego o RFQ (valores, hipótesis y margen), lo más directo es hacerlo desde Asistencia técnica e ingeniería.