manual de agua potable, alcantarillado y to (mapas)

Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento

Alcantarillado Sanitario

Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento:

Alcantarillado sanitarioComisin Nacional del Agua

Diciembre de 2009 www.conagua.gob.mx

ADVERTENCIA Se autoriza la reproduccin sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando la fuente. Esta publicacin forma parte de los productos generados por la Subdireccin General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento cuyo cuidado editorial estuvo a cargo de la Coordinacin General de Atencin Institucional, Comunicacin y Cultura del Agua de la Comisin Nacional del Agua. Ttulo: Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento: Alcantarillado sanitario Autor: Comisin Nacional del Agua Insurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El Bajo C.P. 04340, Coyoacn, Mxico, D.F. Tel. (55) 5174-4000 www.conagua.gob.mx Editor: Secretara de Medio Ambiente y Recursos Naturales Boulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines de la Montaa, C.P 14210, Tlalpan, Mxico, D.F. Participacin El presente manual fue elaborado con la participacin de las siguientes empresas y asociaciones: 3PC, S.A. de C.V. Amitech Mxico, S.A. de C.V. Asociacin de Fabricantes de Tuberas de Concreto, A.C. (ATCO) Instituto Mexicano de Fibro Industrias, A.C. (INFI) Asociacin Mexicana de Industrias de Tuberas Plsticas, A.C. (AMITUP) Asociacin Nacional de Empresas de Agua y Saneamiento de Mxico, A.C. (ANEAS) Asociacin Nacional de Fabricantes de Tuberas de Polietileno, A.C. (ANFATUP) Cmara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero (CANACERO) Centro de Normalizacin y Certificacin de Productos, A.C. (CNCP) Certificacin Mexicana, S.C. (CERTIMEX) Rotoplas, S.A de C.V. Sociedad de Fabricantes Nacionales de Tuberas de Polietileno y Polipropileno, S.C. (SOFANTUP) Informacin La informacin y datos asentados en el presente Manual son responsabilidad de la CONAGUA y de las empresas y asociaciones participantes Impreso en Mxico Distribucin gratuita. Prohibida su venta. Queda prohibido el uso para fines distintos al desarrollo social.

MensajePara dar soporte al Objetivo Estratgico del Plan Nacional de Desarrollo 2007-2012, que se refiere a incrementar la cobertura de servicios de agua potable y saneamiento del pas, as como apoyar el logro del Objetivo 2 del Programa Nacional Hdrico 2007-2012, de incrementar el acceso y calidad de los servicios de agua potable, alcantarillado y saneamiento, con sus lneas estratgicas de incrementar el nmero de habitantes con servicios de agua potable y alcantarillado en comunidades rurales y urbanas, induciendo la sostenibilidad de los servicios a las poblaciones, la CONAGUA en apoyo a los organismos operadores de agua potable, alcantarillado y saneamiento actualiza diferentes aspectos del Manual de Agua Potable Alcantarillado y Saneamiento (MAPAS) con el propsito de brindar el servicio a los ingenieros, tcnicos y operadores responsables del diseo, construccin, operacin y mantenimiento de los sistemas de agua potable, alcantarillado y saneamiento.

ContenidoIntroduccin..............................................................................................................................................1 Definiciones ..............................................................................................................................................2 1. Caractersticas.......................................................................................................................................5 1.1 Sistemas de alcantarillado ......................................................................................................................... 5 1.1.1 Clasificacin ........................................................................................................................................ 5 1.1.2 Red de atarjeas..................................................................................................................................... 8 1.1.3. Colectores e interceptores ................................................................................................................10 1.1.4 Emisores ..............................................................................................................................................10 1.1.4.1 Emisores a gravedad....................................................................................................................10 1.1.4.2 Emisores a presin ......................................................................................................................10 1.1.5 Modelos de configuracin para colectores, interceptores y emisores.............................................10 1.1.5.1 Modelo perpendicular .................................................................................................................10 1.1.5.2 Modelo radial ...............................................................................................................................11 1.1.5.3 Modelo de interceptores .............................................................................................................11 1.1.5.4 Modelo de abanico.......................................................................................................................11 2. Componentes de un sistema de alcantarillado....................................................................................12 2.1 Tuberas ....................................................................................................................................................12 2.1.1 Acero ...................................................................................................................................................13 2.1.1.1 Proteccin de superficie interior y exterior de tubera de acero .............................................. 19 2.1.2 Concreto simple (CS) y concreto reforzado (CR) ............................................................................ 19 2.1.2.1 Cemento ...................................................................................................................................... 19 2.1.2.2 Refuerzo (armazn)..................................................................................................................... 19 2.1.2.3 Agregados..................................................................................................................................... 19 2.1.2.4 Agua..............................................................................................................................................20 2.1.3 Concreto reforzado con revestimiento interior(CRRI).....................................................................26 2.1.4 Polister Reforzado con fibra de vidrio(PRFV) ................................................................................27 2.1.5 Poli(cloruro de vinilo) (PVC) (pared slida y estructurada)............................................................29 2.1.5.1 Tipos de pared estructurada en tubera de poli(cloruro de vinilo)(PVC) .................................30 2.1.5.2 Informacin especfica de la tubera poli(cloruro de vinilo) (PVC)........................................... 31 2.1.6. Tuberas de fibrocemento(FC) ..........................................................................................................36 2.1.7. Tubera de polietileno de alta densidad (PEAD)...............................................................................39 2.2 Obras accesorias........................................................................................................................................42 2.2.1 Descarga domiciliaria..........................................................................................................................42 2.2.2 Pozos de visita ....................................................................................................................................49

2.2.2.1 Pozos prefabricados de materiales plsticos ..............................................................................51 2.2.2.2 Pozos prefabricados de polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV)..................................52 2.2.2.3 Pozos construidos en sitio...........................................................................................................54 2.2.3 Estructuras de cada ...........................................................................................................................58 2.2.4 Sifones invertidos ...............................................................................................................................58 2.2.5 Cruces elevados ..................................................................................................................................60 2.2.6 Cruces subterrneos con carreteras y vas de ferrocarril..................................................................60 2.2.7 Cruces subterrneos con ros, arroyos o canales ..............................................................................61 2.3 Estaciones de bombeo .............................................................................................................................61 2.3.1 Crcamo de bombeo...........................................................................................................................61 2.3.2 Subestacin elctrica..........................................................................................................................61 2.3.3 Equipo de bombeo..............................................................................................................................62 2.3.4 Motor elctrico ................................................................................................................................... 63 2.3.5 Controles elctricos ............................................................................................................................63 2.3.6 Arreglo de la descarga ........................................................................................................................ 63 2.3.7 Equipo de maniobras .......................................................................................................................... 63 3. Diseo hidrulico .................................................................................................................................64 3.1 Generalidades............................................................................................................................................64 3.1.1 Topografa ..........................................................................................................................................64 3.1.2 Planos ..................................................................................................................................................65 3.1.2.1 Planos topogrficos .....................................................................................................................65 3.1.2.2 Plano de pavimentos y banquetas ..............................................................................................65 3.1.2.3 Plano actualizado de la red..........................................................................................................65 3.1.2.4 Plano de agua potable .................................................................................................................65 3.1.2.5 Planos de uso actual del suelo ....................................................................................................65 3.1.2.6 Plano predial.................................................................................................................................65 3.1.2.7 Plano de uso futuro del suelo......................................................................................................65 3.1.2.8 Planos de infraestructura adicional existente ............................................................................66 3.1.3 Gastos de diseo.................................................................................................................................66 3.1.3.1 Gasto medio .................................................................................................................................66 3.1.3.2 Gasto mnimo ............................................................................................................................... 67 3.1.3.3 Gasto mximo instantneo ......................................................................................................... 67 3.1.3.4 Gasto mximo extraordinario .....................................................................................................68 3.1.4 Variables hidrulicas ...........................................................................................................................68 3.1.4.1 Velocidades .................................................................................................................................68 3.1.4.2 Pendientes....................................................................................................................................68 3.1.4.3 Dimetros.....................................................................................................................................70 3.1.5 Profundidades de zanjas.....................................................................................................................70 3.1.5.1 Profundidad mnima.....................................................................................................................70 3.1.5.2 Profundidad mxima....................................................................................................................70 3.1.6 Obras accesorias..................................................................................................................................71 3.1.6.1 Pozos de visita..............................................................................................................................71 3.1.6.2 Estructuras de cada.....................................................................................................................73

3.1.7 Conexiones..........................................................................................................................................73 3.2 Diseo hidrulico ...................................................................................................................................... 76 3.2.1 Formulas para el diseo...................................................................................................................... 76 3.2.2 Metodologa para el diseo hidrulico ..............................................................................................77 3.2.2.1 Planeacin general .......................................................................................................................77 3.2.2.2 Definicin de reas de proyecto .................................................................................................77 3.2.2.3 Sistema de alcantarillado existente ............................................................................................77 3.2.2.4 Revisin Hidrulica de la red existente.......................................................................................77 3.2.2.5 Proyecto ......................................................................................................................................77 3.3 Red de atarjeas..........................................................................................................................................78 3.4 Colectores e interceptores .......................................................................................................................78 3.5 Emisores ....................................................................................................................................................79 3.5.1 Emisores a gravedad...........................................................................................................................79 3.5.1.1 Gastos de diseo ..........................................................................................................................79 3.5.2 Emisores a presin .............................................................................................................................79 3.5.2.1 Diseo de instalaciones mecnicas y elctricas .........................................................................79 3.5.2.2 Diseo de la tubera a presin.....................................................................................................79 4. Estructura de descarga ........................................................................................................................80 4.1 Aspectos por considerar en el proyecto..................................................................................................80 4.2 Sitios de vertido previo tratamiento .......................................................................................................80 4.2.1 Vertido en corrientes superficiales ....................................................................................................80 4.2.2 Vertido en terrenos ............................................................................................................................81 4.2.3 Vertido en el mar ................................................................................................................................81 4.2.4 Vertido en lagos y lagunas .................................................................................................................82 4.2.5 Recarga de aguas subterrneas por medio de pozos de absorcin..................................................82 5. Hermeticidad........................................................................................................................................83 6. Recomendaciones de construccin y operacin..................................................................................84 6.1 Recomendaciones de construccin..........................................................................................................84 6.1.1 Excavacin de zanja............................................................................................................................84 6.1.1.1 Ancho de zanja.............................................................................................................................85 6.1.1.2 Sistemas de proteccin de zanjas ...............................................................................................85 6.1.2 Plantilla o cama...................................................................................................................................86 6.1.3 Instalacin de tubera .........................................................................................................................86 6.1.3.1 Instalacin de tuberas de concreto simple y reforzado ............................................................87 6.1.3.2 Instalacin de tuberas de fibrocemento ....................................................................................94 6.1.3.3 Instalacin de tuberas de poli(cloruro de vinilo) (PVC) ...........................................................95 6.1.3.4 Instalacin de tubera de polietileno de alta densidad (PEAD).................................................96 6.1.3.5 Instalacin de tubera de PRFV..................................................................................................107 6.1.4 Relleno de la zanja .............................................................................................................................116 6.1.4.1 Relleno de la zanja en tuberas rgidas .......................................................................................116 6.1.4.2 Relleno de la zanja en tuberas flexibles....................................................................................117

6.1.5 Pruebas de campo en lneas de alcantarillado construidas con tubera rgida................................117 6.1.5.1 Prueba de hermeticidad..............................................................................................................117 6.1.6 Pruebas de campo en lneas de alcantarillado construidas con tubera flexible.............................117 6.1.6.1 Prueba de hermeticidad..............................................................................................................117 6.1.6.2 Prueba de flexin diametral ......................................................................................................118 6.2 Recomendaciones de operacin .............................................................................................................119 6.2.1 Mantenimiento preventivo y correctivo ..........................................................................................119 6.2.1.1 Desazolve con equipo manual....................................................................................................119 6.2.1.2 Desazolve con equipo hidroneumtico .....................................................................................119 Bibliografa ..............................................................................................................................................121 Apndice informativo. Normas Mexicanas Aplicables............................................................................122

IntroduccinEn el desarrollo de las localidades urbanas, sus servicios en general se inician con un precario abastecimiento de agua potable y van satisfaciendo sus necesidades con base en obras escalonadas en bien de su economa. Como consecuencia se presenta el problema del desalojo de las aguas servidas o aguas residuales. Se requiere as la construccin de un sistema de alcantarillado sanitario para conducir las aguas residuales que produce una poblacin, incluyendo el comercio, los servicios y a la industria a su destino final. Un sistema de alcantarillado sanitario est integrado por todos o algunos de los siguientes elementos: atarjeas, colectores, interceptores, emisores, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo, descarga final y obras accesorias. El destino final de las aguas servidas podr ser, previo tratamiento, desde un cuerpo receptor hasta el reso o la recarga de acuferos, dependiendo del tratamiento que se realice y de las condiciones particulares de la zona de estudio. Los desechos lquidos de un ncleo urbano, estn constituidos, fundamentalmente, por las aguas de abastecimiento despus de haber pasado por las diversas actividades de una poblacin. Estos desechos lquidos, se componen esencialmente de agua, ms slidos orgnicos e inorgnicos disueltos y en suspensin mismos que deben cumplir con la norma oficial mexicana NOM002-SEMARNAT vigente, que establece los lmites mximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales provenientes de la industria, actividades agroindustriales, de servicios y del tratamiento de aguas residuales a los sistemas de drenaje y alcantarillado urbano o municipal. El encauzamiento de aguas residuales evidenca la importancia de aplicar lineamientos tcnicos, que permitan elaborar proyectos de alcantarillado sanitario, eficientes, seguros, econmicos y durables, considerando que deben ser auto limpiantes, autoventilantes e hidrulicamente hermticos a la exfiltracin e infiltracin. Los lineamientos que aqu se presentan, son producto de la recopilacin de publicaciones tcnicas elaboradas

y aplicadas en el pas, por las distintas dependencias, organismos, asociaciones y cmaras relacionadas con la normativa del sector. Como en todo proyecto de ingeniera, para el sistema de alcantarillado sanitario, se deben plantear las alternativas necesarias, definiendo a nivel de esquema las obras principales que requieran cada una de ellas. Se deben considerar los aspectos constructivos y los costos de inversin para cada una de ellas con el propsito de seleccionar la alternativa que asegure el funcionamiento y la durabilidad adecuada con el mnimo costo integral en el horizonte del proyecto. El periodo de diseo para un sistema de alcantarillado sanitario debe definirse de acuerdo a los lineamientos establecidos para cada proyecto por las autoridades locales correspondientes. En el dimensionamiento de los diferentes componentes de un sistema de alcantarillado, se debe analizar la conveniencia de programar las obras por etapas, existiendo congruencia entre los elementos que lo integran y entre las etapas que se propongan para este sistema, considerando en todo momento que la etapa construida pueda entrar en operacin, y la cobertura del sistema de distribucin del agua potable. El diseo hidrulico debe realizarse para la condicin de proyecto, pero siempre considerando las diferentes etapas de construccin que se tengan definidas. Los equipos electro-mecnicos en las estaciones de bombeo (cuando se requieran) y en la planta de tratamiento, deben obedecer a un diseo modular, que permita su construccin por etapas y puedan operar en las mejores condiciones de flexibilidad, de acuerdo con los gastos mnimos, medios y mximos determinados a travs del perodo de diseo establecido para el proyecto. En el diseo de un sistema de alcantarillado sanitario se debe conocer la infraestructura existente en la localidad (agua potable, ductos de gas, telfono, energa elctrica, alcantarillado pluvial, etc.) para evitar que las tuberas diseadas coincidan con estas instalaciones, y asegurar que, en los cruces con la red de agua potable, la tubera del alcantarillado siempre se localice por debajo de sta. Reconociendo la importancia del tratamiento de las aguas residuales para su reutilizacin es indispensable contar con sistemas de alcantarillado pluvial y sanitario independientes que garanticen la operacin adecuada de ambas redes y de las plantas de tratamiento.

Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento: Alcantarillado sanitario

1

DefinicionesAguas residuales domsticas.- Son aquellas provenientes de inodoros, regaderas, lavaderos, cocinas y otros elementos domsticos. Estas aguas estn compuestas por slidos suspendidos (generalmente materia orgnica biodegradable), slidos sedimentables (principalmente materia inorgnica), nutrientes, (nitrgeno y fosforo) y organismos patgenos. Aguas residuales industriales.- Se originan de los desechos de procesos industriales o manufactureros y, debido a su naturaleza, pueden contener, adems de los componentes antes mencionados en las aguas domsticas, elementos txicos tales como plomo, mercurio, nquel, cobre, solventes, grasas y otros, que requieren ser removidos en vez de ser vertidos al sistema de alcantarillado Aguas de lluvias.- Provienen de la precipitacin pluvial y, debido a su efecto de lavado sobre tejados, calles y suelos, y la atmosfera pueden contener una gran cantidad de slidos suspendidos; algunos metales pesados y otros elementos qumicos txicos. Acero.- es la aleacin de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composicin de la aleacin, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Albaal interior.- Es la tubera que recoge las aguas residuales de una edificacin y termina generalmente en un registro. Alcantarillado sanitario.- Un sistema de alcantarillado consiste en una serie de tuberas y obras complementarias, necesarias para recibir, conducir, ventilar y evacuar las aguas residuales de la poblacin. De no existir estas redes de recoleccin de agua, se pondra en grave peligro la salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiolgicas y, adems, se causaran importantes prdidas materiales.

Atarjea.- Es la tubera que recoge las aguas residuales de las descargas domiciliarias o albaal exterior para entregarlas al colector por medio de un pozo de visita. Brocal.- Dispositivo sobre el que se asienta una tapa, que permite el acceso y cierre de un pozo de visita en su parte superior o a nivel de piso, el cual se apoya por fuera de la boca de acceso del pozo de visita. Cabeza de atarjea.- Extremo inicial de una atarjea. Colector.- Es la tubera que recoge las aguas residuales de las atarjeas. Puede terminar en un interceptor, en un emisor o en la planta de tratamiento. No es conveniente conectar los albaales (tuberas de 15 y 20 cm) directamente a un colector de dimetro mayor a 76 cm, debido a que un colector mayor a este dimetro generalmente va instalado profundo; en estos casos el diseo debe prever atarjeas paralelas madrinas a los colectores, en las que se conecten los albaales de esos dimetros, para luego conectarlas a un colector, mediante un pozo de visita. Concreto reforzado con revestimiento interior.- Se compone de los mismos materiales que el concreto reforzado, y adicionalmente, en el momento de su fabricacin, se le coloca una camisa de material plstico laminado, hecha de PVC o polietileno de alta densidad, cuyos anclajes internos lograran una adherencia mecnica y permanente al concreto. Concreto reforzado.- Se compone de un aglutinante, Cemento, agua, y agregados (arena y grava) para formar una masa semejante a una roca una vez que la mezcla ha fraguado, debido a la reaccin qumica entre el cemento y el agua, con material de refuerzo, normalmente acero de alta resistencia, para mejorar la resistencia del los elementos fabricados con estos materiales. Concreto simple.- Se compone de un aglutinante, Cemento y agua, y agregados (arena y grava) para formar una masa semejante a una roca una vez que la mezcla ha fraguado, debido a la reaccin qumica entre el cemento y el agua. Conduccin por bombeo (presin).- La conduccin por bombeo es necesaria cuando se requiere adicionar

2


energa para obtener el gasto de diseo. Este tipo de conduccin se usa generalmente cuando la elevacin del agua es menor a la altura piezomtrica requerida en el punto de entrega. El equipo de bombeo proporciona la energa necesaria para lograr el transporte del agua. Conduccin por bombeo-gravedad.- Si la topografa del terreno obliga al trazo de la conduccin a cruzar por partes ms altas que la elevacin de la superficie del agua, conviene analizar la colocacin de un tanque intermedio en ese lugar. La instalacin de dicho tanque ocasiona que se forme una conduccin por bombeogravedad, donde la primera parte es por bombeo y la segunda por gravedad Conduccin por gravedad.- Una conduccin por gravedad se presenta cuando la elevacin del agua es mayor a la altura piezomtrica requerida o existente en el punto de entrega del agua, el transporte del fluido se logra por la diferencia de energas disponible. Contaminacin de un cuerpo de agua.- Introduccin o emisin en el agua, de organismos patgenos o sustancias txicas, que demeriten la calidad del cuerpo de agua. Cruce elevado.- Estructura utilizada para cruzar una depresin profunda como es el caso de algunas caadas o barrancas de poca anchura. Descarga domiciliaria o albaal exterior.- Instalacin que conecta el ltimo registro de una edificacin (albaal interior) a la atarjea o colector. Emisor.- Es el conducto que recibe las aguas de un colector o de un interceptor. No recibe ninguna aportacin adicional en su trayecto y su funcin es conducir las aguas negras a la caja de entrada de la planta de tratamiento. Tambin se le denomina emisor al conducto que lleva las aguas tratadas (efluente) de la caja de salida de la planta de tratamiento al sitio de descarga. Estructuras de cada escalonada.- Son estructuras con cada escalonada cuya variacin es de 50 en 50 cm hasta 2.50 m como mximo; estn provistas de una chimenea a la entrada de la tubera con mayor elevacin de plantilla y otra a la salida de la tubera con la menor elevacin

de plantilla. Se emplean en tuberas con dimetros de 0.91 a 3.05 m. Estructura de descarga.- Obra de salida o final del emisor que permite el vertido de las aguas residuales a un cuerpo receptor; puede ser de dos tipos, recta y esviajada. Fibrocemento.- Es un material utilizado en la construccin, constituido por una mezcla de cemento y fibras de refuerzo, para mejorar la resistencia de los elementos fabricados con estos materiales. Flujo por gravedad.- Movimiento de un flujo debido una diferencia de altura. Flujo por presin.- Movimiento de un flujo debido al empleo de una bomba que genera un aumento de presin despus de pasar el fluido por sta o cuando la tubera trabaja por gravedad a tubo lleno generando un gradiente hidrulico. Flujo por vaco.- Movimiento de un flujo debido a una variacin de presiones, dentro del conducto se genera una presin por debajo de la presin atmosfrica negativa (vaco), y cuando el fluido es sometido por un lado a una presin positiva el fluido se conducir a la seccin de vaco. Interceptor.- Es la tubera que intercepta las aguas negras de los colectores y termina en un emisor o en la planta de tratamiento. En un modelo de interceptores, las tuberas principales(colectores) se instalan en zonas con curvas de nivel mas o menos paralelas y sin grandes desniveles, y se descargan a una tubera de mayor dimetro (interceptor) generalmente paralelo a alguna corriente natural. Poli(cloruro de vinilo) (PVC).- Polmero termoplstico, orgnico obtenido por polimerizacin del cloruro de vinilo. Polister.- Es un material termoplstico que pertenece a la familia de los Estirnicos, distinguindose por su elevada transparencia y brillo principalmente.


3

Polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV).- Es una tubera compuesta de tres materias primas bsicas. La primera son dos tipos de refuerzo de fibra de vidrio (fibra de vidrio cortada y fibra de vidrio continua) para lograr resistencia circunferencial y axial; Arena silcica que es utilizada para aumentar la rigidez y se aplica al eje neutro y finalmente la resina en el revestimiento interno y externo del tubo. Polietileno de alta densidad (PEAD).- Polmero termoplstico, perteneciente a la familia de los polmeros olefinicos, obtenido por polimerizacin del etileno. Pozos con cada adosada.- Son pozos de visita comunes, especiales o pozos caja a los cuales lateralmente se les construye una estructura que permite la cada en tuberas de 20 y 25 cm de dimetro con un desnivel hasta de 2.00 m. Pozos con cada.- Son pozos constituidos tambin por una caja y una chimenea a los cuales, en su interior se les construye una pantalla que funciona como deflector del caudal que cae. Se construyen para tuberas de 30 a 76 cm de dimetro y con un desnivel hasta de 1.50 m. Sifn invertido.- Obra accesoria utilizada para cruzar alguna corriente de agua, depresin del terreno, estructura, conducto o viaductos subterrneos, que se encuentren al mismo nivel en que debe instalarse la tubera. Tapa.- Dispositivo que asienta sobre el brocal Tratamiento.- Es la remocin en las aguas residuales, por mtodos fsicos, qumicos y biolgicos de materias en suspensin, coloidal y disuelta. Tubera flexible.- Son aquellas que se deflexionan por lo menos un 2% sin sufrir dao estructural. Materiales de las tuberas flexibles: acero, aluminio, PVC, polietileno, polipropileno, polister reforzado con fibra de vidrio. Tubera rgida.- Se considera tubera rgida aquella que no admite deflexin sin sufrir dao en su estructura. Materiales de las tuberas rgidas: concreto, fibrocemento, hierro fundido y barro.

Vida til.- Tiempo en el cual los elementos de un sistema operan econmicamente bajo las condiciones originales del proyecto aprobado y de su entorno.

4


1. Caractersticas1.1 Sistemas de alcantarillado1.1.1 ClasificacinLos sistemas de alcantarillado pueden ser de dos tipos: convencionales o no convencionales. Los sistemas de alcantarillado sanitario han sido ampliamente utilizados, estudiados y estandarizados. Son sistemas con tuberas de grandes dimetros que permiten una gran flexibilidad en la operacin del sistema, debida en muchos casos a la incertidumbre en los parmetros que definen el caudal: densidad poblacional y su estimacin futura, mantenimiento inadecuado o nulo. Los sistemas de alcantarillado no convencionales surgen como una respuesta de saneamiento bsico de poblaciones de bajos recursos econmicos, son sistemas poco flexibles, que requieren de mayor definicin y control en los parmetros de diseo, en especial del caudal, mantenimiento intensivo y, en gran medida, de la cultura en la comunidad que acepte y controle el sistema dentro de las limitaciones que stos pueden tener. 1. Los sistemas convencionales de alcantarillado se clasifican en: Alcantarillado separado: es aquel en el cual se independiza la evacuacin de aguas residuales y lluvia. a) Alcantarillado sanitario: sistema diseado para recolectar exclusivamente las aguas residuales domsticas e industriales. b) Alcantarillado pluvial: sistema de evacuacin de la escorrenta superficial producida por la precipitacin. Alcantarillado combinado: conduce simultneamente las aguas residuales, domesticas e industriales, y las aguas de lluvia. 2. Los sistemas de alcantarillado no convencionales se clasifican segn el tipo de tecnologa aplicada y en general se limita a la evacuacin de la aguas residuales. a) Alcantarillado simplificado: un sistema de alcantarillado sanitario simplificado se disea con los mismos lineamientos de un alcantarillado convencional, pero teniendo en cuenta la posibilidad de reducir dimetros y aumentar distancias entre pozos al disponer de mejores equipos de mantenimiento. b) Alcantarillado condominiales: Son los alcantarillados que recogen las aguas residuales de un pequeo grupo de viviendas, menor a una hectrea, y las conduce a un sistema de alcantarillado convencional. c) Alcantarillado sin arrastre de slidos. Conocidos tambin como alcantarillados a presin, son sistemas en los cuales se eliminan los slidos de los efluentes de la vivienda por medio de un tanque interceptor. El agua es transportada luego a una planta de tratamiento o sistema de alcantarillado convencional a travs de tuberas de dimetro de energa uniforme y que, por tanto, pueden trabajar a presin en algunas secciones. El tipo de alcantarillado que se use depende de las caractersticas de tamao, topografa y condiciones econmicas del proyecto. Por ejemplo, en algunas localidades pequeas, con determinadas condiciones topogrficas, se podra pensar en un sistema de alcantarillado sanitario inicial, dejando correr las aguas de lluvia por las calles, lo que permite aplazar la construccin de un sistema de alcantarillado pluvial hasta que sea una necesidad. Unir las aguas residuales con las aguas de lluvia, alcantarillado combinado, es una solucin econmica inicial desde el punto de vista de la recoleccin, pero no lo ser tanto cuando se piense en la solucin global de saneamiento que incluye la planta de tratamiento de aguas


5

residuales, por la variacin de los caudales, lo que genera perjuicios en el sistema de tratamiento de aguas. Por tanto hasta donde sea posible se recomienda la separacin de los sistemas de alcantarillado de aguas residuales y pluviales. Un sistema de alcantarillado por vaco consiste en un sistema de tuberas, hermticas, que trabajan con una presin negativa, vaco, que conducen las aguas de desecho a una estacin de vaco, de donde son conducidas a un colector que las llevara a una planta de tratamiento o a un vertedero. Un sistema de alcantarillado por vaco consta de cuatro componentes principales: Las lneas de gravedad de las casas a la caja de vlvula. La vlvula de vaco y la lnea de servicio. Las lneas de vaco. La estacin de vaco.

Las lneas de gravedad que se instalan comnmente como parte de un sistema convencional por gravedad son adecuadas para su uso como parte del sistema de alcantarillado por vaco. Las lneas de gravedad de 4 o 6 se instalan generalmente con una pendiente del 2% del edificio hacia la lnea colectora, las cuales debern contar con una lnea de aire. Las lneas por gravedad debern construirse con tubera PVC RD-21, las cuales descargan en un tanque de colector, donde se encuentra la caja de la vlvula de vaco. La vlvula de vaco debe operar sin electricidad. A medida que el nivel de las aguas negras en el tanque se eleva, presuriza el aire contenido en la manguera del sensor. El aire a presin opera la unidad controlador/sensor a travs de una vlvula de tres fases que aplica vaco de la lnea al operador de la vlvula. Este abre la vlvula y activa un temporizador ajustable en el controlador. Despus de un perodo de tiempo preestablecido la vlvula se cierra. Una vez que las aguas negras han sido evacuadas, a travs de las lneas colectoras, una cantidad preestablecida de aire es admitida para proveer la fuerza de propulsin para las aguas negras. Las lneas colectoras de PVC de 3, 4, 6, 8 y 10 se instalan en un perfil en forma de diente de sierra. Las lneas colectoras principales conectan las cajas de vlvula a la estacin colectora. Es comn utilizar tubera PVC

Hidrulica Cdula 40, RD-21 o RD-26, cementadas o con anillo de hule. En este ltimo caso se recomienda un sello de hule tipo Doble-Reiber y solicitar del fabricante que el sello y la tubera hayan sido diseadas para su uso en sistemas por vaco. El material debe ser certificado por el fabricante estableciendo que la tubera y las juntas operarn a un vaco de 24 pulgadas de mercurio y soportan una prueba de vaco a 24 pulgadas de mercurio por un perodo de 4 horas con una prdida no mayor de 1% por hora. La estacin colectora central es el corazn del sistema de drenaje por vaco. La maquinaria instalada es similar a la de una estacin convencional de rebombeo. El equipo principal comprende un tanque colector, bombas de vaco y bombas de descarga. Las bombas de descarga transfieren las aguas residuales del tanque colector, a travs de un emisor, a la planta de tratamiento. El tanque colector se fabrica con placa de acero o fibra de vidrio. Las bombas de descarga de aguas negras - normalmente bombas centrfugas horizontales de crcamo seco-deben disearse para manejar el flujo mximo de diseo. Las bombas de vaco - normalmente bombas de paletas deslizantes y sello de aceite- deben poder proporcionar un rango ltimo de vaco cercano a 29 Hg. La potencia de los motores est en funcin del gasto total pero se encuentra regularmente en el rango de 10 a 25 H.P. Bajo condiciones normales de operacin estas bombas deben trabajar de 2 a 3 horas diarias. Para reas con gastos inusualmente altos se instala un tanque de reserva de vaco entre el tanque colector y las bombas de vaco - normalmente con un volumen de 400 galones - que realiza las siguientes funciones: Reduce la posibilidad de que las bombas de vaco reciban agua en condiciones crticas de operacin. Acta como una reserva de emergencia. Reduce la frecuencia de arranques de las bombas de vaco.

Se usar un sistema dual de bombas de vaco de anillo lquido o de paletas deslizantes. Cada bomba deber poder manejar el volumen de aire de diseo en un rango de vaco de 16 a 20 pulgadas de mercurio. Deber instalarse una vlvula check entre el tanque colector y

6


las bombas de vaco. Finalmente cada bomba de vaco deber contar con una tubera de expulsin de aire individual hacia fuera de la estacin. Las bombas de vaco deben disearse para manejar el flujo de las vlvulas de vaco ajustadas a una proporcin aire-lquido 2:1. (en tiempo de admisin). Deber aumentarse un factor que toma en cuenta la expansin del aire en la tubera. Se recomienda un tamao mnimo de 150 CFM a fin de mantener las velocidades altas del sistema y permitir una ms fcil operacin del sistema en caso de algn mal funcionamiento del mismo. Las bombas de descarga deben disearse para manejar el gasto mximo extraordinario. El tamao de las bombas de descarga debe calcularse conforme a los procedimientos normales de diseo para lneas a presin.

Sin embargo debe considerarse una carga adicional de 23 pies para vencer la presin negativa de 20 Hg. en el tanque colector. Las bombas deben de contar con sistema de doble sello presurizado y lubricado conforme a las especificaciones normales del fabricante y debern ser del tipo centrfugas horizontales con impulsor inatascable aunque pueden utilizarse bombas sumergibles. Las bombas de descarga debern contar con vlvulas check y vlvulas de cierre que les permitan ser aisladas para operaciones de mantenimiento. Deber instalarse una lnea ecualizadora de 1- de preferencia con tubera transparente- en cada bomba de descarga. Su propsito es eliminar el aire de la bomba e igualar el vaco a ambos lados del impulsor. Esto permite

Tabla 1.1 Cuadro de desempeo del sistema de alcantarillado sanitario por vaco Caracterstica de desempeo Alcantarillado sanitario por vaco Requerimiento Mtodo de prueba*

Tubera y conexiones

Pruebas mecnicas

NMX-E-145/1-SCFI-2002 NMX-E-145/3-SCFI-2002 Especificaciones (ASTM-D-1784) (ASTM-D-2665) Dimensiones NMX-E-021-SCFI-2006 Presin hidrulica interna por largo periodo NMX-E-013-CNCP-2004 (ASTM-D-2241) Resistencia al aplastamiento NMX-E-014-CNCP-2006 Presin hidrulica interna a corto periodo NMX-E-016-CNCP-2004 (ASTM D 1599) Resistencia al Impacto NMX-E-029-SCFI-2000 Hermeticidad de la unin espiga campana NMX-E-129-SCFI-2001 (ASTM-D-2672) en tubos y conexiones (ASTM-D-3139) Reversin trmica Temperatura de ablandamiento Vicat Determinacin de metales por adsorcin atmica Contenido de metales pesados Extraccin de metales pesados por contacto con agua Compuestos de Poli(cloruro de vinilo) PVC Resistencia al cloruro de metileno de los tubos de plsticos Hermeticidad del sistema NMX-E-179-CNCP-2004 NMX-E-213-CNCP-2004 NMX-AA-051-SCFI-2001 NMX-BB-093-1989 NMX-E-028-1991 NMX-E-031-CNCP-2009 NMX-E-131-CNCP-2005 (ASTM-D-2665)

Pruebas qumicas

Sistema*Norma vigente o la que la sustituya


7

a la bomba arrancar sin tener que bombear contra la presin negativa en el tanque colector. Se recomienda PVC transparente para las lneas ecualizadoras de manera que cualquier pequea obstruccin o fuga sea claramente visible para el operador. El volumen de operacin del tanque colector es la acumulacin de aguas negras requerido para el arranque de la bomba de descarga. Normalmente su tamao se calcula para que a flujo mnimo, la bomba opere cada 15 minutos. El volumen del tanque colector es de (tres) veces el volumen de operacin con un tamao mnimo de 1,000 galones. Al disear el tanque colector, la succin de las bombas de descarga deber colocarse en la parte ms baja del tanque y lo ms alejada posible de las descargas de aguas negras provenientes de las lneas de vaco. Los codos de las lneas de vaco dentro del tanque debern ser girados en ngulo de modo que descarguen lejos de la succin de las bombas de descarga.

1.1.2 Red de atarjeasLa red de atarjeas tiene por objeto recolectar y transportar las aportaciones de las descargas de aguas residuales domsticas, comerciales e industriales, hacia los colectores e interceptores. La red est constituida por un conjunto de tuberas por las que son conducidas las aguas residuales captadas. El ingreso del agua a las tuberas es paulatino a lo largo de la red, acumulndose los caudales, lo que da lugar a ampliaciones sucesivas de la seccin de los conductos en la medida en que se incrementan los caudales. De esta manera se obtienen en el diseo las mayores secciones en los tramos finales de la red. No es admisible disear reducciones en los dimetros en el sentido del flujo cuando se mantiene la pendiente de la tubera siendo caso contrario cuando la pendiente se incrementa podr disearse un dimetro menor siempre cubriendo el gasto de diseo y los lmites de velocidad. La red se inicia con la descarga domiciliaria o albaal, a partir del paramento exterior de las edificaciones. El dimetro del albaal en la mayora de los casos es de 15 cm, siendo ste el mnimo recomendable, sin embargo, esta dimensin puede variar en funcin de las disposiciones de las autoridades locales. La conexin entre albaal y atarjea debe ser hermtica y la tubera de interconexin debe de tener una pendiente mnima del 1%. En caso de

que el dimetro del albaal sea de 10 cm, se debe considerar una pendiente de 2 %. A continuacin se tienen las atarjeas, localizadas generalmente al centro de las calles, las cuales van recolectando las aportaciones de los albaales. El dimetro mnimo que se utiliza en la red de atarjeas de un sistema de drenaje separado es de 20 cm, y su diseo, en general debe seguir la pendiente natural del terreno, siempre y cuando cumpla con los lmites mximos y mnimos de velocidad y la condicin mnima de tirante. La estructura tpica de liga entre dos tramos de la red es el pozo de visita, que permite el acceso del exterior para su inspeccin y maniobras de limpieza; tambin tiene la funcin de ventilacin de la red para la eliminacin de gases. Las uniones de la red de las tuberas con los pozos de visita deben ser hermticas. Los pozos de visita deben localizarse en todos los cruceros, cambios de direccin, pendiente y dimetro y para dividir tramos que exceden la mxima longitud recomendada para las maniobras de limpieza y ventilacin (ver apartado 2.2.2). Las separaciones mximas entre pozos de visita se indican en el apartado 3.1.6.1 Con objeto de aprovechar al mximo la capacidad de los tubos, en el diseo de las atarjeas se debe dimensionar cada tramo con el dimetro mnimo, que cumpla las condiciones hidrulicas definidas por el proyecto. Para realizar un anlisis adecuado de la red de atarjeas, se requiere considerar, en forma simultnea, las posibles alternativas de trazo y funcionamiento de colectores, emisores y descarga final, como se describe en las secciones correspondientes. Modelos de configuracin de atarjeas y caractersticas tcnicas. El trazo de atarjeas generalmente se realiza coincidiendo con el eje longitudinal de cada calle y de la ubicacin de los frentes de los lotes. Los trazos ms usuales se pueden agrupar en forma general en los siguientes tipos: a) Trazo en bayoneta Se denomina as al trazo que iniciando en una cabeza de atarjea tiene un desarrollo en zigzag o en escalera (ver Figura 1.1).

8


Caractersticas tcnicas Reducir el nmero de cabezas de atarjeas y permite un mayor desarrollo de las atarjeas, con lo que los conductos adquieren un rgimen hidrulico establecido, logrando con ello aprovechar adecuadamente la capacidad de cada uno de los conductos. Requiere de terrenos con pendientes suaves ms o menos estables y definidas. Para este tipo de trazo, en las plantillas de los pozos de visita, las medias caas usadas para el cambio de direccin de las tuberas que confluyen, son independientes y con curvatura opuesta, no debiendo tener una diferencia mayor de 0.50 m entre las dos medias caas.Pozo de visita Atarjeas Cabeza de atarjeas

Caractersticas tcnicas Garantiza aportaciones rpidas y directas de las cabezas de atarjeas a la tubera comn de cada peine, y de stas a los colectores, propiciando rpidamente un rgimen hidrulico establecido. Tiene una amplia gama de valores para las pendientes de las cabezas de atarjeas, lo cual resulta til en el diseo cuando la topografa es muy irregular. Debido al corto desarrollo que generalmente tienen las atarjeas antes de descargar a un conducto mayor, en la mayora de los casos aquellas trabajan por abajo de su capacidad, ocasionando que se desaproveche parte de dicha capacidad. c) Trazo combinado Corresponde a una combinacin de los dos trazos anteriores y a trazos particulares obligados por los accidentes topogrficos de la zona (ver Figura 1.3).Atarjeas Cabeza de atarjeas Pozo de visita

Figura 1.1 Trazo de la red de atarjeas en bayoneta

b) Trazo en peine Se forma cuando existen varias atarjeas con tendencia al paralelismo, empiezan su desarrollo en una cabeza de atarjea, descargando su contenido en una tubera comn de mayor dimetro, perpendicular a ellas (ver Figura1.2).Figura 1.3 Trazo combinado en red de atarjeas

Atarjeas Cabeza de atarjeas

Pozo de visita

Aunque cada tipo de trazo tiene caractersticas particulares respecto a su uso, el modelo de bayoneta tiene cierta ventaja sobre otros modelos, en lo que se refiere al aprovechamiento de la capacidad de las tuberas. Sin embargo este no es el nico punto que se considera en la eleccin del tipo trazo, pues depende fundamentalmente de las condiciones topogrficas del sitio en estudio.

Figura 1.2 Trazo de la red de atarjeas en peine


9

1.1.3. Colectores e interceptoresSon las tuberas que tienen aportacin de las atarjeas de otros colectores (subcolectores) y terminan en un emisor, en la planta de tratamiento o en un sistema de reso. Por razones de economa, los colectores e interceptores deben ser en lo posible una rplica subterrnea del drenaje superficial natural.

1.1.4 EmisoresSon el conducto que recibe las aguas de uno o varios colectores o interceptores. No recibe ninguna aportacin adicional (atarjeas o descargas domiciliarias) en su trayecto y su funcin es conducir las aguas residuales a la planta de tratamiento o a un sistema de reso. Tambin se le denomina emisor al conducto que lleva las aguas tratadas (efluente) de la planta de tratamiento al sitio de descarga. El escurrimiento debe ser por gravedad, excepto en donde se requiere el bombeo para las siguientes condiciones: Elevar las aguas residuales de un conducto profundo a otro ms superficial, cuando constructivamente no es econmico continuar con las profundidades resultantes. Conducir las aguas residuales de una cuenca a otra. Entregar las aguas residuales a una planta de tratamiento o a una estructura determinada de acuerdo a condiciones especficas que as lo requieran.

En estos casos es necesario construir una estacin de bombeo para elevar el caudal de un tramo de emisor a gravedad, a otro tramo que requiera situarse a mayor elevacin o bien alcanzar el nivel de aguas mximas extraordinarias del cuerpo receptor, en cuyo caso el tramo de emisor a presin puede ser desde un tramo corto hasta la totalidad del emisor. El tramo a presin debe ser diseado hidrulicamente debiendo estudiarse las alternativas necesarias para establecer su localizacin ms adecuada, tipo y clase de tubera, as como las caractersticas de la planta de bombeo y la estructura de descarga. En casos particulares, en los que exista en la localidad zonas sin drenaje natural, se puede utilizar un emisor a presin para transportar el agua residual del punto ms bajo de esta zona, a zonas donde existan colectores que drenen por gravedad.

1.1.5 Modelos de configuracin para colectores, interceptores y emisoresPara recolectar las aguas residuales de una localidad, se debe seguir un modelo de configuracin para el trazo de los colectores, interceptores y emisores el cual fundamentalmente depende de: a) b) c) d) La topografa predominante El trazo de las calles El o los sitios de vertido La disponibilidad de terreno para ubicar la planta o plantas de tratamiento.

1.1.4.1 Emisores a gravedad Las aguas residuales de los emisores que trabajan a gravedad generalmente se conducen por ductos cerrados, o bien por estructuras diseadas especialmente cuando las condiciones de proyecto (gasto, profundidad, etc.) lo ameritan. 1.1.4.2 Emisores a presin Cuando la topografa no permite que el emisor sea a gravedad, en parte o en su totalidad, ser necesario recurrir a un emisor a presin. Tambin la localizacin de la planta de tratamiento o del sitio de vertido, puede obligar a tener un tramo de emisor a bombeo. En todos los casos deben de realizarse los anlisis de alternativas que se requieran, tanto para definir los sitios y nmeros de bombeos a proyectar, como el nmero de plantas de tratamiento y sitios de vertido, con objeto de asegurar el proyecto de la alternativa tcnico-econmica ms adecuada, con lo cual se elaboran los planos generales y de alternativas. A continuacin se describen los modelos de configuracin ms usuales. 1.1.5.1 Modelo perpendicular En el caso de una comunidad paralela a una corriente, con terreno con una suave pendiente hacia sta, la mejor

10


forma de colectar las aguas residuales se logra colocando tuberas perpendiculares a la corriente (ver Figura 1.4).

1.1.5.3 Modelo de interceptores Este tipo de modelo se emplea para recolectar aguas residuales en zonas con curvas de nivel ms o menos paralelas, sin grandes desniveles y cuyas tuberas principales (colectores) se conectan a una tubera mayor (interceptor) que es la encargada de transportar las aguas residuales hasta un emisor o una planta de tratamiento (ver Figura 1.6).

In

ce ter

pto

r

Colector

Colector

Colector Drenaje tributarioPTAR

Drenaje tributario

Modelo perpendicularFigura 1.4 Modelo Perpendicular

Colector

Colector Interceptor

Colector

Adicionalmente debe analizarse la conveniencia de conectar los colectores, con un interceptor paralelo a la corriente, para tener el menor nmero de descargas.PTAR

1.1.5.2 Modelo radial En este modelo las aguas residuales fluyen hacia el exterior de la localidad, en forma radial a travs de colectores (ver Figura 1.5).

Figura 1.6 Modelo de Interceptores

1.1.5.4 Modelo de abanico Cuando la localidad se encuentra ubicada en un valle, se pueden utilizar las lneas convergentes hacia una tubera principal (colector) localizada en el interior de la localidad, originando una sola tubera de descarga (ver Figura 1.7).Drenaje tributario

PTAR

Drenaje tributario ColectorPTAR

Colector

Co lec torPTAR

Figura 1.5 Modelo radialPTAR

Colector principal

Figura 1.7 Modelo de abanico


11

2. Componentes de un sistema de alcantarilladoUna red de alcantarillado sanitario se compone de varios elementos certificados, tales como tuberas, conexiones, anillos y obras accesorias: descargas domiciliarias, pozos de visita, estructuras de cada, sifones y cruzamientos especiales. Por otra parte en los sistemas a presin se utilizan estaciones de bombeo para el desalojo de las aguas residuales. La expectativa de vida til de los elementos que conforman una red de alcantarillado sanitario debe ser de al menos 50 aos. Todos los elementos que conforman la red de alcantarillado sanitario y su instalacin deben cumplir con la norma oficial mexicana NOM-001-CONAGUA-1995 Sistema de alcantarillado sanitario Especificaciones de hermeticidad. Cuando alguno de los elementos que conforma la red de alcantarillado sanitario carezca de norma mexicana para regular su calidad se debe asegurar que stos cumplen con las especificaciones internacionales o en su defecto con las del pas de origen (Art. 53 de la Ley Federal sobre Metrologa y Normalizacin). En este subcaptulo se hace una descripcin de cada uno de los componentes de una red de alcantarillado sanitario, sus tipos, caractersticas tcnicas en base a la informacin recopilada con los fabricantes. Las tuberas para alcantarillado sanitario se fabrican de diversos materiales, tales como: 2.1.1 Acero (Tablas 2.1, 2.2., 2.3 y 2.4) 2.1.2 Concreto simple (CS) y concreto reforzado (CR) (Tablas 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 y 2.10) 2.1.3 Concreto reforzado con revestimiento interior (CRRI) 2.1.4 Polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV) (Tablas 2.11 y 2.12) 2.1.5 Poli (cloruro de vinilo) (PVC) (pared slida y estructurada) (Tablas 2.13, 2.14, 2.15, 2.16, 2.17, 2.18, 2.19, 2.20, 2.21 y 2.22) 2.1.6 Fibrocemento (FC) (Tablas 2.23 y 2.24) 2.1.7 Polietileno de alta densidad (PEAD) (Pared slida corrugada y estructurada) (Tablas 2.25 y 2.26) En los sistemas de alcantarillado sanitario a presin se pueden utilizar diversos tipos de tuberas para conduccin de agua potable, siempre y cuando renan las caractersticas para conducir aguas residuales. A continuacin, se detallan las caractersticas de las tuberas de alcantarillado mencionadas y de los sistemas de unin entre tuberas de los diversos materiales utilizados.

2.1 TuberasLa tubera de alcantarillado se compone de tubos y conexiones acoplados mediante un sistema de unin hermtico, el cual permite la conduccin de las aguas residuales. En la seleccin del material de la tubera de alcantarillado, intervienen diversas caractersticas tales como: resistencia mecnica, resistencia estructural del material, durabilidad, capacidad de conduccin, caractersticas de los suelos y agua, economa, facilidad de manejo, colocacin e instalacin, flexibilidad en su diseo y facilidad de mantenimiento y reparacin.

12


2.1.1 AceroTabla 2.1 Informacin general de la tubera de acero Material Tipo de tubo Sin Costura Norma aplicable NMX-B-177 ASTM A 53/A NMX-B-177 NMX-B-184 ISO 3183 (API 5L) Grados B X42 HASTA X60 ASTM A 53/A Y B AWWA C 200 NMX-B-177 NMX-B-182 ISO 3183 (API 5L) ASTM A 53/A ASTM A 134 AWWA C 200 Dimetros nominal (mm) 60 3 mm a 508 mm Sistema de unin Soldadura Longitud total (m) 14 5 m mx.

Con costura recta (longitudinal) Acero

50 mm a 600 mm

Soldadura bridas coples o ranuras (moldeadas o 6 15 a 12 30 m talladas) con junta mecnica

Costura helicoidal

219 mm a 3048 mm

soldadura bridas coples o ranuras (moldeadas 6 a 13 m o talladas) con junta mecnica

Tabla 2.2 Propiedades de la tubera de acero al carbono Parmetro Mdulo de Elasticidad de Young Relacin de Poisson Momento de Inercia seccin circular Rigidez de la tubera Momento de inercia de la seccin transversal de la pared de la tubera por unidad de longitud (b), en cm4/cm = cm3 Mdulo de Seccin E v I PS Ipared S Smbolo 206 800 MPa 0.30 I = /64 (Do4 Di4) 6.7 EIpared /r3 Ipared = t3/12 S = [/(32 x Do)] (Do4 Di4) Valor

Do .- Dimetro exterior de la tubera, Di .- Dimetro interior de la tubera, .- Pi = 3.1416, r.- radio promedio de la tubera, cm, t.- espesor de pared de la tubera, cm.


13

Tabla 2.3 Informacin especfica de la tubera de acero Dimetroexterior Tamao nominal Rigidez Area Modulo de la Momento de transeversal elstico de tubera= inercia interna la seccin [6.7 E Ipared] / r3 cm2 21.631 20.220 19.027 17.795 16.636 33.265 32.432 31.609 30.857 30.210 28.558 27.321 49.440 47.686 45.604 43.732 42.614 86.162 83.615 82.130 81.073 78.587 76.140 74.173 cm4 27.665 32.363 36.090 39.699 42.882 51.343 55.698 59.890 63.632 66.773 74.501 79.999 112.095 125.651 141.107 154.412 162.094 247.06 281.47 301.05 314.78 346.56 376.50 400.03 cm3 9.18 10.73 11.97 13.17 14.28 14.07 15.26 16.41 17.43 18.29 20.41 21.92 25.22 28.27 31.75 34.74 36.47 43.23 49.25 52.68 55.08 59.21 65.88 70.00 MPa 307.93 589.48 957.00 1506.19 2238.07 174.31 238.47 317.75 406.47 496.76 798.83 1107.27 169.48 263.39 420.44 615.19 761.11 76.80 123.48 158.74 188.01 273.23 381.18 490.05

espesor

Dimetro interior

Peso terico

Area de metal

mm

mm 3.91 4.78 5.54 6.35 7.14 3.96 4.37 4.78 5.16 5.49 6.35 7.01 4.78 5.49 6.35 7.14 7.62 4.78 5.56 6.02 6.35 7.14 7.92 8.56

mm 52.48 50.74 49.22 47.60 46.02 65.08 64.26 63.44 62.68 62.02 60.30 58.98 79.34 77.92 76.20 74.62 73.66 104.74 103.18 102.26 101.60 100.02 98.46 97.18

Kg/m 5.44 6.54 7.48 8.45 9.36 6.74 7.40 8.04 8.63 9.14 10.44 11.41 9.92 11.29 12.93 14.40 15.27 12.91 14.91 16.07 16.90 18.87 20.78 22.32

cm2 6.927 8.337 9.531 10.763 11.924 8.589 9.422 10.284 10.997 11.644 13.296 14.533 12.632 14.386 16.468 18.340 19.458 16.446 18.994 20.478 21.535 24.037 26.469 28.436

50

60.30

65

73.00

80

88.9

100

114.3

14


Dimetroexterior

Tamao nominal

espesor

Dimetro interior

Peso terico

Area de metal

Rigidez Area Modulo de la Momento de transeversal elstico de tubera= inercia interna la seccin [6.7 E Ipared] / r3 cm2 133.019 129.849 125.880 123.545 120.491 117.321 114.345 197.908 194.037 190.156 186.459 182.559 178.652 174.976 344.846 342.349 339.730 334.588 330.129 324.485 322.827 319.270 314.349 309.403 304.311 294.680 cm4 461.60 527.91 608.66 655.02 714.33 774.32 829.18 821.43 942.16 1060.83 1171.63 1286.16 1398.45 1501.91 1848.81 2006.03 2127.49 2403.42 2639.30 2933.29 3018.70 3221.11 3448.60 3694.08 3942.76 4401.85 cm3 66.08 75.58 87.14 93.78 102.27 110.85 118.71 97.62 111.96 126.06 139.23 152.84 166.18 178.48 168.76 181.23 194.20 219.39 240.92 267.64 275.55 292.15 314.80 337.20 359.90 401.81 MPa 41.08 65.78 107.46 144.34 200.52 274.57 361.25 23.07 36.84 55.68 79.27 111.24 151.81 199.09 10.25 12.96 16.31 24.56 33.80 48.72 53.88 66.25 86.58 111.22 141.59 215.19

mm

mm 4.78 5.56 6.55 7.14 7.92 8.74 9.52 4.78 5.56 6.35 7.11 7.92 8.74 9.52 4.78 5.16 5.56 6.35 7.04 7.92 8.18 8.74 9.52 10.31 11.13 12.70

mm 130.14 128.58 126.60 125.42 123.86 122.22 120.66 158.74 157.18 155.60 154.08 152.46 150.82 149.26 209.54 208.78 207.98 206.40 205.02 203.26 202.74 201.62 200.06 198.48 196.84 193.70

Kg/m 16.09 18.61 21.77 23.62 26.05 28.57 30.94 19.27 22.31 25.36 28.26 31.32 34.39 37.28 25.26 27.22 29.28 33.31 36.31 41.42 42.55 45.34 49.20 53.08 57.08 64.64

cm2 20.261 23.431 27.399 29.735 32.789 35.958 38.934 24.555 28.426 32.308 36.005 39.905 43.811 47.488 32.184 34.681 37.300 42.442 46.901 52.545 54.203 57.760 62.681 67.627 72.719 82.350

125

139.7

150

168.3

200

219.1


15

Dimetroexterior

Tamao nominal

espesor

Dimetro interior

Peso terico

Area de metal

Rigidez Area Modulo de la Momento de transeversal elstico de tubera= inercia interna la seccin [6.7 E Ipared] / r3 cm2 545.073 541.932 538.636 532.156 526.122 520.365 512.791 508.546 493.785 481.495 775.557 770.334 767.876 760.135 752.434 744.868 740.425 736.956 729.469 721.925 714.136 699.340 932.006 923.477 914.986 906.641 897.910 889.643 881.310 872.702 864.552 856.338 cm4 3623.27 3894.92 4178.33 4730.48 5238.65 5718.10 6340.76 6685.83 7863.16 8816.98 6095.93 6557.30 7039.35 7980.58 8907.57 9809.02 10334.25 10742.03 11615.73 12487.06 13377.18 15041.38 9366.95 10626.43 11868.62 13078.28 14332.13 15508.00 16682.40 17883.95 19010.54 20135.50 cm3 265.44 285.34 306.10 346.56 383.78 418.91 464.52 489.80 576.06 645.93 376.52 405.02 434.80 492.93 550.19 605.87 638.31 663.50 717.46 771.28 826.26 929.05 526.83 597.66 667.53 736.59 806.08 872.22 938.27 1005.85 1069.21 1132.48 MPa 5.23 6.60 8.30 12.47 17.51 23.50 33.42 40.11 70.92 107.28 3.11 3.92 4.93 7.39 10.59 14.56 17.32 19.72 25.67 32.86 41.66 62.84 3.70 5.55 7.95 10.92 14.78 19.23 24.59 31.16 38.44 46.93

mm

mm 4.78 5.16 5.56 6.35 7.09 7.80 8.74 9.27 11.13 12.70 4.78 5.16 5.56 6.35 7.14 7.92 8.38 8.74 9.52 10.31 11.13 12.70 5.56 6.35 7.14 7.92 8.74 9.52 10.31 11.13 11.91 12.70

mm 263.44 262.68 261.88 260.30 258.82 257.40 255.52 254.46 250.74 247.60 314.24 313.48 312.68 311.10 309.52 307.96 307.04 306.32 304.76 303.18 301.54 298.40 344.48 342.90 341.32 339.76 338.12 336.56 334.98 333.34 331.78 330.20

Kg/m 31.62 34.08 36.67 41.75 46.49 51.01 56.96 60.29 71.87 81.52 37.62 40.55 43.63 49.71 55.75 61.69 65.18 67.90 73.78 79.70 85.82 97.43 47.99 54.69 61.35 67.90 74.76 81.25 87.79 94.55 100.94 107.39

cm2 40.278 43.419 46.715 53.194 59.229 64.986 72.559 76.805 91.565 103.855 47.907 51.654 55.588 63.329 71.030 78.596 83.039 86.508 93.995 101.539 109.328 124.124 61.143 69.672 78.163 86.508 95.239 103.506 111.839 120.447 128.597 136.811

250

273.0

300

323.8

350

355.6

16


Dimetroexterior

Tamao nominal

espesor

Dimetro interior

Peso terico

Area de metal

Rigidez Area Modulo de la Momento de transeversal elstico de tubera= inercia interna la seccin [6.7 E Ipared] / r3 cm2 1227.158 1217.368 1207.616 1198.026 1187.986 1178.475 1158.964 1149.570 1140.094 1550.40 1539.39 1528.56 1517.22 1506.47 1495.62 1484.40 1473.76 1463.03 1939.07 1926.76 1914.49 1902.41 1889.75 1877.75 1865.63 1853.10 1841.22 1829.22 cm4 14064.76 15969.34 17851.12 19686.89 21593.24 23384.35 27013.56 28739.31 30465.80 22826.48 25532.93 28176.84 30926.26 33513.15 36105.18 38766.03 41269.29 43777.23 27697.56 31485.21 35236.80 38905.72 42725.36 46323.29 49932.42 53641.67 57135.28 60639.42 cm3 692.16 785.89 878.50 968.84 1062.66 1150.80 1329.41 1414.34 1499.30 998.97 1117.41 1233.12 1353.45 1466.66 1580.10 1696.54 1806.10 1915.85 1090.46 1239.58 1387.28 1531.72 1682.10 1823.75 1971.21 2111.88 2249.42 2387.38 MPa 2.47 3.69 5.28 7.25 9.81 12.75 20.62 25.42 31.01 2.58 3.69 5.07 6.85 8.89 11.36 14.37 17.70 21.57 1.25 1.87 2.68 3.67 4.96 6.43 8.21 10.38 12.78 15.57

mm

mm 5.56 6.35 7.14 7.92 8.74 9.52 11.13 11.91 12.70 6.35 7.14 7.92 8.74 9.52 10.31 11.13 11.91 12.70 5.56 6.35 7.14 7.92 8.74 9.52 10.31 11.13 11.91 12.70

mm 395.28 393.70 392.12 390.56 388.92 387.36 384.14 382.58 381.00 444.30 442.72 441.16 439.52 437.96 436.38 434.74 433.18 431.60 496.88 495.30 493.72 492.16 490.52 488.96 487.38 485.74 484.18 482.60

Kg/m 54.96 62.64 70.30 77.83 85.71 93.17 108.49 115.86 123.30 70.60 79.24 87.75 96.66 105.10 113.62 122.43 130.78 139.20 68.89 78.55 88.19 97.67 107.60 117.02 126.53 136.37 145.70 155.12

cm2 70.016 79.807 89.558 99.148 109.188 118.699 138.210 147.604 157.080 89.901 100.908 111.738 123.814 133.832 144.682 155.903 166.537 177.268 87.763 100.075 112.348 124.427 137.085 149.086 161.201 173.736 185.619 197.616

400

406.4

450

457

500

508


17

Dimetroexterior

Tamao nominal

espesor

Dimetro interior

Peso terico

Area de metal

Rigidez Area Modulo de la Momento de transeversal elstico de tubera= inercia interna la seccin [6.7 E Ipared] / r3 cm2 2802.05 2787.25 2772.67 2757.38 2742.88 2728.23 2713.07 2698.69 2684.16 cm4 54857.79 61442.58 67892.82 74619.28 80965.99 87343.05 93908.24 100102.39 106325.75 cm3 1798.62 2014.51 2225.99 2446.53 2654.62 2863.71 3078.96 3282.05 3486.09 MPa 1.08 1.53 2.10 2.84 3.68 4.69 5.93 7.29 8.88

mm

mm 6.35 7.14 7.92 8.74 9.52 10.31 11.13 11.91 12.70

mm 597.30 595.72 594.16 592.52 590.96 589.38 587.74 586.18 584.60

Kg/m 94.46 106.08 117.51 129.50 140.88 152.37 164.26 175.54 186.94

cm2 120.42 135.23 149.81 165.09 179.59 194.24 209.40 223.78 238.31

600

610

Nota 1: Coeficiente de mannig del tubo de acero con recubrimiento (revestido): 0.011 Nota 2: Coeficiente de mannig del tubo sin recubrimiento (revestido) tubo galvanizado: 0.014

Tabla 2.4 Especificaciones tcnicas de la tubera de acero al carbono, soldada por resistencia elctrica de alta frecuencia (HFW) fabricada bajo ISO 3183 (API 5L), NMX-B-177 Requerimientos de tensin Especificacin Grado de acero L245 (B) L290 (X42) L320 (X46) L360 (X52) L390 (X56) L415 (X60) B Limite elstico, Min., MPa 245 290 320 360 390 415 241 Resistencia a la ltima tensin Min., MPa 415 415 435 460 490 520 414

ISO 3183 (API 5L)

NMX B-177

18


2.1.1.1 Proteccin de superficie interior y exterior de tubera de acero Recubrimiento exterior Recubrimiento Anticorrosivo exterior a base de resina epxica adherida por fusin (FBE.- Fusion Bonded Epoxic) cumpliendo con las Normas CAN/CSA Z245.20, AWWA C-213 y NRF-026-PEMEX. Certificacin: API Especificacin Q1, ISO 9001:2008. Recubrimiento Anticorrosivo exterior Tricapa a base de Polietileno (3LPE.- Three Layer Polyethylene), cumple con Normas CAN/CSA Z245.21, DIN 30670 y NRF026-PEMEX. Certificacin: API Especificacin Q1, ISO 9001:2008. Proteccin interior y exterior

2.1.2 Concreto simple (CS) y concreto reforzado (CR)La tubera de concreto se compone principalmente de un aglutinante de cemento, agregados, acero y agua, a continuacin se describen las caractersticas principales de cada uno 2.1.2.1 Cemento El cemento Tipo RS es un tipo especial de cemento destinado para las estructuras expuestas a la severa accin del sulfato. Posee una tasa menor de evolucin de resistencia que la del cemento portland normal. El tipo RS es un cemento con un contenido mximo permitido de C3A del 5 por ciento, lo que le proporciona una mejor resistencia al sulfato que el cemento tipo portland. 2.1.2.2 Refuerzo (armazn)

Galvanizado de tubera de acero por Inmersin en caliente segn ISO 3183 (API 5L) / ASTM A53 y NMX-B-177. Recubrimientos a base de alquitrn de hulla para el interior y exterior de tuberas de acero, de acuerdo a AWWA C203 Y C210. Recubrimiento interior y exterior de tubera de acero a base de Resinas Epxicas adheridas por Fusin (FBE) cumpliendo con AWWA C-213 Y NRF-026-PEMEX Integridad de ductos de acero a largo plazo

El tubo de concreto se fabrica con o sin armazn de acero conforme a los requerimientos y especificaciones aplicables del proyecto en cuestin. La mayor parte del tubo de concreto se fabrica con el refuerzo de acero. La cantidad de refuerzo de acero es sugerida en las normas NMX-C402-ONNCEE-2004 o se determina por medio de un diseo especial. El tipo de armazn empleado depende de los procesos de produccin y de la disponibilidad 2.1.2.3 Agregados

Para asegurar la integridad y funcionamiento continuo durante largos perodos de tiempo, de los ductos de tubera de acero enterrados en el subsuelo, es necesario adems del uso de los recubrimientos que funcionan como proteccin pasiva, el uso de la proteccin catdica activa. Proteccin catdica Los sistemas de proteccin catdica invierten la fuerza electroqumica corrosiva creando un circuito externo entre el ducto a ser protegido y un nodo auxiliar (metal de sacrificio) inmerso en agua enterrado en el suelo a una distancia predeterminada de la tubera. La corriente directa aplicada al circuito es descargada desde la superficie del nodo y viaja a travs del electrolito circundante a la superficie de la tubera (ctodo).

Los agregados son material granular de composicin mineral, tal como arena, grava o piedra triturada. Los agregados se combinan con un medio de cementacin para formar el concreto. Los agregados debern tener la suficiente resistencia para desarrollar la fuerza completa de la matriz de cementacin y de las caractersticas adecuadas para que el material de enlace se adhiera a la superficie. Los agregados se clasifican en trminos generales en fino y grueso. El agregado fino consiste de material que varia desde un tamao que pasa en la criba de 9.5 mm hasta un material que pasa por una criba de 150 m. El agregado grueso vara desde el mximo tamao para la arena a un lmite superior variable, determinado por el grueso de la pared del tubo y por consideraciones de la produccin. El tamao mximo normalmente empleado en la fabricacin del tubo es de 19-25 mm.


19

Tabla 2.5 Informacin general de la tubera de concreto simple (CS) y concreto reforzado (CR) Material Dimetro Coeficiente nominal (cm) de Manning 15 20 25 Junta NMX-401-ONNCCE 30 0.012 Hermtica 38 45 61 30 38 45 61 76 91 Junta 107 NMX-402-ONNCCE 0.012 Hermtica 122 152 183 213 244 305 Tipo Norma Sistema de unin Longitud mxima (cm) 125 Anillo de Hule Espiga-campana 250

Concreto Simple

Anillo de Hule Espiga-campana Anillo de Hule Esp. Caja Anillo de Hule Esp. Caja Anillo de Hule Esp. Caja Anillo de Hule Esp. Caja Anillo de Hule Esp. Caja Anillo de Hule Esp. Caja Anillo de Hule Esp. Caja Anillo de Hule Esp. Caja Anillo de Hule Esp. Caja

250

Concreto Reforzado

250

Para tubera de concreto reforzado con recubrimiento interior, el coeficiente de Manning es de 0.009.

2.1.2.4 Agua El agua que se aade al cemento produce una reaccin qumica conocida como hidratacin. La caracterstica fsica de esta reaccin es la formacin de un gel en el momento en que el cemento se expone al agua. Este gel se forma por la penetracin del agua en las partculas del cemento lo cual causa un ablandamiento, y establece una suspensin coloidal. La absorcin del agua por los gripos de partculas del cemento es la verdadera hidratacin. Slo una pequea cantidad de agua se requiere para la hidratacin, pero se requiere de agua adicional para producir una mezcla funcional. Existe, sin embargo, una relacin entre la cantidad de agua utilizada y la resistencia del concreto resultante. La cantidad de agua deber estar limitada a aquella que producir el concreto con la calidad requerida. Este no es comnmente un factor del concreto que se use con el tubo de concreto prefabrica-

do ya que la mayora del proceso de fabricacin utiliza mezclas relativamente secas. El agua que se utiliza para mezclar el concreto deber estar libre de cidos, lcalis y aceite, a menos que las pruebas o por experiencia se indique que el agua que se considera para el uso y que contiene algunos de estos materiales, es satisfactoria. Se deber evitar el empleo del agua que contenga material orgnico ya que podra intervenir con la hidratacin del cemento. La mayora de las especificaciones requieren que el agua para la mezcla sea tambin potable.

20


Figura 2.1 Tubo con espiga-campana

Figura 2.2 Tubo con espiga-caja

Tabla 2.6 Clasificacin de la tubera de concreto simple (CS) Dimetro Nominal (Dn) Real (Dr) en mm (mm) 100 150 200 250 300 380 450 600 101 152 203 254 305 381 457 610 Carga mnima de ruptura Espesor Grado 1 Resistencia mnima del Grado 2 Resistencia mnima del recomendado de concreto 27 6 MPa (280 kgf/cm2) concreto 34 5 MPa (350 kgf/cm2) pared (mm) kN/m (kgf/cm2) kN/m (kgf/cm2) 23 14.7 (1.490) 20.6 (2 100) 27 16.2 (1 640) 20.6 (2 100) 29 19.0 (1 930) 21.9 (2 235) 33 20.5 (2 080) 22.7 (2 310) 47 21.5 (2 230) 24.8 (2 530) 53 25.6 (2 600) 28.9 (2 950) 61 29.4 (2 980) 34.1 (3 480) 75 35.2 (3 570) 43.8 (4.470)


21

Grados de los tubos de concreto reforzado

22

Tabla 2.7 Requisitos de diseo para tubos de concreto reforzado Grado 1

Carga M para producir la primera grieta de 0.25 mm 50 N/m/mm (5.1 kgf/m/mm) Carga M para producir una ruptura: 75 N/m/mm (7,6 kgf/m/mm) Refuerzo cm2/m de pared de tubo Resistencia en kgf/m Resistencia del concreto 27.6 MPa (280 kgf/cm2) Mtodo de los tres Dimetro interno Pared A Pared B Pared C apoyos Refuerzo circular Refuerzo Refuerzo circular Espesor cm2/m circular cm2/m cm2/m Espesor Carga de Nom Espesor Jaula Refuerzo Pared Jaula Jaula Refuerzo para la (Dn) Real (Dr) de pared Jaula Jaula Refuerzo de pared Jaula mm mm (mm) interior Exterior elptico (mm) interior exterior elptico (mm) interior exterior elptico grieta Carga mxima 300 305 44 1.5 ----------51 1.5 ---------------- ------ ----------- 1 555 2 318 380 381 47 1.5 ----------57 1.5 ---------------- ------ ----------- 1 943 2 896 450 457 50 1.5 -----1.5 63 1.5 -----1.5 ------ ------ ----------- 2 330 3 473 610 610 63 2.8 -----2.3 76 1.5 -----1.5 ------ ------ ----------- 3 111 4 636 760 762 70 3.2 -----3.0 89 3.0 -----2.5 ------ ------ ----------- 3 886 5 791 910 914 76 3.0 2.1 3.2 101 2.5 1.9 2.8 120 1.48 1.48 1.69 4 661 6 946 1 070 1 067 89 3.4 2.5 3.8 114 3.2 2.5 3.6 133 2.12 1.69 2.33 5 441 8 109 1 220 1 219 101 4.4 3.4 4.9 127 3.8 3.0 4.2 146.1 2.96 2.33 3.17 6 217 9 264 1 370 1 371 114 5.3 3.2 5.9 140 4.7 2.7 5.0 1 587 3.60 2.12 4.02 6 992 10 419 1 520 1 524 127 6.4 4.7 7.0 152 5.3 4.0 5.9 171.5 4.65 3.60 5.08 7 772 11 582 1 830 1 829 152 8.7 6.4 9.5 178 7.4 5.5 8.3 196.9 6.35 4.87 6.98 9 328 13 900 2 130 2 134 ------ ------ ----------203 9.7 7.2 10.3 ------ ------ ----------- 10 218 16 218




Carga M para producir la primera grieta de 0.25 mm 70 N/m/mm (7.1 kgf/m/mm) Carga M para producir una ruptura: 100 N/m/mm (10.2 kgf/m/mm) Refuerzo cm2/m de pared de tubo Resistencia en Dimetro Resistencia del concreto 27.6 MPa (280 kgf/m/mm) kgf/m Mtodo de Interno los tres apoyos Pared A Pared B Pared C Refuerzo Refuerzo circular Espesor Refuerzo circular Carga Nom Real Espesor Espesor circular cm2/m cm2/m Refuerzo de para la Carga (Dn) (Dr) Refuerzo de pared Refuerzo de pared cm2/m elptico pared grieta mxima mm mm elptico (mm) elptico (mm) Jaula Jaula Jaula Jaula (mm) interior exterior interior exterior 300 305 44 1.5 ----------51 1.5 ---------------- ------ ----------- 2 165 3 111 380 381 49 1.5 ----------57 1.5 ---------------- ------ ----------- 2 705 3 886 450 457 51 1.5 -----1.5 63 1.5 -----1.5 ------ ------ ----------- 3 244 4 661 610 610 63 3.6 -----3.0 76 1.5 -----1.5 ------ ------ ----------- 4 331 6 222 760 762 70 4.0 -----3.8 89 3.8 -----3.2 ------ ------ ----------- 5 410 7 772 910 914 76 4.4 3.4 4.7 101 3.6 2.8 4.0 120.7 1.69 1.48 1.9 6 489 9 322 1 070 1 067 89 5.3 4.0 5.9 114 4.4 3.4 4.9 133.4 2.54 1.90 2.75 7 576 10 883 1 220 1 219 101 6.8 5.1 7.4 127 5.1 3.8 5.7 146.1 3.39 2.54 3.81 8 655 12 434 1 370 1 371 114 8.4 6.05 8.89 140 6.14 4.60 6.77 159.0 4.45 3.28 4.87 9 734 13 948 1 520 1 524 127 9.3 7.0 10.4 152 7.2 5.5 8.0 171.5 5.29 4.02 5.92 10 820 15 545 1 830 1 829 152 12.1 9.1 13.3 178 10.4 7.8 11.4 ------ ------ ----------- 12 986 18 655

23

24Carga M para producir la primera grieta de 0.25 mm 95.8N/m/mm (9.8kgf/m/mm) Carga M para producir una ruptura: 144.0 N/m/mm (14.7 kgf/m/mm) Refuerzo cm2/m de pared de tubo Resistencia del concreto 34.5 MPa (350 kgf/cm2) Pared A Pared B Pared C Resistencia en kgf/m Mtodo de los tres apoyos Carga mxima 4 483 5 600 6 718 8 967 11 201 13 436 15 685 17 919 20 154 22 403 26 886 Espesor de pared (mm) 44 47 51 63 70 a a a a a a Refuerzo cicular Espesor Refuerzo circular Espesor Refuerzo circular Carga cm2/m cm2/m cm2/m de de Refuerzo Refuerzo Refuerzo para la Jaula Jaula elptico pared Jaula Jaula elptico pared Jaula Jaula elptico grieta (mm) interior exterior (mm) interior exterior interior Exterior 3.2 ----------51 1.5 --------------------- ----------2 989 3.4 ----------57 2.1 --------------------- ----------3 733 3.6 -----3.2 63 3.0 -----2.3 ----------- ----------4 479 6.1 -----5.7 76 5.7 -----4.9 95 1.48 1.48 1.69 5 978 8.0 -----7.4 89 7.4 -----5.9 108 1.90 1.48 2.12 7 468 ------ ----------101 6.3 4.7 7.0 120 2.96 2.12 3.17 8 957 ------ ----------114 7.4 5.5 8.3 133 4.23 3.17 4.65 10 457 ------ ----------127 8.9 6.8 9.9 146 5.50 4.23 6.14 11 946 ------ ----------140 10.58 6.35 11.64 159 7.20 4.23 8.04 13 436 ------ ----------152 12.5 9.5 14.0 171 8.67 7.40 9.73 14 935 ------ ----------178 16.7 12.7 18.6 196 12.91 9.73 14.39 17 924


Dimetro interno

Nom (Dn) mm

Real (Dr) mm

300 380 450 610 760 910 1 070 1 220 1 370 1 520 1 830

305 381 457 610 762 914 1 067 1 219 1 371 1 524 1 829




Carga M para producir la primera grieta de 0.25 mm 144 N/m/mm (14.7 kgf/m/mm) Carga M para producir una ruptura: 180.0 N/m/mm (18.3 kgf/m/mm) Refuerzo cm2/m de pared de tubo Resistencia en Dimetro Resistencia del concreto 41.4 MPa (420 kgf/m/mm) kgf/m Mtodo de los Interno tres apoyos Pared A Pared B Pared C Refuerzo Refuerzo Refuerzo Espesor Espesor circular circular circular Espesor Carga Nom Real de Refuerzo de cm2/m cm2/m cm2/m Refuerzo Refuerzo de pared para la Carga (Dn) (Dr) elptico pared pared elptico elptico (mm) grieta mxima mm mm (mm) Jaula Jaula (mm) Jaula Jaula interior exterior interior exterior 300 305 a ------ ----------51 1.5 ---------------- ------ ----------4 483 5 581 380 381 a ------ ----------57 2.1 ---------------- ------ ----------5 600 6 972 450 457 a ------ ----------63 3.0 -----3.4 ------ ------ ----------6 717 8 363 610 610 a ------ ----------76 5.7 -----5.1 95 2.44 1.90 2 8 967 11 163 760 762 a ------ ----------89 7.4 6.6 9.7 108 3.81 2.96 4 11 201 13 944 910 914 a ------ ----------101 6.3 8.0 11.9 120 5.71 4.23 6 13 435 16 726 1 070 1 067 a ------ ----------114 7.4 9.5 14.2 133 7.62 5.71 8 15 685 19 526 1 220 1 219 a ------ ----------127 8.9 11.6 17.1 146 9.94 7.40 11 17 919 22 307 1 370 1 371 a ------ ----------140 10.58 ----------159 12.28 7.41 13.55 20 153 25 089 1 520 1 524 a ------ ----------a ------ ----------171 14.81 11.21 16 22 403 27 889 1 830 1 829 a ------ ----------a ------ ----------197 20.95 15.66 23 26 886 33 470 2 130 2 134 a ------ ----------a ------ ----------a ------ ----------31 369 39 052 2 440 2 438 a ------ ----------a ------ ----------a ------ ----------35 838 44 615 3 050 3 048 a ------ ----------a ------ ----------a ------ ----------44 805 55 778

25

2.1.3 Concreto reforzado con revestimiento interior(CRRI)La tubera de concreto reforzado con revestimiento interior (CRRI) se fabrica bajo las mismas especificaciones a las tablas del tubo de concreto reforzado, y bajo la norma NMX-C-402-2004-ONNCCE. Este puede ser de revestimiento interior de PVC (Policloruro de vinilo) o PEAD (Polietileno de alta densidad). El espesor mnimo del revestimiento deber ser de 1.5 mm para ambos materiales y el tubo deber ser unido entre sus extremidades interiores con una banda de unin y soldadura por ambos extremos de la banda, ya sea por ter-

mofusin en caso del PVC o extrusin para el PEAD. El recubrimiento le da al concreto una proteccin adicional y permanente contra el desgaste en ambientes altamente corrosivos, adems de lograr un menor coeficiente de friccin de hasta 0.009. Este revestimiento se ancla mecnicamente al concreto al momento de su fabricacin mediante unas anclas adheridas a la lmina plstica y el concreto queda ahogado en dicho anclaje, cuya forma puede variar dependiendo del fabricante. Se puede especificar este recubrimiento a 360 grados o menos, pudiendo dejar al descubierto la parte interna inferior si es requerido cuando los mtodos de limpieza y desazolve as se requiera.

La banda de unin une tubo con tubo creando un tramo de pozo a pozoFigura 2.3 Tubera de concreto reforzado con revestimiento interior (CRRI)

El anclaje del revestimiento se adhiere al concreto de forma mecnica y permanente

26


2.1.4 Polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV)Tabla 2.11 Informacin general de la tubera de PRFV Material Tipo Norma Dimetro nominal Sistema de unin Longitud total La longitud puede ser la requerida de acuerdo al proyecto pero tambin se tienen medidas comerciales de 3.0 m, 6.0 m y 12.0 m

Tubos de polister reforzado con NMX-Efibra de vidrio 254/1para sistemas CNCP a presin de alcantarillado e industrial PRFV Tubos de polister reforzado con fibra de vidrio NMX-Epara uso en 254/2sistemas de CNCP alcantarillado a gravedad (flujo libre)

Se tienen cuatro sistemas de unin: Sistema de acoplamiento (Unin mediante cople de doble empaque tipo reka), Sistemas de DN 300 unin rgida (Bridas, juntas mecnicas Viking DN 3000 Johnson, Dresser), Sistemas de unin flexible (Juntas mecnicas Straub, Teekay, Arpol) y finalmente se tiene el sistema de unin por laminacin directa. Se tienen cuatro sistemas de unin: Sistema de acoplamiento (Unin mediante cople de doble empaque tipo reka), Sistemas de DN 300 unin rgida (Bridas, juntas mecnicas Viking DN 3000 Johnson, Dresser), Sistemas de unin flexible (Juntas mecnicas Straub, Teekay, Arpol) y finalmente se tiene el sistema de unin por laminacin directa.

La longitud puede ser la requerida de acuerdo al proyecto pero tambin se tienen medidas comerciales de 3.0 m, 6.0 m y 12.0 m


27

Tabla 2.12 Informacin especfica de la tubera de Polister Reforzado con Fibra de Vidrio Tubera PRFV sistemas de alcantarillado Datos tubera Rigidez 2500 Rigidez 5000 Rigidez 10000 PN 01 PN 01 PN 01 DN CL DEmax DEmin Peso Peso Peso Eht Espesor Eht Espesor Eht Espesor Max Min kg/m (GPa) mm kg/m (GPa) mm kg/m (GPa) mm Coef de Manning Coef de Manning300 125 324.50 350 125 376.40 400 125 427.30 450 125 478.20 500 125 530.10 600 155 617.00 700 155 719.00 750 155 770.00 800 155 821.00 900 155 923.00 323.50 8.13 17.37 15.08 13.46 12.25 11.29 10.48 10.40 10.3

manual de agua potable, alcantarillado y to (mapas)

Documents