3.3 CRUCEROS Y ACCESORIOS EN LA RED. Son obras que permiten vencer obstáculos tales como: corrientes de agua, barrancas, carreteras, caminos y vías férreas. Se emplean para hacer cambios de dirección
y
de
diámetro,
interconexiones,
instalación
de
válvulas
de
seccionamiento, etc. Para su construcción es indispensable emplear piezas especiales y en la elaboración de planos es común emplear una simbología. Para su localización se emplea la numeración adoptando en el cálculo hidráulico de la red. Todas las tees, codos y tapas ciegas llevaran atraques de concreto. En los cruceros con válvulas, se hará la selección de la caja adecuada para su operación, en función del diámetro, numero de válvulas y su ubicación.
Crucero: Conjunto de piezas especiales, generalmente de fierro fundido y/o plástico y válvulas de seccionamiento, que se unen para formar: intersecciones de conductos, derivaciones, cambios de dirección y de diámetro.
Piezas especiales: Elementos que permiten realizar conexiones en los cruceros, con tuberías y válvulas, en cambios de dirección, unión de tramos de tubería de diferente material y diámetro. Generalmente son: codos, tes, cruces, reducciones, extremidades, tapas ciegas y juntas Gibault.
3.3.1.- DISEÑO DE CRUCEROS. Las piezas especiales que se utilizan en el diseño de los cruceros pueden ser de hierro fundido, acero, PVC, polietileno, fibrocemento, acero con recubrimiento de concreto. El tipo de pieza a utilizar dependerá del material de las tuberías a unir, así como de su diámetro. Cuando se requiere conectar tuberías de diferente diámetro se utilizan reducciones.
En caso de que se tengan también cambios de dirección o ramificaciones, se recomienda, por economía, colocar la reducción antes de las piezas que forman los cruceros anteriores. Generalmente se utilizan juntas en los siguientes casos: Para unir tuberías del mismo o de diferente material. Para unir tuberías con piezas especiales y válvulas. Para absorber movimientos diferenciales de la tubería (en la conexión con una estructura, en caso de sismo, etcétera). Para absorber movimientos en la tubería por efectos de temperatura. Si se emplean piezas especiales de hierro fundido con bridas y tuberías de fibrocemento, la unión de tuberías normalmente se lleva a cabo por medio de juntas de tipo Gibault, inmediatamente después de extremidades bridadas. En la terminación de tubería o extremos muertos, se deberán colocar tapones o tapas ciegas con su atraque respectivo. El proyecto de los cruceros se hará utilizando los símbolos que se muestran en las figuras 1, 2 y 3. Para mostrar su uso, en la figura 4 se presentan algunos casos típicos de cruceros con piezas especiales con bridas y en la tabla No. 1 se muestra la cuantificación de las piezas que intervienen en algunos diseños de cruceros de una red secundaria convencional. Así mismo en la tabla No. 2 se han elaborado algunos diseños de los mismos cruceros indicados en la tabla No. 1, con la cuantificación de las piezas que intervienen, utilizando en lugar de las extremidades y juntas Gibault, juntas universales. A continuación se presentan algunas formas para unir tuberías, que se utilizan principalmente en la red secundaria, la prolongación de tuberías existentes y en la sustitución de tramos en mal estado por tuberías nuevas, del mismo material o distinto.
3.3.1.1.- Unión de tuberías de diámetros iguales. 1. De fibrocemento con fibrocemento (FC con FC).
a) Si son de la misma clase y marca de fabricación, las tuberías en caso de prolongación se unen con un cople de FC; y con juntas Gibault en la reparación de tramos. b) Si los tubos son de diferente clase y marca, se utilizan juntas Gibault, especificando las clases por unir (normalmente A-5 con A-7) y la marca. c) Los diámetros nominales de los tubos de FC por unir son interiores; por lo tanto, para clases diferentes, los diámetros exteriores son distintos.
Válvula reductora de presión Válvula de altitud Válvula aliviadora de presión Válvula para la expulsión del aire Válvula de flotador Válvula de retención (check) de h.f en brida Válvula de seccionamiento de h.f con brida Cruz de h.f. con brida Te de h.f. con brida Codo de 90° de h.f. con brida Codo de 45° de h.f. con brida Codo de 22°-30° de h.f. con brida Reducción de h.f con brida Carrete de h.f. con brida (corto y largo) Extremidad de h.f. con brida Tapa con cuerda Tapa ciega de h.f. Junta Gibault
Válvula Valflex J.J. (con dos juntas universales G.P.B.)
Válvula Valflex B.J. (con una brida y una junta universal) Válvula reducción Valflex B.J. (con una brida y una junta universal) Junta universal G.P.B. Terminal G.P.B. Reducción G.P.B.- B.B. (con dos bridas planas) Reducción G.P.B.- B.J. (con una brida y una junta universal)
Figura 1 Signos convencionales de piezas especiales
Cruz
Te Cople T con salida roscada Codo de 90 Codo de 45 Codo de 22- 30°
Codo de 45 para PVC o FC
Codo de 22-30° para PVC o FC Reducción Niple Extremidad Transición entre clases inmediatas Cople de expansión o adaptador para PVC como galvanizado y h.f. Adaptador a tubería de plástico Tapón
Figura 2: Signos convencionales para piezas especiales de fibrocemento
Cruz
Te
Extremidad campana Extremidad espiga Reducción campana Reducción espiga Cople doble Adaptador campana Adaptador espiga Tapón campana
Tapón espiga
Codo de 90
Codo de 45
Codo de 22-30' Adaptador FC – PVC
Figura 3: Signos convencionales para piezas especiales de PVC
1. Atraque de concreto. 2. Te. 3. Extremidad.
4. Junta Gibault. 1. Cruz. 2. Extremidad. 3. Junta Gibault.
1. Reducción. 2. Extremidad. 3. Junta Gibault. 1. Atraque de concreto. 2. Codo. 3. Extremidad.
4. Junta Gibault. 1. Atraque de concreto. 2. Tapa ciega. 3. Extremidad. 4. Junta Gibault. Figura 4 Cruceros típicos con piezas especiales de hierro fundido con bridas
Tabla 1.- Cruceros de una red convencional
Tabla 2.- Cruceros de una red convencional con junta universal
3.3.1.1.1.- De PVC con PVC. Aunque la utilización del sistema inglés en la fabricación de tuberías ha sido prácticamente sustituido por el sistema métrico, aun se fabrican tubos en sistema inglés para casos de rehabilitación de redes existentes. a) Tubos del sistema inglés con tubos de sistema inglés (de color gris). Se unen con su propio sistema espiga-campana o con cople de reparación de PVC. b) Tubos de sistema métrico con tubos de sistema métrico (de color azul). Se unen con su propio sistema espiga-campana o con un cople de reparación de PVC. c) Tubos de sistema métrico con tubos de sistema inglés. Su unión se logra por medio de un adaptador de PVC. Los diámetros nominales de los tubos por unir, en ambos sistemas, son exteriores y diferentes. Los diámetros exteriores no cambian al unir tubos de diferente clase para un mismo sistema.
3.3.1.1.2.- Acero soldado con acero (con o sin costura). a) Unión soldada (caso común). b) Unión con cople de acero tipo Dresser o similar. c) Los diámetros nominales de los tubos por unir son exteriores. No se modifican al unir tubos de diferente espesor.
3.3.1.1.3.- Polietileno con polietileno. Unión por termofusión: Los diámetros nominales de los tubos son exteriores. No se modifican al unir tubos de diferente clase (RD), es decir, las variaciones de espesor afectan únicamente al diámetro interior.
3.3.1.1.4.- FC con PVC. a) Unión bridada. Se utiliza junta universal GPB en la tubería de FC y extremidad campana o espiga de PVC, incluyendo empaque de plomo o de hule. b) Unión de adaptador FC-PVC, especificando marca y clase del tubo de FC.
3.3.1.1.5.- Acero con FC. a) Unión con cople de acero tipo Dresser (acero-FC) o similar. b) Unión bridada. Brida soldada al tubo de acero y junta universal GPB.
3.3.1.1.6.- PE con PVC. a) Unión bridada. Al tubo de PE se une una brida por termofusión a la que se une una extremidad campana o espiga de PVC. b) Conexión que tiene entrada roscada, macho o hembra, para unir con PVC y una espiga estriada a la cual se inserta el PE, sujetándose con abrazadera de acero inoxidable.
3.3.1.2.- Unión de tuberías de diferente diámetro y material. En casos esporádicos de emergencia en la instalación de un tramo determinado se puede presentar el caso de unir tuberías de diámetros diferentes, del mismo material o distinto. 1) Unión de tuberías de fibrocemento. Se utilizan reducciones, terminales y juntas Gibault de hierro fundido. También se logra la unión con reducción y juntas mecánicas ABT. 2) Unión de tuberías de PVC. Se utilizan reducciones campana-espiga, especificando el sistema por unir (inglés o métrico). 3) Unión de tuberías de polietileno. Se utilizan reducciones para termofusión. 4) Unión de tuberías de acero (con o sin costura). Se utilizan reducciones del mismo material, haciendo la unión con soldadura.
5) Unión de tuberías de fibrocemento con tuberías de PVC. Se pueden utilizar reducciones de hierro fundido con bridas y juntas universales GPB, especificando las características de los tubos por unir. 6) Unión de tubería de fibrocemento con tubería de acero. Se utilizan reducciones de hierro fundido con brida, junta universal GFB para unir fibrocemento y brida soldada al tubo de acero.
3.3.2.- COLOCACIÓN DE CRUCEROS De acuerdo con el uso del suelo, se deben de distribuir convencionalmente los cruceros de seccionamiento que permitan orientar el flujo hacia determinados sitios o bien cortarlo para efectuar reparaciones. Su número deberá ser el menor posible, dejando como previsión carretes situados convencionalmente para que en un futuro, en caso de requerirse dentro de la operación del sistema, se coloquen nuevas válvulas o se cambien de sitio las ya existentes.
3.3.3.- PROYECTO DE CRUCEROS. La elaboración del plano de cruceros, para una Línea de conducción, constituye una de las etapas del proyecto, que requieren más trabajo. Para la formación de este plano de cruceros se recomienda seguir los siguientes pasos: 1. Se numeraran en el plano de la línea de conducción todos los cruceros de proyecto, es decir, todos aquellos puntos de la línea de conducción, en donde se requiere proyectar la instalación de nuevas piezas especiales y/o válvulas. 2. En una cuadricula (generalmente de 6 x 6 cm.) se dibujará detalladamente cada crucero, con las piezas especiales requeridas (existentes o de proyecto), representadas por sus signos convencionales. 3. Al finalizar el proyecto de los cruceros, se recomienda revisarlos, marcando con algún color, tanto en el plano de la red, como en el plano del crucero, los números de los cruceros bien proyectados. objetivos que se persiguen al elaborar el plano de cruceros, son:
Proporcionar al Ingeniero Constructor, una guía para la formación de los cruceros de la red. Cuantificar las piezas especiales y válvulas, para las compras de las mismas. Poder elaborar el presupuesto de la red, para estimar el costo que tendrá la misma.
3.3.4.-DISEÑO DE CRUZAMIENTOS 1. Arroyos. En caso de posibles cruzamientos con ríos o arroyos, se deberá proyectar detalladamente, y con base en un procedimiento constructivo conciliado con las dependencias correspondientes, la forma en que se salva el obstáculo en cuestión y la manera en que se sujeta y protege la tubería, indicando las conexiones y piezas especiales necesarias.
2. Caminos y carreteras. Con
apoyo
resultados
en de
los los
estudios de mecánica de
suelos,
se
procederá al análisis y diseño de la estructura de cruce de la línea del
acuaférico;
preferentemente
se
empleará el sistema de cajón de concreto reforzado, sin excluir la solución con tubería de acero a manera de encamisado, colocada con excavación a cielo abierto o mediante el sistema de hincado.
En la franja del derecho de vía, la tubería de la línea de conducción será de acero. El espesor del terraplén entre la rasante del camino y la elevación de la parte superior de losa o al lomo de la tubería de encamisado, no será menor de 1.50 m. La carga viva de diseño corresponderá a un camión H-20; el derecho de vía será de 20 m mínimo a cada lado, normales al eje del camino.
El análisis y diseño estructural deberá efectuarse para las diferentes etapas constructivas, considerando una sección "U" con las acciones de las cargas para la instalación de la tubería y una sección cerrada en la segunda etapa con las cargas permanentes y rodantes definitivas. Se integrará la memoria de cálculo correspondiente.
En el plano de cada cruce se indicarán los kilometrajes del punto de intersección del eje de la tubería con la carretera así como su ángulo de intersección, y con línea interrumpida, el ancho del derecho de vía de la carretera en la que se alojará la línea de conducción.
El tramo de tubería de la línea de conducción que se ubique dentro de la franja del derecho de vía, se dibujará en color rojo, incluyendo la estructura protectora.
En la parte central inferior, se ubicará la sección transversal, levantada según el eje de la tubería, el eje de la carretera, el ancho del derecho de vía, de la corona y de la carpeta asfáltica, elevación de la rasante y desniveles del terreno natural al lomo de la tubería.
Cuando el cruzamiento se haga es viajado, las dimensiones características de la carretera deberán acotarse tomando sus dimensionamientos proyectados al eje de la tubería.
En el ángulo superior izquierdo se dibujará el croquis de localización, indicándose:
El norte visible y hacia arriba.
La jurisdicción y el número de l
a carretera de que se trate.
Nombre y dirección de las poblaciones que une ese tramo de carretera.
De color rojo se dibujará el trazo de la línea de conducción, encerrando en un círculo la zona precisamente del cruzamiento.
En el ángulo superior derecho se indicarán las notas SCT-SIT según el tipo de proyecto. Así también se indicará la protección anticorrosiva interior y exterior de la tubería de conducción y reseña del procedimiento constructivo.
En el título del plano, se mencionará el nombre de la conducción, indicando los kilometrajes de la línea de conducción y la carretera en el sitio de cruce precisamente. Además, el tramo de la carretera en que se ubicará el cruce.
El plano del proyecto, será elaborado en papel bond, y de acuerdo con las especificaciones vigentes de la SCT.
Si se requiere, se elaborará un plano exclusivamente para el camino de desvío, con su trazo geométrico y señalización de acuerdo con las especificaciones de la SCT.
Para trámites de aprobación del proyecto de cruce, ante la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, se deberá entregar la documentación siguiente: dos copias reproducibles y una copia en papel bond con los colores de tinta mencionados, del o los planos que forman el proyecto así como un juego de copias de la memoria de cálculo, memoria descriptiva y memoria justificativa.
3. Vías Férreas. El cruce de la línea de conducción con vías férreas, se deberá proteger mediante una estructura, que podría ser un cajón de concreto
reforzado o una camisa de acero de 15 m de longitud mínima, medidos perpendicularmente a cada lado del centro de la vía, el espesor mínimo de terraplén comprendido entre el patín del riel y el lecho superior de la losa - tapa o el lomo de la tubería de encamisado será de 0.90 m y la carga viva será la Cooper E-80, el tipo de protección dependerá de los resultados del estudio de mecánica de suelos que se efectúen en el sitio de cruce. Si la protección se lleva a cabo mediante una caja de concreto reforzado, su análisis y diseño estructural se efectuarán para diferentes etapas constructivas, considerando una sección "U" con las acciones de las cargas, para la instalación de la tubería, y una sección cerrada en la segunda etapa con las cargas permanentes y rodantes definitivas.
4. Cruce con oleoductos y gasoductos. Para el caso de cruzamientos con oleoductos, gasoductos, etc., el proyecto deberá elaborarse de acuerdo a las especificaciones de PEMEX.
