UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Escuela profesional de Ingeniería Sanitaria
CURSO
: PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCION
TEMA
: PRUEBAS HIDRAULICAS EN OBRAS DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO, DRENAJE Y OBRAS COMPLEMENTARIAS.
DOCENTE
:
ING. JUAN MANUEL SIFUENTES ORTECHO
INTEGRANTES: •
Giancarlo Manrique Villareal.
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Santiago Hidalgo Figuerola
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Kremlin Cornejo Osorio
•
Max Jimenez Vilcayauri
PRUEBA HIDRAULICA DE REDES PÚBLICAS DE AGUA POTABLE Las pruebas hidráulicas de la tubería instalada corresponden a pruebas de presión hidrostática, que consisten en llenar la tubería con agua y aplicarle presión hasta el valor indicado a continuación. Debe entenderse que esta prueba no se realiza para comprobar la resistencia de los tubos y accesorios, ya que dicho proceso se ha llevado a cabo por las empresas fabricantes, el cual se realiza bajo estrictas normas de calidad de acuerdo a las exigencias de las normas nacionales y otras de carácter internacional. Por lo tanto, estas pruebas en terreno se realizan para verificar la correcta colocación de los anillos, accesorios y evitar deformaciones en las campanas, angulación de las uniones, etc. Antes de efectuar la prueba de presión en terreno, se debe verificar que la tubería, accesorios y piezas especiales, estén debidamente ancladas con hormigón u otro tipo de sujeción que evite los desplazamientos de la unión. Los extremos del tramo por probar se deben cerrar convenientemente con dos tapones (NCh 1362). Debe existir un relleno de aproximadamente 50 cm sobre la tubería, con excepción de las uniones que deben permanecer descubiertas. La tubería se debe llenar lentamente con agua, desde el punto más bajo del tramo de prueba. Antes de efectuar la prueba, se debe eliminar completamente el aire de la tubería. El aumento de presión no debe superar 1 kg/cm2 . En los puntos altos de la red, en los cambios de dirección verticales y en los extremos cerrados, se deberá colocar una cantidad adecuada de accesorios capaces de purgar el aire que se acumula en esos puntos (ver punto 2.5.1.). La longitud de la tubería a probar no deberá exceder los 500 metros, recomendándose longitudes menores para diámetros mayores. Durante la prueba de presión no se deben ejecutar trabajos en la línea. La presión aplicada debe ser 1,5 veces la presión máxima de trabajo de la tubería, medida en el punto más bajo del tramo. Se mantendrá la presión de ensayo durante 30 min. También, para verificar que se está inspeccionando toda la tubería involucrada en el tramo a probar, se deberá controlar en algún punto extremo por medio de un despiche (despichar) el cual al evacuar agua deberá bajar la presión en el manómetro. 1. EL AIRE EN LAS TUBERÍAS La acumulación de aire en el interior de las tuberías es uno de los principales problemas de las redes, cualquiera sea el material de que estén hechas. El aire ocupará las partes altas de las redes y si en estos puntos no existen accesorios que permitan su escape al exterior, al acumularse el aire se producirá una reducción importante del caudal (incluso podrá obstruirla completamente), originando problemas puntuales de pérdidas de carga severas. El problema
más grave es que se puedan producir sobrepresiones que causen la rotura de los tubos. Se recomienda realizar un orificio a la tubería para permitir el escape del aire durante el llenado inicial o permitir la entrada de volúmenes importantes durante el vaciado de la línea. PRUEBA HIDRAULICA Todas las tuberías de agua (mientras estén visibles) deben estar hidráulicamente probadas, de acuerdo con las Reglas Técnicas para Instalaciones de Agua Potable DIN 1988. La prueba de estanqueidad se realizará a 1,5 veces la presión de servicio. Cuando se lleva a cabo la prueba de estanqueidad, las propiedades del material de las tuberías fusiotherm® provocan una dilatación, que influye en el resultado. Debido al coeficiente de dilatación térmica de las tuberías fusiotherm® pueden surgir otros factores que influyen también en el resultado; la diferencia entre la temperatura del tubo y la del fluido con el que se realiza la prueba llevan a alteraciones en la presión, un cambio de temperatura de 10°C produce una variación de presión de 0,5 a 1 bar. Por tal motivo, debe mantenerse la temperatura del fluido lo mas constante posible durante la prueba hídraulica de estanqueidad de las instalaciones con tuberías fusiotherm®. La prueba de estanqueidad debe realizarse en sus tres variantes: prueba inicial, prueba principal y prueba final. Para la prueba inicial se ha de conseguir una presión equivalente a 1,5 veces la presión de servicio máxima. Esta presión de prueba se debe mantener dos veces en el espacio de 30 minutos y con un intervalo de 10 minutos. Después de estos 30 minutos de prueba, la presión no debe descender en más de 0,6 bares y no deben aparecer fisuras. Inmediatamente después de la prueba inicial se ha de efectuar la prueba principal. La duración de la prueba es de 2 horas, durante este tiempo, la presión obtenida en la prueba inicial no debe descender en más de 0,2 bares. Una vez finalizadas la prueba inicial y la principal se ha de efectuar la prueba final. Al realizar la prueba final se ha de mantener una presión de 10 y 1 bares alternativamente en períodos de al menos 5 minutos. En medio de los respectivos ciclos de prueba la red de tubería ha de mantenerse sin presión. En ninguna parte de la instalación analizada debe aparecer ningún tipo de fisura.
PRUEBAS HIDRÁULICAS La prueba de la tubería de PVC, se debe realizar siempre a medida que la Obra progresa y por tramos no mayores de 400 m y 300 m. En zonas o líneas con pendientes mínimas, debiendo reducirse en líneas con demasiados cambios de dirección. El llenado de la tubería debe hacerse lentamente desde el punto más bajo del tramo que se va a probar. En los puntos altos, cambios de dirección y extremos de la línea se deben disponer salidas de aire, las cuales deben permanecer abiertos durante el llenado, a fin de expulsar el aire interior. La bomba de presión de prueba será igual a vez y media la presión estática en el punto más bajo del conducto, esta presión debe mantenerse durante el tiempo necesario para observar y comprobar el trabajo eficiente de todas las partes de la instalación
La prueba hidráulica tiene por finalidad verificar si todas las operaciones realizadas para la instalación de la tubería han sido ejecutadas correctamente. Antes de efectuar la prueba debe verificarse lo siguientes: a) La tubería tenga un recubrimiento mínimo de 40 cm. b) Las uniones y accesorios estén descubiertas. c) A llenar la red debe purgarse convenientemente para eliminar las bolsas de aire. d) Los bloques de anclaje tendrán un fraguado mínimo de 7 días. e) Los tapones deberán estar correctamente anclados para evitar fugas en éstos durante la realización de la prueba. f) Es conveniente que la línea a probar no exceda los 400 m. Prueba parcial A medida que se verifique el montaje de la tubería y una vez que estén colocados en su posición definitiva todos los accesorios, válvulas y grifos que debe llevar la instalación, se procederá a hacer pruebas parciales a la presión interna, por tramos de 300 a 500 m, Como máximo en promedio. El tramo en prueba, debe quedar parcialmente rellenadas, dejando descubiertas y bien limpias todas las uniones. El tramo en prueba se llenará de agua empezando del punto de mayor depresión de manera de asegurar la completa eliminación del aire por las válvulas y grifos de la parte alta. El tramo en prueba debe quedar lleno de agua sin presión durante 24 horas consecutivas antes de proceder a la prueba de presión o por lo menos el tiempo necesario, para que se sature la tubería. Por medio de una bomba de mano, colocada en el punto más bajo se llenará gradualmente el tramo en prueba a la presión de trabajo. Esta presión será mantenida mientras se recorre la tubería y se examinan las uniones, en sus dos sentidos (15 minutos sin alteración de la aguja, sino se hace el recorrido). Si el manómetro se mantiene sin pérdida alguna, la presión se elevará a la de comprobación, utilizando la misma bomba. En esta etapa, la presión debe mantenerse constante durante un minuto, sin bombear, por cada 10 libras de aumento en la presión. La presión mínima de comprobación para servicios de presión normal de trabajo, será de 10 Kilos por centímetro cuadrado. Se considerará como presión normal de trabajo, la presión media entre la máxima y la mínima de la instalación. En nuestro medio, y mientras no se determine lo contrario dicha presión será equivalente a 4.8 Kilos por centímetros cuadrados y la presión mínima de comprobación a la que debe someterse la instalación, será equivalente a una y media (1 -1/2) veces la presión normal de trabajo. La prueba se considerará positiva si no se producen roturas o pérdidas de ninguna clase. La prueba se repetirá tantas veces como sea necesaria, hasta conseguir resultado positivo. Durante la prueba, la tubería no deberá perder por filtración, más de la cantidad estipulada a continuación, en litros por hora según la siguiente fórmula:
F = Pérdida máxima tolerada en una hora, en litros. N = Número de empalmes D = Diámetro del tubo en milímetros P = Presión de prueba en metros de agua
Se considera como pérdida por filtración la cantidad de agua que debe agregarse a la tubería y que sea necesaria para mantener la presión de prueba especificada, después que la tubería ha sido completamente llenada, y se ha extraído el aire completamente. Para el control de la prueba en obra, se llevarán los formularios correspondientes, debiendo el supervisor recabar el certificado de cada prueba efectuada y acompañarlo(s) "como documento(s) indispensable(s)" a las valorizaciones que presente, sin cuyo requisito la valorización no podrá ser tramitada. Prueba final total Para la prueba final se abrirán todas las válvulas, grifos contra incendio, boca de riego, descargas, etc., y se dejará penetrar el agua lentamente para eliminar el aire, antes de iniciar la prueba a presión, si fuera posible, es conveniente empezar la carga por la parte baja dejando correr el agua durante cierto tiempo por los grifos bocas de riego, etc., hasta estar seguro que estas bocas, no dejen escapar más aire. Estas aberturas se empezarán a cerrar partiendo de la zona más baja. En la prueba final no será indispensable someter la instalación a una sobre presión; pero si será indispensable someterla a la presión normal de trabajo de 10 Kg /cm2 . Tabla N° 1 – Pérdida Máxima de Agua en Litros en una Hora y para Cien Uniones
DESINFECCIÓN DE LAS TUBERIAS Todas las líneas de agua antes de ser puestas en servicios, serán completamente desinfectadas de acuerdo con el procedimiento que se indica en la presente especificación. El dosaje de cloro aplicado para la desinfección será de 50 ppm. El tiempo mínimo de contacto del cloro con la tubería será de 24 horas, procediéndose a efectuar la prueba de cloro residual debiendo obtener por lo menos 5 ppm. de cloro. En el periodo de clorinación, todas las válvulas, grifos y otros accesorios, serán operados repetidas veces para asegurar que todas sus partes entren en contacto con la solución del cloro. Después de la prueba, el agua con cloro será totalmente eliminada de la tubería e inyectándose con agua de consumo hasta alcanzar 0,2 ppm. de cloro. Se podrá utilizar cualquiera de los productos enumerados a continuación, en orden de preferencia: Cloro liquido Compuestos de cloro disuelto con agua Para la desinfección con cloro liquido se aplicara una solución de este, por medio de un aparato clorinador de solución, o cloro directamente de un cilindro con aparatos adecuados, para controlar la cantidad inyectada y asegurar la difusión efectiva del cloro en toda la línea. En la desinfección de la tubería por compuesto de cloro disuelto, se podrá usar compuestos de cloro tal como, hipoclorito de calcio o similares y cuyo contenido de cloro utilizable, sea conocido.
Para la adicción de estos productos se usaran una proporción de 5% de agua, determinándose las cantidades a utilizar mediante la siguiente formula:
Donde: g = gramos de hipoclorito C = p.p.m. o mgs. por litro deseado L = litros de agua
1 PRUEBAS HIDRÁULICAS Existen tres métodos diferentes basados uno, en la "observación y corrección de fugas", otro, en el "control de pérdidas" y, por último, el recogido en la norma UNE-EN 1.610, "método de la W". a) Método de la observación y corrección de fugas Una vez colocada la tubería, construidos los pozos y antes del relleno de la zanja, las pruebas se realizarán obturando la entrada de la tubería en el pozo de aguas abajo y cualquier otro punto por el que pudiera salirse el agua, llenándose completamente de agua la tubería y el pozo de aguas arriba del tramo a probar. Transcurridos treinta minutos tras el llenado se inspeccionarán los tubos, las juntas y los pozos, comprobándose que no ha habido pérdida de agua.
Si se aprecian fugas durante la prueba se procederá a su corrección, realizándose a continuación una nueva prueba. b) Método del control de pérdidas Consiste en comprobar las pérdidas habidas durante un tiempo determinado en una tubería llena de agua, con una pequeña presión e incluyendo o no el pozo de registro. Este método de control se recoge en diversas normas y pliegos, variando solamente entre ellos las fugas máximas permitidas. En el método que describimos a continuación se establecen unos límites de pérdidas que generalmente se consideran aceptables. Descripción del método Realizada la obturación del tramo se pasará a realizar la prueba de estanquidad, según proceda, de una de las formas siguientes: a) El tramo de conducción incluye el pozo de registro de aguas arriba. El llenado de agua se efectuará desde el pozo de registro de aguas arriba hasta alcanzar la altura de la columna de agua. Esta operación deberá realizarse de manera lenta y regular para permitir la total salida de aire de la conducción. b) El tramo de conducción no incluye pozo de registro. El llenado de agua se realizará desde el obturador de aguas abajo para facilitar la salida de aire de la conducción, y en el momento de la prueba se aplicará la presión correspondiente a la altura de la columna de agua fijada en la prueba. En ambos casos se dejará transcurrir el tiempo necesario antes de iniciarse la prueba para permitir que se estabilice el proceso de impregnación del hormigón de la conducción. A partir de este momento se iniciará la prueba procediendo, en el caso a) a restituir la altura "h" de columna de agua, y en el caso b) a añadir el volumen de agua necesario para mantener la presión fijada en la prueba. Deberá verificarse que la presión en la extremidad de aguas abajo no supere la presión máxima admisible. Criterios de aceptación Período de impregnación de, al menos, veinticuatro horas para tubos de hormigón. Presión de prueba, 0,4 bar, equivalente a una altura de columna de 4 m, medida sobre solera de conducción en el pozo de registro de aguas arriba. En ningún caso la presión máxima será mayor de 1 kg/cm² La prueba será satisfactoria si transcurridos treinta minutos, la aportación en litros para mantener el nivel no es superior a: V £ p D² (m) x L (m) Litros D = Diámetro interior del tubo
L = Longitud tramo de prueba V = Volumen máximo admisible para dar por válida una prueba de estanquidad de conducción de saneamiento. Tabla 6.8.2.1 a.
Se tendrá en cuenta una aportación de agua suplementaria por pozo de registro de: Vp = 0,5 litros / m² pared de pozo Tabla 6.8.2.1.b
Para conducciones de D ³ 1.200 mm se obtura el tramo de conducción a probar, sin incluir los pozos de registro y se realiza la prueba de manera directa sin respetar el período de impregnación. La prueba será satisfactoria si transcurridos treinta minutos los volúmenes de aportación en litros para mantener la presión inicial (0,4 bar) son menores que los fijados en la fórmula anterior. En caso contrario puede efectuarse de nuevo la prueba respetando el período de impregnación de veinticuatro horas y controlando nuevamente la aportación transcurridos treinta minutos.
c) Prueba de estanquidad con agua según UNE-EN 1.610
Presión de prueba La presión de prueba es la presión equivalente o resultante de llenar la sección de prueba hasta el nivel del terreno de registro aguas arriba o aguas abajo, según sea apropiado, con una presión máxima de 50 kPa y una mínima de 10 kPa medida en la parte superior del tubo. Pruebas de presión de valores mayores se especifican en tuberías que deban operar bajo sobrecargas permanentes o temporales (véase prEN 805) Tiempo de acondicionamiento Después de que las tuberías y/o los pozos de registro estén llenos y la presión de prueba esté aplicada, se necesitará un tiempo de acondicionamiento. NOTA: Generalmente es suficiente 1 h. Se necesitará un período mas largo de tiempo en condiciones climáticas secas para el caso de tubos de hormigón. Tiempo de prueba El tiempo de prueba será de 30 ± 1 min. Requerimientos de la prueba La presión debe mantenerse dentro del margen de 1 kPa de la presión de prueba definitiva dada en el primer apartado mediante la adición de agua. La cantidad total de agua añadida durante la prueba para mantener este requerimiento debe ser medida y anotada. Los requerimientos de la prueba se cumplirán si la cantidad de agua añadida no es mayor de:
0,15 l/m² durante 30 minutos para tuberías.
0,20 l/m² durante 30 minutos para tuberías incluyendo pozos de registro.
0,40 l/m² durante 30 minutos para pozos de registro y de inspección.
NOTA: m² se refiere a la superficie interna mojada. 2.2. Prueba de estanquidad de aire en zanja según ASTM C-924M y UNE-EN 1.610 La prueba de aire a baja presión tiene por objeto detectar tubos dañados y fallos en las juntas de unión. Debido a las diferencias entre el comportamiento de gases y fluidos bajo condiciones de presión, no hay correlación directa entre pérdida de aire y pérdida de agua. En la mayoría de los casos el ensayo por aire es de "pasa" o "no pasa", y si la conducción "pasa" debería comportarse satisfactoriamente en la prueba de pérdida de agua. En el caso de que la conducción "no pase" deberá ser sometida a la prueba de pérdida de agua. El ensayo de prueba por aire a baja presión está suficientemente comprobado para los tubos de diámetros comprendidos entre 300 mm y 600 mm. El límite superior se establece fundamentalmente por condiciones de seguridad y porque los tubos de diámetros mayores se ensayan más fácilmente mediante inspecciones visuales y por comprobación individual de las juntas. Descripción del método Las tuberías se prueban por tramos entre arquetas o pozos de registro consecutivos. La tubería que va a ser ensayada se tapona con un balón neumático de cierre en cada extremo. Se introduce aire a baja presión. La cantidad de aire que pierde servirá para determinar la aceptabilidad de la conducción. Precauciones de seguridad La prueba de aire puede ser peligrosa si no está convenientemente preparada. Es extremadamente importante que el obturador se instale y se ajuste de tal manera que se evite la explosión del tubo por exceso de presión, así como que esté asegurado el anclaje de los tubos para evitar así su desenchufado. También es necesario que se despresurice la conducción ensayada antes de aflojar el obturador para su sustitución. El equipo de presurización ha de incluir una válvula de presión que reduzca riesgos y evite daños a la conducción por sobrepresurización. El compresor deberá tener una válvula de seguridad que salte cuando la presión sea superior a 0,45 Kp/cm² y así evitar una sobrepresión de la tubería. Preparación de la conducción a ensayar Limpiar la conducción, humedecer la superficie interior y eliminar rastrojos y residuos. Procedimiento para la prueba de estanquidad por aire en zanja según ASTM C924M
1) Determinar el tiempo de ensayo de la conducción utilizando la tabla, para cada diámetro nominal (en mm) y para cada longitud de tramo a ensayar. El tiempo de ensayo es el que se requiere para que la presión descienda desde 24kPa (0,24 bares) a 17kPa (0,17 bares). Tabla 6.8.2.2.a
2) Llenar con aire hasta que la presión interna en la conducción sea aproximadamente de 27kPa (0,27 bares). Dejar estabilizar la presión. La presión normalmente descenderá antes de que la temperatura en el interior de la conducción se estabilice. 3) La prueba comienza cuando la presión se ha estabilizado dejando que descienda hasta 24 kPa (0,24 bares). A partir de este momento se empieza a medir el tiempo de ensayo que indique la tabla. Una vez transcurrido el tiempo de ensayo se mide la presión final. 4) Si el descenso de la presión durante el tiempo de ensayo es de 7 kPa (0,7 bares) o menor se acepta la instalación. Si el descenso de presión es superior a 7 kPa (0,7 bares) se ha de inspeccionar la línea para determinar la causa de la excesiva pérdida de aire. Procedimiento para la prueba de estanquidad por aire en zanja según Norma UNE-EN 1.610 (MÉTODO "L") Los tiempos de ensayo en función del diámetro nominal del tubo y de los métodos de ensayo para los distintos tipos de tuberías (LA; LB; LC; LD), excluyendo pozos de registro, se dan en la tabla adjunta.
Para tubos de hormigón se adoptarán los métodos de ensayo LA y LB. Se deberán usar obturadores herméticos para evitar errores procedentes del equipo de ensayo. Se requiere especial cuidado por los ensayos de grandes diámetros por razones de seguridad. La prueba de aire es difícil de implementar en la práctica en pozos de registro. NOTA 1: Hasta que se tenga la suficiente experiencia al aplicar la prueba en pozos de registro, el tiempo de ensayo que se tomará será la mitad del tiempo que se obtenga para un tubo de diámetro equivalente. Se aplicará durante aproximadamente 5 minutos una presión inicial igual a la presión de ensayo p incrementada en un 10%. A partir de ese momento se reducirá hasta p. Si el descenso de presión, medido después del tiempo de ensayo, es menor que el DP dado en la tabla se considerará satisfactorio. Pruebas de uniones individuales A menos que se especifique de otra forma, se puede aceptar la prueba de uniones individuales para la aceptación de la tubería completa, normalmente para tuberías de diámetro superior a 1.000 mm. Para la prueba de uniones individuales, el área superficial para la prueba de la "W" es la representada por un metro de la longitud del tubo, si no se especifica de otra forma. Las necesidades de cumplimiento de la prueba son las mismas dadas en el apartado de "Requerimientos de la prueba" con una presión de prueba de 50 kPa en la parte superior de la tubería. Las condiciones para la prueba de la "L" seguirán las normas dadas en el apartado "Prueba de estanquidad de aire en zanja según UNE-EN 1.610" y serán especificadas individualmente.
) Presión relativa
o
) Para tubos secos k = 16/D con un máximo de 0,058 Para tubos mojados p = 12/D con un máximo de 0.058 Si t £ 5min aproximar al medio minuto más cercano; si t > 5min aproximar al minuto más cercano
3.1 Inspección por televisión En la actualidad se disponen de equipos para inspeccionar la red previa a su entrada en servicio.Estos equipos portátiles o instalados en camiones permiten visionar el estado del conducto a través de la pantalla de un monitor así como fotografiar o grabar en video, incorporando un dispositivo de detención del movimiento para permitir un examen más eficaz del interior del tubo, de las juntas, pozos u otros detalles significativos, tomando referencia de su posición. 3.2 Prueba definitiva de estanquidad a presión interior para tuberías La prueba definitiva de estanquidad se realizará después de que se haya procedido al relleno de la zanja, con el fin de detectar los fallos que pudieran haberse producido con posterioridad a la prueba provisional. Para la realización de la prueba definitiva son de aplicación todas las consideraciones expuestas para la prueba provisional. 3.3 Prueba definitiva de estanquidad a presión interior para pozos de registro
La estanquidad de los pozos de registro se probará obturando todas las conducciones que acometen a los mismos, pero de forma que las juntas entre tales conducciones y los pozos queden sometidos a la prueba. El pozo se llenará de agua lentamente y se dejará transcurrir un período de espera de 24 horas, desde el final del llenado y el comienzo de la prueba. La prueba tendrá una duración de 30 minutos, aportándose y midiéndose el volumen de agua necesario para compensar las pérdidas. 3.4 Prueba de estanquidad a infiltración En el tramo de prueba se incluirán, en su caso, los pozos de registro, cerrándose antes de comenzar todas las entradas de agua al tramo. Se medirá el volumen de infiltración en 30 minutos, siendo el máximo admisible:
Dónde: Vmáx = Volumen máximo admisible en litros por m² de superficie mojada. hm = Altura media del nivel freático sobre la clave de la conducción, en metros. A = Coeficiente de valor 0,13 para tuberías de hormigón en masa o armado. Útiles para pruebas de estanquidad Para facilitar las pruebas de estanquidad de las tuberías la industria especializada dispone de una gran variedad de útiles. Se exponen a continuación los equipos más habituales:
Balones con "by pass": Pueden emplearse en la obturación de tuberías de alcantarillado con diámetros de tubo de hasta 1.000 mm. Con estos balones también es posible probar la estanquidad de un tramo corto de tubería ( por ejemplo, comprobaciones de empalme de tuberías). Disponen de caucho reemplazable, lo que reduce costes de empleo.
Tapones obturadores: Pueden emplearse en cada aspecto de la obturación de una tubería en alcantarillas con diámetros de hasta 1.200 mm.
Obturadores de tubería mecánicos: Se usan para el cierre permanente o durante períodos cortos las tuberías de desagüe. Sirven para diámetros menores de 400 mm y funcionan sin necesidad de aire comprimido. Balones para pruebas de obturación: Disponen de un "by-pass" adicional, lo que amplía su campo de utilización, como por ejemplo el bloqueo y desvío de desagües para trabajos de reparación y comprobaciones de estanquidad, según las normativas europeas, usando aire o agua como sustancia de prueba.
Útiles de estanquidad de junta aislante para tubos de gran diámetro. Para la prueba de estanquidad de tuberías de diámetros superiores a 800 mm, resulta más práctico probar solamente las uniones con este tipo de útil que requiere un volumen de aguas muy pequeño para la realización de la prueba. El útil consiste básicamente en una "llanta" a la que se incorpora una "cámara" o "cubierta" a la que se inyecta agua mediante un calderín y su bomba mecánica. Se prueba a la presión de estanquidad especificada. El fabricante del tubo debe garantizar la estanquidad del mismo.
PRUEBAS HIDRAULICAS EN ALCANTARILLADO: Una vez terminado el tendido y ensamblado de la tubería entre buzones y antes de proceder al relleno de la zanja, es necesario verificar la calidad del trabajo de instalación efectuado, para lo cual se requiere la ejecución de las siguientes pruebas: -
Prueba hidráulica
-
Prueba de nivelación.
-
Prueba de deflexión.
PRUEBA HIDRAULICA: -
Se realiza con agua y enrasando la superficie libre del liquido con la parte superior del buzón, aguas arriba del tramo en prueba, y taponando la tubería de salida en el buzón aguas abajo.
-
Esta prueba permite detectar las fugas en las uniones o en el nivel de agua del buzón en prueba.
PRUEBA DE NIVELACION: -
Se efectuara nivelando los fondos terminados de los buzones y la clave de la tubería cada 10m.
PRUEBA DE DEFLEXION: -
Se verificara en todos los tramos que la deflexión en la tubería instalada no supere el nivel máximo permisible del 5% del diámetro interno del tubo( CONSULTAR NTP AL RESPECTO).
-
Para la verificación de esta prueba se hará pasar una “bola” de madera compacta o un “mandril”(cilindro metálico de 30cm de largo) con un diámetro equivalente al 95% del diámetro interno del tubo, la misma que deberá rodar libremente en el interior del tubo o deslizarse al ser tirado por medio de un cable desde el buzón extremo, en el caso del cilindro metálico.
DRENAJE PLUVIAL URBANO 1. DRENAJE URBANO 1.1. TIPOS DE SISTEMA DE DRENAJE URBANO (RNE 4.3) Según el RNE, en la parte que corresponde a la Norma OS.600 respecto al “Drenaje Pluvial Urbano”, se define como drenaje al acto de retirar de un terreno el exceso de agua no utilizable. A su vez, define como drenaje urbano al retiro de aguas inservibles en poblados y ciudades de acuerdo a criterios urbanísticos. EL drenaje urbano de una ciudad está conformado por sistemas de alcantarillado, los cuales a su vez se clasifican de acuerdo al tipo de agua que transporte, pudiéndose establecer tres tipos: A. Sistema de Alcantarillado Sanitario.- Para conducir solamente aguas residuales domésticas e industriales. B. Sistema de Alcantarillado Pluvial.- Para la evacuación de la escorrentía superficial producida por las lluvias. C. Sistema de Alcantarillado Combinado.- Es el sistema de alcantarillado que lleva aguas residuales (domésticas e industriales) y las aguas provenientes de las lluvias
1.2. SISTEMAS DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Los sistemas de drenaje urbano comprenden una serie de elementos que van desde el sistema de captación de aguas pluviales hasta las canalizaciones y conductos que permiten la conducción y descarga de las aguas de lluvia precipitadas en el medio, hasta los cauces naturales y artificiales, para su libre escurrimiento. Bajo este concepto podemos definir dos tipos de sistemas: El Principal y el Secundario; cuyas características de cada uno se resumen en la tabla siguiente: SISTEMA PLUVIAL Principal o mayor (Macrodrenaje)
Secundario o menor (Microdrenaje)
CARACTERÍSTICAS Cuencas regionales, grandes Aportes externos a las ciudades Formado por cauces naturales importantes Cuenca aportarte exterior a la zona urbana Grandes aportes en crecidas Diseños para Tiempos de retorno grandes (100, 1000, …, años) Problemas mayores, ejemplos: Crecidas e inundaciones de ríos, Aluviones y Huaicos. Consecuencias de inundación: Pérdidas de vidas y bienes, relativamente pocos afectados Cuencas urbanas, pequeñas Aportes internos en las ciudades Formado por cauces naturales menores y artificiales Cuenca aportante interior a la zona urbana Aportes moderados en crecidas Diseños para Tiempos de retorno menores (2, 5, 10, …años) Problemas menores, ejemplos: Inundaciones frecuentes en calles y avenidas. Consecuencias de inundación: Pérdidas de bienes, tiempo, incomodidades, muchos afectados.
Impacto urbano en el ciclo hidrológico
El desarrollo urbano altera la cobertura vegetal provocando varios efectos que afectan los componentes del ciclo hidrológico natural. Con la impermeabilización del suelo a través de tejados, calles, veredas y patios, el agua que previamente era infiltrada, pasa a escurrir por los conductos de desagüe aumentando el escurrimiento superficial. El volumen que escurría lentamente por la superficie del suelo y quedaba retenido por la plantas, con la urbanización, pasa a escurrir en los canales, exigiendo mayor capacidad de escurrimiento de las secciones. En la siguiente figura se presentada el efecto sobre las variables del ciclo hidrológico debido a la urbanización.
Con la urbanización son introducidas las siguientes alteraciones en el referido ciclo hidrológico:
Reducción de la infiltración en el suelo. El volumen que deja de ser infiltrado queda en la superficie, aumentando el escurrimiento superficial. Además de esto, como fueron construidos conductos pluviales para el escurrimiento superficial, acelerando y provocando una reducción del tiempo de desplazamiento. Con la reducción de la infiltración, el acuífero tiende a disminuir el nivel de la capa freática por falta de alimentación (principalmente cuando el área urbana es muy extensa), reduciendo así el escurrimiento subterráneo. Las redes de abastecimiento y cloacal poseen pérdidas que pueden alimentar el acuífero, teniendo un efecto inverso al mencionado. Debido a la sustitución de la cobertura natural ocurre una reducción de la evapotranspiración, ya que la superficie urbana no retiene agua como lo hace cobertura vegetal y no permite la evapotranspiración de los follajes y del suelo. A pesar de esto, las superficies urbanas generadas por las ciudades sufren calentamiento y cuando ocurre precipitaciones de baja intensidad puede generar una mayor evaporación. Modificación del hidrograma de diseño, pues este toma un carácter súbito, con la presencia del tiempo pico mucho más rápido, a su vez que el sistema hidrográfico pierde capacidad de retención y almacenamiento. La forma del hidrograma provoca que generalmente se tenga un área mayor bajo la curva, lo
que representa mayor volumen de escurrimiento, además de que el gato pico es mayor. El aumento de la velocidad de escurrimiento La cuenca se vuelve sensible a las lluvias intensas de corta duración.
2. HIDRÁULICA Y DRENAJE PLUVIAL 2.1. CAPTACION DE AGUAS PLUVIALES EN EDIFICACIONES Según el ítem 4.3 del RNE Norma OS-060, se exige que toda nueva habilitación urbana que se ubique en una localidad cuyo nivel de precipitaciones sea igual o mayor a 10 mm en 24 horas deberá contar obligatoriamente con un sistema de alcantarillado pluvial. En base a lo mencionado se tendrá la siguiente consideración: con la finalidad de garantizar la estabilidad de las estructuras de toda edificación que tenga que almacenar el agua pluvial en sus azoteas, será necesario que este sean evacuadas a los jardines o suelos sin revestir, a fin de favorecer la infiltración al subsuelo. Sin embargo, si no es posible evacuarla a estas zonas, las aguas de la precipitación pluvial serán conducidas al sistema de drenaje exterior o calzada.
Según el RNE para colocar una bajada de aguas pluviales se considera la superficie de nuestra azotea. Cada 100 m2 equivale a una bajada de 4” 0 100 mm. Así 150m2 equivale a 6”, 200m2 a 8”, etc.
Estructuras y accesorios considerados para el sistema de canales y bajantes: El tipo de techo: puede ser de una o dos aguas, de calamina, tejas o PVC. Debe respetar los porcentajes de las caídas y las dimensiones correctas, para que el agua de la precipitación fluya hacia los canales.
2.2.
CAPTACION DE AGUAS PLUVIALES EN PISTAS, AVENIDAS Y CARRETERAS
ORIENTACIÓN DEL FLUJO Todas las aguas pluviales provenientes de calzadas, veredas y además las provenientes de las viviendas considerarán pendientes longitudinales (SL) y pendientes transversales (St) con la intención de acumular el agua en las diferentes estructuras diseñadas para tal fin y que se ubican sobre el pavimento generalmente. Por lo general se considera:
Pendiente Longitudinal (Sl) > 0,5%. Pendiente Transversal (St) de 2% a 4%
CAPTACIÓN Y TRANSPORTE DE AGUAS PLUVIALES CUNETAS Las cunetas son zanjas longitudinales revestidas o sin revestir abiertas en el terreno, ubicadas a ambos lados o a un solo lado de la carretera, con el objeto de captar, conducir y evacuar adecuadamente los flujos del agua superficial. Se proyectarán para todos los tramos al pie de los taludes de corte, longitudinalmente paralela y adyacente a la calzada del camino y serán de concreto vaciadas en el sitio, prefabricados o de otro material resistente a la erosión. Serán del tipo triangular, trapezoidal o rectangular, siendo preferentemente de sección triangular, donde el ancho es medido desde el borde de la rasante hasta la vertical que pasa por el vértice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la rasante al fondo o vértice de la cuneta.
Sección de una cuneta típica en una calle
Secciones usuales de las cunetas SUMIDEROS Las coladeras pluviales o sumideros tienen como objetivo captar los escurrimientos superficiales debidos a la lluvia y conducirlos a la red de alcantarillado. Su dimensionamiento y ubicación dependen básicamente de dos factores: el tamaño y tipo de área a la que sirven y la capacidad de las mismas. Del primer factor depende la cantidad de agua que llegará a la alcantarilla, ya que el flujo de agua es proporcional al área de servicio y al tipo de superficie de dicha área según su permeabilidad. Se pueden clasificar en tres tipos: I. II.
III.
Sumidero Lateral en sardinel.- Consiste en una abertura vertical en el sardinel Sumidero de Fondo.- Consiste en una abertura en la cuneta cubierta por uno o más sumideros. Un sumidero Mixto o Combinado será el formado de un sumidero lateral y uno de fondo actuando como una unidad. Sumidero de Rejillas en calzada.- Se trata de una canalización transversala la calzada y a todo lo ancho de esta, cubierta con rejillas.
REJILLAS Por lo general son de fierro fundido o de fierro laminado, según el material del que están fabricados. Por otra parte, según la posición relativa con el sentido del flujo podrán ser:
Rejilla horizontal Rejilla vertical Rejilla horoizontal y vertical
En cuanto a sus dimensiones y formas que las enmarcan, son más preparadas para estructuras rectangulares o cuadradas y de 60 cm x 100 cm x 45 cm. y la separación de sus barras puede ser de 20, 35 y 50mm. COLECTORES DE AGUAS PLUVIALES Son un conjunto de canales y tuberías necesarios para evacuar la escorrentía superficial producida por las lluvias a un curso de agua.
Construcción de una para drenaje pluvial
cámara o buzón
Estos conductos subterráneos, que van aumentando su diámetro a medida que aumenta el área de drenaje, descargan sus aguas al punto más cercano de un curso de agua. Para las tuberías se deberán considerar los siguientes aspectos:
Ubicación y alineamiento: Evitar la instalación de colectores bajo la calzada y la berma. Resistencia: Estas se especifican en la NTP de cada tipo de tubería El colector debe ser capaz de evacuar un caudal a tubo lleno igual o mayor que el caudal de diseño.
La velocidad mínima será de 0.90 m/s a flujo lleno para evitar sedimentación de arenas y finos. La velocidad máxima en colectores con pocos sedimentos dependerá del tipo de material y no excederá el valor mostrado en la tabla, para no causar erosión en las tuberías.
3. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Y CONTROL DE CALIDAD 3.1. PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO La construcción de un sistema de alcantarillado se lleva a cabo mediante una serie de actividades, las cuales se pueden describir en el siguiente orden: 1. Limpieza y trazo de la red. El trazo de la red se realiza con cal de acuerdo al ancho de la zanja y de acuerdo a los planos del proyecto. Durante esta actividad deberán removerse todos aquellos obstáculos tales como piedras, árboles, etc. que pudieran dificultar la construcción de la red, especialmente en aquellas poblaciones donde no existe pavimento en las calles. 2. Ruptura de pavimento. Esta actividad se realiza en aquellos casos en que deben hacerse ampliaciones o la instalación de la red por primera vez en aquellas poblaciones cuyas calles ya cuentan con pavimento. 3. Excavación de la zanja. Se efectúa empleando maquinaría o a mano según el tipo de suelo y la disposición de mano de obra de la localidad. La maquinaría puede consistir en retroexcavadoras, dragas o zanjadoras según el tipo de zanja por excavar. En los puntos donde se construirán pozos de visita se suele hacer la excavación un poco más amplia, de acuerdo con las dimensiones del pozo y se coloca una plantilla de concreto de acuerdo con los niveles de proyecto. 4. Protección de las paredes de la zanja. En algunos casos se requiere el uso de ademes pues el material de los costados de la zanja no resiste los taludes de excavación. 5. Extracción del agua de las zanjas. Puede llevarse a cabo con bombas en aquellos lugares en que el nivel freático sea somero y dificulte la excavación de las zanjas. 6. Instalación de la tubería. Cuando la excavación de las zanjas ha avanzado lo suficiente, se realiza una nivelación con teodolito de la plantilla de la zanja y se coloca la cama de arena según las especificaciones de la misma. Posteriormente se instala cuidadosamente la tubería de acuerdo a las cotas y pendientes de proyecto.
La unión de las tuberías se realiza tal como lo recomienda el fabricante de la tubería y en aquellos espacios donde se ubicarán los pozos de visita se suelen dejar los huecos durante la instalación de la tubería, para que una vez colocada la tubería se construyan los pozos. 7. Relleno de la zanja. Cuando ya ha sido instalada la tubería y se han hecho los pozos necesarios, se inicia el relleno de la zanja de acuerdo a las especificaciones del relleno de la zanja. Usualmente se apisona el relleno en capas de 10 cm de espesor hasta cubrir el lomo de la tubería. Posteriormente pueden apisonarse capas de mayor espesor (15 a 25 cm) hasta alcanzar la superficie del terreno. Antes de pavimentar deberá esperarse de tres días a una semana para que el terreno alcance su compactación natural y se eviten asentamientos posteriores. 8. Reconstrucción del pavimento. Finalmente, se reconstruye el pavimento faltante o se pavimenta toda la calle según lo especifique el proyecto. La instalación de las estructuras de captación se realiza siguiendo los mismos pasos anteriores, pero complementando la instalación de las tuberías con las estructuras de captación. Cuando se requiere la construcción de conductos in situ, después de la excavación de las zanjas se lleva a cabo un procedimiento constructivo que permite la construcción de los conductos en dos o tres partes según los siguientes pasos: a) Preparación de la cimentación del conducto. Si el terreno de la zanja es consistente, se le da al fondo de la zanja la forma exterior del conducto. Por otra parte, si el terreno es blando, se coloca una plantilla de concreto pobre en el fondo de la zanja. b) Construcción de la losa de fondo. Con el terreno preparado, se coloca un armado que permita en primer término colar la losa de fondo y que ya incluya el armado de los muros. c) Construcción de los muros. Una vez que ya se tiene la losa de fondo se pueden colar los muros y en ocasiones hasta el techo del conducto empleando cimbras especiales. d) Construcción del techo del conducto. Si la sección del conducto es rectangular, se cuela el techo del conducto una vez que los muros están listos.
