Tuberías de hormigón simple La tubería de hormigón , es eficaz, económica y ecológica para redes hidráulicas que trabajan en régimen libre o en baja presión. La experiencia en su utilización es amplia ya que el uso del hormigón, como material de construcción, es muy antiguo y ha tenido, a lo largo del tiempo muchas modificaciones, tanto en la composición de los materiales utilizados para el hormigón, como en los procedimientos constructivos. Los tubos de hormigón pueden ser de: Hormigón simple; ● Hormigón armado; ● Hormigón pretensado. En este análisis tendremos un mayor enfoque a las tuberías de hormigón simple, los tubos de concreto, se fabrican en hasta un diámetro de 120 cm y en un 1m de longitud, con dos tipos de junta, tipo espigo campana y espigo liso. Esta tubería es utilizada para la conducción de aguas lluvias, negras, residuos líquidos industriales, industriales , aguas pluviales, sistemas de irrigación para drenajes para vías en general como conductos no sometidos a presión. ●
Propiedades Durabilidad · El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio. La durabilidad es uno de los factores más críticos ya que consideraciones tan fundamentales como el comportamiento estructural e hidráulico se vuelvan irrelevantes si el tubo no puede cumplir satisfactoriamente un periodo aceptable. ·
Rugosidad La rugosidad de las paredes de los canales y tuberías es función del material con que están construidos, el acabado de la construcción y el tiempo de uso. A mayor coeficiente de rugosidad, mayor será el gasto de una tubería. (Briere, 2005)
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Resistencia a la flexión Se relaciona con consideraciones estructurales y no de durabilidad, dependiendo ésta del diseño del concreto, tipo de cemento, agregados, proceso de fabricación. fabricaci ón. La capacidad a la flexión del concreto se representa por el módulo de ruptura, el módulo de ruptura es esencial para el diseño y control de calidad de las tuberías.
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Flamabilidad El tubo de concreto no es flamable, susceptible a la degradación por rayos ultravioleta, ni sensible a los cambios de temperatura. A diferencia de los tubos termoplásticos, el tubo de concreto no se quema. Este es un factor importante a considerar al momento de planear sistemas de drenajes para carreteras, zonas urbanas y forestales, mostrando al tubo de concreto como la opción más segura.
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Absorción Es un indicador de la porosidad del concreto, con lo que se puede asegurar la calidad de los tubos de drenaje. Está influenciada por la absorción de los agregados y características del proceso de fabricación.
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Alcalinidad Es la medida de reactividad de la masa de hormigón, relacionada directamente con el tipo de cemento Portland y los agregados, de quienes depende la resistencia de la tubería a los medios ácidos.
3.3 Aplicaciones El hormigón simple es un material muy adecuado para la fabricación de tuberías, tanto de saneamiento como de abastecimiento, con o sin presión, cuyas características hidráulicas y comportamiento mecánico, en general, mejoran con el paso del tiempo, requiriendo esfuerzos mínimos en su conservación. El uso más generalizado, aunque no exclusivo, del tubo de concreto es el transporte de aguas, tanto limpias (colectores de pluviales, riegos) como sucias (de saneamiento). 3.3.1 Sistemas de saneamiento por gravedad. Un sistema de saneamiento es un sistema de estructuras y tuberías usado para la recogida y transporte de las aguas residuales y pluviales de una población desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten al medio natural o se tratan. En los sistemas por gravedad, las aguas discurren a lo largo de las redes a causa de las pendientes de los conductos. ○ Sistemas de saneamiento a baja presión. ○ Sistemas de saneamiento por gravedad. 3.3.2 Sistemas de drenaje. La función principal de un sistema de drenaje es la de permitir la retirada de las aguas que se acumulan en depresiones topográficas del terreno, causando inconvenientes ya sea a la agricultura o en áreas urbanizadas.
3.3.3 Sistemas de riego. Un sistema de riego o perímetro de riego, es el conjunto de estructuras, que hace posible que una determinada área pueda ser cultivada con la aplicación del agua necesaria a las plantas.
3.3.4 Tuberías Hincadas El Hincado de Tuberías es un método para instalar tuberías subterráneas con una mínima ruptura de la superficie. Con este proceso se utilizan cilindros hidráulicos para empujar tuberías especialmente diseñadas para hincado a través del terreno detrás de un escudo manejable o de una máquina perforadora de túneles.
3.4 Especificaciones Técnicas Las especificaciones técnicas establecen los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los que deben someterse los tubos utilizados en la conducción de aguas lluvias y
aguas servidas por medio de tuberías de hormigón simple. (Asociación de fabricantes de tubos de Concreto A.C., 2012)
La correcta selección de las tuberías de Hormigón Simple está relacionado de acuerdo a: ●
La profundidad a la que irá instalada La profundidad mínima de las zanjas se debe determinar de forma que las tuberías queden protegidas de los efectos del tránsito y cargas exteriores, así como preservadas de las variaciones de temperatura del medio ambiente.
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La calidad del relleno (peso del material) El objetivo de un buen relleno es garantizar solidez en zona central y laterales del tubo. Los rellenos más comunes son aquellos en los que se utilizan materiales envolventes como arena, gravilla, entre otros, y se realiza la compactación cada 30 cm y luego el relleno con arena.
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El tipo de cimentación
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El tipo de instalación (en zanja o terraplén)
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Independientemente del tipo de tubería que se requiera, es importante asegurar el éxito del proyecto, lo que se logrará utilizando tuberías que cumplan las Normas ASTM C-14, INEN1590 para tubos de hormigón simple.
3.5 INDUSTRIAS VISITADAS
Concreto Roca C.A ● ● ●
Dirección: Av Elias Muñoz y Juan Orellana Ubicación: GUAYAQUIL, GUAYAS, Ecuador Cuenta con 2 plantas que poseen laboratorios para el análisis de agregados y ademas para realizar las pruebas exigidas por las normas para las obras.
INKATONSA ● ●
Dirección: Av. Juan Tanca Marengo Km.6 (Urb. "Lomas de Prosperina" a lado del Colegio Americano)
● Ubicación: Guayaquil - Ecuador ● Empresa especializada con 30 años de experiencia en el mercado. ● Fabrican con modernas máquinas electrónicas que garantizan la producción y
entrega de cantidades ilimitadas de producto en planes emergentes a nivel local y nacional. ● Siendo la única fábrica en el país que utiliza maquinaria especializada a base de VIBRACIÓN Y COMPRESIÓN HIDRÁULICA podemos ofrecer tubería en todos los diámetros
existentes desde 4" hasta 90”, permitiéndonos ser su único
proveedor.
INGECONSA ● ● ● ● ●
Dirección:Parque Empresarial Colón Edf, 4 Ofc 110 1er Ps Ubicación:GUAYAQUIL, GUAYAS, Ecuador Elabora elemento prefabricados de hormigón para sistemas de alcantarillado. Da asesoria en instalaciones. Instalacion de tuberia y cajas domiciliarias.
ALIBOC S.A ● ● ● ●
Dirección: Via Puntilla Samborondón Km. 16.5, Buijo Solar 13 Ubicación: Samborondón - Ecuador Oficina de Información: Urdenor 1 Mz. 113 y Av. Juan Tanca Marengo Km. 2 ½ Empresa con más de 37 años de fabricar y suministrar tubería para las obras más importantes de infraestructura de drenaje sanitario, pluvial y alcantarillado del país.
Tienen postes para cerramiento, separadores de vías, topes vehiculares y nuestro nuevo producto cajas de inspección domiciliarias de 400mm, 500mm y 600 mm de diámetro y desde 0,50 hasta 2,15 metros de altura. ● También posee un Departamento de Estudios de Sistemas de Drenaje Sanitario, Pluvial y Alcantarillado donde prestamos los servicios de diseño de su futuro sistema de drenaje, de actualización y evaluación del estado de su sistema de drenaje actual. ●
3.6 Normas INEN ●
INEN 1 586 /1987-11 TUBOS Y ACCESORIOS DE HORMIGÓN SIMPLE. REQUISITOS: Esta norma
establece las definiciones y términos relacionados con la tubería y accesorios de hormigón simple y armado. (Interagua) ●
INEN 1 590 /1987-11 TUBOS Y ACCESORIOS DE HORMIGÓN SIMPLE. REQUISITOS:
Esta norma establece los requisitos de los tubos de hormigón sin refuerzo A continuación se muestra los accesorios y el rotulado que debe tener las tuberías de hormigón simple según esta norma INEN. (Imágenes tomadas de el PDF de las norma INEN respectiva). (Interagua)
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INEN 1 592 / 1987-11 JUNTAS FLEXIBLES PARA TUBERIA DE HORMIGON REQUISITOS:
Esta norma establece los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los cuales deben someterse las juntas y los materiales usados en empaques destinados a unir tubos circulares de hormigón simple y reforzado, con el fin de producir conjuntos continuos y estancos.
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ASTM C-14 , ASTM C-76 TUBOS DE HORMIGÓN EN MASA Y HORMIGÓN ARMADO
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 4.1 Instalación Cada tubo o pieza deberá tener un apoyo completo y firme en toda su longitud, para lo cual el cuadrante inferior descansara en toda su superficie. No se permitirá colocar los tubos sobre piedras, calzas de madera o soportes de cualquier otra índole, ni tampoco la presencia de agua de zanja durante la colocación de la tubería y 6 horas después de colocado el mortero.(Prefabricados Delta , 2005)
En el caso de tuberías de hormigón con juntas de espiga campana, se recubrirà
exteriormente la junta con un anillo de mortero achaflanado a 45 grados. El mortero será de cemento arena en proporción 1:3, se limpiarán cuidadosamente los extremos de los tubos a unirse quitando la tierra o cualquier material extraño con cepillo de alambre, luego se humedecen los extremos de los tubos que forman la junta. Se evitará que el mortero forme rebordes internos, de tal manera que la junta interiormente queda lisa, regular y a ras con la superficie de los tubos, el sistema constructivo a utilizarse estará de acuerdo al diámetro de tubería que se esté colocando. El interior de la tubería deberá quedar completamente liso y libre de suciedad y materias extrañas. Las superficies interiores de los tubos en contacto deberán quedar rasantes. (Prefabricados Delta , 2005)
Cuando sea necesario realizar suspensiones temporales debe protegerse los extremos de las tuberías con tapones adecuados. Para la tubería de cemento con sello elastomérico (anillo de neopreno) , se empalmaron los tubos introduciendo la campana del tubo en el macho del otro tubo en el cual esta colocado el sello de neopreno, dejando un espacio de 1 a 2 cm entre el extremo de la campana y el reborde del macho. Adicionalmente se colocará un mortero 1:3 para sellar la unión entre las tuberías.(Prefabricados Delta , 2005)
Los empalmes y las tuberías en general, cualquiera que sea la forma de los extremos deberán garantizar la impermeabilidad o alta resistencia a la infiltración para lo cual se hará pruebas aproximadamente cada 50 m de longitud instalada. (Prefabricados Delta , 2005)
A medida que los tubos sean colocados, será puesto a mano suficiente relleno a cada lado de los tubos para mantenerlos en su sitio, este relleno no deberá efectuarse sino después de tener por lo menos cinco tubos empalmados y revocados en el sitio de instalación.(Prefabricados Delta , 2005)
Se prohíbe la instalación de tubería en presencia de agua, y de existir por lluvia, nivel freático, o roturas de tuberías existentes,. Cuando sea mucha la cantidad de agua del
subsuelo, o circunstancias especiales del proyecto que que obliguen a usar empalmes de mayor grado de impermeabilidad o flexibilidad, se usaran empaques de neopreno, compuestos bituminosos o alquitranados. En todo caso, el procedimiento que se utilice debe ser aprobado por el Fiscalizador.(Prefabricados Delta , 2005) Para el empalme de las tuberías se debe usar juntas como por ejemplo: ○ JUNTAS TOP-RING
La fabricación segura y eficiente de las juntas debe ser posible bajo todas las condiciones que pueden surgir en una obra, como por ejemplo la presencia de agua debido al elevado nivel freático. El empaque debe ser fabricado con un compuesto de caucho de alto grado, pudiendo ser natural o sintético. Por lo general se utiliza NEOPRENO.
Estas juntas deben cumplir con una resistencia a la infiltración de agua subterránea o material de relleno, resistencia a infiltración de agua servidas o aguas lluvias, control de fugas externas o internas, flexibilidad para asimilar deflexiones laterales o movimientos longitudinales sin crear problemas de fugas,continuidad eléctrica e infiltración de aguas subterráneas para drenaje superficial. (INKATONSA, 2008) El proceso de empalme de las tuberías se resume en 8 pasos: 1) Limpie el polvo y sustancias extrañas que pudieran existir en la superficie de la
campana, ya que podría no realizarse adecuadamente la unión si persisten las mismas.
2) Limpie el polvo y sustancias extrañas que pudieran existir en la superficie de la espiga, si la espiga y la campaña no están preparadas en forma adecuada podría suceder que el empaque no selle adecuadamente.
3) Coloque la junta teniendo en cuenta que la parte más gruesa quede hacia el filo de la espiga.
4) Lubrique adecuadamente la superficie de la campana así como la junta una vez que esta ha sido colocada en la espiga.
5) No utilice aceites minerales, es apropiado usar grasa o manteca de origen vegetal o animal. (INKATONSA, 2008)
6) Alinee correctamente la espiga con la campana y verifique que la junta esté en contacto con toda la superficie de la campana. Si la alineación no es la adecuada no sellará la junta y por lo tanto se producirá derrame de agua y en casos extremos se romperá la campana. (INKATONSA, 2008)
7) Una vez que estén alineados la campana y la espiga, se puede a proceder al ensamblaje mediante el uso de un sistema de palanca o con máquina. (INKATONSA, 2008)
8) Ensamblaje Perfecto (INKATONSA, 2008)
Algunos de los cuidados que se deben de tener al momento de la instalación de tuberías son: ○
Correcta transportación de las tuberías
○
lecho del tubo
○
Correcta alineación y pendiente
○ Excavacion y preparacion de cimentación
○ Correcto Manipuleo
○ Almacenamiento
○
○ ○ Precaución que se debe tener en cuenta
4.2 Ventajas Según la (Asociacion de fabricante de tubos de Concreto, 2013) concluyeron con la sigts ventajas de las cuales tenemos: - Los tubos de hormigón pueden ser construidos en lugares próximos de donde serán empleados, con parte de los materiales encontrados en el lugar. - Los procedimientos constructivos son relativamente simples. - Pueden ser construidos en una faja de dimensiones muy amplia. - GRAN DURABILIDAD: existen conducciones de concreto con más de 75 años sin ningún deterioro de las tuberías, con un comportamiento impecable. - Resistencia a esfuerzos dinámicos. - Los tubos de concreto pueden fabricarse según la demanda específica de uso, pudiendo atender situaciones excepcionales de sobrecargas móviles y agresividad del terreno y de los efluentes. Pueden ser fabricados en diámetros mínimos hasta medidas especiales, así mismo, resistencias estructurales muy altas como el caso de tuberías para hincado. - No tienen rotura por frágil, como ocurre con los tubos de materiales plásticos. - El tubo de concreto es fácil de instalar. Su instalación no requiere de precauciones especiales ni equipos complicados. - El tubo de concreto aporta el 90% del sistema tubo suelo, es en sí, LA ESTRUCTURA del sistema y no requiere compactación cuidadosa y costosa como es el caso de las tuberías flexibles y plásticas que requieren del arropamiento del suelo para conservar su integridad. - El tubo de concreto NO FLOTA, su peso, en sí, representa una gran ventaja ya que en condiciones extremas de avenidas torrenciales, el tubo se mantiene estático. - Las condiciones hidráulicas de las tuberías de concreto mejoran con el paso del
tiempo cuando en ellas se produce una circulación permanente de aguas, limpias o negras. - Mayor resistencia a los esfuerzos de impacto. - SEGURO AL MEDIO AMBIENTE el tubo de concreto no es contaminante, permanece inerte en el suelo y es reciclable. EN EL PROCESO DEFABRICACIÓNN, LA TUBERIA DE CONCRETO no daña el medio ambiente ni a los obreros que participan en su elaboración ni a los que lo instalan.
4.3 Desventajas Según la (Fundación Wikimedia, Inc., 2013) concluyeron que las desventajas que se presentan en los tubos de hormigon simple son: - Son susceptibles a la corrosión interna y externa, en presencia de sulfuros. -
Exige un número considerable de juntas, lo que propicia las infiltraciones, ya sea desde adentro de la tubería, pudiendo contaminar el suelo, o desde el exterior del tubo, lo que produce un incremento del caudal transportado
4.4 Relación COSTO-DIÁMETRO
Lista de Precio por industrias
INGECONSA
CONCRETO ROCA S.A.
INKATONSA - Fabrica de tubo de hormigones para alcantarillado
APCI.
Cuadro comparativo de los precios actuales por cada tubería según su diámetro, de la cual incluye el costo de la tuberías ,las juntas y transportación de la misma.
Fuente tomada de los cuadros de precios de las industrias mencionadas.
4.5 Ensayos Las diferentes empresas que visitamos para obtener una tubería de buena calidad realizan los ensayos correspondientes de acuerdo a la NORMA INEN y las normas internacionales, entre ellas tenemos:
i.
RESISTENCIA A LA FLEXIÓN (MÉTODO DE LOS 3 APOYOS).
ii. ENSAYO DE PERMEABILIDAD. iii. ENSAYO DE ABSORCIÓN. iv. ENSAYO DE RESISTENCIA HIDROSTÁTICA. 4.5.1 Resistencia a la Flexión (Método 3 apoyos) El tubo se coloca sobre dos apoyos paralelos que se entienden a lo largo del tubo y se aplica la carga a través de un tercer apoyo o viga colocados en la parte superior del tubo paralelos a los apoyos inferiores de igual longitud.
Realizando el ensayo de Resistencia a la flexión 4.5.2 Ensayo de Permeabilidad Se coloca un tubo con el espigo hacia abajo sobre una lámina de caucho o su equivalente y se llena de agua hasta el nivel de la base de la campana, la inspección inicial se hace después de 15 minutos de haberlo llenado, no debe de existir en la superficie exterior humedad al tiempo de 24 horas.
Ensayo de Permeabilidad 4.5.3 Ensayo de Absorción Para esta prueba se toma una muestra o núcleo extraído de la tubería, el cual es sometido a un proceso de secamiento, luego a inmersión para determinar la absorción de agua. También se presentan dos procedimientos alternativos A y B, para conducir las pruebas en método de ebullición A no excederá del 9% y método B no excederá del 8.5%.
4.5.4 Ensayo de resistencia hidrostática Se utilizan en este ensayo, el aplicador de carga (que puede ser mecánico o manual que registre hasta un valor máximo de 100 KPa en intervalos no mayores de 5 KPa) y los tapones obturadores (que no permita fugas). El procedimiento consiste en sellar los extremos del tubo y llenarlo lentamente con agua, eliminando el aire en su interior. Luego se eleva gradualmente la presión dentro del tubo a 70 Kpa en un minuto y se mantiene esta presión por 10 minutos. Nuevamente se eleva uniformemente la presión hasta el valor especificado. Finalmente se observa si hay fugas a través de las paredes del tubo. Si la superficie aparece húmeda o con manchas de humedad se debe extender el ensayo por 24 horas. Al finalizar este período de tiempo, si la humedad ha desaparecido, se da por concluido el ensayo cumpliendo con la norma. 1
1
Orellana I., Burgos J. (2009). Caracterización de un diseño de hormigón con fibras de acero para tuberías de sistemas sanitarios (21 pulgadas). Tesis de Grado, Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil-Ecuador. 1 1
