INDICE GENERAL INTRODUCCION
1
1
ANTECEDENTES
10
2
TRAMITE ANTE LA DGCOH COMPONENTES Y SUS CARACTERISTICAS
12
3
NORMAS Y RECOMENDACIONES PARA LA APROBACION DE PROYECTOS 18
3.1 3.1.1 3.1.1.1 3.1.1.2 I II 3.1.2 3.1.2.1 3.1.2.2 I II 3.1.3 3.1.3.1 3.1.3.2 3.1.4
Normas y Recomendaciones Generales Memoria del proyecto Estructuración Entrega de la memoria de un proyecto Para revisiòn Entrega final Planos Contenido Entrega de planos Para revisiòn Entrega final Datos topogràficos Lista de trabajos topogràficos Descripciòn de los trabajos Número de elementos a servir
3.2 3.2.1 3.2.1.1 I 3.2.1.2 I II III IV V VI VII
Abastecimiento de Agua Potable Proyecto de instalaciones internas Datos de proyecto Gastos de diseño Proyecto ejecutivo Toma Almacenamiento Velocidades de proyecto Pérdidas de carga Selección de diámetros Precisiones mínima y máxima Cámaras de aire
19 20 20 24 24 26 35 36 37 37 39 46 46 47 53 55 55 55 55 60 60 60 60 60 63 63 64
VIII 3.2.1.3 I II II.1 II.2 3.2.1.4 I II III IV V VI 3.2.1.5 I I.1 II III IV 3.2.1.6 I II III 3.2.2 3.2.2.1 I II III 3.2.2.2 I II III III.1 III.2 III.2.1 III.2.2 III.2.3 III.3 III.4 3.2.2.3 I II
Jarros de aire y válvulas eliminadoras de aire Tipos de abastecimiento de agua potable Instalación por gravedad Instalación a presión Equipos hidroneumáticos Equipos de bombeo programado Sistemas contra incendio Capacidad de almacenamiento Hidrantes Accesorios Distribución de hidrantes Bombas Toma siamesa Instalaciones especiales Albercas Recirculaciòn y filtración Fuentes Riego Otras (aire acondicionado, riego, abrevaderos, etc.) Planos a generar y contenido Plantas Cortes Isomètricos Proyecto de instalaciones externas Datos de proyecto Dotaciones Gastos de diseño Presiones Componentes. Análisis y proyecto ejecutivo Toma Almacenamiento Redes de distribución Geometría y características de la tuberías de la red Funcionamiento hidraùlico Presiones o cargas de diseño Pèrdidas de energìa Mètodos de anàlisis hidraùlico Proyecto ejecutivo Conexiòn de tuberìas en operaciòn y conductos nuevos Planos a generar y contenido Toma Almacenamiento
64 64 64 66 66 77 77 78 78 81 81 83 84 85 85 85 86 86 86 86 86 86 86 86 86 86 86 88 89 89 90 91 91 94 94 94 97 112 114 126 126 127
III
Red de distribuciòn
127
3.3 3.3.1 3.3.1.1 I I.1 I.2 II II.1 II.1.1 II.1.2 II.2 II.2.1 II.2.2 III III.1 III.2 III.2.1 III.2.2 III.3 III.4 III.5 3.3.1.2 3.3.1.3 3.3.2 3.3.2.1 I I.1 I.2 I.3 I.4 II 3.3.2.2 I I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 I.5.1
Drenaje Proyecto de instalaciones internas Instalaciòn sanitaria Datos de proyecto Unidades mueble de desagüe Gastos de diseño Proyecto ejecutivo Pendientes mìnima y màxima Pendiente mìnima Pendiente màxima Selecciòn de diàmetros Por Manning Unidades mueble Consideraciones de proyecto Desagües Intereceptores Interceptores de grasa Otros interceptores Bajadas de aguas negras Sistemas de ventilación Fosas sépticas Instalación pluvial Instalaciones combinadas Proyectode instalaciones externas Datos de proyecto Gastosde diseño Redes secundarias de drenaje pluvial Redes primarias de drenaje pluvial Redes de drenaje sanitario Redes de drenaje combinado Sitio de descarga Componentes. Análisis y rpoyecto ejecutivo Red de recolección Generalidades Disposición general de los sistemas Atarjeas y colectores Métodos de diseño Estructuras de acceso y especiales Pozos de visita comunesy pozos - caja de visita
129 129 129 130 130 130 131 131 131 131 131 132 132 133 133 134 135 135 136 138 140 141 152 152 153 153 153 163 173 178 178 179 179 179 182 188 195 198 198
I.5.2 I.5.3 I.5.4 I.5.5 I.5.6 II III 3.3.2.3 I II III IV
Pozos de visita con caída y pozos - caja con caída Descargas domiciliarias Captaciones de aguas pluviales Vertedores laterales Interferencias con otras estructuras Tanques de tormentas Pozos de absorción Planos a generar y contenido Red de recolección Planos deestructuras complementarias Tanques de tormentas Pozos de absorción
201 203 203 204 205 211 213 214 215 216 216 217
3.4 3.4.1 3.4.1.1 I 3.4.1.2 3.4.1.3 3.4.1.4 3.4.1.5 3.4.1.6 3.4.1.7 3.4.2 3.4.2.1 I II III IV V VI VII VIII IX 3.4.2.2 3.4.2.3 I I.1 I.2 I.3 I.4 I.5
Sistemas de Bombeo Sistemas internos de bombeo Bombeo a tinacos o a tanques elevados Bombeo a tinacos multiples Equipos hidroneumáticos Equipos de bombeo programado Bombeo en sistemas contra incendio Bombeo de cárcamos de aguas negras Bombeo de agua pluvial Bombeo a sistemas de riego programado Plantas para complemento de la infraestructura municipal Partes constitutivas de una planta Entrada Cárcamos de bombeo Bombas Tubería de descarga Descarga Motores Subestación y transformadores Centro de control de motores, tableros e interruptores Equipos y edificios auxiliares Problemas presentados en plantas en operación Alcances de un proyecto Proyecto civil Trabajos preliminares Trabajos definitivos Memoria del proyecto Contenido de los planos 229 Especificaciones y programa de trabajo
217 217 217 220 221 222 222 222 222 222 222 222 222 223 224 225 225 225 226 226 226 226 228 228 228 228 228 230
II II.1 II.2 II.3 II.4 II.5 III III.1 III.2 III.3 III.4 III.5 IV IV.1 IV.2 IV.3 IV.4 IV.5 V V.1 V.2 V.3 V.4
Proyecto mecánico Trabajos preliminares Trabajos definitivos Memoria del proyecto Contenido de los planos 234 Especificaciones y programa de trabajo de fabricantes Proyecto eléctrico Trabajos preliminares Trabajos definitivos Memorias del proyecto Contenido de los planos 237 Especificaciones y programa de trabajo de fabricantes Cárcamos Tipos y arreglos más comunes Recomendaciones generales de diseño Disposición recomendable de los equipos Dimensionamiento Arreglos recomendables Dispositivos de retención y retiro de cuerpos flotantes y azolves Rejillas Sistemas de limpieza Tanques desarenadores Estructuras de descarga
232 232 232 233
3.5 3.5.1 I II III 3.5.2
Agua tratada, Criterios de calidad, Procesos de tratamiento y usos Criterios de calidad y procesos de tratamiento Tratamiento primario Tratamiento secundario Tratamiento terciario Usos del agua tratada
260 260 276 277 278 278
4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.3.1 4.1.3.2 4.1.3.3 4.1.3.4 4.1.3.5
ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCION Especificacionesde Instalaciones Internas Generalidades Calidad de los materiales Especificaiones de los materiales Material de cobre Material de fierro galvanizado Material de fierro fundido Material de P.V.C. (Cloruro de polivinilo) Material de acero soldable
280 280 281 281 281 281 282 283 285 286
235 236 236 236 236 240 241 241 242 243 244 247 250 250 254 255 257
4.1.4 4.1.4.1 4.1.4.2 4.1.4.3 4.1.4.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 4.1.8 4.1.9 4.1.9.1 4.1.9.2 4.1.9.3 4.1.9.4 4.1.9.5 4.1.9.6 4.1.10 4.1.10.1 4.1.10.2 4.1.11 4.1.11.1 4.1.11.2 4.1.12 4.1.12.1 4.1.12.2 4.1.12.3 4.1.12.4 4.1.12.5 4.1.13 4.1.14 4.1.16
Especificaciones de accesorios Accesorios para desagües Accesorios para servicio contra incendio Mangueras flexibles para dilatación o deformaciones Mangueras flexibles para eliminar vibraciones Localización de tuberías y accesorios Angulo de conexiones entre tuberías Agrupamiento de tuberías Separación entre tuberías Suspensiones y anclajes Tuberías verticales Tuberías horizontales Dilatación 293 Separación de tuberías verticales Separación de tuberías horizontales Fierro fundido y P.V.C. Relación con la estructura Pasos Istalaciones hidraúlicas Prueba de tuberías Instalaciones en muros Instalaciones hidraúlicas Instalación de tuberías Tuberías de cobre Tuberías de fierro fundido Tuberías de P.V.C. (Unión espiga-campana con anillo de hule) Tuberías de P.V.C. para cementar Tuberías de fierro galvanizado Suministro y colocación de tinacos Registros de albañal Instalación de muebles sanitarios
4.2 Especificaciones para Instalaciones Externas 4.2.1 Especificaciones generales 4.2.1.1 Trazo y corte con cortadora de disco en pavímetro asfáltico y pavimento hidraúlico. 4.2.1.2 Construcción de base de grava cementada 4.2.1.3 Construcción de empedrado en seco 4.2.1.4 Ruptura de empedrado 4.2.1.5 Ruptura de pavimento adquinado,asfáltico y de concreto 4.2.1.6 Empedrado junteado con mortero cemento arena 1:5 4.2.1.7 Pavimento adoquinado junteado con mortero cemento arena 1:3
287 287 288 289 290 290 290 291 292 292 292 292 293 293 293 294 294 294 294 294 294 295 295 296 297 298 301 302 303 305 307 307 307 307 307 308 308 308 308
4.2.1.8 Pavimento asfáltico 309 4.2.1.9 Desmontes 309 4.2.1.10 Despalme 310 4.2.1.11 Limpieza y trazo en el área de trabajo 311 4.2.1.12 Excavación de zanjas 311 4.2.1.13 Excavación de zanjas 311 4.2.1.14 Excavación para estructuras 315 4.2.1.15 Plantillas apisonadas 316 4.2.1.16 Relleno de excavaciones de zanjas 317 4.2.1.17 Extendido y bandeado de material sobrante de excavación 319 4.2.1.18 Bombeo de achique con bomba autocebante 320 4.2.1.19 Ademes de madera 320 4.2.1.20 Instalación de tubería deacero soldada 320 4.2.1.21 Limpieza de tubería y piezas especiales de acero con chorro de are 324 4.2.1.22 Corte y biselado de tubería de acero 326 4.2.1.23 Protección anticorrosiva para tubería de acero; superficie exterio 326 4.2.1.24 Protección anticorrosiva interior en tuberías de acero 328 4.2.1.25 Doblado de tubería de acero 331 4.2.1.26 Inspección radiográfica de la soldadura 332 4.2.1.27 Protección en el exterior de tubería de concreto presforzado 334 4.2.1.28 Calafateo interior en junta de tubería deconcreto presforzado con cuerda nylon,colmasol y sikaflex 336 4.2.1.29 Juntas tipo calcetín en tuberías de concreto presforzado 337 4.2.1.30 Instalación y junteo de tubería de concreto presforzado 338 4.2.1.31 Mampostería y zampeado para estructuras 342 4.2.1.32 Muros de tabique recocido o block de cemento 343 4.2.1.33 Fabricación y colocación de concreto 345 4.2.1.34 Plantillas compactadas 353 4.2.2 Especificaciones inherentes a obras para abastecimiento de agua potable 354 4.2.2.1 Instalación de tubería de asbesto cemento 354 4.2.2.2 Instalación de tuberíade P.V.C., con cople integral 359 4.2.2.3 Instalación de tubería de polietileno de alta densidad 361 4.2.2.4 Prueba hidrostática de tubería de acero 361 4.2.2.5 Prueba hidrostática de tubería de concreto presforzado 362 4.2.2.6 Instalación de válvulas y piezas especiales 364 4.2.2.7 Instalación de medidores de agua 366 4.2.2.8 Cajas de operación deválvulas 366 4.2.2.9 Suministro e instalación de contramarcos 370
4.2.2.10 4.2.2.11 4.2.2.12 4.2.2.13 4.2.2.14 4.2.2.15 4.2.3 4.2.3.1 4.2.3.2 4.2.3.3 4.2.3.4 4.2.3.5 4.2.3.6
Suministro y colocación de marcos con tapa de fierro fundido 370 Instalación y prueba de tuberías de fierro galvanizado 370 Suministro de tuberías para agua potable 371 Suministro de piezas especiales de fierrro fundido con bridas, extremidades, tornillos, empques de plomo, juntas Gibault, juntas universales, juntas mecánicas. 372 Suministro de válvulas 373 Suministro de medidores 375 Especificaciones inherentes a obras de alcantarillado 375 Instalación de tuberías de concreto 375 Construcción depozos de visita y cajas de caída 378 Brocales y tapas para pozos de visita 380 Conexiones domiciliarias(slant y codo) 381 Suministro de tuberías deconcreto 382 Suministro de slant y codo de concreto 385
5
EJEMPLOS DE APLICACION
386
6
SUPERVISION DE OBRAS
505
TABLAS FIGURAS
INDICE DE TABLAS Tabla 3.1
Equivalencia d los mueble en unidades de gastos.
Tabla 3.2
Conversión de unidades mueble a litros por segundo.
Tabla 3.3
Coeficientes de fricción "k" en conexiones y válvulas bridadas.
Tabla 3.4
Coeficientes de fricción "k" en conexiones y válvulas roscadas.
Tabla 3.5
Longitudes equivalentes de conexiones en metros..
Tabla 3.6
Longitudes equivalentes de válvulas en metros.
Tabla 3.7
Dotaciones de agua por usos.
Tabla 3.8
Dimensiones de zanja.
Tabla 3.9
Equivalencia de los muebles en unidades de desagüe.
Tabla 3.10
Uso del suelo y períodos de retorno.
Tabla 3.11
Tipo de vialidad y período de retorno mínimo.
Tabla 3.12
Valores típicos del coeficiente de escurrimiento.
Tabla 3.13
Gasto mínimo según el diámetro del conducto.
Tabla 3.14
Materiales de fabricación de tuberías de alcantarillado.
Tabla 3.15
Diámetros comerciales y ancho de zanjas.
Tabla 3.16
Pendiente mínima en conductos de sistemas sanitarios y combinado. (Funcionando con 25% de llenado a la velocidad de 0.60 m/s).
Tabla 3.17
Criterios de espaciamiento entre pozos y pozos-caja de visita, según la D.G.C.O.H y la S.E.D.U.E.
Tabla 4.1
Color con el que deben ser pintadas las tuberías.
INDICE DE FIGURAS Figura 3.1 Figura 3.2 Figura 3.3 Figura 3.4 Figura 3.5 Figura 3.6 Figura 3.7 Figura 3.8 Figura 3.9 Figura 3.10 Figura 3.11 Figura 3.12 Figura 3.13 Figura 3.14 Figura 3.15 Figura 3.16 Figura 3.17 Figura 3.18 Figura 3.19 Figura 3.20 Figura 3.21 Figura 3.22 Figura 3.23 Figura 3.24 Figura 3.25 Figura 3.26 Figura 3.27 Figura 3.28 Figura 3.29 Figura 3.30 Figura 3.31 Figura 3.32
Simbología de la planimetría. Signos convencionales para tuberías y redes de agua potable. Conexiones de P.V.C.,sistemas espiga-campana con anillo de hule. Conexionesde P.V.C., sistema cementado. Simbología para gua potable. Simbología para alcantarillado. Simbología para redes de agua tratada. Diagrama unifilar y sistema de fuerza. Simbología para alumbrado exterior y sistemas de tierras. Simbología para alumbrado de interiores. Curvas de equivalencias para el cálculo con el sistema de Hunter (Pequeños Gastos). Curvas de equivalencias para el cálculo con el sistema de Hunter (Grandes Gastos). Pérdidas de carga por fricción. Tuberías de fierro galvanizado cédula 40 medianamente rugoso. Pérdidas de carga por fricción. Tuberías de cobre tipo "M" medianamente lisa. Factores para el cálculo de la capacidad de tanques hidroneumáticos. Cruceros de una red convencional. Cruceros de una red convencional. Cruceros de una red convencional usado juntas universales. Regionalización del coeficiente de escurrimiento. Representación gráfica del efecto de la duración de la lluvia (d) en el escurrimiento. Isoyetas para d = 30 min y Tr = 5 años. Factores de ajuste por período de retorno y duración. Esquema para mostrar la secuencia de numeración de los tramos y forma de cálculo de áreas y tiempos de concentración. Hidrogramas unitario sintéticos. Ejemplo para el cálculo dehidrograma sintéticos. Hidrograma unitario triangular. Ancho de zanja e instalación. Planta del cárcamo de bombeo. Sistema de doble ventilación (esquema). Ventilaciones en anillo y en circuito. Ventilación húmeda y de alivio. Area de aportación pluvialpor la presencia de muros verticales concurrentes.
INTRODUCCION Las personas físicas y morales interesadas en construir inmuebles como conjuntos habitacionales, edificios de oficinas, conjuntos comerciales o industriales, clínicas, escuelas y en general, cualquiera de aquellos que de acuerdo con el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, deben edificarse previs obtencións de una licencia de construcción, con frecuencia se envueltas en una problemática que, en suma y en en mejor de los casos, les hace requerir más tiempo del que hubiera previsto para casos, les hace requerir más timepo del que hubiera previsto para el desarrollo y buen término del trámite correspondiente, situación que tiene como dos grandes causas las siguientes: 1. Desconocimiento de las acciones que integran el proceso orientado a la consecución de dicha licencia, y así mismo, del orden ne que deben efectuarse. 2. Desconocimiento de las normas y recomendaciones que, generadas por la Dirección General de Construcción y Operación Hidraúlica (DGCOH) del Departamento del Distrito Federal (DDF) con fundamento en la existencia de ese proceso, permiten uniformizar tanto la elaboración y presentación de proyectos, como la revisión de los mismos por parte de la dependencia citada. Consciente de los anteriormente expuesto, y a la vez, porque entre sus ocupaciones se cuenta la de regir parte del procesos al que se ha hecho referencia, la DGCOH realiza el presente manual a través de la Subdirección de Ingeniería Hidráulica de su Dirección Técnica, contando con la colaboración de la empresa DEMM consultores, S.A. de C.V. Su fin principal, es por una parte divulgar de manera clara razonablemente objetiva el conocimiento de las actividades que en relación con el trabajo fundamental de la DGCOH - planeación,
proyecto, construcción y operación de la infraestructura para el abastecimiento de agua potable y los drenajes sanitario y pluvial del Distrito Federal - debe contemplar cualquier aspirante a obtener licencias para construir el tipo de inmuebles que han sido citados, y por otra, indicar através de normas y recomendaciones la mejor forma de efectuar dichas actividades y de presentar para su revisión los anteproyectos y proyectos ejecutivos que de ello se deriven. Asimismo y dado que como consecuencia de los anterior, surge la necesidad de garantizar que las obras objeto de los proyectos revisados y aprobados sean ejecutadas con estricto apego a lo especificado en los mismos, se considera la emisión de normas y recomendaciones para la aupervisión de esos trabajos. Así mismo se propone que el manual quede estructurado como se describe a continuación. 1.ANTECEDENTES Se dan los antecedentes jurídicos en que se fundamenta la existencia del proceso a través del cual se obtiene una licencia de construcción, y adicionalmente, se indican y explican brevemente los pasos generales que integran ese proceso y se define la esfera de competencia de la DGCOH. 2.TRAMITE ANTE LA DGCOH COMPONENTES Y SUS CARACTERISTICAS. Se enuncian los pasos constitutivos de la parte del procesos que, para btener una licencia de construcción,corresponde sancionar a la DGCOH, además de que son indicados los documentos escritos y/o gráficos que deben presentarse a la dependencia. Asimismo, con respecto a la supervisión de las obras correspondientes, se indican los aspectos que deben tener en cuenta las partes involucradas. 3.NORMAS Y RECOMENDACIONES PARA LA APROBACION DE PROYECTOS.
La formación de este capítulo, se lleva a cabo previa aceptación de que todos los proyectos que como parte del trámite para obtener una licencia de Construcción,se entreguen a la DGCOH parasu revisión y ulterior aprobación, conciernen a obras constitutivas de cualquiera de los sistemas que a continuación se citan: Abastecimiento de agua potable, drenaje, bombeo y asimismo, tratamiento y reuso de aguas residuales y/o pluviales. En estas condiciones, primero se enuncian normas y recomendaciones de carácter general, es decir,aplicables independientemente del proyecto de que se trate, y posteriormente,se hace una exposición detallada de todo aquello que en los aspectos realización y detallada de todo aquello que en los aspectos realización y revisión de proyectos ejecutivos debe ser estrictamente observado por la o las áreas de la DGCOH que se encargan de esos aspectos, y también, por los interesados en la construcción de inmuebles. Así la lista de temas a tratar en este capítulo es la siguiente: - Normas y Recomendaciones Generales Memoria del proyecto Estructuración Entrega de la memoria de un proyecto Para revisión Entrega final Planos Contenido Entrega de planos Para revisión Entrega final Datos topográficos Lista de trabajos topográficos Descripción de los trabajos Número de elementos a servir
- Abastecimiento de Agua Potable Proyecto de instalaciones internas Datos de proyecto Gastos de diseño Proyecto ejecutivo Toma Almacenamiento Velocidades de proyecto Pérdidas de carga Selección de diámetro Presiones mínima y máxima Cámaras de aire Jarros de aire y válvulas eliminadoras de aire Tipos de abastecimiento de agua potable Instalación por gravedad Instalación a presión Equipos hidroneumáticos Equipos de bombeo porgramado Sistemas contra incendio Capacidad de almacenamiento Hidrantes Accesorios Distribución de hidrantes Bombas Toma siamesa Instalaciones especiales Albercas Recirculación y filtración Fuentes Riego Otras (aire acondicionado, riego, abrevaderos, etc.) Planos a generar y contenido Plantas Cortes Isométricos
Proyecto de instalaciones externas Datos de proyecto Dotaciones Gastos de diseño Presiones Componentes. Análisis y proyecto ejecutivo Toma Alamacenamiento Redes de distribución Geometría y características de la tuberías de la red Funcionamiento hidraúlico Presiones o cargas de diseño Pérdidas de energía Métodos de análisis hidraúlico Proyecto ejecutivo Conexión de tuberías en operación y conductos nuevos Planos a generar y contenido Toma Almacenamiento Red de distribución - Drenaje Proyecto de instalaciones internas Instalación sanitaria Datos de proyecto Unidades mueble de desagüe Gastos de diseño Proyecto ejecutivo Pendientes mínima y máxima Selección de diámetros Por Manning Unidades mueble Consideraciones de proyecto Desagües Interceptores Bajadas de aguas negras
Sistemas de ventilación Fosas sépticas Instalación pluvial Instalación combinadas Proyecto de instalaciones externas Datos de proyecto Gastos de diseño Redes secundarias de drenaje pluvial Redes primarias de drenaje pluvial Redes de drenaje sanitario Redes de drenaje combinado Sitio de descarga Componentes. Análisis y proyeccto ejecutivo Red de recolección Normas generales Disposición general de los sistemas Atarjeas y colectores Métodos de diseño Estructuras de acceso y especiales Pozos de visita comunes y pozos - cja de visita Pozos de visita con caída y pozos - caja con caída Descargas domiciliarias Captaciones de aguas pluviales Vertedores laterales Interferencias con otras estructuras Tanques de tormentas Pozos de absorción Planos a generar y contenido Red de recolección Plano de estructuras complementarias Tanques de tormentas Pozos de absorción - Sistemas de Bombeo
Sistemas internos de bombeo Bombeo a tinacos o a tanques elevados Equipos a tinacos o a tanques elevados Equipo hidroneumático Equipos de bombeo programado Bombeo en sistemas contra incendio Bombeo de cárcamos de aguas negras Bombeo a sistemas de riego programado Plantas para complemento delainfraestructura municipal Partes constitutivas de una planta Entrada Cárcamos de bombeo Bombas Tubería de descarga Descarga Motores Subeatación y transformadores Centro de control de motores, tableros e interruptores Equipos y edificios auxiliares Problemas presentados en plantas en operación Alcance de un proyecto Proyecto civil Proyecto mecánico Proyecto eléctrico Cárcamos Dispositivos de retención y retiro de cuerpos flotantes y azolves - Agua tratada, Procesos de tratamiento y usos Proyecto de instalaciones internas Usos Proyecto ejecutivo Toma Almacenamiento Distribución Plantas de tratamiento
Calidad del agua 4.ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCION Debido a la necesidad de garantizar que las obras proyectadas tengan la calidad, y características de seguridad, que les permitan cumplir con el objetivo para el que fueron concebidas, en este capítulo son expuestas las especificaciones a que se referirá y someterá la realización de todas las actividades en que se fundamente su ejecución material. 5. EJEMPLOS DE APLICACION Con el apoyo de proyectos reales, en este capítulo se ejemplifica la aplicación de las normas y recomendaciones expuestas en los capítulos precedentes. 6. SUPERVISION DE OBRAS Para garantizar el buen funcionamiento de las obras objeto de los proyectos hidraúlicos aprobados por la DGCOH, es necesario que sean ejecutadas con estricrto apego a los especificado en aquellos, razón por la que en este capítulo se dan las normas que regirán la supervisión de esos trabajos.
MANUAL PARA LA PRESENTACION REVISION DE PROYECTOS HIDRAULICOS DE EDIFICACIONES EN LA DGCOH
1. ANTECEDENTES Toda persona física o moral que desee realizar la construccion de inmuebles para vivienda, comercio o industria, debe solicitar, ante las autoridades del Distrito Federal y de acuerdo con el aratículo 53 del REglamento de Construcciones para la entidad, una Licencia de Uso del Suelo, y si ésta es otorgada,en cumplimiento del artículo 54 del reglamento citado también deberá solicitar una Licencia de Construcción. La solicitud de la Licencia de Uso del Suelo, implica que el interesado cuente con la constancia de alineamiento y número oficial del predio que pretende utilizar, escrituras del mismo y antiproyecto arquitectónico de lo que se quiere construir, documentos que denerán presentarse ya sea en la Dirección General de Reordenación Urbana y Protección Ecológica (DGRUPE), en los Colegios de Ingenieros y Arquitectos, o bien, en la subdelegación dePlanificación de la Delegación Política correspondiente. Hecho lo anterior y con objeto de determinar si la obra es o no factible desde el punto de vista de los factores qque influyen en la calidad de vida de los habitantes del Distrito federal, se proporcionan copias de los documentos citados a instituciones como la Coordinación General de Transporte (CGT), la Compañía de Luz y Fuerza (CLF), la Asociación de Vecinos y Colonos correspondiente, la DGCOH que se encarga de determinar la
factibilidad hidraúlica y, en algunas ocasiones, según amerite el caso, al Instituto Nacional de Bellas Artes o el Instituto de Estudios Históricos. Si la obra resulta factible y como consecuencia es otorgada la Licencia de Uso de Suelo, el interesado deberá solicitar la Licencia de Cnstrucción, para lo cual, en la Delegación Política donde se localice la obra a realizar, pagará ls derechos correspondientes y entregará el proyecto ejecutivo de dicha obra, turnándose a la DGCOH la parte que contampla las instalaciones hidraúlicas, sanitarias y pluviales en su caso.
2. TRAMITE ANTE LA DGCOH COMPONENTES Y SUS CARACTERISTICAS Como se mencionó en el capítulo anterior, a la DGCOH corresponde sancionar una parte del proceso para obtener licencias de uso del suelo y de construccion. En cuanto a las licencias de uso del cuelo, la DGCOH deberá dictaminar si la obra que se quiere construir es factible desde el punto de vista de infraestructura hidraúlica, para lo cual procede a determinar si el predio correspondiente se localiza en alguna de las tres zonas que, para efecto de este tipo de análisis, fueron definidas en el área del Distrito Federal considerando aspecetos como: Infraestrustura hidraúlica existente y de proyecto, presión en las redes de distribución de agua potable, caudales comprometidos,etc. Dichas zonas son las siguientes: I. generar
Zonas factibles que no requieresn para su desarrollo o construir infraestructura hidraúlica adicional.
II:
Zonas factibles que requieren para su desarrollo construir infraestructura hidraúlica adicional.
III.
Zonas no factibles.
Una vez hecho el análisis referido, si la obraeshidraúlicamente factible se establecen en lanotificación defactibilidad hidraúlica los lineamientosdeproyecto que debe considerar el interesado, y además, se hace un dictamen conforme a lo estipulado en el artículo 53 de la Ley de Hacienda del Distrito Federal, en el que se indica, con relación a las obras de agua potable y drenaje proporcionadas por el Departamento del Distrito Federal, se causarán contribuciones de mejoras en los siguientes términos: A.- Por la dotación del servicio de suministro de agua potable y drenaje a nuevos demandantes del mismo, se pagarán las contribuciones de mejoras relacionadas con las mismas conforme a cuotas que, por m2 de construcción, han sido definidas considerando lo que a continuación se enuncia con respecto tanto a los casos de uso de los inmuebles involucrados, como los rangos de magnitud de las superficies que éstos ocupen. 1. Cuando el inmueble sea destinado a casa habitación: a) Hastaz 50 m2 de construcción. b) De 51m2 a 70m2 de construcción. c) De 71m2 de construcción en adelante por cada 50m2. En el caso de que estos inmuebles tengan destinadas a estacionamiento de vehículos, el pago de constribuciones se hará considerando los rangos de magnitud de construcción que hará considerando los rangos de magnitud de construcción que en lo que sigue se mencionan: a) Hasta 500m2 de construcción. b) De 501m2 a 700m2 de construcción. c) De 701m2 de construcción en adelante por cada 500m2. Asi mismo, en el caso de que las zonas de estacionamiento de vehículos citadas no estén construidas, no se causará en razón de ellas la contribución de mejoras referida.
2. Tratándose de inmuebles cuyodestino sea distinto al habitacional, el pago de la contribución se hará por cada 50m2 de construcción, y si estos inmuebles tienen zonas destinadas a estacionamiento de vehículos, el pago que se derive de su presencia se hará por cada 500m2 de construcción. 3. En el caso de construcciones destinadas a bodegas o estacionamientos de vehículos, ya sean públicos o privados, se pagará el 50% de las cuotas que, con referencia al punto anterior, correspondan az inmuebles cuyo uso sea distintos al habitacional. 4. En el caso de que por las características de la zona, sólo se pueda proporcionar en forma aislada el servicio de agua potable o el de drenaje, se causará el 50 % de las cuotas que correspondan según lo que hasta aquí ha sido expuesto. 5. En el caso de que para las Licencias de Cosntrucción se contemplen en los proyectos hidraúlicos la infiltración al 100% de agua pluvial al subsuelo para la recarga de los acuíferos, así como la reutilización del 100% del agua potable, el 50% de la contribuciónde mejoras que se cause se considerará como garantía de la realización de tales proyectos, por lo que a la terminación de la construcción los contribuyentes podrán solicitar su reintegro previa comprobación de su ejecución. Por las fracciones de metros cuadrados que escedan de los indicado, se pagará en la proporción que corresponda de acuerdo a las cuotas previstas por el uso yu tipo de la construcción de que se trate. B.- Para los efectos de la fracción anterior, se considerarán como nuevos demandantes, entre otros, a los siguientes casos: 1. Los nuevos fraccionamientos o conjuntos habitacionales comerciales, industriales y de servicios y demás edificaciones de cualquier tipo.
2. La dotación del servicio de suministro de agua, de drenaje o ambos a cualquier área habitada. 3. Las ampliaciones de construcción de uso distinto al habitacional, en razón del número de los metros a construis. Cuando no excedan de 50 metros cuadrados, no causarán la contribución de mejoras siempre que se trate de la primera ampliación del inmueble; en el caso de las ampliaciones de construcción de uso habiotacional, cunado el incremento no sea mayor al 30% de los metros a que se refiere esta fracción, siempre que se trate de la primera ampliación del inmueble. Dado que para solicitar la Licencia de Cosntrucción es necesario contar con elproyecto ejecutivo completo de la obra a construir, elinteresado deberá presentar a la DGCOH los proyectos hidraúlico y sanitario conforme a los lineamientos indicados en el oficio de factibilidad de servicios correspondientes, tanto del proyecto de instalaciones internas como los proyectos de la infraestructura hidraúlica adicional. Una vez que los proyectos hidraúlico y sanitario hayan sido revisados y aprobados por la DGCOH, el usuario deberá solicitar a la misma la supervisión única y exclusivamente de las obras hidraúlicas para verificar y constatar que dichas obras sean ejecutads conforme al pryecto cutorizado. Este proceso es muy importante, ya que se lleva la secuela desde el inicio de obra facilitando el proceso final que es el de conexión y descarga definitivas. Posteriormente, si la obra ha llevado el proceso de supervisión de obra hidraúlica, el usuario en coordinación con el supervisor e obra asignado por la DGCOH solicita a la misma la conexión y descarga definitiva, coordinándose con las áreas de Servicios a Usuarios y de Operación.
Por otra parte, un aspecto importante que se debe tener cuenta es el cumplimiento de lo establecido en el Artículo 77 del reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, cuyo contenido tiene como objetivos principales la imagen urbana y la infiltración del agua de lluvia a los mantos permeables para propiciar la recarga de los acuíferos; los predios con área menor de 500 m2 deberán dejar sin construir, como mínimo, el 20% de su área, y los predios con área mayor de 500m2 los siguientes porcentajes: SUPERFICIE DEL PREDIO De más de 500 hasta 2000m2 De más de 2000 hasta 3500m2 De más de 3500 hasta 5500m2 Más de 5500m2
AREA LIBRE 22.50% 25.00% 27.50% 30.00%
cuando no se cumple el porcentaje de área libre indicado anteriormente, se pueden proponer pozos de absorción o la utilización del agua pluvial.
3. NORMAS Y RECOMENDACIONES PARA LA APROBACION DE PROYECTOS Con el conocimiento de que los poryectos objeto del presente, manual son inherentes a sistemas de abastecimiento de agua potable y drenaje, y desde un punto de vista menos general, de que con referencia a un inmueble dado y según las condiciones topográficas y ecológicas imperantes dentro y en los alrededores del predio que aquel ocupará, una parte importante de dichos proyectos también pueden ser los sistemas de bombeo y para el tratamiento y reuso de aguas residuales y/o pluviales, el contenido de este capítulo quedó constituido como a continuación se indica: En primer lugar, se dan normas y recomendaciones de carácter genral en las que deberá fundamentarse, tanto la integración de cada proyecto que sea presentación ante la DGCOH, como la generación de datos deproyecto comunes a los sistemas anteriormente citados, es decir, datos tipográficos y número de anteriormente citados, es decir, datos tipográficos y número de elementos a tener en cuenta para la estimación de demandas (habitantes, m2, camas, huéspedes, internos, animales, etc.). Posteriormente y según el tipo de sistema al que correspondan las instalaciones motivo de un proyecto determinado, y también, dependiendo de si estas son internas o externas, se señalan las
componentes a considerar en el proyecto, aquellas de las que debe derivarse información gráfica (uno o más planos) y su contenido específico, y asimismo, sedescriben con detalle las noemas que es necesario observar para el análisis y diseño de cada componente, siendo conveniente aclarar, conrespecto a que las instalaciones sujetas a estas normas pueden ser internas o externas, que las primeras se localizandentro de las viviendas y7o edificaciones que en general, en cuanto a usos, dan identidad al tipo de inmuebles que este trabajo contempla,condición que las externas no cumplen. 3.1
Normas y Recomendaciones Generales
Como se indicó en la introducción del presente capítulo, este apartado contiene las normas y recomendaciones que es suma rigen lo siguiente: - Estructuración de un proyecto con objeto de presentarlo ante la DGCOH, habiéndose establecido y aceptado, previamente y como referencia para la concepcióny emisión de los elementos cormativos correspondientes, que todo proyecto está constituido por dos grupos principales de información, saber: Memoria escrita y planos. - Generación dedatos de proyecto comunes a los sistemas para abastecimiento de aguapotable, drenaje,bombeo y tratamientoy reuso. 3.1.1
Memoria del proyecto
Todos los trabajos efecetuados para la realización del proyecto ejecutivo se presentarán en una memoria, donde se comentarán amplia y detalladamente las consideraciones hechas para la formulación del proyecto, y también,se describirán los criterios utilizados para obtener la solución escogida. Normalmente,dicha memoria debe comprender el diseño de los diferentes componentes hidraúlicos, civiles,mecánicos y eléctricos, así como las especificaciones para la construcción, operación y mantenimientode las obras proyectadas.
3.1.1.1
Estructuración
A fin de que lo indicado anteriormente se lleve a cabo de manera ordenada, a continuación se enumeran y describen los elementos que deben dar forma a la memoria de un proyecto. a) Indice b) Resumen. c) Antecedentes. d) Objetivos. e) Ubicación y referenciación de la obra u obras. f) Información de apoyo. g) Datos generales de proyecto. h) Memorias de cálculo. i) Resultados del proyecto. j) Cantidades de obra. k) Especificaciones de construcción. l) Bibliografía y referencias. a) Indice: EL contenido de cualquier informe deberá siempre resumirse al inicio del mismo, siguiendo un índice que señale la estructura general y subdivisiones del documento, el tomo donde se trata cada tema, el número de página donde se inicia cada capítulo o subdivisión de estos, la relación de figuras., cuadros, copias de planos, anexos y otro tipo de material que también forme parte de la memoria. Cuando el índice de un informe es muy detallado y ocupa varias páginas, éstas deben numerarse con uin criterio diferente a otros empleados en el documento. En este caso es recomendable emplear, por ejemplo, números romanos en minúsculas. b)Resumen del proyecto: Deberá dar idea del proyecto en el menos número posible de palabras.
c) Antecedentes: Se deben mencionar los estudios y anteproyectos previos en los que se haya apoyado el proyecto realizado, junto con sus fechas, autores y principales características y resutlados. d) Objetivos: Deben definirse los objetivos del proyecto que se presenta. e) Ubicación y referenciación de la obra u obras: Para evitar cualquier ambigüedad o error al momento de ejecutar la obra, debe indicarse la calle, colonia y Delegación política donde ésta se localizará, el número oficial del predio que la contendrá, y también,la relación de los bancos de nivel, u otras referencias fijas en campo, donde deberá apoyarse cualquier trazo para ubicar los elementos de la obra. Para cada banco de nivel se debe indicar su nombre o clave, sus coordenadas, la forma de referenciarlo a otros apoyos, su cota y fecha de su nivelación,y en caso de que se hayan efectuado sondeos ("calas") para localizar la posición correcta de algunos elementos, deberá indicarse su ubicación precisa. f) Información de apoyo: Deben indicarse las normas de diseño o restricciones propias del problema, las fuentes de información documental y cartográfica a que se recurrióo que fue proporcionada por la DGCOH como apoyo (señalando autores y fechas). También deben indicarse los procedimientos yresultados obtenidos en casode haberse efectuado investigaciones de campo (encuestas, levantamientos topográficos, estudios del suelo, etc.) como parte del proyecto ejecutivo en consideración.En caso de existir estudios o anteproyectos previos que difieran de los propuesto por el proyecto, deberán explicarse las causas. g) Datos generales de proyecto: Es necesario proporcionar información en relación con la ubicación, tipo y finalidad del inmueble que se desea construir, y además, según sea el caso,con respecto a dotaciones consideradas para el abstecimiento de agua potable, número de habitantes y/o magnitud de áreas por servir, total
de unidades - mueble y gastos de diseño para abastecimiento de agua potable, coeficientes de retorno de aguas negras y de escurrimiento pluvial, duración, periódo de retorno e intensidad de tormentas de diseño,unidades - mueble de desagüe y gastos de diseño para obras de drenaje sanitario,etc. h) Memoria de cálculo: Deberán incluirse las hojas de cálculo original y figuras de donde se generó el diseño decada uno de los elementos que integran el proyecto. i) Resultados del proyecto ejecutivo: Deben incluirse todos los planos, figuras, cuadros y demás material que defina con claridad el proceso constructivo o de implantación de la obra oacción, y si es necesario, mediante un manual de operación, aspectos para la puesta en marcha, operación normal, operación en emergencias y procesos de conservación y mantenimiento o incluso de evaluación de resultados reales. j) Cantidades de obra: Un elemento que contribuirá a dar forma a la memoria de un proyecto,estará constituido por el resumen de las principales cantidades de obra a ejecutar, comopueden ser volúmenes de escavación, plantilla, relleno y acarreo, y asimismo, longitudes de tubería a instalar por diámetro, material de fabricación, y en su caso, resistencia a presiones internas de trabajo. k) Especificaiones de construcción: DEbido a la necesidad de garantizar que las obras proyectadas tengan la calidad, y características que las obras proyectadas tengan la calidad, y características de seguridad, que les permitan cumplir con el objetivo para el que fueron concebidas, deberá integrarse el grupo de especificaciones al que se referirá y someterá la realización de todas las actividades en que se fundamente su ejecución material. Así y si se tiene en cuenta el carácter general de las normas motivo del presente subcapítulo,en lo que sigue se mencionan los aspectos que dichas especificaciones deben contemplar: Descripción comera de procedimientos constructivos, suministro, transporte, descarga y
acarreo de materiales a utilizar, cualidades de éstos, instalación y prueba de equipos, piezas especiales y tuberías, medidas de seguridad, criterios de supervisión,y en suma, todos aqiellos que influyan de manera determinante en el desarrollo y buen término de la cosntrucción. l) Bibliografía y referencias: Las referencias pueden ser tanto a partes del mismo informe como a otros documentos o libros. En casa caso debe distinguirse a que documento se hace referencia y dar alguna ayuda para localizar la página, sección, figura, cuadro o plano en cuestión. Dentro del texto deben hacerse en forma escueta o mediante alguna numeración o clave claramente definida. Por ejemplo "ref. 1" ó "ref. 1.3". Como última parte del documento al final de cada capítulo, irá la relación detallada de todas las obras a que se hizo referencia, indicando el título del libro o documento, su autor, año de edición, editorial u organismo, y si es necesario, el número de página. figura o plano en el caso de referencias hechas al contenido de la memoria. La forma adecuada de hacer la descripción de cada documento incluido en la bibliografía es la siguiente: Título/ Autor o institución (especificando departamentos o direcciones)/ Año de elaboración/ editorial y/o lugar de edición/ página. 3.1.1.2
Entrega de la memoria de un proyecto.
En este subinciso, se enuncian las normas que permitirán concretizar las cualidades que, en cuanto a presentación, deben reunir los elementos constituyentes de la memoria e un proyecto para su entrega a la DGCOH, ya sea para revisión o como resultado de su aprobación.
I.
Para revisión
Considerando que el documento que se entregue a revisión noentrará a la biblioteca de la DGCOH porque su vigencia es temporal, su calidad de escritura y presentación puede ser algo inferior a la de un informe final, pero no por ello tendrá menos claridad y organización. El informe podrá entregarse engargolado o engrapado, de preferencia en un solo documento, y cuando en él se incluyan varios planos, será válido emplear carpetas de argollas tipo "contabilidad" con etiquetas de identificación al frente y en el lomo. En relacióna la presentación del texto, a continuación se hacen algunas observaciones que es necesario tener en cuenta: a) Debe mecanografiarse, a doble espacio para facilitar la inclusión de coementarios y notas del supervisor, en hojas tamaño carta debidamente numeradas. Estas serán de papel bond blanco, de primera clase y con o sin membrete, permitiéndose, en casos excepcionales y sólo para figuras o cuadros, tamaños algo mayores pero que no rebasen el doble carta.
b) Deberán dejarse zonas libres perimetrales a las orillas de las hojas, para evitar pérdidas de información al momento de fotocopiar, engargolar o engrapar el documento. c) Es conveniente numerar las páginas,con el cirterio que se expone para los informes finales, según los capítulos que conformarán el uniforme de este tipo,ya que se evitará tener que hacer largas renumeración en caso de corregir o aumentar alguna parte, y además,reduce errores al hacer referencias a páginas de capítulos entregados previamente.
d) Para designar subdivisiones de capítulos, es recomendable usar el sistema expuesto para los informes finales. e) Si algún capítulo se entregó completo en un informe previo y no ha sufrido cambios,noesnecesario incluirlo nuevamente; sin embargo,alprincipio del informe,deberá aclararse que sigue vigente y la fecha en que se entregó. Desde luego,al término del contrato, deberán entregarse ejemplares completos del documento aunque las entregas preliminares no hayan sufrido cambios. f) Cuando un capítulo entregado con anterioridad haya tenido modificaciones o inclusiones de datos importantes, es indispensables entregar la nueva versión. f) Las unidades de medida que se emplean siempre deberán corresponder al sistema métrico decimal,conforme a lo que se indica para los informes finales. II.
Entrega final.
i. Tipo y calidad de hojas El papel que se emplee será bond blanco, de primera clase, tamaño carta (28 cm por 21.5 cm). Podrán usarse hojas con o sin membrete siempre que se ajuste a la calidad y dimensiones anteriores y cuando no exista alguna disposición contraria por parte del área supervisora. En casos excepcionales y sólo para figuras o cuadros, se permitirán tamaños algo mayores, pero que no rebasen el tamaño doble carta. Para hacer más clara la estructura del documento y que sea más manejable, podrán usarse separadores que se diferecien de las demás
hojas por su grosor, rigidez o color, pudiendo tener incluso pestañas sobresalientes. ii. Márgenes y distribución del texto en la página. En la escritura de cualquier hoja es indispensable dejar, sin anotación alguna, una franja perimetral de aproximadamente 2 centímetros en la orilla superior, 1.5 cm en la inferior y 2 ó 2.5 cm en las orillas izquierda o derecha, dependiendo de si las hojas irán impresas de un solo lado o ambos. Cuando el informe se integre con hojas fotocopiadas por ambos lados, las páginas con numeración irán al reverso de la hoja, y para que no se pierda información cuando se encuadernen, en ellas se dejarán un margen mayor del lado derecho (2.5 cm). Tratándose de memorias de cálculo, es importante que en la esquina superior derecha cada página lleve su fecha de elaboración y el nombre de la persona que calculó.
iii. Tipos de letras y escritura. El original de la memoria de un proyecto, incluyendo texto, memoria de cálculo, fichas o encuestas de campo, deberá mecanografiarse por un solo lado de las hojas utlilizadas, y para resaltar títulos de capítulos o el inicio de alguna subdivisión importante de un documento, es conveniente emplear tamaños o tipos de letras diferentes (más grandes o sunrayadas), pero en este caso se debe ser consistente en el tipo y tamaño elegido a lo largo de todo el informe. Para lograr unb documento compacto, es recomendable que se ecriba a renglón seguido, con excepción de las partes (que deben ser
pocas) que se quieran resaltar empleado mayor separación entre renglones. iv. Subdivisiones en el documento. Para facilitar la consulta de un informe, es importante vigilar que sus divisiones principales coincidan con el inicio de una página, siendo además conveniente incluir separadores al momento de encuadernarlo. Para designar subdivisiones de capítulos, es recomendable usar el sistema decimal (el usado en este manual), en el cual se diferencianlos grados de desglose respecto a la parte a la que pertenecen,agregándoles un punto y el número consecutivo que le toca a esa subdivisión.Esto además de hacer más claras las referencias hacia otras partes del documento,facilita la ordenación jerárquica de los conceptos al identificar su subordinación a cada tema tratado. Con elsistema decimal para organizar los capítulos,tampoco deberá llegarse a exageraciones de subpordinación que hagan enredosa y pesada la escritura y lectura del documento, siendo aconsejable llegar, cuando más,altercer o cuarto grado de subordinación con ese sistema y luego cambiarlo,si serequiere aún mayor desglose, al sistema alfabético o a la numeración romana con variantes de mayúsculas y minúsculas si es necesario. El material que sea voluminoso y no resulte sencial para comprender el resto del documento, es mejor manejarlo como anexos (apéndices), en cuyo caso es conveniente emplear letras para designarlos y distinguirlos de lo capítulos que integran el informe. v. Numeración de páginas. Toda página de un informe debe tener un número de identificación único, que lleve una secuencia lógica y que permita
localizar rápidamente cualquier página buscada por su numero. Además la numeración servirá para facilitar el encuadernado y verificar que no falten hojas. El número de la página puede colocarse centrado en la parte inferior de la hoja o en el extremo superior derecho, y es indispensable que el criterio elegido se mantenga constante a lo largo de todo el informe. Deben numerarse también las páginas que contengan figuras, fotografías o tablas conforme al número consecutivo correspondiente a su posiciónen el documento. Ello implica que no deberán dejarse huecos enlanumeración u números repetidos ("bises"). vi. Redacción y estilo. Usar de preferencia redacción impersonal y tiempos si es habla de una actividad ya realizada,y futuros cuando se den recomendaciones para etapas o trabajos posteriores al informe que se entrega. Debenusarse frases directas y breves, con términos claros precisos y gramaticalmente correctos en idioma castellano. Se evitarán los extranjerismos,a menos que no exista la palabra apropiada en castellano o resulte muy largo dar un equivalente. En esos casos es conveniente incluir las definiciones en un glosario de términos al final del informe. vii. Unidades de medida. Siempre deberán emplearse unidades del sistema métrico decimal, y en caso de que haya sido necesario utilizar y por ende citar unidades de otro sistema, enseguida debe anotarse, entre paréntesis, su conversión al sistema oficial. (Unicamente cuando tal situación sea
muy frecuente, en su lugar se dará el factor de conversión que debe emplearse). Cuando se escriba una cifra en el documento,siempre debe acompañarse del nombre ,o abreviatura de la unidad de medida a que corresponda. Cuando se empleen porcentajes,siempre deberá aclararse con respecto a qué. viii.Abreviaturas y siglas. Cuando en el informe se mencionan repentinamente nombres muy largos de delegaciones, institutciones, empresas,maquinaria,materiales programas de cómputo, etc., es preferible emplear sus siglas, pero siempre y cuando al final del informe se agregue una lista, en orden alfabético, conlas siglas empleadas y su significado. Existen algunas palabras o frases que poseen abreviaturas de uso común (consultar diccionarios) que es permisible emplear; por ejemplo: e.g.., v.gr., i..e.., Av., Admón., Cía., Sr., Ing., pág., s.l.a.n., m.s.n.m., No., Vo.Bo., etc. ix. Tablas. Los cuadros o tablas tienen la ventaja de facilitar la exposición,consulta y comprensión de series de datos (especialmente numéricos) en comparación a cuando se les integra en el texto. Para que cumplan su objetivo, deben entenderse sin auxilio del texto; no obstante, siempre deberán hacerse descripciones de ellos ahí. Tratándose de tablas de valores, enb el encabezado de cada columna, además del nombre o significado del concepto, debe indicarse la unidad de medida, la cual estará pensada para que
resulten cifras claras y compactas. En caso necesario y para resaltar la diferencia entre los valores, pueden usarse múltiplos de las unidades, que sean esponentes de diez (miles, cientos, milésimas) y que permitan no escribir más de dos o tres decimales después del punto (excepto que sea indispensable mayor precisión); además es válido omitir la primera parte de las cifras cuando es constante para todas, pero haciendo la aclaración pertinente. Se debe ser consistente en el número de decimales que se anote en las cifras de una misma columna, así como en su alineación y clase de presentación (con comas para separar miles o sin ellas). Tratándose de columnas con diferentes unidades de medida, entre ellas pueden haber variaciones en el número de decimales que tengan. Lo más recomendaciones, es que un cuadro pueda leerse verticalmente como cualquier página de texto; sin embargo, cuando lleva varias columnas y pocos rebglones, puede resultar más claro si se le coloca acostado. La posición correcta de los cuadros que vayan acostados, es la que permite leerlos girando el documento se reproduce con una página por hoja o por ambos lados. Cuando el cuadro abarca toda la página, deben respetarse los márgenes perimetrales a que se refiere la anterior fracción ii,. y asimismo, debe cuidarse que queden centrados y visibles el título y número de identificación del cuadro. Cuando para subdividir un documento se use el sistema decimal expuesto en la anterior fracción iv, cada cuadro se identificará con un número formado por el del capítulo seguido por un guión o un punto y el número progresivo que le corresponda al cuadro según su colocación en ese capítulo. Los cuadros pequeños que queden bien integrados al texto que dio lugar a su formación, no requieren un nombre o número particular.
Siempre que sea posible y los cuadros no sean muy grandes, se ahorrará espacio incluyendo dos o más en una misma página. Además se procurará que quedencerca del texto con mayores referencias a sus datos, y en caso de que ello complique la edición del informe, se integrarán al final de cada capítulo. Cuando los cuadros tengan encabezados que a su vez se sunbdividan en otros, es necesario poner líneas que crucen el cuadro y guíen la separación de los grupos. En caso de mayor grado de subdivisión,conviene manejar diferentes clases de líneas (gruesos o colores) para facilitar la interpretación del cuadro. Cuando sean muy numerosos los renglones y pequeño el espacimiento entre ellos, deberán colocarse líneas horizontales para facilitar la consulta de datos (por ejemplo en cada renglón múltiplo de cinco para no cargar demasiado el cuadro). Los cuadros deben ocupar como máximo una hoja tamaño carta. En caso de que durante su elaboración se hagan a otro tamaño, deberán obtenerse reducciones para que se ajusten a esta disposición al integrar el informe final. Sólo es permisible abarcar más de una página cuando los renglones son muy numerosos (por ejemplo resultados de computadora), pero en este caso cada página llevará el título del cuadro, el encabezado de la columna, el número de página y las palabras "continúa" o "continuación". Si se prefiere, en lugar de lo último puede escribirse, por ejemplo, "hoja 2 de 5". Cuando alguna columna o dato requiera mayor explicación a la que aporte el encabezado, se pondrá un número pequeño o letra encerrado en un círculo que haga una llamada de atención hacia una explicación que estará al pie del cuadro. A continuación se listan los principales aspectos que debe cumplir cualquier cuadro..
- Con un título y número de identificación. - Con encabezados completos en cada columna (descripción de la variable, sin abreviaturas) - Con definición de las unidades en que está dado cada calor. - Indicando fuentes de información. - Con la definición de cualquier abrviatura. - Con notas aclaratorias. -. Con cifras compactas, alineadas y consistentes en cada columna. x. Figuras, láminas, dibujos o gráficas. En cualquier informe es útil incluir figuras (o cualquier otra denominación equivalente). Normalmente deben ser sencillas y de fácil interpretación. Una figura obligada en casi cualquier informe, es el croquis de locallización de la zona o sitio a que se refiere el trabajo. Si el tamaño original de una figura es mayor al carta, deberá obtenerse una copia reducida de la misma, la que en caso necesarios deve llevar una escala gráfica para facilitar las mediciones en la reducción. Sólo en caso de figuras muy detalladas , se aceptarán tamaños mayores al carta, pero nunca más allá del doble carta. De ser mayores, se considerarán planos y habrá que respetar las disposiciones del subinciso 3.1.2.2. Cuando la figura ocupe una página completa, será tamaño carta menos las franjas permisibles que deben dejarse libres y que se indican en las anterior fración ii. Debe llevar un número particular de figura (similar a lo expuesto en la fración ix) además de que la página donde esté se enumerará como cualquier página de texto.
La posición adecuada de una figura es vertical, pero en caso de que vaya acostada, debe poderse consultar por el extremo derecho del documento (caso similar a cuadros). Las acotaciones deberán hacerse en unidades del sistema métrico y con cifrasa de fácil lectura, para lo cual pueden redondearse con las aclaraciones pertinentes en un nota. En el caso de gráficas, los ejes horizontal y vertizal deben indicar claramente la variable que miden y sus unidades. Si hay varias curvas en una misma gráfica, cada una debe identificarse mediante flechas o un tipo de trazo diferente (punteado, continuo, grueso, color), definido en una simbología. Los colores que se usen en líneas o pantallas para diferenciar materiales o dar calidad a la presentación, deben elegirse cuidando que las fotocopias que se obtengan en blanco y negro no pierdan información o sean confusas. Cada figura (lámina, etc.) debe tener un título individual, que sea breve, preciso y explicativo. Dentro de las figuras conviene incluir las fuentes de información y notas aclaratorias, de forma similar a lo expuesto para los cuadros. xi. Anexos. Con la intención de no mezclar en un documento la información medular -que normalmente se maneja como capítulos con aquella otra que sirvió de antecedentes o que es un subproducto del mismo trabajo, es conveniente que estos otros aspéctos se manejan como anexos. Los anexos se formarán con la información no indispensable para comprender las conclusiones o aspectos principales del trabajo,
y que por su gran extensión o diferente tipo de presentación, no es conveniente incluir dentro de la estructura principal del documento. Todos los anexos que acompañen a un informe, deben estar mencionados en el índice general del mismo, pero adicionalmente a ello, cuando el anexo sea extenso, conviene detallar su índice particular. Algunos de los anexos que suelen tener los proyectos ejecutivos son: Los levantamientos topográficos, las memorias de cálculo, las cuantificaciones de obra, los presupuestos detallados, las especificaciones de construcción, las especificaciones para pruebas de instalaciones, manuales de operación, etc. Los anexos pueden ir en el mismo encuadernado del informe principal, o bien, puede formarse con ellos otro tomo. 3.1.2
Planos
3.1.2.1
Contenido
En términos generales, el contenido de los planos de un proyecto debe ser el siguiente: a) Orientación (de la planta general): Se colocará un símbolo convencional que indique la orientación magnética y/o astronómica de la planta de la zona. Normalmente el norte se colocará hacia arriba, a menos que para aprovechar mejor el espacio convenga otra orientación. En caso de planos que formen mosaicos, todos deben orientarse igual. b) Croquis de localización: Se ubicará en planta la obra o zona objeto del proyecto, a una escala mucho menor que en la planta general. Se deben indicar sus vías de acceso delimitación estatal, delegacional o de cuencas, según lo que resulte más conveniente al
tipo de trabajo de que se trate. Es recomendable que su orientación respecto al norte sea la misma de la planta general. c) Cuantificaiones y datos: zona o cuadros para resumir cifras importantes relativas al estudio o proyecto en consideración, tales como superficies involucradas, cantidades de obra, datos de proyecto, listas de piezas especiales,. etc. d) Simbología: Debe definir el significado de cualquier símbolo empleado en la planta o perfil principal del plano, y así, para integrar esta otra de sus partes, cada símbolo seguido de su definición o explicación será dibujado con las mismas dimensiones que el correspondiente utilizado. e) Notas: Se enunciarán aqulls información que ayude a interpretar mejor el plano o que aclare aspectos no incluidos en los dibujos. f) Detalles: Cuando en el dibujo principal existan partes importantes que no se aprecien bien a la escala general del plano, podrán ser ampliadas en zonas del mismo que se reserven para tal fin. g) Planta y/o perfil y/o secciones: Contendrá el (los) dibujo(s) principal (es) motivo del plano. h) Escala gráfica y numérica: Se dibuja graficamente la escala e inmediatamente abajo se anota su interpretación numérica. i) Cuadro de responsables: Indicará qué personas físicas o morales elaboraron el proyecto y planos asociados. j) Cuadro de modificaciones: Sirve para registrar tanto los cambios o modificaciones que deban hacerse al plano, como las fechas en que esto suceda.
k) Cuadro de planos complemetarios: En él se identificarán los planos que complemeten al plano en consideración. l) Cuadro de identificación principal: Como su nombre lo indica, servirá para identificar as plano de manera inequivoca incluso estando doblado. m) Mosaico de planos: Cuando el plano se complemente en planta con otros colindantttes, se dibujará la forma en que pueden empalmarse. Las dimensiones del dibujo serán reducidas, es decir, unicamente las necesarias para indicar las claves o nombre de los planos adyacentes y esquemáticamente los accidentes topográficos o avenidas más importantes que contienen. n) Sello de la DGCOH correspondiente al conjunto Dirección Técnica - Subdirección de Ingeniería Hidraúlica: De este sello no podrán utilizarse calcomanías, y por tanto, deberá dibujarse en cada plano original o bien en uno solo que únicamente sirva como base, de moso que de él se obtengan tantas copias en papel poliester como se requieren para la generación del resto de planos originales necesarios. 3.1.2.2
Entrega de planos..
En este subinciso,son expuestas las normas en que se fundamentará la concentrización de las cualidades, que en cuanto a presentación, deben reunir los planos de un proyecto para su entrega a la DGCOH ya sea para revisión o como resultado de su aprobación. I.
Para revisión
Los planos que formen parte de entregas para revisión de proyectos de obras que deberán complemetar a la infraestructura municipal, no requieren la calidad que tendrán finalmente.
Por tanto,si se trata de entregar este tipo de planos para revisión y comentarios por parte del área supervisora, deberá cumplirse lo siguiente: i. Las dimensiones de los planos deberán ser las especificaciones para los informes finales y el margen principal deberá estar entintado. ii. EL cuadro de identificación principal (esquina inferior derecha) deberá estar elaborado a tinta con todas las especificaciones del caso. No obstante, la fecha podrá estar a lápiz y coincidirá con aquella en que se obtuvo estar a lápiz y coinsidirá con aquella en que se obtuvo la copia heliográfica que se entregue. iii. Otros datos y trazos del plano, según su grado de avance, podrán estar a lápiz o a tinta y con letras manuscritas o a leroy. Estas deberán ser claras y con el tamaño aproximado que se haya pensado para su versión final. iv. La escala de las figuras y distribución general del plano debe ser la misma que se propone para la versión final. La escala debe aparecer en forma explícita. v. Las unidades que se empleen en las acotaciones deberán correspondere al sistema métrico decimal; además, para evitar cifras demasiado largas y que no aporten mayor precisión a la información, las unidades deben ser adecuadas a la magnitud del elemento que se desee acotar y al método de campo que se usará para medirlo. vi. Con el informe para revisión se entregarán, en línea azul o negra., copias heliográficas claras de los planos, con las orillas recortadas a las medidas estándar y dobladas a tamaño carta. Podrán ir engargoladas, pero es más recomendable que se entreguen en bolsas de polietileno integradas al documento, y en el caso de engargolados o postes, se reforzará la orilla de los planos con alguna cinta adhesiva.
Por otra parte, si se van a revisar los proyectos de instalaciones hidraúlicas y sanitarias dentro de un predio a ser ocupado por alguno de los inmuebles que el presente manual contempla, deberán entregarse a la DGCOH copias heliográficas de los planos que el proyectista considere, en concordancia con lo establecido en 3.1.2.1, 3.2.2.3 y 3.3.2.3 como definitivos, requiriéndose que en relación con dichas copias se cumpla con lo indicado en el anterior punto vi. II.
Entrega final.
i.
Materiales.
Normalmente, el original de un plano debe hacerse en papel poliester, cronaflex o herculene de color blanco, tono mate, grano fino de 0.075 mm de espesor. El acabado del papel puede ser para dibujo en una o dos caras,dependiendo de la manera en que se trabajará y de las posibilidades de que sufra correcciones. Los planos serán entintados y cocn letras y números escritos a leroy, excepto los levantamientos topográficos preliminares. El material de dibujo que se emplee (tinta, gomas, lápices, plumillas, etc.), será de la mejor calidad del mercado nacional. Las pantallas, calcomanias o similares que se empleen, deberán garantizar su buena adherencia y que no manchen el plano durante un periódo mínimo de cuatro años de uso continuo. Asimismo, podrán usarse pantallas y tintas de colores, siempre que garanticen que no se pierda información al sacar fotografías o heliográficas y que contrasten bien en esas reproducciones. Las copias heliográficas se obtendrán en papel de buena calidad con impresiones nítidas, pudiendo ser en línea negra, azul o roja. En caso de usar un maduro de un plano para formar un original, éste será de película poliester de color blanoc, tono mate. Los maduros que se entreguen a la mapoteca (además de los originales) deben ser en papel poliester del mismo grosor que los originales.
ii.
Acabados.
En planos donde se dibuje la planimetría y luego se vacíen otros datos, se trabajará a dos caras para que no haya pérdidas de datos al borrar para alguna corrección. En el resto de los proyectos se trabajará en una sola cara, con trazos, letras y números en tinta negra y empleando leroy. Todos los trazos a lápiz deben desaparecer y no deben existir injertos en el plano. iii.
Tamaños. Unicamente se admitirán los siguientes siete tamaños de planos:
(Dimensiones de corte del papel, en milímetros) TIPO LARGO I-1 I-2 II-1 II-2 III-1 1160 III-2 III-3
ORIGINAL
COPIA
ALTO
LARGO
ALTO
535 535 690 690
810 1000 1000 1190
515 515 670 670
845 845 845
1190 1380 1380
730 970 970 1160 825
825 960
1350 1350
Todos estos tamaños de planos se pueden obtener de la presentación comercial del papel de 107 cm de ancho.
iv.
Márgenes.
Los márgenes más importantes para elaborar planos son dos: La línea auxiliar para corte de copias y la línea para limitar el dibujo. Estos márgenes, además de cumplir las funciones que sus nombres indican, sirven para proteger del maltrato las orillas de los originales y copias. La línea para corte de copias debe trazarse en forma idscontinua, con longitudes de 2 ó 3 cm. y separación de 1 ó 1.5 cm. En todos los planos la línea del lado izquierdo estará a 2 cm del borde del papel y en los otros tres lados a 1 cm. del borde. El margen para limitar el dibujo se trazará, en el extremo izquierdo, a 2 cm de la línea para corte de copias, y en los otros tres lados, a 1 cm de la línea de cortes. De esta manera, las dimensiones útiles de los planos serán tres centímetros menores en el sentido largo y dos en el alto respecto a las indicadas en el cuadro anterior. En el siguiente cuadro se resumen los grosores de las líneas para esos dos márgenes en función del tipo de plano. (Grosores de líneas para márgenes, en mm.) TIPO LIMITAR I-1 I-2 II-1 II-2 III-1 III-2
PARA CORTES 0.35 0.35 0.50 0.50 0.50 0.50
PARA DIBUJO 1.25 1.25 2.00 2.00 2.50 2.50
III-3 v.
0.50
2.50
Escalas.
La proporción que guarde el dibujo respecto al tamaño real de lo que representa, se indicará mediante dos números separados por dos puntos (:). EL primero de ellos se refierre al dibujo y el segundo al objeto, pero por simplicidad siempre uno de ellos debe valer uno (1) y se trabajará en escalas con números cerrados. Las escalas más frecuentemente usadas en la DGCOH, junto con algunos ejemplos de sus aplicaciones, son las siguientes: 1:250,000 1: 50,000 1: 25,000 1: 20,000 1: 10,000 zonas 1: 5,000 1: 2,000 colectores, 1:500 1: 500 1:
250
1:
100
1: 50 1: 75 1: 100 1: 200
estudios regionales estudios regionales estudios de capacitación, usos del suelo infraestructura hifraúlica existente ubicación de captaciones, delimitación de de presión. localización general de estructuras, anteproyectos de redes antiguamente, proyectos de redes y ya que ahora deben hacerse en escala planos de colonias, perfiles de canales, redes existentes y de proyecto arreglo general de plantas de tratamiento proyectos estructurales proyectos estructurales proyectos de instalaciones hidrosanitarias en inmuebles (planta y elevación)
En todo plano siempre debe consignarse su escala, tanto en forma numérica como se explicó antes, como en forma gráfica mediante una barra de colores contrastados, graduada para medir decenas, centenas o miles de metros. Cuando se manejan varias escalas en un mismo plano (por ejemplo perfiles con mayor escala para alturas que para longitudes, o con mayor escala para alturas que para longitudes, o con diferentes detalles estructurales), al dibujo principal, si lo hay, se le pondrá una escala gráfica numérica, mientrás que a cada uno de los restantes, bajo su título de identificación, se le pondrá su escala en forma numérica. vi.
Simbología.
Cuando en el plano deba indicarse, mediante símbolos, el estado de conservación de instalaciones, avance de obras o alguna otra cualidad de obras que cuentan con simbología estándar, deberá emplearse dicho estándar agrgándole contornos, letras, colores o algún equivalente que resalte sus diferencias. La definición de los simbolos empleados se presentará en dos secciones: Una parte la simbología tradicional y la otra para las adiciones o variantes que representan la calidad o cualidad indicada. Cuando sean temas en que no existan símbolos estandarizados para las representaciones, se adoptarán o definirá un grupo de símbolos que sean fáciles de representar e identificar, y de ser posible, guarden semejanza y proporción con el elemento que representen. Como apoyo a lo anterior y a lo indicado en 3.1.2.1-d, en las figuras 3.1 a 3.10 se muestra la simbología más frecuentemente utilizada en proyecxtos como los que son objeto del presente manual. vii.
Notas aclaratorias.
Se deberán incluir aquellos cometarios convenientes para aclarar la información contenida, tales como unidades de las acotaciones, fuentes de información empleadas, consideraciones de diseño, procedimiento o etapas constructivas, resistencia de los materiales y métodos de prueba. Los planos de obra terminada deben aclarar cuales bancos de nivel se emplearon, indicamdo sus claves, ubicación, referencias a otros sitios, cotas fecha y forma en que se hizo la nivelación de origen. viii. Reproducción y doblado. Como se mencionó anteriormente es necesario entregar maduros y heliográficas de los planos. Todo este material deberá entregarse con impresiones nítidas y los bordes recortados. Ya sea para integrar el informe final del trabajo o para actividades de revisión, a menos que el supervisor señale otra manera cualquier copia heligráfica debe entregarse doblada a tamaño carta (21.5 x 23.0 cm), con el cuadro de identificación principal visible. - Cortar las orillas de la copia siguiendo las líneas punteadas que para ese fin tiene el original. - Hacer el primer doblez verticalmente (i..e. a todo lo alto del plano), hacia el frente, midiendo horizontalmente 21 cm a partir del borde izquierdo del plano. - A partir del doblez anterior hacer otros, también verticales y siempre hacia el frente, con separaciones dde 19 ó 9.5 cm a partir del precedente, según sea el largo total del plano y conforme a lo indicado en el siguiente cuadro: LARGO DEL VERTICALES
DISTANCIAS
(cm)
PARA
DOBLECES
PLANO (cm) 7° 78 97 116 19* 135 19*
del
1°
2°
3°
21 21 21
19 19 19
9.5 19 19
21
19
19
4°
5°
6°
19
9.5
9.5
19
19
19
9.5 19
19* 19*
* el último no es doblez, sino lo restante hasta la orilla derecha plano.
Luego de los dobleces verticales, hacer otros en el sentido horizontal, el priemro de los cuales siempre será hacia atrás a 27.5 cm. del borde inferior, y luego, otros sucesivos también hacia atrás conforme a los siguiente: ALTO DEL PLANO (cm) 4° 51.5 67.0 82.5 96.0
del
DISTANCIAS (cm) DOBLECES HORIZONTALES 1° 2° 3° 27.5 27.5 27.5 27.5
24.0* 27.5 27.5 27.5
12.0* 27.5* 27.5
13.5*
* el último no es doblez, sino lo restante hasta la orilla superior plano.
Si la entrega de los planos se hace mediante carpetas engargoladas o con borches, se debe formar una pestaña reofrzando la orilla izquierda de las copias y recortando la parte sobrante. Para la entrega final se recomienda que los planos se metan en blosas de plástico tamaño carta. 3.1.3
Datos topográficos.
Si se tiene en cuenta que las obras de infraestructura hidraúlica externa también pueden incluir - de acuerdo tanto con la definición dada en la introducción del presente capítulo, como con los lineamientos de la DGCOH para determinar la factibilidad hidraúlica de un proyecto (cap. 2) - elementos que complementes y por ende se integren a los sistemas de agua potable y drenaje municipales, es necesario que en relación con el objeto de este inciso se considere llevar a cabo, dependiendo del alcance de cada proyecto, y también, de las condiciones que deban cumplirse según la notificación de factibilidad hidraúlica, uno o más de los trabajos que a continuación se procede a citar y describir. 3.1.3.1
Lista de trabajos topográficos.
Los trabajos topográficos que se realizarán como apoyo a la elaboración de los proyectos ejecutivos, en general consistirán de lo siguiente: a) Poligonales abiertas de unión con sistemas coordenados, con nivelación diferencial para referir los trabajos a los bancos de nivel de la DGCOH o arbitrario. b) Poligonales abiertas con nivelación de perfil y con levantamiento de referencias y posibles interferencias para la construcción de redes de agua potable o de drenaje. c) Poligonales cerradas con nivelación de perfil a un determinado cadenamiento según sea el caso, o en puntos necesarios para el diseño de redes tanto de agua potable como de drenaje; se levantarán también las posibles interferencias para la construcción y puntos de referencia. d) Levantamiento de detalle en lotes o en calles para el proyecto de cruzamientos, de estructuras o de plantas de bombeo. e) Cuando se elabore un proyecto de rehabilitación y no se cuente con los planos de la red existente, o no sean confiables, se hará la
planimetría y altimetría correspondiente, incluyendo las cracterísticas de la red existente con ayuda de sondeos a través de las cajas de válvulas o pozos de visita, más cercanos, o bien, con la ayuda de calas. 3.1.3.2
Descripción de los trabajos
-Trazo de Poligonales Abiertas. De acuerdo con el supervisor, se realizarán las acciones siguientes: Se ubicarán los puntos de control terrestre y de origen de la poligonal abierta para realizar su trazo y localización. Después se referirán esos puntos al sistema cartesiano de coordenadas X, Y, Z. Se colocará una mojonera de identificación en el punto de partida y se trazará con tránsito y cinta metálica (o distanciómetro) el eje de la poligonal; el tránsito deberá tener una proximación de 20". Se medirán los lados de la poligonal y se fijarán las estaciones a cada 20 m, en los puntos de inflexión (P.I.) y en los puntos sobre tangente (P.S.T.). Para fijar los puntos mencionados, se procederá como sigue: a) Si la poligonal abierta será trazada en una zona urbanizada, se utilizarán clavos y pintura para marcar estaciones, cadenamientos y kilometrajes (su trazo será por el centro de las calles o por las banquetas). b)
Si la poligonal estará en una zona no urbanizada, se utilizarán trompos y estacas para fijar los puntos en cuestión.
Se medirán los ángulos horizontales empleando posición directa a inversa del tránsito; el origen de la primera lectura deberá ser 0°00'00", y las lecturas subsecuentes no deberán comenzar en ángulo cerrado. La tolerancia angular permisible será la obtenida de la siguiente expresión: Ta = 1 / N donde: Ta : toleranioca angular, en minutos. N : número de vértices. También deberán estalecerse dos puntos de referencia para cada uno de los puntos de inflexión; para ello se utilizarán puntos fijos del terreno o mojoneras cuando sea el caso. En los puntos de referencia y en los puntos de inflexión establecidos, se anotará con pintura de aceite su identificación correspondiente. Una vez trazada la poligonal, se procederá a efectuar las radiaciones necesarias para definir la planimetría de la zona en estudio y la localización de accidentes del terreno, o bien, de puntos relevantes como pueden ser caminos, carreteras, vías de ferrocarril, acueductos, canales, ríos, arroyos, gasoductos y líneas de transmisión eléctrica. Además, se deberá anotar en el registro de campo el uso del suelo del área en estudio.} No se permitirá el uso de estadia en el trazo de la poligonal principal. Podrá utilizarse en la realización de las radiaciones.
Deberán realizarse orientaicones astronómicas en los puntos inicial y final de la poligonal y a cada 5 km sobre el trazo de la misma, utilizando uno u otro de los siguientes métodos: a) Distancias cenitales. b) Diferentes alturas del sol. La aproximación angular en las orientaciones astronómicas deberá ser 1' entre series. Para definir una orientación astronómica se tomará el promedio de tres series como mínimo. Se hará un croquis indicado en qué cuadrante se encontraban el sol y la línea orientada en el momento de realizar la orientación astronómica. - Poligonales cerradas De acuerdo el supervisor, se realizarán las actividades siguientes: Se trazará una poligonal cerrada principal envolvente por las vialidades que forman el perímetro de la zona en estudio; se definirá el origen de la poligonal en el campo en concordancia a los puntos de control establecidos previamente. Una vez concluido el trazo de la poligonal cerrada principal, se trazará las poligonales cerradas secundarias interiores, apoyándose en la poligonal principal envolvente con ángulos y distancias hasta completar otra poligonal cerada de menor longitud. Se ubicarán los puntos de inflexión de la poligonal cerrada empleando dos referencias como mínimo, que podrán ser puntos estructuras invariables, o en algunos casos, monumentos artificiales. Se hará la lectura de ángulos horizontales, en posición directa e inversa del tránsito, por el método de ángulos interiores en el sentido de las manecillas del reloj.
El origen de la primera lectura será 0° 00'00", y las lecturas subsecuentes se originarán en ángulos que no coincidan con número de grados cerrados. Las tolerancias de cierre de la poligonal cerrada se obtendrán por medio de la siguiente expresión: Ta = 1'/N (3.2) en la que: Ta : tolerancia angular en minutos N : número de vértices de la poligonal La tolerancia lineal se obtendrá de la expresión: T1 = 1/5000 (3.3) donde: T1 : tolerancia lineal en metros Posteriormente, se realizarán radiaciones apoyadas en la poligonal levantada, para localizar elementos fijos existentes como guarniciones e interferencias para la construcción de redes de agua potable o drenaje. También se identificarán las áreas recorridas, estableciéndose el uso del suelo de los mismos. - Nivelación de perfil de la poligonal. La nivelación se efectuará sobre el eje de la poligonal trazada y se usará nivel fijo. La nivelación se hará en puntos a cada 100 m, en puntos intermedios y en los puntos de inflexión (P.I.); se nivelarán también los puntos de cambios de pendiente y los puntos relevantes
como acueductos, líneas de transmisión eléctrica, caminos, carreteras, vías de ferrocarril, gasoductos, auceductos, ríos, arroyos, canales, etc. La nivelación se hará al milímetro de precisión y se comprobará haciendo recorridos, de ida y regresp, entre bancos de nivel consecutivos. La nivelación deberá tener un errorr de cierre que quede dentro de los límites de tolerancia permisibles. Esta se determinará con la siguiente condición: Tn = +- 0.01/N (3.4) donde: Tn : tolerancia en metros N : recorrido de ida y regreso en kilómetros Una vez que se haya determinado que el error en la nivelación esté dentro de la tolerancia permisible, se procederá a compensar la nivelcaión del banco de nivel correspondiente y se reanudará la nivelación con la elevación ya compensada, repitiéndose la operación hasta tener ubicados todos los bancos de nivel. No se aceptarán nivelaciones taquimétricas. La nivelación de regreso se considerará de comprobación de la nivelación inicial de perfil. Los bancos de nivel serán ubicados al inicio de la poligonal, al final de la misma y también a cada +-500 m. Sobre el eje de su trazo; estos bancos de nivel serán establecidos fuera del derecho de vía, en lugares fijos o utilizando mojoneras construidas para la nivelación. Cuando se aproveche la planimetría o el levantamiento de una poligonal ya trazadz, para la nivelación que se realizará se asentará en el registro de campo y en el plano correspondiente por medio de alguna nota. -.Nivelación diferencial con bancos de nivel auxiliares.
Para obtener las elevaciones sobre el nivel del mar de los bancos de nivel y de los puntos de la poligonal localizados durante el trazo de la misma, se hará una nivelación con nivel oficial de la DGCOH (preestablecido y ya referido al nivel medio del mar) hasta el banco de nivel más cercano del nuevo circuito de nivelación. La tolerancia permisible será: Tn = +-0.01/N (3.5) siendo: Tn : tolerancia en metros N : recorrido de ida y regreso en kilometros La nivelación será de ida y vuelta o por medio de doble altura de aparato. Los bancos de nivel de partida se señalarán en el terreno por medio de monumentos en los que se indicarán el número y la elevación del mismo. Los bancos de nivel auxiliares, se locaclizarán en el terreno mediante mijonera o lugares visibles a cada +-500 m. sobre el recorrido de la nivelación, y también se les marcará el número y la elevación correspondientes. -Levantamientos de detalle en lotes o en calles para proyecto de estructuras o cruzamientos. Estos levantamientos topográficos de detalle se realizarán, con aprobación del supervisor, de la forma siguiente: Se trazará una poligonal principal de apoyo (poligonal cerrada) y se indicarán con mojoneras en el terreno cada uno de los vértices. Posteriormente se efectuará una nivelación de perfil y también
secciones transversales, y con ellas, se configurará la zona con sus curvas de nivel a cada 0.50 m. Con base en la poligonal principal se realizarán radiaciones para obtener los detalles relevantes. Tanto el levantamiento de la poligonal principal, como la nivelación y las secciones transversales, deberán cumplir con lo especificado en las secciones anteriores. -Sondeo de pozos de visita o caja de válvulas. Al brocal o tapas de cajas o pozos, se llevará una nivelación diferencial para darle referida al banco de nivel usado. Posteriormente, se destaparán para levantar los conductos conectados a él y las singularidades que contengan. Con los datos que se obtengan en los sondeos, se deberá poder armar el sistema del servicio en campo y en gabinete. 3.1.4.
Número de elementos a servir.
si la infraestructura hidraúlica objeto de un proyecto, corresponde a un inmueble cuya localización tendrá lugar en la zona que denominada I, pertenece al conjunto de tres en que la DGCOH onsidera dividido al Distrito Federal para efectuar análisis de factibilidad hidraúlica de obras potenciales (cap. 2), el tipo y número de elementos a servir (habitantes, m2, animales, etc.) tendrá que haber sido determinado en la etapa de planeción del inmueble, y por tanto, se requerirá que en la memoria del proyecto ejecuttivo se incluyan los resultados obtenidos y un resumen del proceso que lso generó. Por otra parte, si el proyecto del tipo de infraestructura que se discute en este subcapítulo, corresponde a un inmueble que se ubicará
en la zona II del conjunto arriba citado, será necesario proyectar, adicionalmente, obras que complementarán a la infraestructura hidraúlica municipal y se integrarán a la misma, situación que en cuanto al número total de elementos a servir, inducirá a aceptarlo compuesto por dos fracciones. La magnitud de la primera tendrá que haber sido determinada según lo expuesto en el pérrafo anterior, en tanto que para la segunda deberá tenerse en cuenta lo siguiente: a)
Estará constituida por elementos inherentes a los usos del suelo fuera de los límites del predio donde habrá de construirse el inmueble.
b)
Esos usos del suelo deberán definirse, en cuanto a tipo,amplitud de cobertura, intensidad de uso y variación con respecto al tiempo de estos aspectos, con apoyo tanto en observaciones directas como en los planes de desarrollo urbano que involucren al área de proyecto. c)
En el caso de que el área adicional que deberá ser servida por la nfraestructura complementaria, comprenda porciones cuyo uso sea vaya a ser predominantes habitacinal durante el periódo conómico del proyecto correspondiente, el número de habitantes a onsiderar se estimará mediante el proceso de la habitantes a onsiderar se estimará mediante el proceso de la información que al especto se encuentre disponible, pudiendo ser ésta la totalidad o na parte de lo que a continuación se indica: Registros de oblación derivados de censos en los que se hayan incluido esas orciones, población actual de las mismas y densidades de oblación registradas y propuestas en algún o algunos planes de esarrollo urbano. d) Con respecto al proceso de información mencionado en el punto interior, la manera en que se realice dependerá de la cantidad y calidad de aquella, y así por ejemplo, si en un caso solamente fue posible contar con datos de censos, la población de proyecto para el periódo económico asociado se calculará con los
métodos usuales de predicción, teniendo en cuenta que dicho periódo, en general y con excepción de los casos en que la DGCOH indique otros valorres, se aceptará igual a 20 años. e)
Dado que el área adicional a servir por la infraestructura complementaria, también puede incluir partes con usos diferentes al habitacional, para el cálculo de los elementos que deben ser servidos será necesario contar con la planeación de dichas partes, y si esto no fuera posible, de común acuerdo con la DGCOH se establecerán criterios para estimar las demandas correspondientes como una función de su extensión. 3.2
Abastecimiento de agua potable
3.2.1
Proyecto de instalaciones internas
Un sistema de distribución de agua fría comprende el equipo de bombeo y la red de tubería de distribución necesaria para alimentar, con el gasto y presión requeridos, a todos los muebles y equipos hidraúlicos y sanitarios de las edificaciones. Cuando es posible tener depósitos de almacenamiento en la planta de azotea, la distribución se hace por gravedad definiéndose como SISTEMA POR GRAVEDAD. Cuando se requiere hacer la distribución por medio de equipos de bombeo que den la presión a los muebles a partie de una cisterna, se denomina SISTEMA A PRESION. 3.2.1.1
Datos de proyecto
I.
Gastos de diseño
A)
INTRODUCCION
Dada la variedad de muebles sanitarios existentes en una instalación, como pueden ser inodoror (wc), lavabos, tinas, regaderas, fregaderos, etc., así como tambimén la variedad de accesorios que los alimentan, como son. llaves, tanques o válvulas de fluxómetro, etc., se requirió establecer cierta comparación entre los gastos que pueden abastecer a dichos muebles para fijar valores equivalentes y poder así determinar la cantidad de agua necesaria para cada mueble sanitario. fue el Dr. Roy B. Hunter quien después de varias experiencias y la aplicaión de la teoría de la probabilidad, determinó un método práctico para la determinación de gastos en las tuberías en edificaciones. Este método fue publicado incompleto en 1924 y 1932, dándole un tratamiento más práctico en el documento publicado con el título de "Métodos de estimación de gastos en sistemas de bombeo". B)
BASES DEL METODO
Hunter asumió que la operación de las instalaciones principales de un sistema, puede ser consideerada como un evento aleatorio, por lo que la utilización de los muebles sanitarios y su tiempo de operación podía analizarse con apoyo en la teoría de las probabilidades. Así, Hunter estimó las frecuencias máximas de us de los muebles que forman una instalación hidrosanitaria basando sus resultados en mediciones hechas en hoteles y edificios de departamentos, y a la vez, teniendo como objetivo determinar el gasto que deberá ser conducido por las tuberías de un sistema de distribución si éste debe rendir un servicio "satisfactorio", definiendo Hunter como servicio satisfactorio cuando el sistema está dimensionado de tal forma que el gasto demandado por un número "m" del total de muebles "n" es suministrado cuando los "m" muebles están funcionando simultáneamente. El procedimiento deducido con fundamento en la teoría de las probabilidades era muy complicado, por lo que Hunter ideó un método simple que dió resultados aproximados satisfactorios. Así
concibió la idea de asignar "Factores de carga de instalaciones" (unidades mueble), asignándole un valor de 10 a un inodoro de fluxómetro con un tiempo de operación de 9 segundos, un gasto promedio de 1.7 1.p.s. y un intervalo de operación de 5 minutos, y de este paartió para asignarle número de "unidades mueble" a los demás muebles sanitarios (ver tabla No. 3.1). Así trazó las curvas correspondientes a inodoros cuando éstos eran operados por válvulas de fluxómetro y tanque, mostrándose en éstas, en el eje de las abcisas, el número de unidades mueble, y en el de las ordenadas, el gasto correspondiente que incluye la probabilidad de uso simultáneo y que representa el gasto máximo instantáneo probable, (ver figuras No. 3.11 y 3.12);. éstos han sido tabulados en la tabla 3.2. Para la aplicación del método, se deberá definir el trazo de las líneas alimentadoras, debiéndose tomar en cuenta para la definición de estas líneas los siguientes puntos:
La trayectoria será, hasta donde sea posible, paralela a los ejes principales de las construcciones.
En las edificaciones con uso diferente al habitacional, se deberá dejar cuando menos una válvula de seccionamiento en cada núcleo de servicios, con el fin de poder hacer reparaciones sin dejar sin servicio al resto de las instalaciones.
En el caso de restaurantes o cocinas industriales, deberá dejar una válvula por cada mueble.
Hecho el trazo de las líneas y columnas de alimentación desde el origen de abastecimiento (tinacos, tanque elevado, bombeo, etc.), se empieza a asignar las unidades mueble de acuerdo con la tabla 3.1; estas unidades primero se van acumulando desde los puntos más alejados de ese origen hacia las columnas alimentadoras, y posteriormente sobre éstas y siempre avanzando hacia dicho punto,
obteniéndose así el total de unidades mueble correspondiente al gasto que deberá ser suministrado desde cualquiera de las estructuras citadas (según haya sido eleción para la edificación que se analice). Se denominarán líneas y columnas de alimentación, respectivamente, a las tuberías horizontales y verticales que permiten conducir el agua hasta los diferentes núcleos de demanda dentro de las edificaciones. Se entenderá como redes de distribución, al conjunto de tuberías que dentro de los núcleos de servicio alimentan a cada mueble sanitario. Deberá tomarse en cuenta que mientrás más muebles existan, la probabilidad de que todos estén trabajando al mismo tiempo disminuye, por lo que no se deberán sumar los gastos que converjan a un ramal o línea alimentadora, sino que se denerán sumar las unidades mueble y con este resultado obtener el gasto en ese tramo. Para el caso de clínicas y hospitales, en donde se tienen más estudiadas las frecuencias de uso de inodoros, se usarán las unidades mueble según la tabla siguiente y los criterios establecidos por el IMSS. UNIDADES - MUEBLE PARA INODORES EN CLINICAS Y HOSPITALES SEGUN SU UBICACION INODOROS UBICADOS EN MUEBLE SANITARIO PUBLICO EN SALAS DE ESPERA AULAS Y AUDITORIOS
UNIDADES
10
BAÑOS Y SANITARIOS
5
BAÑOS GENERALES DE ENCAMADOS
5
GRUPOS DE BAÑO DE ENCAMADOS TOILETS DE PERSONAL
5 3.5
BAÑOS Y VESTIDORES DE MEDICOS
3.5
BAÑOS Y VESTIDORES DE MEDICAS
2.5
BAÑOS EN SALAS DE OPERACION
2.5
TOILETS EN CONSULTORIOS DE ESPECIALISTAS
2.5
TOILETS DE JEFATURAS
2
BAÑOS DE SALAS DE NECROPSIAS 2 BAÑOS DE AISLADOS
2
a)
Se deberá asignar el valor de 10 U-M al último inodoro (wc) de una línea, sin importar su valor de U-M en función de su frecuencia de uso.
b)
Siempre que se tengan 2 inodoros, cada uno con valor menor de 10 U-M y diferentes entre sí, se considera uno de ellos igual a U-M y se le sumará el número de U-M del inodoro con menor valor.
10
c) Cuando un tramo deba dar servicio a inodoros con valor de 10 U-M, combinados con inodoros de menor valor, el total de U-M del tramo en cuestión será la suma de las U-M en cada inodoro, sin importar ya su localización. 3.2.1.2
Proyecto ejecutivo.
I.
Toma (ver 3.2.2.2)
II.
Almacenamiento (ver 3.2.2.2)
III.
Velocidades de proyecto
Velocidad mínima: que de
Para evitar sedimentaciones, se recomienda la velocidad mínima en cualquier tramo sea 0.7 m/s.
Velocidad máxima:
Con objeto de evitar ruidos, vibraciones y reducir el efecto de golpes de ariete, en tuberías la velocidad deberá limitarse a
las 2.5 m/s. IV.
Pérdidas de carga.
Para determinar la pérdida de carga en un sistema, habrá que considerar las pérdidas en tuberías y las pérdidas en conexiones, válvulas y accesorios. A)
Pérdidas ´por fricción en tuberías
Se podrá utilizar cualquiera de las fórmulas de pérdidas por fricción, como por ejemplo, la de Manning (ver 3.2.2.2, III) o la de Darcy-Weisbach que a continuación se explica: h=f L D
V2 2g
En la que: h : Pérdida de carga en metros de columna de agua f : Factor de fricción (adimensional) que depende del material con que están hechas las tuberías, del diámetro de las mismas y del flujo (laminar o turbulento) que en éstas se presente para el correspondiente gasto de diseño. L : Longitud del tubo, en metros. D : Diámetro interior del tubo, en metros.
V : Velocidad media del flujo, en metros sobre segundo. g : Aceleración de la gravedad en m/s2 El factor de fricción f se calculará de acuerdo con la fórmula de Swamee-Jain. f=
0.25 log + 5.74 10 3.7 D R 0.9 E
0 2
Rugosidad absoluta de la pared interior del tubo, en metros, debiéndose considerar las siguientes:
en la que:
Cobre, asbesto - cemento o P.V.C.
= 0.00003048
Acero y fierro negro
= 0.0002286
Fierro galvanizado
= 0.0004572
m m m D R E
diámetro interior de la tubería en metros Número de Reynolds (VD/) sin dimensiones. Deberá utilizarse el valor de 0.00001309 m2/s para
. Cuando la edificación sea "pequeña", esto es, casas unifamiliares o construcciones de hasta 2000 m2, se podrá proyectar para tener pérdidas de fricción entre rango el diámetro más económico. (Podrán utilizarse las figuras 3.13 y 3.14 dependiendo del material a usar en la instalación). B)
Pérdidas locales en conexiones, válvulas y accesorios.
Para este objeto se podrán usar 2 métodos que son el de carga de velocidad y el de longitud equivalente. -En función de la carga de velocidad: Su magnitud se acepta directamente proporcional a la carga de velocidad inmediatamente aguas abajo del sitio donde se encuentre la conexión, válvula o accesorio que produzca la pérdida, y para estimar ésta se utiliza la siguiente expresión: h = K V2 (3.8) 2g En donde: h : Pérdida de carga, en metros de columna de agua. K : Coeficiente adimensional que depende del tipo de conexión, accesorio o válvula de que se trate. En las tablas 3.3 y 3.4 se dan los valores para conexiones y válvulas más comunmente usadas. V : Aceleración de la gravedad en m/s2. - Como longitud equivalente: En este método, se considera que la conexión o válvula equivalen a un incremento de longitud de la tubería que las contiene, debiéndose calcular las pérdidas totales, es decir, la suma de pérdidas por fricción y locales, como si únicamente fueran por fricción pero en función de una longitud total de tubería dada por la siguiente expresión: L = Lm + Le (3.9) donde:
en
L : Longitud total, en metros Lm : Longitud real de la tubería , en metros Le : Longitud equivalente de las conexiones y válvulas el tramo de longitud Lm, en metros.
En las tablas 3.5 y 3.6 se indican las longitudes equivalentes para las conexiones y válvulas más comúnmente usadas. V.
Selección de diámetros
A)
Sistemas por gravedad
En los sistemas a grvedad, se tendrá que tomar en cuenta la carga disponible para perder por fricción y la longitud de tuberías y accesorios en la instalación, con lo cual se definirán los diámetros tomando en cuenta las velocidades recomendadas. B)
Sistemas por bombeo
En estos sistemas, la selección de los diámetros se hará exclusivamente en base a la velocidad, pero tomando en cuenta los valores recomendados para no tener pérdidas por fricción excesivas. VI.
Presiones mínima y máxima
Las presiones mínima y máxima en las instalaciones, dependenm principalmete de los accesorios utilizados, por lo que la presión mínima para instalciones con accesorio normales, ya sea con llaves o tanqus, será de 0.25 kg/cm2 ó 2.5 metros de clumna de agua. Para muebles operados por válvulas del tipo de Fluxómetro, la presión mínima será 0.7 ó 1.0 kg/cm2. La presión máxima es la recomendada por los fabricantes de accesorio, que es de4.5 kg/cm2 45 m de columna de agua. VII. Cámaras de aire
Será necesario en las instalaciones hidraúlicas, preveer y buscar minimizar el efecto del golpe de ariete que se presenta al cierre brusco de las llaves de los muebles sanitarios, mediante la colocación de cámaras de aire en cada alimentador, las cuales consisten en prolongar éstos con su mism diámetros en forma vertical, con una longitud mínima de 0.60 mts, dejando tapado el extremo superior. En esta forma existirá una pequeña cámara de aire que se comprime con la presión del agua, lo que amortigua el golpe de ariete. De no amortiguarse, el golpe de ariete produce fuertes golpes que repercuten en ruido intenso, o bien, en ocasiones, en ruptura de las tuberías. VIII. Jarros de aire y válvulas eliminadoras de aire Es indispensable que el aire contenido en la tubería de las instalaciones, salga para que el agua pueda circular por ella libremente, por lo que habrá que instalar: a)
En instalaciones a gravedad, "Jarros de aire", que son tuberías abiertas al exterior y que tienen que subir hasta una altura meyor del nivel máximo del agua en los tinacos, debiéndose colocar en las columnas de alimentación. b) En instalaciones a presión, válvulas eliminadoras de aire en las partes más altas de las columnas verticales. 3.2.1.3
Tipos de abastecimiento de agua potable
I. Instalación por gravedad Cuando la instalación en un edificio se hace por gravedad, tiene una distribución de arriba hacia abajo, por lo que los tinacos se colocarán en la parte más alta de la estructura o en cualquier lugar a no menos de 2 m. sobre el mueble más alto a abstecer.
Los tinacos se podrán alimentar directamente del servicio municipal si su altura y la presión en la red lo permiten. Cuando la alimentación se pueda hacer directamente de la red municipal, se tendrá que verificar que esta presión se conserve durante todo el año y no disminuya en épocas de estiaje. Cuando el abastecimiento no se pueda hacer directamente del servicio municipal y se tenga una cisterna y sistema de bombeo a tinacos, el volumen de éstos será de 1/4 del consumo diario. Para la selección de la bomba de llenado a tinaco se harán las siguientes consideraciones: Hs = Carga de succión. Es la altura desde la pichancha check hasta el centro de la caracaza de la bomba. He = Carga de bombeo. Altura desde el centro de la carcaza de la bomba hasta el nivel alto del tinaco. Ho = Carga de operación. Carga que se requiere para que el chorro salga con presión. Hf = Pérdidas de fricción. La suma de estos factores nos da la carga Dinámica Total que debe vencer la bomba. El gasto requerido se determinará de acuerdo al tiempo en que se quiera llenar los tinacos, tomando en cuenta que la bomba operará cuando más 4 veces al día. Con lo anterior se puede obtener la potencia al freno (BHP): BHP = Q x CDT 76 x Eff
En donde: Q CDT Eff 76 II.
: : : :
Gasto requerido en litros por segundo. Carga dinámica total en metros. Factor de eficiencia. Factor para convertir Kg - m a HP s
Instalación a presión.
Los sistemas a presión o sistema de bombeo directo a la red comprenden el equipo de bombeo y la red de tuberías de distribución necesarias para alimentas, con gasto y presión requeridos, a todos los muebles hidraúlicos y sanitarios de las edificaciones. Existen 2 sistemas a presión. a) Equipos Hidroneumáticos. b) Equipos de bombeo Programados. II.1 Equipos hidroneumáticos Este sistema mantiene el abastecimiento de agua en las edificaciones en la cantidad y presión necesarias, utilizando una cisterna como tanque de almacenamiento, una o más bombas para lograr el gasto y la presión requeridos a través de un tanque, al cual se le inyecta aire, para formar una cámara a presión que permite abastecer durante algún tiempo la instalación en los periódos entre paro arranque de las bombas, contando con controles que permiten la operación totalmente automática. En la automatización de estos equipos y su protección se deberpan tomar en cuenta los siguientes controles:
1. En la cisterna deberá instalarse un sistema de electroniveles que controle el bajo y alto del agua, impidiendo que la bomba opere al no haber en la cisterna. 2. Conectado al tanque debe haber un dispositivo que inyecte aire a su interior, hasta lograr formar la cámara de aire necesaria para reponer el aire que se piere por disolución en el agua que sale; este dispoditivo podrá ser cualquiera de los siguientes: a) Supercargadores: existe
Pequeños recipientes (de metal o plástico) que absorven aire al provocarse un vacío en su interior e inyectándolo al tanque cuando una presión debida a las bombas.
b) Compresora: de fuera aire
Está programada para arrancar con cualquiera las bombass en sus ciclos de operación si necesario, siendo controlado el volumen de por medio de 2 electrodos dentro del tanque. Estos se encuentran localizados de manera que la diferencia entre las elevaciones correspondientes a su posición varíe, según el tamaño del tanque de presión, entre 15 y 45 cm, y así, sólo cuando el agua del tanque cubra los 2 electrodos y se inicie la operación de ka o las bombas para el suministro de agua, empezará el funcionamiento de la compresora, interrumpiéndose cuando ambos electrodos queden descubiertos (ver fig.). c) Hidroistón bombas en la fig, que en nivel deñl descubra en bombas.
Es un dispositivo que se instala entre las y el tanque de presión como se muestra siendo controlado éste por un electrodo ocasiones es colocado en el vidrio de tanque y funciona como electrodo se los ciclos operativos de las
El funcionamiento del hidropistón es el siguiente: En cada paro de las bombas, si el electrodo está cubierto por el agua, mandará una señal a la valvula solenoide (No. 5 en la fig.), la cual abrirá y dejará salir el agua del hidropistón hacia la cisterna. La válvula check (6 en la fig. ), dejará entrar aire, y al entrar el siguiente ciclo de las bombas, la válvula solenoide cierra y el aire que se encontraba en el hidropistón es introducido al tanque de presión, recuperándose así el colchón de aire cuyo abatimiento provoca que el electrodo sea cubierto por el agua. Como complemento a los controladores anteriores deberá disponerse de: Manómetro:
Que permita conocer la presión en el interior del tanque y por lo tanto en el sistema.
Tubo de Nivel:
Que permita conocer el nivel del agua en el tanque.
Válvula de Seguridad: unrango
Para que la presión en el tanque no se eleve a que pueda reventar al tanque.
Existen principalmente tres tipos de equipos hidronemáticos y éstos se definirán principalmente por el rango de gasto a manejar de la siguiente manera: a)
SIMPLEX
Este equipo podrá usarse para servicios pequños o unifamiliares, para gastos entre 0 y 30 G.P.M. y estará formado por: 1 1
Bomba que proporcione el 100% del gast y el 100% de la carga dinámica total. Tanque hidroneumática.
1 1 1 b)
Sistema de carga de aire. Tablero de fuerza y control. Lote de Accesorios.
DUPLEX
Este equipo podrá usarse para servicios medianos y pequeños cuando sea importante garantizar la continuidad de su operación, para gastos entre 0 y 150 G.P.M. y estará formado por: 2 1 1 1 1 c)
Bombas que proporcione cada una el 100% del gasto y el 100% de la carga dinámica. Tanque hidronemático. Sistema de carga de aire. Tablero de fuerza y control. Lote de accesorios.
TRIPLEX
Este equipo podrá usarse en servicios grandes, esto es, para gastos de 150 a 300 G.P.M. y estará formado por: 3 1 1 1 1
Bombas que proporcionen cada una el 50% del gasto y el 100% de la carga dinámica total. Tanque hidroneumático. Sistema de carga de aire. Tablero de fuerza y control. Lote de accesorios.
Para la determinación del volumen y dimensiones del tanque hidroneumático, se empleará el procedimiento siguiente: 1. Conocida la carga dinámica total (presión de arranque) se sumará un diferencial de opoeración con lo que se obtendrá la presión de paro de acuerdo a la siguiente tabla:
ARRANQUE Presión Carga Carga (psi) (pies) (m)
DIFERENCIAL Presión Carga Carga Presión (psi) (pies) (m) (psi)
PARO Carga (pies)
Carga (m)
15 35 20 46 25 58 30 69 35 81 40 92 45 104 50 116 55 127 60 139 65 150 70 162 75 173 80 185 85 196 90 208 95 219 100 ó más 213
11 14 18 21 25 28 32 35 39 42 46 49 53 56 60 63 67 70
10 10 15 15 20 20 20 20 25 25 25 30 30 30 30 35 35 35
23 23 35 35 46 46 46 46 58 58 58 69 69 69 69 81 81 81
7 7 11 11 11 14 14 14 18 18 18 21 21 21 21 25 25 25
25 30 40 45 55 60 65 70 80 85 90 100 105 110 115 125 130 135
58 69 92 104 127 139 150 162 185 196 208 231 243 254 266 289 300 312
18 21 28 32 39 42 46 49 56 60 60 70 74 77 81 88 92 95
Una vez conocidos o determinados los datos de gasto,carga dinámica total, diferencial, etc., se identidicarán de cauerdo a las siguientes convenciones: Qdis
Gastos de diseño del equipo hidroneumático, esto es, la necesidad que se tiene de agua en la unidad de
tiempo. Qdot Gasto total del equipo hidroneumático, el cual se determina multiplicando el gasto de cada bomva por el número de bombas. Qbomba
Gasto de diseño por bomba.
Qminb Ha total.
Gasto mínimo por bomba. Carga o presión de arranque. Igual a la carga dinámica
Hp
Carga o presión de paro. Igual a Ha + Diferencial.
Hr - Qb
Carga real a gasto por bomba.
Dif. Diferencia.l de presión o carga entre Ha y Hp. Una vez determinadas las presiones y diferenciales se hará una selección primaria de la bomba más pequeña y/o eficiente en las curvas de selección rápida que cumplan con "Qbomba" y "Hp". 2. Una vez conocido el modelo de bomba, será necesario referirse a su curva de comportamiento individual para hacer la selección en base al siguiente criterio: A. Tomar la carga de paro "Hp" al límite de selección izquierdo (turbulencia) del modelo de bomba. B. Tomar lectura del gasto "Qminb" que proporciona la bomba de acuerdo a la carga "Hp". C. En base al punto de selección del paso A moverse hacia la derecha de la curva paralelamente a las líneas de diámetro de impulsor más cercanas hasta encontrar el gasto de diseño por bomba "Qbomba". D. Una vez en ese punto tomar lectura de la carga real a gasto de diseño que ese modelo de bomba proporciona "Hr-Qb". En este punto se harán las siguientes consideraciones. i placa de "Ha".
Si "Hr-Qb" es mayor que Ha, la selección de la bomba es adecuada, pero se requiere la instalación de un orificio que baje la presión de "Hr-Qb" a
ii placa de iii es bomba.
Si "Hr-Qb" es igual a "Ha" la selección de la bomba es adecuada y no se requiere la instalación de una orificio. Si "Hr-Qb" es menor que "Ha", la selección de la bomba inadecuada y será necesario buscar otro modelo de
3. Una vez que la bomba ha cumplido con el criterio de selección anterior, será necesario determinar todas las condiciones de operación y aspectos constructivos siguientes: - Eficiencia a "Hp" y "Qminb". - BHP a "Hp" y "Qminb" - Eficiencia a "Hr-Qb" - BHP a "Hr-Qb" y "Qbomba". - NPSHR a "Qbomba" - NPSHR a "Qminb". - Diámetros de las boquillas de succión y de descarga. - Diámetros de impulsor. - RPM. 4. En caso de ser necesaria la ainstalación de una placa de orificio, esta se calculará con base en la siguiente expresión. 1/2
D =
(Q bomba)
2
(3.11) 1/4
20 (p2 - p1)
tyt donde: D Qbomba P2 P1
: : : :
Diámetro del orificio en pulgadas. Gasto de diseño por bomba en gpm. Presión máxima (Hr-Qb) en psi. Presión mínima /Ha) en psi.
5. Enelpunto de selección delgasto de diseño de la bomba "Qbomba" y lacaarga reala gastode diseño por bomba "Hr-Qb", se calculará la BHP,y en base aésta,se selecionará la capacidad del motor. 6. De acuerdo a la siguiente tabla,sedeterminarán los ciclos de operación a los que se diseñará el sistema hidroneumático: CICLOS POR HORA (c/hr)
TIEMPO DE OPERACION (min)
TIEMPO DE DESCANSO (min)
15 10 7.5 6
2 3 4 5
2 3 4 5
Mientrás menor sea la frecuencia de operación mayor será capacidad del tanque hidroneumático y viceversa. La frecuencia de operación máxima permisible es de 15 ciclos/hora, que implica 2 minutos de arranque y 2 minutos de paro, y 2 minutos es el tiempo mínimo que un motor eléctrico necesita pra disipar el calor que generó en el arranque. Si se selecciona una frecuencia de operación más alta, se corre el riesgo de sobrecalentar el motor y quemar el embobinado. 7. Se determinará el tamaño del tanque hidroneumático por medio de la siguiente secuencia: - Existen 3 volúmenes agua-aire a los que se pueden operar el tanque, los cuales se deben analizar en el orden que se muestra: 1° 2° 3°
60% de aire y 40% de agua. 55% de aire y 45% de agua. 50% de aire y 50 % de agua.
- Para decidir cual de los volúmenes anteriores es el adecuado,es necesario determinar la estracción y sellos de aguapor ciclos de operación de acuerdo a la siguiente fórmula: Ea =
Pp - Pa Pa + 14.7
x Vaire
(3.12)
donde: E
: Extracción de agua por ciclo de trabajo en decimales (%). Pp : Presión deparo en psi. Pa : Presión de arranque en psi. Vaire: Volumen de aire en decimales (%). A continuación se calculará el sello de agua por ciclo de trabajo de acuerdo a la siguiente fórmula: Sa = Va - Ea (3.13) donde: Sa
: Sello de agua por ciclo de trabajo en decimales
(%). Va : Volumen de agua en decimales (%). Ea : Extracción de agua por ciclo de trabajoen decimales (%). El sello mínimo de agua que se debe de tener en un tanque hidroneumático por cada ciclo de trabajo, para evitar que el aire salga por la descarga hacia los servicios, es de 20 %; en caso de que los resultaos de las formulas anteriores sean menores de 20 %, será necesario hacer los cálculos para el nivel agua - aire siguiente y repetir las operaciones desde el punto 7.
8. Una vez encontrados los niveles agua - aire que cumplan con el requisisto de que el sello de agua por ciclo de trabajo no sea menor a 20 %, se determinará la capacidad del tanque. En la figura 3.15 es posible leer los factores que corresponden a una extración y frecuencia de operación determinados,valores que seránutilizados en la siguiente fórmula: Cap. Tq. =
Qbomba
+
Qminb
x factor
(3.14) 2 donde: Cap. Tq.
:
Capacidad del tanque hidronemático en
Qbomba Qminb
: Gasto de diseño por bomba en 1/min.. : Gasto mínimo por bomba en 1/min.
litros.
La fórmula anterior permite determinar la capacidad real del tanque, pero debido a que en el mercado se encuentran dimensiones nominales, se seleccionará un tanque de +/- 10 % la capacidad real. 9. A continuación se seleccionará la capacidad del sistema de carga de aire, y para esos se tienen dos alternativas: A. Hidropistón: Se calcula con una capacidad del 1 % de la capacidad del tanque. B: Compresor: Debe poder desarrollar una presión de por lo menos 10 % mayor que la presión de paro del sistema hidroneumático (Hp), y asimismo, proporcionar un gasto de acuerdo a la siguiente fórmula: Qcomp. = Cap. nominal tanque x 0.02 x (ciclos/hora) donde: Qcomp
: Gasto del compresor en 1/hora.
Ciclos/hora: Frecuencia de operación del equipo hidroneumático. 10. Hasta aquí han sido determinados el modelo y potencia de la bomba o bombas a utilizar, la capacidad del tanque hidroneumático y el tipo y características del sistema de carga de aire, por lo que a continuación deberá seleccionarse el tablero de fuerza y control con base en lo siguiente: - Número de bombas - Voltaje de operación - Sistema de carga de aire - Tipo de arranque de motores II.2 Equipos de bombeo programado Estos equipos se conforman con varias bombas, en donde una o dos de ellas manejaránlos pequños gastos que se presenten en horas de bajo consumo en la instalación, en tantoque dos o tres proporcionan los gastos máximos. Las combinaciones que se pueden hacer entre las bombas pequeñas y grandes varía con las necesidades de la edificación,siendo las máss comunes las siguientes: - Una bomba con el 50% del gasto y dos con el 100%. - Dos bombas con el 25% del gasto y dos con el 100%. - Dos bombas con el 25% del gasto y tres con el 100%. Se conoce como Sistema Programado de Presión Variable, cuando el control de operación se hace mediante detectores de presión, y como sistema Programado de Presión Constante, cuando el control detecta el flujo en la tubería. 3.2.1.4
Sistema contra incendio.
Las edificaciones de más de 25 m de altura, o más de 250 ocupantes o más de 3000 m2, y además, las bodegas, depósitos e industrias de cualquier magnitud, que manejen madera, pinturas, plásticos, algodón y combustibles o explosivos de cualquier tippo, deberándisponer,además de extintores, con una red de hidrantes. Se conoce con el nombre de hidrantes,a las salidas de descarga de una red de tubería contra incendio alimentana con agua a presión desde una fuente de abastecimiento. La presión se puede originar por mediode un tanque elevado o de un equipodebombeo. Las salidas de descarga deben estar conectadas a un conjunto de accesorios contra incendio contenidos en un gabinete metálico, siendo estos accesorios: una válvula, un tramo de manguera y un chiflón de descarga: I.
Capacidad de almacenamiento.
En ningún caso, la capacidad de almacenamiento para sistemas contra incendio será menor de 20,000 litros. Esta capacidad se podrá obtener de las siguientes 2 maneras: a) Por m2 construido.- El almacenamiento será en proporción a 5 litros por metro cuadrado constriudo, siendo 350,000 litros el volumen máximo. b) Por tipo de hidrante.- El volumen de agua deberá ser el suficiente para abastecer a 2 hidrantes trabajando simultáneamente durante dos horas con el gaso de diseño que para los mismos, y según su tipo,. se indicará más adelante. II.
Hidrantes.
Los hidrantes se clasifican en:
a) Hidrantes chicos: Se usarán en riesgos que no necesiten grandes volúmenes de agua para extinción de incencdio, y en los que las personas que manejan las mangueras puedan ser hombres y mujeres no capacitados para manejar mangueras de maor rendimiento. b) Hidrantes medianos: Se usrán en los que se necesite mayores volúmenes de agua de los requeridos para utilizar hidrantes chicos, y en los casos en los que el personal - hombres solamente no están lo suficientemente entrenados para usar mangueras de mayor diámetro. c) Hidrantes grandes: Se usarán en los riesgos de características diferentes a los anteriores, o sea, aquellos en que se necesiten grandes cantidades de agua y en que los hombres que vayan a usar las mangueras estén debidamente entrenados y capacitados para el empleo de este tipo de hidrantes. Las caracteríticas, mangueras, tuberías y accesorios que componen la red de hidrantes, deberán ser conforme a la siguiente tabla:
CARACTERISTICAS Válvula (Diámetro) Boquillas: Incendio clase "A" Tipo chorro (diámetro interior de descarga) Tipo niebla Para incendios clase "B" o "C" Tipo neblina Mangueras Tubería: Un Hidrante Dos Hidrantes Presión del Agua: Incendio clase A Incendio clase B Gasto de Agua
GABINETES CHICOS MEDIANOS 51 mm. 51 mm.
GRANDES 64 mm.
11 a 13 mm. 38 mm.
14 a 17 mm. 51 mm.
25 a 28 mm. 64 mm.
38 mm. 38 mm.
51 mm. 51 mm.
64 mm. 64 mm.
51 mm. 64 mm.
64 mm. 75 mm.
75 mm. 100 mm.
1.8 kg/cm2 5.5 kg/cm2 140 lts/min
2.1 kg/cm2 3.5 kg/cm2 240 lts/min
2.1 kg/cm2 3.5 kg/cm2 650 lts/min
Los incendios se clasifican, por lamateria combustible que los produce, en: CLASE "A": Incendio de materiales carbonosos, tales como papel, madera, textiles, trapos, y en general, combustibles ordinarios. Para combatir esta clase de indendios es de suma importancia el uso de grandes cantidades de agua de soluciones que la contengan en un gran porcentaje CLASE "B": Incendio en aceites , grasas y líquidos inflamables incendios superificiales, en los cuales es esencial un efecto de recubrimiento para su extinción. CLASE "C": Incendio en materiales y equipo eléctrico en los que el uso de un agente estinguidor, no conductor de electricidad,es deprimera importancia para su extinción.
III. Accesorios. A) Válvula: Debe ser colocada a una altura no mayor de 1.6 m sobre el nivel de piso terminado. Serán de bronce con asiento de neopreno intercambiable y serán probadas al doble de la presión de trabajo del sistema. B) Chiflón de chorro: Este chiflón para incendios Clase "A", arroja un chorro sólido. Adecuados para lugares cuyos contenidos no se esparcen ni se dañan por la fuerza del aire. C) Chiflón tipo neblina: Estos chiflones pueden ajustarse desde chorro sólido hasta neblina. Adecuados para usarse en sustancias a granel o fáciles de disfregarse o dañarse con la fuerza del agua. Facilitan además el rescate de las personas al rodearlas con finos chorros de agua. D) Mangueras: Deberán ser flexibles, de materiales resistentes a la putrefacción y a los hongos y ofrecer resistencia a la abrasión,almaltrato y al calor. Se recomienda que éstas sean de lino o de algodón forradas interiormente de hule con longitud no mayor de 30 mts. IV.
Distribución de hidrantes.
Por su distribución dentro de las edificaciones, los hidrantes serán interiores o exteriores. Los hidranes exteriores dentro del predio, deberán estar colocados preferentemente a una distancia de cinco metros del as paredes de los edificios más próximos a los cuales protejan. Los hidrantes chicos y medianos deben ser colocados de tal manera que el chiflón de su manguera pueda llegar hasta 6 metros de cualquier punto del área que proteja, y descargar así su chorro en el incendio sea clase "B" o "C".
Al iniciar el proyecto de distribucion, se emprezará por colocar los primeros hidrantes cerca de puertas de acceso y cerca de los cubos de escaleras en caso de existir éstos. En caso de que la superficie del piso requiera más de un hidrante, se deberán ubicar en pasillos o zonas de fácil acceso, separados entre sí, a fin de garantizar la protección del área total que interesé, distancias n mayores que el doble de la longitus de sus mangueras. En estas condiciones, se recomienda que para facilitar el desarrollo del proyecto, se delimite el área que puede ser protegida por cada gabinete mediante un círculo con centro en el mismo y de radio igual a la longitud de la manguera correpondiente. La distancia mínima de eguridad que debe existir entre los chiflones y el equipo eléctrico en servicio es: a) Para chiflones de neblina, deberán mantenerse alejados de corrientes eléctricas a las distancias siguientes:
7500 15000 25000 37000 50000 73000 88000 110000 132000 154000 187000
VOLTAJE A TIERRA [Voltios] Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta
7500 15000 25000 37000 50000 73000 88000 110000 132000 154000 187000 220000
DISTANCIA MINIMA [m] 1.83 3.66 5.18 7.52 9.75 13.41 15.85 19.51 23.47 27.13 32.31 37.80
b) Los chiflones de otros tipos estarán de corrientes eléctricas por las siguientes distancias.
Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta
V.
115 400 3000 6000 12000 60000 150000
voltios voltios voltios voltios voltios voltios voltios
Hasta 6.4 mm 7.9 a 19 mm 20.6 a 32 mm 0.51 m 0.99 m 2.01 m 0.76 m 3.00 m 5.00 m 2.01 m 3.00 m 9.60 m 2.49 m 6.00 m 11.99 m 3.00 m 6.50 m 15.00 m 4.50 m 11.99 m 22.00 m 6.00 m 15.01 m 24.99 m
Bombas
Las bombas para serviciodeprotección contra incendio, deberán ser 2 cuando menos,con fuente de energía diferente cada una pudiendo ser una bomba eléctrica y otra con motor de combustión interna y debiendo además tener la característica de poder rendir el 150 % de su gasto a un 65 % de su presión normal. En caso de no quedar autocebada, su columna de succión deberá estar provista de un válvula de retención, su pichancha y manera de cebar la bomba automáticamente. Para el cálculo de las bombas deberán considerarse los siguientes conceptos: a) Gasto de 2 hidrantes. b) Altura al hidrante más alto. c) Pérdida de carga por fricción. d) Pérdidas en la manguera. e) Carga de Operación. Estas bombas deberán ser probadas cada 30 días como mínimo, bajo el gasto y la presión normales por espacio mínimo de 3 minutos. VI.
Toma Siamesa.
Cuando por alguna causa llega a ser insuficiciente el volumen de agua de reserva para protección contra incendio, o cuando el equipo de bombeo instalado en el iterior del edificio queda
imposibilitado para funcionar, es indispensable tener una conexión a través de la cual pueda bombear agua el Cuerpo Público de Bomberos, esto es, un toma siamesa. Se colocarán tomas siamesas menos de 64 mm de diámetro, con válvulas de no retorno, de 7.5 cuerdas por cada 25 mm, cople movible y tapón macho. Las tomas siamesas se pondrán en el exterior de los edificios, y para su localización se seguirán los siguientes criterios: a) Se pondrá una toma siamesa por cada 90 metros, o fracción, de muro esterior que vea a cada calle o espacio público. b) Cuando se tengan construcciones que den a dos calles paralelas o espacios públicos, se podrá un toma siamesa por caada 90 metros o fracción del muro exterior en cada una de esas calles paralelas. c) Cuando la construcción esté en una esquina y la longitud total de muros exteriores no exceda de 90 metros, basta con poner una sola toma siamesa, siempre y cuando ésta se coloque a no más de 4.50 metros de la esquina y sobre el muro más largo. d) Cuando la construcción vea a tres calles, se pondrá una toma siamesa por cada 90 metros o fracción de muro exterior que vea a esas calles, siempre y cuando se ponga una toma siamesa en cada calle paralela, y la separación entre tomas no exceda de los 90 metros. e) Cuando la construcción abarca una manzana y da a cutro calles se pondrá una toma siamesa por calle; sin embargo, se puede poner una sola toma en una esquina localizada, y las otras tomas no quedarán separadas más de 90 metros entre sí. 3.2.1.5
Instalaciones especiales
I.
Albercas
El fin del presente apartado, es establecer las normas y criterios en los poryectos de albercas, a fin de eliminar el desperdicio de agua en estas instalaciones. I.1
Recirculación y filtración
Las albercas deberán tener un sistema de recirculación de agua que, en general, consistirá de tuberías, bombas, filtros, equipo de desinfección y otros equipos y accesorios cuya función será clasificar y desinfectar el agua. La duración de este proceso no deberá ser mayor de 8, 12 y 16 horas según que las albercas proporcionen, respectivamente, servicio público, a centros deprotivos o a particulares. Antes de la succión de la bomba recisrculación, se instalará una trampa de cabellos, la cual deberá contar con un filtro que sea fácilmente accesible para su limpieza. La malla del filtro deberá ser de un material resistente a la corrosión. II.
Fuentes
III.
Riego
IV.
Otras
3.2.1.6
Planos a generar y contenido
I.
Plantas
II.
Cortes
III.
Isométrico
3.2.2
Proyecto de instalaciones externas
3.2.2.1
Datos de proyecto
I.
Dotaciones
La determinación deladotación de agua potable se efectuará con base en un estudio del consumo de los diversos usos del agua. En caso de no contar con éste, la dotación sedeterminará por medio años antes o más. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la DGCOH definirá la dotación de cada proyecto con apoyo en la del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, como de datos recabados y procesados por esa Dirección, se presenta en la tabla 3.7. II.
Gastos de diseño
En el caso de obras para abastecimiento de agua potable que complementes a la infraestructura municipal y se integren a la misma, ls gastos que en general se considerearán en el diseño son los que a continuación se indican si se trata de proyecctos asociados a usos predominantemente habitacionales. No obstante si se considera que existe la probabilidad de involucrar a otros usos del suelo, las demandas correspondientes calculadas con usos del suelo, las demandas correspondientes calculadas con fundamento en las dotaciones a que se refiere el párrafo anterior, deberán sumarse a los gastos estimados para el consumo domético. Qma = Pp * Dot / 86400 (3.15) Qmd = CVD * Qma (3.16) Qmh = CVH * Qmd (3.17) donde: Dot Pp Qma
: Dotación, en 1 / hab / día : Población de proyecto : Gasto medio anual, en 1/s
Qmd Qmh CVD CVH
: Gasto máximo diario, en 1/s : Gasto máximo horario, en 1/s : Coeficiente de variación diaria. : Coeficiente de variación horaria.
Los coeficientes de variación diaria y horaria se aplican al gasto medio anual calculado para estimar los gastos máximo diario y máximo horario. Mientrás no se hagan mediciones en el SHDF que indiquen las variaciones temporales de la demanda en distintas zonas de la ciudad, se utilizarán los valores recomendados por la SEDUE (SAHOP, 1979), es decir, 1.2 para el coeficiente de variación diaria y 1.5 para el de variación horaria, y así: Qmh =
1.2 x 1.5 x Pp x Dot
(3.18) 86400 Por otra parte, si la infraestructura externa para abastecimiento de agua potable sólo dará servicio al inmueble o inmuebles que se desean construir (caso de toma y red de distribución generales enconjuntos habitacionales de disposición horizaontal), los gastos de diseño a considerar se estimarán como se indica a continuación: a) las
En relación con el diámetro de la tubería de toma, el gasto de diseño será igual al máximo diario, valor que deberá clacularse con base en el volumen total que por día y teniendo en cuenta dotaciones que integran la tabla 3.7, se estime será consumido.
b) Si la red de distribución alimentará directamente a los muebles mediante los cuales tendrá lugar el consumo de agua potable, deberá diseñase con capacidad suficiente para recibir y distribuir el gasto total máximo instantáneo calculado con el método de Hunter (3.2.1.1,I) Por otraparte, si la red sólo suministra agua a tinacos, será diseñada de manera que su capacidad sea suficiente para recibir y
distribuir un gasto igual a la suma de los necesarios para llenar, cada tinaco, en un tiempo que según los requerimientos funcionales y económicos del proyeccto particular, puede variar entre 30 minutos y 24 horas. III.
Presiones.
La cantidad de energía disponible en el origen de una red, se calcula sumando a su cota topográfica lacarga máxima y mínima dsiponible. En los casos en que la red empieza en un tanque, estas cargas corresponden a los niveles de operación. Si al principio de la red hay una tubería de descarga. Cuando se trata de un ampliación, las cargas disponibles corresponden a las que se tienen en la conexión con la red hay una estación de bombeo, correponden alas cargas dinámicas en la tubería de descarga. Cuando se trata de una empliación,lascargas disponibles corresponden a las que se tienen en la conexión con la red existente. Las cargas máxima y mínima,determinadas con manómetro, son las que se utilizan para calcu.ar las presiones disponibles que se deben tener en los conductos de la red de proyecto. las presiones seránlas adecuadas. Las presiones o cargas disponibles de operación, que se han de obtener en el diseño de la red para las líneas primarias, deben ser suficientes para suministrar unacantidad de agua razonable en los pisos más altos de las casas, fábricas y edificios comerciales de no más de 6 pisos. Deberá estar comprendida de preferencia entre 1.0 y 4.0 kg/cm2. En general, se recomiendan los siguientes valores: Zona para servir Residencial de 2a. Residencial de 1a. Comercial Industrial
Presión disponible De 1.0 a 1.5 kg/cm2 De 1.5 a 2.0 " De 2.0 a 3.5 " De 2.5 a 4.0 "
La presión máxima de operación admisible será de 4.5 kg/cm2 yla carga estática no mayor de 50 m.c.a. 3.2.2.2 I.
Componentes. Análisis y proyecto ejecutivo.
Toma
El tramo entre la red municipal de distribución y elmedidor incluyendo éste, constituye la toma diámetro se determinará teniendo en cuenta los siguientes aspectos: a)
Presión mínima disponible de la red municipal en el punto de conexión.
b)
Gasto a obtener de la red municipal, el cual se aceptará igual al gasto máximo diario (Qmd) dado por la ecuación 3.16.
c) Diferencia de nivel entre el punto de conexión a la red municipal y el punto donde descargará la toma. d)
Pérdidas de energía por fricción y locales.
II.
Almacenamiento
En este aspecto, el artículo 150 del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal estalece que los conjuntos habitacionales, las edificaciones de cinco niveles o más y las edificaciones ubicadas en zonas cuya red pública de agua potable tenga una presión inferior a 10 metros de columna de agua, deberán contar con cisternas calculadas para almacenar dos veces la demanda mínima diaria de agua potable de la edificación y equipadas con sistema de bombeo. Las cisternas deberánser completamente impermeables, tener registros con cierre hermético y sanitario y ubicarse a 3 metros cuando menos de cualquier tubería permeable de aguas negras.
Por otra parte, en cuanto a la capacidad de almacenamiento citada, esconveniente alcarar que si para dar carga a las redes de distribución es necesario contar con tanques elevados y/o tinacos, la capacidad conjunta de estos elementos deberá ser igual a 1/3 ó 1/4 de la calculada para un día de ocnsumo, en tanto que la cisterna será diseñada para lamacenar la adiferencia con respecto al total indicado por el reglamento mencionado. Así mismo, de acuerdo con los artículos 117 y 122 del mismo reglamento, las edificaciones de riesgo mayor ante incendios (de más de 25.00 m de altura o más de 250 ocupantes o más de 3000 m2 construidos, y además, las bodegas, depósitos e industrias de cualquier magnitud que manejen madera, pinturas plásticas, algodón y ocmbustible o esplosivos de cualquier tipo) deberándisponer, entre otras instalaciones, equipos y medidas preventidas, de tanques o costernas cuya capacidad, para almacenar agua reservada exclusivamente a surtir a la red interna para combatir incendios, se calcularpa considerando un consumo de 5 litros por metro cuadrado construido pero sin que sea menor de 20000 litros. El criterio indicado para determinar la magnitud del volumenb de agua que se reserve para combatir incendios, podrá modificarse se el inmueble objeto de un determinado proyecto va a ser asegurado contra ese tipo de eventos,y así,deacuerdo con laAsociación Mexicana de Instituciones de Seguros (AMIS), dicho volumen será el necesariopara abastecer a dos hidrantes trabajando simultáneamente durante dos horas con el gasto de diseño de los mismos (ver 3.2.1.4, II). III.
Redes de distribución
III.1 Geometría y características de las tuberías de la red. Trazo de la red. El trazo de la red sobre el plano urbanístico se inicia en el punto de entrega de agua. Se trazan los ejes de las tuberías
por las calles formando redes cerrads abiertas y se miden las longitudes de cada tramo, o sea entre cruceros y entr uniones detramos con características diferentes. Los circuitos de las redes cerradas se trazan envolviendo manzanas: se reomienda que las longitudes de los tramos de esos circuitos sean de 400 a 600 m como máximo. Después de trazar los circuitos, se dibujan las tuberías de relleno o empparrilado por las calles intemedias. Estas tuberías deben ser capaces de conducir los gastos de diseño calculados. El análisis del funcionamiento hidraúlico se hace solamente para la red de circuitos y se toman en cuenta las extracciones hacia las tuberías de relleno. Gastos. Cada tramo debe ser capaz de conducir la suma de dos tipos de caudales, el que distribuye a lo largo de su recorrido y el que lleva a los siguientes tramos; la suma de ambos es el gasto de diseño del tramo. Existen tres procedimientos para obtener el gasto de distribución de cada tramo. El primero, es el más preciso; los otros dos requieren menos información, pero sus resultados son menos confiables. Gasto por lote o toma. Si se conoce el número de habitantes promedio por lote o toma, se calcula el caudal requerido en cada uno multiplicando este número por la dotación; el caudal del tramo se integra con la suma de los caudales de los lotes atendidos. Gasto por unidad de área. Si solamente se conoce la superficie que se atenderá y todavía no se ha lotificado el gasto total se divide entrre el área neta total; el gasto unitario resultante se multiplica por el área neta que sirve cada tramo. Gasto por unidad de longitud. Cuando no se conocen con certeza las superficies que atenderá cada ramo, se divide el gasto total de la red entre la suma de las longitudes de todos los tramos. El gasto
unitario resultante se multiplica pr la longitud de cada tramo. Este procedimiento, aunque poco preciso, puede usarse en proyectos de redes para abastecer a zonas habitaiconales; sin embargo, en zonas industriales se recomienda utilizar los primeros dos métodos. Una vez que se calcula el gasto de distribución de un tramo, se le suman los caudales que debe conducir, para así determinar el gasto de diseño de ese tramo. En el caso de redes abiertas, los extremos corresponden a puntos de gasto nulo. A partir de esos puntos y aguas arriba, se acumulan los gastos de distribución. En el caso de las redes cerradas, la acumulación de gastos se hace a partir de los puntos de equilibrio. Diámetros. Una primera estimación del diámetro del conducto se puede hacer a partir de la ecuación de continuidad. Q = D2 4
V
(3.19)
Al despejar el diámetro se obtiene 1/2
D= [ 4 Q ] V
(3.20)
donde: D Q V
: diámetro del conducto, en m : gasto en el tramo, en m3/s : velocidad media, en m/s
Se puede calcular el diámetro de una tubería suponienbdo la velocidad del agua y utilizando la expresión anterior. Para hacer un disño económicamente balanceando, hay que toma en cuenta que utilizar diámetros pequeños implica disminuir el costo de la tubería, pero también implica aumentar las pérdidas de energía. Si para el mismo gasto se utilizan diámetros grandes, las pérdidas de energía son menores, pero el costo de la tubería aumenta. Se ha observado
que si se supone velocidades alrededor de 1 m/s se logran diseños razonablemente balanceados. Si se sustituye este valor, se obtiene 1/2
D = 1.13 Q (3.21) Este valor se ajusta al diámetro inmediato superior de las medidas comerciales según el material empleado por la DGCOH. Materiales de tuberías. Las tuberías que se emplean en la DGCOH son de asbesto-cemento, concreto reforzado, concreto presforzado, acero, po.lietileno y PVC. Al seleccionar el material que se usará en el proyecto de una red, se toma en cuenta el diámetro requerido y la rugosidad del material, así como el costo de suministro e instalación de la tubería y de las piezas especiales. Las tuberías de cada material se fabrican con distintas resistencias para que soporten diferentes presiones de trabajo. La resistencia de la tubería seleccionada debe ser mayor que la máxima carga estática que se pueda presentar. La carga máxima estática en un punbto de la red se calcula restando la cota de plantilla de la tubería a la cota máxima estática de este punto. En los tramos que se encuentran sobre terrenos con desniveles suaves, la carga máxima estática es el mayor valor calculado para sus dos estremos. En cambio, cuando hay variaciones fuertes de topografía, es conveniente seccionar los tramos utilizando cajas rompedoras de presión o válvulas reductoras de presión, a juicio de la DGCOH: III.2 Funcionamiento hidraúlico Una vez determinadas las características de la red en general y de cada tramo en particular, así como el tipo de material y clase de las tuberías, se analiza el funcionamiento hidraúlico de la red para conocer los gastos en las líneas y las cargas disponibles en los cruceros.
III.2.1
Presiones o cargas de diseño.
En cualquier punto de la red se deberán tenber presiones o cargas disponibles suficientes para suministrar el agua a las fábricas, los edificios comerciales y los pisos altos de casas habitación. Las cargas de diseño deberán estar comprendidas entre 50 m como máximo y 10 m como mínimo. En general, se recomienda entre 25 y 40 m para industrias, de 20 a 35 en comercios y de 10 a 20 m en zonas habitacionales. III.2.2
Pérdidas de energía
Un punto relevante del análisis del funcionamiento hidraúlico, es la determinación de las pérdidas de energía en las líneas de la red ocasionadas por la fricción, pos cambios de geometría y por obstáculos tales como reducciones, ampliaciones, bifurcaciones, válvulas y codos. En las redes de distribución de agua es común despreciar las pérdidas por cambios de geometría y obstáculos, ya que su valor es muy pequño en comparación con las pérdidas por fricción. Existen diversas expresiones teóricas y empíricas para calcular la pérdida de energía por fricción en conductos a presión; sin embargo, en México, en los últimos años, se ha aplicado la fórmula de Manning por su sencilles y porque se conocen los coeficientes de rugosidad que deben emplearse para distintos, materiales. La fórmula de Manning es 2/3
V= 1 (3.22) n donde:
R S
1/2
n : Coeficiente de rugosidad que, para los materiales de fabricaciónde los tubos más utilizados en la formación de redes de distribución,se indica enseguida:
Material Asbesto-Cemento PVC Fierro Galvanizado Fierro Fundido R V S
n 0.010 0.014 0.013
: Radio hidraúlico, en m : Velocidad media del agua, en m/s : Gradiente hidraúlico, igual a S = hf
(3.23) L donde: hf L
: Pérdida de carga por fricción, en m : Longitud en la línea, en m
Despejando la pérdida, se tiene: 2
hf = [
Vn
]L=[
2
Vn
]L
(3.24) R 2/3
(D/4)2/3
En tuberías de sección sometidas a presión, el radio hidraúlico es igual al diámetro dividido entre 4. Por otra parte, la velocidad media en el conducto es
2
2
2
V= Q = Q ; V= 4 Q A D2 2 D4 4 donde: A
: Area transversal del conducto
Sustituyendo en la ecuación de Manning, se llega a 2
2
2
hf = 10.294 n L Q = K L Q (3.25) D16/3 donde: 2
K = 10.294 n (3.26) D16/3 Se observa que, conocido el diámetro y la rugosidad de la tubería, se puede calcular el coeficiente K. En el caso de incluir alg8una pérdida local (codos, válvulas, bifurcaciones, etc.), está se evalúa con la expresión: 2
hm = Kp V (3.27) 2g donde: g hm Kp de
: Aceleración de la gravedad, en m/s2 : Pérdida de energía local, en m : coeficiente de pérdida en función de las características del cambio de geometría. V : Velocidad media del agua a la salida del cambio geometría, en m/s.
En cuanto a las válvulas, los fabricantes proporcionan los valores del coeficiente de pérdida de acuerdo con su tiempo de cierre y con su forma de operación. Algunos valores de K para el cálculo de pérdidas menores o locales se presentan en el libro "Hidraúlica General" (Sotelo A. G; 1976:296) III.2.3 Métodos de análisis hidraúlico. El análisis hidraúlico de una red se enfoca a conocer su funcionamiento en las condiciones de diseño, es decir a calcular los gastos den cada tramo y las cargas piezométricas disponibles en los cruceros. El método de análisis es distinto para la red abierta y para la cerrada porque en la segunda existen circuitos y en la red abierta, no. Sin embargo, en ambos casos se aparte del conocimiento de las longitudes, gastos diámetros y materiales de las tuberías de cada tramo. Red abierta. Cuando los requerimientos de la urbanización hacen imposible la formación de circuitos, la red se ramifica por las calles para distribuir el agua. A partir de su inicio, la red se abre en ramales que se conectan en los nudos del sistema. Con la ecuación de Manning se calcula en cada tramo la pérdida de carga por fricción. A partir de un punto de cota piezométrica conocida, se determinan las cotas de los demás cruceros, restando la pérdida cuando se va en el mismo sentido del flujo, y sumándola cuando se va en sentido contrario. Normalmente el punto de cota piezométrica conocida es el de entrega del agua a la red, pero también se puede emplear el de menor carga disponible en todos los cruceros o nudos de la red. Esta carga disponible se calcula restando a las cotas piezométricas las respectivas del terreno escogiendo la cota menor, a la quye se le suma 10 m con el objeto de tener la carga de menor, a la que se le suma 10 m con el objeto de tener la carga de diseño mínima. A continuación se rpopone una forma de cálculo, en base a la integración de una tabla.
1.- Una vez que se tiene el trazo de la red, se numeran todos sus nudos o cruceros, empezando con el nudo en donde la red recibe el agua. 2.- Se definen los tramos con los números de los nudos extremos; si se tienen n nudos, serán n-1 tramos. Se anotan los números de los nudos de cada tramo en las dos primeras columnas de una tabla, en el orden que indique el sentido del flujo. 3.- Se anota el diámetro de cada tramo en la columna 3. Con el coeficiente de rugosidad se calcula el valor de K, apuntando su valor en la columna 4. 4.- En las columnas 5 y 6 se anotan la longitud de cada tramo y el gasto que pasará por él. 5.- Se determina la pérdida por fricción con la ec. 3.25 y se anota en la columna 7. 6.- Se apuntan todos los números de los nudos; se inicia con el de entrada y luego el de su cota de terreno, columnas 8 y 9. 7.- Si se conoce la cota piezométrica de un nudo, se anota en la columna 10. Se calcula el resto de cotas partiendo de la anterior, sumando o restando la pérdida de carga, según elsentido del flujo de cada tramo. 8.- Se determinan las cargas disponibles, restando la cota de terreno de cada nudo a la cota piezométrica y se anotan en la columna 11. 9.- Si no se conocen ninguna de las cotas piezométricas, se pueden obtener asignando la carga mínima disponible al nudo o punto más desfavorable de la red. Se asigna una cota piezométrica tentativa al nudo de inicio de la red, por ejemplo, 10 m más que la cota de terreno
de dicho punto; con esta cota se calcula el resto en la forma indicada en 7, donde se determinan las cargas disponibles en los nudos y se define cual es la de menor valor. Para este nudo s obtiene el ajuste de cotas piezométricas. ACO = CTE - (CT + CDM) (3.28) donde: ACP : Ajuste de cotas piezométricas, en m CDM : Carga disponible mínima, en m. Generalmente se toma de 10 m CT : Cota de terreno del nudo con la menor carga disponible, en m. CTE : Cota piezométrica tentativa del nudo con la menor carga disponible, en m. Las cotas piezométricas se calculan restando ese ajuste a las cotas tentativas. Por último, las cargas disponible finales (columna 13) se obtienen restando las cotas del terreno a las piezométricas. Es recomendable, sin embargo, hacer las investigaciones que sean necesarias a fin de conocer las cotas piezométricas. Proyectos de rehabilitación. Un indicio usual de que una red abierta debve rehabilitarse, es el hecho de que las cargas disponibles en sus estén fuera de las especificadas; si son mayores, se deberán reducir las cargas piexométricas por medio de una caja rompedora de presión o una válvula reductora de presión, a juicio de la DGCOH. Cuando las cargas disponibles son menores a la mínima, caso frecuente al incrementarse la demanda de agua en la mínima, caso frecuente al incrementarse la demanda de agua en relación con los gastos de diseño, será necesario proponer alguna de las modificaciones siguientes:
- Si el problema se presenta en toda la red, se estudia la factibilidad de aumentar la cota piezométrica de entrega en un valor tal que el nudo más desfavorable tenga la carga mínima especificada. - Si el problema se presenta en uno o varios tramos, es necesario modificarlos o sustituirlos. Las modificaciones más usuales son aumentar el diámetro del conducto, o disminuir su rugosidad. La opción de modificar la longitud del tramo generalmente no es factible. -Si algunos tramos no tienen suficientemente capacidad, es posible reforzarlos con una tubería paralela. El cálculo hidraúlico del reforzamiento de tuberías merece atenciónespecial. Se llama QE, DE, KE, nE y LE a las características dela tubería existente; las mismas letras con subíndice r indican las características de la tubería de reforzamiento. Si Qt es el gasto del tramo, por continuidad se cumple que Qt = QE + Qr (3.29) Además, por sertuberías en paralelo, las pérdidas de energía por fricciónpor cada tubo deberán ser iguales. Es decir: hfE = hf r = hf (3.30) por tanto: 2
2
10.294 nr Lr Qr Dr 16/3
2
=
2
10.294 nE LE QE DE 16/3
donde: 1/2
8/3
Qr = nE [ LE ] [ Dr ] QE nr Lr DE
Sustituyendo en la ecuación de continuidad, se llega a QE =
Qt
(3.31) 1/2
8/3
1 + nE [ LE ] [ Dr ] nr Lr DE y 1/2
Qr = Qt - QE = nE [ LE ]
8/3
[ Dr ]
QE
(3.32) nr
Lr
DE
La pérdida será igual a 2
2
hf = Kr Lr Qr = KE LE QE En caso de que la tubería de reforzamiento tenga la misma longitud y sea del mismo material que la tubería existente, las ecuaciones de gasto se reducen a: QE =
Qt
(3.33) 8/3
1 + [ Dr ] DE Qr = Qt - QE = [ Dr ]
QE
(3.34) DE El camino a seguir será el siguiente: 1.
Se determina la longitud y rugosidad de la tubería de reforzamiento.
2.
Se proponen diferentes diámetros del nuevos conducto..
3. las
Se calculan los gastos correspondientes a las dos tuberías con ecuaciones de gasto, utilizando a las dos tuberías con las ecuaciones de gasto, utilizando el gasto del tramo, las características de la tubería existente y las de la tubería de reforzamiento.
4. Se obtienen l pérdida de energía en el tramo, utilizando los gastos correspondientes a cada tubería y las características geométricas y de rugosidad de las mismas. 5. Se selecciona el diámetro de la tubería de reofrzamiento, con base en el que tenga la pérdida más adecuada para el tramo de la red. Proyectos nuevos. Para este caso, el análisis de la red abierta conduce a calcular la cota en el punto de entrada del aghua. Si esta cota ya se tiene fija y las cargas disponibles no resultan adecuadas, habrá que modificar diámetros proponer alguna caja rompedora de presión de preferenica. Se deberáz comprobar que al disminuir el diámetro, la velocidad media sea menor o igual que 5 m7s. Los valores anteriores son los que se especifican para el diseño de conducciones. Red cerrada. En la mayoria de los casos, las redes de distribución deagua son cerradas; es decir sus tramos forman circuitos alrededor de un cierto número de manzanas, mientrás los tramos de relleno surten las calles intermedias. La solución hidraúlica en este tipo de redes se basa en la ecuación de continuidad, aplicada en los nudos, y en la ecuacióndepérdida de energía, aplicada en los tramos de lso circuitos. La primera ecuación establece un nudo se debe cumplir: n Qi = 0 (3.35) i=l
donde n es el número de tubos conectadosalnudo. En los tramos conectados al nudo se considera el gasto como positivo si sale y negativo si llega. Se incluye el caudal de extracción en dicho nudo. Por otra parte, para un circuito se tiene que hfi = 0 (3.36) Esta es la ecuación de circuito que establece que la algebráica de pérdidas por fricciónen los tramos de un circuito es igual a cero. Se asocia un signo a la pérdida al recorrer el circuito; es negativo en el mismo sentido contrario al flujo. Ha sido práctica común el empleo del Método de Cross (Sotelo A. G. 1976 . 353) para el análisis hidraúlico de redes cerradas con flujo permanente, aunque también se ha hecho frecuente el uso del denominado Método de la Red Estática. El primero, se basa en hacer una estimación inicial de los gasto en los tramos, de tal forma que cumplan con la ecuación de continuidad en cada nudo; después, se corrigen tantas veces como sea necesario hasta que se cumplalaecuación de circuito. de acuerdo con la ecuaciónde Manning para evaluar las pérdidas de fricción,el método plantea la siguiente ecuación para corregir los gastos de los tramos en un circuito. Q=-
Ki Li Qi
=-
hfi
(3.37) 2 Ki Li Qi
2 hfi / Qi
La secuencia a seguir para este cálculo, se puede tabular en la forma que se exponea continuación: 1.
Se numeran los circuitos y sus tramos.
2.
En la primera columna de la tabla se anota el número de cada circuito y en la tercera el de todos sus tramos. Si algún trammo pertenece también a otro circuito, se indica el número de ese circuito en la segunda columna.
3. en
Se anota el diámetro, el valor de K y la longitud de cada tramo las columnas 4, 5 y 6.
4. de
Se propone el gasto de cada tramo y se anota en la columna 7 tal forma que se cumpla la ecuación decontinuidad n los nudos. Estos gastos son los estimados según se indicóen 3.2.2.2,III.1, con la proposición de puntos de equilibrio o de corte en la red cerrada. 5.
Se establece un sentido de recorrido para todos ls circuitos; se considera positivo el gasto cuando coincide con l sentidode recorrido y negativo en el sentido contrario.
6. le
Se calcula la pérdida de cada tramo con KLQ2, columna 8, y se asocia el mismo signo que tenga el gasto del tramo.
7.
Se calcula el valor absoluto de la relación entre la pérdida y el gasto de cada tramo, columna 9.
8.
Se suman las columnas 8 y 9, es decir, de pérdida s y de la relación hf / Q para cada circuito; así se obtienen los valores para determinar el gasto de corrección de cada circuito, que se escribe en la columna 10. Estos gastos se anotan con su signoen todos los tramos de un mismo circuito. En tramos que pertenecen a dos circuitos se deben agregar, con signo contrario, las correcciones que resulten del circuito común. 9.
Se modifican los gastos de los tramos con las correciones, columna 11, y se repite la secuela hasta que los valores de Q alcancen el grado de corrección deseado, columnas 12, 13, 14 y 15.
10.
Si las pérdidas no cumplen con laecuación de circuito, columna 15, se compensan para que se satisfagan dicha condición,columna 17. 11.
Se calcula el resto de las cotas piezométricas, columna 18, partiendo de la cota conocida. Para ello, se le suma o se le resta la pérdida de carga en el tramo según el sentido del flujo en el tramo. 12. Se obtienen las cargas disponibles, columnas 20, rstando en cada nudo las cotas de terreno de las piezométricas. 13.
Si no se conoce ninguna de las cotas piezométricas, se pueden definir asignando la carga mínima disponible al nudo o punto más desfavorable de la red, en la misma forma planteada anteriormente para redes abiertas. Método de la Red Estática.- Aplicar el método de Cross a redes con un número de tubos del orden de 30, resulta laborioso, además de que en estos casos la convergencia del método hacia la solución de la red que se analice, depende en grado sumo del grupo de datos que se escoja para iniciar el cálculo. Así, con base en el procedimiento propuesto en la publicaciópn Doce Algoritmos para Resolver Problemas de Hidraúlica (Sánchez B. J. L., Insituto de Ingeniería, UNAM, 1978), fue desarrollado un método que ha sido utilizado para resolver redes de tamaño y formas muy variadas, sin consumir mucho tiempo de cómputo y sin que su programación requiera gran capacidad de memoria. Este método, denominado de la Red Estática, tiene como fundamento las consideraciones siguientes: 1. El funcionameinto de una red se define por el nivel piezométrico (energía disponible) en las uniones de las tuberías (nudos de la red) y el gasto que fluye en cada tubo; para calcularlos
se necesita conocer previamente al menos un nivel piezométrico, y así mismo, los gastos que a través de uno o más de esos nudos, entran a al red o salen de ésta. 2. La solución de una red estática se basa en los principios de continuidad y conservación de energía. Al establecer el principio de continuidad y conservación de energía. Al establecer el rpincipio de continuidad en los nudos de la red cuyo nivel piezométrico se desconozca, se forma un sistema de ecuaciones lineales simultaneas en función de los gastos que circulan en los tubos, pero al aplicar el principio de conservación de energía a cada tubo, el sistema de ecuaciones se cuelve no lineal y queda expresado en términos de niveles piezométricos, ya que para redes de tubos de sección circular, donde cada tubo de la red tiene un diámetro constante, dicho principio permite expresar al gasto que pasa por un tubo dado j con una ecuación del tipo: Qj = [ hs, j - hi, j ] (3.38) Cj donde: Qj hs, j, hi, j del Cj coeficiente diámetro (dj) m
: Gasto que circula por el tubo j. : Niveles piezométricas en los extremos s e i tubo j. : Coeficiente que tiene en cuenta el de rugosidad, al longitud (lj) y el del tubo j. : Exponente que depende de la fórmula de pérdida de energía por fricción que se
utilice. Debido a la dificultad que implica resolver un sistema no lineal, y en virtud de que es deseable disponer de un método que también resuelva eficientemente redes con más de 100 nudos, es decir, que
implican sistemas con más de 100 ecuaciones no lineales, se hacer lineal la ecuación anterior expresada como: hs,j - hi,j = Cj Qjm Si se acepta que la función f (Qj) es igual a Cj (Qj)m, del desarrollo en serie de Taylor para f ( Q,k+1) - donde k es el número de una iteración cualquiera - resulta lo siguiente: k+1
k
k
k+1
k
k
k+1
k2
f (Qj )= f (Qj ) + f' (Qj ) (Qj - Qj ) + f'' (Qj ) (Qj - Qj ) + 1! 2! k
k+1
k 3
+ f''' (Qj ) (Qj - Qj ) + (3.39) 3! El comportamiento de fenómenos como el que aquí se analiza, permite por una parte despreciar los términos asociados a las derivadas de tercer orden en adelante, y por otra, considerar que: f'' (Qj ) ( Qj - Qj ) = o ( Qj - Qj ) , (3.40) donde: no considerar, en la serie de Taylor, los términos o : Es un factor mediante el cual se compensa el error de asociados a las derivadas de orden superior a 2; se recomienda que su valor sea 3 para redes grandes y cero para redes chicas (Manual de Hidraúlica Urbana, Tomo 3, DGCOH, 1982). En estas condiciones puede escribirse. f (Qj ) = hs,j - hi,j = Cj (Qj ) + m Cj (Qj ) (Qj - Qj ) +o (Q k+1/j - Q k/j ) , y entonces :
Q k+1/j = a k/j (h k+1/s,j - h k+1/i,j) + kj (3.41) siendo: ak/j = Qk/j
1 mCj [ Q k/j ]m-1 + o
;
k/j = [ m-1 + o a k/j ] m
m
Si al establecer el principio de cntinuidad en los nudos de la red cuyo nivel piezométrico se desconoce, el gasto que circula por cada tubo j que concurra a un nudo dado se expresa con ecuaciones como la indicada para Qk+1 j, se generará un sistema de ecuaciones lineales que tendrán como incógnitas a los niveles piezométricos en esos nudos, y así queda estructurado el proceso de solución que se describe a través de los siguientes pasos: a. Q b. c. d. lo e.
Se considerá k=0 y se suponen los gastos en los tubos de la red (k=0)/j. Se calcula para todos los tubos a (k)/j, (k)/j Se forma el sistema de ecuaciones lineales. Se resuelve el sistema de ecuaciones obtenido en el paso C, con cual se encuentran las h (k+1). Con los niveles piezométricas del paso d se calculan los gastos Q(k+1)j. f. Se compara Q(k) /j con Q(k+1)/j; si son aproximadamente iguales se continua con el paso g, de otro modo se considera k igual a k+1 y se regresa al paso b. g. Los niveles piezométricas en lared son h k+1 y los gastos en la red son Qk+1/j. Termina el método. La secuela anterior, para la que j = 1,2,......, número de tubos, fue objeto de una programa de computadora elaborado por la DGCOH en conjunto con el Instituto de Ingeniería de la UNAM. Dicho porgrama forma parte del contenido del tomo 3 del Manual de
Hidraúlica Urbana al que anteriormente se hizo referencia, y en el aparato que se le dedica se describe la manera de utilizarlo y de formar el archivo de datos necesario para ello. Proyectos de rehabiitación. En el caso de las redes cerradas igual que en el de las abiertas, la presencia de cargas disponibles diferentes a las especificadas indica la necesidad de hacer una rehabilitación. Cuando las cargas disponibles son más grandes que las máximas permisibles en todos los tramos, el problema se resuelve disminuyendo la carga en la entrada a la red como ya se indicó en este mismo inciso. En cambio si el problema se presenta sólo en algunos tramos, puede resolverse colocando cajass rompedoras en las zonas en donde haga falta. Si las cargas disponibles en todos los tramos son menores que la carga mínima permisible, se busca la forma de aumentar la cota piezométrica en laentrada de la red. Si esto ocurre s´lo en parte de la red, será necesario modificar algunos tramos o circuitos para disminuir la pérdida de energía, ya sea sustituyendo tuberías existentes por otra de mayor diámetro, o reforzado las tuberías existentes con otras adicionales. A continuación se describe un procedimiento para analizar la solución mencionada. - Se vuelve a realizar el análisis hidraúlico, modificando diámetros si se requiere hasta obtener las cargas disponibles adecuadas. - Si resulta necesario que tramos existentes tengan mayor diámetro, se determinará la factibilidad de sustituirlos o bien reforzarlos con una tubería paralela cuyo diámetro deberá calcularse, debiéndose tener en cuenta, en el estudio de factibilidad, aspectos como el número de tomas domiciliarias qu será necesario desconectar, reponer y reconectar en caso de una sustitución. -. Si lo más conveniente es reforzar los tramos existentes a que se refiere el punto anterior mediante tuberías paralelas a los mismos,
el diámetro de aquellas se calculará con apoyo en el valor de los tres parámetros qu a continuación se indican: Diámetro del tramo a reforzar o existente, gasto indican: Diámetro del tramo a reforzar o existente, gasto (Qt) que según el análisis hidraúlico sería conducido por ese tramo si su diámetro fuera mayor, y también, pérdida de energía que de acuerdo con el mismo análisis corresponde a Qt. - En esta última propuesta, se toman los subíndices E para las características del tubo existentes, r para las del de reforzamiento y t para las del tramo, y se plantea 1/2
QE = [
hf
]
(3.42) KE LE debido a que hf = hfE = hfr = hft Por otra parte, el gasto del tubo de reforzamiento se obtiene de Qr = Qt - QE y su diámetro 2
2 3/16
Dr = [ 10.294 nr Lr Qr ] (3.43) hf Este valor se ajusta al diámetro comercial, por lo que se tendrá un cambio en los gastos de los dos tubos y la pérdida diferirá más cuanto mayor sea la diferencia entre el diámetro calculado y el comercial. Para conocer el funcionamiento de la red con estos cambios, debe repetirse su análisis y para esto, la ecuación de continuidad puede escribirse en la forma siguiente: 1/2
1/2
[ 1 ]=[ 1
1/2
] + [ 1 ]
(3.44) Kt Lt
KELE
Kr Lr
Después se supone el valor de Kt y se calcula Lt o recíprocamente. Si: LE = Lr =Ltq (3.45) La ecuación anterior queda: 1 = 1 (3.46) 1/2
Kt
1/2
KE
+ 1 1/2
Kr
Proyectos nuevos. En estos proyectos el análisis conduce a calcular la cota de entrada del agua; si ésta ya se conoce y las cargas disponibles no resultan las adecuadas, será necesario, de preferencia, cambiar diámetros o propones cajas rompedores de presión. III.3 Proyectos ejecutivo Una vez que se tiene definidos los diámetros y materiales de las tuberías en la red (tanto en los casos de proyectos nnuevos en que se involucran todos sus tramos, como en los proyectos de rehabilitación en los que sólo se modifican algunos de ellos), se efectúa el proyecto ejecutivo uqe consiste en la definición de la ubicación de las válvulas de seccionamiento, cajas contra incendio y cajas rompedoras de presión, el diseño de cruceros y la definición de los tamaños de zanjas. Válvulas de seccionamiento Estas válvulas (generalmebnte de compuerta) se ubican sobre tuberías formadoras de circuito a distancias máximas de 600 m y en las conexiones con las tuberías de rellemo con el fin de aíslar partes del sistema de distribución para poder realizar conexiones de tomas domiciliarias, reparaciones y otras operaciones de mantenimiento del sistema. Dado el elevado costo de las válvulas, se recomienda un
másimo de cinco para aislar un sector de la red, se recomienda un máximo de cinco para asilar un secotr de la red, pero se debe procurar no dejar sin servicio a más de tres manzanas. Cajas contra incendio En la mayor parte SHDF no se tienen las presiones suficientes para alimentar mangueras contra incendio, por lo que se utilizan las cajas de válvulas como cárcamo de bombeo. Estas cajas se llenan a través de válvulas contra incendio. generalmente de 102 mm de diámetro, con susrespectivos platos quiebrachorros. Las cajas de este tipo se instalan en la red de tal forma que tengan un radio de acción que se encuentre entre 150 m y 200 m. Piezas especiales Se utilizan piezas especiales que pueden ser de fierro fundido, bridadas, de asbesto-cemento o de plástico para haceer conexiones en los cruceros, en los cambios de direción y en las válvulas de seccionamiento. Cuando existen intersecciones o ramificaciones de tuberías, se pueden usar tes o cruces de fierro fundido, PVC o polietileno. Los cambios de dirección se hacen por medio de codos; si son de fierro fundido, deben ser de 11°15', 22°30', 45° y 90°; si son de PVC, 22°, 45° y 90°, ya que los ángulos menores se forman con la misma tubería. Cuando se requiere conectar tuberías de diferente diámetro, se utilizan reducciones. En caso de que se tengan también cambios de dirección o ramificaiones, se recomienda, por economía, colocar la reducción antes de las piezas formadoras de los cruceros anteriores. Si se empleanpiezas especiales de fierro fundido, la unióncon tuberías de asbesto - cemento se lleva a cabo por medio de juntas tipo Gibault, inmediatamente después de extremidades bridads. En la
terminación detubería o extremos muertos, se deberá colocar tapones o tapas ciegas con su atraque respectivo. Dimensiones zanjas En la tabla 3.8 se presentan las recomedaciones paa el ancho y la profundidad de las zanjas para cada diámetro y material. Cajas rompedoras de presión Se recomienda utilizar tanques de regulación de 100 m3 de capacidad como cajas para disminuir las cargas en las redes. Estos tanques tienen una válvula de flotador en la entrada,lacualregula los caudales de cauerdo con el nivel del agua. Sin embargo, se recomienda efectuar un estudioen cada casoparticular para que,cuandosea posible, se reduzca las dimensiones de las cajas. Tomas domiciliarias Con base en el plano de lotificaión,secuantifican las tomas domiciliarias, una para cada lote. La DGCOH cuenta con planos tipo para estas tomas en función del material de la tubería de distribución. III.4 Conexxión detuberías en operación y conductos nuevos. Estudios de tuberías disponibles Tuberías del sistemas hidraúlico del D.F. En conducciones y redes de distribucióndel sistema de abastecimiento de agua potable del D.F. se han utilizadotuberías de diferentes tipo: asbesto cemento, acero, concreto presforzado, polietileno y PVC. Su comportamiento estadísticas confiables. Enlas tomas domiciliarias de han utilizado tuberías de plomo y de acero galvanizado. Generalmente, el proyecto de redes en el mencionado sistema se realiza para reemplazar y rehabilitar conductos de sus instalaciones
más antiguas, o bien, para incrementar su capacidad por cambio en eluso del suelo. en menor proporción,se requieren proyectos para ampliación de la red, y todavía menor para dar servicio a nuevas zonas aisladas. Por otra parte, se tienen las redes de aguas tratadas que corresponden a proyectos nuevos y algunos casos de rehabilitación. Las tuberías tilizdas son deasbestocemento. La necesidad de reponer conductos viejos y las ampliaciones de la red obligan alos técnicos a tener conocimiento adecuado de los tubos disponibles en elmercado nacional y de las características de sus acoplamientos, así como de las piezas especiales de fiero fundid con bridas, de las de plástico y de otros accesorios. Esto permite obtener instalaciones que se realicen en forma rápida, segura y con el mínimo costo. Tuberías disponibles en el mercado nacional. Se denomina "tubería" a la aunión de dos o más tubos, es decir, comprende la unidad que es el tubo y su sistema de unióno acoplamiento. En elmercado nacional seproducen los tipos de tubos y sus respectivas clases (presiones de trabajo) que a continuación se indican. De asbesto cemento. a. Tipo A, clases A-5, A-7, A-10 y A-14, en diámetros internos de 50, 60, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600 y 910 mm (diámetros nominales). b. Tipo C (conducción), clases C-50, C-70, C-100, C-140, C200 (presión de trabajo en metros.-columna-agua) en intermedias, en diámetros internos de 500, 600, 750, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600,1800, 2000 mm. Los tubos del tipo A son los que se hanusado en los últimos años en las redes de distribución: En clases A-5 y A-7
correspondientes a 5 y 7 kg/cm2 de presión de trabajo respectivamente. Su unión se logra por medio de coples de asbesto cemento con anillos de hule (2 ó 3 según la marca). Los tuboss de asbesto cemento tipo A se fabrican según la norma de calidad NOM-C-12-1968; sin embargo, el espesor de los tubos de las tres empresas fabricantes es diferente, lo cual debe ser tomado en cuenta por proyectistas y constructores. La longitud de fabricación es de 4 ó 5 m. Los tubos de asbesto cemento deben transportarse, almacenarse y manejarse en obra con mucho cuidado, dad que son frágiles a los esfuerzos mecánicos, lo que constituye su principal desventaja. La presión hidrostática de prueba en fábrica para la clase A es de 3.5 veces la presión de trabajo durante 5 seundos, y para la clase C, de 2.1 veces la presión detrabajo para cada tubo y para cada cople. De resinas de plástico a.
De PVC Sistema inglés. Se fabrican en color gris, en clases RD26, RD-32.5, RD-64 (11-2, 9, 7.2, 4.1 kg/cm2), de presión de trabajo) y diámetros nominales exteriores de 38, 50, 75, 100, 150 y 200 mm, principalmente. Se utiliza PVC 1114, que corresponde al tipo I, grado I y esfuerzo de diseño de 140 kg/cm2, según norma de calidad NOME-12-1968. Sistema métrico. Se fabrican los tubos en color azul claro, en clases A-5, A-7, A-10, A-14, A-20 (está bajo pedido), y diámetros nominales exteriores de : 50, 63, 80, 100, 160, 200, 250 y 315 mm, según la norma de calidad NOM-E-22-1977 en vigor. Desde 1984 se están fabricando tubos hasta de 630 mm de diámetro.La longitud de fabricación de los tubos de PVC es de 6 m. En la República Mexicana el uso de tubería de PVC en obras de abastecimiento de agua potable se iniciónen 1968,. principalmente en redes y con
diámetro de 50mm (sistema inglés). Los tubos tienes campana integrada y anillos de hule para su acoplamiento. No es recomendable el uso de tubos con cople para cementar en campo. b. De polietileno (PE) de alta densidad. En México se han fabricado principalmente tubos de plietileno de mediana densidad en virtud de que la resina de alta densidad es de importación. Los tubos recomendables son los de alta densidad y se han utilizado en tomas domiciliarias en localidades de la República Mexicana, en clase RD-9 (14.7 kg/cm2) y diámetros de 13 y 19 mm. Se fabrican, según orma NOm-12-18-1969, diámetros nominales de 13, 19, 50, 75, 100, 150, 200 y 300; clases RD-9, RD-11.5, RD-13.5 y RD-115 (presiones de trabajo de 14.7, 12.0, 9.4 y 7.3 kg/cm2, respectivamente). Se surte en rollos de 150 m hasta mm de diámetro. La DGCOH ha utilizado tubos de polietileno de medida densidad en la red secundaria en diámetros de: 152 mm,. 203 mm y 300 mm. De concreto presforzado. a. Con cilindro de acero. Se fabrican segúnla norma NOM-C253 en vigor, en diámetros nominales internos de 400, 500, 600, 750, 900, 1050, 110, 1200, 1350, 1400, 1500, 1800, 2100 y 2500 mm disponibles en el mercado. Sulongitud varía de 4 a 8 m y las juntas de los tubos son de tipo espiga-campana hechas de concreto y con anillo de hule. La presión de trabajo de los tubos indicados es la anotada en los catálogos de los fabricantes y/o en los contratos de suministro de comúnm acuerdo entre usuario y proveedor. Generalmente se fabrican para presiones de trabajo que oscilan en el intervalo de 4 a 20 kg/cm2 variando de 10 en 1 kg/cm2. La DGCOH utiliza las tuberías de concreto presforzado en la red primaria.
De acero: a. Galvanizados. Se fabrican segúnla norma NOM-B-101980, con diámetro nominal exterior hasta de 100 mm (tamaño 4). b. Con costura longitudinal, en diámetros nominales esteriores de 114 a 1220 mm (tamaños 4 a 48) y longitud de 4.9 a 7 m. c. Sin costura helicoidal, en diámetros nominales de 168 a 3048 mm, espesores de 6.4 a 15.8 mm y longitud de etubos de 6 a 20 m. d. Con cstura helicoidal, en diámetros nominales de 168 a 3048 mm, espesores de 6.4 a 15.8 mm y longitud de tubos de 6 a 20 m. Los tubos de acero lisos con y sin costura se fabrican según las normas NOM-b-177, 180, 182, 183 y otras vigentes; las del Instituto Americano del Petróleo (API), en grados B, X-42, X-46, X-52, X-56, X-60 y X-65; y las de la Asociación Americana para Pruebas y Materiales (ASTM), en grados A-53 y A-120. Los espesores varían, según eldiámetro, de 4.37 a 22.23 mm. Las presiones a que se someten los tubos en la prueba de presión hidrostática en fábrica varían, según su diámetros y grado, de 21 a 211 kg/cm2.
IV.2.4 Transiciones y cambios de dirección horizontal y de pendiente. a)
Transiciones: En los proyectos de alcantarillado pluvial, el cambio de una sección a otra, las conexiones y las variaciones de dirección o pendiente en las tuberías, se harán por medio de un pozo de visita, registro o caja especial, debiéndose señalar en cada caso, en el plano del proyecto, las elevaciones de sus plantillas tanto de llegada como de salida.
b)
Cambios de dirección horizontal: Se harán dentro de un pozo de visita o registro conforme se indica a continuación. Cuando el diámetro se ade 61 cm o menor, los cambios de dirección de hasta 90º en la tubería podrán hacerse en un sólo pozo de visita o registro. Si el díametro es mayor de 61 cm, se podrá emplear un pozo, registro o caja de visita para cambiar la dirección de la tubería hasta en 45º, y si se requieren deflexiones más grandes, se emplearán tantos pozos o registros como ángulos de 45º o fracción formen la deflexión.
c)
Cambio de pendiente: Cualquier cambio de pendiente en los conductos se hará en pozos o registros.
IV.2.5
Registros
De acuerdo con el artículo 160 del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, “Los albañales deberán tener registros colocados a distancias no mayores de 10 metros entre cada uno y en cada cambio de dirección del albañal. Los registros deberán ser de 40 X 60 cm cuando menos para profundidades de hasta un metro, de 50 X 70 cm cuando menos para profundidades mayores de un metro y hasta dos metros y de 60 X 80 cm cuando menos para profundidades de más de dos metros. Los registros deberán tener tapas con cierre hermético, a prueba de roedores. Cuando un registro deba colocarse bajo locales habitables o complementarios, o locales de trabajo y de reunión, deberán tener doble tapa con cierre hermético”. En las figuras y se marcan los detalles tipo para registro común y registro con doble tapa. IV.2.6
Pozos de visita (ver 3.3.2.2,I.5)
3.3.1.3
Intalaciones combinadas
3.3.2
Proyecto de instalaciones externas
Dadas las diferencias en cuanto a su magnitud y función, es conveniente considerar tres tipos de redes de alcantarillado: red secundaria, red primaria y sistema principal de drenaje. La red primaria de alcantarillado se define como un sistema de tuberías, con diámetros mayores a 0.9 m, que recibe agua de un sistema secundario y lo descarga al sistema principal. El sistema principal es un red de tuberías que desaloja las aguas recibidas por la red primaria de alcantarillado. Una cuenca de aportación se define como el área limitada por el parteaguas, que aporta escurrimiento hacia una sección de interés; su tamaño puede variar desde unas cuantas hectáreas hasta miles de kilómetros cuadrados. Las cuencas de aportación en un área urbana, pueden estar delimitadas por varios factores como son la topografía, la red secundaria de drenaje y otros. Desde un punto de vista intenieril, los dos factores mencionados son los que prevalencen en la definción de las cuencas. Una cuenca natural será aquella donde no exista una red de drenaje artificial. En la delimitación del parteaguas de esta cuenca hasta el punto de salida, se trata como una cuenca hidrológica natural. Cuando exista una red de alcantarillado secundario y primario, la delimitación de la cuenca de aportación se hará en función de las trayectorias de conducción de dicha red a la red de alcantarillado primario o principal, según sea el caso. En ocasiones puede haber zonas donde exista una combinación de cuencas naturales y urbanizadas. En los extremos de los suburbios del DF se tienen cuencas totalmente urbanizadas.
Por otra parte, el drenaje de una zona puede tener solamente alcantarillado pluvial o sólo sanitario o combinado. El primero se deseña para evacuar los escrurrimientos producto de la lluvia y el segundo, para las aguas negras provenientes del uso del agua potable. El drenaje combiando se proyecta para recolectar los dos tipos de escurrimientos. A continuación se presentan los principales aspectos que debe contener un proyecto ejecutivo, aclarado los alcances para los tres tipos de alcantarillado. 3.3.2.1
Datos de proyecto
I.
Gastos de diseño
I.1
Redes secundarias de drenaje pluvial.
En este inciso se presentan los cálculos que deben realizarse para determinar los gastos de ingreso a una red de alcantarillado secundaria. Los criterios que se proponen para el cálculo de los gastos pluviales están basados en una obra elaborada conjuntamente por el Instituto de Ingeniería de la UNAM y la Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica en 1982. A pesar de que el establecimiento de límites para la aplicabilidad de los procedimientos tendrá siempre cierto grado de arbitrariedad, se consideró adecuado fijar las siguientes restricciones: Área de aportación total acumulada hasta el tramo en consideración: 20 km 2 Diámetro máximo: 1.22 m. Además, debe conocerse la geometría en planta de la red analizada y la topografía de la zona. La principal razón que obliga a a establecer límites en la aplicabilidad de los métodos que aquí se proponen, es que en ellos se
consideran solamente en forma muy simplificada los efectos de almacenamiento que ocurren en la propia red. En relación con el cálculo de aguas residuales se exponen los métodos y criterios de uso común. La fórmula racional El método de la fórmula racional se basa en la hipótesis de que, sobre el área de aportación y hasta un sistio determinado, se presenta una lluvia con intensidad uniforme, durante un tiempo suficiente - tiempo de concentración - para que la lluvia caída en el punto más alejado contribuya al escurrimiento ken el sitio analizado. El gasto máximo o de pico en el sitio de entrega, está dado por la expresión: Qp = 0.278 c i a
(3.48)
donde i A c Qp o.278
Intensidad media de la lluvia para una duración Igual al tiempo de concentración, en mm/h área de aportación, en km 2 coeficiente de escurrimiento gasto pluvial de pico, en m3/s coeficiente que toma en cuenta las unidades
La ec. 3.48 puede obtenerse considerarndo que la lluvia caída en un tiempo tc (igual al tiempo de concentración) escurre, formado un hidrograma triangular con tiempos de pico y de recesión iguales al tiempo de concentración. En la práctica se ha observado que, debido a la regulación que ocurre en el trayecto del agua hasta llegar al sitio de entrega, el tiempo de recesión es mayor que el tiempo de pico. En particular se ha observado en zonas urbanas, un valor típico igual a 1.4 tc
(Viessman, 1977). Se considera más realista utilizar para el diseño la ecuación: Qp = 0.232 c i a
(3.49)
Areas de aportación Las áreas de aportación a cada tramo se definirán a partir del diseño en planta de la red, de acuerdo con la topografía de la zona. Las áreas habitacionales quedarán delimitadas por los proyectos de conexión del drenaje domiciliario, si éstos se desconocen, las áreas de aportación habitacionales se definirán trazando líneas divisorias de tal forma que cada punto de la zona aporte al tramo mas cercano. Para efectos del cálculo del gasto de diseño de un tramo cualquiera, se consideran todas las áreas situadas aguas arriba, sin incluir la asociada al propio tramo. Al no incluir esta última en el cálculo del tramo, mi considerar en el tiempo de concentración, el tiempo de translado por el tramo que se deseña, se logra, por un lado, evitar cálculos iterativos y, por otro lado, se balances el diseño de tal forma que en caso de que las aportaciones sobrepasen la capacidad de la red, los desbordamientos se distribuirán en toda el área y no se concentrarán en las zonas más bajas. Coeficiente de escurrimiento. El coeficiente de escurrimiento define la proporción de la lluvia que contribuye al escurrimiento superficial y se estima con la ecuación: c = __Cn An__ + 0.45 _Au_ Iu (3.50) At donde: An
Area no urbanizada
At
At Au c Cn se Iu
Area total Area urbanizada Coeficiente de escurrimiento Coeficiente de escurrimiento del área no urbanizada, que determina mediante la figura 3.19. Indice de urbanización
El índice de urbanización se determina con estos criterios: Zonas residenciales, comerciales urbanización compacta: Iu = 1.0 Zonas semiurbanas: Iu = 0.6
o
industriales
con
La ecuación 3.50 se planteó buscando, por una parte, utilizar al máximo las mediciones de lluvias y escurrimientos realizadas en el Valle de México; por otra se intenta evitar incongruencias en los diseños, propieciados por el uso de tablas que permiten muchas interpretaciones subjetivas. El índice de urbanización se estimó a partir de mediciones en las cuencas de Ciudad Satélite y Ciudad Universitaria (DGCOH, 1982). En ambos casos, los valores pueden afinarse conforme se disponga de más mediciones. Los valores de Cn fueron obtenidos a partir de las mediciones disponibles en la actualidad. Se efectuó una regionalización del Distrito Federal (fig. 3.19). A partir de datos de precipitación y escurrimiento, se obtuvieron los siguientes Cn: Región Cn
A1 0.020
A2 0.120
B 0.025
C 0.080
D 0.100
No existe la información de la zona Norte del Valle, de la zona planta, ni de la Sierra de guadalupe (fig. 3.19) que permita estimar el coeficiente Cn directamente de mediciones. En tanto no se disponga de estos coeficientes, se sugiere utilizar los siguientes valores:
Norte del Valle. Se propone utilizar el coeficiente entre los valores recomendados para las zonas A1 y D. El valor que se utilice dependerá de las semejanzas que se encuentren entre las zonas A1 y D y el sitio específico del Norte del Valle que se está analizando. -
Zona plana (en cualquier parte del Valle, pero abajo de la cota 2,250 m.s.n.m.). Los sueldos de esta zona están formados en sus mayor parte por arcillas, por lo que, a pesar de su baja pendiente, se sugiere utilizar un valor de Cn = 0.15. =
Sierra de Guadalupe. Por la alta pendiente de las cuencas y su estado de desforestación, se recomienda también un valor de Cn 0.15.
Tiempo de concentración. El tiempo de concentración asociado a un tramo cualquiera de la red es el tiempo que tarda una partícula de agua en viajar desde el punto más alejando de la cuenca hasta el extremo aguas arriba del tramo. De acuerdo con esta definición, si se presenta una lluvia de intensidad constante, distribuida uniformemente en el área de aportación, al inicio del proceso solamente aportarán escurrimiento al tramo bajo análisis las zonas más cercanas a él; pero, poco a poco, el área de aportación se incrementará hasta que, cuando la duración de la lluvia alcance el tiempo de concentración, contribuya toda el área con un gasto Q = Cia. Si la lluvia se mantiene por un tiempo mayor que el de concentración, la descarga se mantendrá hasta que la lluvia cese como se muestra en la figura 3.20. En la práctica, es muy dificil calcular con precisión el tiempo que tarda el agua en escurrir por la superficie hasta llegar a las coladeras, por lo que se recomienda considerar un tiempo de 20 min. De esta forma, se evita sobrediseñar los primeros tramos, únicamente
se corre el riesgo de que ocurran encharcamientos con una duración de 5 a 10 min. Para la obtención del tiempo de concentración se considerará entonces: 1.
En los tramos que son cabezas de atarjeas el tiempo de concentración, tc, se supondrá de 20 min.
2.
Para el tramo siguiente aguas abajo, el valor del tiempo de concentración se obtendrá sumando el inicial más el tiempo de recorrido en el primer tramo. Este tiempo puede obtenerse una vez conocida la velocidad media en el primer tramo mediante la ecuación: t = L / ( 60 V ) (3.51) donde: t L V 60
Tiempo de recorrido, en min. Longitud del primer tramo, en m. Velocidad media en el primer tramo, en m/s. Factor para transformar a minutos V = _1_ R2/3 S1/2 (tubo lleno)
(3.52) n donde: n R S
Coeficiente de rugosidad de Manning. Radio hidráulico, en m Pendiente del tramo
3. de
Para los otros tramos, el tiempo de concentración se calculará la misma forma; es decir, al tiempo de concentración del tramo anterior se sumará el tiempo de recorrido del tramo en cuestión.
4.
En el caso de un tramo al que confluyan dos o más tramos, se considerará como tiempo de concentración del tramo anterior el mayor tiempo de los tramos que confluyen.
Intensidad de precipitación. El cálculo para una intensidad de lluvia para una duración d, igual al tiempo de concentración, se efectuará mediante el siguiente procedimiento: 1. Conocida la ubicación de la cuenca, se determina la precipitación (en mm) asociada con una duración de 30 min. y un período de retorno de 5 años (figura 3.21). 2. Para obtener los valores de las precipitaciones asociadas con otros períodos de retorno y otras duraciones, se utilizan factores de ajuste que son independientes del punto de estudio. De la misma forma, se proponen factores de reducción para pasar de la precipitación máxima en un punto a la precipitación en una superficie.Por tanto, la obtención de la precipitación media se resume en la expresión siguiente: hp (tr,d) = hp (5,30) * Ftr * Fd * Fa (3.53) donde: Fa Fd tormenta,
Factor de reducción por área, adimensional. Factor de ajuste que afecta la duración de la adimensional.
Ftr adimensional. hp (tr,d) hp (5,30) calculada
Factor
de
ajuste
del
periodo
de
retorno,
Altura de precipitación, en mm, para un periodo de retorno, duración y área determinados. Altura de precipitación, en mm, para un periodo de retorno de 5 años y una duración de 30 min, en la figura 3.21.
Para la aplicación de la ecuación 3.53, se han establecido los siguientes criterios: 1.
Factor de ajuste por período de retorno (Ftr). En el diseño de tuberías secundarias (diámetros menores o iguales que 1.22 m), el período de retorno se fijará de acuerdo con el uso del suelo y tipo de vialidad (tablas 3.10 y 3.11). Se utilizará el valor mayor obtenido en ambas tablas. Según el período de retorno seleccionado, el factor de ajuste (Ftr) se obtendrá de la figura 3.22. 2. Factor de ajuste por duración (Fd). El factor de ajuste por duración se obtendrá utilizando la gráfica inferior de la figura 3.22. TABLA 3.10 USO DEL SUELO Y PERIODOS DE RETORNO TIPO DE USO TR. EN AÑOS A) ZONAS DE ACTIVIDAD COMERCIAL 5 B) ZONAS DE ACTIVIDAD INDUSTRIAL 5 C) ZONAS DE EDIFICIOS PUBLICOS 5 D) ZONAS RESIDENCIALES MULTIFAMILIARES 3 DE ALTA DENSIDAD * E) ZONAS RESIDENCIALES MULTIFAMILIARES 1.5 DE BAJA DENSIDAD * F) ZONAS RECREATIVAS DE ALTO VALOR E 1.5 INTENSO USO POR EL PUBLICO G) OTRAS AREAS RECREATIVAS 1
* PARA BAJA DENSIDAD SE CONSIDERAN VALORES MENOR3S DE 100 HAB/HA TR = PERIODO DE RETORNO. TABLA 3.11 TIPO DE VIALIDAD Y PERIODO DE RETORNO MINIMO TIPO DE VIALIDAD TR EN AÑOS VIALIDAD ARTERIAL 5 AUTOPISTAS URBANAS Y AVENIDAD QUE GARANTIZAN LA COMUNICACION BASICA DE LA CIUDAD. VIALIDAD DISTRIBUIDORA 3 VIAS QUE DISTRIBUYEN EL TRAFICO PROVENIENTE DE LA VIALIDAD ARTERIAL O QUE LA ALIMENTAN. TABLA 3.11 (Cont.) TIPO DE VIALIDAD Y PERIODO DE RETORNO MINIMO TIPO DE VIALIDAD TR EN AÑOS VIALIDAD LOCAL 1.5 AVENIDAS Y CALLES CUYA IMPORTANCIA NO TRASPASA LA ZONA SERVIDA. VIALIDAD ESPECIAL 1.0 ACCESO E INSTALACIONES DE SEGURIDAD NACIONAL Y SERVICIOS PUBLICOS VIATALES. *
ESTA TABLA DEBE USARSE COMO COMPLEMENTO Y CONJUNTAMENTE CON EL CUADRO 3.10. TR = PERIODO DE RETORNO FUENTE: MANUAL DE HIDRAULICA URBANA. TOMO 1. DGCOH 1982.
3. Factor de ajuste por área (Fa). El factor de ajuste por área se obtendrá mediante la aplicación de esta tabla:
Area (km2) Fa
2 1.0
10 0.96
20 0.87
Finalmente, la intensidad de precipitación asociada con el tiempo de concentración se calcula con I (tc) = _60 hp (tr,tc)_ donde hp (tr,tc) tc I (tc)
(3.54)
Precipitación media para el período de retorno tr y la duración tc, en mm. Tiempo de concentración, en min Intensidad, en mm/h
Gasto de aportación pluvial. De acuerdo con el procedimiento descrito, para calcular el gasto de ingreso a un tramo cualquiera, se requiere haber diseñado todos los tramos situados aguas arriba, y así determinar los tiempos de traslado. Por este razón, se recomienda definir desde el principio una secuencia de cálculo como la que se ilustra en la figura 3.23. Para construir esta secuencia, se asigna a los puntos de confluencia una numeración creciente de aguas arriba a aguas abajo (puntoss Iy II). Enseguida se numeran de la misma manera los tramos de todos los ramales que llegan a la primera confluencia, después de los que llegan a la segunda, y así, sucesivamente. De esta forma, al diseñar cada tramo, siempre se conocerá el tiempo de concentración tc, y por tanto, también se conocerá la intensidad de precipitación, el área de aportación, el coeficiente de escurrimiento y, finalmente, con la ec. 3.49, el gasto de aportación pluvial. I.2
Redes primarias de drenaje pluvial.
Las condiciones de las cuencas urbanas se medifican con el tiempo, de manera que las características estadísticas de los escurrimientos no pueden ser determinadas directamente a partir de datos históricos. Por este motivo, se tienen que estimar primero las características estadísticas de las tormentas y, posteriormente, con ayuda de un modelo de lluvia-escurrimiento, determinar la avenida suponiendo que su probabilidad de ocurrencia es idéntica a la de la tormenta utilizada para generarla. Los métodos para determinar la avenida de ingreso al sistema, que a continuación se describen, son simplificados, debido a que casi siempre es dificil utilizar en la práctica métodos complejos basados en las ecuaciones fundamentales de la hidráulica. Esto se debe a la escasa infomación, o a la poca confiabilidad en la misa, o a las limitaciones de tiempo para el cálculo del gasto máximo de diseño y de los diámetros de las conducciones, o también al grado de precisión requerido en los resultados, etc. Los métodos simplificados permiten estimar aproximadamente las características más importantes del hidrograma provocado por una tormenta (generalmente, para efectos de diseño, sea trata de una tormenta ideal obtenida estadísticamente). Estos criterios van desde la fórmula racional, que solamente permite estimar el valor del gasto máximo o de pico, hasta los del tipo Chicago, con los que se estiman las transformaciones que sufre el hidrograma a través de las diferentes fases del fenómeno. El tipo del modelo lluvia-escurrimiento que debe utilizarse en cada caso particular depende básicamente de las características fisiográficas de la cuenca, como son: su área, longitud y pendiente del cauce principal, tipo de estructuras de alcantarillado o de regulación que en ella existen o que se tenga planeado construir (colectores, presas, canales artificiales, etc.),y de la información disponible. Los modelos que se describirán en este capítulo son hidrogramas unitarios sintéticos, debido a que, por ahora, no se
dispone de mediciones adecuadas en zonas urbanas que permitan obtener un hidrograma unitario directamente de las mediciones. En todo caso, sin excepcionalmente se dispusiera de mediciones simultáneas y confiables de lluvias y escurrimientos, el hidrograma unitario podría obtenerse utilizando procedimientos estándar, aunque también, en esos casos, debe tomarse en cuenta que la cuenca para la que diseña, puede sufrir futuros cambios producidos por el proceso de urbanización. El hidrograma unitario sintético es un método hidrológico que relaciona la lluvia efectiva con el escurrimiento directo y por ello es necesario calcular un hietograma de lluvia efectiva, es dicir, el que se obtiene de restar las pérdidas al hietograma de lluvia total. Finalmente, cabe mencionar que los modelos simplificados constituyen una herramienta muy importante, probablemente la más útil, para diseñar redes de alcantarillado pluvial, por lo que en la literatura especializada frecuentemente se les clasifica como métodos de diseño. Sin embargo, su uso puede extenderse a problemas de operación o al diseño de estructuras de regulación o protección. Por otra parte, el diseño de redes de alcantarillado implica también calcular el funcionamiento hidráulico de los colectores y estructuras especiales, tomando en cuenta las restricciones para minimizar los costos de construcción y las posibilidades de falla estructural en las tuberías. Por tales razones, aquí se describe la forma en que algunos de los métodos estiman el escurrimiento en una cuenca cuyo sistema de alcantarillado ya está construído, o al menos deseñado, y solamente en ocasiones se hacen comentarios marginales sobre su aplicabilidad a problemas específicos de operación o diseño. Cálculo de pérdidas. Si durante una tormenta se miden simultáneamente la lluvia y el escurrimiento, las pérdidas se definen como la diferencia del volumen total que llovió en la cuenca menos el que se convirtió en escurrimiento directo. Para calcular la forma en que se distribuyen las
pérdidas en el tiempo, se puede recurrir básicamente al criterio del coeficiente de escurrimiento. Con este criterio se supone que las pérdidas en cada momento son proporcionales a la intensidad de la lluvia. La constante de proporcionalidad se considera una característica particular de cada cuenca y se denomina coeficiente de escurrimiento. Se calcula con la siguiente expresión: Cc = Ved V 11
(3.55)
donde Cc Coeficiente de escurrimiento Ved Volumen de escurrimiento directo V 11 Volumen total llovido El coeficiente de escurrimiento puede estimarse realcionado los valores de la tabla 3.12 (obtenidos para tormentas con 5 a 10 años de período de retorno), con las características de la cuenca en estudio. Otra forma de estimación del coeficiente de escurrimiento es la propuesta para las redes secundarias. Hidrogramas unitarios sintéticos Como se dispone de pocas mediciones precisas de lluvias y escurrimientos en zonas urbanas, algunos autories proponen usar hidrogramas unitarios sintéticos, obtenidos mediante relaciones entre la forma de los hidrogramas de escurrimientos medidos y las características físicas de la cuenca, como su área, y la longitud y pendiente del cauce. Generalmente los estudios realizados se enfocan a calcular el gasto y los tiempos pico y base del hidrograma unitario. la mayor parte de los métodos que se presentan en la literatura se han
obtenido para cuencas naturales y sólo algunos para cuencas urbanas; aquí se describen únicamente dos de ellos, uno para cada condición. Hidrogramas unitarios sintéticos en una cuenca. Aún en el interior de las cuencas urbanas, hay zonas que no tienen ningún grado de urbanización, por lo que se debe conocer el gasto que escurre por ellas. La estimación del gasto máximo y forma aproximada de los hidrogramas puede realizarse mediante hidrogramas unitarios sintéticos, como se describe a continuación. a)
Hidorgrama unitario triangular. Si es poca la información disponible y no se requiere de mucha precisión en la forma del hidrograma de escurrimiento, se puede utilizar el hidrograma unitario triangular (HUT). Parra definirlo sólo se necesita conocer las principales características físicas de la cuenca.
De la geometría de la figura 3.24 se obtiene el gasto pico, Qp’ del HUT a partir de la ecuación. Q = 0.208 _A_ p Tp
(3.56)
donde Qp A Tp
Gasto pico, en m3/s/mm Área de la cuenca, en km2 Tiempo de pico, en h
El tiempo de pico se obtiene de Tp = 0.5 D + Tr donde D Tr
Duración efectiva de la tormenta, en h Tiempo de retraso, en h
(3.57)
El tiempo de retraso es el que transcurre entre el centro de gravedad del hietograma de lluvia efectiva y el tiempo de pico del hidrograma (ver figura 3.24a). Se estima con la siguiente expresión. Tr = 0.6 Tc Tc
(3.58)
Tiempo de concentración, en h
El tiempo de concentración, para un punto dado dentro de la cuenca, se define como el que tardaría una partícula de agua en viajar, desde ese punto, hasta la salida de la cuenca. Se calclual mediante la siguiente expresión. Tc = Tcs + Tt
(3.59)
donde Tc Tiempo de concentración total, en h Tcs Tiempo de concentración sobre las superficies, en h Tt Tiempo de translado a través de los colectores, en h La ec. 3.59 es de tipo general; cuando no existen colectores dentro de la cuenca, Tc es igual a Tcs. Para conocer Tcs se puede utilizar la fórmula propuesta por Kirpich. Tcs = 0.0003245
_L_ 0.77 S½
(3.60)
donde L S
Longitud del cauce principal, en m, Pendiente media del cauce principal, adimensional
Algunos autores proponen otras fórmulas para calcular el tiempo de concentración a través de la superficie; sin embargo, la ec.
3.60 ha sido utilizada más frecuentemente en México y por ello se recomienda, a menos que existan razones especiales para utilizar otras. Para cualcular la pendiente media del cauce principal existen también varios; la selección del más adecuado depende de la precisión de los datos sobre el perfil del cauce. Para determinar el tiempo de traslado en los colectores se utiliza la siguiente epresión: Tr = _1_ V
(3.61)
donde 1 Longitud del tramo considerado Sustituyendo la ec. 3.58 en la ec. 3.59 queda: Tp = 0.5 D + 0.6 Tc b)
(3.62)
Hidrograma unitario adimensional. Este modelo puede mejorar la definición de la forma del hidrograma utilizando los resultados obtenidos por el “Soil Conservatión Service”, de los E.U.A., sintetizados en la figura 3.24b. Para aplicar el método, sólo se necesita calcular el gasto y el tiempo pico. El gasto pico se obtiene con la expresión: q = A u 4.78 Tp
(3.63)
donde A q u
Area de la cuenca, en km2 Gasto pico, en m3/s/mm
El tiempo pico se calcula utilizando la ec. 3.57, con D = (2/3)
(Tc) ½
(3.64)
Conocidos q y T el hidrograma se obtiene de la siguiente manera: u p a.
Se escoge un valor de T/Tp y, con la figura 3.24b se obtiene q/q u.
b.
De q/q se despeja q, ya que se conoce q u u.
c.
Del valor de T/Tp seleccionado se despeja T, ya que se conoce Tp.
d.
Se construye una gráfica con los valores de q y T obtenidos en los pasos b y c respectivamente.
e.
Se repiten los pasos a al d tantas veces como sea necesario, para definir la forma del hidrograma unitario.
Como se conocen el hietograma de lluvia efectiva y el hidrograma unitario, el hidrograma de escurrimiento directo total se obtiene con la siguiente ecuación: Q = PU + PU P = O SI I > NP
+PU +...+PU
(3.65)
donde NP Número de barras del hietograma Debe recordarse que para aplicar la ec. 3.65, se deben utilizar intevalos de igual duración, tanto en el hietograma como en el hidrograma unitario. Si se tiene únicamente el valor de la lluvia efectiva total, y no se tiene la distribución de la lluvia en el tiempo, el hidrograma de escurrimiento directo se obtiene multiplicando cada una de las ordenadas del hidrograma unitario por el valor de la
precipitación efectiva. Para ello se utiliza la teoría del hidrograma unitario tradicional. Hidrograma sintéticos a la salida de un sistema de colectores. Para analizar el funcionamiento de la red primario o de los elementos del sistema general de desague es necesario determinar primero los hidrogramas que ingresan a los diferentes puntos de la red. Estos hidorgramas, en realidad, son las descargas de la red secundaria, y se determinan en la práctica mediante métodos simplificados. Para entender mejor las bases del método de cálculo que se propone, considerese el siguiente problema: Sobre una superficie impermeable inclinada (figura 3.25a) se presenta una lluvia uniforme (figura 3.25b). Si la velocidad del escurrimiento sobre la superficie fuera V = 100 m/min, resultaría que, al cabo del primer minuto, toda el área 1 estaría constituyendo a la descarga, por lo que el gasto en ese instante sería: Q
= 1
i o
A 1
Si la lluvia continúa durante 4 min, los gastos sucesivos en los minutos 2, 3 y 4 serían: Q 2
=
i
(A + A ) o 1 2
Q 3
=
i
(A + A + A ) y o 1 2 3
Q = 4
i
(A + A + A + A ) o 1 2 3 4
Al cesar la lluvia la parte más baja de la superficie deja de constribuir a la descarga y poco a poco lo van haciendo también las
partes más altas, de manera que los gastos sucesivos en los minutos 5, 6, 7 y 8 serían: Q = 5
i (A + A + A ) o 3 4 5
Q = 6
i (A + A ) o 3 4
Q = 7
i A y o 4
Q = 8
O, respectivamente
El hidrograma que resulta se muestra en la figura 3.25c. El ejemplo anterior sería una idealización tosca de lo que sucede en una red secundaria. Mediciones realizadas en sistemas reales muestran, sin embargo, que tal aproximación es bantente útil si se hacen pequeñas modificaciones relacionadas con dos hechos importantes, a saber: -
La terminación de la lluvia es, en general, menos busca de lo que se consideró en el emplo, por loque la rema de descenso del hidrograma es un poco más larga que la del ascenso.
-
Debido a que le red primaria se diseña generalmente para un período de retorno mayor que el considerado para la secundaria, es probable que esta útima llegue a trabajar llena, en cuyo caso la capacidad de descarga se limita, y esto de origen a hidrogramas cuya forma se semeja más a un trepecio que a un triángulo.
Por lo anterior, se recomienda calcular el hidrograma de descarga a la salida de una red secundaria mediante el siguiente precedimiento: 1.
Calcular primero el volumen de la avenida, como el producto de la precipitación seleccionada por el coeficiente de escurrimiento y por el área de la cuenca.
2.
Estimar el tiempo de concentración Tc de la cuenca. Para la red primaria, la duración, la duración de la lluvia resulta de comparar el resultado de D = (2/3) (Tc) ½ y D = 3 h; la duración definitiva será la menor. Para el sistema principal, la duración de la lluvia efectiva será de 6 h. Utilizando la fórmula de Manning, se calcula el tiempo de traslado dentro de los colectores, (ver ecuaciones 3.59 a 3.61). Finalmente, se estima el tiempo de pico (ecuación 3.62)
3.
Suponer el hidrograma triangular con un tiempo pico igual al calculado en 2 y un tiempo base igual a 2.4 veces dicho tiempo (figura 3.26a).
4.
Calcular el gasto máximo Qp dividiendo el volumen calculado en 1 entre 1.2 veces el tiempo de pico calculado en 2.
5.
Comparar el gasto máximo con la capacidad de conducción del sistema secundario. Dicha capacidad puede calcularse aproximadamente con la fórmula de Manning, suponiendo que la pendiente hidráulica es tal que no se provocan derrames aguas.
Con las recomendaciones anteriores se pueden plantear alternativas de solución que no requieran precisión, ya que las longitudes serían aproximadas. Puede haber zonas donde ya existan alcantarillados secundarios cuya capacidad sea insuficiente. En este caso, es conveniente realizar
un estudio de comparación entre las alternativas de reemplazar la red existente, complementarla, o emplear soluciones mixtas. Para la selección de la pendiente longitudinal y para la ubicación altimétrica de las atarjeas, conviene seguir las siguientes recomendaciones: En principio, procurar que las pendientes coincidan con las del terreno o calle del trazo para reducir el movimiento de tierras. Ubicar las atarjeas de tal forma que su lomo se encuentre cuando menos a 0.90 m. debajo de la cota del terreno o calle, con el fin de garantizar el acceso de las aguas superficiales, reducir los efectos de impacto de las cargas vivas y evitar problemas de cruce con otros servicios. De acuerdo con las dimensiones tentativas, deben verificarse si son permisibles las velocidades mínimas y máximas y ajustar las pendientes para que las velocidades queden dentro de los límites permisibles. En una primera aproximación es suficiente suponer una velocidad mínima de 0.60 m/s (a tubo lleno) para todo tipo de atarjea o colector. La comprobación de las velocidades permisibles puede llevar a modificaciones de los diámetros tentativos y al uso de estructuras especiales. En el esbozo de soluciones hay que investigar la posibilidad de utilizar tanques de tormenta para proporcionar un almacenamiento temporal el agua y, reducir así los diámetros de las tuberías y la capacidad de las plantas de bombeo. En cuando a las estaciones de bombeo, se deberán calcular las potencias aproximadas requeridas de los colectores involucrados. Gastos de proyecto. Definido el trazo de la red, se calculan los gastos de proyecto de atarjeas y colectores. En los casos en que se
utilicen métodos de simulación para calcular dimensiones, los gastos, obtenidos por métodos simples para estimar los diámetros tentativos, son los valores con los que se inicia la simulación pluvial. El agua pluvial entra a las atarjeas por las coladeras o similares, pero en el anteproyecto no es necesario localizarlas. Es suficiente suponer que las áreas tributarias contribuirán en las esquinas por donde vayan pasando, siempre que la separación no exceda los 100 m; en caso contrario, se utiliza esta distancia. Consideraciones similares se pueden hacer para los ingresos de agua resudual en sistemas sanitarios. En el caso de sistemas combinados, son más importantes lo singresos de agua de lluvia; los de agua resudual pueden omitirse en el anteproyecto. Dimensiones tentativas. Para determinar el diámetro aproximado de los conductos, se considera que el gasto máximo escurre con flujo uniforme y a tubo lleno, pero sin causar presión interior. Para el cálculo se utiliza la fórmula de Manning, en la que para un gasto, se requiere una combinación de diámetro y pendiente que satisfaga la ecuación. D = (3.21*n*Q)**3/8/(S)**3/6
(3.73)
donde: n d Q S
coeficiente de Manning diámetro interior del tubo, en m gasto, en m3/s pendiente de la tubería
El valor de n puede considerarse de 0.013 para tubería de concreto prefabricado, y de 0.016 para conductos de concreto colados en sitios. El problema principal radica en el número posible de alternativas que pueden analizarse con el fin de elegir el proyecto de
menor costo. La forma usual de cálculo manual y comparación posterior de costos consume mucho tiempo y limita el número de alternativas. I..3
Atarjeas y colectores
Selección de tuberías. Existen varias opciones de materiales para la fabricación de las tuberías para los sistemas de alcantarillado. Cada tipo de material se debe evaluar cuidadosamente antes de haber la selección. En la tabla 3.14 se presentan los principales materiales para la fabricación de tuberías de alcantarillado. Las tuberías de concreto prefabricadas, desde un diámetro mínimo de 0.15 m. hasta un máximo de 2.44 m., son las más empleadas. En caso de necesitarse un diámetro mayor, el conducto tiene que ser colado en sitio. Los diámetros comerciales se presentan en la tabla 3.15, (en donde además se presentan los anchos de zanjas para cada diámetro) y de manera más completa en el plano AV-13112319-B. Los planos No. AV-3-664’ y AV-43-4300’ sirven para tuberías coladas en sitio. Las tuberías de concreto simple que se utilizan con diámetros de 0.30, 0.38, 0.45 y 0.60 m, pueden ser clasificadas de “pared normal” o “gruesa”, según el espesor de sus paredes. Las de pared normal son las más utilizadas;¸las de pared gruesa sólo se usan en casos excepcionales. Las tuberías de concreto reforzado se utilizan para diámetros de 0.76 a 2.44 m. En la fabricación y construcción de tuberías de concreto se recomienda utilizar cemento tipo V, cemento Portland de alta resistencia a los sulfatos y cemento Portland-puzolana. Velocidad permisible. Una tubería debe conducir el gasto máximo deseado y transportar los sólidos que lleve el agua, de manera que los depósitos sean mínimos cuando el gasto diminuya. Para ello es necesario establecer valores de la velocidad del escurrimiento que satisfagan estos requerimientos.
La velocidad mínima aceptable depende de la cantidad y tipo de sedimentos que lleven las aguas, de los peródos prolongados con que se presenten los caudales mínimos y de la topografía del área por servir. Por ejemplo, una velocidad de 0.30 m/s es normalmente suficiente para evitar el depósito de sólidos orgánicos en aguas residuales de alcantarillado sanitario. Para evitar el depósito de material mineral como arena y grava, una velocidad de 0.75 m/s es generalmente adecuada; es práctica común considerar una velocidad mínima de 0.60 m/s en alcantarillados sanitarios y combinados, y de 0.90 m/s en alcantarillados pluviales. Se acepta que la velocidad máxima en tuberías de concreto para sistemas de alcantarillado pluvial y combinado puede ser de 10 a 12 m/s , dependiendo de las características abrasivas de los desechos o del material arrastrado por las aguas. Otras instituciones como la Hydraulic Research Station de Inglaterra sugiere, con ciertas reservas, no fijar límite a la velocidad máxima, toda vez que el gasto de diseño será igualado o rebasado con poca frecuencia. Sin embargo, en el DF las condiciones del subsuelo hacen difícil lograr una buena instalación de los conductos. Además, la calidad de fabricación no siempre cumple con las normas establecidas. Por ello es prudente limitar a 3 m/s la velocidad máxima en atarjeas en virtud de la dificultad para inspeccionarlas y repararlas. En cambio, en colectores, pueden considerarse velocidades máximas de 6 a 8 m/s, tomando en cuenta que trabajan a su máxima capacidad sólo en la época de lluvias y generalmente durante períodos menores de una hora. Pendientes. Las pendientes delas tuberías deben seguir, hasta donde sea posible, la inclinación del terreno con el fín de reducir las excavaciones y evitar la construcción de estructuras de caída que encarecen las obras y propician la producción de gas hidrógeno sulfurado, que destruye las paredes de los tubos y aumenta los malos olores de las aguas resuduales.
Pendiente mínima. La pendiente mínima practicable en construcción es de 0.0008. Desde el punto de vista hidráulico, esta pendiente tiene distintos valores, según las características topográficas del terreno. En los casos normales, de contar con suficiente desnivel, la pendiente mínima para un conducto sanitario y combinado es la que resulta cuando funciona con tirante igual al 25 por ciento del diámetro del tubo y con la velocidad mínima de 0.60 m/s. Excepcionalmente, cuando el desnivel disponible es pequeño, se puede aceptar como pendiente mínima el valor que resulte de conducir el gasto mínomo con velocidad de 0.30 m/s y un tirante ingual o mayor que 1.5 cm. La tabla 3.16 muestra los valores de la pendiente mínima que resultan de utilizar la velocidad mínima de 0.60 m/s en tubo circular con 25 por ciento de llenado, y para diferentes valores de n. el empleo de estos valores en sistemas sanitarios y combinados ha resultado satisfactorio. Es evidente que en el caso de un sistema pluvial no existe valor mínimo de la pendiente, toda vez que el gasto puede ser cero durante lapsos prolongados. Por tanto, dicho valor queda sujeto a razones constructivas. Pendiente máxima. Corresponde a la que resulta de considerar la velocidad máxima aceptada en el diseño de un tubo que conduce el gasto máximo a tubo lleno. Las pendientes de las tuberías deberán ser tan semejantes a la topografía del terreno como sea posible, con objeto de tener excavaciones mínimas y cumpliendo también con los siguientes requisitos:
a.-
Pendiente mínima. Para un gasto mínimo, se aceptará aquélla que produzca una velocidad de 0.6 m/s funcionando a tubo lleno.
b.-
Pendiente máxima. Para un gasto máximo, se aceptará aquélla que produzca una velocidad de 3.0 m/s funcionando a tubo lleno.
Diámetro mínimo: a.-
El diámetro mínimo que se especifique para las redes de alcantarillado pluvial, deberá ser de 0.30 m, con objeto de evitar frecuentes obstrucciones en las tuberías, abatiendo por consiguiente los costos de conservación y operación del sistema.
Ancho de las zanjas. Las tuberías se instalan en zanjas como la que se muestra en la figura 3.27. Deben satisfacer la llamada “condición de zanja”; esto implica que deben ser de paredes verticales hasta el lomo del tubo y con un ancho que depende de su diámetro, como se indica en la tabla 3.15. A mayor profundidad, las paredes de la zanja se mantienen verticales con el ancho indicado; también puede darse el talud necesario para evitar el empleo de ademe. En caso que se autorice ademe, la zanja tendrá el ancho mínimo de la tabla 3.15, más el espacio que ocupe el ademe. El plano tipo de zanjas para tuberías de alcantarillado se puede consultar en el plano AV-131-12319. Colchón mínimo. el colchón mínimo sobre el lomo de un conducto es de 0.90 m, excepto los casos en que por razones especiales sea necesario modificar este valor, diseñándose las protecciones adecuadas. Profundidad de instalación de los conductos. Es conveniente considerar la profundidad a que pueden instalarse los conductos, con
el fin de satisfacer las necesidades de un buen funcionamiento hidráulico y garantizar seguridad estructural. Profundidad mínima. Debe satisfacer dos condiciones: Permitir la conexión correcta de las descargas domiciliarias, si se acepta que el albañal exterior tiene el 1 por ciento como pendiente mínima y que el registro interior más próximo al parametro del predio tiene una profundidad mínima de 0.60 m. Evitar la ruptura del conducto ocasionada por cargas vivas, mediante un colchón de relleno que se acepta de 0.90 m en tuberías con diámetros hasta de 0.45 m, y 1.00 a 2.00 m para diámetros mayores. Nunca debeser menor que su propio diámetro en tuberías de 1.07, 1.22, 1.52y 1.83 m. La profundidad mínima de la zanja se obtiene de la suma del colchón mínimo, el díametro exterior de la tubería y el espesor de la plantilla. Profundidad condicioens:
máxima.
Debe
satisfacerlas
siguientes
Permitir la conexión directa de los albañales sin necesidad de atarjeas o atarjeas madrina. La experiencia ha demostrado que una profundidad hasta de 4 m en el conducto principal permite recibir directamente dichas descargas. Sin embargo, la decisión definitiva debe tomarse después de comparar el costo de instalación del conducto principal profundo y sus albañales correspondientes, con el costo de atarjea o atarjea madrina y sus albañales. Eliminar dificultades constructivas mayores, según la clase de terreno en que se realizará la excavación. Impedir que se rebase la capacidad estructural del conducto, que depende del tipo de tubería, clase de terreno, tipo de cama que le
servirá de apoyo, dimensiones de la zanja, etc. En este sentido, es necesario hacer los cálculos de solicitaciones sobre la tubería y resistencia estructural de la misma para asegurar lo antes indicado. En los planos tipo AV-16’-1559 se presentan las formas de instalación de atarjeas y colectores que utiliza la DGCOH. Plantilla o cama. Se utiliza una plantilla o cama debajo de una tubería para aumentar la carga que puede soportar. Se construye cuando el fondo de la zanja no tiene la resistencia necesaria para mantener la tubería en situación estable, o cuando la excavación se efectúa en roca, que por su naturaleza y características, no puede afinarse para permitir el asiento correcto en toda la longitud de la tubería. Clase de tubería. La clase de tubería por emplear para las redes de alcantarillado pluvial y que deberá especificarse en los proyectos respectivos, estará de acuerdo de su diámetro, de los rellenos y cargas vivas que deba soportar, así como del proyecto tipo de cama que se emplee; a continuación se indican los tipos de tuberías recomendables de acuerdo con los factores citados: a.-
En los proyectos de descargas domiciliarias se especificará tubería de concreto simple, codos de 45º y slants de 15 cm de diámetro. Cuando la conexión de albañal se haga a tuberías principales, es conveniente que dichas tuberías cuentan con “Yes” de 15 cm de diámetro integradas a ellas, y por lo tanto, se utilice en la conexión sólo un codo de 45º y 15 cm de diámetro; lo anterior permitirá que la conexión sea perfecta y no haya obstrucciones que disminuyan la sección hidráulica y dificulten la limpieza del conducto principal.
b.- Tuberías de concreto simple. Estas tuberías se emplearán en diàmetros de 30,38 y 45 y hasta 60 cm, pudiendo clasificarse, de acuerdo con el espesor de sus paredes, en “pared normal” o “pared gruesa”.
c.- Tuberìas de concreto reforzado. Estas tuberìas se utilizaràn en diàmetros de 76 cm o 2.44 de diàmetro o mayores. Transiciones. El cambio de una secciòn a otra en las conexiones, y las variaciones de direcciòn o pendiente en las tuberìas se hacen por medio de una transiciòn dentro de un pozo de visita o caìda especial. Conexiones. Las conexioness entre dos conductos, con excepciòn de las descargas domiciliarias, se efectùan empleando pozos de visita o pozos-caja. - Cuando el diàmetro sea de 0.61 m o menor, los cambios de direcciòn de hasta 90º en la tuberìa pueden hacerse en un solo pozo de visita. tuberìas de mayor diàmetro y àngulos de reflexiòn de amyor magnitud, producen mayor pèrdida de energìa y azolvamiento en el pozo. - Cuando el diàmetro sea mayor de 0.61 m, un pozo o pozo-caja de visita puede emplearse para cambiar la direcciòn de la tuberìa hasta en 45º. Si se requiere deflexiones mayores, se emplearàn tantos pozos o pozo-caja como àngulos de 45º o fracciòn sean necesarios. Cambios de pendiente. Cualquier cambio de pendiente en los conductos se efectùa en pozos o pozo-caja de visita. I.4
Mètodos de diseño
Consideramos de diseño .EL flujo en una red de alcantarillado no es permanente ni uniforme; varìa con el tiempo y el espacio. Sin embargo, considerar estas condiciones reales de escurrimiento es un refinamiento innecesario por las dificultades para conocer el verdaderohidrograma de ingresos a la red y por la deficiencia en la informaciòn hidrològica. Es, por tanto, constumbre suponer la existencia de flujo uniforme a superficie libre en cada conducto.
(Desde luego en conductos grandes, sì se justifica un anàlisis màs refinado). A continuaciòn se presentan algunas recomendaciones para el diseño: Sistema sanitario. Para evitar al producciòn de sulfatos y para asegurar al vantilaciòn, no es recomendable que los conductos de un sistema sanitario funcionen llenos o casi llenos. Por esta razòn, normalmente se toma en consideraciòn cierta capacidad de reserva al determinar el diàmetro. El gasto màximo instantàneo que escurre en el conducto depende de la poblaciòn servida y es aproximadamente el doble del gasto medio. Las atarjeas con diàmetro hasta de 0.38 m se diseñan normalmente para conducir el gasto màximo instantàneo con tirante igual a la mitad del diàmetro. Los conductos de mayor diàmetro se diseñan para conducir el gasto màximo instantàneo con tirante igual a tres cuartos del diàmetro. El criterio anterior equivale a diseñar el conducto funcionando totalmente lleno, sin presiòn y conduciendo al llamado gasto extraordinario que vale: QME = Ci Qmi
(3.74)
donde: Ci
: Coeficiente que incrementa el gasto màximo instantàneo a tubo lleno con el fin de diseñar el conducto con tirente igual al diàmetro, y que varìa entre 1 y 2. Si se respeta el criterio citado, Ci valdrìa 2 en atarjeas hasta de 0.38 m, y 1.1 en conductos de mayor diàmetro.
QME : Gasto màximo extraordinario, en m3/s. Qmi : Gasto màximo instantàneo, en m3/s.
Sistema pluvial. La pràctica de diseño màs comùn es considerar al conducto lleno y sin presiòn, conduciendo el gasto màximo calculando hasta el sitio en que inicia dicho conducto. Sistema combinado. EL gasto màximo de diseño equivale a al suma del màximo instantàneo de aguas residuales y del màximo pluvial. Con el gasto total, el diseño corresponde al funcionamiento como tubo totalmente lleno, sin presiòn. La fòrmula de Manning es la màs empleada en conducciones a superficie libre donde ocurre flujo uniforme. Su aplicaciòn tambièn se extiende al diseño de los conductos de una red de alcantarillado para el mismo tipo de escurrimiento. La fòrmula es: V= ((R)**2/3*(S)**1/2)/n
(3.75)
siendo: n : Coeficiente de rugosidad que vale 0.013 en conductos nuevos de concretos y 0.016 en conductos de concreto en sitio. R : Radio hidraùlico de la secciòn, en m. S : Pendiente de la tuberìa. V : Velocidad media del agua, en m/s. Para un tubo completamente lleno, R = D/4 y la fòrmula se convierte en: 2/3
V=
0.3969 n
D
1/2
S
(3.76)
y en tèrminos del gasto: 8/3
Q=
0.3117 n
D
1/2
S
o bien: 3/8
(3.77)
D=
(3.2084 n Q)
(3.78)
3/16
(S) En virtud de que en cualquier tipo de sistema las consideraciones de diseño siempre impican tubo lleno, las tres versiones anteriores de la ecuaciòn son auxiliares valiosos para el diseño de los conductos de la red. Existen tablas y nomogramas que resuelven la ecuaciòn y permiten acelerar los càlculos, pero se debe considerar que es necesario utilizar, finalmente, los valores comerciales de los diàmetros de las tuberìas por ejemplar. Los nomogramas de los planos VV-3-683 y VV-30-2089 pueden auxiliar en el diseño. El mètodo de càlculo consiste en las siguientes etapas: -Determinar el gasto màximo y mìnimo que conducirà el tubo por diseñar. Los valores del gasto coresponden al de aguas residuales si el siostema es combinado. - Elegida la pendiente del conducto, se utiliza la fòrmula de Manning para calcular su diàmetro comercial , de manera que sea capaz de conducir un gasto igual o mayor que el total. Para ello se pueden utilizar tablas y nomogramas que facilitan los calculos, o de preferencia, calculadoras de escritorio. - Se verifica el funcionamiento hidraùlico del control de manera que satisfaga los lìmites de velocidad permisible. Una manera de sistematizar los càlculos es mediante tablas para ser llenadas durante el proceso. I.5
Estructuras de acceso y especiales
Existen numerosas estructuras de acceso y especiales que auxilian en el objetivo principal de una red de alcantarillado. Estas estructuras incluyen desde un pozo de visita, hasta embalses y muros
marginales de protecciòn. En este subinciso se analiza el empleo de las obras pequeñas indispensables para la red. En especial, se tratan aquì los pozos y cajas de visita, las descargas domiciliarias,las bocas de tormenta y las obras para resolver interferencias con otras estructuras. I.5.1 Pozos de visita comunes y pozos-caja de visita. Con el nombre genèrico de “pozos de visita” se denominan las estructuras que permiten el acceso desde la superficie de la calle a los conductos de la red. Estas estrcuturas facilitan la inspecciòn, la limpieza y la ventilaciòn del interior,con el mìnimo de inteferencia en el escurrimiento del conducto y la màxima durabilidad. El cuerpo y la base de cimentaciòn del pozo arriba. Si no se conoce el perfil del terreno a lo largo del cauce principal, se acepta que la capacidad del sistema correspondea un gasto con periòdo de retorno de 3 años. Del resultado de gasto màximo se derivan dos opciones: a. Si es menor o igual que la capacidad del sistema secundario Qs, el gasto màximo es correcto y el hidrograma es triangular, como el de la figura 3.26a. b. Si la capacidad del sistema es menor que el gasto màximo Qp calculado inicialmente, se utiliza el siguiente criterio: - Se ontiene el coeficiente K1 = Qp/Qs - Con ayuda de la figura 3.26b se obtiene el factor F1. - Se obtiene una capacidad teòrica Qp a partir de la cual se determina la forma del hidrograma (figura 3.26b) I.3
Redes de drenaje sanitario.
Fuentes de aguas residuales El gasto de aguas residuales proviene principalmente del volumen de agua que se entrega a una comunidad como dotaciòn de
agua potable. Para estimarlo, habrà que determinar si la infraestructura externa para drenaje sanitario sòlo darà servicio al inmueble o inmuebles que se desean construir (caso de red de drenaje sanitario horizontal), o bien si dicha infraestructura serà un complemento de la municipal y por ende se integrarà a la misma. Asì en el primer caso, cada tramo de la red de drenaje serà diseñado de manera que tenga capacidad para conducir, trabajando como canal y dentro de los rangos de velocidad de flujo y tirantes que màs adelante se indican, el gasto que deducidomediante el mètodo de Hunter (3.3.1.1.I) corresponda al total de muebles sanitarios que deba servir, en tanto que con respecto al segundo caso habrà que tener en cuenta que los gastos de diseño se calcularàn, po una parte, previa determinaciòn del coeficiente de retorno de aguas negras, el cual se define como el porcentaje de la dotaciòn que, despuès de ser utilizado, regresa como aportaciòn a la red de alcantarillado y depende en grado sumo de los procesos de utilizaciòn del agua por los diferentes tipos de usuarios, y por otra, considerando las posibles contribuciones de aguas pluviales domiciliarias y freàcticas a dicha red. Periòdo econòmico de proyecto Como ya se mencionò, el gasto de aguas residuales depende de la dotaciòn de agua potable y èsta, a su vez, depende de la poblaciòn considerada. Se estima la poblaciòn a que deberà dar servicio una red de alcantarillado sanitario a partir de la definiciòn del nùmero de años que pasaràn entre la fecha en que se realiza el diseño y la fecha en que se presentan las condiciones de saturaciòn de la red. Al nùmero de años asì definido, se le denomina periòdo econòmico de proyecto. En cada caso, la determinaciòn del periòdo econòmico de proyecto màs adecuado, es esencialmente un problema econòmico. La soluciòn debe conciliar la necesidad de servir eficientemente, por un plazo largo, a una poblaciòn creciente, con la de evitar inversiones iniciales fuertes en un servicio que sòlo serà utilizado plenamente al
cabo de muchos años. El anàlisis correspondientes deberà considerar aspectos tales como la tasa e intereses bancarios, el tiempo para la recuperaciòn del crèdito, la velocidad de crecimiento de la poblaciòn y el valor del terreno de la zona. Si no existe un estudio econòmico asì, se recomienda utilizar, de acuerdo con la experiencia disponible,un periòdo econòmico de 15 años para estimar la poblaciòn a la que deberà servir la red. Areas tributarias La asignaciòn de àreas tributarias a cada tramo de la red permitirà, al multiplicarlas por la densidad de poblaciòn, definir la poblaciòn a la que deberà servir cada tramo. La definiciòn de las àreas tributarias correspondientes a al fecha de terminaciòn del periòdo econòmico del proyecto, deberà elaborarse en un plano de la zona en que se localicen las calles y la lotificaciòn proyectadas. Conocido el trazo de las calles y la lotificaciòn, se realizarà el trazo en planta de la red de alcantarillado. En esta forma, cada lote de la zona aportarà el tramo de la red màs cercano a eselote. Si existen dudas en cuanto a la lotificaciòn, se recomienda delimitar las àreas de aportaciòn, trazando bisectrices. Coeficientes de retorno En una zona ocupada por usuarios domèsticos, comerciales y de servicios pùblicos, se recomienda utilizar un coeficiente de retorno de 0.75; si hay algùn establecimiento industrial en al zona de aportaciòn, o lo habrà en el futuro, es conveniente afectuar un anàlsis detallado que permita estimar su contribuciòn al caudal de aguas negras. Si no es posible hacer este anàlisis, puede utilizarse la siguiente aproximaciòn, propuesta por SAHOP. Qi = 0.757 A
(3.66)
donde: A : Area ocupada por la zona industrial, en ha. Qi : Gasto de aportaciòn en 1/s. Contribuciones de agua pluvial y freàtica Ademàs del caudal de agua residual que se utiliza para diseñar una red de alcantarillado sanitario, deben considerarse dos tipos de aportaciòn adicionales. Uno de ellos corresponde al agua subterrànea; esta agua (freàctica) se infiltra hacia las tuberìas porque es imposible garantizar que las juntas entre tramos de tuberìas sean estancas, principalmente en diàmetros menores de 91 cm. El segundo tipo de aportaciòn proviene del agua de lluvia que entra por las conexiones clandestinas de aptios y azoteas a la red de alcantarillado sanitario. Como no hay informaciòn de campo, ni experimental, sobre esos dos tipos de aportaciòn para el DF, se recomienda utiliozar la siguiente expresiòn (Normas SAHOP) para calcular la suma de ambos caudales. Qf = 0.6 L
(3.67)
donde: L : Longitud de la conducciòn, en km. Qf : Gasto de aportaciòn, en 1/s. Determinaciòn de los gastos medio, mìnimo y màximo. Gasto medio. De acuerdo con lo descritoen las secciones anteriores, el gasto mediopor conducir se determina mediante la ecuaciòn. Qmed = 0.75 D A Da + Qi + Qf
(3.68)
donde: A : Area de aportaciòn, en km2 D : Dotaciòn media, 1/hab/dìa Da : Densidad media de habitantes por km, estimada para la fecha terminal del periòdo econòmico de proyecto. Qi : Aportaciòn de las posibles àreas industriales, en 1/s. Qf : Contribuciòn de agua pluvial o freàctica, en 1/s. Qmed : Gasto medio de aportaciòn, en 1/s. Gasto mìnimo. Se considerarà como gasto mìnimo el que resulte mayor de los obtenidos por la ec. 3.69 y por el valor proporcionado por la tabla 3.13 en relaciòn con el diàmtro del conducto. Qmìn = 0.5 Qmed
(3.69)
Gasto màximo. Para calcular el gasto de aportaciòn màximo, se considerarà que la aportaciòn de los usuarios no industriales se incrementa en una proporciòn dada por el coeficiente: M= 1 +
14
, para p < 180
(3.70)
, para p > 180
(3.71)
1/2
4+p M= 1.8 donde: p : Poblaciòn servida,en miles de usuarios. Finalmente, el gasto màximo, en 1/s, se determina con la ecuaciòn: Qmax = 0.75 M D A Da + Qi + Qf TABLA 3.13 GASTO MINIMO SEGUN EL DIAMETRO DEL CONDUCTO
(3.72)
Diàmetro (cm) 20 25 30 38 45 61 76 91 107 122 152 183 213 244 I.4
Qmin (1/s) 1.5 1.5 3.0 3.0 4.5 7.5 12.0 18.0 25.5 34.5 45.0 57.0 70.0 85.5
Redes de drenaje combinado
Cuando se diseña un sistema de alcantarillado combinado, se recomienda considerar solamente la aportaciòn pluvial en virtud de que los gastos de aguas residuales en general, son mucho menores que los pluviales. Sin embargo, enlos sistemas en cuyo diseño se incluyen obras de regulaciòn, el volumen del gasto residual puede ser importante y, por tanto, hab`ra que considerar ambos tipos de aportaciones. II.
Sitio de descarga
La selecciòn del sitio de vertido es muy importante para el proyecto. Primero se selecciona uno o varios sitios de vertido, que variaràn segùn las ciscunstancias particulares; podrà ser un colector troncal o principal de la red existente, una planta de bombeo o una planta de tratamiento.
En general, el sitio de vertido serà un punto bajo del àrea a servir. La elecciòn del sitio permite plantear las diferentes alternativas en el trazo del sistema en cuanto a arreglo y disposiciòn de la red; tambièn permite definir las àreas tributarias, la localizaciòn de los colectores troncales y principales y, si es el caso, la necesidad de estaciones de bombeo. para la selecciòn del sitio de vertido, debe pensarse en su ubicaciòn respecto al àrea por servir, la naturaleza y gasto de la corriente receptora o del emisor y en la estrcutura de vertido. 3.3.2.2
Componentes. Anàlisis y proyecto ejecutivo.
I.
Red de recolecciòn.
I: 1
Generalidades.
El proyecto ejecutivo de una red alcantarillado es el documento que presenta la definiciòn completa y detallada de las obras para su adecuada construcciòn. En su elaboraciòn, es necesario considerar varios aspectos que, si bien son de caràcter general, adquieren gran importancia para satisfacer los objetivos de las obras. En virtud de las grandes inversiones que originan la construcciòn de este tipo de obras, es conveniente que el proyecto se conciba para servir eficientemente a un mayor nùmero de habitantes de la poblaciòn existente; tambièn conviene seleccionar un periòdo econòmico del proyecto suficientemente amplio, que tome en consideraciòn la vida ùtil de lo materiales de construcciòn que intervienen en el sistema, y del equipo mecànico necesario para resultantes , y de la misma operaciòn, puede elevarse en exceso. Los periòdos econòmicos recomendados para un proyecto de alcantarillado son de 15 a 20 añoss para la obra, y de 12 a 15 años para el equipo mecànico. La selecciòn delperiòdo econòmico permite estimar la poblaciòn del rpoyecto, y con este càlculo, determinar la aportaciòn de aguas residuales en sistemas sanitario o combinado.
Asi mismo, se debe considerar el costo del mantenimiento, la seguridad del personal y del pùblico, y los inconvenientes para los usuarios durante la construcciòn y la vida ùtil de las obras. Es de primordial importancia seleccionar la alternativa de proyecto que tenga el costo anual mìnimo y hacer un diseño tal, que el sistema mantenga su funciòn y durabilidad durante su vida de trabajo. El diàmetro y pendiente de los conductos de una red de alcantarillado deben ser los acuerdos para conducir el gasto con una velocidad que impida el depòsito de sòlidos. Los conductos son casì invariablemente de concreto simple o reforzado, resistentes a la corrosiòn y erosiòn, y con capacidad estructural para resistir cargas de relleno, impacto y cargas vivas. Cuando los conductos de la red se localizan en la proximidad de tuberìas para el aprovisionamiento de agua, es conveniente utilizar tuberìas del tipo a presiòn o bien embebidas en concreto. Pero en ningùn caso se deben instalar alcantarillas en la misma zanja de las tuberìas de abastecimiento de agua para evitar infiltraciòn del sistema de alcantarillado al de agua potable. La mayoria de las redes de alcantarillado del DF transportan aguas Canal, como emisor principal. La construcciòn del drenaje profundo resolviò el problema de las inundaciones en las partes bajas de la ciudad, producidas por las altas precipitaciones. En general, el drenaje profundo conduce aguas pluviales; las residulaes se desfogan por las antiguas vìas, por lo que los esfuerzos en los nuevos proyectos se han dirigido en este sentido. Cuando llueve, el sistema conduce las aguas residuales a plantas de tratamiento. Los gastos en la època de lluvias son canalizados con los residuales; esto incrementa los gastos de operaciòn de la planta y los del bombeo, y ocasiona problemas en el proceso. En general, el resultado es la suspensiòn del tratamiento en
la època de lluvias. Por esta razòn, durante esta època pueden efectuar reparaciònes. La red utiliza el desnivel resultante entre su punto màs alto y el sitio de vertido. Si dicho desnivel o carga es limitado, conviene minimizar las pendientes de las tuberìas y las pèrdidas de energìa en coladeras, pozos de visita, cajas de uniòn, cambios bruscos dedirecciòn y otras estructuras. Sin embargo, las pendientes no resuzca tanto que haya depòsito de materiales enm las tuberìas. En terrenos accidentados, en los que sea imposible absorber los cambiosm de nivel exclusivamente con pendientes suaves, serà necesario disipar el exceso de energìa mediante estructuras de caìda. Los mismos criterios se deben en el caso de zonas cuyo subsuelo estè constituìdo por material rocos, donde las prohibitiva la ejecuciòn de un proyecto. En este caso, es esencial demostrar plenamente la elaboraciòn de un sistema combinado que, en general, significa un costo mucho mayor que sistemas separadoscon sitios de vertido distintos. Ademàs, es indispensable hacer una planificaciòn cuidadosa de la red, y es posible cierta flexibilidad en los criterios de càlculo y recomendaciones instalaciòn de los conductos, ya que siempre se buscarà minimizar el costo de las excavaciones. En estos casos el proyectista debe discutir con la DGCOH los criterios que se deben utilizar. En las tierras bajas del DF, han sido casi imprescindibles las estaciones de bombeo, ya que los desniveles son insuficientes para permitir el escurrimiento por gravedad. Sin embargo, cuando existen otras alternativas de soluciòn, es conveniente evitar su utiliaciòn, en virtud del alto costo que significa la cosntrucciòn y operaciòn de dichas plantas y de los problemas ocasionados por las frecuentes fallas del suministro de energìa elèctrica. Una planta de bombeo con interrupciones frecuentes puede producir inundaciones y mayor contaminaciòn que otro tipo de soluciòn; sin embargo, si es obligada su instalaciòn, el sistema debe garantizar su operaciòn continua.
Las regiones del Valle de Mèxico expuestas a fuertes asentamientos son las de origen lacustre,generalmente planas, en las que deben aplicarse criterios similares a los considerados anteriormente, aùn en el caso de contar con suficiente desnivel. Las pendientes grande en los conductos pueden parecer atractivas para disminuir su diàmetro; sin embargo, con el tiempo, los asentamientos diferenciales llegan a eliminar dichas pendientes y reducen diferenciales llegan a eliminar dichas pendientes y reducen sensiblemente la capacidad de la red, en estos casos, una mejor opciòn consiste en utilizar pendientes menoresy diàmetros mayores. Ademàs, se debe porcurar que la direcciòn de màxima pendiente de la red sea la misma que la tendencia registada de los asentamientos del subsuelo en los ùltimosaños y, de ser posible, la que pueda preverse en el futuro. En el caso de terrenos accidentados,puede ser necesario contrarestar los desniveles disipando el exceso de energìa a travès de pozos de caìda y estructuras especiales. I.2
Disposiciòn general de los sistemas.
Recomendaciones para el trazo de la red. Los esquemas principales se hacen sobre los planos totpogràficos de la zona; se confroman las fronmteras de las àreas de desagüe de las zonas para servir de tal manera que sigan los linderos de las propiedades de las àreas suburbanas y por supuesto, las calles o avenidas de las urbanas. Dichas fronteras se fijan tambièn de acuerdo con la topografìa, los costos de los esquemas de trazo de la red y otras consideraciones pràcticas. El sistema o subsistema de alcantarillado por diseñar debe tomar en cuenta las necesidades futuras para ser consistente con unplan maestro que contemple ampliaciones, a menos que sean impracticables por razones econòmicas. Es necesario estalecer el sentido del escurrimiento superficial en las diferentes calles y avenidas de la zona, asì como ubicar porveniente de zonas verdes o de àreas por urbanizar. Con base en
esta informaciòn, pueden delimitarse las àreas tributarias mediante el criterio de subdividir las manzanas por las bisectrices de las esquinas. En el caso de topografìa accidentada, esta debe ser tomada en cuenta para parques y jardìnes y en todo caso para las àreas no urbanizadas. La localizaciòn màs conveniente de las atarjeas para captar las aportaciones de agua residual es el centro es el centro de la calle, o avenida, o cerca del centro, con el fin de que sirva a las construcciones de ambos lado de la calle. En vialidades excepcionalmente anchas, puede ser màs econòmico instalar atarjeas madrinas a cada lado de la calle, entre el centro y la banqueta. Las atarjeas pluviales generalemente se localizan a poc distancia dela guarniciòn de la banqueta, con el fin e interceptar con facilidaddd el flujom proveniente de las bocas de tormenta. El espaciamiento entre las bocas normalmente varia de 80 a 180 m pero puede disminuir en caso de terrenos planos o en ejes viales donde el trànsito vehicular alcanza altas velocidades. En general, la pendiente de las atarjeas sigue la de la calle o la de la sueprficie del terreno; despuès, las atarjeas se conectan a los colectores troncales o principales. Los colectores y los interceptores se localizan en las vialidedes bajas del àrea , si bien su ubicaciòn final depende de las condiciones del trànsito, el tipo de pavimento y la disponibilidad de los derechos de vìa. Los pozos de visita proporcionan acceso ràpido a los servicios de mantenimiento preventivo; se sitùan en las uniones de atarjeas y colectores y en los cambios de,pendiente y de direcciòn. Cuando se van aunir dos o màs conductos en unaintersecciòn de calles, epro dentro del derecho de vìa, con el fin de evitar congestiòn en la superficie y en la subestructura, ademàs de que se proporciona espacio para el personal de mantenimiento. Tambièn es recomendable colocar pozos de visita en las cabezas de atarjeas par afacilitar su inspeciòn y limpieza .
Los pozos de visita en redes de alcantarillado sanitario se deben ubicar en sitios en los que el agua superficial no pueda drenar a su interior; cuando esto no sea posible, debe preverse un tipo especial de tapa que selle la entrada del agua. Lo anterior es válido, también, cuando se construye el pozo sobre el pavimento o en zonas baldías; en este último caso, su brocal puede quedar por encima del terreno para evitar la entrada del agua de lluvia. Los pozos de visita no deben situarse en áreas bajas que puedan propiciar ingresos concentrados del agua a través de la rejilla superior, ya que causarían aportaciones excesivas. Para evitarlo, es mejor construir pozos adicionales con objeto de repartir el caudal que ingresa y favorecer un mejor funcionamiento continuo de la totalidad de los pozos.- Los pozos de visita inaccesibles son de poco o ningún valor para la operación del sistema. El espaciamiento entre pozos varía según los métodos de mantenimiento disponibles. La DGCOH especifica separaciones que van desde 15 m hasta 80 m, según el diámetro del tubo. La SEDUE (SAHOP, 1979/, recomienda espaciamientos de 125 m en el caso de tuberías hasta de 0.60 m de diámetro, y de 150 a 175 m para colectores. Una vez establecidas las cabezas de atarjea, se traza en planta la red total. Casi siempre hay un buen número de posibilidades de trazo. Para el trazo son útiles los siguientes criterios: Utilizar los derechos de vía existentes, tales como calles, arroyos, ríos y, en general, todas las rutas que reduzcan las expropiaciones e indemnizaciones y faciliten el mantenimiento. En ningún caso debe haber edificaciones encima de colectores. Hacer coincidir, en principio, la ruta de los colectores de mayor tamaño con las calles de menor elevación, y la ruta de las atarjeas con las normales a ellos, especialmente en calles en cuadrícula.
Tratar de concentrar los escurrimientos en un solo colector lo mas rápidamente posible. El ancho insuficiente de algunas calles puede impedir la construcción de colectores grandes en ellas, por lo que éstos irán generalmente por vialidades amplias. La existencia de otros servicios de importancia puede ser impedimiento para el paso de colectores o puede obligar a relocalizaciones que aumenten los costos. Las condiciones generales de los suelos pueden también condicionar la selección de la ruta de algunos colectores. Los problemas de tránsito que se pudieran presentar durante la construcción, por desvíos de vehículos en arterias viales de importancia, pueden ser a veces razón suficiente para escoger otras rutas. Con las recomendaciones anteriores se pueden plantear alternativas de solución que no requieran precesión, ya que las longitudes serían aproximadas. Puede haber zonas donde ya existan alcantarillados secundarios cuya capacidad sea insuficiente. En este caso, es conveniente realizar un estudio de comparación entre las alternativas de reemplazar la red existente, complementaria, o emplear soluciones mixtas. Para la selección de la pendiente longitudinal y para la ubicación altimétrica de las atarjeas, conviene seguir las siguientes recomendaciones: En principio, procurar que las pendientes coincidan con las del terreno o calle del trazo para reducir el movimiento de tierras.
Ubicar las atarjeas de tal forma que su lomo se encuentre cuando menos a 0.90 m. debajo de la cota del terreno o calle, con el fin de garatizar el acceso de las aguas superficiales, reducir los efectos de impacto de las cargas vivas y evitar problemas de cruce con otros servicios. De acuerdo con las dimensiones tentativas, deben verificarse si son permisibles las velocidades mínimas y máximas y ajustar las pendientes para que las velocidades queden dentro de los límites permisibles. En una primera aproximación es suficiente suponer una velocidad mínima de 0.60 m/s (a tubo lleno) para todo tipo de atarjea o colector. La comprobación de las velocidades permisibles puede llevar a modificaciones de los diámetros tentativos y al uso de estructuras especiales. En el esbozo de soluciones hay que investigar la posibilidad de utilizar tanques de tormenta para proporcionar un almacenamiento temporal al agua y, reducir así los diámetros de las tuberías y la capacidad de las plantas de bombeo. En cuanto a las estaciones de bombeo, se deberán calcular las potencias aproximadas requeridas de los colectores involucrados. Gastos de proyecto. Definido el trazo de la red, se calculan los gastos de proyecto de atarjeas y colectores. En los casos en que se utilicen métodos de simulación para calcular dimensiones, los gastos, obtenidos por métodos simples para estimar los diámetros tentativos, son los valores con los que se inicia la simulación pluvial. El agua pluvial entra a las atarjeas por las coladeras o similares, pero en el anteproyecto no es necesario localizarlas. Es suficiente suponer que las áreas tributarias contribuirán en las esquinas por donde vayan pasando, siempre que la separación no exceda los 100 m; en caso contrario, se utiliza esta distancia. Considraciones similares se pueden hacer para los ingresos de agua residual en
sistemas sanitarios. En el caso de sistemas combinados, son más importantes los ingresos de agua de lluvia; los de agua resudual pueden omitirse en el anteproyecto. Dimensiones tentativas. Para determinar el diámetro aproximado de los conductos, se considera que el gasto máximo escurre con flujo uniforme y a tubo lleno pero sin causar presión interior. Para el cálculo se utiliza la fórmula de Manning, en la que para un gasto, se requiere una combinación de diámetro y pendiente que satisfaga la ecuación. D = (3.21*nQ)**3/8(S)**3/16
(3.73)
donde: n D Q S
coeficiente de Manning diámetro interior del tubo, en m gasto, en m3/s pendiente de la tubería
El valor de n puede considerarse de 0.013 para tubería de concreto prefabricado, y de 0.016 para conductos de concreto colados en sitios. El problema principal radica en el número posible de alternativas que puedan analizarse con el fin de elegir el proyecto de menor costo. La forma usual de cálculo manual y comparación posterior de costos consume mucho tiempo y limita el número de alternativas. I.3
Atarjeas y colectores.
Se lección de tuberías. Existen varias opciones de materiales para la fabricación de las tuberías para los sistemas de alcantarillado. Cada tipo de material se debe evaluar cuidadosamente antes de hacer la selección. En la tabla 3.14 se presentan los principales materiales para la fabricación de tuberías de alcantarillado.
Las tuberías de concreto prefabricadas, desde un diámetro mínimo de 0.15 m. hasta un máximo de 2.44 m., son las más empleadas. En caso de necesitarse un diámetro mayor, el conducto tiene que ser colado en sitio. Los diámetros comerciales se presentan en la tabla 3.15, (en donde además se presentan los anchos de zanjas para cada diámetro) y de manera más completa en el plano AV-13112319-B. Los planos No. AV-3-664’ y AV-43-4300’ sirven para tuberías coladas en sitio. Las tuberías de concreto simple que se utilizan con diámetros de 0.30, 0.38, y 0.60 m, pueden ser clasificadas de “pared normal” o “gruesa”, según el espesor de sus paredes. Las de pared normal son las más utilizadas; las de pared gruesa sólo se usan en casos excepcionales. Las tuberías de concreto reforzado se utilizan para diámetros de 0.76 a 2.44 m. En la fabricación y construcción de tuberías de concreto se recomienda utilizar cemento tipo V, cemento Portland de alta resistencia a los sulfatos y cemento Portland-puzolana. Velocidad permisible. Una tubería debe conducir el gasto máximo deseado y transportar los sólidos que lleve el agua, de manera que los depósitos sean mínimos cuando el gasto diminuya. Para ello es necesario establecer valores de la velocidad del escurrimiento que satisfagan estos requerimientos. La velocidad mínima aceptable depende de la cantidad y tipo de sedimentos que lleven las aguas, de los períodos prolongados con que se presenten los caudades mínimos y de la topografía del área por servir. Por ejemplo, una velocidad de 0.30 m/s es normalmente suficiente para evitar el depósito de sólidos orgánicos en aguas residuales de alcantarillado sanitario. Para evitar el depósito de material minera como arena y grava, una velocidad de 0.75 m/s es generalmente adecuada; sin embargo, es práctica común considerar una velococidad mínima de 0.60 m/s en alcantarillados sanitarios y combinados, y de 0.90 m/s en alcantarillados pluviales.
Se acepta que la velocidad maxima en tuberia de concreto para sistemas de alcantarillado pluvial puede ser de 10 a 12 m/s, dependiendo de las caracteristicas abrasivas de los desechos o del material arrastrado por las aguas. otras instituciones como la Hydraulic Research Station de Inglaterra sugiere, con ciertas reservas , no fijar limites a la velocidad máxima, toda vez que el gasto de diseño será igualado o rebadado con poca frecuencia. Sin embargo, en el DF las condiciones del subsuelo hacen dificil lograr una buena instalación de los conductos. Además, la calidad de fabricación no siempre cumple con las normas establecidas. Por ello es prudente limitar a 3 m/s la velocidad máxima en atarjeas en virtud de la dificultad para inspeccionarlas y repararlas. En cambio, en colectores, pueden considerarse velocidades máximas de 6a 8 m/s, tomando en cuenta que trabajan a su máxima capacidad sólo en la época de lluvias y generalmente durante períodos menores de una hora. Pendientes. Las pendientes de las tuberías deben seguir, hasta donde sea posible, la inclinación del terreno con el fin de reducir las excavaciones y evitar la construcción de estruturas de caída que encarecen las obras y propician la producción de gas hidrógeno sulfurado, que destruye las paredes de los tubos y aumenta los malos olores de las aguas residuales. Pendiente mínima. La pendiente mínima practicable en construcción es de 0.0008. Desde el punto de vista hidráulico, esta pendiente tiene distintos valores, según las características topográficas del terreno. En los casos normales, de contar con suficiente desnivel, la pendiente mínima para un conducto sanitario y combinado es la que resulta cuando funciona con tirante igual al 25 por ciento del diámetro del tubo y con la velocidad mínima de 0.60 m/s. Excepcionalmente, cuando el desnviel disponible es pequeño, se puede aceptar como pendiente mínima el valor que resulte de
conducir el gasto mínimo con velocidad de 0.30 m/s y un tirante igual o mayor que 1.5 cm. La table 3.16 muestra los valores de la pendiente mínima que resultan de utilizar la velocidad mínima de 0.60 m/s en tubo circular con 25 por ciento de llenado, y para diferentes valores de n. El empleo de estos valores en sistemas sanitarios y combinados ha resultado satisfactorio. Es evidente que en el caso de un sistema pluvial no existe valor mínimo de la pendiente, toda vez que el gasto puede ser cero durante lapsos prolongados. Por tanto, dicho valor queda sujeto a razones constructivas. Pendiente máxima. Corresponde a la que resulta de considerar la velocidad máxima aceptada en el diseño de un tubo que conduce el gasto máximo a tubo lleno. Las pendiente de las tuberías deberán ser tan semejantes a la topografía del terreno como sea posible, con objeto de tener excavaciones mínimas y cumpliendo también con los siguientes requisitos: a.- Pendiente mínima. Para un gasto mínimo, se aceptará aquélla que produzca una velocidad de 0.6 m/s funcionando a tubo lleno. b.- Pendiente máxima. Para una gasto máximo, se aceptará aquélla que produzca una velocidad de 3.0 m/s funcionando a tubo lleno. Diámetro mínimo: a.- El diámetro mínimo que se especifique para las redes de alcantarillado pluvial, deberá ser de 0.30 m, con objeto de evitar frecuentes obstrucciones en las tuberías, abatiendo por consiguiente los costos de conservación y operación del sistema.
b.- El diámetro de la conexión a la tubería del alcantarillado que se señale en los proyectos respectivos, no deberá ser menor de 0.15 m y se conectará conforme lo indique los citados planos. Ancho de las zanjas. Las tuberías se instalan en zanjas como la que se muestra en la figura 3.27. Deben satisfacer la llamada “condición de zanja”; esto implica que deben ser de paredes verticales hata el lomo del tubo y con un ancho que depende de su diámetro, como se indica en la tabla 3.15. A mayor profundidad, las paredes de la zanja se mantienen verticales con el ancho indicado; también puede darse el talud necesario para evitar el empleo de ademe. En caso que se autorice ademe, la zanja tendrá el ancho mínimo de la table 3.15, más el espacio que ocupe el ademe. El plano tipo de zanjas para tuberías de alcantarillado se puede consultar en el plano AV-131-12319. Colchón mínimo. El colchón mínimo sobre el lomo de un conducto es de 0.90 m, excepto los casos en que por razones especiales sea necesario modificar este valor, diseñándose las protecciones adecuadas. Profundidad de instalación de los conductos. Es conveniente considerar la profundidad a que pueden instalarse los conductos, con el fin de satisfacer las necesidades de un buen funcionamiento hidráulico y garantizar seguridad estructural. Profundidad mínima. Debe satisfacer dos condiciones: -Permitir la conexión correcta de las descargas domiciliarias, si se acepta que el albañal exterior tiene el 1 por ciento como pendiente mínima y que el registro interior más próximo al paramento del predio tiene una profundidad mínima de 0.60 m. -Evitar la ruptura del conducto ocasionada por cargas vivas, mediante un colchón de relleno que se acepta de 0.90 m en tuberías
con diámetros hasta de 0.45 m, y 1.00 a 2.00 m, para diámetros mayores. Nunca debe ser menor que su propio diámetro en tuberías de 1.07, 1.22, 1.52 y 1.83 m. La profundidad mínima de la zanja se obtiene de la suma del colchón mínimo, el diámetro exterior de la tubería y el espesor de la plantilla. Profundidad máxima. Debe satisfacer las siguientes condiciones: -Permitir la conexión directa de los albañales sin necesidad de atarjeas o atarjeas madrina. La experiencia ha demostrado que una profundidad hasta de 4 m en el conducto principal permite recibir directamente dichas descargas. Sin embargo, la decisión definitiva debe tomarse después de comparar el costo de instalación del conducto principal profundo y sus albañales correspondientes, con el costo de atarjea o atarjea madrina y sus albañales. -Eliminar dificultades constructivas mayores, según la clase de terreno en que se realizará la excavación. -Impedir que se rebase la capacidad estructural del conducto, que depende del tipo de tubería, clase de terreno, tipo de cama que le servirá de apoyo, dimensiones de la zanja, etc. En este sentido, es necesario hacer los cálculos de solicitaciones sobre la tubería y resistencia estructural de la misma para asegurar lo antes indicado. En los planos tipo AV-16’-1559 se presentan las formas de instalación de atarjeas y colectores que utiliza la DGCOH. Plantilla o cama. Se utiliza una plantilla o cama debajo de una tubería para aumentar la carga que puede soportar. Se construye cuando el fondo de la zanja no tiene la resistencia necesaria para mantener la tubería en situación estable, o cuando la excavación se efectúa en roca, que por su naturaleza y características, no puede
afinarse para permitir el asiento correcto en toda la longitud de la tubería. Clase de tubería. La clase de tubería por emplear para las redes de alcantarillado pluvial y que deberá especificarse en los proyectos respectivos, estará de acuerdo con el elemento de la red, la profundiad de su instalación de su diámetro, de los rellenos y cargas vivas que deba soportar, así como del proyecto tipo de cama que se emplee; a continuación se indican los tipos de tuberías recomendables de acuerdo con los factores citados: a.- En los proyectos de descargas domiciliarias se especificará tubería de concreto simple, codos de 45º y slants de 15 cm de diámetro. Cuando la conexión de albañal se haga a tuberías principales, es conveniente que dichas tuberías cuenten con “Yes” de 15 cm de diámetro integradas a ellas, y por lo tanto, se utilice en la conexión sólo un codo de 45º y 15 cm de diámetro; lo anterior permitirá que la conexión sea perfecta y no haya obstrucciones que disminuyan la sección hidráulica y dificulten la limpieza del conducto principal. b.- Tuberías de concreto simple. Estas tuberías se emplearán en diámetros de 30, 38 y 45 y hasta 60 cm, pudiendo clasificarse, de acuerdo con el espesor de sus paredes, en “pared normal” o “pared gruesa”. c.- Tuberías de concreto reforzado. Estas tuberías se utilizarán en diámetros de 76 cm o 2.44 m de diámetro o mayores. Transiciones. El cambio de una sección a otra en las conexiones, y las variaciones de dirección o pendiente en las tuberías se hacen por medio de una transición dentro de un pozo de visita o caída especial.
Conexiones. Las conexiones entre dos conductos, con excepción de las descargas domiciliarias, se efectúan empleando pozoa se visita o pozos-caja. Cambios de dirección horizontal. Se llevan a cabo dentro de un pozo de visita, como sigue: -Cuando el diámetro sea de 0.61 m o menor, los cambios de dirección de hasta 90º en la tubería pueden hacerse en un solo pozo de visita. Tuberías de mayor diámetro y ángulos de deflexión de mayor magnitud, producen mayor pérdida de energía y azolvamiento en el pozo. -Cuando el diámetro sea mayor de 0.61 m, un pozo o pozo-caja de visita puede emplearse para cambiar la dirección de la tubería hasta en 45º. Si se requiere deflexiones mayores, se emplearán tantos pozos o pozos-caja como ángulos de 45º o fracción sean necesarios. Cambios de pendiente. Cualquier cambio de pendiente en los conductos se efectúa en pozos o pozos-caja de visita. I.4
Métodos de diseño
Consideraciones de diseño. El flujo en una red de alcantarillado no es permanente ni uniforme: varía con el tiempo y el espacio. Sin embargo, considerar estas condiciones reales de escurrimiento es un refinaniento innecesario por las dificultades para conocer el verdadero hidrograma de ingresos a la red y por la deficiencia en la información hidrológica. Es, por tanto, constumbre suponer la existencia de flujo uniforme a superficie libre en cada conducto. (Desde luego en conductos grandes, sí se justifica un análisis más refinado). A Continuación se presentan algunas recomendaciones para el deseño:
Sistema sanitario. Para evitar la producción de sulfatos y para asegurar la ventilación, no es recomendable que los conductos de un sistema sanitario funcionen llenos o casi llenos. Por esta razón, normalmente se toma en consideración cierta capacidad dereserva al determinar el diámetro. El gasto máximo instantáneo que escurre en el conducto depende de la población servida y es aproximadamente el doble del gasto medio. Las atarjeas con diámetro hasta de 0.38 m se diseñan normalmente para conducir el gasto máximo instantáneo con tirante igual a la mitad del diámetro. Los conductos de mayor diámetro se diseñan para conducir el gasto máximo instantáneo con tirante igual a tres cuartos del diámetro. El criterio anterior equivale a diseñar el conducto funcionando totalmente lleno, sin presión y conduciendo el llamado gasto máximo extraordinario que vale: QME = ci Qmi
(3.74)
donde Ci Coeficiente que incrementa el gasto máximo instantáneo a tubo lleno, con el fin de diseñar el conducto con tirante igual al diámetro, y que varía entre 1 y 2. Sin se respeta el criterio citado, Ci valdría 2 en atarjeas hasta de 0.38 m, y 1.1 en conductos de mayor diámetro. QME
gasto máximo extraordinario, en m3/s
Qmi
gasto máximo instantáneo, en m3/s
Sistema pluviall La práctica de diseño más común es considerar al conducto lleno y sin presión, conduciendo el gasto máximo calculado hasta el sitio en que inicia dicho conducto. Sistema combinado. El gasto máximo de diseño equivalea la suma del máximo instantáneo de aguas resuduales y del máximo
pluvial. Con el gasto total, el diseño corresponde al funcionamiento como tubo totalmente lleno, sin presión. La fórmula de Manning es la más empleada en conducciones a superficie libre donde ocurre flujo uniforme. Su aplicación también se extiende al diseño de los conductos de una red de alcantarillado para el mismo tipo de escurrimiento. La fórmula es V = (R)**2/3*(S)**1/2)/n
(3.75)
siendo n R S V
coeficiente de rugosidad que vale 0.013 en conductos nuevos de concreto y 0.016 en conductos de concreto colados en sitio radio hidráulico de la sección, en m pendiente de la tubería velocidad media del agua, en m/s
Para un tubo completamente lleni, R = D/4 y la fórmula se convierte en: V = _0.3969_ n
D2/3 S1/2
(3.76)
D8/3 S1/2
(3.77)
y en términos del gasto: Q = _0.3117_ n o bien D = _(3.2084 n) 3/8_ (S) 3/16
(3.78)
En virtud de que en cualquier tipo de sistema las consideraciones de diseño siempre implican tubo lleno, las tres
versiones anteriores de la ecuación son auxiliares valiosos para el diseño de los conductos de la red. Existen tablas y nomogramas que resuelven la ecuación y permiten acelerar los cálculos, pero se debe considerar que es necesario utilizar, finalmente, los valores comerciales de los diámetros de las tuberías por emplear. Los nomogramas de los planos VV-3-683 y VV-30-2089 pueden auxiliar en el diseño. El método de cálculo consiste enlas siguientes etapas: -
Determinar el gasto máximo y mínimo que conducirá el tubo por deseñar. Los valores del gasto corresponden al de aguas resuduales si el sistema es sanitario; al de aguas de lluvia, si el sistema es combinado.
-
Elegida la pendiente del conducto, se utiliza la fórmula de Manninng para calcular su diámetro comercial, de manera que sea capaz de conducir un gasto igual o mayor que el total. Para ello se pueden utilizar tablas y nomogramas que facilitan los cálculos, o de preferencia, calculadoras de escritorio.
-
Se verifica el funcionamiento hidráulico del control de manera que satisfaga los límites de velocidad permisible.
Una manera de sistematizar los cálculos es mediante tablas para ser llenadas durante el proceso. I.5
Estructuras de acceso y especiales.
Existen numerosas estructuras de acceso y especiales que auxilian en el objetivo principal de una red de alcantarillado. Estas estructuras incluyen desde un pozo de visita, hasta embalses y muros marginales de protección. en este subinciso se analiza el empleo de las obras pequeñas indispensables para la red. en especial, se tratan aquí los pozos y cajas de visita, las descargas domiciliarias, las bocas de tormenta y las obras para resolver interferencias con otras estructuras.
I.5.1. Pozos de visita comunes y pozos-caja de visita. Con el nombre genérico de “pozos de visita” se denominan las estructuras que permiten el acceso desde la superficie de la calle a los conductos de la red. Estas estructuras facilitan la inspección, la limpieza y la ventilación del interior, con el mínimo de interferencia en el escurrimiento del conducto y la máxima durabilidad. El cuerpo y la base de cimentación del pozo de visita común permiten tambíen realizar otras funciones específicas que son unir dos o más tuberías, cambiar la dirección, pendiente longitudinal, diámetro y material de los conductos; y dar acceso a estruturas especiales. El pozo de visita común se construye sobre conductos hasta de 0.91 m de diámetro. Los pozos-caja de visita son estructuras con funciones específicas semejante a las de los pozos comunes, pero que se utilizar en conductos de diámetro mayor que 0.91 m. Para tener acceso a ellas, puede requerirse de una o más chimeneas de tabique o concreto. Pozos de visita comunes. Los pozos de visita comunes son cilíndricos en la parte inferior y troncocónicos en la parte superior; tienen las dimensiones suficiente para permitir tanto el fácil acceso a un trabajador, como maniobras en su inferior. El piso consiste en una plataforma so re la cual se construyen canales de sección semicircular que simulan la prolongación de los conductos para encauzar los escurrimientos. Una escalera de peldaños de fierro fundido, empotrada enla pared, permite el descenso del personal de conservación y operación. Un brocal de fierro fundido o concreto protege la desembocadura del pozo en la superficie, y una tapa perforada, también de fierro fundido o concreto, cubre la boca de entrada. La desembocadura puede sobreelevarse verticalmente para permitir la renivelación del broncalal repavimentar la calle.
A profundidades de 1.50 m o menores, los pozos de visita tienen forma de botella y diámetro variable. aprofundidades mayores de 1.50 m, la parte cilíndrica se construye con el diámetro necesario, de acuerdo con el que tienen las tuberías que a él concurren. Las paredes de la parte troncocónica tienen una inclinación de 60º, que remata en otra parte cilíndrica de 0.60 m de diámetro inferior y 0.25 m de altura aproximada, la cual recibe el brocal y su tapa. Las paredes de los pozos de visita se construyen normalmente de tabique de 21 cm de espesor mínimo, cualquiera que sea su profundidad, aunque también se pueden construir de concreto o mampostería de piedra. Lsd paredes llevan aplanado interior con mortero cemento-arena 1:3 y espesor mínimo de 1 cm: tambien se aplana el exterior cuando se quiere evitar la entrada de aguas freáticas o pluviales. La cimentación del pozo puede ser de mampostería o de concreto, que se reforzará con acero en caso de que el terreno de cimentación sea muy suave. La DGCOH ha estandarizado la construción de pozos de viaista, por lo que sus dimensionesx y detalles constructivos se describen en diferentes planos tipo, en los que también se consideran brocales de concreto o de fierro fundido, escalones de fierro fundido y tapas de concreto y de fierro fundido (planos AN-PV-1-681, ANPV-31-737-3, AV-35-4091 y AV-40-4253). Pozos -caja de visita. La deflexión de un conducto y la intersección de uno o más conductos de diámetro mayor a 0.91 m, se hace mediante una caja de concreto reforzado. Como puede observarse en los planos tipo, los muros de concreto llegan hasta el nivel del loma del tubo. Encima se coloca una losa para tapar la caja y una chimenea de tabique, de 1.20 m de diámetro, hasta llegar a la superficie del terreno. Cuando el costo lo justifique, y la operación lo permita, la DGCOH utiliza chimeneas de concreto de 0.90 m de diámetro. El acceso a estos pozos de mediante una escalera postátil. Los planos tipo AN-PV-25-4985, AN-PV-7-410, AN-PV-28-11199,
AN-PV-8-411, AN-PV-12-700’ y AN-PV-6-409 han sido elaborados con fines constructivos y muestran los detalles geométricos de este tipo de pozos-caja. Las dimensiones de la estructura varían según el diámetro de los conductos y se aplian a colectores hasta de 2.44 m de diámetro. La caja mostrada en el plano AV-16-3319 se utiliza para realizar la deflexión en colectores de cualquier diámetro y para profundidades hasta de 9 m. Ubicación. Se recomienda ubicar los pozos y los pozos-caja de visita en el punto en que se inicia cada atarjea o colector, en los tramos rectos de los conductos, en cada intersección de atarjeas y colectores y en los cambios de dirección, pendiente longitudinal, diámetro y material de los tubos. En relación con las vialidades, los pozos y los pozos-caja se ubican por lo general en las intersecciones de las calles. En cuanto al espaciamiento de esas estructuras, en la tabla 3.17 aparecen las recomendaciones de la DGCOH y de la SEDUE para el caso de tramos de tubería recta con pendiente uniforme. Pozos de visita en colectores colados en sitio. Generalmente, los colectores de más de 2.44 m de diámetro se cuelan en el sitio; el pozo de visita se construye en forma integrada con el colector. El plano AN-PV-13-707’ presenta el diseño estándar de la DGCOH para este pozo y contiene la preparación para conectar atarjeas y colectores con diámetro no mayor de 1.22 m. El plano AN-PV-1-4970’ es una adaptación para el mismo pozo de visita; este modelo utiliza un tubo de 0.91 m de diámetro en la chimenea para acelerar la construcción y disminuir el costo. I.5.2 Pozos de visita con caída y pozos-caja con caída.
Frecuentemente, la topografía del área por servir hace necesaria la unión de dos o más conductos con diferentes elevaciones de plantilla, ya sea de diámetros iguales o distintos. Los pozos de visita con caída y los pozos-caja con caída son las estructuras que permiten absorber los cambios bruscos de nivel; amortiguan la energía excedente ganada por el agua sin interferir más que, mínimamente, con la hidráulica del escurrimiento en cada conducto. Los pozos de visita con caída se usan exclusivamente en desniveles hasta de 3 m; el pozo-caja con caida, que se describe a continuación, es el que se usa en caída mayores. Pozos de visita con caída y pozos-caja de caída libre. Los pozos de visita con caída libre conectan una o varias atarjeas con un conducto de mayor diámetro en el fundo; entre ellos, el desnivel es hasta de 3 m. La estructura se convierte entonces en un pozo de visita común al que llegan las atarjeas a un nivel superior con profundidad de 1.20 m; el agua cae de una altura no mayor de 3m. Los planos ANPV-20-1438’ y AN-PV-9-40 muestran el diseño estandar del pozo, que se construye con separaciones mínimas de 15 m. Pozos-caja con caída escalonada. En los pozos-caja con caída escalonada, el desnivel por vencer se reparte en escalones de 0.50 m en 0.50 m hasta llegar al máximo. Los escalones están provistos de dos chimeneas; una coincide con la entrada de la tubería de mayor elevanción de la plantilla y la otra, con la salida de la tubería con menor elevación de plantilla. Existen proyectos tipo (SAHOP, 1979) que se adaptan a las necesidades de cada caso. La SEDUE utiliza este tipo de pozos-caja para conectar tuberías con diámetros de 0.91 m a 2.44 m y desniveles hasta de 2.50 m. I.5.3 Descargas domiciliarias. Generalmente, las delegaciones políticas del DF tienen a su cargo la instalación de los albañales exteriores que conectan al sistema sanitario del usuario conla red de alcantarillado (planos AV106-9442 y AV-106-9442’), pero en algunas ocasiones, la DGCOH le
indica al proyectista que los incluya en sus direños. Estos albañales son tubos de concreto de 0.15 m, que se instalan fuera del domicilio del usuario, a un metro de profundidad y con pendiente mínima de 2 por ciento. La conexión con atarjea, subcolector o colector se ejecuta instalando un codo de 45º y un “slant”; deben ser del mismo material que la tubería por conectar y del mismo diámetro que la descarga domiciliaria. I.5.4. Captaciones de aguas pluviales. Las captaciones de aguas pluviales, conocidas como bocas de tormenta, sonlas estructuras utilizadas para captar los escurrimientos superficiales de las calles y conducirlos a la red de alcantarillado. Constituyen una parte fundamental del sistema de alcantarillado pluvial ya que, de su diseño y localización adecuados, depende el desalojo correcto de las aguas superficiales y, por otra parte, su costo es una parte importante del costo total del sistema. Normalmente las bocas de tormenta se construyen con elementos prefabricados de dimensiones estándar y se instalan sobre la banqueta o cerca de ella; en algunos casos especiles, se colocan en el arroyo de la calle. Estas estructuras se calsifican, atendiendo a su ubicación y a su función en:
Boca de tormenta
-con coladera de banqueta -con coladera de piso -con coladera de piso y banqueta -longitudinal de banqueta -transversal de calle especiales
-con coladera de banqueta y pozo de absorción. -con coladera pluvial en pasos a desnivel.
Selección. La participación del proyectista en la definición de las estructuras para captar aguas pluviales varía, dependiendo del caso específico. Por ejemplo, en el caso de proyectos de alcantarillado en colonias populares, es usual que la DGCOH se haga cargo de las redes, desde su proyecto hasta su construcción; pero la delegación política correspondiente instala las descargas domiciliarias y la Dirección General de Obras Públicas del DDF se hace cargo de la pavimentación e instala las captaciones pluviales y los albañales pluviales. En otro casos, la DGCOH suele indicar al proyectista que incluya en sus planos la ubicación de las captaciones pluviales. I.5.5 Vertedores laterales. En algunos casos de alcantarillado combinado en las zonas altas del DF, es necesario separar las aguas residuales de las pluviales para que las primeras sean conducidas por un alcantarillaodo sanitario hasta las partes bajas y las excedentes de aguas pluviales, en épocas de lluvia puedan verterse a la barrancas que los conduce al sistema general del drenaje para ser explusados fuera del Valle de México. En los planos Nos. AN-PV-30-12397 y AN-PV-19-1437 se muestra el diseño estandar de los vertedores laterales que se utilizan para hacer la separación de las aguas antes mencionada. I.5.6 Interferencias con otras estructuras En el DF los conductos de las redes de alcantarillado tienen múltiples interferencias con: -Vías de ferrocarril -Vialidades importantes, arroyos y ríos -Líneas del metro -Ductos y cables de energía eléctricas y teléfono, tuberías de agua potable, y oleoductos. Al obtener la información básica para elaborar el proyecto de alcantarillado, es muy importante recabar todos los datos necesarios
para identificar las inteferencias mencionadas; su conocimiento es indispensable para el proyectista y aún más para el constructor, con el fin de evitar daños que pueden ser costosos y en ocasiones muy graves y peligrosos. En muchos de los casos de inteferencias de colectores con conductos de diversos tipos, es factible elegir una ruta distinta para el colector o para los otros ductos; cuando no lo es, la DGCOH llega a un acuerdo con la dependencia involucrada y, si es necesario, cubre los costos de las modificaciones que tuvieran que hacerse en las otras instalaciones. Cruces con vías férreas. Es muy común que el trazo del proyecto de un colector atraviese una vía férrea existente. Los proyectos para hacer las cruces deben cumplir con los requerimientos de la DGCOH en cuanto a tener un funcionamiento hidráulico correcto, y debe satisfacer las especificaciones de Ferrocarriles Nacionales de México (FNM). La DGCOH puede realizar las obras correspondientes, siempre que sólo afecten al terraplén; pero si el cruce implica hacer cambios en rieles, durmientes y balasto, la única autorizada es FNM. Esta dependencia hace las obras y carga los costos a la DGCOH. Para no interferir con el tránsito sobre la vía férrea, se hace casi imprescindible hincar la tubería que constituye el colector. La estructura de apoyo requerida es complicada; consiste en construir en el subsuelo dos cajas de concreto reforzado y dos pozos de visita, una a cada lado del terraplén del ferrocarril. La primera caja, llanada de “disparo”, sirve de apoyo para bajar los tramos de tubo por el pozo hasta el nivel deseado; ahí se hinca con gatos de la capacidad adecuada, con el fin de cruzar la vía en el tramoa autorizado. La segunda caja, llamada de “llegada”, se cibstruye en el otro extremo para apoyar al colector en su ubicación final. El plano tipo AV-30’1630 presenta la geometría y detalles constructivos de la estructura estándar para este tipo de cruce, y que sirve de guía para proyectos similares. Cruces con vialidades importantes, arroyos y ríos. Hay tres
opciones para cruzar estos obstáculos, con una zanja a cielo abierto, hincando la tubería por debajo del obstáculo, o con un sifón invertido. La primera opción es más económica y puede utilizarse cuando el colector es poco profundo. La segunda, en la que se emplea el mismo procedimiento que el descrito para cruces de vías férreas, se utiliza en cruces de colectores con viaductos, avenidas, carreteras, arroyos o ríos, donde resulta prácticamente imposible desviar el tráfico o el escurrimiento a otras vías. Interferencias con el Metro. Las interferencias de colectores importantes con el Metro son comunes, porque ambas estructuras se alojan a profundidades semejantes. Estas interferencias son problemáticas para el sistema de alcantarillado porque el sistema de los colectores se basa en un funcionamiento por gravedad, es decir con flujo a superficie libre y, cualquier alteración en su trazo (alargamiento, desviación o cambio de pendiente), ocasiona modificaciones en el escurrimiento; por ejemplo, se producen remansos aguas arriba que reducen sensiblemente la capacidad con que se diseñaron los colectores. Por tanto, la DGCOH procura, cuando se están estudiando las intefrerencias entre Metro y colectores, que se encuentre una ruta distinta para el Metro. Cuando esto no es posible, generalmente la única solución es construir un sifón invertido, cuyo diseño se describe a continuación,. Sifón invertido. El sifón en un sistema de drenaje urbano casi siempre se refiere a un sifón invertido, y que realmente no funciona como tal, ya que todo el conducto queda por debajo de la línea piezométrica, siempre lleno de agua y a presión, aun cuando conduzca poco gasto. El sifón invertido se utiliza para conducir el gasto de un colector por debajo de una obstrucción, como un arroyo o río, una vialidad deprimida o el cajón del Metro; de manera que no se pierda mucha elevación en la plantilla del colector al pasar de un lado a otro. En general, no se recomienda utilizar sifones invertidos en la red de alcantarillado por los problemas de operación y mantenimiento que
ocasionan, pero si esa es la única solución para salvar un obstáculo, deberán diseñarse siguiendo las recomendaciones que se presentan en esta sección. Es práctica común, por lo menos en grandes colectores, construir sifones de barril múltiple con el fin de logrr velocidades de autolimipieza en condiciones amplias de variación del gasto. Los conductos del sifón se diseñan de manera que alcancen velocidades tan altas como sea posible y que registren, por lo menos una vez al día, valores mínimos de 0.9 m/s en caso de agua residual doméstica, y de 1.20 a 1.50 m/s, en caso de agua de lluvia. Para mantener velocidades razonables todo el tiempo, el arreglo de los tubos debe ser tal que entren en servicio progresivamente en la medida que el gasto aumente. Esto se consigue mediante agujas colocadas en ranuras que pueden aumentar o disminuir la elavación de la cresta; así, se logra mayor o menor vertido superior y se controlan los gastos desde el máximo en época de estiaje, al máximo en época de lluvias. Estos. vertedores se pueden considerar como obstáculo sumergido que causa pérdida de carga, de magnitud igual a la carga necesaria para producir velocidad sobre la cresta. Las elevaciones de la cresta dependen de los tirantes en el colector de aguas arriba, según los incrementos de gasto que se consideren en el diseño. Algunos autores sostienen que en caso de sistemas sanitarios, normalmente no hay necesidad de conductos múltiples, en virtud de que los sólidos que se asientan son arrastrados cuando se presentan gastos mayores. Los sifones de conducto simple se construyen de conductos prefabricados con diámetros que varían dentro de los comerciales, casi siempre para sistemas sanitarios. Pocas veces es satisfactorio el conducto simple en un sistema combinado, donde resulta más ventajoso utilizar varios tubos. En ambos casos, debido al peligro de
azolvamiento de tubos pequeños, los diámetros mínimos utilizados son los mismos que se utilizan en atarjeas, según el tipo de sistema. En ocasiones se han construído tanques de sedimentación o cajas con rejillas aguas arriba de los sifones invertidos; sin embargo, dificultan su limpieza de los sifones y el material removido de ellas usualmente tienen un olor ofensivo. Los sifones necesitan limpieza más frecuente que los conductos de la red de alcantarillado; para facilitar esta tarea deben evitarse cambios bruscos de dirección, tanto vertical como horizontal, y utilizar curvas graduales de radio adecuado. La rama ascendente del sifón no debe ser tan inclinada que deficulte la entrada de la herramienta de limpieza para remover sólidos pesados. A veces se recomienda limitar dicha inclinación al 15 por ciento, aunque también se han obtenido buenos resultados con pendientes mayores. Por último, deben evitarse cambios de diámetro del tubo, para eliminar atascamientos en la operación de limpieza. Los pozos y las cajas de visita deben instalarse en cada extremo del sifón, con el fin de proporcionar acceso a las operaciones de limpieza. Los pozos de visita en puntos intermedios son objetables ya que el agua se eleva en ellos, y las grasas y desechos flotantes tienden a acumularse dentro del pozo. Sin embargo, si se utilizan compuertas o dispositivos similares para confinar el agua dentro de los tubos, los pozos intermedios tienen ventajas, pues permiten el acceso y la remoción de los depósitos en los puntos más bajos del sifón. En virtud de que un sifón está sujeto en toda su longitud a presión interna, las paredes tragjan a tensión, ya que son afectadas por las presiones hidrostáticas y de suelos del exterior. Por tanto, estas estructuras se construyen de acero tratado contra corrosión, concreto reforzado u otro material que resista la presión interna. El sifón construído bajo el lecho de un río debe tener peso suficiente para evitar que flote cuando esté vacío, esto puede suceder durante el período de construcción, o cuando se vacié para repararlo.
En el diseño del perfil, es necesario determinar la pérdida total de energía sumando las pérdidas de fricción y las locales correspondientes a la velocidad de diseño. en el cálculo de la pérdida de fricción, por lo común se utiliza la fórmula de Manning. La geometría del sifón la dicta el trazo, las dimensiones de la vialidad y la interferencia, así como tambíen el desnivel permitido entre el principio y final del sifón. Para condiciones de flujo uniforme en el colector, el tirante de aguas arriba y aguas abajo es el mismo. De esta manera, las pérdidas en el sifón no deben exceder el desnivel disponible para evitar remanso hacia aguas arriba. El procedimiento requiere la revisión del funcionamiento pra el gasto máximo de estiaje y para el gasto máximo en épocas de lluvia, siguiendo los pasos que a continuación se indican. -
siámetro requerido para la velocidad mínima. De la ecuación de continuidad.
D=
_4 Q_
nN donde
-
D
diámetro, en m, que se ajusta al comercial más próximo
Q
gasto, en m3/s
N
velocidad mínima, en m/s
Pérdidas. Con la velocidad real calculada como: N = _4 Q_
(3.80)
n D2c
donde Dc
Diámetro comercial elegido, en m
Se calculan las pérdidas por fricción y las pérdidas locales. La suma no debe ser mayor que el desnivel disponible.
-
Detalle. Luego de determinar el diámetro del tubo o tubos, se procede al detalle de las cámaras de entrada y salida y los dispositivos auxiliares. Si el desnivel disponible para las pérdidass está severamente limitado por condiciones aguas arriba y aguas abajo, puede necesitarse un análisis cuidadoso, dividiendo el gasto entre los tubos; esto puede obligar a un incremento en el diámetro de alguno de ellos.
Los planos tipo AN-PV-31-737 y AP-V-142-12732 proporcionan ayuda para el diseño de las cajas de transición de entrada y salida de un sifón.
II.
tanques de tormentas
En el Distrito Federal, existen zonas para las que la capacidad de conducción de su red de alcantarillado, es rebasada en más de una ocasión a lo largo de cada temporada de lluvias, hecho que por una parte se manifiesta a través de inundaciones en calles de esas zonas, y consecuentemente, por otra, genera la imposiblidad de que ese elemento de la infraestructura hidráulica reciba, sin previo control, las descargas de redes de drenaje pluvial que deban construirse para dar servicio a nuevos asentamientos.
El control al que se hace referencia, suele realizarse empleado estructuras denominadas tanques de tormentas, las cuales, en términos generales, funcionan como tanques de almacenamiento y regularización para cuyo análisis y dimensionamiento es fundamental tener en cuenta las características de la avenida de diseño (tiempo pico, gasto de pico, tiempo base, forma del hidrograma) de la red que descargará en la estructura, las condiciones con mayor probabilidad de estar presentes - en el instante correspondiente al inicio de ese evento - tanto en el tanque como en la red municipal, y asimismo, la manera en que las condiciones iniciales de flujo en esta última evolucionarán mientras dure dicho evento.
Aunque para la determinación de las características de la avenida referida, se cuenta con la metodología expuesta en 3.3.2.1. I, la definición cuantitativa de las demás variables a considerar en el análisis y dimensionamiento de un tanque de tormentas, requiere la recabación y proceso de información que no existe en ninguna ciudad de país, razón por la que la DGCOH indica proceder como a continuación se expone:
a)
La capacidad del tanque, deberá ser suficiente para almacenar el volumen de escurrimiento directo generado por una tormenta que, con duración de una hora, se encuentre asociada a un periodo de retorno igual al de la avenida de diseño de la red cuyas descargas seránrecibidas, siendo conveniente aclarar que si existen limitaciones de espacio para construir la estructura que resulte necesaria, su capacidad total podrá ser distribuida en más de un punto, según lo permitan las características topográficas y el proyecto de usos del suelo en el predio a drenar. Así por ejemplo, en inmuebles que cuenten con áreas de estacionamiento, pueden llegar a utilizarse parte de éstas para contribuir a intergrar la capacidad de
almacenamiento requerida, alternativa que desde un punto de vista cualitativo implica, por una parte diseñar los cajones correspondientes de manera que las elevaciones más bajas de la superficie que ocupen pertenezcan a los puntos de su eje longitudinal, y por otra, buscar que en esos cajones haya franjas longitudianales que no sea posible inundar, y por ende, permitan a los usuarios caminar sobre ellas con un grado razonable de comididad.
b)
La planeación del proceso de vaciado del tanque, deberá tener en cuenta que según lo indique la DGCOH, el destino del agua almacenada será cualquiera de los lugares que a continuación se señalan, o bien, una combinación de éstos:
Red municipal de drenaje
Estructuras que permitan la recarga de acuíferos subterráneos (pozos de absorción o captaciones asociadas a grietas geológicas).
Cisternas y/o tanques de sistemas para el reuso del agua de lluvia en alguna o algunas zonas del inmueble de que se trate.
c)
El proceso al que se refiere el inciso anterior, se llevará a cabo cuando las condiciones de flujo y/o almacenameinto en el o los puntos que recibirán el agua del tanque de tormentas lo permitan, requiriéndose entonces, debido a la baja probabilidad de efectuar la predicción precisa del momento en que esas condiciones se presentarían, que en el sistema de vaciado se incluyan dispositivos para el control de los gastos de salida.
d)
Para el sideño del sistema de vaciado del tanque, deberán tenerse en cuenta las variables que enseguida se citan:
Relación que en cuanto a posiciones exista, en planta y elavación, entre el tanque y la o las estructuras receptoras.
Tiempo que definido de acuerdo con las necesidades de uso del inmueble, deba durar el proceso de vaciado.
Capacidad de captación de cada estructura receptora y número de éstas.
e)
Si es posible que el sistema de vaciado funcione por gravedad, cada alternativa para su formación comprenderá la determinación de las correspondientes curvas Q = f (E) y V = g (E), mediante las cuales, para una elavación dada E del nivel del agua en el tanque, se podrá conocer el gasto Q que saldría del mismo y el volumen V almacenado.
f)
análogamente, para el caso en que el sistema de sesagüe deba funcionar por bombeo, se requerirá por una parte determinar el gasto a bombear de acuerdo con los dos últimos puntos del inciso d, y por otra, previa consideración del resultado que se aobtenga y del primer punto o variable a que se refiere el mismo inciso, proceder a la selección del equipo de bombeo adecuado.
III.
Pozos de absorción.
Para efectos del presente manual, un pozo de absorción es la obra que teniendo como objetivo contribuir a la recarga de acuíferos, cuenta con elementos que permiten captar agua de lluvia, eliminar de ésta partículas que en suspensión o por arrastre la acompañenen su ingreso a la obra, y conducir, lo más cerca posible del acuífero, al
agua ya libre de esas partículas. Así, los componentes que en términos generales integrar un pozo de abosrción son:
a)
Receptor de las descargas de una o más redes de drenaje pluvial.
b)
Eliminador de basura y partículas de suelos que, si se permite tengan contacto con cualquiera de los estratos que el agua deba atravezar para llegar al acuífero por recargar, pueden alterar la estructura de los mismos y la velocidad de flujo a través de ellos.
c)
Conductor del agua de lluvia recibida, y físicamente procesada según lo expuesto en el punto anterior, hasta la profundidad de proyecto, que será determinada teniendo en cuenta los factores en que se haya fundamentando la decisión de eliminar el agua de lluvia de un pr4dio mediante pozos de absorción, y a la vez, considerando aspectos técnicos y económicos.
Un ejemplo de este tipo de obras es el denominado pozo de visita con resumidero (plano tipo AV-82-7114 de la DGCOH), el cual se utiliza en sistemas pluviales construidos en zonas rocosas con el fin de infiltrar, en el terreno natural, los escurrimientos de la precipitación sobre las calles.
3.3.2.3
Planos a generar y contenido.
Para cada componente objeto del subinciso anterior, y con fundamento en los resultados de su análisis y diseño, deberá generarse información gráfica que contenida en planos, comprenderá
en cada caso los aspectos que a continuación se indican, sin perder de vista que la formación general de tales planos deberá observar las normas expuestas en el inciso 3.1.2.
I.
Red de recolección.- El o los planos que se generen como parte del proyecto de esta componente, deberán contener lo siguiente:
-
Planta de la red, hasta el punto o puntos donde descargue, con la planimetría necesaria kpara referirla claramente tanto al inmueble como a las áreas adicionales por servir si es el caso.
-
La trayectoria de las tuberías que integren la red, se dibujará empleando líneas que permitan diferenciar, por los caracteres utilizados en su definición y con apoyo en la simbología que se agregue al o a los planos, entre atarjeas, subcolectores, colectores y emisor.
-
En la planta de la red deberán identificarse, mediante símbolos, las cabezas de atarjea, los pozos y/o pozos-caja de visita, y si la red será de drenaje pluvial o combinado, los tipos de coladeras pluviales a emplear. Asimismo, en las inmediaciones del símbolo que represente a cada pozo o pozocaja de visita, deberá escribirse la cota de terreno del sitio donde se localizará y las cotas de plantilla de las tuberías concurrentes, registrándose por otra parte, debajo de cada tramo de tubería limitado por dos de esas estructuras, su longitud en metros y la pendiente de plantilla en milésimas, y encima, su diámetro en centímetros.
-
Cuadros cuya información permita conocer lo siguiente:
Datos en que haya sido apoyado el planteamiento, análisis y proyecto de la red, con mención de las fórmulas fundamentales utilizadas.
Cantidades de obra a ejecutar como volúmenes de excavación, plantilla, relleno y acarreo; longitudes de tubería a instalar por diámetro y material de fabricación, número de pozos o pozoscaja de visita comunes y con caída, y también, si la red será para drenaje pluvial o combinado, número y tipo de coladeras pluviales a instalar.
-
Elevaciones, debidamente acotadas, de las zanjas tipo para alojar según su diámetro a las tuberías de proyecto
Análogamente a lo expuesto con respecto a los planos de la red de distribución de agua potable, el que toda la información que ha sido enunciada sea contenida en uno o más planos dependerá de la relación entre magnitud de la red, máxima escala permitida para su dibujo y tamaños admisibles de planos, debiéndose proceder, cualquiera que sea el caso, de modo semejante a los explicado en 3.2.2.3, III:
II. Planos de estruturas complementarias.- Se elaborarán dibujos de los diferentes pozos y/o pozos-caja de visita que vayan a ser utilizados, de las conexiones albañal-red de recolección si el proyecto las contempla, de estructuras para la descarga de emisores, y si el sistema de drenaje será pluvial o combinado de las coladeras pluviales y estructuras asociadas a éstas para que se cumpla con el objetivo de captar y conducir el agua de lluvia hasta la red de recolección. En estos dibujos, se incluirán detalles con las vistas en planta y elevación que coadyuven a la correcta ejecución de las obras correspondientes, y de acuerdo con lo explicado en cuanto a la relación contenido de planos/tamaños admisibles, toda la información gráfica motivo de este punto podrá ser contenida en un solo plano o en más.
III. Tanques de tormentas.-Como kapoyo indispensable para su construcción, deberán generarse planos que cubran los aspectos arquitectónico, estructural y funcionamiento hidráulico, pero a la DGCOH sólo se presentarán los correspondientes al primer y tercer aspectos mencionados. Estos planos, deberán incluir los detalles en planta y elevación que permitan verificar la capacidad de proyecto y su distribución, la lógica y control tanto de la aportación de aguas pluviales al tanque como de su vaciado, la capacidad de los elementos que hayan sido proyectados para esos fines, y asimismo, la relación que en cuanto a posiciones y opración deba existir entre el tanque y el o los sitios receptores de sus descargas.
Por otra parte y en el caso del plano de funcionamiento hidráulico, será necesario incluir la lista de equipos, tuberías, válvulas y piezas especiales a utilizar, citando para todo ello, en las unidades correspondientes a cada concepto, las cantidades requeridas, además de las capacidades, dimensiones, materiales de fabricación y características de resistencia si esto último incluye de modo importante en la calidad, seguridad y costo de la obra.
IV.
Pozos de absorción
3.4
Sistemas de bombeo
3.4.1
Sistemas internos de bombeo
3.4.1.1
Bombeo a tinacos o a tanques elevados
Este sistema de bombeo se utiliza para el abastecimiento de servicios por medio de un tanque elevado o por medio de tinacos, los cuales se colocarán en la parte más alta de manera que cada vez que se requiera, el agua fluya por gravedad (por su propio peso).
Existen principalmente 2 tipos de bombeo a tanque elevado, esto es, con una sola bomba (simplex) y con dos bombas (simplex) y con dos bombas (duplex), los cuales se aplican en función del servicio que deban prestar y/o de factores económicos. Una de las principales ventajas del bombeo a tanque elevando, es que aun y cuando existan interrupciones en la energía eléctrica, se sigue suministrando agua a los servicios. El tiempo que se puede seguir suministrando agua una vez que se ha interrumpido la energía eléctica, está en función directa de las dimensiones del tanque.
El sistema de abastecimiento por este sistema lo componen:
a)
Cisterna
b)
Una o dos bombas que porporcionen el 100% del gasto y 100% e la carga.
c)
Tablero de fuerza y control
d)
Tinacos o tanques elevados
a) Con referencia al diseño de la cisterna, se deberá cumplir con lo estipulado en 3.2.2.2,II, debiéndose considerar además, dentro de la cisterna, un cárcamo con las dimensiones necesarias a fin de alojar las succiones de las bombas y así poder utilizar al máximo el volumen de agua (ver fig.). De no considerarse dicho cárcamo, se dendría un tirante de agua que por el área en planta de las cisternas representaría un volumen muerto considerable. b)
Bomba (s)
En la mayoría de los casos, se tendrá una bomba del tipo centrífugo, que se ubicará lo más cerca posible de la cisterna, pudiéndose tener con succión positiva o succión negativa. B.1) Succión positiva Cuando se tiene succión positiva, se deberá cuidar el sellado del paso de la tubería de succión a la cisterna a fin de evitar filtraciones, y se podrá utilizar sólo un colador en la succión dado que en este caso la bomba siempre estará cargada (autocebada) (ver fig.). b.2) Succión negativa Cuando se tiene succión negativa, se deberá contar en la succión con una válvula pichancha y un arreglo de conexiones a fin de poderla cebar en caso de ser necesario. El cebado es simplemente mantener el nivel de agua por encima de la carcaza de la bomba, puesto que estas bombas impulsan el agua y no la succionan, por lo que si no se tiene la carcaza con agua no funcionan (ver fig.) (b.3) Cálculo de bombas a tanque elevado. -
Gasto a bombear
El gasto a bombear dependerá de los requerimientos propios del tiempo de llenado, así como del costo de operación, teniéndose en cuenta que mientras menor es el tiempo de llenado mayor es la potencia de la bomba. -
Carga dinámica total
La carga dinámica total (CDT) se definirá como la presión mínima necesaria para que el agua suba y/o recorra cierta longitud para, en este caso, abastecer al tanque elevado.
C.D.T. = + hS + hSF + hE + hF + hV + Co En donde:
(3.81)
Hs = Carga estática de succión: Altura desde la succión al centro de la carcaza de la bomba. Hsf = Pérdida de carga en la succión: Pérdidas por fricción y pérdidas locales en accesorios de la succión. He = Carga estática de descarga: Altura del centro de la carcaza al nivel de descarga en el tinaco o tanque elevado. Hf = Pérdida de carga en la descarga: Pérdidas por fricción y pérdidas locales en accesorios de la descarga. Hv = Carga por velocidad: La carga por velocidad normalmente no se considera, ya que tiene un valor demasiado pequeño para este tipo de aplicaciones. Co = Carga de operación: La carga de operación en bombeo o tanque elevado es cero, ya que al momento de llegar al tanque elevado no se necesita de ninguna presión para que el agua caiga; en caso de que se utilicen válculas de flotador, ést as tienen una pérdida por fricción que se deberá considerar. Para este tipo de servicio es recomendable seleccionar una bomba de curva parada y estable, ya que éstas ofrecen la ventaja de proporcionar diferentes cargas con mínimas variaciones de gasto en caso de que los datos de la C.D.T. no hayan sido determinados con exactitud. El bombeo a tinaco deberá ser automático, para evitar el desperdicio de agua al llenarlos. I.
Bombeo a tinacos múltiples.
Un equipo de bombeo a tinacos múltiples independientes, tiene como función principal el suministrar la cantidad de agua necesaria para el abastecimiento de servicios por medio de tanques elevados o tinacos indpendientes.
La razón principal para analizar el bombeo a tinacos independientes, es que en una gran cantidad de casos como es en unidades multifamiliares en las que se tienen tanques independientes por cada edificio, o grupo de edificios o grupo de casas, resulta común tener los tinacos a diferente nivel, por lo que tenerlos comunicados no es posible, siendo necesario recurrir a un control por caída de presión.
En este tipo de equipos es difícil hacer una relación equitativa entre el gasto máximo instantáneo que se puede tener y la potencia de los motores, ya que debido a que se abastece a los dervicios por medio de tanques, la función principal de la bomba es llenar estos tanques.
La línea de descarga de este tipò de bombeo siempre debe de estar a una presión determinada y cada uno de los tinacos debe de tener instalada una válvula de flotador; así, cuando existe demanda de agua en cualquiera de los tinacos, y una vez que por el nivel bajo, se abre alguna válvula de flotador y por lo tanto la presión en la línea de descarga cae hasta llegar a un punto mínimo predeterminado, en ese instante inicia un ciclo de retardo al arranque por medio de un “timer” instalado en el tablero de fuerza y control; este ciclo de retardo al arranque cumple con el objetivo de dar tiempo a que el nivel en los demás tanques baje más, y gracias a esto, que la bomba opere con frecuencias bajas, ya que de no contar con el retado, cada que la presión bajara la bomba arrancaría, y en caso de tratarse de una hora de poca demanda, la bomba recuperaría el nivel y vomvería a arrancar en tiempos muy cortos.
El equipo necesario para este sistema es:
1
Bomba que proporcione el 100% del gasot y el 100% de la carga.
1
Tablero de fuerza y control
1
Timer de retardo
1
Manómetro
1
Interruptor de presión
3.4.1.2
Equipos hidroneumáticos (ver 3.2.1.3, II.1)
3.4.1.3
Equipos de bombeo programado
3.4.1.4
Bombeo en sistemas contra incendio
3.4.1.5
Bombeo de cárcamos de aguas negras
3.4.1.6
Bombeo de agua pluvial
3.4.1.7
Bombeo a sistemas de riego programado
3.4.2
Plantas para complemento de la infraestructura municipal
El Sistema de drenaje de la Ciudad de México está formado por las redes de alcantarillado, colectores, interceptores, emisores y obras de regulación de gastos, las cuales no trabajan totalmente por gravedad. Ello se debe, por una parte, a la falta de pendiente natural del terreno y, por otra, a los asentamientos generales no uniformes de la zona del lago. Esto implica la necesidad de escalonar el sistema de ductos e instalar plantas de bombeo para vencer el escalonamiento o desnivel entre alcantarilladas y colectores, o entre colectores y emisores o interceptores. Además, existen numerosas plantas de bombeo en vialidades, principalmente para desalojar el agua en pasos a desnivel. 3.4.2.1
Partes constitutivas de una planta
Estas pueden variar de acuerdo a las necesidades específicas de cada proyecto. Se enumeran a continuación aquéllas que se deben considerar en el proyecto de una planta, aunque algunas partes puedan eliminarse cuando no sean necesarias.
I.
Entrada.
Las obras por entrada pueden ser:
a.
Colectores, canales entubamientos o ríos.
b.
Transiciones. En las plantas del DDF, las transiciones, por lo general, no son graduales, lo que en ocasiones puede llevar a un funcionamiento hidráulico deficiente, en especial de las rejillas. Se recomienda estudiar, en cada caso, la conveniencia de tra nsiciones graduales, ya que en general, son más costosas que las bruscas.
c.
Desarenadores. Pocas son las plantas en operación que cuentan con estos elementos y, cuando los tienen, sólo son para retirar gravas. Pueden existir proyectos específicos en que los desarenadores se justifiquen económicamente, si se reducen los gastos de desazolve, y reparación o cambio de impulsores.
d.
Rejillas. Por lo general, las plantas en operación sólo cuentan con rejillas gruesas, con separaciones de 15 a 20 cm. El Empleo de rejillas finas puede justificarse en ciertos proyectos, ya que reducen la posibilidad de atascamiento de los i mpulsores. El manejo de rejillas se realiza, por lo general, con polipastos eléctricos, y la limpieza, en forma manual, aunque en ocasiones se puede justificar económicamente el limpiarejas mecánico y automático, cuando estos equipos se fabriquen en el país.
e.
Compuertas de seccionamiento. Pueden ser deslizantes (planas) o radiales, según las necesidades. Se utilizan poco en obras de entrada, aunque en ocasiones son necesarias para operaciones de seccionamiento. Debe señalarse que debido a la
tendencia a utilizar cárcamos únicos, el seccionamiento es poco factible. II. Cárcamos de bombeo. Por lo general, los cárcamos construidos por el DDF son rectangulares en planta, con el equipo de bombeo colocado en línea, según el eje del cárcamo. En varios casos, la línea de los equipos va al centro del cárcamo y, en otros, cerca de los muros longitudinales. Dichos arreglos no respetan en muchos casos las recomendaciones que existen en cuanto a colocación de bombas, velocidades permisibles en el cárcamo y requerimientos adicionales, como mamparas y transiciones. Las plantas son de un cárcamo y no es factible seccionarlo.
Lo anterior ha dado como consecuencia los siguientes problemas: a.
Niveles de sumergencia menores a los requeridos en las bombas más alejadas de la entrada. Ello trae consigo cavitación y disminución de eficiencia en los equipos de bombeo que trabajan fuera de sus condiciones normales.
b.
Formación de vórtices y turbulencias y, por tanto, disminución de eficiencia.
c.
Azolvamiento de cárcamos y dificultad en su limpieza
d.
Imposibilidad de reparar cárcamos y bombas sin parar las plantas o extraer los equipos de bombeo.
e.
Asentamientos diferenciales importantes en cimentaciones sobre suelos blandos y desalineamientos en flechas de bombas y tuberías.
III. Bombas. Generalmente son verticales, de cárcamo húmedo, tipo intemperie. Hay poca uniformidad en el tipo de bombas instaladas y en operación y, por tanto, dificultad de intercambio de partes. En lo posible, debe buscarse lograr una estandarización de equipo. Por otra parte, en ocasiones no se dispone de bombas para el
manejo exclusivo de aguas residuales y, las instaladas, tienen capacidad excesiva para este servicio y condiciones antieconómicas de operación por los frecuentes paros y arranques. Ello tiende a dismunuir si se utilizan bombas que no operen con un caudal inferior al 35 por ciento del diseño.
La necesidad de dar pasos de esfera grandes (10 a 20 cm) por falta de rejillas finas, origina vibraciones del equipo cuando trabaja a caudal reducido, con el consecuente desgaste del mismo, debiendo seleccionarse de acuerdo con los diferentes gastos de entrada a la planta. Resulta económico considerar dos bombas para servicio de aguas residuales, cada una para la mitad del gasto residual. También, por lo menos, dos para manejar aguas pluviales, de manera que el total de bombas maneje de 1.2 a 1.5 veces el gasto máximo de aguas de lluvia.
IV. Tuberías de descarga. en general son cortas, de menos de 50 m de longitud, y comúnmente no tienen problemas de transitorios, a menos que la relación de longitud entre carga dinámica máxima exceda de 20. Están provistas de junta Dresser en la descarga de la bomba, y generalmente cuello de ganso en la descarga de la tubería, por arriba de la estructura de descarga. En cuanto a válvulas, se requiere poco equipamiento; en caso necesario, el control del gasto se puede hacer mediante válvula de mariposa o válvula de compuerta. Cuando la descarga es sumergida, se recomienda una válvula rompedora de sifón para no operar la mariposa, en caso que la hubiera. Las tuberías son generalmente de aceso al carbón, por ejemplo A-36.
V. Descarga. Esta es directamente a colectores, entubamientos, canales o ríos o a través de un cárcamo de descarga. Desde el punto
de vista hidráulico y de mantenimiento, se recomienda emplear en lo posible el cárcamo de descarga.
VI. Motores. Es recomendable utilizar motores eléctricos de inducción, alimentados por la línea externa y por una planta generadora diesel o de gasolina. Por razones económicas, también se emplea, cada vez con más frecuencia, el respaldo con motores de combustión interna acoplados directamente a la bomba. En cualquier caso, el respaldo es necesario cuando se manejan aguas de tormenta. VII. Subestación y transformadores. Son de varios tipos, voltajes y capacidades, pero se recomiendan las subestaciones cerradas o compactas y el empleo de dos tranformadores, uno para servicio y otro de reserva, y subestaciones abiertas cuando el espacio lo permita. VIII. Centro de control de motores, tableros e interruptores. Son elementos que originan frecuentes paros de las plantas y los hay de muchos tipos. Se recomienda su estandarización a operación semiautomática y elementos que permitan el manejo de la planta a un sólo operador; éstos pueden ser inicadores de nivel, presión, gasto, bombas en operación, etc. IX. Equipos y edificios auxiliares. El proyecto debeconsiderar la necesidad de instalar: -
Tanques y sistemas de alimentación de combustible
-
Alumbrado y tierras
-
Planta de emergencia para alumbrado
-
Taller de reparaciones menores
-
Areas para maniobras y reparaciones
-
Oficinas, baños y vestidores
-
Casa para velador
-
Cercas, accesos y vialidad interna
3.4.2.2
Problemas presentados en plantas en operación.
Para que sean tomados en cuenta en los nuevos proyectos de plantas de bombeo, a continuación se comentan los problemas más frecuentes que se presentan en las existentes.
a.
El agua descargada es, con frecuencia, residual, y el gasto, inferior al máximo de diseño de la planta. Es necesario rotar el equipo que se utilice para manejar estas aguas, para lo cual se debe llevar un registro de tiempos de operación de cada bomba y sus condiciones de operatividad, mismas que dependen directamente del operador de la planta.
b.
En época de lluvias es necesario llevar un control de niveles en el cárcamo y recibir información de las probabilidades de lluvias y avenidas que afecten a la planta. Con ello, y de acuerdo al manual de operación de cada planta, se realizan las acciones necesarias. Sólo en el caso de imprevistos, el operador recurre a instrucciones externas.
c.
La operación de los equipos es manual y no se cuenta, por lo general, con información de otras plantas de bombeo del sistema.
d.
Al ocurrir una tormenta, la planta de bombeo opera generalmente con la planta eléctrica de respaldo, o con motor de combustión interna acoplado directamente a la bomba.
e.
El manual de operación de cada planta fija instrucciones claras y sencillas de cuándo preparar, arrancar o parar equipos, sean plantas de emergencia, motores de emergencia o bombas.
f.
La comunicación externa es por radio o por teléfono y, en caso de tormentas, normalmente sólo se recibe información sobre precipitación y gastos probables a menejar.
g.
Las plantas de bombeo cuentan con personal de operación a toda hora y, en tiempo de lluvias, se cuenta con la asistencia de los subresidentes durante las 24 horas.
3.4.2.3 I.
Proyecto civil
I.1 Trabajos preliminares. Serán los que se requieran de acuerdo a la magnitud de la planta y podrán ser los que se indican a continuación. a.
Estudio de mecánica de suelos para determinar las condiciones del terreno donde se vaya a localizar la planta de bombeo.
b.
Fuente y forma de alimentación a los cárcamos.
c.
Localización de la descarga de las aguas negras a bombear.
d.
Cálculo de gastos mínimos y máximos a bombear (aguas negras y de lluvia), así como las elevaciones para cada caso.
e.
Estudio de alternativas del tipo de cárcamos a utilizar.
f.
Selección del tipo de cárcamo a utilizar.
g.
Determinación de las dimensiones del cárcamo
h.
Anteproyectos. El contratista deberá eleborar anteproyectos de la planta de bombeo, con estudio de alternativas y selección preliminar, cuando el tamaño o importancia de la planta lo amerite deberán ser sometidos a la consideración de la DGCOH..
I.2
Trabajos definitivos. trabajos:
-
Elaboración de especificaciones técnicas particulares de obra civil y programa de trabajo.
-
Catálogo de conceptos.
I.3
Memoria del proyecto. El proyectista eleborará una memoria del proyecto, organizada como se indica a continuación.
a.
Memoria técnica descriptiva. Consistirá en la descripción general de la obra civil e incluirá los puntos siguientes:
-
Antecedentes
-
Cárcamo de bombeo
-
Atraques de las tuberías
-
Cuarto de control
-
Subestación eléctrica
-
Edificios auxiliares
-
Obras complementarias
b.
Memorias de cálculos técnicos y estructurales. Incluirá, como mínimo, los siguientes conceptos: -
El proyectista realizará los siguientes
Cárcamo de bombeo, Cimentación y estructura.
I.4
-
Atraques de tuberías. Estructura.
-
Cuarto de control. Cimentación y estructura.
-
Subestación eléctrica. Cimentación y estructura.
-
Edificios auxiliares. Cimentación y estructura.
-
Obras complementarias. Pavimentos.
Contenido de los planos. El proyectista eleborará, como mínimo, los planos de la obra civil que a continuación se indican. -
Arreglo general. Planta y localización.
-
Arreglo general. Cortes.
-
Arquitectónico de caseta de vigilancia, barda, acceso y estacionamiento.
-
Arquitectónico. Casa de velador, oficinas y casa de control.
-
Arquitectónico de almacén y talleres.
-
Excavación y rellenos.
-
Piso de bombas. Plano General.
-
Cárcamo. Geometría.
-
Losa de fondo o cimentación. Estructural.
-
Mamparas, muros del cárcamo de bombeo y transiciones. Estructural.
-
Rejillas. Instalación.
-
Apoyos de equipo de bombeo. Estrutural.
-
Piso de operación. Estructural.
El proyectista entregará los dibujos completamente elaborados con todas las indicaciones correspondientes, acotaciones, detalles, notas, simbología, referencia de planos complementarios, escala empleada y cantidades estimadas de obra. I.5 Especificaciones y programa de trabajo. El proyectista elaborará un cuaderno de especificaciones técnicas particulares para la construcción de la obra civil, que contendrá una introducción y una descripción detallada de las condiciones de trabajo en las cuales se desarrollará la construcción de cada una de las partes de la planta. Dichas partes son: Terracerías para estructuras (desmonte, desenraice y límpia). -
Excavaciones para alojar estructuras.
-
Relleno de estructuras con material proveniente de excavaciones previas.
-
Relleno de estructuras con material proveniente de banco de préstamo.
-
Fabricación y colocación del concreto en los sitios siguientes. Plantillas para desplante de estructuras. Losa de zona de transición, incluyendo los dentellones. Muros de zona de transición. Losa de fondo de cárcamo de bombeo. Muros perimetrales y divisorios del cárcamo de bombeo. Trabes y losa del piso de operación de la casa de máquinas.
Firmes y pisos, con los acabados señalados en los planos. Las cimientaciones del equipo de la subestación eléctrica. Revestimientos y tapas de trinchera para cableado eléctrico. -
Suministro, habilitado y colocación de acero de refuerzo para el concreto.
-
Suministro y colocación de cimbras y formas para concreto.
-
Suministro e instalación de compuertas y obturadores.
-
Suministro e instalación de junta asfáltica.
-
Suministro e instalación de barandales.
-
Suministro e instalación de escalones de varilla corrugada de 1.9 cm (3/4 pulg.) de diámetro.
-
Formación de terraplenes compactados para caminos o plataformas de trabajo.
-
Sobreacarreo de materiales, producto de excavaciones o de banco de préstamo, para la construcción y revestimiento del acceso y estacionamiento.
-
Formación y barrido de bases para acceso y estacionamiento.
-
Formación y barrido de bases para acceso y estacionamiento.
-
Fabricación y colocación de carpetas asfáltica.
-
Suministro y colocación de malla ciclónica.
-
Suministro e instalación de pisos de rejilla antiderrapante.
-
Construcción de muros de tabique rojo recocido de 7 x 14 x 21 cm.
-
Construcción de trincheras para drenaje pluvial y subterráneo.
-
Suministro e instalakción de puertas y ventanas.
-
Construcción de registros, tapas de registro, registro, coladera y albañales.
El proyectista elaborará un programa maestro de barras para la realización de los trabajos de fabricación, suministro e instalación de cada una de las partes de la obra civil y electromecánica. en este programa se indicará el tiempo aproximado necesario para la realización de las etapas de construcción, equipamiento, pruebas y puesta en marcha de la planta de bombeo.
II.
Proyecto mecánico
II.1 Trabajos preliminares. Los trabajos preliminares se enfocarán principalmente a la definición de datos de proyecto y realización de anteproyectos, como se indica a continuación.
a.
Gastos mínimos y máximos a bombear (aguas negras y de lluvia).
b.
Volumen del cárcamo.
c.
Niveles máximos y mínimos de agua en la succión y descarga.
d.
Fuente y forma de alimentación a los cárcamos.
e.
Consideraciones particulares de obra civil.
f.
Anteproyectos. El proyectista deberá elaborar anteproyectos de la planta de bombeo, con estudio de alternativas y sección preliminar del equipo mecánico, dependiendo del tamaño de la planta cuales deberán ser sometidos a la con sideración de la DGCOH.
II.2 Trabajos definitivos. Para el proyecto mecánico ejecutivo se realizarán los trabajos siguientes.
-
Elaboración de la memoria del proyecto.
-
Elaboración de planos mecánicos.
-
Elaboración de especiricaciones técnicas particulares del equipo de bombeo.
-
Elaboración de especificaciones técnicas particulares de tuberías de descarga y accesorios.
-
Catálogo de conceptos.
-
Hoja de datos técnicos para cada una de las especificacion es mencionadas.
-
Programa de barras para la realización de los trabajos de suministro, e instalación y pruebas de bombas, tuberías de descarga y accesorios.
II.3 Memoria del proyecto. El proyectista elaborará una memoria del proyecto, organizada de la manera siguiente:
a.
Memoria técnica descriptiva. Conssistente en una descripción general de la instalakción mecánica
b.
Memoria de cálculos técnicos. Incluye, como mínimo, los siguientes conceptos: -
Consignación de datos de proyecto.
-
Descripción del número de unidades.
-
Cálculo de la carga estática (máx. y mín.).
-
Calculo de las pérdidas de carga (máx. y mín.).
-
Cálculo de la carga dinámica total (máx. y mín.).
-
Selección de bombas con información de cuatro marcas diferentes, indicando sus características principales y el catálogo de los fabricantes.
-
Cálculo de la potencia requerida por la bomba.
-
Cálculo de las cargas netas de succión positiva, requerida y disponible.
-
Cálculo de cargas verticales y horizontales del equipo, según marcas.
-
Diseño hidráulico del cárcamo.
-
Cálculo del sistema de apoyo del conjunto de bombamotor, considerando las condiciones de operación del conjunto y las cargas horizontales y verticales.
-
Selección de accesorios con la información sobre una marca, como mínimo, indicando sus características.
Anexasr catálogos del fabricante.
II.4 Contenido de los planos. El proyectista elaborará planos del proyecto de instalación de bombas y de tuberías de descarga con accesorios, y contendrán, como mínimo, lo siguiente.
-
Plano general y de localización.
-
Instalación de bombas, incluyendo soportes.
-
Arreglos de tuberías de descarga y accesorios.
-
Detalles de tuberías de descarga y accesorios.
El proyectista entregará los dibujos completamente elaborados, con todas las indicaciones correspondientes, acotaciones, detalles, notas, simbología, pesos del equipo y referencia de planos complementarios. En todos los casos, se debujará una planta general, mostrando el acomodo del equipo. en el plano general y de localización se dibujará un perfil de conjunto, desde la toma hasta la descarga.
En la planta general se harán los cortes necesarios y vistas, los cuales serán, cuando menos, uno longitudinal y otro transversal, mostrando detalles y vistas adecuadas del equipo e instalación.
Se dibujarán también los detalles relativos a
-
Construcción del marco de apoyo de bomba-motor.
-
Tramos de tubería de descarga.
-
Conexiones de tubos (soldadas o bridadas).
-
Preparaciones (biseñados, maquinados, cortes, etc.).
-
Anclajes de las partes correspondiente a equipos mecánicos.
La infomación que debe contener cada plano, como mínimo, es la que sigue:
-
Características generales del equipo.
-
Lista de materiales.
-
Notas
-
Simbología.
-
Pesos de los equipos.
-
Planos de referencia.
-
Acotaciones.
-
Escala empleada.
II.5 Especificaciones y programa de trabajo de fabricantes.
a. Especificaciones. El proyectista elaborará un cuaderno de especificaciones técnicas generales para la fabricación, transporte, instalación y pruebas de los equipos de bombeo (bomba y motor), tuberías de descarga con accesorios. Las especificaciones contendrán
una introducción, la descripción detallada de las condiciones de trabajo, una descripción detallada de todas y cada una de las partes principales y accesorios que formarán el equipo de bombeo, la descripción de la fabricación, y los requisitos generales para el concurso y el contrato. Para la bomba y tuberías de descarga con accesorios contendrán información general, condicones técnicas generales, características generales de las partes principales que forman cada equipo de bombeo, fabricación y pintura de los equipos, de las tuberías de descarga y accesorios y los requisitos generales para concurso y contrato.
Para efectuar un concurso por separado de tuberias y válvulas, se desarrollarán las especificaciones de las mismas en la forma antes indicada.
En el caso de utilizar motor de combustión interna, las especificaciones contendrán información general, condiciones técnicas generales, características generales de las partes principales que forman el motor, fabricación y pintura del motor y rquisitos generales para concurso y contrato.
b.
Programa de trabajo. El abricante elaborará un programa de barras para la realización de los trabajos de fabricación o suministro, transporte, instalación y pruebas de bomba, motor, tuberías de descarga y accesorios. En este programa se indicará el tiempo aproximado necesario para la realización de cada una de las etapas antes mencionadas, debiendo ser elaborado un programa para bomba-motor, y otro para tubería de descarga con accesorios.
III.
Proyecto eléctrico
III.1 Trabajos preliminares. Estos se indican como sigue.
a.
Potencia y especificaciones preliminares de motores y cargas de fuerza eléctrica.
b.
Línea de alimentación en la zona.
c.
Características de la energía de CFE en la zona.
d.
Visita al sitio de la obra.
e.
Consideraciones particulares y preliminares de la obra civil
f.
El contratista deberá elaborar anteproyectos del sistema eléctrico, con estudio de alternativas y selección preliminar de equipos, para someterlos a consideración de la DGCOH.
III.2 Trabajos definitivos. trabajos.
El proyectista realizará los siguientes
-
Elaboración de memorias del proyecto.
-
Elaboración de planos eléctricos.
-
Elaboración de especificaciones generales del equipo eléctrico y programa de trabajo.
-
Catálogo de conceptos.
III.3 Memorias del proyecto. El proyectista elaborará una memoria del proyecto organizada en la forma que a continuación se indica.
a.
Memoria técnica descriptiva. Descripción general del arreglo de la instalación.
b.
Memoria de cálculos técnicos. Selección del equipo proponiendo alternativas en cada caso y justificando técnicamente la selección definitiva, de acuerdo con normas de aceptación general, y con las necesidades de la instalación: Incluirá, como mínimo, el cálculo de los siguientes conceptos:
-
Capacidades de transormadores de potencia, medición.
-
Capacidades de interruptores de potencia, en alta y baja tensión, fusibles y elementos de protección.
-
Calibres y diámetros de conductores, tuberías conduit, su acomodo y distribución.
-
Alumbrado y contactos en todos los casos donde se instalen equipos de alumbrado.
-
Corto circuito de toda la instalación
-
Sistema de tierras.
-
Cálculo mecánico y eléctrico de la estructura de la subestación eléctrica, cuando ésta sea de fierro galvanizado.
-
Cálculo de la potencia, tensión y velocidad del motor.
III.4 Contenido de los planos. El proyectista elaborará planos del proyecto eléctrico en número y características de acuerdo a su
importancia. Como mínimo, se presentarán los planos que en seguida se indican.
-
Subestación eléctrica.
-
Diagramas elemental y del tablero.
-
Distribución de conduits.
-
Alumbrado.
-
Sistema de tierras.
-
Planta de emergencia (si se requiere)
Se dibujará en todos los casos, con excepción del diagrama elemental, una planta general que muestre el acomodo del equipo. De la planta general se harán los cortes necesarios y vistas, los cuales serán cuando menos, uno transversal y otro lateral. También contendrán las vistas adecuadas del equipo y la instalación.
Se debujarán, además, detalles de los conceptos que siguen.
-
Alimentación y motores.
-
Transformadores.
-
Postes de alumbrado.
-
Control a motores.
-
Conexión a lámparas
-
Cimentación de postes de alumbrado.
-
Salida y acometida de conductores a tableros.
-
Acomodo de conductores y charolas en registros y trincheras.
-
Conexiones a varillas de tierra.
-
Conexiones a tierra de tableros, motores, transformadores y demás equipo.
Todos los planos deberán tener como información adicional lo que sigue:
-
Notas.
-
Planos de referencia.
-
Simbología.
-
Lista de materiales.
-
Acotaciones
-
Escala empleada.
Cada plano deberá contener, además, los conceptos que a continuación se indican.
Planos de subestación eléctrica:
-
Vista de planta.
-
Vista lateral.
-
Corte lateral.
-
Localización.
-
Diagrama unifilar.
Diagrama elemental y del tablero: -
Arreglo general y localización
-
Detalle de cimentación del tablero
Distribución de conduits. Se incluirá una lista de conduits con columnas, identificando su número, longitud aproximada, diámetro, sale de, llega a. número de hilos que lleva, color, calibre e identificación. Se incluirán, además, los lineamientos generales de dibujo. Se utiozarán conductores color negro para fuerza, rojo para control y verde para el neutro.
Alumbrado. Se incluirá una lista de conduits similar a la de distribución de conduits. Se incluirán los lineamientos generales de dibujo. El alumbrado exterior se conectará a la instalación a través de un conmutador manual -fuera-automático, con fotocelda.
Sistema de tierras. Se incluirá una lista de buses con las siguientes columnas: bus no., calibre, sale de, llega a, conector tipo. Se incluirán los lineamientos generales de dibujo.
Planta de emergencia. Se dibujará una planta general, mostrando todos los equipos instalados. De la planta se harán los
cortes y vistas necesarias, en un mínimo de tres, mostrando con detalle el acomodo e instalación del equipo.
III.5 Especificaciones y programa de trabajo de fabricantes. El contratista elaborará un cuaderno de especificaciones generales de la instalación, organizado convenientemente, para la adquisición de los equipos eléctricos, y que contendrá una descripción detallada de todos y cada uno de los equipos y accesorios que formarán la instalación, como se describe a continuación.
Subestación eléctrica. Estructura, transformadores, equipos de conexión y desconexión, equipos de protección y señalización, equipos de medición, equipos auxiliares y materiales de cimentación.
Motores eléctricos de los equipos de bombeo. Tipos, potencias, tensiones, velocidades, aislamientos, exposición, rodamientos, arranque, par y tiempo de aceleración, protección termica, protección contra transitorios y servicios intermitente.
Sistema de alumbrado. Gabinete, equipos de alumbrado y contactos, equipos de conexión y desconexión, equipos de alumbrado y canalizacion y equipos de soporte de cables y coductores.
Sistema de fuerza y control. Equipos de alumbrado, canalización y conduits, y equipos de soporte de cables y conduits.
Sistema de Tierras. Equipos de registros de varillas, equipos de buses y conectores entre buses y sistemas de aterrizaje de equipos.
Planta de emergencia. Equipos del sistema de motor, equipos del sistema de generador, equipos de protección, medición, arranque y paro, equipos del sistema de combustible y materiales de cimentación y anclaje.
IV.
Cárcamos
IV.1 Tipos y arreglos más comunes Los cárcamos son las estructuras que alimentan a los equipos de bombeo instalados sobre ellos. Un buen diseño hidráulico del cárcamo permite que los equipos de bombeo trabajen entre los límites de operación aceptables.
Se pueden distinguir dos tipos de cárcamo, de acuerdo con la posición de los equipos de bombeo respecto del nivel del agua por bombear:
i Cárcamo seco. Los equipos de bombeo se instalan fuera del agua utilizando una tubería de succión o conductos de succión. Los equipos pueden quedar abajo del nivel del agua del cárcamo, o bien arriba de dicho nivel, en cuyo caso se requiere de dispositivos adicionales para el funcionamiento de los equipos, como puede ser un sistema de cebado.
ii Cárcamo húmedo. Los equipos de bombeo se instalan dentro del agua, utilizando generalmente equipos de bombeo verticales y motores por arriba, generalmente sobre el piso de operación de la planta de bombeo. Los cárcamos húmedos son los más utilizados en las plantas de bombeo de aguas negras y residuales de la DGCOH.
Las principales ventajas y desventajas de los cárcamos secos se describen a continuación:
a.
Mayor facilidad de reparación, mantenimiento e inspección de carcasas e impulsores.
b.
Instalación rígida con menores problemas de vibración y facilidad de atraque de bombas y tubos.
c.
Las filtraciones de la humedad en el cárcamo seco pueden representar un problema ambiental y requerir de equipo de achique o de tratamiento de fisuras y pasos de agua.
d.
Generalmente requieren de una superficie horizontal mayor que el cárcamo húmedo, y el costo de la obra civil resulta mayor. Normalmente requieren de techumbre y grúas viajeras.
Las principales ventajas y desventajas de los cárcamos húmedos se indican a continuación:
a.
En México se cuenta con equipos adecuados a este cárcamo que operan con mayor amplitud de gastos y cargas.
b.
Es posible utilizar equipo a intemperie y eliminar grúas viajeras, techumbre y equipo de achique.
c.
La obra civil es relativamente económica, sobre todo el si recurre a cárcamos circulares, éstos especialmente recomendables en cárcamos profundos y terrenos suaves como los de la zona del lago.
d.
Generalmente ocupan menor área y el costo total es menor que en el caso de cárcamos secos.
IV.2 Recomendaciones generales de diseño.
Los equipos de bombeo trabajan frecuentemente de manera alternada, por lo que el conjunto cárcamo-sistema de alcantarillado deberá contar con un volumen almacenado de agua a fin de que los equipos trabajen con frecuencia menor a la recomendada por los fabricantes.
Las formas en planta más comunes en los cárcamos son la rectangular, la circular o una combinación de éstas. Para ello es necesario considerar el aspecto constructivo, que depende en gran parte de las construcciones aledañas y del tipo de suelo. La forma y dimensiones en planta dle cárcamo depende de la forma y tamaño del terreno donde se ubicará, del número de equipos de bombeo a instalar y de su capacidad, por lo que, antes de dimensionario, se deberá hacer una selección preliminar del equipo de bombeo a utilizar.
La geometría del cárcamo debe ser tal que el flujo de agua a través de la estructura sea uniforme y distribuido hasta las campanas de succión de los equipos. Deben evitarse distribuciones desiguales del flujo, corrientes locales fuertes, y formación de vórtices y remolinos, ya que originan un funcionamiento deficiente de los equipos.
La velocidad del flujo de agua en el cárcamo debe limitarse a valores de 0.6 m/s y, cuando no se cumplan las condiciones geométricas recomendadas, la velocidad habrá de reducirse aún más como después se indica.
IV.3 Disposición recomendable de los equipos.
La disposición de los equipos de bombeo generalmente se realiza en función de la dirección del fjujo de agua, siendo recomendable que el eje común de los equipos sea perpendicular a la dirección del flujo, distribuyéndolos en forma uniforme, de modo que el escurrimiento no tenga cambios de dirección.
Otra disposición consiste en colocar el eje común de los equipos paralelo a la dirección del flujo de agua en el cárcamo. Con ello se definen dos áreas: la primera, donde se localizan los equipos, y la segunda donde para el flujo. Este segundo arreglo tiene como limitante que la longitud necesaria para que el flujo cambie de dirección sea suficiente para evitar vórtices y depresiones excesivas al llegar el agua a la campana de succión.
Es muy importante definir los niveles de operación, ya que éstos pueden variar sustancialmente en este tipo de plantas. Cuando el manejo es exlusivamente de aguas negras, se trabaja con niveles mínimos o cercanos a ellos y, durante la época de lluvias, el gasto podrá incrementarse instantáneamente con sobre elevacionesrápidas de los nivels del agua. El equipo de bombeo debe aceptar estas variaciones y trabajar dentro de sus rangos normales de operación.
La disposición de los equipos de bombeo más común en el DF consiste en localizarlos en un cárcamo de ancho mínimo y longitud suficiente para instalar el número de unicades que constituyen la planta, siguiendo las recomendaciones del Instituto de Hidráulica de los Estados Unidos de Norteamérica, en este tipo de arreglo se debe cumplir con restricciones como el de una velocidad máxima de 0.1 m/s, ancho mínimo de 5 veces el diámetro de la campaña, la primera bomba colocada a una distancia de tres veces el diámetro de la campana a partir de la última rejilla y, separación entre unidades, de cuatro veces el diámetro de la campañan.
La campaña de succión debe quedar bastante cerca del fondo del cárcamo, a una altura del orden de 0.5 d (d, diámetro de la campana de succión).
La profundidad del fondo del cárcamo se deberá dijar restando al nivel mínimo de succión, la suma de la sumergencia de la bomba y la distancia de la campana de succión al fondo del cárcamo (niveles de época de gastos mínimos o de estiaje). Con esta elevación del fondo, los niveles del agua durante la época de lluvias quedarán relativamente altos. si la diferencia de niveles y gastos no la pueden aceptar un sólo modelo de bomba, habrá que instalar unidades de diferentes características de gasto y carga.
IV.4 Dimensionamiento
El dimensionamiento de un cárcamo deberá hacerse tomando en cuenta las recomendaciones de los fabricantes de equipos de bombeo. A manera de sugerencia, y para conocer el orden de los valores promedio, puede seguirse lo que indica el Instituto de Hidráulica de los Estados Unidos de Norteamérica.
La forma ideal del cárcamo es la de un canal recto, dirigido hacia la bomba; los cambios de dirección del agua y los obstáculos son perjudiciales, ya que pueden producir concentraciones de líneas de corriente, remolinos y tendencia a la formación de vórtices superficiales.
El piso del cárcamo deberá ser horizontal, por lo menos hasta una distancia y aguas arriba, media a partir del eje de los equipos de bombeo. El ancho de las cribas o de la entrada del cárcamo no deberá ser menor de S y las alturas, no menores del H. Si la velocidad media es mayor de 0.6 m/s, será necesario colocar encauzadores en el canal de acercamiento, incrementar la dimensión A o una combinación de ambos (ver figura 3.28).
En casos extremos se tendrá que realizar un estudio en modelo hidráulico reducido.
Deben también considerarse las siguientes recomendaciones adicionales:
a.
Cuando sea posible, es mejor una velocidad del orden de 0.3 m/s. En algunos cárcamos, una velocidad de 0.6 m/s o mayor ha dado buen resultado, pero ésto podrá permitirse siempre que el diseño se obtenga de un estudio en modelo hidráulico.
b.
Los cárcamos para la instalación múltiple de equipos de bombeo trabajan mejor sin mamparas separadoras. Cuando todas las bombas operen de manera intermitente, las mamparas
separadoras resultan benéficas. Si las mamparas se utilizan para fines estructurales y los equipos de bombeo trabajan de manera intermitente, se dejará un hueco entre mampara y muro posterior, desde el fondo hasta el nivel mínimo de operación, para que exista comunicación entre ellas.
c.
El flujo de llegada al tubo de entrada o alimentación debe ser recto y uniforme. Un cambio brusco de la tubería de entrada al cárcamo, o de entrada lateral del tubode alimentación, ocasiona remolinos.
Un conducto de poco ancho debe conectarse a un cárcamo ancho mediante una transición gradual. El ángulo que forme la transición deberá ser tan pequeño c omo sea posible, de preferencia no mayor de 15º. Si la transición no es factible, se recomienda reducir la velocidad del flujo a 0.3 m/s. La conexión de un conducto de alimentación pequeño a un cárcamo grande debe evitarse cerca de equipos de bombeo, ya que el flujo tendrá cambios bruscos de dirección para llegar a un mayor número de bombas. Centrar las bombas en el cárcamo deja áreas grandes, propicias a la formación de vórtices detrás de las tuberías de succión, lo que ocasiona problema de operación.
d.
Si la velocidad del flujo en el cárcamo se puede mantener suficientemente pequeña (0.3 m/s), puede aceptarse un cambio brusco entre el ancho del conducto de alimentación y del cárcamo, siempre que la longitud del cárcamo sea igual o mayor que la recomendable. La velocidad en el conducto de alimentación puede ser hasta de 2.5 m/s cuando el ancho del cárcamo sea diez veces el ancho del conducto. No se recomiendan equipos de bombeo en línea, a menos que se
incremente la relación de ancho de cárcamo al diámetro de la campana y que la separación de los equipos de bombeo sea de 4 a 6 veces dicho diámetro.
IV.5 Arreglos recomendables
Los puntos más i mportantes en la determinación de las dimensiones generales de una estación de bombeo son:
a.
Determinación de las elevaciones de las diferentes partes constitutivas de la estación.
b.
Dimensionamiento del cárcamo en planta.
Para determinar los niveles en el cárcamo, se selecciona el equipo de bombeo, se determina la sumergencia necesaria, y con ella, el tirante de agua mínimo que requieren los equipos para su buen funcionamiento. Será necesario calcular el perfil hidráulico a todo lo largo del cárcamo, tomando en consideración las pérdidas de carga por los diferentes conceptos que tenga el conjunto: zona de transición, zona de rejillas y descarga del conducto (o conductos) de alimentación. Con esto se determina el nivel del fondo del cárcamo.
En plantas de bombeo para aguas negras y pluviales es necesario considerar los niveles máximo y mínimo del agua en la entrada del conducto, en época de estiaje y de lluvias.
El Instituto de Hidráulica recomienda un arreglo ideal para los cárcamos (aquí llamados tipo 1) y sugiere que, para otro diferente, se realicen pruebas en modelo reducido. Esto generalmente no es factible, por lo que aquí se recomiendan geometrías y dimensionamiento diferentes al arreglo ideal, basados en recomendaciones del mismo Instituto.
Arreglo tipo 1. Considera todas las recomendaciones del Instituto de Hidráulica de los Estados Unidos de Norteamérica, por lo que es de esperar que los equipos de bombeo trabajen a su máxima eficiencia.
El flujo del agua se mantiene uniforme y distribuido en todo el ancho ocupado por los equipos de bombeo, llegando en forma perpendicular el eje común de las bombas. El flujo de agua pasa del conducto de alimentación a la zona de rejillas y, de ahí, a la zona de transición. La función principal de esta última zona es distribuir el flujo en todo el ancho ocupa por los equipos de bombeo.
Arreglo tipo 2. Este arreglo se caracteriza por tener el eje común de los equipos de bombeo paralelo al flujo en el canal de acercamiento.
El flujo del agua se mantiene uniforme en el canal de acercamiento, para cambiar de dirección al llegar a cada uno de los equipos de bombeo.
Al igual que en el arreglo anterior, cada una de las dimensiones mostradas en el dibujo respectivo corresponden a las recomendadas por el Instituto de Hidráulica de los Estados Unidos de Norteamérica. El canal de acercamiento debe proyectarse de manera que el desnivel de la lsuperficie del agua, entre el primer equipo de bombeo y el último, sea lo más pequeño posible, manteniendo la velocidad en los límites recomendados por el citado Instituto de Hidráulica o por los fabricantes de los equipos de bombeo.
Cuando el diseño del canal de acercamiento ocasione desniveles grandes, los equipos de bombeo tendrán que trabajar con cargas distintas.
Igual que en el arreglo angerior, se recomienda el uso de mamparas divisorias entre los equipos de bombeo, con huecos para comunicar el espacio de un equipo de bombeo con el del siguiente. Estos equipos se deberán ubicar en la parte posterior, desde el piso del cárcamo hasta la elevación del nivel mínimo de operación.
Arreglo tipo 3. Dispone dos líneas de equipos de bombeo paralelas a la dirección del flujo, con un canal de acercamiento común a ambas. El flujo de agua en el canal de acercamiento se mantiene uniforme en toda su longitud, con derivaciones desde el canal central hacia ambos lados para alimentar a los equipos de bombeo.
Respecto del arreglo anterior, el tipo 3 tiene la ventaja de acortar a la mitad la longitud del canal de acercamiento. Si la estructura de descarga se localiza a un lado, tiene por desventaja que las tuberías de descarga del lado contrario deberán contra con mayor
desarrollo y deflexiones. Otro inconveniente consiste en que el ancho total del cárcamo puede acarrear complicaciones en la cimentación de la losa de fondo, las que se discutirán más adelante.
La geometría del presente arreglo es muy similar a la del anterior, con la diferencia de que tiene dos líneas de equipos de bombeo. El diseño del canal de acercamiento se debe realizar con mucho cuidado, procurando cumplir con lo recomendado por el Instituto de Hidráulica de los Estados Unidos de Norteamérica.
Arreglo tipo 4. El mencionado Instituto de Hidráulica aplica restricciones muy severas en el uso de este arreglo por las inconveniecias que presenta. Ha sido muy utilizado por el Departamento del Distrito Federal, y ésta es la principal razón por la que se incluye. Sus principales características consisten en que los equipos de bombeo se localizan al centro del cárcamo sobre una línea paralela al flujo del agua, con el canal de acercamiento a través de los equipos de bombeo.
El flujo del agua en el cárcamo se encuentra con los obstáculos que resultan de las propias columnas de bombeo, por lo que la velocidad se límita a un máximo de 10 cm/s. También la separación entre bombas debe ser mayor de cuatro veces el diámetro de su campana, a fin de que las perturbaciones del flujo, por el choque contra la columna de bombeo, se disipen en la distancia entre los equipos.
Cuando los equipos de bombeo sean de diferentes capacidades, los menores se ubicarán al principio y los mayores al final del cárcamo, debiendo efectuar el cálculo de las dimensiones con el diámetro de la campana de succión correspondiente al de mayor
capacidad. La losa de fondo del cárcamo será en este caso completamente horizontal.
V.
Dispositivos de retención y retiro decuerpos flotantes y azolves.
V.1. Rejillas
Tipos recomendados. Las rejillas son dispositivos de retención y retiro de cuerpos flotantes. Su función es evitar que objetos sólidos, más o menos grandes, lleguen a las bombas, ya que podrían causar deterioro del impulsor u obturarlas parcial o totalmente.
Se recomiendan rejillas móviles con limpieza manual o mecánica, formadas por solereas de acero estructural, verticales o con una inclinación hasta de 30º respecto de la vertical. su separación será igual o ligeramente menor al paso de esfera del equipo de bombeo. Se recomienda considerar dos juegos de rejillas, de manera que uno siempre esté en servicio y el otro en mantenimiento o limpieza.
Para un diseño óptimo se recomiendan dos juegos de rejillas guresas, y dos juegos de rejillas finas aguas abajo de las primeras, a fin de retener sucesivamente objetos flotantes más pequeños, y evitar al máximo el atascamiento de las bombas. Si se opta por no colocar rejillas finas, deberán instalarse por lo menos las gruesas.
Las características generales de las rejillas aparecen a continuación.
Concepto a.
Limpieza manual
Limpieza mecánica
0.6 a 1.5
0.6 a 1.5
Rejillas gruesas
15 a 20
15 a 20
Rejillas finas
2.5 a 5.0
1.6 a 7.5
Dimensiones de la barra ancho, en cm
b.
Separación, en cm
c.
Inclinación respecto vertical, en grados
a
la
0.0 a 30
0.0 a 30
d.
Velocidad de aproximación, en m/s
0.3 a 0.6
0.6 a 0.9
e.
Pérdida de carga admisible, en cm
15.0
15.0
Localización. Las rejillas deben colocarse en sitios donde el acceso para efectos de limpieza, reparación o reposición, sea fácil y cómodo. Su ubicación será aguas arriba de las bombas, para interceptar sólidos en suspensión, residuos, trapos, madera y otros materiales, que aunque presentan un volumen pequeño respecto del gasto líquido, constituyen un grave problema para el equipo de bombeo.
Aguas arriba de las rejillas debe proveerse de una zona de transición suficientemente larga, entre aquellas y el conducto de alimentación de aguas negras a la planta de bombeo, para garantizar en lo posible una velocidad uniforme a través de las mismas. Dicha transición puede ser rectangular o trapecial, de acuerdo a conveniencia constructiva o espacio disponible; debe tener una
longitud mínima de 3 veces la diferencia entre el ancho de las rejillas y del conducto.
El material interceptado por las rejillas deberá removerse periódicamente y eliminarse enterrándolo, incinerándolo o triturándolo a tamaños menores, de modo que los residuos puedan devolverse al caudal de aguas negras sin perjuicio para las bombas.
Las rejillas deben ser removibles para su limpieza, o bien estar dotadas de algún sistema mecánico que las recorra periódicamente, para remover el material atrapado.
Con objeto de que siempre exista un elemento de intercepción del flujo de agua antes de las bombas, deberá haber un mínimo de dos juegos de rejillas, lo cual permitirá que mientras se limpie una, la otra esté en posición de interceptar los objetos sólidos nocivos.
Ambos juegos serán paralelos entre sí y su separación debe permitir su colocación, remoción y limpieza, sin que uno estorbe al otro.
Estructuración. Las rejillas deberán ser de soleras de acero estructural, paralelas entre sí, y separadas una distancia ligeramente menor al paso de esfera de las bombas proporcionado por el fabricante.
Las soleras deberán soldarse a un marco formado por otras soleras de acero estructural y con un tamaño tal que el peso
individual de cada unidad permita su remoción y colocación por medios manuales, mecánicos o eléctricos.
Una rejilla podrá estar formada por uno o más marcos, según las necesidades del claro por cubrir, pero siempre deberá respectarse que el peso de cada marco cumpla con los requisitos de maniobrabilidad.
Las rejillas podrán ser verticales o con una inclinación hasta de 30º respecto de la vertical, lo cual facilitará su limpieza si la operación se realiza manualmente o con rastrillo.
Diseño hidráulico y estructural, El proyecto de las instalaciones deberá considerar la necesidad de rejillas mecánicas de limpieza automática o de operación manual, con objeto de eliminar sólidos y diversos materiales en el influente a los equipos de bombeo.
Las pérdidas de carga en las rejas de barras son función de la forma de la barra y de la carga de velocidad del flujo entre ellas.
Kirschmer propuso la siguiente expresión: hf = B (w / b) 4/3hv sen0 donde: b hf hv w
(3.82)
: Separaciòn entre barras, en metros. : Pèrdida de carga, en metros. : Carga de velocidad del flujo en las rejas, en metros. : Peralte de las barras en la direcciòn de la corriente, en metros.
B 0
: Factor de forma de la barra. : Angulo de la reja con respecto a la horizontal, en grados.
Los valores del factor de forma B son como sigue: Tipo de Barra
B
Rectangular, con bordes agudos Rectangular, con la cara aguas arriba semicircular Circular Rectangular, con las caras aguas arriba y abajo, semicirculares.
2.42 1.83 1.79 1.67
La expresiòn anterior es aplicable exclusivamente a rejas limpias. La pèrdida de carga aumenta con el grado de obstrucciòn de las mismas. V.2 Sistemas de limpieza. Limpieza manual. Este sistema se utilizarà preferentemente en estaciones de bombeo de poca capacidad. En este caso, la longitud de la reja no debe exceder de lo que no puede rastrillarse fàcilmente a mano. Los barrotes de la reja no seràn menores de 1 cm de anchoy de 5 cm de peralte, e iràn soldados a barras de separaciòn situadas en la cara posterior, fuera del recorrido de las pùas del rastrillo. Encima de la reja deberà colocarse una placa perforada para que los objetivos rastrillados puedan almacenarse temporalmente para su desagüe. Con objeto de proporcionar una superficie de reja suficiente para la acumulaciòn de basura entre las operaciones de limpieza, es esencial que la velocidad de aproximaciòn se limite a 0.30 m/s para el caudal de diseño.
El àrea adicional necesaria para limitar la velocidad se puede obtener ensanchando el canal en la reja y colocando èsta con una inclinaciòn menor. Conforme se acumulan las basuras, la reja se obtura parcialmente, la pérdida de carga aumenta y se sumergen nuevas zonas de la rejilla. Por tanto, es necesario que el diseño estructural de la reja sea adecuado para evitar la falla en caso de que llegue a obturarse totalmente. El canal donde se ubica la reja debe proyectarse de modo que se evita la acumulación de arena y otros materiales pesados antes y después de la reja. La plantilla puede ser horizontal o bien tener pendiente hacia la reja, siendo conveniente achaflanar la unión con las paredes laterales. El canal debe ser preferentemente recto y perpendicular a la reja, a fin de procurar una distribución uniforme de los sólidos en la sección transversal al flujo y sobre la reja. Limpieza automática. Diversas empresas especializadas lo diseñan y fabrican, por lo que el ingeniero de proyecto se limitará prácticamente a una selección adecuada según el tipo de equipo a utilizar, dimensiones del canal y de la reja, variación de la profundidad del flujo en el canal, separación entre barras y método de limpieza. El canal de las rejas se diseñará para evitar la sedimentación y acumulación de arena y otras materias pesadas. La mayoría de los sistemas de rejas utilizan cadenas sin fin sobre una rueda dentada para mover los rastrillos. Por lo general, van provistos de controles “manual-fuera-automático”. En la posición manual los rastrillos podrán funcionar de modo contínuo, mientras que en automático, pueden funcionar cuando la pérdida de carga aumenta por encima de cierto valor (del orden de 80 cm), o mediante
un temporizador. Deberá darse prioridad al funcionamiento por medio de temporizador (cada 15 minutos). V.3
Tanques desarenadores
Recomendaciones generales. El empleo de tanques desarenadores, para retirar desde arenas finas hasta gravas, antes de que el agua entre al cárcamo de bombeo, incrementa notablemente el costo de la instalación. Su utilización depende de factores económicos que son función de la cantidad y tamaño de los sedimentos, del tamaño del tanque desarenador y del espacio disponible. El tanque desarenador consiste de uno o varios canales de sedimentación, en los cuales el agua fluye a velocidad reducida para facilitar la sedimentación. Impedir la entrada de materiales granulares a las bombas prolonga la vida útil de éstas, ya que dicho material es altamente abrasivo. La limpieza de los tanques desarenadores puede ser manual, en cuyo caso se deben proyectar cuando menos dos, para tener uno en servicio y otro en mantenimiento. Se puede tener un solo tanque desarenador cuando la limpieza se realice por dragado mediante bombas de lodos, o por medio de autolavado. En este último caso habrá que disponer de una canaleta central que permita la purga del agua y de los sólidos depositados en el fondo inclinado del canal. La pendiente transversal del fondo del canal debe asegurar que los depósitos escurran hacia la canaleta de purga. El agua de purga deberá colectarse en un cárcamo colocado aguas abajo del tanque desarenador, a fin de permitir su extracción y la de los sedimentos mediante una bomba de lodos. El gasto del agua de purga deberá ser de 5 al 10 por ciento del agua total manejada por el desarenador. La purga debe ser continua. Diseño hidráulico. El diseño hidráulico consiste en una análisis del efecto de turbulencia en el tanque sobre la velocidad de sedimentación. La evaluación de la función de transporte turbulenta en dos dimensiones supone que la velocidad es uniforme en el canal,
así como también el coeficiente de mezclados. Al tomar en cuenta estas condiciones y los parámetros que intervienen en el fenómeno de sedimentación, se obtiene una relación adimensional que involucra a dichos parámetros. Dicha relación queda en función de parámetros adimensionales, y fué evaluada analíticamente y comprobada experimentalmente. a.
Obtención de la curva granulométrica del sedimento transportado.
b.
Determinación del diámetro menor del sedimento que se desea retirar en su totalidad.
c.
Determinación del porcentaje de sedimento en agua para cada intervalo de diámetros.
d.
Determinación de la velocidad de sedimentación en agua para cada tamaño, de preferencia por medio de pruebas de laboratorio, o en su defecto por medio de la fórmula de Stokes.
e.
Selección de una serie de combinaciones de las dimensiones del tanque, profundidad, longitud y ancho, y con ello, el cálculo de la velocidad media en el tanque para el gasto máximo de diseño.
f.
Selección del coeficiente de fricción de Manning y cálculo de las variables adimensionales para cada uno de los tamaños considerados.
g.
Obtención en el eje de ordenadas del procentaje de material no retenido en el tanque para cada uno de los tamaños.
h.
Determinación de las dimensiones definitivas del tanque.
V.4
Estructuras de descarga.
Las estructuras de descarga reciben las aguas negras provenientes del equipo de bombeo, a través de las tuberías de descarga. Su función es recibir el caudal bombeado, amortiguar la energía hidrodinámica y repartir o conducir el agua hacia su próximo destino. La descarga puede ser libre o a presión, según se requiera. Los tipos más usuales de descarga, en proyectos de la DGCOH, son: -
a cauce abierto a entubamiento a colector a cárcamos colectores y a conductos emisores laterales (superiores o inferiores) a cárcamos colectores y a emisores transversales a canales a través de cárcamo amortiguador a cárcamo que a su vez descarque a un conducto mediante tubería, o directamente a tubería colectora en cárcamo.
La selección del tipo más adecuado, en cada caso particular, dependerá de varios factores, entre ellos, el destino de agua, las estructuras conductores existentes a donde se vaya a descargar la misma, las cargas y gastos a manejar, la topografía, la disponibilidad de espacio, así como las consideraciones particulares de cada caso. Deberán instalarse válvulas rompedoras de sifón o válvulas Check, cuando se vaya a descargar a presión o cuando en ciertas condiciones exista el riesto de que la descarga ya no sea libre. El último es el caso específico de las descargas superiores a entubamientos o colectores que, en condiciones de tormenta, pueden llegar a llenarse totalmente y trabajar a presión. Para la selección del tipo de descarga deberán considerarse también los tipos ya existentes en el sistema, a fin de uniformizar en lo posible las estructuras. Esto redundará en economía, así como en facilidad de construcción, operación y mantenimiento.
El dimensionamiento de la estructura de descarga estará supeditado a los requerimientos específicos de cada estructura. sin embargo, deberán tomarse en cuenta las siguientes normas generales que serán aplicables en todos los casos: a.
Las dimensiones del cárcamo deberán ser tales que, para el gasto máximo de proyecto, la velocidad del agua no sea mayor de 0.80 m/s.
b.
La geometría del cárcamo de descarga deberá ser tal que, fuera de la zona de descarga directa, sea éste libre o ahogada, se haga un mínimo de turbulencias, debiendo ser las líneas de flujo lo más uniformes posible. c.
En cárcamos de descarga abiertos, deberá preverse un bordo libre, determinado por la siguiente expresión.: LB = 0.60 + (0.037 v d 1/3)
donde: LB d v
(3.83)
Bordo libre, en m Tirante en m Velocidad del agua en el cárcamo para el gasto de diseño, en m/s.
d.
Para entubamientos o colectores, la presión máxima no deberá exceder la máxima admisible para el material que los constituya.
e.
Los cambios de sección deberán ser graduales, con objeto de disminuir al máximo las pérdidas correspondientes.
f.
Para el dimensionamiento de un cárcamo amortiguador deberán seguirse los lineamientos indicados.
g.
Con el objeto de optimar el diseño, es recomendable visitar otras estructuras similares y estudiar su funcionamiento, antes de la definición de las características de la estructura en cuestión. Es importante procurar, en cada caso, mejorar el diseño para corregir los errores que se observen en aquéllas que se encuentren en operación.
3.5
Agua Tratada. Criterios de calidad Procesos de Tratamiento y Usos.
3.5.1 Criterios de calidad y Procesos de tratamiento Se entenderá como agua tratada, el líquido de composición variada proveniente del agua residual y resultante de un conjunto de operaciones y procesos de tratamiento, ya sea primario, secundario o terciario. El Reglamento del Servicio de Agua y Drenaje para el Distrito Federal define al tratamiento primario, secundario y terciario de la siguiente forma: Tratamiento primario: Proceso de tratamiento de aguas residuales que remueve los sólidos sedimentables. Tratamiento secundario: Proceso de tratamiento de aguas residuales en el que la materia orgánica ha sido oxidada, y el agua resultante clarificada y no es putrescible. Tratamiento terciario: Proceso de tratamiento de aguas residuales por el que se eliminan materiales en suspensión y solubles orgánicos e inorgánicos y contaminantes biológicos. Con las anteriores definiciones se establece que el tratamiento primario consiste solamente en la separación de los sólidos en suspensión del agua residual, lo que se logra por colado y sedimentación en cámaras de depósito. El tratamiento secundario
involucra el tratamiento complementario del efluente del tratamiento primario; esto implica la eliminación de la materia orgánica y del material residual suspendido, y generalmente se logra por procesos biológicos utilizando filtros, aeroación, lagunas de oxidación y otros medios. El tratamiento teciario se utiliza para la eliminación de materiales disueltos y suspendidos que se quedan después del tratamiento biológico. La elección del tipo de tratamiento dependerá fundamentalmente de la calidad del agua del efluente a la planta de tratamiento y de la calidad de agua que se necesite obtener en el tratamiento. La calidad del agua de aportación dependerá de las fuentes que la originan. La calidad de agua mínima a obtener en los tratamientos se regirá de acuerdo con los criterios ecológicos de calidad de agua CECCA-001/89, en que se precisan los niveles de los parámetros y de las sustancias que se encuentran en el agua o sus efectos como son color, olor o sabor, potencial de hidrógeno y sus niveles permisibles. Así, el criterio ecológico establece: “Que los criterios ecológicos de calidad de agua en la fuente de abastecimiento para agua potable y con fines recreativos, se enfoca a la protección de la salud humana, basándose en las propiedades cacinogénicas, tóxicas u organolépticas (color, olor o sabor) de las sustancias, así como ekn los efectos que éstas puedan causar a los organismos que se encuentran presentes en el agua. En este caso, los criterios no se refieren a la calidad que debe tener el agua para ser ingerida, sino a los niveles permisibles en el cuerpo de agua que se pretenda utilizar para proveer agua para consumo humano. Que tratándose de los criterios ecológicos de calidad del agua para uso recreativo con contacto primario, también se tomó en cuenta
que los cuerpos de agua que se utilizan como área de recreación, pueden sostener o de hecho sostienen vida acuática, y que por tanto, deben reunir condiciones que aseguren la protección de la vida de agua dulce o de agua marina, según sea el caso. Que los criterios ecológicos de calidad del agua para riego agrícola, se definieron considerando su aplicación a todo tipo de cultivo. Que los criterios ecológicos de calidad del agua para uso pecuario, se establecieron considerando la protección de la salud de los animales domésticos y los destinados a la alimentación del hombre, previendo las posibilidades de bioacumulación de sustancias tóximas que pudieran efectar la salud humana. Que los criterios ecológicos de calidad del agua para la protección de la vida de agua dulce y agua marina, se fijaron sobre la base de garantizar la sobrevivencia de los organismos acuáticos y evitar el peligro de bioacumulakción, previendo el daño a las especies que forman parte de la cadena alimenticia. Que los criterios ecológicos de calidad de agua para uso en acuacultura, se establecieron sobre la base de garantizar el crecimiento y el desarrollo de ciertas especies sujetas a cultivo o semicultivo, previendo las posibilidades de bioacumulación de sustancias que pudieran afectar la salud humana por consumo. Artículo 1º.El presente Acuerdo tiene como propósito establecer los criterios ecológicos de calidad de agua CE-CCA001/89, con base en los cuales la autoridad competente podrá calificar a los cuerpos de agua como aptos para ser utilizados como fuentes de abastecimiento de agua potable, en actividades recreativas con contacto primario, para riego agrícola, para uso pecuario, en la acuacultura o para la protección de la vida acuática.
Artículo 2º.Para los efectos de este Acuerdo se considerarán las definiciones contenidas en la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, y la siguientes: Calidad para la protección de la vida de agua dulce: Grado de calidad del agua, requerido para mantener las interacciones e interrelaciones de los organismos vivos, de acuerdo al equilibrio natural de los ecosistemas de agua dulce continental. Calidad para la protección de la vida de agua marina: Grado de calidad del agua, requerido para mantener las interacciones e interrelacines de los organismos vivos, de acuerdo al equilibrio natural de los ecosistemas de agua marina. Calidad para uso en la acuacultura: Grado de calidad del agua, krequerido para las prácticas acuaculturales, que garantiza el óptimo crecimiento y desarrollo de las especies cultivadas, así como para proteger su calidad para el consumo humano. Calidad para riego agrícola: Grado de calidad del agua requerido para llevar a cabo prácticas de riego sin restricción de tipos de cultivo, tipos de suelo y métodos de riego. Calidad para uso como fuente de abastecimiento de agua potable: Grado de calidad del agua, requerido para ser utilizada como abastecimiento de agua para consumo humano, debiendo ser sometida a tratamiento, cuando no se ajuste a las disposiciones sanitarias sobre agua potable. Calidad para uso pecuario: Grado de calidad del agua, requerido para ser utilizada como abastecimiento de agua para consumo por los animales domésticos, que garantiza la protección de su salud y la calidad de los productos para consumo humano. Calidad para uso recreativo con contacto primario: Grado de calidad del agua, requerido para ser utilizada en actividades de
esparcimiento, que garantiza la protección de la salud humana por contacto directo. Cuerpo de agua: Los lagos, lagunas, acuíferos, ríos, sus afluentes directos o indirectos, permanentes o intermitentes, presas, embalses, cenotes, manantiales, litorales, estuarios, esteros, marismas, y en general, las zonas marinas mexicanas. Fuente de abastecimiento de agua potable: Todo cuerpo de agua que es o puede ser utilizado para proveer agua para consumo humano. Artículo 3º.- Los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua a los que se refiere el artículo 1º. de este Acuerdo, son los que se establecen en las tablas siguientes:
CRITERIOS ECOLOGICOS DE CALIDAD DEL AGUA Niveles máximos en mg/1, excepto cuando se indique otra unidad Sustancia o parámetro
Fuente de abastecimiento de agua potable
Recreativo con contacto primario
Riego agrícola
Pecuario
Protección de la vida acuática Agua dulce
ACENAFTENO ACIDO 2, DICLOROFENOXIACETICO ACRILONITRILO (II) ACROLEINA ALCALINIDAD (COMO CACO3) ALDRIN (II) ALUMINIO ANTIMONIO ARSENICO (II) ASBESTOS (II) (FIBRAS /L) ASPECTOS ESTETICOS BARIO BENCENO (II) BENCIDINA (II) BERILIO (II) BIFENILOS POLICLORADOS (II) BHC (II) (VII) BHC (LINBANO) BIS (2-CLOROETIL) ETER BIS (2-CLOROISOPROPIL) ETER BIS (2-ETILHEXIL) ETALATO 4-BROMOFENIL-FENIL-ETER BORO (II) BROMOFORMO (II)
4
0.02 0.1 0.0006 (III) 0.3 400.0 0.00003 (III) 0.02 0.1 0.05 (III) 3000 (III) (V) 1.0 0.01 (III) 0.000001 (III) 0.00007 (III) 0.0000008 (III)
0.01 (1)
0.1 0.00005
(v)
0.02 5.0 0.1 0.1
5.0 0.2
(v)
(V)
(VI)
0.1
0.003 (III) 0.0003 (III) 0.03 (III) 32.0 1.0 0.002 (III)
0.7 (XI)
5.0
0.07 (I) 0.0007 (I) (IV) 0.003 0.05 0.09 (I) 0.2 (como As III) (V) 0.01 0.05 (I) 0.02 (I) 0.001 0.00001 0.001 (I) 0.002 (VIII) (VIII) (X) 0.01
Agua marina (Areas costeras) 0.02 (1)
0.0005 (I) (IV) 0.001 0.2 0.04 (como As III) (V) 0.5 0.005
0.00003 0.000003 (I) 0.0002
(IX) 0.009 (XII)
Sustancia o parámetro
BROMURO DE METILO CADMIO (II) CARBONO ORGANICO: -EXTRACTABLE EN ALCOHOL -EXTRACTABLE EN CLOROFORMO CIANURO (COMO CN-) CLORDANO (II) (MEZCLA TECNICA DE METABOLITOS) CLORO RESIDUAL CLORO BENCENO 2 CLORO ETIL VINIL ETER 2 CLOROFENOL CLOROFORMO (II) CLORONAFTALENOS CLORUROS (COMO CL-) CLORURO DE METILENO CLORURO DE METILO CLORURO DE VINILO COBRE COLIFORMES FECALES (NMP/100 AL) COLOR (UNIDADES DE ESCALA PT-CO) CONDUCTIVIDAD ELECTRICA (MMHOS/CM) CROMO HEXAVALENTE DDD (II) DDE (II) DDT (II) DICLOROBENCEMOS
Fuente de abastecimiento de agua potable
Recreativo con contacto primario
0.002 0.01 1.5 3.0 0.2 0.003 (III)
Riego agrícola
Agua marina (Areas costeras)
(XIII)
0.0009
0.02 0.003
0.005 (XII) 0.002
0.001 (XIV) 0.00009 0.0075 (XII) (XVI)
147.5
0.011 (XII) (XV) 0.5 (I) 0.04 0.3 (I) 0.02 (I) 250.0
0.5
(XVII) (XVIII) (XIX)
0.003 (XIV) (XVIII) (XIX)
1.0
0.01 (XII) 0.000006 (I) 0.01 (I) 0.001 0.01
0.05 (XII) 0.00004 (I) 0.0001 (I) 0.0001 0.02
0.02
0.02 0.03 0.03 (III) 250.0 0.002 (III) 0.002 (III) 0.02 (III) 1.0 1000.0 75.0
(XVIII)
0.20 1000.0
1.0 (XX) 1.0
0.05 0.0000002 (III)
0.04 0.001 (III) 0.4
0.000005
Protección de la vida acuática Agua dulce
0.01
0.02 0.00002
Pecuario
0.1 0.0007 (I)
Sustancia o parámetro
Fuente de abastecimiento de agua potable
Recreativo con contacto primario
Riego agrícola
Pecuario
Protección de la vida acuática Agua dulce
HEXACLOROBENCENO HEXACLOROBUTADIENO (II) HEXACLOROCICLOPENTADIENO HEXACLOROETANO (II) HIDROCARBUROS AROMATICOS POLINUCLEARES (II) ISOFORONA MANGANESO MATERIA FLOTANTE MERCURIO (HG) (II) METOXICLORO NAFTALENO NIQUEL NITRATOS (NO3) (COMO N) NITRITOS (NO2) (COMO N) NITROBENCENO 2 NITROFENOL Y 4 NITROFENOL NITROGENO AMONIACAL N-NITROSODIFENILAMINA (II) N-NITROSODIMETILAMINA (II) N-NITROSODI-N PROLILAMINA (II) OXIGENO DISUELTO (XXX) OLOR PARATION PENTACLOROFENOL POTENCIAL HIDROGENO (PH) (XXXI) PLATA PLOMO
0.00001 (III) 0.004 (III) 0.001 0.002 (III) 0.00003 (III) 5.2 0.1 V.2 0.001 0.03 0.01 5.0 0.05 20.0 0.07
V.2
V.2
V.2 0.003
0.2
1.0 90.0 10.0
0.05 (III) 0.00001 (III) 4.0 AUSENTE 0.00003 0.03 5-9
4.5 - 9.0
0.05 0.05
5.0
0.1
(XV) 0.0009 (I) 0.00007 (I) 0.01 (I)
Agua marina (Areas costeras) (XVI) 0.0003 (I) 0.00007 (I) 0.009 (I)
1.2 (I)
0.1 0.1 (I)
V.2 0.00001 (XII)
V.2 0.00002 (XII)
0.02 (I) (XXVII)
0.02 (I) 0.008 (XII) 0.04 0.002
0.002 (I) 0.06 (XXVIII) (XXVIII) (XXVIII) 5.0
0.05 (I) 0.01 (XXIX) (XXIX) (XXIX) 5.0
0.00004 0.0005 (I) (XXXII)
0.00004 0.0005 (I) (XXXII)
(XXXIII) (XXXIV)
0.002 0.006 (XII)
Sustancia o parámetro
Fuente de abastecimiento de agua potable
Recreativo con contacto primario
Riego agrícola
Pecuario
Protección de la vida acuática Agua dulce
1,2 DICLOROETANO (II) 1,1 DICLOROETILENO (II) 1,2 DICLOROETILENO (II) 2,4 - DICLOROFENOL 1,2 DICLOROPROPANO 1,2 DICLOROPROPILENO DIELDRIN (II) DIETILFTALATO 1,2 DIFENILHIDRACINA (II) 2,4 - DIMETIL FENOL DIMETIL FTALATO 2,4 DINITROFENOL DINITRO-O-CRESOL 2,4 DINITROTOLUENO (II) 2,6 DINITROTOLUENO ENDOSULFANO (ALTA Y BETA) (II) ENDRIN ETILBENCENO FENOL FIERRO FLUORANTENO FLUORUROS (COMO F-) FOSFATOS (COMO PO4) FOSFORO ELEMENTAL GASES DISUELTOS GRASAS Y ACEITES HALOMETANOS (II) HEPTACLORO (II)
0.005 0.0003 0.0003 0.03 0.09 0.0000007 (III) 350.0 0.0004 (III) 0.4 313.0 0.07 0.01 (III) 0.001 (III) 0.07 0.001 1.4 0.3 0.3 0.04 1.5 0.1
AUSENTE 0.002 (III) 0.0001 (III)
0.000003
1.2 (I) (XXI) (XXI) 0.02 (I) 0.2 (I) 0.06 (I) 0.002 (IX) 0.003 0.02 (IX) 0.002 (I)
0.02
0.001 5.0 1.0
0.000002
0.02
2.0
0.1 (I) 0.008 (I) 0.0007 (X)
0.1 (I) 1.0 0.04 (I) 1.0 (XXV) 0.0001 (XXVI)
(X) 0.05 0.01 (XXIV) (XXIV) 0.00003 0.00004 0.5 0.06 (I) 0.005 0.0004 (I) 0.5 0.002 0.0001 (XXVI)
0.1 (I) 0.0005
0.0005
(XXIII) (XXIII) 0.0002 0.00002
0.000002
Agua marina (Areas costeras) 1.1 (I) (XXII) (XXII)
Sustancia o parámetro
SABOR SELENIO (COMO SELENATO) SOLIDOS DISUELTOS SOLIDOS SUSPENDIDOS SOLIDOS TOTALES SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE METILENO SULFATOS (S04) SULFUROS (COMO H2S) TALIO TEMPERATURA (ºC) 2,3,7,8-TETRACLORODIBENZO -P-DIOXINA (II) 1,1,2,2. TETRACLOREETANO (II) TETRACLOROETILENO (II) TETRACLORURO DE CARBONO (II) TOLUENO TOXAFENO 1,1,1 TRICLOROETANO (II) 1,1,2 TRICLOROETANO (II) TRICLOROETILENO (II) 2,4,6 TRICLOROFENOL (II) TURBIEDAD (UNIDADES ESCALA DE SILICE) ZINC RADIACTIVIDAD: ALFA TOTAL (BG/1) BETA TOTAL (BQ/1)
Fuente de abastecimiento de agua potable
Recreativo con contacto primario
CARACTERISTICO 0.01 500.0 500.0 1000.0
0.02 500.0 (XXXV) 50.0
0.5 500.0 0.2 0.01 CONDICIONES NATURALES+2.5 0.0000000001 (III) 0.002 (III) 0.008 (III) 0.004 (III) 14.3 0.000007 18.4 (III) 0.006 (III) 0.03 (III) 0.01 (III) CONDICIONES NATURALES 5.0 0.1 1.0
Riego agrícola
Pecuar io
0.05 1000.0
130.0
0.00003
0.1 1.0
0.005
Protección de la vida acuática Agua dulce
Agua marina (Areas costeras)
0.008
0.4
(XIX)
(XIX)
0.1 0.005 0.002 0.01 (I) CONDICIONES NATURALES+1.5
0.1 0.002 0.02 (I) CONDICIONES NATURALES+1.5
0.00000001 0.09 (I) 0.05 (I) 0.3 (I) 0.2 (I) 0.0000002 (XII) 0.2 (I) 0.2 (I) 0.01 0.01 (XIX)
0.00000001 0.09 (I) 0.1 (I) 0.5 (I) 0.06 (I) 0.0000002 (XII) 0.3 (I) 0.02 (XIX)
2.0
50.0
(XXXVI)
0.09 (XII)
0.1 1.0
0.1 1.0
0.1 1.0
0.1 1.0
CRITERIOS ECOLOGICOS DE CALIDAD DEL AGUA PARA ACUACULTURA NIVELES MAXIMOS EN MG/1, EXCEPTO CUANDO SE INDIQUE OTRA UNIDAD E S P E C I E PARAMETRO SUSTANCIA COLOR TRANSPARENCIA TURBIEDAD TEMPERATURA PH (XXXI) SOLIDOS SUSPENDIDOS SOLIDOS DISUELTOS OXIGENO DISUELTO (XXX) SALINIDAD ALCALINIDAD DUREZA DIOXIDO DE CARBONO AMONIACO NITROGENO DE N02
UNIDADES VERDE CM UNIDAD DE TURBIEDAD JACKSON ºC
TILAPIA AZUL 45 100
CARGA VERDE 30 - 50
24 - 30 7-8
20 - 30 7 - 8.5
BAGRE
TRUCHA ARCO-IRIS
LANGOSTINO
45
45
15 - 25
20 - 30 6.5 - 8 25 - 70
MG/1
PPM MG/1 MG/1 MG/1 MG/1 MG/1
MOLUSCOS BIVALVOS
15.0
MG/1
MG/1
CAMARON
10 - 15 6.5 - 8
18 - 34 6.5 - 8.0
26 - 30 7.0 - 8.5
75% DEL NIVEL DE SATURACIÓN 12 - 14
6.0
15 - 30 7.5 - 8.8
400 2.1
5
54 - 200 50 - 100
15 100 300
-4
20 - 200 20 - 150 25
7.8
5.0 - 31 5.0 - 200
0.42 0.55
E S P E C I E
27 - 35
150 0.1 2.0
23 - 28
PARAMETRO SUSTANCIA NITROGENO DE NO3 FOSFORO TOTAL COLIFORMES FECALES COLIFORMES TOTALES ALUMINIO ARSENICO BARIO CADMIO CROMO HEXAVALENTE CROMO TRIVALENTE COBRE CIANURO HIERRO PLOMO SILICATOS
UNIDADES MG/1
TRUCHA TILAPIA CARGA BAGRE ARCO-IRIS LANGOSTINO
MG/1 NMP/100 ML.
CAMARON 5.0
MOLUSCOS BIVALVOS
5.0 14, NO MAS DEL 10% DE LAS MUESTRAS DEBE SER MAYOR DE 43 70, NO MAS DEL 10% DE LA MUESTRA DEBE SER MAYOR DE 230
NMP/100 ML
MG/1 MG/1 MG/1 MG/1 MG/1
0.2 1.0 5.0 0.05 0.5
MG/1
1.0
MG/1 MG/1 MG/1 MG/1 MG/1
0.02 0.025 0.5 0.1
0.5 0.6 0.005
0.025
0.06
0.5 0.1
1.0
0.005
0.005 100
ANEXO DE LAS TABLAS I.- El nivel de esta sustancia se obtuvo de multiplicar la toxicidad aguda reportada por 0.01. II.- La sustancia presente persistencial, bioacumulación o riesgos de cáncer, por lo que debe reducirse a un mínimo la exposición humana. III.- El nivel ha sido extrapolado, mediante el empleo de un modelo matemático, por lo que en revisiones posteriores podrá ser modificado a valores menos estrictos. IV.- La alcalinidad natural del cuerpo de agua no debe ser reducida en más de 25%; cuando ésta sea menor o igual a 20 mg/l, no deberán admitirse reducciones inducidas, y V.- El cuerpo de agua debe estar libre de sustancias atribuibles a aguas residuales u otras descargas que: 1.- Formen depósitos que cambien adversamente las características físicas del agua; 2.- Contengan materia flotante como partículas, aceites u otros residuos que den apariencia desagradable; 3.- Produzcan color, olor, sabor o turbiedad, o 4.- Propicien vida acuática indeseable o desagradable; VI.- Para riesgo continuo de los suelos, el agua contendrá como máximo 0.1 mg/l de berilio, excepto por el caso de los suelos alcalinos y de textura fina donde se pueden aplicar concentraciones de hasta 0.5 mg/l. VII.- Los datos indicados para BHC involucran la mezcla de isómeros , y ; VIII.- La toxicidad aguda para organismos de agua dulce multiplicada por 0.01 indica que la concentración del cloroalquil ésteres no debe ser mayor a 2.38 mg/l; IX.- La toxicidad aguda para organismos de agua dulce multiplicada por 0.01 indica que la concentración de ésteres del ácido ftálico no debe ser superior a 0.0094 mg/l; X.- La toxicidad aguda para organismos de agua marina multiplicada por 0.01 indica que la concentración de ésteres del ácido ftálico no debe ser superior a 0.02944 mg/l; XI.- Para riesgo de cultivos sensibles al boro, el agua tendrá como máximo 0.75 mg/l de esta sustancia, excepto para otros cultivos donde se pueden aplicar concentraciones de hasta 3 mg/l; XII.- La concentración promedio de 4 días de esta sustancia, no debe exceder este nivel, más de una vez cada 3 años; XIII.- La concentración promedio de cadmio de 4 días en g/l no debe exceder más de una vez cada 3 años el valor numérico de la siguiente ecuación: Cd (g/l) = e (0.785 z [ln (dureza)] - 3.490) Dureza = mg/l como CaCO3; XIV.- La concentración promedio de una hora de esta sustancia, no debe exceder este nivel, más de un nivel cada 3 años; XV.- La toxicidad aguda de clorobencenos multiplicada por 0.01 indica que la concentración de éstos (excepto diclorobencenos) no debe ser superior a 0.00250 mg/l para proteger a los organismos de agua dulce;
XVI.- La toxicidad aguda de clorobencenos para organismos de agua marina multiplicada por 0.01 indica que la concentración de éstos (excepto diclorobencenos) no debe ser superior a 0.00160 mg/l; XVII.- La concentración promedio de cobre de 4 días en g/l, no debe exceder más de una vez cada 3 años el valor numérico de la siguiente ecuación: Cu (g/l) = e (0.8545[ln (dureza)] - 1.465) Dureza = mg/l como CaCO3; XVIII.- Los organismos no deben exceder de 200 como número más probable en 100 mililitros (NMP/100 ml) en agua dulce o marina, y no más del 10 % de las muestras mensuales deberá exceder de 400 NMP/100 ml; XIX.- Los sólidos suspendidos (incluyendo sedimentables) en combinación con el color, no deben reducir la profundidad del nivel de compensación de la luz para actividad fotosintética en más del 10% a partir del valor natural; XX.- Este nivel considera el uso de agua bajo condiciones medias de textura del suelo, velocidad de infiltración, drenaje, lámina de riesgo empleada, clima y tolerancia de los cultivos a las sales. Desviaciones considerables del valor medio de estas variables pueden hacer inseguro el uso de esta agua. XXI.- La toxicidad aguda de dicloroetilenos para organismos de agua marina multiplicada por 0.01 indica que su concentración no debe ser superior a 0.116 mg/l; XXII.- La toxicidad aguda de dicloroetilenos para organismos de agua marina multiplicada por 0.01 indica que su concentración no debe ser superior a 2.21 mg/l.; XXIII.- La toxicidad aguada de dinitrotoluenos para organismos de agua dulce multiplicada por 0.01 indica que su concentración no debe ser superior a 0.0033 mg/l; XXIV.- La toxicidad aguda de dinitrotoluenos para organismos de agua marina multiplicada por 0.01 indica que su concentración no debe ser superior a 0.0059 mg/l; XXV.- Los fosfatos totales, medidos como fósforo, no deberán exceder de 0.05 mg/l en influentes a lagos o embalses ni de 0.025 mg/l, dentro del lago o embalse, para prevenir el desarrollo de especies biológicas indeseables y para controlar la eutroficación acelerada; Para el caso de ríos y arroyos, se permitirán concentraciones de hasta 0.1 mg/l; XXVI.- La concentración total de gases disueltos no debe ser superior a 1.1 veces el valor de saturación en las condiciones hidrostáticas y atmosféricas prevalecientes; XXVII.- La concentración promedio de níquel de 4 días en g/l no debe exceder más de una vez cada tres años el valor numérico de la siguiente ecuación: Ni (g/l) = e (0.8460 [ln (dureza)] + 1.1645) Dureza = mg/l como CaCO3; XXVIII.- La toxicidad aguda de N nitrosaminas para organismos de agua dulce multiplicada por 0.01 indica que su concentración no debe ser superior a 0.05885 mg/l;
XXIX.- La toxicidad aguda de N-nitrosaminas para organismos de agua marina multiplicada por 0.01 indica que su concentración no debe ser superior a 33 mg/l; XXX.- Para oxígeno disuelto, los niveles establecidos deben considerarse como mínimos; XXXI.- Para el potencial de Hidrógeno (pH), los niveles establecidos deben considerarse como mínimos y máximos; XXXII.- No podrá haber variaciones mayores a 0.2 unidades de pH, tomando como base el valor neutral estacional; XXXIII.- la concentración de plata en g/l no debe exceder del valor numérico dado por la siguiente ecuación: Ag (g/l) = e (1.72 [ln (dureza)] + 6.52) Dureza = mg/l como CaCO3; XXXIV.- La concentración promedio de plomo de 4 días en g/l no debe exceder más de una vez cada 3 años el valor numérico de la siguiente ecuación: Pb (g/l) = e (1.273 [ln (dureza)] - 4.105) Dureza = mg/l como CaCO3; XXXV.- La concentración de sólidos disueltos que no tienen efectos nocivos en ningún cultivo es de 500 mg/l, en cultivos sensibles es de entre 500 y 1000 mg/l en muchas cosechas que requieren de manejo especial es de entre 1000 y 2000 mg/l y para cultivos de plantas tolerantes en suelos permeables es de 2000 y 5000 mg/l requiriendo de un manejo especial. Por otra parte, para la cosecha de frutas sensibles, la Razón de Absorción de Sodio (RAS) debe ser menor o igual que 4 y para forrajes de RAS podrá estar entre 8 y 18. XXXVI.- La concentración promedio de zinc de 4 días g/l no debe exceder más de una vez cada 3 años el valor numérico de la siguiente ecuación: Zn (g/l) = e (0.8473 [ln (dureza)] + 10.3604) Dureza = mg/l como CaCO3; Para la interpretación de las tablas anteriores se tomará en cuenta que: a) Los niveles están referidos a cuerpos de agua; b) La ausencia de datos sobre parámetros y sustancias para ciertos usos, obedece a que el nivel correspondiente no ha sido determinado; c) En los casos en que la columna de parámetro o sustancia, o bien, en las que se establecen los niveles aparezca un número romano, deberá consultarse el anexo de las tablas, y d) Cuando la referencia al número romano se encuentre en la columna correspondiente al parámetro o sustancia, se entenderá que la misma se aplica a todos los niveles correspondientes al parámetro o sustancia de que se trate. Cuando dicha referencia aparezca en cualquier otra columna, se entenderá su aplicación limitada a ese nivel específico.
Artículo 4o.- en la aplicación de los presentes criterios ecológicos de calidad del agua, los métodos de análisis que deben observarse para determinar los niveles de los parámetros y de las sustancias presentes en los cuerpos de agua, son los contenidos en las Normas Oficiales Mexicanas correspondientes, o en su caso, en las que expida la autoridad competente. I. Tratamiento primario..- Los dispositivos en esta etapa, están diseñados para retirar de las aguas negras los sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentables. Esto se logra con la disminución de la velocidad hasta valores del orden de un cm por segundo. En ocasiones, por el tamaño de las partículas en las aguas negras, es necesario hacer un tratamiento preliminar, permitiéndose en este proceso que la velocidad tenga como límite superior hasta 30 cm/s, es decir, la mitad de la velocidad mínima en las redes de aguas negras. Los principales dispositivos para el tratamiento primario son los tanques de sedimentación, alguno de los cuales tiene también la función de servir para la descomposición de los sólidos orgánicos sedimentados. a) Tratamiento preliminar.- El objeto de tratamiento preliminar, es separar de las aguas negras las cantidades excesivas de aceites y grasas, y asimismo, los objetos que pudiesen obstruir o dañar las bombas, o bien, interferir con los procesos subsecuentes del tratamiento, como pueden ser trozos de madera, telas, papel y sólidos inorgánicos pesados como grava, arena e incluso objetos metálicos. Para lograr lo anterior, se utilizan rejas, cribas, desmenuzadores, desarenadores, etc. a.1 Rejas y cribas: Están formadas por barras espaciadas que generalmente tienen claros de 2.5 a 5 cm, y se recomienda que se instalen formando un ángulo entre 40° y 60° con la vertical. Estos elementos se podrán limpiar manualmente o por medio de rastrillos automáticos. a.2 Desmenuzadores: Son dispositivos que sirven para romper o cortar los sólidos, hasta un tamaño tal, que permita su reintegración a las aguas negras sin peligro de obstruir las bombas o tuberías. b) Tanques sépticos.- Deberán diseñarse para mantener las aguas negras a una velocidad muy baja, bajo condiciones anaerobias, por periodos de 12 a 24 hrs.(ver fosas sépticas). c) Tanque de doble acción.- En estos tanques, el contacto entre las aguas negras y los lodos que se digieren anaeróbicamente, queda prácticamente eliminado y disminuye el período de retención. Este tanque también es conocido como tanque Imhoff. d) Tanque de sedimentación simple.- Estos tanque separan los sólidos sedimentables de las aguas negras mediante el proceso de sedimentación. Los sólidos asentados se extraen continuamente, o a intervalos frecuentes, para no dar tiempo a que se desarrolle la descomposición con formación de gases. II.. Tratamiento secundario.- Existen 2 métodos de tratamiento secundario que pueden aplicarse, a saber: Los filtros goteadores y los lodos activados, aunque pueden usarse filtros de arena cuando se desee mayor claridad en el agua. Aunque ambos métodos dependen de los organismos aerobios para llevar a cabo la descomposición, existe entre ellos una diferencia operacional. a) Filtros goteadores o rociadores.- Es un dispositivo que pone en contacto a las aguas negras sedimentarias con cultivos biológicos.
b) Los lodos activados.- En este proceso, como se mencionó anteriormente, los organismos vivos aerobios y los sólidos de aguas negras se mezclan en un ambiente favorable para la descomposición aeróbica de los sólidos. Como el medio ambiente está formado por las mismas aguas negras, la eficacia del proceso depende de que se mantenga continuamente oxígeno en las aguas negras. III. Tratamiento terciario. a) Cloración.- La cloración de las aguas negras consiste en la aplicación de cloro para lograr un propósito determinado. El cloro puede introducirse en forma de gas, de solución acuosa o en forma de hipoclorito de sodio o de calcio, generándose en cualquiera de los casos, mediante el contacto con el agua a tratar, una solución de cloro cuya concentración deberá ser la adecuada para obtener la calidad deseada. 3.5..2 Usos del agua tratada El agua tratada deberá aprovecharse, según lo establece el Reglamento del Servicio de Agua y Drenaje para el Distrito Federal en su artículo 64, conforme al siguiente orden de prelación: a) b) c) d) e) f) g)
h) i) j) k)
Servicios públicos; para riesgo de áreas verdes y llenado de lagos recreativos. Abrevaderos y vida silvestre. Acuacultura. Giros mercantiles. Riego de terrenos de cultivo de forrajes y pastura. Riego de terrenos de productos agrícolas que se consumen crudos que no requieren preparación para su consumo. Esta agua deberá estar libre de contaminantes tóxicos y de organismos patógenos. Recarga de acuíferos mediante pozos de inyección o estanques de infiltración, previo cumplimiento de las normas de calidad de agua potable y especificaciones que fije la autoridad competente en función del origen de las aguas residuales y del uso potencial del acuífero subterráneo. Riego de terrenos particulares y limpieza de patios. Industrial, con fines de equipamiento y limpieza de áreas de servicio. Lavado de vehículos automotores y Otros.
4. ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCION. Con objeto de garantizar que las obras proyectadas, sean éstas para abastecimiento de agua potable, drenaje, bombeo o tratamiento, internas o externas, tengan la calidad y características de seguridad que les permitan cumplir con el fin para el que fueron concebidas, en este capítulo se da el conjunto de especificaciones al que deberá referirse y someterse la realización de todas las actividades en que se fundamente su ejecución material. 4.1 Especificaciones de instalaciones Internas Las especificaciones que se presentan, tienen por objeto establecer los materiales a usar, así como la correcta instalación de cada uno a fin de poder, en el caso del abastecimiento de agua potable, llevar el agua a través de los edificios hasta los puntos de demanda, de tal manera que no existan fugas y desperdicios de agua, y en el caso de instalaciones sanitarias, realizar el desalojo eficiente de las aguas residuales.
En estas normas se presentan los diferentes materiales, la forma de conexión, los casos para los cuales podrán usarse, las características que deberán tener los diferentes accesorios y la forma de instalarse en las edificaciones. 4.1.1 Generalidades Los trabajos relativos a las instalaciones hidráulicas y sanitarias, deberán ajustarse a lo indicado por estas especificaciones. 4.1.2. Calidad de los materiales Por lo que se refiere a la calidad de los materiales, deberá cumplirse, además de lo indicado por estas especificaciones, con lo establecido en las normas de la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. 4.1.3 Especificación de materiales 4.1.3.1 Materiales de cobre A).- Tubería La tubería de cobre será de fabricación nacional, que cumpla con la Norma NOM-W-17-1981. Será del tipo "M" rígido. B).- Conexiones Las conexiones de cobre del tipo para soldar serán de fabricación nacional. C).- Materiales de unión se utilizará soldadura de hielo y pasta fundente, según el uso, de la siguiente forma: C1.- Soldadura de estaño no. 50 Usos: Agua fría Desagües Doble ventilación C2.- Soldadura de estaño no. 95 Usos: Agua caliente D).- Usos Se podrá usar tubería de cobre tipo "M" en los siguientes casos: Agua fría Agua caliente Desagües de hasta 50 mm (cuando así se especifique). Doble ventilación hasta de 50 mm (cuando así se especifique). Redes de protección contra incendio (cuando así se especifique).
4.1.3.2 Material de fierro galvanizado A).- Tubería La tubería de fierro galvanizado será de tipo "A", cédula 40, que cumpla con la norma NOM B-10-1981, de fabricación nacional. B).- Conexiones Las conexiones serán de fierro galvanizado roscadas, que cumplan con la norma NOM H-22-1959. C).- Material de unión En la marca macho, deberá aplicarse compuesto especial marca Hércules o Permatex. Es más recomendable la Cinta de Teflón, la cual debe usarse siempre que se conecte tubería de fierro galvanizado con conexiones o válvulas de cobre o bronce. D).- Usos Agua fría Agua Caliente Redes de Riego Redes de protección contra incendio Desagües Doble ventilación E).- Protección Las tuberías enterradas deberán pintarse con pintura anticorrosiva y deberán ir a 30 cms abajo del nivel de jardines, a menos que se especifique otra profundidad. 4.1.3.3 Material de fierro fundido A).- Tubería La tubería de fierro fundido será de fabricación nacional, que cumpla con la norma NOM-B-64-1978. Las tuberías horizontales que formen el ramaleo de los desagües con diámetros de 51 mm, y mayores, deberán ser de fierro fundido de las marcas antes indicadas a partir de la unión de los desagües de dos muebles para el caso de desagües menores a 100 mm. B).- Conexiones Las conexiones de fierro fundido serán de fabricación nacional que cumplan con la norma NOM B-64-1978. C).- Materiales de unión Dependiendo del tipo de material que se especifique en cualquiera de las marcas nacionales, dado que pueden ser con macho y campana o extremos lisos, se usará:
C1.- Estopa Las piezas de fierro fundido con macho y campana se unirán entre sí calafateando el espacio entre estas, con estopa alquitranada trenzada de primera calidad. C2.- Plomo Las piezas de fierro fundido con macho y campana ya unidas entre si con el calafateo con estopa alquitranada, deberán mantener esta última con un anillo de plomo derretido aplicado en obra y asentado a golpe. El plomo que se utilice deberá cumplir con la norma NOM W-8-1961. C3.- Empaque de neopreno con abrazadera Las piezas de fierro fundido con extremos lisos, se unirán por medio de anillos empaque exteriores de neopreno, que ajustan con los diámetros exteriores de las piezas especiales y la tubería. Estas uniones se complementan con láminas de acero inoxidable corrugada, también en forma de anillo y sujetos a fajillas o flejes integradas a modo de abrazaderas, accionados con abrazaderas con tornillo sin fin. D).- Usos: Instalación sanitaria. 4.1.3.4 Material de PVC. (Cloruro de polivinilo) A).- Tubería La tubería de PVC será de fabricación nacional, que cumpla con la norma NOM-E-12-1978. De acuerdo con lo que se especifique en el proyecto, podrá ser del tipo ANGER (NOM-E-22-2-1978), o tipo CEMENTAR (NOM-E-12-1978). B).- Conexiones Las conexiones de PVC serán de fabricación nacional que cumplan con la norma (NOM-22-2-1978 y NOME-12-1978). C).- Materiales de unión Dependiendo del tipo de material que se especifique en cualquiera de las marcas nacionales dado que pueden ser con macho y campana a extremos lisos, se usará: C1.- Anillos de hule Las piezas de PVC, con macho y campana se unirán entre sí sellando el espacio que queda entre la conexión y el tubo, por medio de anillos de hule, los cuales se deslizan en el macho con la ayuda de un material lubricante, por lo que constituyen una conexión de tipo rápido. Tanto los anillos como el lubricante deberán ser adquiridos al propio fabricante de la tubería (NOM-E-12-1979). Uso: Desagües y ventilaciones.
C2.- Cemento Las piezas de PVC con extremos lisos, se cementarán a las conexiones expresamente fabricadas para cementarse. El cemento deberá ser adquirido al propio fabricante de la tubería (NOM-E-30-1969). Usos: Sistema de riego, desagües y ventilaciones. D).- Protección El tubo de PVC (cloruro de polivinilo), no debe quedar expuesto a los rayos solares por periodos prolongados, ya que estos afectan ciertas propiedades mecánicas del tubo. En el caso de las instalaciones cerradas, la instalación de tubería en la zanja no deberá ser recta entre conexión y conexión, debiendo dejarse amplias curvas entre ellas. El objeto es que los cambios de temperatura no ocasionen que se separe de las conexiones provocando fuertes fugas. La profundidad de las instalaciones de riego no deberá ser mayor de 40 cm, para protegerla de los picos y bieldos. 4.1.3.5 Materiales de acero soldable A).- Tubería A.1).- Las tuberías con diámetros de 51 mm, y menores, serán de fierro negro que cumplan con la norma NOM-B-10-1981, tipo "A", cédula 40, para presiones hasta de 8.8 kg/cm 2 (125lbs/in2) y cédula 80 para presiones hasta 17.6 kg/cm2 (250lbs/in2). A.2).- Las tuberías de 64 mm y mayores, serán de acero sin costura NOM-B-10-1981, de extremos lisos para soldar. Para presiones hasta de 8.8 kg/cm2 (125lbs/in2) y cédula 40, y para presiones mayores hasta 17.6 kg/cm2 se utilizará cédula 80. B).- Conexiones Las conexiones que se utilicen serán de fierro forjado en las cédulas 40 y 80, dependiendo de la tubería que conecten y las presiones de trabajo antes anotadas, que cumplan con la norma NOM-B-214-1969.
C).- Materiales de unión Para las conexiones de fierro negro o acero soldable se usará soldadura eléctrica, empleando electrodos del calibre adecuado de acuerdo con los espesores de la tubería. Estos electrodos serán E-6010 para corriente directa y polaridad invertida.
POSICION: Planta, horizontal, vertical y sobre cabeza. DIAMETRO LARGO CORRIENTE RECOMENDADA EN AMPERES. mm Pulg. mm. Pulg. 3.2 1/8” 35.5 14 70 a 130 4.0 5/32” 35.5 14 110 a 165 4.8 3/16” 35.5 14 140 a 225 6.4 1 /4” 45.7 18 250 a 400 4.1.4
Especificaciones de accesorios
4.1.4.1 Accesorios para desagües A).- Casquillos de plomo Los casquillos de plomo para la instalación de inodoros, coladeras y registros para limpieza, deberán fabricarse en el lugar de obra, con tubería de plomo reforzada de 15.2 kg/m, de tubo de 100 mm de diámetro, que cumple con la norma NOM-W-16-1961. B).- Válvulas de flujo y reflujo Las válvulas de retención para evitar el reflujo de aguas residuales o pluviales deberán ser de fabricación nacional. C).- Charolas de plomo Las charolas de plomo serán fabricadas en el lugar ajustándose a las especificaciones del proyecto en cuanto a dimensiones. Se utilizará lámina de plomo de 1.6 mm, de espesor (1/16”) que cumple con la norma NOMW-31-1956. Se soldarán a un casquillo de plomo con soldadura de estaño de barra del No. 50. 4.1.4.2 Accesorios para servicio contra incendio A).- Tomas siamesas Para inyección de agua que hace el Departamento de Bomberos, las tomas siamesas serán de latón, totalmente cromadas, con leyenda al frente de "Bomberos". Sus dimensiones serán de 101 mm x 64 mm x 64 mm. (4” x 2 ½” x 2 ½”). B).- Gabinetes Los gabinetes metálicos para alojar mangueras, deberán fabricarse en lámina del No. 20 con puerta de cristal corrido o sin el, embisagrada con cerradura y dos llaves, y salvo indicaciones diferentes, acabado con dos manos de pintura anticorrosiva. C).- Mangueras
Las mangueras deberán ser de neopreno y poliester, de 38 mm de diámetro y 30 m., de largo dividida en dos tramos de 15 m cada una, acopladas con coples giratorios embalados de 38 mm de diámetro y montada en pliegues sobre un soporte automático para manguera. D).- Válvula angular La válvula angular deberá ser de latón pulido, de 50 mm de diámetro con asiento intercambiable y probada a 10.5 kg/cm2. La válvula deberá estar conectada a la manguera con un reductor (bushing) de fierro galvanizado de 50 mm x 38 mm y un niple al cual deberá estar sujeto el soporte de la manguera. E).- Extintores Si se especifican extintores dentro del gabinete, éste deberá tener las medidas para contener manguera y extintor. En estos casos éste deberá ser de polvo químico ABC con cartucho interior de gas carbonico, válvula y manguera de descarga. 4.1.4.3 Mangueras flexibles para dilatación o deformaciones A).- Con objeto de poder absorber las dilataciones térmicas en las tuberías del sistema de agua caliente y retorno o para tomar las deformaciones o, movimientos en juntas de construcción entre edificios en todo tipo de líneas, se deben instalar mangueras de acero inoxidable con tramo sencillo MFA-31. B).- Las mangueras tendrán las siguientes longitudes:
DIAMETRO (MM) CONECTORES (CM) CON BRIDAS (CM)
13 85
19 95
25 105
32 115
38 125
50 135
64
75
100
150
200
150
165
190
210
220
Las mangueras se conectarán entre dos codos de 45 para mantenerlas con una curvatura que les permita tomar los movimientos deseados. 4.1.4.4 Mangueras flexibles para eliminar vibraciones A).- Con objeto de poder absorber las vibraciones provocadas por equipos a las tuberías, en todo tipo de líneas, se deben instalar mangueras de acero inoxidable con tramador sencillo MFA1-31. B).- Las mangueras tendrán las siguientes longitudes totales que están en función de su diámetro. DIAMETRO (MM) CONECTORES (CM) CON BRIDAS (CM)
13 25
19 25
25 28
32 30
50 35
64
75
100
150
200
33
33
40
45
48
4.1.5 Localización de tuberías y accesorios Todas las tuberías horizontales necesarias para el servicio en los diferentes núcleos, deberá tratarse de instalar bajo el nivel de la losa del piso a que dan servicio. Las redes principales deberán localizarse entre el plafond y la losa en las zonas de circulación del edificio para facilitar los trabajos de mantenimiento. Deberá evitarse cruzar con tuberías los lugares donde puedan ocasionar molestias al producirse una fuga, tales como habitaciones, lobbys, oficinas o comercios, prefiriéndose para el paso de la tubería lugares como sanitarios, cuartos de máquinas, etc. Debe evitarse instalar tuberías sobre equipos eléctricos o sobre lugares que pueden ser peligrosos para los operarios al ejecutar trabajos de mantenimiento. 4.1.6 Angulo de conexiones entre tuberías Las tuberías horizontales de alimentación deberán conectarse formando ángulos rectos entre sí y el desarrollo de las tuberías deberá ser paralelo a los ejes principales de la estructura. Las tuberías de desagüe deberán instalarse incidiendo con un ángulo de 45° al conectarse los ramales con las troncales y éstas con las principales. La conexión de 45° no requiere que el desarrollo de las tuberías se haga en dicho ángulo desde su origen hasta la conexión con la troncal, deben desarrollarse en forma paralela a los ejes principales de la estructura y únicamente en su conexión deberá incidir en 45°. 4.1.7 Agrupamiento de tuberías Las tuberías que forman las redes principales de alimentación de agua fría, agua caliente, retorno de agua caliente y protección contra incendio, deberán instalarse agrupadas, paralelas, todas en un mismo plano, soportadas sobre travesaños metálicos, y además, deberá establecerse la diferencia entre el servicio al que está orientada cada una de acuerdo con el código de colores que se indica en la tabla 4.1. Las tuberías que forman las redes secundarias,deberán disponerse como se indica para las redes principales, pero alojadas en un plano superior o inferior al plano de las redes principales, con el propósito de permitir el cruzamiento de las tuberías. La conexión de las líneas secundarias con las principales, deberá hacerse en ángulo recto utilizando para ello una “T” con la boca hacia arriba o hacia abajo, de acuerdo con la posición del plano de las redes secundarias. 4.1.8 Separación entre tuberías La separación entre las tuberías paralelas está limitada por la facilidad para ejecutar los trabajos de aislamiento y los de mantenimiento, en los cuales se requiere el espacio que ocupan las herramientas y los movimientos del operario. La tabla puesta a continuación proporcionará una guía de separaciones entre tuberías paralelas. Diámetro Separación
13 50
19 50
Las dimensiones están dadas en milímetros.
25 64
32 64
38 75
50 75
100 100
150 100
200 150
La separación se refiere al espacio necesario a ambos lados de la tubería de mayor diámetro. 4.1.9 Suspensiones y anclajes 4.1.9.1 Tuberías verticales Las tuberías verticales deberán sujetarse de los bordes de las losas o travesaños metálicos por medio de abrazaderas de hierro. Si se sujetan a las losas, dichas abrazaderas deberán anclarse con taquetes expansores. Si se sujetan a travesaños se usarán tornillos de cabeza cuadrada y tuerca. 4.1.9.2 Tuberías horizontales Las tuberías horizontales deberán suspenderse de las trabes, viguetas o de las losas usando abrazaderas de solera de hierro ancladas con taquetes expansores y tornillos. Las tuberías agrupadas se suspenderán de largueros metálicos con tirantes anclados a las losas. 4.1.9.3 Dilatación Los soportes para tuberías de agua caliente deberán estar diseñados de modo que permitan el movimiento producido por la dilatación térmica. 4.1.9.4 Separación de tuberías verticales La separación entre los elementos de suspensión en las tuberías verticales deberá ser igual a la altura de un entrepiso; cuando dicha separación exceda de 3 m. deberá colocarse un soporte intermedio anclado a los muros. En el caso de las tuberías verticales de cloruro de polivinilo (P.V.C.) se requerirá un soporte por cada campana. 4.1.9.5
Separación de tuberías horizontales
La separación entre los elementos de suspensión para las tuberías horizontales se da en la tabla siguiente: Diámetro Longitud 4.1.9.6
13 19 25 32 38 50 64 75 100 1.75 2.00 2.30 2.60 3.00 3.30 3.60 4.00 4.60
Fierro fundido y P.V.C.
Las tuberías de fierro fundido y P.V.C. deberán suspenderse en cada tramo, colocando a la abrazadera cerca de la campana. 4.1.10 Relación con la estructura 4.1.10.1 Pasos Ninguna tubería deberá quedar ahogada en elementos estructurales como trabes, losas, pero si podrán cruzar a través de dichos elementos, en cuyo caso será indispensable dejar preparaciones para el paso de las tuberías. Las preparaciones para tuberías de alimentación de diámetro de 75 mm, y menores se harán
dejando camisas que permitan una holgura igual a dos diámetros de la tubería mayor en el sentido horizontal y un diámetro de la tubería mayor en el sentido vertical.
4.1.10.2 Instalaciones en muros Las tuercas de unión, bridas, juntas de expansión y válvulas deberán quedar fuera de elementos estructurales o muros. Cuando se proyecten válvulas de seccionamiento en zonas empotradas en los muros, deberán quedar alojadas en cajas de lámina con puerta embisagrada. 4.1.11 Prueba de tuberías 4.1.11.1 Instalaciones hidráulicas Las instalaciones hidráulicas deberán ser probadas con agua al doble de la presión de trabajo, pero en ningún caso a una presión menor de 8.8 kg/cm 2 (125 lbs). La duración mínima de la prueba será de 24 hrs y después deberán dejarse cargadas las tuberías soportando la presión del trabajo hasta la colocación de muebles y equipos. 4.1.11.2 Instalaciones sanitarias Las tuberías de fierro fundido, acero soldable y P.V.C. para desagües y ventilación deberán ser probadas a la presión de 1 kg/ cm2 (10 m de columna de agua). La duración mínima de la prueba será de 30 minutos. Podrán hacerse estas pruebas por secciones con el objeto de obtener fácilmente la presión de prueba y evitar que se prolongue la duración de la misma, lo cual puede ser perjudicial para las retocadas de estopa y plomo de las tuberías de fierro fundido. 4.1.12 Instalación de tuberías 4.1.12.1 Tuberías de cobre A. Cortes Las tuberías podrán cortarse con seguetas de diente fino o con cortador de cuchillas, en ambos casos el corte deberá ser perfectamente perpendicular al eje del tubo y deberán limarse los bordes para evitar que se reduzca la sección del tubo. B. Ajuste conexiones Las tuberías de cobre soldable deben ajustarse correctamente en las conexiones; ambas deberán corregirse con herramientas dimensionales y lijarse hasta obtener un perfecto ajuste, la lija a emplear será del tipo esmeríl. C. Soldadura La soldadura debe llenar todo el espacio que tiene la conexión para recibir el tubo. Debe aplicarse la cantidad necesaria para cada soldadura, evitando que escurran de las tuberías, cantidades excedentes.
D. Sobrecalentamiento No deberán requemarse las conexiones ni el tubo durante el calentamiento. Las piezas requemadas deberán reponerse por otras nuevas. E. Dobleces En ningún caso se aceptarán dobleces en las tuberías de cobre, debiendo emplearse siempre conexiones soldables. 4.1.12.2 Tuberías de fierro fundido A. Proporciones materiales de unión Las uniones entre tubería y conexiones deberán hacerse con las cantidades de materiales indicados en la siguiente tabla: DIAMETRO
ESTOPA
50 mm. 100 mm. 150 mm. 200 mm.
200 grs. 300 grs. 400 grs. 600 grs.
LONGITUD DE TRENZA 90 cms. 150 cms. 225 cms. 285 cms.
PLOMO 0.400 kg. 0.800 kg. 1.200 kg. 1.800 kg.
B. Herramientas Para la ejecución del trabajo deberá usarse herramientas apropiadas para retacar, fundir, vaciar y asentar. No deben usarse cinceles ni herramientas cortantes para colocar la estopa y el plomo. C. Angulos Todas las conexiones para desagües serán en 45°. Podrán usarse conexiones en ángulo recto en cambios de dirección de horizontal a vertical o en tuberías de ventilación. D. Pendientes Debe darse una pendiente uniforme en todo un ramal y en todo troncal según proyecto. E. Contrapendientes No deben existir tramos horizontales o con pendientes contrarias, por corto que sea el tramo. F. Registros de limpieza En los lugares indicados en el proyecto deberán colocarse tapones de registro roscados a nivel de piso terminado o bien en ductos o plafones registrables.
Los registros de limpieza que haya necesidad de colocar en pisos de pasillos o locales sanitarios, deberán ser cromados. 4.1.12.3 Tuberías de P.V.C. (unión espiga - campana con anillo de hule) A. Cortes Las tuberías deberán cortarse en las longitudes estrictamente necesarias para evitar deformaciones en las instalaciones. Se deberá tener la precaución de almacenar estas tuberías a la sombra y a la temperatura ambiente a fin de tener un control lo más exacto posible en sus dimensiones, dado lo alto de su coeficiente de dilatación. B. Holgura Al instalar las tuberías y conexiones de P.V.C., deberá preverse una holgura de aproximadamente 1 cm, por campana de manera que la dilatación axial se absorba por estas holguras y no cause deformación en las instalaciones. C. Pendientes Debe darse una pendiente uniforme en todo un ramal y en cada troncal. D. Contrapendientes No deben existir tramos horizontales o con pendientes contrarias, por corto que sea el tramo. E. Registros de limpieza En los lugares indicados en el proyecto deberán colocarse tapones de registro roscados a nivel de piso terminado o bien en ductos o plafones registrables. 4.1.12.4 Tuberías de P.V.C. para cementar A. Corte Para efectuar esta operación, se utiliza una segueta D serrucho. Los cortes deben hacerse lo más recto posible a escuadra, con el fin de facilitar luego la.inserción de las piezas que se van a cementar. B. Eliminación de rebordes Se deben eliminar todos los rebordes que pudieran quedar al realizar el corte. Esto se puede lograr con una cuchilla afilada o una lima. Un corte recto y libre de rebordes asegura una unión bien hecha. Es recomendable hacer un chaflán en el tubo para que las filas no arrastren el pegamento al insertar el tubo. C. Limpieza Deben limpiarse perfectamente las dos superficies que se van a cementar, aunque éstas estén aparentemente limpias. Se recomienda utilizar Primer, para este efecto, o simplemente con un trapo impregnado de acetona.
D. Cementado Una vez efectuada la limpieza, se aplica el pegamento tanto en la extremidad del tubo, como en el interior de la conexión. La cantidad de pegamento que se aplique debe ser la adecuada ya que tan perjudicial es el exceso de cemento, como la falta de éste. Después de la aplicación de pegamento, se introduce el tubo en la conexión hasta que éste tope y se gira un cuarto de vuelta a f in de distribuir mejor el cemento. Se limpia cuidadosamente el exceso de pegamento y se deja secar de acuerdo con los, siguientes datos: TUBERIAS 13 a 32 mm 38 a 75mm (para trabajar a presiones en kg/cm2.) (menos de ...) 12.5 12.5-24.6 12.5 12.5 – 24.6 1 Hr 6 Hr 2 Hr 12 Hr
100
a
200mm
12.5 6 Hr
12.5 – 24.6 14 Hr
Toda la operación desde la aplicación del pegamento hasta la terminación de la unión, debe hacerse lo más rápidamente posible y no durar más de un minuto. E. Recomendaciones E.1).- Antes de aplicar el pegamento, pruebe la unión entre tubo y conexión. Este debe penetrar fácilmente entre 1/3 y 2/3 de profundidad de la conexión, después de lo cual ajusta medida con medida. E.2).- No haga la unión si la tubería o la conexión están húmedas. Evite trabajar bajo la lluvia. E.3).- El recipiente del pegamento debe mantenerse tapado mientras no se está aplicando el pegamento. E.4).- Al terminar la operación del cemento limpie la brocha con acetona. E.5).- Efectúe la prueba de presión antes de tapar la tubería, respetando el tiempo de secado. F. Cepas Las zanjas o cepas deben ser suficientemente amplias que permitan el acomodo de la tubería, recomendándose un ancho mínimo de 40 cms, más el diámetro de la tubería. En lugares donde no se encuentran cargas excesivas debe tener un mínimo de 40 cms, más el diámetro de la tubería que va a colocarse. Si sobre la tubería van a pasar vehículos pesados, es recomendable como mínimo 80 cm. Si el fondo de la cepa es rocoso o de otro material duro, es necesario formar una cama de 10 cms, de arena o tierra. En el relleno de la cepa debe utilizarse material libre de piedras y objetos punzocortantes.
La tubería no debe colocarse en línea recta, sino formando una amplia curva que toque en los extremos y el centro ambos lados de la cepa. 4.1.12.5 Tuberías de fierro galvanizado A. Roscas Las dimensiones de las roscas, deberán ser las que exige la norma ASA-B2-1, es decir del tipo standard. B. Herramienta Para tubo de 50 mm se usarán tarrajas a mano y para mayores herramientas motorizadas. C. Limpieza de roscas Las uniones roscadas deberán hacerse limpiando perfectamente las cuerdas del tubo y de las conexiones para librarlas de rebabas, y protegerlas con un preparado anticorrosivo que le sirva de lubricante al hacer el ajuste. D. Ajuste de conexiones El ajuste de las uniones se deberá hacer sin marcar profundamente la tubería y las conexiones con los dientes de la herramienta. E. Aplicación de sellante El sellante especificado en el capítulo de especificaciones generales será aplicado sobre las roscas macho y eliminando de las conexiones el excedente una vez que haya sido probada la tubería. 4.1.13
Suministro y colocación de tinacos
Se entenderá por suministro e instalación de tinacos, el conjunto de operaciones para suministrar, colocar, conectar y dejar en condiciones de operabilidad satisfactoria, los depósitos destinados a almacenamiento de agua en edificaciones, los que quedarán en la ubicación y a las líneas y niveles señalados en el proyecto. Los tinacos de asbesto-cemento deberán de cumplir con la Norma D.G.N. C29-1954. Capacidad y Peso.- El peso y la capacidad real de los tinacos, deberá figurar en los catálogos y listas de precios del fabricante, con una tolerancia de 5% en más o en menos. Presi6n hidrostática.- Todo tinaco deberá resistir una presión hidrostática equivalente a 2 (dos) veces su altura. Impermeabilidad.- Los tinacos de asbesto-cemento deberán ser impermeables, y no acusarán transmisión aun cuando sean sometidos a la prueba de impermeabilidad señalada en la Norma D.G.N C29-1954. 4.1.14 Suministro y colocación de fosa séptica Las fosas sépticas, en su funcionamiento, deberán cumplir con lo fijado en el reglamento de la Dirección General de Ingeniería Sanitaria de la Secretaría de Salubridad y Asistencia, y cuando se indique en el proyecto, llevarán cámaras de oxidación. La fosa séptica será fabricada y se instalará en la siguiente forma:
-
Se ejecutará una excavación con afine del fondo de la misma, adecuada para alojarla al nivel que se indique.
-
Se tenderá una plantilla de pedacería de tabique o grava con mortero de cal, en proporción uno a cinco (1:5).
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Se colocará la fosa séptica cuidando de que asiente en toda la superficie de su base.
-
Se procederá a rellenar la excavación con los materiales que se autoricen, compactando con pisón de mano por capas de veinte (20) centímetros de espesor hasta alcanzar el nivel adecuado para conectar los tubos de carga y descarga, y complementando el relleno hasta cubrir la fosa séptica con un colchón mínimo de treinta (30) centímetros de espesor.
4.1.15 Registros de albañal Los registros de albañal, son pequeñas cajas o estructuras que tienen acceso a los albañales del interior de los predios, permiten la inspección de esos albañales y la introducción de varillas u otros dispositivos semejantes para la limpieza de los mismos. Cuando tales albañales sean muy profundos, las dimensiones de los registros deberán ser tales que permitan el acceso y maniobra de un operario. La construcción de los registros para albañal se sujetará a lo señalado en el proyecto, y sus dimensiones normales serán del orden de 60 x 60 cm. o un mínimo de 60 x 40 cm, variando su profundidad en función de la configuración del terreno y de la pendiente del albañal. Terminada la excavación, se consolidará el fondo y se construirá sobre el mismo una plantilla de cimentación, procediéndose después a la construcción de una base de concreto simple de las características que señale el proyecto. En el proceso del colado de la base, se formarán las medias cañas del albañal, bien sea empleando cerchas o tubos cortados por su plano medio longitudinal en los tramos rectos, y con cerchas o tabique recocido en los tramos curvos. Sobre la base de concreto, se desplantarán y construirán los muros de tabique recocido del espesor que fije el proyecto, los que formarán los lados de la caja del registro y que serán llevados hasta un nivel de 10 (diez) cm abajo del correspondiente al piso o pavimento definitivo. La superficie interior de los muros laterales de la caja del registro, deberá repellarse y aplanarse por medio de mortero; los registros para albañal serán construidos en las ubicaciones y a las líneas y niveles señalados en el proyecto. Las tapas para registros serán construidas en la forma y dimensiones que correspondan al registro en que serán colocadas, y en su fabricación se seguirán las normas siguientes: a).- Por medio de fierro ángulo de 50.8 mm, por 6 mm de espesor, se formará un marco rectangular de las dimensiones de la tapa del registro. Dentro del vano del marco, se colocará una retícula rectangular u ortogonal formada por alambrón de 5 mm. (1/4”) de diámetro, en cantidad igual a la señalada en el proyecto y nunca menor que la necesaria para absorber los esfuerzos por temperatura del concreto que se colará dentro del marco. Los extremos del alambrón deberán quedar soldados al marco metálico.
Terminado el armado o refuerzo, se colará dentro del marco un concreto de la resistencia señalada en el proyecto. b).-La cara aparente de la tapa del registro, deberá acabarse con los mismos materiales, aparejo de la junta y colores del terminado que de acuerdo con el proyecto se vaya a dar al piso o pavimento definitivo. c).- Al terminar el colado de la tapa del registro, se proveerá de un dispositivo especial que facilite introducir en él una llave o varilla que permita levantarla una vez instalada sobre el registro. d).-Tanto la cara aparente de la tapa del registro como el dispositivo instalado en la misma, deberán quedar al nivel correspondiente al piso o pavimento. Los muros de la caja del registro serán rematados por medio de un contramarco, formado por fierro ángulo de las mismas dimensiones del empleado para fabricar el marco. En cada esquina del contramarco, se le soldará una ancla formada con solera de fierro de 7 (siete) cm de largo por 25.4 mm. (1”) de espesor. Los anclajes del contramarco irán fijos a los muros de la caja del registro, y quedarán ahogados en mortero de cemento del mismo empleado en la construcción de la caja. 4.1.16 Instalación de muebles sanitarios Se entenderá por instalación de muebles sanitarios, el conjunto de operaciones que deberán ejecutarse para colocar, amacizar, conectar y probar cada una de las piezas de servicio sanitario señaladas en el proyecto, dejándolas en condiciones de funcionar. Cada uno de los muebles sanitarios se instalará en los sitios, líneas y niveles señalados en el proyecto. Las llaves de agua de los muebles sanitarios que sean instalados en las obras de acuerdo con lo señalado en el proyecto, deberán cumplir con los requisitos mínimos de calidad y funcionamiento estipulados en la Norma Oficial D.G.N B68-1954 de la Secretaría de Industria y Comercio. En términos generales, la instalación de un mueble sanitario comprenderá algunas o todas las operaciones cuya descripción y forma de ejecutar se señala a continuación: a).- En los lienzos de los muros correspondientes, se prepararán las cajas necesarias para recibir sólidamente los apoyos del mueble correspondiente. b).-En su caso, en los pisos o pavimentos se ejecutarán las perforaciones en que quedarán alojadas las pijas, anclas o tornillos que sujetarán sólidamente el mueble al piso. c).- Entre la superficie de contacto del lienzo del muro o pavimento y la superficie de contacto del mueble, se colocará la cama de mastique, plomo o cualquier otro material que estipule el proyecto, con la finalidad de conseguir hermeticidad en la junta de unión. d).-Se instalará y conectará el lote completo de conexiones y/o piezas especiales, necesarias y suficientes, para conectar las llaves de servicio del mueble sanitario a la correspondiente salida de servicio de la red de alimentación de agua. Todas las conexiones deberán quedar herméticas. e).- Instalación y conectado del lote completo de conexiones y/o piezas especiales como cespools, tubos de plomo, coladeras, etc., que sean necesarias y suficientes para conectar herméticamente la descarga del mueble sanitario con el desagüe de servicio correspondiente de la red de albañal.
f).- Se ejecutarán todos los trabajos de plomería auxiliares que sean necesarios para la correcta instalación y buen funcionamiento de los muebles. g).-Se hará la prueba de funcionamiento de cada mueble instalado en las obras y se corregirán todos los defectos que ocurrieren. h).-La obra falsa que se hubiere empleado como apoyo para sostener en su sitio los muebles sanitarios, no será retirada hasta que haya fraguado el mortero empleado para el empotramiento y amacizado de los mismos. 4.2 Especificaciones para Instalaciones Externas En este subcapítulo, para cada uno de los principales conceptos que integran la ejecución material del tipo de obras cuyo análisis y proyecto ha sido explicado, se dan las especificaciones en que deberá fundamentarse el desarrollo de las actividades inherentes a los mismos, presentándose divididas en los tres grupos siguientes: -
Especificaciones correspondientes a conceptos que, en términos generales, son comunes a la realización de obras para abastecimiento de agua potable y alcantarillado.
-
Especificaciones para llevar a cabo trabajos que sólo tienen relación con obras para abastecimiento de agua potable.
-
Especificaciones para la ejecución de actividades que sólo corresponden a obras de alcantarillado.
4.2.1. Especificaciones generales 4.2.1.1 Trazo y corte con cortadora de disco en pavimento asfáltico y pavimento hidráulico. Esta actividad se deberá realizar con cortadora de disco o equipo similar que garantice los alineamientos requeridos de acuerdo con el proyecto, debiendo ser vertical y realizando el corte hasta la profundidad necesaria. 4.2.1.2 Construcción de base de grava cementada. Previamente a la reposición de un pavimento asfáltico o hidráulico, se construirá una base de grava cementada cuyo espesor será comúnmente de 20 cm. 4.2.1.3 Construcción de empedrado en seco. Se entenderá por construcción de empedrado en seco, el conjunto de operaciones consistentes en reponer los que hubieran sido removidos para la apertura de zanjas; en esta construcción se deberá utilizar el material producto de la ruptura. 4.2.1.4 Ruptura de empedrado.
Este tipo de obra se deberá efectuar con especial cuidado, a fin de seleccionar al máximo el material extraído de la ruptura con el propósito de su posterior aprovechamiento en la reposición. Comprende la extracción del empedrado y su remoción. 4.2.1.5 Ruptura de pavimento adoquinado, asfáltico de concreto. Al llevarse a cabo este tipo de trabajos, se procurará en todos los casos efectuar la ruptura evitando al máximo perjudicar el pavimento restante y molestias a la población. Comprende la ejecución de todos los trabajos necesarios para la ruptura y su remoción a un sitio donde no interfiera ni dificulte la ejecución de los trabajos. 4.2.1.6 Empedrado junteado con mortero cemento arena 1:5 Se entenderá por construcción de empedrado en seco, el conjunto de operaciones consistentes en reponer los que hubieran sido removidos para la apertura de zanjas; en esta construcción se deberá utilizar el material producto de la ruptura. 4.2.1.7 Pavimento adoquinado junteado con mortero cemento arena 1:3. Se entenderá por construcción de pavimento adoquinado, las operaciones consistentes en construir los que hubieran sido removidos para la apertura de zanjas; el pavimento deberá quedar al mismo nivel que el original, evitando la formación de topes o depresiones, para lo cual deberá hacerse después que el relleno de las zanjas haya adquirido su máxima consolidación y no experimente asentamientos posteriores. 4.2.1.8 Pavimento asfáltico. La reposición del pavimento asfáltico se hará sobre una base compacta. En la reposición del pavimento se podrán fabricar mezclas asfálticas de materiales pétreos y productos asfálticos en el lugar mismo de la obra, empleando conformadoras o mezcladoras ambulantes. Las mezclas asfálticas formarán una carpeta compacta con el mínimo de vacíos, ya que se usan materiales graduados para que sea uniforme y resistente a las deformaciones producidas por las cargas, y prácticamente impermeable. El material pétreo deberá constar de partículas sanas de material triturado, exentas de materias extrañas y su granulometría debe cumplir las especificaciones para materiales pétreos en mezclas asfálticas. No se deberán utilizar agregados cuyos fragmentos sean en forma de lajas, que contengan materia orgánica, grumos arcillosos o más de 20% de fragmentos suaves. Los materiales asfálticos deben reunir los requisitos establecidos por las Especificaciones de Petróleos Mexicanos. La mezcla deberá prepararse a mano o con máquina mezcladora y colocarse en capas de espesor inferior al definitivo; independientemente de que se use mezcla en frío o caliente, deberá compactarse de inmediato, ya sea con pizón o con plancha o equipo similar pero adecuado al proyecto. El acabado deberá ser igual al del pavimento existente. 4.2.1.9 Pavimentos o banquetas de concreto.
La construcción o reposición de pavimento o banquetas de concreto, se hará sobre una base compactada y comprende la fabricación, colado, vibrado y curado, con curacreto o similar, de concreto con la resistencia que se señale en cada concepto. El acabado deberá ser igual al existente. (Liso o rayado). 4.2.1.10 Desmontes. Este trabajo consiste en efectuar alguna, algunas o todas las operaciones siguientes: cortar, desenraizar, quemar y retirar de los sitios de construcción, los árboles, arbustos, hierbas o cualquier vegetación comprendida dentro del derecho de vía, las áreas de construcción y los bancos de préstamo indicados en los planos. Estas operaciones pueden ser efectuadas indistintamente a mano o mediante el empleo de equipos mecánicos. Toda la materia vegetal proveniente del desmonte, deberá colocarse fuera de las zonas destinadas a la construcción, dentro del derecho de vía y en la zona de libre colocación. Se entenderá por zona de libre colocación, la faja de terreno comprendida entre la línea límite de la zona de construcción y una línea paralela a ésta distante 60 (sesenta) metros. El material aprovechable proveniente del desmonte, será propiedad de la DGCOH y deberá ser estibado en los sitios que indique el supervisor. Todo el material no aprovechable deberá ser quemado, tomándose las precauciones necesarias para evitar incendios. Los daños y perjuicios a propiedad ajena producidos por trabajos de desmonte efectuados indebidamente dentro o fuera del derecho de vía o de las zonas de construcción, serán de la responsabilidad del Contratista. Las operaciones de desmonte deberán efectuarse invariablemente en forma previa a los trabajos de construcción, con la anticipación necesaria para no entorpecer el desarrollo de éstos. 4.2.1.11 Despalme. Se entenderá por despalme, la remoción de las capas superficiales de terreno natural, cuyo material no sea aprovechable para la construcción, que se encuentren localizadas sobre los bancos de préstamo. También se entenderá por despalme la remoción de las capas de terreno natural que no sean adecuadas para la cimentación o desplante de un terraplén, y en general, la remoción de capas de terreno inadecuadas para construcciones de todo tipo. Se denominará banco de préstamo el lugar del cual se obtengan materiales naturales que se utilicen en la construcción de las obras. Previamente a este trabajo, la superficie de despalme deberá haber sido desmontada. El material producto del despalme deberá ser retirado fuera de la superficie del banco de préstamo que se va a explotar y colocado en la zona de libre colocación. 4.2.1.12 Limpieza y trazo en el área de trabajo Se entenderá por limpieza y trazo, a las actividades involucradas con la limpieza del terreno de maleza, basura, piedras sueltas, etc., y su retiro a sitios donde no entorpezcan la ejecución de los trabajos; asimismo,
en el alcance de este concepto, está implícito el trazo y la nivelación instalando bancos de nivel y el estacado necesario en el área por construir. 4.2.1.13 Excavación de zanjas Se entenderá por "excavación de zanjas", la que se realice según el proyecto para alojar la tubería de las redes de agua potable y alcantarillado, incluyendo las operaciones necesarias para amacizar o limpiar la plantilla y taludes de las mismas, la remoción del material producto de las excavaciones, su colocación a uno o a ambos lados de la zanja disponiéndolo en tal forma que no interfiera con el desarrollo normal de los trabajos, y la conservación de dichas excavaciones por el tiempo que se requiera para la instalación satisfactoria de la tubería. Incluye igualmente las operaciones que deberán efectuarse para aflojar el material, manualmente o con equipo mecánico, previamente a su excavación cuando se requiera. El producto de la excavación se depositará a uno o a ambos lados de la zanja, dejando libre en el lado que fije el supervisor, un pasillo de 60 (sesenta) cm entre el límite de la zanja y el pie del talud del bordo formado por dicho material, debiéndose conservar este pasillo libre de obstáculos. Las excavaciones deberán ser afinadas en tal forma, que cualquier punto de las paredes de las mismas no diste, en ningún caso, más de 5 (cinco) cm de la sección de proyecto, cuidándose que esta desviación no se repita en forma sistemática. El fondo de la excavación deberá ser afinado minuciosamente, a fin de que la tubería que posteriormente se instale en la misma, quede a la profundidad señalada y con la pendiente de proyecto. Las dimensiones de las excavaciones que formarán las zanjas variarán en función del diámetro de la tubería que será alojada en ellas. La profundidad de la zanja será medida hacia abajo a contar del nivel natural del terreno, hasta el fondo de la excavación. El ancho de la zanja será medido entre las dos paredes verticales paralelas que la delimitan. El afine de los últimos 10 (diez) cm del fondo de la excavación, se deberá efectuar con la menor anticipación posible a la colocación de la tubería. Cuando la excavación de zanjas se realice en material común, para alojar tuberías de concreto que no tenga la consistencia adecuada a juicio del supervisor, la parte central del fondo de la zanja se excavará en forma redondeada de manera que la tubería apoye sobre el terreno en todo el desarrollo de su cuadrante inferior y en toda su longitud. A este mismo efecto de bajar la tubería a la zanja o durante su instalación, deberá excavarse en los lugares en que quedarán las juntas, cavidades o "conchas" que alojen las campanas o cajas que formarán las juntas. Esta conformación deberá efectuarse inmediatamente antes de tender la tubería. El supervisor deberá vigilar que desde el momento en que inicie la excavación, hasta que se termine el relleno de la misma, incluyendo el tiempo necesario para la colocación y prueba de la tubería, no transcurra un lapso mayor de 7 (siete) días de calendario. Cuando la excavación de zanjas se realice en roca fija, se permitirá el uso de explosivos, siempre que no altere el terreno adyacente a las excavaciones y previa autorización por escrito del supervisor. El uso de explosivos se restringirá en aquellas zonas en que su utilización pueda causar perjuicios a las obras, o bien cuando por usarse explosivos dentro de una población, se causen daños o molestias a sus habitantes.
Cuando la resistencia del terreno o las dimensiones de la excavación sean tales que pongan en peligro la estabilidad de las paredes de la excavación, el supervisor ordenará la colocación de los ademes y puntales que juzgue necesarios para la seguridad de las obras, la de los trabajadores o que exijan las leyes o reglamentos en vigor. El supervisor está facultado para suspender total o parcialmente las obras cuando considere que el estado de las excavaciones no garantiza la seguridad necesaria para las obras y/o los trabajadores, hasta en tanto no se efectúen los trabajos de ademe o apuntalamiento. Para la clasificación de las excavaciones por cuanto a la dureza del material, se entenderá por "material común" la tierra, arena, grava, arcilla y limo, o bien todos aquellos materiales que puedan ser aflojados manualmente con el uso del zapapico, así como todas las fracciones de roca, piedras sueltas, peñascos, etc., que cubiquen aisladamente menos de 0.75 de metro cúbico y en general todo tipo de material que no pueda ser clasificado como roca fija. Se entenderá por "roca fija" la que se encuentra en mantos con dureza y contextura que no pueda ser aflojada o resquebrajada económicamente sino con el uso previo de explosivos, cuñas o dispositivos mecánicos de otra índole. También se consideran dentro de esta clasificación aquellas fracciones de roca, piedra suelta o peñascos que cubiquen aisladamente más de 0.75 de metro cúbico. Cuando el material común se encuentre entremezclado con la roca fija en una proporción igual o menor al 25% del volumen de ésta, y en tal forma que no pueda ser excavado por separado, todo el material será considerado como roca fija. Para clasificar material se tomará en cuenta la dificultad que haya presentado para su extracción. En caso de que el volumen por clasificar esté compuesto por volúmenes parciales de material común y roca fija, se determinará en forma estimativa el porcentaje en que cada uno de éstos materiales interviene en la composición del volumen total. 4.2.1.14 Excavación para estructuras Se entenderá por excavación para estructuras, las que se realicen para cimentación, incluyendo las operaciones necesarias para amacizar o limpiar la plantilla o taludes de la misma, la remoción del material producto de las excavaciones a la zona de libre colocación disponiéndolo en tal forma que no interfiera con el desarrollo normal de los trabajos, y la conservación de dichas excavaciones por el tiempo que se requiera para la construcción satisfactoria de las estructuras correspondientes. Incluyen igualmente las operaciones que deberán efectuarse para aflojar el material previamente a su excavación. Las excavaciones deberán efectuarse de acuerdo con los datos del proyecto, afinándose en tal forma que ninguna saliente del terreno penetre más de 1 (uno) cm dentro de las secciones de construcción de las estructuras. Se entenderá por zona de colocación libre, la comprendida entre alguna, algunas o todas las líneas de intersección de los planos de las excavaciones con la superficie del terreno, y las líneas paralelas a ellas distantes 20 (veinte) metros. Cuando los taludes o plantilla de las excavaciones vayan a recibir mamposterías o vaciado directo de concreto, deberán ser afinadas hasta las líneas o niveles del proyecto, en tal forma que ningún punto de la sección excavada diste más de 10 (diez) cm del correspondiente de la sección del proyecto; cuando las
excavaciones se efectúen en roca fija, dicha tolerancia se determinará de acuerdo con la naturaleza del material excavado. El afine de las excavaciones para recibir mamposterías o el vaciado directo de concreto en ellas, deberá hacerse con la menor anticipación posible al momento de construcción de las mamposterías o al vaciado del concreto, a fin de evitar que el terreno se debilite o altere por el intemperismo. Cuando las excavaciones no vayan a cubrirse con concreto o mamposterías, se harán con las dimensiones mínimas requeridas para alojar o construir las estructuras, con un acabado esmerado hasta las líneas o niveles previstos en el proyecto y con una tolerancia en exceso de 25 (veinticinco) cm. al pie de los taludes que permita la colocación de formas para concreto cuando esto sea necesario. La pendiente que deberán tener los taludes de estas excavaciones, será determinada en la obra por el supervisor según la naturaleza o estabilidad del material excavado, considerándose la sección resultante como sección de proyecto. Cuando las excavaciones se realicen en roca fija, se permitirá el uso de explosivos, siempre que no altere el terreno adyacente a las excavaciones y previa autorización por escrito del supervisor. El material producto de las excavaciones podrá ser utilizado, según el proyecto y/o las órdenes del supervisor, en rellenos u otros conceptos de trabajo de cualquier lugar de las obras. 4.2.1.15 Plantillas apisonadas Cuando a juicio del supervisor el fondo de las excavaciones donde se instalarán tuberías, no ofrezca la consistencia necesaria para sustentarlas y mantenerlas en su posición en forma estable, o cuando la excavación haya sido hecha en roca que por su naturaleza no haya podido afinarse en grado tal que la tubería tenga el asiento correcto, se construirá una plantilla apisonada de 10 cm. de espesor mínimo, hecha con material adecuado para dejar una superficie nivelada para una correcta colocación de la tubería. La plantilla se apisonará hasta que el rebote del pisón señale que se ha logrado la mayor compactación posible, para lo cual, al tiempo del apisonado, se humedecerán los materiales que forman la plantilla para facilitar su compactación. Asimismo, la plantilla se podrá apisonar con pisón metálico o equipo, hasta lograr el grado de compactación estipulado. La parte central de las plantillas que se construyan para apoyo de tuberías de concreto, será construida en forma de canal semicircular para permitir que el cuadrante inferior de la tubería descanse en todo su desarrollo y longitud sobre la plantilla. Las plantillas se construirán inmediatamente antes de tender la tubería, y previamente a dicho tendido, el contratista deberá recabar el visto bueno del supervisor para la plantilla construida, ya que en el caso contrario éste podrá ordenar, si lo considera conveniente, que se levante la tubería colocada y los tramos de plantilla que considere defectuosos y que se construyan nuevamente en forma correcta. 4.2.1.16 Relleno de excavaciones de zanjas Se entenderá por "relleno sin compactar", el que se haga por el simple depósito del material para relleno, con su humedad natural y sin compactación alguna salvo la natural que produce su propio peso.
Se entenderá por "relleno compactado", aquel que se forme colocando el material en capas sensiblemente horizontales, del espesor que señale el supervisor, pero en ningún caso mayor de 15 (quince) cm. y con la humedad que requiera el material, de acuerdo con la prueba Proctor, para su máxima compactación. Cada capa será compactada uniformemente en toda su superficie mediante el empleo de pisones de mano o neumático hasta obtener la compactación requerida. Así, por relleno de excavaciones de zanjas se entenderá el conjunto de operaciones que deberán ejecutarse para rellenar, hasta el nivel original del terreno natural o hasta los niveles señalados por el proyecto, las excavaciones que se hayan realizado para alojar las tuberías de redes de agua potable y alcantarillado, así como las correspondientes a estructuras auxiliares. No se deberá proceder a efectuar ningún relleno de excavación sin antes obtener la aprobación por escrito del supervisor, pues en caso contrario, éste podrá ordenar la total extracción del material utilizado en rellenos no aprobados por él. La primera parte del relleno se hará invariablemente empleando en ella tierra libre de piedras, y deberá ser cuidadosamente colocada y compactada a los lados de los cimientos de estructuras y abajo y a ambos lados de las tuberías. En el caso de cimientos y de estructuras, este relleno tendrá un espesor mínimo de 60 (sesenta) cm, y cuando se trate de tuberías, este primer relleno se continuará hasta un nivel de 30 (treinta) cm arriba del lomo superior del tubo o según proyecto. Después se continuará el relleno empleando el producto de la propia excavación, colocándolo en capas de 20 (veinte) cm. de espesor como máximo que serán humedecidas y apisonadas. Cuando por la naturaleza de los trabajos no se requiera un grado de compactación especial, el material se colocará en las excavaciones, apisonándolo ligeramente, en capas sucesivas de hasta 20 (veinte) cm de espesor, y de esta manera se llenará la excavación dejando sobre de ella un montículo de material con altura de 15 (quince) cm. sobre el nivel natural del terreno. Cuando el proyecto así lo señale, el relleno de excavaciones deberá ser efectuado en forma tal que cumpla con las especificaciones de la técnica "Proctor" de compactación, para lo cual el supervisor ordenará el espesor de las capas, el contenido de humedad del material, el grado de compactación, procedimiento, etc., para lograr la compactación óptima. La consolidación empleando agua no se permitirá en rellenos en que se empleen materiales arcillosos o arcilloarenosos, y a juicio del supervisor podrá emplearse cuando se trate de material rico en terrones o muy arenoso. En estos casos se procederá a llenar la zanja hasta un nivel de 20 (veinte) cm. abajo del nivel natural del terreno, vertiendo agua sobre el relleno ya colocado hasta lograr en el mismo un encharcamiento superficial; al día siguiente, con una pala, se pulverisará y alisará toda la costra superficial del relleno anterior y se rellenará totalmente la zanja, consolidando el segundo relleno en capas de 15 (quince) cm. de espesor y quedando este proceso sujeto a la aprobación del supervisor, quien dictará modificaciones o modalidades. La tierra, rocas y cualquier material sobrante después de rellenar las excavaciones de zanjas, serán acarreados por el contratista hasta el lugar de desperdicios que señale el supervisor. Los rellenos que se hagan en zanjas ubicadas en terrenos de fuerte pendiente, se terminarán en la capa superficial empleando material que contenga piedras suficientemente grandes para evitar el deslave del relleno motivado por el escurrimiento de las aguas pluviales, durante el período comprendido entre la terminación del relleno de la zanja y la reposición del pavimento correspondiente. En cada caso particular el supervisor dictará las disposiciones pertinentes.
4.2.1.17 Extendido y bandeado de material sobrante de excavación Se entenderá por extendido y bandeado de material sobrante de excavación, al conjunto de actividades necesarias para formar un terraplén de la altura que resulte a partir del terreno natural, con una pendiente del 2% hacia uno o ambos lados, con el material sobrante de la excavación de zanja y sin ninguna compactación especial. 4.2.1.18 Bombeo de achique con bomba autocebante Por bombeo de achique se entenderá al conjunto de operaciones que se hagan necesarias para extraer el agua que se localice en las zanjas para tendido de tubería, así como en excavaciones para obras complementarias que se requieran en el sistema. Al ordenar la utilización del equipo, el supervisor deberá prestar especial atención a que dicho equipo sea el adecuado para la ejecución del trabajo, tanto por lo que se refiere al tipo empleado, como a su capacidad y rendimiento, y ya durante su operación, cuidar que ésta se haga eficientemente y se obtenga de ella el rendimiento correcto. 4.2.1.19 Ademes de madera Se entenderá por ademe de madera, abierto o cerrado, el conjunto de operaciones que deberán ejecutarse cuando la resistencia del terreno, o las dimensiones de la excavación, sean tales que pongan en peligro la estabilidad de las paredes. Todos los trabajos que se ejecuten en la construcción de ademes de madera, deberán sujetarse a lo señalado en las normas y planos del proyecto. Las dimensiones, características y sistemas de construcción de los ademes, así como las líneas, niveles, elevaciones y profundidades, serán justamente las ordenadas por el proyecto. 4.2.1.20 Instalación de tubería de acero soldada Se entenderá por este concepto, el conjunto de todas las maniobras y trabajos que deban ejecutarse para la debida colocación de la tubería en zanjas o sobre silletas previa union mediante junta soldada. Cada tubo se alineará con el ya instalado, por medio de un alineador exterior o interior, según el diámetro de la tubería de que se trate. El tipo de alineador que se utilice, según el caso, deberá tener potencia suficiente para volver el extremo del tubo a su forma circular en caso de que esté ovalado, y si el diámetro del tubo que se está alineando tiene diferencia pequeña con el diámetro del tubo con el cual se va a unir, se repartirá la diferencia en toda la circunferencia del tubo y en ningún caso se permitirá que el escalón así formado sea mayor que 1/16”. El alineamiento del tubo será hecho en tal forma que no sea visible ninguna desviación angular entre dos tubos consecutivos. La separación entre las partes planas (topes) de los biseles en la unión de los dos tubos, deberá ser aproximadamente de 1/16”, de tal manera que se asegure una completa penetración de la soldadura sin quemadura. Los extremos de la tubería y accesorios que van a ser soldados deben estar biselados.
Cuando en el campo se haga necesario hacer un bisel, éste deberá hacerse con máquina biseladora oxiacetilénica de mano para formar un bisel semejante a los de fábrica. No se permitirá hacer biseles a mano o sin el equipo adecuado, y no se permitirá soldar tubos o accesorios cuyos biseles muestren irregularidades o abolladuras. En estos casos, el contratista deberá hacer el rebiselado de la extremidad defectuosa por medio de un biselador de soplete o con herramientas mecánicas adecuadas. Soldadura Eléctrica.- Las máquinas de soldar serán del tipo de corriente directa, con una capacidad mínima de 300 amperes en el sistema manual y de 350 amperes en el semiautomático o automático. Todos sus accesorios, tales como cables, portaelectrodos, etc., deberán ser del tipo y tamaño adecuados para el trabajo y estar en todo tiempo en condiciones de asegurar soldaduras de buena calidad, continuidad de operación y seguridad para el personal. Mientras se aplica el primer cord6n de soldadura, se mantendrá el tubo a una altura mínima de 0.40 m. (16”) sobre el terreno y completamente alineado con el tipo de alineador adecuado debidamente colocado, y deberá terminarse totalmente el cordón antes de mover el equipo de sostén o quitar el alineador. Cada soldadura se hará con el número de cordones y tamaños de electrodos que se fijan en las especificaciones particulares, de acuerdo con el diámetro y espesor de la tubería. Si de acuerdo con su experiencia el constructor desea emplear otro procedimiento de soldadura diferente al indicado en las particulares del proyecto, deberá hacerlo previa autorización. La soldadura terminada deberá presentar un aspecto uniforme y deberá limpiarse y cepillarse completamente sin dejar nada de escoria, usando arcair o método similar. La soldadura seguirá el procedimiento manual de arco metálico protegido, con soldadura a tope de los diversos tramos de tubería. Los soldadores por emplearse deberán ser calificados según organismos internacionales como AWS, y podrán ser examinados por personal de la contratante siguiendo las especificaciones 6.3 y 6.4 de las Especificaciones Generales de Construcci6n de PEMEX (incisos 6.3.1 a 6.3.6 y 6.4.1 a 6.4.15). De no disponerse de la calificación internacional, deberá sujetarse forzosamente al examen. Las costuras longitudinales de la tubería no deberán ser coincidentes en dos tuberías consecutivas, debiendo quedar en la parte superior con giros de 30 grados respecto del eje de la tubería en forma alternada. Los biseles deberán quedar limpios de materias extrañas y grasa, según especificación 6.6.3 de PEMEX. No deberán iniciarse dos cordones de soldadura en un mismo punto y se harán de arriba a abajo según especificaciones 6.6.8 y 6.6.9 de PEMEX; terminando el fondeo se colocarán los siguientes cordones de soldadura con espesor máximo de 1/8 de pulgada, según especificación 6.6.10 de PEMEX. Dentro del proceso de soldado, deberán evitarse condiciones atmosféricas adversas, tal como se menciona en la especificación 6.6.14. No deberá moverse la tubería hasta que la soldadura esté fría, a temperatura tolerable al tacto. La calidad de la soldadura será juzgada por la supervisión de acuerdo con lo antes expuesto y complementado con el folleto 1104 "Standar Welding Pipe lines and Rolated facilities", última edición de APS según especificación 6.7 de PEMEX. La reparación de soldaduras defectuosas deberá seguir la especificación 6.9 de PEMEX, siempre y cuando no se requiera más de tres reparaciones por unión y éstas no estén a menos de 6 pulgadas de separación. En
caso de no poderse reparar se procederá a cortar el tubo, rebiselar, alinear y soldar según la especificación 6.9.5 de PEMEX. Al término de la jornada de trabajo, se procederá a cubrir los extremos de la tubería para evitar la entrada de materias extrañas y animales, mediante tapas protectoras, que serán presentadas para su aprobación al supervisor; estas tapas se retirarán una vez que hayan cumplido su cometido. Antes de bajar la tubería, se debe detectar nuevamente y se preparará el fondo de la zanja quitando los obstáculos, piedras o irregularidades que signifiquen puntos de concentración de cargas que puedan dañar al revestimiento durante las maniobras de bajado de la tubería. En los lugares excavados en roca o tepetate duro,, se preparará una capa de material suave que pueda dar un apoyo uniforme al tubo, como tierra o arena suelta con espesor mínimo de 10 cm. El bajado de la tubería deberá hacerse cuidadosamente, empleando bandas de lona u otro material suave. No se permitirá el uso de fibra o metal que pueda dañar la protección. La maniobra se efectuará cuidando que la tubería quede sujeta a esfuerzos de compresión y no de tensión cuando sea colocada en el fondo de la zanja, y salvo el caso en que la supervisión lo autorice, la tubería deberá bajarse al día siguiente, pero no antes de 24 horas, después de haber sido esmaltada para que esté suficientemente seca. 4.2.1.21 Limpieza de tubería y piezas especiales de acero, con chorro de arena. GRADO COMERCIAL (SSPC-SP-6-63).- Procedimiento para preparar superficies metálicas para ser pintadas, mediante la eliminación de toda la escama de laminación, óxido, pintura o materias extrañas, mediante el uso de abrasivos impulsados a través de mangueras o ruedas centrífugas. Toda la grasa, aceite, polvo y escama, así como pintura vieja, deberán de ser completamente eliminadas, excepto en pequeñas partes - partes descoloridas - que sean encontradas en el fondo de las picaduras. La superficie es moldeada en color gris. Por lo menos 2/3 de cada pulgada cuadrada (6.45 centímetros cuadrados) de área de superficie, deberá de estar libre de todo residuo visible, y el resto limitado a ligera decoloración o manchado ligero. CERCANO A METAL BLANCO (SSPC-SP-10-63).- Procedimiento para la preparación de superficies metálicas para pintarse, por medio de la eliminación de toda la escama de laminación, óxido, costras de óxido, pintura y materias extrañas, por medio del uso de abrasivos propulsados mediante mangueras o ruedas centrífugas. Todo el aceite, grasa o suciedad, escama de laminación, óxido, productos de corrosión, pintura y materias extrañas, deben eliminarse completamente. Sombras muy grandes o líneas o decoloraciones ligeras, cubiertas por manchas de óxido, óxidos de la escama de laminación o residuos adheridos, pueden permanecer. El 95 % de la superficie debe quedar libre de residuos. La superficie vista sin aumento, debe estar libre de todo aceite, grasa, suciedad, escama de laminación visible, óxido, productos de corrosión, pintura o cualquier otra materia extraña. El color de la superficie limpia, puede ser afectado por el tipo particular de abrasivos usados. METAL BLANCO (SSPC-SP-5-63).- Procedimiento para preparar superficies metálicas para ser pintadas, eliminando toda la escama de laminación, óxido, costras de óxido, pintura vieja o cualquiera otra materia extraña mediante el uso de abrasivos propulsados a través de mangueras o ruedas centrífugas. Una superficie limpiada con chorro de arena a metal blanco, tiene un color uniforme gris claro, ligeramente rugosa para proporcionar mayor anclaje a los recubrimientos. La superficie, vista sin ampliación, debe de estar libre de
toda escama de fundición visible, así como de aceite, grasa, polvo, óxido, pintura o cualquiera otra materia extraña. El color de la superficie limpia puede ser afectado por el medio abrasivo particular que se use. GENERALIDADES.- La limpieza de tubería y piezas especiales de acero con chorro de arena, son limpiezas realizadas en las superficies metálicas aplicando un chorro de abrasivos a presión, utilizándose arena o granalla metálica como abrasivos. La rugosidad o máxima profundidad del perfil que se obtenga en la superficie limpia, y que servirá como anclaje para el recubrimiento, estará comprendida entre 0.0001 y 0.0025” de acuerdo con el espesor de película del primario, el cual deberá ser mayor que la profundidad del pérfil o anclaje. Después de realizada la limpieza, cuando se utilice chorro de arena, se hará una eliminación del polvo sopleteando la superficie con un chorro de aire seco y limpio. Para aceptar una superficie preparada con arena, deberá tener el mismo aspecto que en un área de dos metros cuadrados, seleccionada previamente como patrón y representativa de las condiciones de la superficie por limpiar. Asimismo, se utilizará el patrón para corroborar que la profundidad de anclaje es la especificada, utilizando la lámpara comparadora de anclaje u otro aparato de medición. El tiempo máximo que se permitirá transcurra entre la limpieza y la protección de la superficie, dependerá del medio ambiente en que se trabaje, pero en ningún caso excederá de cuatro horas; cuando se excedan los tiempos permisibles de tubería, se repetirá el trabajo de limpieza de la superficie. 4.2.1.22 Corte y biselado de tubería de acero El corte y biselado de la tubería de acero, deberá ejecutarse con máquina biseladora oxiacetilénica de mano, para formar un bisel semejante a los de fábrica. No se deberán hacer cortes ni biseles sin el equipo adecuado, ya que no se permitirá soldar tubos o accesorios cuyos biseles muestren irregularidades. La configuración del bisel deberá ser uniforme en todo el perímetro del tubo, y será función del espesor y/o de las indicaciones de la supervisión. 4.2.1.23 Protección anticorrosiva para tubería acero; superficie exterior El recubrimiento de los tubos se hará inmediatamente después que el supervisor haya aprobado la limpieza de la tubería, en un lapso no mayor de cuatro horas; por consiguiente, no deberán limpiarse áreas grandes, sino únicamente aquellas que alcancen a recubrir en el tiempo especificado. Para extremos biselados que deberán ser soldados en campo, se dejará una faja de quince centímetros, sin pintar, en el interior y exterior de la tubería. Las partes maquinadas que vayan a deslizar entre sí no irán pintadas. No deberá aplicarse el recubrimiento cuando: -
Los trabajos son a la intemperie y existan tolvaneras o lluvias.
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La superficie por recubrir esté mojada o húmeda.
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La temperatura ambiente sea menor de diez grados centígrados.
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La humedad relativa sea mayor de noventa por ciento.
La aplicación del recubrimiento se hará utilizando cualquier método; sin embargo, para cualquiera que se seleccione, se deberán seguir las instrucciones y especificaciones del fabricante de los equipos utilizados. Si se opta por la aplicación por aspersión neumática, deberá ser previa autorización del ingeniero supervisor, y deberá estar equipado con un tanque regularizador de presiones y dispositivo separador del aceite y humedad que eventualmente pueda contener el aire del equipo neumático. Terminada la aplicación, la película protectora deberá quedar uniforme y libre de escurrimientos, gotas, agrietamientos y corrugados. Todas las irregularidades deberán ser removidas. La aplicación de recubrimientos a base de un sistema anticorrosivo de productos de alquitrán de hulla, colocado en caliente y con refuerzos mecánicos, se sujetará a: A).- Suministro y aplicación de una capa de esmalte anticorrosivo a base de brea de hulla, colocada en caliente con un espesor de película seca de 40 a 50 milésimas de pulgada. B).- Suministro de una envoltura de malla de fibra de vidrio (vidrio-flex) o similar de 457.2 mm. de ancho, con traslapes de 10 cm. en las uniones, punta y cola de las bobinas y de 1.5 a 2.5 cm. en espiral, con espesor de 20 a 22 milésimas de pulgada. C).- Suministro de revestido final de fieltro de acabado o envoltura exterior, de filamento de vidrio de 457.2 mm. de ancho, con traslape de l0 cm. en las uniones, punta y cola de las bobinas y de 1.5 a 2.5 cm. en espiral, a un espesor de 30 a 35 milésimas de pulgada. El espesor final del recubrimiento exterior deberá tener como mínimo 3/32”. La aplicación del esmalte, con los refuerzos mecánicos, deberán hacerse en una sola operación y con el equipo automático adecuado, de manera que los refuerzos mecánicos queden embebidos con el esmalte. 4.2.1.24 Protección anticorrosiva interior en tuberías de acero La protección anticorrosiva interior, así como el parcheo en tubería de acero, se refiere a las actividades que inmediatamente después de realizada la limpieza de las superficies, se deben ejecutar con la finalidad de proteger a base de pinturas las tuberías de acero. Se debe contemplar el suministro y aplicación de una capa de primario epóxico catalizado (RP-6, Norma Pemex) a un espesor de película seca por capa de 0.005” y el suministro y aplicación de dos capas de acabado epóxico de altos sólidos (RA-26, Norma Pemex) a un espesor de película seca por capa de 0.005” en color blanco, Código Munsell Número N 9.5, dando un espesor total de 0.012”. La pintura de esta tubería deberá ser de alta calidad, con un brillo mínimo de 50 a 60 por ciento, debiendo tener una resistencia al rayado igual o mejor al grado 413 según ASTM-D-3359; su resistencia al intemperismo, probada en cámara de niebla salina (ASTM-B-117) a 72 horas, con paneles (ó 36 horas en piezas), deberá ser igual o mejor al “'grado B” en ampollamiento (ASTM-D-14), al “grado 6” en corrosión (ASTM-D-3359). Se medirá el espesor inmediatamente después de ser aplicado el recubrimiento, mediante el medidor de película húmeda de lectura directa similar al Nordson.
El instrumento se coloca perpendicular a la superficie y el espesor del recubrimiento se lee directamente en milésimas de pulgada. Si el calibrador se usa para determinar espesores de película húmeda de capas subsecuentes a la primera, debe tenerse cuidado de que las inferiores parcialmente endurecidas no sean penetradas bajo la presión del calibrador, dando lecturas más altas. En caso de que el recubrimiento que está siendo medido se haya suavizado con solventes, el calibrador no puede emplearse con precisión. Se utilizará el calibrador de tipo magnético operado por imanes permanentes que puede ser el “Eletómetro”, “Mikrotest” o “Certutest”. Para calibrar los instrumentos, se utilizará una laminilla empleada como patrón que sea aproximadamente del espesor del recubrimiento a medir. Debe tenerse cuidado de no penetrar el recubrimiento al presionar el calibrador para hacer la lectura, ya que se obtendrán lecturas de espesores menores. Se utilizará un detector eléctrico no destructivo similar al Tinker and Rasar modelo M-1 que aplica una tensión de 67 1/2 volts. El aparato dispone de dos electrodos: Uno en un cable que se conecta a tierra o alguna parte desnuda de la superficie metálica, y el eléctrodo de inspección, que es un bastón en cuyo extremo lleva una esponja que se satura en agua y se pasa por la superficie recubierto para localizar los poros. El electrolito de la esponja penetra en éstos y cierra el circuito, anunciándose por sonido la existencia de la falla. Esta se marca y se repara, detectándose la reparación. Higrómetros.- Se utilizará para determinar la humedad relativa del medio ambiente. Malla U.S Estandard Mex: El juego de mallas, tiene por objeto determinar periódicamente la granulometría del abrasivo para limpieza, como parte de control de la calidad de preparación de superficies. Pruebas.- Los recubrimientos deberán cumplir como mínimo las siguientes pruebas: Adherencia Espesor de película seca Coeficiente de abrasión Salpicado (Método Gardner) Doblado (Resistencia a la flexión) Inmersión en solución de sulfato de sodio. Las pruebas de adherencia y de espesor de película seca, se deberán hacer nuevamente y directamente en las piezas recubiertas, por personal de control de calidad de la DGCOH. 4.2.1.25 Doblado de tubería de acero Esta actividad, se realizará en curvas horizontales y verticales, y en tramos de tubería que sean de un acero en que los límites elásticos y de ruptura estén suficientemente separados, para permitir las deformaciones del doblado. El doblado de tubos se hará en frío, no debiendo permitirse el calentamiento del tubo para ejecutar esta operación.
Los dobleces que se hagan a la tubería, deberán limitarse a los que sean indispensables por los cambios bruscos inevitables del alineamiento o de la pendiente. El ajuste de la tubería al contorno normal del terreno, debe ser hecho de preferencia combinado, ampliando o profundizando la zanja para que el tubo se adapte por su flexibilidad elástica a la configuración del terreno. En los lugares en que los cambios de pendiente del terreno o los cambios de dirección en el trazo de la línea hagan necesario curvar el tubo, se podrán utilizar cualquiera de los métodos usuales para formar curvas en frío, siempre que no provoque la formación de “arrugas” (Col Wrind Bending). La curvatura se distribuirá a lo largo de la mayor extensión posible de tubo, sin que quede incluida ninguna soldadura transversal dentro del tramo curvado. No se aceptará que se formen pliegues en la curva ni que el diámetro interior del tubo disminuya en más de ¼” en la dirección del doblado. Los dobleces se ejecutan con el equipo adecuado para el diámetro requerido, equipado con mandril para evitar las arrugas y aplastamiento. Se prohibe el uso de ingletes para dar cambios de dirección. El radio de curvatura de los dobleces en ningún caso deberá ser menor de 30 diámetros. Cuando los tubos que se doblen están compuestos de dos tramos de 6.00 metros soldados entre sí en fábrica, ningún doblez deberá hacerse a menos de 0.60 metros de esta soldadura circunferencial. Las curvas deberán aproximarse en lo posible a arcos circulares, tratando de evitar que resulten una serie de tangentes cortas unidas por quiebres agudos. Las ondulaciones o deformaciones que se provoquen en la superficie del tubo en el lado cóncavo de la curva, nunca deberán exceder 1/8” de profundidad, medida ésta entre una cresta y un seno adyacentes. Las curvas horizontales se harán en tal forma que la soldadura longitudinal quede del lado interior, a fin de que la afecten únicamente esfuerzos simples de compresión. En el caso de las curvas vertical es, el cordón de soldadura deberá quedar hacia la parte superior del tubo, evitando que quede contra el fondo de la zanja. Deberán hacerse las pruebas que sean necesarias, con la zapata o la máquina dobladora, antes de iniciar el trabajo, para determinar en forma práctica la máxima curvatura que se puede dar a la tubería sin dañarla, así como la mejor forma de llevar a cabo la operación de doblado en el campo para obtener curvas que se apeguen totalmente a lo especificado. 4.2.1.26 Inspección radiográfica de la soldadura Tan pronto como sea posible, después de haber hecho la soldadura, las juntas circunferenciales de campo deberán ser radiografiadas por el instalador. La película usada para hacer las radiografías será del tipo de combustión lenta (Slow-Burning) y las radiografías se tomarán estrictamente de acuerdo con los requisitos y con la técnica descrita en la sección W-524 del Código API-ASME. Las radiografías deberán cumplir con la calidad radiográfica 2-2T. La inspección radiográfica deberá realizarse, como mínimo, al 30% de las soldaduras circunferenciales para junteo de la tubería de línea realizada al día y seleccionadas al azar, aplicándose al 100% de la circunferencia de cada soldadura el método radiográfico. En los puntos siguientes, deben inspeccionarse al 100% de las soldaduras circuferenciales mediante el método radiográfico:
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Dentro de zonas pobladas como colonias residenciales, centros comerciales y zonas designadas como comerciales e industriales.
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Cruces de ríos, lagos y corrientes de agua, dentro de una zona sujeta a inundación frecuente y en los cruces sobre puentes de ríos, lagos y corrientes de agua.
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Derechos de vía de ferrocarriles o de carreteras públicas, incluyendo túneles, puentes y pasos superiores de ferrocarriles y caminos.
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Soldaduras circunferenciales viejas en tubo usado.
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Soldaduras circunferenciales de conexiones no probadas hidrostáticamente.
Todas las radiografías se entregarán a los inspectores de la DGCOH, con objeto de que éstos juzguen la calidad de cada una de las juntas soldadas. Los defectos de soldadura que sean mostrados por las radiografías, deberán cincelarse o maquinarse hasta encontrar el metal sano, y las cavidades resultantes deberán ser soldadas nuevamente. Las soldaduras que hayan sido reparadas se radiografiarán otra vez, hasta asegurarse de que han quedado aceptables. Las soldaduras objetadas serán consideradas defectuosas, de acuerdo con la inspección radiográfica y a juicio del supervisor cuando presenten alguna de las fallas que se detallan en el Código API-1104. 4.2.1.27 Protección en el exterior de tubería de concreto presforzado Se deberá pintar la tubería de concreto presforzado a pie de zanja, con pintura de alquitrán de hulla epóxica en el exterior de la tubería y piezas especiales que vayan a instalar. Este concepto incluirá todas las maniobras, herramientas y equipo necesario para la aplicación de la pintura, y que al término de éstas, el conector quede en el lomo del tubo (conector hacia arriba), previo a su instalación, tomando en consideración que el fabricante de la tubería dejará el conector en cualquier posición. Las pinturas que se emplearán en estos trabajos serán elaboradas por los fabricantes que a continuación se indican, así como el nombre del producto por aplicar o cualquier similar: FABRICANTE Fester de México Poldi Protexa
PRODUCTO Epoxitrán Poldi-Epóxico SS-954 Anticor AE-630
Para aplicar el recubrimiento sobre la superficie de la tubería de concreto presforzado, se deberá seguir el proceso siguiente: a).- Se limpiará la superficie por recubrir, con cepillo de alambre a fin de quitar toda partícula adherida al concreto (tierra, materia orgánica, costras, lechada de cemento, etc.) para que toda la superficie de concreto quede totalmente limpia. b).- En caso de existir grasa u otros elementos que no se desprendan de la superficie del concreto con cepillado, se deberá efectuar la limpieza con chorro de arena a ráfaga, debiéndose tomar las precauciones necesarias para no dañar el concreto (en caso de que esto suceda se deberá reparar).
Se aplicarán dos capas de alquitrán de hulla epóxica catalizado con poliamidas, a un espesor de película seca de 6 a 8 milésimas de pulgada; la aplicación de la segunda mano de alquitrán deberá de hacerse 8 (ocho) horas después de la aplicación de la primera, pero no deberá transcurrir un tiempo mayor de 24 horas. Se utilizará un cepillo de cerda para colocar una capa de película de pintura cuando esté cubierta la superficie de concreto totalmente, sin dejar descubiertos poros o áreas. La capa de pintura deberá ser continua y de un solo espesor. Se podrá usar también equipo de aspersión, pero en este método se deberá cuidar que no exista exceso de solvente en el momento de la aplicación para que no haya desprendimiento de sólidos por precipitación. La capa de pintura deberá ser continua y de un solo espesor, el brillo no debe perderse, y asimismo, no debe cambiar de tono. El contratista deberá contar con los dispositivos en obra para medir espesores de película aplicada, utilizando placa para pintura fresca NORDSON y además un medidor de espesores de película seca. Estos recubrimientos deberán cumplir como mínimo las siguientes pruebas de laboratorio (Norma ASTM). ADHERENCIA.Espesor de película seca (especificado) Coeficiente de abrasión Salpicado (método Gardner) Doblado (resistencia a la flexión) Imersión en solución de sulfato de sodio. La prueba de adherencia y de espesor de película seca, se deberá comprobar directamente en las piezas recubiertas por personal de control de calidad de la DGCOH. Los recubrimientos y pintura aplicada, deberán resistir las maniobras de transporte e instalación, y en caso de deterioros imputables al proveedor, éstos deberán ser resonados con la limpieza y aplicación indicada. El recubrimiento se deberá aplicar inmediatamente después de haber efectuado la limpieza de la superficie por el método indicado. El tiempo entre la terminación de la limpieza y el inicio de la aplicación de recubrimiento, deberá ser el mínimo, ya que en caso de alterarse las características requeridas tendrá que repetirse el procedimiento de limpieza, por lo que se recomienda no limpiar más área que aquélla que se va a recubrir de inmediato. 4.2.1.28 Calafateo interior en junta de tubería de concreto presforzado con cuerda nylon, comasol y sikaflex Por calafateo interior en junta de tubería de concreto presforzado, se entenderán las actividades para sellar con materiales aquí indicados las juntas en tuberías de concreto presforzado, para lo cual deberá suministrarse cuerda de nylon de ½” a 1” de diámetro, dependiendo de la abertura, y colocarse la misma a presión dentro de la junta a calafatear, por medio de un cincel y marro y tratando de no dañar a la cuerda buscando el mejor acomodo posible de ésta; esto se hará dando vueltas en el interior de la junta con objeto de rellenar el espacio entre tubo y tubo, hasta dejar un espacio, a partir del paño interior del tubo hacia adentro de la junta, igual al espacio de separación (abertura); cuando ésta sea del orden de 2 cm, se darán entre 7 ó 9 vueltas con la cuerda de nylon, y de manera proporcional cuando varíe el espesor de la abertura.
Posteriormente, en el espacio restante, se suministrará y se colocará de acuerdo a especificación del fabricante, un senador flexible marca Colmasol. Enseguida se suministrará y colocará de acuerdo a especificaciones del fabricante un senador marca Sikaflex41. 4.2.1.29 Juntas tipo calcetín en tuberías de concreto presforzado Las juntas de calcetín en las tuberías, se harán emboquillando exteriormente, para lo cual se colocará una banda de tela sobre el hueco de la junta, la cual será fijada con alambres o grapas de acero. Una vez hecha esta operación, se verterá mortero cemento-arena en proporción 1:2 con una consistencia suficientemente líquida que permita que fluya con facilidad dentro de la banda de tela. Para ayudar al escurrimiento del mortero y asegurar el llenado completo del hueco de la junta alrededor del tubo, se usará un alambre duro curvado con el cual se aplicará la mezcla. El interior del hueco de la junta de tubos se emboquillará con mortero cemento-arena 1:1, debiendo aplanarse con la llana hasta igualar la superficie interior, removiendo y retirando todo el excedente de mezcla. 4.2.1.30 Instalación y junteo de tubería de concreto presforzado Se entenderá por “Instalación de tuberías”, al conjunto de operaciones que deberán ejecutarse para la correcta colocación de la tubería en los lugares que señale el proyecto. Son aplicables también las recomendaciones del fabricante, y asimismo, con la finalidad de dar claridad a los trabajos y precisión al alcance del concepto, se deberá tomar en cuenta lo siguiente: Antes de instalar la tubería, se preparará el fondo de la zanja quitando los obstáculos, piedras o irregularidades que signifiquen puntos de concentración de carga que puedan dañarla durante las maniobras de bajada, alineamiento, etc. Se deberá afinar el fondo de la zanja de tal manera que se puedan efectuar las maniobras necesarias para su instalación, sin que esto obstruya el tendido. La colocación de la tubería deberá efectuarse de manera de evitar arrastre, raspones y rodarlas, así como cualquier operación que pueda dañar cualquier parte de la pieza. Deberán utilizar grúas de capacidad adecuada y suficiente para colocar cada pieza sobre la zanja. En ningún caso se permitirá una desviación mayor de l0 (diez) milímetros en la alineación o nivel del proyecto. Cada pieza deberá tener un apoyo completo en toda su longitud. No se permitirá colocar los tubos sobre piedras, calzas de madera o soporte de cualquier otra índole. Una vez que la tubería de concreto preesforzado haya sido bajada a la cepa, se limpiará cuidadosamente la espiga o el extremo macho del tubo que se va a colocar y la campana o la caja del último tubo que se haya instalado, y a continuación, se lubricará con jabón vegetal o algún otro producto que no deje residuos tóxicos. Un tratamiento semejante de limpieza y lubricación se dará al empaque que se coloque en la junta, el cual será ajustado alrededor de la espiga o extremo macho y fijado en la ranura circunferencial, de manera que se mantenga hasta donde sea posible una tensión uniforme en todo el empaque. Las juntas de las tuberías se revisarán desde el interior del tubo. La penetración de la espiga o extremo macho, se controlará con dos topes colocados en el asiento de la campana a 180° (ciento ochenta grados) uno
del otro. Cuando se haya comprobado que este extremo está correctamente colocado, se retirarán los topes y se introduce un escantillón dentro del hueco de la junta hasta tocar el empaque, y poder así detectar cualquier irregularidad en su posición a lo largo de toda la circunferencia. En caso de que el empaque esté fuera de su lugar, deberá removerse el tubo y examinar que no tenga cortaduras; cuando no presente daños, podrá usarse otra vez lubricándolo nuevamente al igual que la junta. Cuando en la instalación se use un “muerto” o un malacate para ajustar el tubo que se está colocando, estos dispositivos deberán fijarse dentro de la tubería instalada por lo menos tres juntas atrás. Durante el descenso, acoplamiento y tendido de las tuberías, deberán observarse siempre las condiciones siguientes: a).- Evitar la instalación de tubos que se encuentren dañados, revisándolos antes en forma cuidadosa. b).- Lubricar perfectamente las espigas de los tubos y verificar la colocación adecuada de los anillos en las ranuras correspondientes. c).- Evitar golpes que dañen a las tuberías durante su manejo. d).- Revisar la posición final de las gomas, mediante el procedimiento que se describe a continuación: Obtener un escantillón con fleje de acero del ancho que se requiera según el diámetro, doblándose en forma de “Z” con ángulos de 90 grados. De las dos ramas extremas, una tendrá una longitud Ll y la otra L2 y la rama intermedia será L3, según el diámetro de la tubería. El escantillón se introduce entre el tubo y el cople recorriéndolo en todo el perímetro. Con la rama extrema larga Ll, deberá tocarse la goma en todos sus puntos, mientras que al introducir la rama extrema corta L2 no deberá tocarse la goma. Si se verifica que las gomas no están en posición correcta, se desmontará y se procederá a enchufar de nuevo, examinando que los empaques ni el tubo estén dañados; en caso de que estén en buenas condiciones, se podrán usar otra vez después de lubricarlos de nuevo. En caso de que las gomas se encuentren dañadas, se deberán sustituir. Al recibir las tuberías y durante su descarga, el contratista deberá inspeccionarlas para cerciorarse de que el material se recibe en buenas condiciones. En caso contrario, deberá solicitarse que se anote en la guía del embarque el daño ocasionado a las piezas rotas o faltantes, etc. El contratista deberá proveer bodegas adecuadas y otros medios convenientes de protección para todos aquellos materiales que la requieran, o almacenaje para librarse de daños causados por la intemperie. Los materiales, salvo que específicamente se ordene otra cosa por el supervisor, deberán ser nuevos y su calidad especificada a sus respectivas clases y manufacturas, y serán sometidos a su aprobación los datos respecto al fabricante de aquéllos que vayan a formar parte integrante de las obras, junto con sus especificaciones e información pertinentes, así como muestras de los mismos cuando esto sea ordenado. Los materiales y artículos usados o instalados sin la aprobación mencionada, lo serán a riesgo de ser rechazados.
Deberán tomarse las precauciones necesarias para que la tubería no resienta daños durante su traslado al sitio de su utilización, y para bajar la tubería al fondo de la zanja, deberán usarse malacates, grúas, bandas o cualquier otro dispositivo aprobado, que impida que las tuberías se golpeen o se dejen caer durante la operación, cumpliendo con las normas del manual de manejo e instalación de la AWWA Británicas de los propios fabricantes. Previamente a su instalación, la tubería deberá estar limpia de tierra, exceso de pintura, aceite, polvo o cualquier material extraño que se encuentre en su interior o en las caras exteriores de los extremos del tubo. En la colocación preparatoria para junteo de las tuberías de concreto preesforzado, se observarán las normas siguientes: a).- Una vez bajadas al fondo de las zanjas, deberán ser alineadas y colocadas de acuerdo con los datos del proyecto, procediéndose a realizar el junteo o el acoplamiento. b).- Evitar que la tubería sea dañada por las piezas de los dispositivos mecánicos o de cualquier otra índole usados para moverlas. c).- La tubería se manejará e instalará de tal modo que no resienta esfuerzos causados por deflexión. d).- Al proceder a su instalación, se evitará que penetre en su interior agua o cualquier otra sustancia y que se ensucien las partes de las juntas. e).- El supervisor comprobará mediante el tendido de hilos o cualquier otro procedimiento que juzgue conveniente, que tanto en planta como en perfil la tubería quede instalada con el alineamiento señalado por el proyecto. f).- Cuando se presenten interrupciones en los trabajos o al final de cada jornada de labores, deberán taparse los extremos abiertos de las tuberías cuya instalación no está terminada, de manera que no puedan penetrar en su interior materias extrañas, tierra, basura, etc. Una vez instalada la tubería con el alineamiento y la pendiente de proyecto, deberá ser anclada en forma definitiva con atraques de concreto de la forma, dimensiones y calidad que se señale en los planos. Los atraques se construirán en los codos, cambios de dirección o de pendiente, para evitar en forma definitiva movimientos de la tubería producidos por la presión hidrostática normal en su interior o por los golpes de ariete cuando los hubiere. El supervisor deberá vigilar, en todo momento, que no se instalen tuberías cuando exista agua en el interior de las zanjas. 4.2.1.31 Mampostería y zampeado para estructuras Se entenderá por “mampostería de piedra”, la obra formada por fragmentos de roca unidos por mortero de cemento; cuando la mampostería se construya sin el uso de mortero para el junteado de las piedras únicamente por acomodo de las mismas - se denominará “mampostería seca o zampeado”. Cuando el zampeado ya construido en seco según la especificación anterior, se recubra y se llenen sus juntas con una capa de mortero de cemento, se conocerá como “zampeado con mortero de cemento”.
Comprende el suministro de todos los materiales que intervienen en la construcción; la piedra deberá ser de buena calidad, homogénea, fuerte, durable y resistente a la acción de los agentes atmosféricos, sin grietas ni partes alteradas; sus dimensiones serán fijadas por el supervisor tomando en cuenta las dimensiones de la estructura correspondiente, y solo excepcionalmente se admitirán piedras en forma redonda. Cada piedra se limpiará cuidadosamente y se mojará antes de colocarla, debiendo quedar sólidamente asentada sobre las adyacentes y separada únicamente por una capa adecuada de mortero. El mortero de cemento que se emplee para juntear la mampostería, deberá tener la proporción que señale el proyecto y podrá hacerse a mano o máquina, según convenga de acuerdo con el volumen que se necesite. 4.2.1.32 Muros de tabique recocido o block de cemento El material empleado en los muros de tabique común, deberá ser nuevo, con bordes rectos y paralelos, con esquinas rectangulares y afectando la forma de un prisma rectangular., Su estructura será compacta y homogénea. No presentará en su acabado imperfecciones que disminuyan su resistencia, duración o aspecto, y a la percusión, producirá un sonido metálico. Será de buena calidad, resistente, homogéneo, durable, capaz de resistir a la acción del intemperismo y de grano fino. Todos los tabiques deberán ser aproximadamente del mismo color, sin chipotes, reventaduras, grietas y otros defectos. En general, el tabique colorado común tendrá un ancho igual al doble de su peralte y un largo igual al cuádruplo de dicho peralte. Todos los tabiques serán sensiblemente de las mismas dimensiones, y en el momento de ser colocados, los tabiques deberán estar libres de polvo, aceite, grasa y cualquier otra substancia extraña que impida una adherencia efectiva del mortero que se emplee en el junteo. Mampostería o muro de tabique prensado es la obra ejecutada con tabique prensado de mortero de cemento, cuyos agregados están constituidos por arena, tepetate, tezontle o piedra pómez. Los tabiques prensados se usan tanto en muros aislados de carga y de relleno, como en los aparentes. El tabique prensado tendrá color homogéneo y estará libre de imperfecciones en su acabado, debiéndose desechar las piezas que tengan las aristas deterioradas o que presenten alguna mancha en la cara que va a quedar visible. El mortero de cemento o cal con que se juntearán y asentarán los tabiques, se compondrá de cemento y arena fina de acuerdo con lo estipulado en el proyecto, agregándose el agua que sea necesaria para obtener la consistencia y plasticidad debidas. Todos los tabiques se asentarán y juntearán con mortero fresco una vez limpiados perfectamente y saturados con agua, y se acomodarán sin dar tiempo a que el mortero endurezca. El mortero que se vaya requiriendo para la fabricación de las mamposterías de tabique, deberá de ser fabricado de tal forma que sea utilizado de inmediato dentro de los treinta minutos posteriores asu fabricación, desechándose el material que sobrepase el lapso estipulado. El espesor del mortero de cemento entre los tabiques, deberá de ser de medio a uno y medio centímetros, según lo indicado en el proyecto. Las juntas de asiento de los tabiques deberán formar hiladas horizontales, y las juntas verticales quedarán cuatrapeadas y a plomo. Las juntas se llenarán y entallarán correctamente con mortero en toda su longitud conforme progrese la construcción. Las juntas visibles en los paramentos se conformarán y entallarán con juntas de intemperie, a menos que el proyecto ordene otra cosa. Las juntas que por cualquier motivo no se hubieren entallado al asentar el tabique, se mojarán perfectamente con agua limpia y se llenarán con mortero hasta el reborde de las mismas. Mientras se realiza el entallado de estas juntas, la parte de muro, mocheta o mampostería en general se conservará mojada.
No se permitirá que el peralte de una hilada sea mayor que el de la inferior, excepción hecha de cuando se trate de hiladas que se liguen al “lecho bajo” de una trabe o estructura, o bien que ello sea requerido por el aparejo empleado en la mampostería, de acuerdo con el proyecto. Se evitará el uso de lajas, calzas o cualquier otro material de relleno, salvo cuando éste sea indispensable para llenar huecos irregulares o cuando forzosamente se requiera una pieza especial para completar la hilada. En general el espesor de las obras de mampostería de tabique colorado común recocido será de 7 (siete), 14 (catorce), 28 (veintiocho) ó 42 (cuarenta y dos) centímetros, de acuerdo con lo señalado en el proyecto. En general el espesor de los muros y mamposterías de tabique prensado será de 5 (cinco), 10 (diez), 20 (veinte) ó 30 (treinta) centímetros, según lo señalado en el proyecto. En la construcción de muros se deberán humedecer bien los tabiques antes de colocarse, se nivelará la superficie del desplante y se trazarán los ejes o paños de los muros utilizando hilos y crucetas de madera. Es conveniente, al iniciar el muro, levantar primero las esquinas, pues éstas sirven de amarre a los hilos de guía rectificándose las hiladas con el plomo y el nivel conforme se va avanzando el muro o muros. 4.2.1.33 Fabricación y colocación de concreto Se entenderá por concreto, el producto endurecido resultante de la combinación y mezcla de cemento Portland, agua y agregados pétreos en proporciones adecuadas, pudiendo o no tener aditivos para su mejoramiento. La construcción de estructuras y el revestimiento de canales con concreto, deberá hacerse de acuerdo con las líneas, elevaciones y dimensiones que señale el proyecto. El concreto empleado en la construcción, en general, deberá tener una resistencia a la compresión por lo menos igual al valor indicado para cada una de las partes de la obra, conforme a los planos y estipulaciones del proyecto. El contratista deberá proporcionar las facilidades necesarias para la obtención y manejo de muestras representativas para pruebas de concreto. La localización de las juntas de construcción deberá ser aprobada por el supervisor. Se entenderá por cemento Portland, el material proveniente de la pulverización del producto. obtenido (clinker) por fusión incipiente de materiales arcillosos y calizas que contengan los óxidos de calcio, silicio, aluminio y fierro, en cantidades convenientemente calculadas y sin más adición posterior que yeso sin calcinar y agua, así como otros materiales que no excedan del 1% del peso total y que no sean nocivos para el comportamiento posterior del cemento. Dentro de los materiales que de acuerdo con la definición deben considerarse como nocivos, quedan incluidas todas aquellas sustancias inorgánicas de las que se conoce un efecto retardante en el endurecimiento. Los diferentes tipos de mortero Portland se usarán como sigue: Tipo I.-
Será de uso general cuando no se requiera que el cemento tenga las propiedades especiales señaladas para los tipos II, III, IV y V.
Tipo II.-
Se usará en construcciones de concreto expuestas a la acción moderada de sulfato o cuando se requiera un calor de hidratación moderado.
Tipo III.-
Se usará cuando se requiera una alta resistencia rápida.
Tipo IV.-
Se usará cuando se requiera un calor de hidratación bajo.
Tipo V.-
Se usará cuando se requiera una alta resistencia a la acción de sulfatos.
El cemento Portland de cada uno de los 5 tipos antes señalados, deberá cumplir con las especificaciones físicas y químicas de acuerdo a Normas Oficiales. Se entenderá por cemento Portland Puzolánico, el material que se obtiene por la molienda simultánea de Clinker Portland, puzolanas naturales o artificiales y yeso. En dicha molienda es permitida la adición de otros materiales que no excedan del 1% y que no sean nocivos para el comportamiento posterior del cemento. Dentro de los materiales que de acuerdo con la definición deben considerarse como nocivos, quedan incluidas todas aquellas sustancias inorgánicas de las que se conoce un efecto retardante en el endurecimiento. Se entiende por puzolanas, aquellos materiales compuestos principalmente por óxidos de silicio o por sales cálcicas de los ácidos silicios que, en presencia del agua y a la temperatura ambiente, sean capaces de reaccionar con el hidróxido de calcio para formar compuestos cementantes. La arena que se emplee para la fabricación de mortero y concreto, y que en su caso deba proporcionar el contratista, deberá consistir en fragmentos de roca duros de un diámetro no mayor de 5 (cinco) mm, densos, durables y libres de cantidades objetables de polvo, tierra, partículas de tamaño mayor, pizarras, álcalis, materia orgánica, tierra vegetal, mica y otras sustancias perjudiciales, y deberán satisfacer los requisitos siguientes: a).- Las partículas no deberán tener formas lajeadas o alargadas, sino aproximadamente esféricas o cúbicas. b).- El contenido del material orgánico deberá ser tal, que en la prueba de color (A.S.T.M., designación C40), se obtenga un color más claro que el estándar para que sea satisfactorio. c).- El contenido de polvo, es decir, partículas menores de 74 micras (cedazo número 200: A.S.T.M., designación C-117) no deberá exceder del 3 (tres) por ciento en peso. d).- El contenido de partículas suaves, tepetates, pizarras, etc., sumado con el contenido de arcillas y limo, no deberá exceder del 6 (seis) por ciento en peso. e).- Cuando la arena se obtenga de bancos naturales de este material, se procurará que su granulometría esté comprendida entre los límites máximos y mínimos (especificación A.S.T.M.E.11.3a). Cuando se presenten serias dificultades para conservar la graduación de la arena dentro de los límites citados, el supervisor podrá autorizar algunas ligeras variaciones al respecto, y salvo en los casos que el supervisor otorge autorización expresa por escrito, la arena se deberá lavar siempre. La arena entregada para el mezclado, deberá tener un contenido de humedad uniforme y estable no mayor de 6 (seis) por ciento. El agregado grueso que se utilice para la fabricación de concreto, consistirá en fragmentos de roca duros, de un diámetro mayor de 5.0 mm, densos, durables, y libres de cantidades objetables de polvo, tierra y otras sustancias perjudiciales, y deberá satisfacer los siguientes requisitos: a).- Las partículas no deberán tener formas lajeadas o alargadas sino aproximadamente esféricas o cúbicas. b).- La densidad absoluta no deberá ser menor de 2.4.
c).- El contenido de polvo, es decir, partículas menores de micras (cedazo número 200: A.S.T.M., designación C-117), no deberá exceder del 5 (cinco) por ciento en peso. d).- El contenido de partículas suaves determinado por la prueba respectiva (Método Standard de U.S. Bureau of Reclamation designación 18), no deberá exceder del 5 (cinco) por ciento en peso. 1 e).- No deberá contener materia orgánica, sales o cualquier otra sustancia extraña en proporción perjudicial para el concreto. Los ingredientes del concreto se mezclarán perfectamente en mezcladoras de tamaño y tipo aprobado, y diseñadas para asegurar positivamente la distribución uniforme de todos los materiales componentes al final del período de mezclado. El tiempo se medirá después de que estén en la mezcladora todos los materiales, con excepción de la cantidad total de agua. Los tiempos mínimos de mezclado han sido especificados basándose en un control apropiado de la velocidad de rotación de la mezcladora y de la introducción de los materiales, quedando a juicio del supervisor el aumentar el tiempo de mezclado cuando lo juzgue conveniente. El concreto deberá ser uniforme en composición y consistencia de carga en carga, excepto cuando se requieran cambios en composición o consistencia. El agua se introducirá en la mezcladora antes, durante y después de que está cargada. No se permitirá el sobremezclado excesivo que requiera la adición de agua para preservar la consistencia requerida del concreto. Cualquier mezcladora que en cualquier tiempo no de resultados satisfactorios, se deberá reparar rápida y efectivamente o deberá ser sustituida. La cantidad de agua que entre en la mezcladora para formar el concreto, será justamente la suficiente para que con el tiempo normal de mezclado, produzca un concreto que a juicio del supervisor pueda trabajarse convenientemente en su lugar sin que haya segregación, y que con los métodos de acomodamiento estipulados por el supervisor, produzcan la densidad, impermeabilidad y superficies lisas deseadas. No se permitirá el mezclado por mayor tiempo del normal para conservar la consistencia requerida del concreto. La cantidad de agua deberá cambiarse de acuerdo con las variaciones de humedad contenida en los agregados, a manera de producir un concreto de la consistencia uniforme requerida. No se vaciará concreto para revestimientos, cimentación de estructuras, dentellones, etc., hasta que toda el agua que se encuentre en la superficie que vaya a ser cubierta con concreto haya sido desalojada. No se vaciará concreto en agua sino con la aprobación escrita del supervisor, y el método de depósito del concreto estará sujeto a su aprobación. No se permitirá vaciar concreto en una agua corriente, y ningún colado deberá estar expuesto a una corriente de agua sin que haya alcanzado su fraguado inicial. El concreto que se haya endurecido al grado de no poder colocarse, será desechado. El concreto se vaciará siempre en su posición final y no se dejará que se escurra permitiendo o causando segregación. No se permitirá la separación excesiva del agregado grueso a causa de dejarlo caer desde grande altura o muy desviado de la vertical, o porque choque contra las formas o contra las varillas de refuerzo; donde tal separación pudiera ocurrir, se colocarán canaletas y deflectores adecuados para confinar y controlar la caída del concreto. En formas se colocará en capas continuas aproximadamente horizontales cuyo espesor generalmente no excederá de 50 (cincuenta) centímetros. La cantidad del concreto depositado en cada sitio, estará sujeta a la aprobación del supervisor. Las juntas de construcción serán aproximadamente horizontales a no ser que se muestren de otro modo en los planos o que lo ordene el supervisor, y se les dará la forma prescrita usando moldes donde sea necesario o se asegurará una unión adecuada con la colada subsecuente, retirando la “nata superficial” a base de una operación de “picado” satisfactoria.
Todas las intersecciones de las juntas de construcción con superficies de concreto quedarán a la vista, y se harán rectas y a nivel o a plomo según el caso. Cada capa de concreto se consolidará mediante vibrado hasta la densidad máxima practicable, de manera que quede libre de bolsas de agregado grueso y se acomode perfectamente contra todas las superficies de los moldes y materiales ahogados. Al compactar cada capa de concreto, el vibrador se pondrá en posición vertical y se dejará que la cabeza vibradora penetre en la parte superior de la capa subyacente para vibrarla de nuevo. La temperatura del concreto al colar no deberá ser mayor de 27 (veintisiete) grados centígrados ni menor de 4 (cuatro) grados centígrados. En los colados de concreto durante los meses de verano, se emplearán medios efectivos tales como regado del agregado, enfriado del agua de mezclado, colados de noche y otros medios aprobados para mantener la temperatura máxima especificada. En caso de tener temperaturas menores de 4 (cuatro) grados centígrados, no se harán colados de concreto. El concreto se compactará por medio de vibradores eléctricos o neumáticos del tipo de inmersión. Los vibradores de concreto que tengan cabezas vibradoras de 10 (diez) centímetros o más de diámetro, se operarán a frecuencias por lo menos de 6 000 (seis mil) vibraciones por minuto cuando sean metidos en el concreto. Los vibradores de concreto que tengan cabezas vibradoras de menos de 10 (diez) centímetros de diámetro, se operarán cuando menos a 7 000 (siete mil) vibraciones por minuto cuando estén metidos en el concreto. Las nuevas capas de concreto no se colocarán sino hasta que las capas coladas previamente hayan sido debidamente vibradas. Se tendrá cuidado en evitar que la cabeza vibradora haga contacto con las superficies de las formas de madera. Todo el concreto se “curará” con membrana o con agua. Las superficies superiores de muros serán humedecidas con yute mojado u otros medios efectivos tan pronto como el concreto se haya endurecido lo suficiente para evitar que sea dañado por el agua, y las superficies se mantendrán húmedas hasta, que se aplique la composición para sellar. Las superficies moldeadas se mantendrán húmedas antes de remover las formas y durante la remoción. El concreto curado con agua, se mantendrá mojado por lo menos por 21 (veintiún) días inmediatamente después del colado del concreto o hasta que sea cubierto con concreto fresco, empleando material saturado de agua o por un sistema de tuberías perforadas, regaderas mecánicas, mangueras porosas o por cualquier otro método aprobado por el supervisor que conserve las superficies que se van a curar continuamente (no periódicamente) mojadas. El agua usada para el curado, llenará los requisitos del agua usada en la mezcla del concreto. El curado con membrana, se hará con la aplicación de una composición con pigmento blanco que, para sellar, forme una membrana que retenga el agua en las superficies de concreto. Para usar la composición para sellar, se agitará previamente a fin de que el pigmento se distribuya uniformemente en el vehículo. Se revolverá por medio de un agitador mecánico efectivo operado por motor, por agitación por aire comprimido introducido en el fondo del tambor, por medio de un tramo de tubo o por otros medios efectivos. Las líneas de aire comprimido estarán provistas de trampas efectivas para evitar que el aceite o la humedad entren en la composición. 4.2.1.34 Plantillas compactadas
Cuando a juicio del supervisor el fondo de las excavaciones donde se desplantarán las cimentaciones, no ofrezca la consistencia necesaria para sustentarlas y mantenerlas en posición estable, o cuando las excavaciones hayan sido hechas en roca que por su naturaleza no haya podido afinarse en grado tal que las estructuras de la cimentación tengan el asiento correcto y/o cuando el proyecto así lo indique, se construirá una plantilla apisonada de 10 cm. de espesor mínimo, hecha con pedacería de tabique, tezontle, piedra triturada o cualquier otro material adecuado para dejar una superficie nivelada para un correcto desplante de las estructuras de la cimentación. La plantilla se construirá en toda o en parte de la superficie que cubrirá la estructura de la cimentación, según lo indicado en el proyecto. La compactación de la plantilla se efectuará en forma manual o con equipo mecánico, buscándose la uniformidad en toda la superficie de la excavación hasta obtener el espesor estipulado en el proyecto. En la compactación de la plantilla se utilizará un pisón con placa de fierro, y previamente, se aplicará al material la humedad necesaria para facilitar la compactación. La plantilla se apisonará hasta que el rebote del pisón señale que se ha logrado la mayor compactación posible, para lo cual, al tiempo del apisonado, se humedecerá el material en forma adecuada. Las plantillas deberán de construirse antes de iniciar el desplante de las estructuras de la cimentación que soportarán, y previamente a la iniciación de la construcción de las estructuras, se deberá recabar el visto bueno del supervisor para la plantilla construida, ya que en caso contrario éste podrá ordenar que se levanten las partes de cimentación ya construidas y las superficies de plantillas que considere defectuosas. Cuando de acuerdo con lo estipulado en el proyecto se requiera la construcción de una plantilla cementada, ésta se formará agregando a los materiales base un mortero, lo suficientemente fluido, para que con el apisonado se logre la máxima homogeneidad y reducción de vacíos. La graduación de los materiales empleados para la fabricación del mortero será 1:5. 4.2.2 Especificaciones inherentes a obras para abastecimiento de agua potable 4.2.2.1 Instalación de tubería de asbesto cemento Se entenderá por “Instalación de tuberías de asbesto-cemento”, el conjunto de operaciones que deberán ejecutarse para colocar en los lugares que señale el proyecto,, las tuberías que se requieran en la construcción de redes de distribución de agua potable y/o líneas de conducción. Estas operaciones incluyen las maniobras y acarreos locales que deban hacerse para distribuirla a lo largo de las zanjas. Incluyen igualmente la operación de bajar la tubería a las zanjas, su instalación propiamente dicha - ya sea que se conecte con otros tramos de tubería o con piezas especiales - y la limpieza y prueba de las tuberías para su aceptación. Al recibir las tuberías y sus juntas, el contratista deberá inspeccionarlas para cerciorarse de que el material se recibe en buenas condiciones. En caso contrario, deberá solicitar que se anote el daño ocasionado, las piezas rotas o faltantes, etc. Deberán tomarse las precauciones necesarias para que la tubería no resienta daños durante su traslado al sitio de su utilización y al fondo de las zanjas; deberán usarse malacates, grúas, bandas o cualquier otro dispositivo adecuado que impida que las tuberías se golpeen o se dejen caer durante la operación.
Previamente a su instalación, la tubería deberá ser limpiada de tierra, exceso de pintura, aceite, polvo o cualquier otro material que se encuentre en su interior o en las caras exteriores de los extremos del tubo que se insertarán en las juntas correspondientes. En la colocación preparatoria para el junteo de las tuberías, se observarán las normas siguientes: a).- Una vez bajadas al fondo de la zanja, deberán ser alineadas y colocadas de acuerdo con los datos del proyecto, procediéndose a continuación a instalar las juntas correspondientes. b).- Se tenderá la tubería de manera que apoye en toda su longitud en el fondo de la excavación previamente afinada, o sobre la plantilla construida. c).- Las piezas de los dispositivos mecánicos o de cualquiera otra índole usados para mover las tuberías, que se pongan en contacto con ellas, deberán ser de madera, hule, cuero, yute o lona para evitar que las dañe. d).- La tubería se manejará e instalará de tal modo que no resienta esfuerzos causados por flexión. e).- Al proceder a su instalación, se evitará que penetre en su interior agua o cualquier otra substancia y que se ensucien las partes interiores de las juntas. f).- El supervisor comprobará, mediante el tendido de hilos o por cualquier otro procedimiento que juzgue conveniente, que tanto en planta como en perfil la tubería quede instalada con el alineamiento debido señalado por el proyecto. g).- Deberá evitarse, al tender un tramo de tubería en líneas de conducción o entre dos cruceros en redes, que se formen curvas verticales convexas hacia arriba. Si esto no pudiera evitarse, se instalará en tal tramo una válvula de aire debidamente protegida con una campana para operación de válvulas u otro dispositivo que garantice su correcto funcionamiento. h).- Cuando se presenten interrupciones en los trabajos o al final de cada jornada de labores, deberán taparse los extremos abiertos de las tuberías cuya instalación no esté terminada, de manera que no puedan penetrar en su interior materias extrañas, tierra, basura, etc. Una vez terminado el junteo de la tubería, previamente a su prueba por medio de presión hidrostática, será anclada provisionalmente mediante un relleno apisonado de tierra en el centro de cada tubo, dejándose al descubierto las juntas para que puedan hacerse las observaciones necesarias en el momento de la prueba. Una vez instalada la tubería con el alineamiento y la pendiente de proyecto, deberá ser anclada en forma definitiva con atraques de concreto de la forma, dimensiones y calidad que señale el proyecto. Los atraques se construirán en los codos, cambios de dirección o de pendiente para evitar en forma efectiva movimientos de la tubería producidos por la presión hidrostática normal en su interior, o por los golpes de ariete cuando los hubiere. El supervisor deberá vigilar en todo momento que no se instalen tuberías cuando exista agua en el interior de las zanjas. Terminado el junteo de la tubería y anclada ésta provisionalmente, se procederá a probarla con presión hidrostática de acuerdo con la clase de tubería de que se trate. Esta prueba se hará después de transcurridos 7 (siete) días de haberse construido el último atraque de concreto. La tubería se llenará lentamente de agua y
se purgará el aire entrampado en ella mediante la inserción de válvula de aire en la parte más alta de la tubería. Una vez que se haya escapado todo el aire contenido en la tubería, se procederá a cerrar las válvulas de aire y se aplicará la presión de prueba mediante una bomba adecuada para pruebas de este tipo, que se conectará a la tubería. Una vez alcanzada la presión de pruebas, se sostendrá ésta continuamente durante dos horas cuando menos o durante el tiempo necesario para revisar cada tubo, las juntas, válvulas y piezas especiales, a fin de localizar las posibles fugas; en caso de que existan éstas se deberá medir el volumen total que se fugue en cada tramo probado, el cual no deberá de exceder, salvo que existan especificaciones expresas para una obra determinada, de las fugas tolerables que se señalan a continuación: Presión de Prueba kg/cm2 10.50 8.75 7.00 5.25 3.50
Fugas máximas por cm de diámetro del tubo litros / 24 horas / km 94 86 77 66 54
Durante el tiempo que dure la prueba, deberá de mantenerse la presión manométrica prescrita. Preferiblemente se calafatearán y apretarán nuevamente las juntas y conexiones para reducir al mínimo las fugas. La prueba de tubería deberá efectuarse, en redes de distribución, primero por tramos entre crucero y crucero y posteriormente por circuitos completos. En líneas de conducción se deberán probar tramos instalados con una misma clase de tubería; la longitud de prueba se deja a criterio del contratista, y como sugerencia, ésta pudiese estar comprendida entre 1000 y 5000 metros. No deberán probarse tramos menores de los existentes entre crucero y crucero o entre cajas de agua. Las pruebas se harán con las válvulas abiertas y usando tapas ciegas para cerrar los extremos de la tubería probada, la que deberá anclarse provisionalmente en forma efectiva. Posteriormente, deberá de repetirse la prueba con las válvulas cerradas, para comprobar que quedaron correctamente instaladas. El supervisor deberá dar constancia por escrito de su aceptación, a entera satisfacción, de cada tramo de tubería que haya sido probado. En esta constancia deberán detallarse en forma pormenorizada el proceso y resultados de las pruebas efectuadas. Los tubos, válvulas y piezas especiales, etc., que resulten defectuosos de acuerdo con las pruebas efectuadas, serán instalados nuevamente en forma correcta. 4.2.2.2 Instalación de tubería de P.V.C., con cople integral En la generalidad son válidas las especificaciones para la tubería de asbesto-cemento, con las modalidades que son función de las características de estas tuberías. P.V.C. son las iniciales en inglés de poli-vinil-chlorine, adoptadas internacionalmente los productos fabricados precisamente con Cloruro de Polivinilo.
para
denominar
La conexión de un tubo al otro se efectúa insertando el extremo achaflanado a la campana Anger. Las tuberías que han sido cortadas en la obra deben achaflanarse.
Para obtener una inserción correcta deberán seguirse las siguientes recomendaciones: 1.- Antes de efectuar la inserción, deberán limpiarse tanto la ranura de la campana como el extremo achaflanado del tubo. 2.- En la ranura de la campana, previamente limpiada, se coloca el anillo de empaque de tres labios; para facilitar la colocación del anillo, éste puede mojarse con agua limpia. 3.- Sobre el extremo achaflanado del tubo, se aplica una capa de lubricante Duralón o similar, de aproximadamente 1 mm. de espesor. 4.- Aplicado el lubricante se insertará el extremo achaflanado en la campana. Es de importancia que la inserción se haga únicamente hasta la marca de color que se encuentra en el extremo del tubo. 5.- Se debe tener especial cuidado de que la inserción no se haga hasta el fondo de la campana, ya que la unión Anger opera como junta de dilatación. Cambios de dirección de la tubería. - La curvatura debe hacerse únicamente en la parte lisa del tubo hasta los límites que especifican los fabricantes para este tipo de tubería, ya que el cople no permite cambios de dirección. Cruce de Carreteras y Vías de Ferrocarril. - En ambos casos se recomienda que el tubo pase a una profundidad mínima de un metro, es decir, la zanja deberá tener una profundidad de 100 centímetros más el diámetro del tubo. En caso de que esto no sea posible, se recomienda proteger el tubo cubriéndolo con otro de acero y/o las indicaciones del supervisor. Atraques.- Se fabricarán de concreto, en los sitios en que haya cambios de dirección o de pendiente para evitar en forma efectiva movimientos de la tubería producidos por la presión hidrostática o por los golpes de ariete. No se efectuará la prueba hasta después de haber transcurrido cinco días de haberse construido el último atraque de concreto, pero si se utiliza cemento de fraguado rápido, las pruebas podrán efectuarse después de dos días de haberse colocado el último. En caso de que no haya atraques de concreto, las pruebas se efectuarán dentro de los tres días hábiles después de terminada la instalación. Prueba Hidrostática.- Para efectos de la prueba hidrostática, se dejan libres todas las conexiones y cruceros, sometiendo las tuberías y conexiones instaladas a una prueba hidrostática por medio de presión de agua, y otra en la que se cuantificarán las fugas del tramo instalado. Los tramos que se probarán deberán estar comprendidos entre cruceros, incluyendo piezas especiales y válvulas de los mismos. En esta prueba la tubería se llenará lentamente de agua y se purgará de aire entrampado en ella mediante la inserción de una válvula de aire en las partes más altas del tramo por probar. Se aplicará la presión de prueba mediante una bomba apropiada y se mantendrá una hora como mínimo. 4.2.2.3 Instalación de tubería de polietileno de alta densidad La instalación de tubería de polietileno de alta densidad, es un sistema en el que las uniones se llevan a cabo por medio de termofusión, esto es, calentando simultáneamente las dos partes por unir hasta alcanzar el grado
de fusión necesaria, para que después con una presión controlada sobre ambos elementos, se logre una unión monolítica 100 por ciento hermética y más resistente que la propia tubería. En la nomenclatura de la tubería de polietileno de alta densidad se utiliza el término RD como referencia para establecer los diferentes espesores de la tubería según su rango de presión de trabajo, siendo la abreviatura la relación de dimensiones, es decir, es la proporción que existe entre el diámetro exterior y el espesor mínimo de pared del tubo. De acuerdo con lo anterior, a menor número de RD corresponde una pared más gruesa en comparación con el diámetro exterior e inversamente, a mayor número de RD corresponde una pared más delgada en comparación con el diámetro exterior. En la generalidad, las especificaciones para la instalación de este tipo de tubería son las mismas que para las de asbesto cemento y PVC. 4.2.2.4 Prueba hidrostática de tubería de acero Por prueba hidrostática de la tubería de acero, se entenderá a todas las maniobras que se realicen en un tramo de línea de conducción para probar la tubería mediante inyección de agua a presión hasta la indicada en el proyecto. La tubería se llenará lentamente de agua, y se purgará al aire atrapado mediante la inserción de válvulas de admisión y expulsión de aire en la parte más alta de la tubería; una vez que haya escapado el aire, se procederá a cerrar las válvulas de admisión y expulsión de aire, y se aplicará la presión de prueba mediante una bomba adecuada de alta presión que se conectará a la tubería. Una vez alcanzada la presión de prueba, se sostendrá ésta continuamente durante el tiempo necesario para revisar cada tubo, las juntas, válvulas y piezas especiales a fin de localizar posibles fugas, las cuales no deberán existir a lo largo de la línea. El seccionamiento de cada tramo se llevará a cabo a través de tapones de prueba o válvulas de seccionamiento, que estarán ubicados en función de las condiciones topográficas o de acuerdo a las indicaciones de la supervisión. En caso de que se requiera atraques u obras de apoyo para prueba hidrostática, éstos deberán ser construidos por el contratista, suministrando todos los materiales para ello hasta el lugar de su utilización; asimismo, el contratista está obligado a demolerlos y retirar todos los materiales resultantes de dicha demolición. 4.2.2.5
Prueba hidrostática de tubería de concreto presforzado
En términos generales son aplicables las Especificaciones que sean aplicables de la instalación de tuberías de asbesto-cemento. La realización de esta prueba involucrará la longitud total de la línea de conducción, un tramo parcial o varios parciales, continuos o separados. Las longitudes de los tramos por probar y el seccionamiento a utilizar deberán ser aprobados por el supervisor. El seccionamiento de la línea de conduccíón, en el que se efectuará la prueba hidrostática, se hará por medio de piezas especiales acopladoras, tipo espiga, campana o doble campana, según sea el caso, que se instalarán en cada uno de los extremos. El empuje que sufran dichas pantallas será contrarrestado por los tramos adyacentes de la propia tubería, para lo cual el contratista tomará las medidas necesarias para que no sufran desplazamiento durante el tiempo de duración de la prueba, debiendo retacar por lo menos 5 (cinco) juntas hacia cada lado. Las pantallas se quitarán una vez terminado y aprobado el tramo.
Procedimiento de prueba.- Esta prueba se realizará llenando lentamente la tubería, expulsando todo el aire contenido en la misma y manteniéndola llena, a una presión aproximada de una atmósfera, hasta lograr que se sature la tubería; el tiempo necesario para saturarla se estima en siete días, debiendo reponer durante este tiempo el agua que se vaya consumiendo. Cuando se considere que la tubería está totalmente saturada, se procederá a elevar la presión hasta alcanzar la presión máxima de servicio, incluyendo las sobrepresiones debidas a los fenómenos transitorios y debiendo mantenerse ésta durante el tiempo necesario para realizar el recorrido del tramo en prueba y comprobar el buen funcionamiento de éste. Una vez terminada la fase anterior, la presión se reducirá a un valor cercano a la presión máxima para este tramo en régimen de escurrimiento permanente, debiendo mantener esta presión durante un lapso de 24 (veinticuatro) horas. El objeto de esta fase dé la prueba es medir los volúmenes de agua que es necesario inyectar al tramo de la línea en prueba para mantener la presión constante. Cuando las pérdidas de agua sean mayores a las indicadas, o vayan aumentando en vez de ir decreciendo con el transcurso del tiempo durante el llenado o la prueba final, se deberá proceder a la revisión de la tubería para localizar las fugas y proceder a su reparación. Cuando se utilicen pantallas o membranas de seccionamiento, instaladas en los extremos de la tubería donde no sea posible resistir el empuje con la ayuda de la tubería adyacente, se podrán usar métodos convencionales de atraques, muertos de concreto o apoyos contra el terreno cuando éste lo permita, y en cuyos casos, el contratista estará obligado, un vez que se haya efectuado la prueba, a demoler dichos atraques, muertos u obras de apoyo. El supervisor deberá dar constancia por escrito de su aceptación, a entera satisfacción, de cada tramo de tubería que haya sido probado. En esta constancia deberá detallarse en forma pormenorizado el proceso y resultado de las pruebas efectuadas. En las juntas que lleguen a presentar fugas de agua o falla, deberán encontrarse las causas de éstas y proceder a corregirlas, volviendo a efectuar la prueba tantas veces como sea necesario hasta comprobar que las fugas o fallas han desaparecido. 4.2.2.6 Instalación de válvulas y piezas especiales Se entenderá por instalación de válvulas y piezas especiales, el conjunto de operaciones que deberán realizarse para colocar según el proyecto las válvulas y piezas especiales que formen parte de redes de distribución de agua potable. Las juntas, válvulas, cajas de agua, campanas para operación de válvulas y demás piezas especiales, serán manejadas cuidadosamente a fin de que no se deterioren. Previamente a su instalación, el supervisor inspeccionará cada unidad para eliminar las que presenten algún defecto en su manufactura. Las piezas defectuosas se retirarán de la obra y no podrán emplearse en ningún lugar de la misma, debiendo ser repuestas. Antes de su instalación, las piezas especiales deberán ser limpiadas de tierra, exceso de pintura, aceite, polvo o cualquiera otro material que se encuentre en su interior o en las juntas. Previamente al tendido de un tramo de tubería, se instalarán los cruceros de dicho tramo, colocándose tapas ciegas provisionales en los extremos de esos cruceros que no se conecten de inmediato. Si se trata de piezas especiales con brida, se instalará en ésta una extremidad a la que se conectará una junta o una campana de tubo, según se trate respectivamente del extremo liso de una tubería o de la campana de una tubería de macho y campana. Los cruceros se colocarán en posición horizontal, con los vástagos de las válvulas perfectamente
verticales, y estarán formados por las cruces, codos, válvulas y demás piezas especiales que señale el proyecto. Las válvulas que se encuentren localizadas en tubería al descubierto, deberán anclarse con concreto si son mayores de 12 (doce) pulgadas de diámetro. Previamente a su instalación y a la prueba a que se sujetarán junto con las tuberías ya instaladas, todas las piezas especiales de fierro fundido que no tengan piezas móviles se sujetarán a pruebas hidrostáticas individuales con una presión de 10 kg./cm 2, y las válvulas al doble de la presión de trabajo de la tubería a que se conectarán, la cual en todo caso no deberá ser menor de l0 (diez) kg/cm2. Durante la instalación de válvulas o piezas especiales dotadas de bridas, se comprobará que el empaque de plomo que obrará como sello en las uniones de las bridas, sea del diámetro adecuado a éstas, sin que sobresalga invadiendo el espacio del diámetro interior de las piezas. La unión de las bridas de piezas especiales deberá de efectuarse cuidadosamente, apretando los tornillos y tuercas en forma de aplicar una presión uniforme que impida fugas de agua. Si durante la prueba de presión hidrostática a que serán sometidas las piezas especiales conjuntamente con la tubería a que se encuentren conectadas, se observaran fugas, deberá de desarmarse la junta para volverla a unir de nuevo, empleando un sello de plomo de repuesto que no se encuentre previamente deformado por haber sido utilizado con anterioridad. 4.2.2.7 Instalación de medidores de agua Se entenderá por instalación de medidores, la suma de actividades que deben realizarse para instalar en forma definitiva, según el proyecto, los medidores de agua. Para tal efecto, deberá considerarse que el medidor se debe ubicar lo más próximo al cabezal de descarga y antes de cualquier conexión a la red. El medidor deberá quedar instalado en un lugar de fácil acceso para efectuar las lecturas y su mantenimiento. 4.2.2.8 Cajas de operación de válvulas Por cajas de operación de válvulas, se entenderán las estructuras de mampostería y/o concreto fabricadas y destinadas a alojar las válvulas y piezas especiales en cruceros de redes de distribución de agua potable, facilitando la operación de dichas válvulas. Las cajas de operación de válvulas serán construidas en los lugares señalados por el proyecto, a medida que vayan siendo instaladas las válvulas y piezas especiales que formarán los cruceros correspondientes. La construcción de las cajas de operación de válvulas se hará siguiendo los lineamientos señalados en los planos, líneas y niveles del proyecto. La construcción de la cimentación de las cajas de operación de válvulas, deberá hacerse previamente a la colocación de las válvulas, piezas especiales y extremidades que formarán el crucero correspondiente, quedando la parte superior de dicha cimentación al nivel correspondiente para que queden asentadas correctamente y a sus niveles de proyecto las diversas piezas.
Las cajas de operación de válvulas se construirán según el plano aprobado, y salvo la estipulación u órdenes en contrario, serán de mampostería común de tabique junteados con mortero cemento - arena en proporción de 1:3. Los tabiques deberán ser mojados previamente a su colocación y dispuestos en hiladas horizontales, con juntas de espesor no mayor que 1.5 (uno y medio) cm. Cada hilada horizontal deberá quedar con tabiques desplazados con respecto a los de la anterior, de tal forma que no exista coincidencia entre las juntas verticales que las forman (cuatrapeado). Cuando así lo señale el proyecto, bien sea por la poca resistencia del terreno u otra causa cualquiera, la cimentación de las cajas de operación de válvulas quedará formada por una losa de concreto simple o armado, de las dimensiones y características que se señalen y sobre la cual apoyarán los cuatro muros perimetrales de la caja, debiendo existir una correcta liga entre la losa y los citados muros. El paramento interior de los muros perimetrales de las cajas, se recubrirá con un aplanado de mortero cemento-arena en proporción de 1:3 y con un espesor mínimo de 1. 0 (uno) centímetro, el que será terminado con llana o regla y pulido fino de cemento. Los aplanados deberán ser curados durante 10 (diez) días con agua. Cuando así sea necesario, se usarán cerchas para la construcción de las cajas y posteriormente comprobar su sección. Si el proyecto así lo indica, las inserciones de tubería o extremidades de piezas especiales en las paredes de las cajas, se emboquillarán en la forma indicada en los planos. Cuando así lo señale el proyecto, se construirán cajas de operación de válvulas de diseño especial. Cuando así lo señale el proyecto, las tapas de las cajas de operación de válvulas serán construidas de concreto reforzado, siguiendo los lineamientos señalados por los planos del proyecto y de acuerdo con los siguientes requisitos: a).- Los muros de la caja de operación de válvulas serán rematados por medio de un contramarco, formado de fierro ángulo de las mismas características señaladas por el proyecto para formar el marco de la losa superior o tapa de la caja. En cada ángulo de esquina del contramarco, se le soldará una ancla formada de solera de fierro de las dimensiones señaladas por el proyecto, las que se fijarán en los muros de las cajas empleando mortero de cemento para dejar anclado el contramarco. Los bordes superiores del contramarco deberán quedar al nivel de la losa y del terreno natural o pavimento, según sea el caso. b).- Por medio de fierro ángulo de las dimensiones y características señaladas por el proyecto, se formará un marco de dimensiones adecuadas para que ajusten en el contramarco instalado en la parte superior de los muros de la caja correspondiente. c).- Dentro del vano del marco citado en el párrafo anterior, se armará una retícula rectangular u ortogonal formada de alambrón o fierro de refuerzo, según sea lo señalado por el proyecto; la retícula será justamente de acuerdo con lo ordenado y nunca tendrá menos material del necesario para absorber los esfuerzos por temperatura del concreto, y en general, los esfuerzos que deban considerarse en su diseño. Los extremos del alambrón o fierro de refuerzo, deberán quedar sujetos y soldados al marco metálico de la losa. d).- Ya terminado el armado del refuerzo de la losa dentro del marco, se colocará concreto de la resistencia señalada por el proyecto. e).- La cara aparente de la tapa o losa de las cajas de operación de válvulas, deberá tener el acabado que señale el proyecto, y deberán llevar empotrados dispositivos adecuados para poder pescarla y levantarla
o se proveerá de un dispositivo que permita introducir en él una llave o varilla con la cual levantará la losa. f).- Durante el colado de la losa, se instalarán los dispositivos adecuados señalados por el proyecto para hacer posible introducir, sin levantar ésta, las llaves y su varillaje destinados a operar las válvulas que quedarán alojadas en la caja respectiva. g).- Tanto la cara aparente de la losa como los dispositivos empotrados en la misma, deberán quedar en su parte superior al nivel del pavimento o terreno natural. Cuando el proyecto lo señale, la tapa de las cajas de operación de válvulas será prefabricada de fierro fundido y de las características señaladas o aprobadas por la DGCOH. Las cajas que vayan a quedar terminadas con una tapa de fierro fundido, serán rematadas en sus muros perimetrales con un marco de diseño adecuado, señalado por el proyecto para que ajuste con la correspondiente tapa o conjunto integral de la tapa. 4.2.2.9 Suministro e instalación de contramarcos Se entenderá por suministro e instalación de contramarcos, a la suma de actividades que deben realizarse para suministrar y colocar, en el lugar de la obra, los contramarcos que de acuerdo con las características del proyecto, se requieran para ser colocados en las cajas de operación de válvulas. Según el tipo seleccionado de cajas, llevará una o varias tapas de fierro fundido que se apoyarán sobre contramarcos sencillos o dobles y marcos de fierro fundido. Se deberán tomar en cuenta las consideraciones para la correcta instalación de los contramarcos, debiéndose prever, durante el proceso constructivo de las cajas, las adecuaciones para fijar correctamente estos elementos. Si las cajas ya se encuentran construidas, también deberán contemplarse las adecuaciones para la correcta instalación.
4.2.2.10 Suministro y colocación de marcos con tapa de fierro fundido Se entenderá por suministro e instalación de marcos, a la serie de actividades que deben realizarse para adquirir, transportar y colocar los marcos con tapa de fierro fundido en los lugares que indica el proyecto, entendiéndose esta actividad por unidad de obra terminada. 4.2.2.11 Instalación y prueba de tuberías de fierro galvanizado Se entenderá por instalación y prueba de tuberías de fierro galvanizado, al conjunto de operaciones que deberán ejecutarse para colocar en los lugares que señale el proyecto, las tuberías de esta clase que se requieran en la construcción de redes de distribución de agua potable. Las tuberías de fierro galvanizado que de acuerdo con el proyecto deban ser instaladas, serán junteadas con sellador y coples del mismo material y de los diámetros adecuados.
La unión de los tramos de diferentes diámetros se realizará por medio de tuercas de reducción o reducciones de campana, de acuerdo con el proyecto. Siempre que sea posible, se emplearán tramos enteros de tubo con las longitudes originales de fábrica. Los cortes que sean necesarios se harán precisamente en el ángulo recto con respecto a su eje longitudinal; el diámetro interior deberá quedar libre de rebabas. Las cuerdas se harán en la forma y longitud que permita atornillarlas herméticamente sin forzarlas más de lo debido. Para las conexiones se usarán piezas en buen estado, sin ningún defecto que impida el buen funcionamiento de la tubería. Cuando sea procedente instalar las tuberías con algún grado de curvatura, se permitirá curvar los tubos en frío o caliente sin estrangular o deformar los mismos, ejecutándose con herramientas especiales. 4.2.2.12 Suministro de tuberías para agua potable Se entenderá por suministro de este tipo de tuberías, el que se haga de aquellas que se requieran para la construcción de redes de distribución y líneas de conducción de agua potable, ya sean de asbesto – cemento, P.V.C., concreto preesforzado, polietileno de alta densidad o cualquier otro tipo aprobado. La prueba hidrostática de los tubos y juntas, deberá efectuarse uniendo cuando menos dos tramos de tubería, tapando los extremos libres por medio de cabezales apropiados y llenando la tubería de agua hasta las presiones de prueba, las que se mantendrán durante los períodos mínimos; la presión máxima será igual al porcentaje de la presión de trabajo diseñada para el tubo de que se trate, y será mantenida durante períodos mínimos preestablecidos. Todas las tuberías se suministrarán de acuerdo a las dimensiones fijadas en el proyecto, y deberán satisfacer las especificaciones del organismo rector (SECOFI) según la clase de tubería de que se trate. 4.2.2.13 Suministro de piezas especiales de fierro fundido con bridas, extremidades, tornillos, empaques de plomo, juntas gibault, juntas universales, juntas mecánicas. Se entenderá por suministro de piezas especiales, el que se haga de las unidades que se requieran para la construcción de redes de abastecimiento de agua potable según lo señale el proyecto. La prueba hidrostática de las piezas especiales se llevará a cabo conjuntamente con las válvulas y tuberías. El cuerpo de las piezas especiales y sus bridas, serán fabricadas para resistir una presión de trabajo de 14.1 kg/cm2 (200 lb/pulg2). Los empaques de plomo para las bridas de válvulas y piezas especiales de fierro fundido, estarán fabricados con plomo altamente refinado, que contenga como mínimo un 99.94% de plomo de acuerdo con lo consignado en la Norma DGN-21-61 de la SIC. Todas las piezas especiales se fabricarán con fierro fundido gris de grano fino o uniforme en lingotes, que llenen los requisitos de la A.S.T.M., especificación A-126-42 clase B. La fundición para fabricación de estas piezas, deberá ser sana, limpia, sin arena o impurezas y fácilmente maquinable. Las piezas especiales terminadas, tendrán las mismas características que la fundición y estarán terminadas en forma tal que tengan una apariencia lisa, sin rugosidades, huecos o grietas.
Por ningún motivo se permitirán grietas o burbujas, rugosidades, etc., ni el relleno de las mismas con soldadura o cualquier otro material. Las bridas deberán ser del mismo material de las piezas especiales para unirse entre sí por medio de empaques adecuados y tornillos. Las piezas que no se ajusten a las especificaciones generales valuadas en Normas Oficiales, o que resulten defectuosas al efectuar las pruebas, serán sustituidas y reinstaladas. 4.2.2.14 Suministro de válvulas Se entenderá por suministro de válvulas, el que se haga de las unidades que se requieran para la construcción de los sistemas de agua potable según lo señale el proyecto. Se evitará que cuando se ponga en operación el sistema, queden las válvulas parcialmente abiertas y en condiciones expuestas al golpe de ariete, ya que esto ocasiona desperfectos o desajustes en las mismas, deficiencias en el sistema o ruptura de las tuberías. La prueba hidrostática de las válvulas se llevará a cabo conjuntamente con las piezas especiales y tuberías. Las válvulas de seccionamiento y de no retorno (CHECK), deberán resistir una presión hidrostática de trabajo de acuerdo al proyecto. En lo que se refiere a válvulas eliminadoras o aliviadoras de aire y reductoras de presión, sus mecanismos deben resistir las pruebas nominales ya descritas, sin que para ello sufran alteraciones en el funcionamiento conforme al que fueron diseñadas dentro del sistema. Para cada caso específico, las válvulas deben complementar los requisitos de construcción, materiales, condiciones de operación y pruebas establecidas en la normatividad respectiva de organismos oficiales. La fundición que se utilice para la fabricación de las válvulas, será de fierro fundido gris al horno eléctrico, que produzca un material resistente de grano fino y uniforme, sano, limpio, sin arena ni impurezas, fácilmente maquinable y que llene los requisitos de la A.S.T.M., especificación A-126-42, salvo indicación específica que señale adiciones o modificaciones. El acero usado para la fabricación de tornillos y tuercas cubiertas o cualquier otra parte de la válvula, deberá satisfacer la especificación A-107 de la A.S.T.M., a menos que por condiciones específicas se estipulen modificaciones. El acero al carbono usado para cubiertas y piezas fundidas o cualquier otra parte de la válvula, deberá ajustarse a la especificación A-126-53T, grado MCB de la A.S.T.M., salvo indicación especifica. Las partes integrantes de las válvulas, serán capaces de resistir una presión mínima de prueba de 20 kg/cm 2 (284 lb/pulg2), sin que sufran deformaciones permanentes ni desajustes en cualquiera de sus partes, a reserva que el proyecto señale especificación diferente. Las válvulas que no se ajusten a las especificaciones generales o que resulten defectuosas al efectuar las pruebas, serán sustituidas y reinstaladas nuevamente. 4.2.2.15 Suministro de medidores
Se entenderá por suministro de medidores, el que se realice para proporcionar aquellos que se requieran para la medición en redes de distribución de agua potable. Para obtener resultados óptimos en el funcionamiento, se enuncian a continuación condiciones simples tales como: a).- Instalar el medidor en un punto donde la tubería siempre esté totalmente llena de agua. b).- Para reducir la turbulencia en el caudal y que el medidor trabaje con un flujo lo más laminado posible, respetar por lo menos 5 diámetros entre la última pieza especial, cambio de dirección o de diámetro y el medidor. c).- Evitar los retrocesos de flujo. Todos los medidores se suministrarán de acuerdo a las dimensiones, materiales y características requeridas en el proyecto, y satisfaciendo totalmente las especificaciones de diseño fijadas por SECOFI según el medidor de que se trate. 4.2.3. Especificaciones inherentes a obras de alcantarillado 4.2.3.1 Instalación de tuberías de concreto Se entenderá por “instalación de tubería de concreto para alcantarillado”, el conjunto de operaciones que deben ejecutarse para colocar en forma definitiva, según el proyecto, la tubería de concreto simple o reforzado, ya sea de macho y campana o de espiga, que se requiera para la construcción de redes de alcantarillado. La colocación de la tubería de concreto se hará de tal manera que en ningún caso se tenga una desviación mayor de 5 (cinco) milímetros en la alineación o nivel de proyecto cuando se trate de tubería hasta de 60 cm. (24”) de diámetro, o de 10 mm. (diez) cuando se trate de diámetros mayores. Cada pieza deberá tener un apoyo completo y firme en toda su longitud, para lo cual se colocará de modo que el cuadrante inferior de su circunferencia descanse en toda su superficie sobre la plantilla o fondo de la zanja. No se permitirá colocar los tubos sobre piedras, calzas de madera y soportes de cualquier otra índole. La tubería de concreto se colocará con la campana o la caja de la espiga hacia aguas arriba, y se empezará su colocación de aguas abajo hacia aguas arriba. Los tubos serán junteados entre sí con mortero de cemento arena en proporción 1:3. Para la colocación de tubería de concreto, se procederá a limpiar cuidadosamente su junta libre quitándole la tierra o materiales extraños con cepillo de alambre, y en igual forma, la junta de tubo por colocar. Una vez hecha esta limpieza, se humedecerán los extremos de los tubos que formarán la junta y se llenará la semicircunferencia inferior de la campana o caja para espiga del tubo ya colocado, y la semicircunferencia superior exterior del macho o espiga del tubo, forzándolos para que el mortero sobrante en la junta escurra fuera de ella. Se limpiará el mortero excedente y se llenarán los huecos que hubiere en las juntas con mortero en cantidad suficiente para formar un bordo que la cubra exteriormente. Las superficies interiores de los tubos en contacto deberán quedar exactamente rasantes. La impermeabilidad de los tubos de concreto y sus juntas, será probada en presencia del supervisor en una de las dos formas siguientes:
a).- Prueba hidrostática accidental. Esta prueba consistirá en dar, a la parte más baja de la tubería, una carga de agua que no excederá de un tirante de dos metros. Se hará anclando con relleno del producto de la excavación, la parte central de los tubos y dejando totalmente libres las juntas de los mismos. Si el junteo está defectuoso y las juntas acusaran fugas, se procederá a descargar la tubería y a rehacer las juntas defectuosas. Se repetirá esta prueba hidrostática cuando haya fugas, hasta que no se presenten las mismas a satisfacción del supervisor. Esta prueba hidrostática accidental únicamente se hará en los casos siguientes: Cuando el supervisor tenga sospechas fundadas de que existen defectos en el junteo de los tubos de alcantarillado. Cuando el supervisor, por cualquier circunstancia, recibió provisionalmente parte de las tuberías de un tramo existente entre pozo y pozo de visita. Cuando las condiciones del trabajo requieran que se rellenen zanjas en las que, por cualquier circunstancia, se puedan ocasionar movimientos en las juntas; en este último caso, el relleno de las zanjas servirá de anclaje a la tubería. b).- Prueba hidrostática sistemática.- Esta prueba se hará en todos los casos en que no se haga la prueba accidental. Consiste en vaciar, en el pozo de visita aguas arriba del tramo por probar, el contenido de agua de una pipa que desagüe al citado pozo de visita con una manguera de diámetro adecuado, por_ejemplo, 4” ó 6” de diámetro, dejando correr el agua libremente a través del tramo de alcantarillado por probar. En el pozo aguas abajo, se instalará una bomba a fin de evitar que se forme un tirante de agua que pueda deslavar las últimas juntas de mortero de cemento que aún estén frescas. Esta prueba hidrostática, tiene por objeto determinar si es que la parte inferior de las juntas se retacó debidamente con mortero de cemento; en caso contrario, presentarán fugas por la parte inferior de las juntas de los tubos de concreto. Esta prueba debe hacerse antes de rellenar las zanjas. Si el junteo acusara defectos en esta prueba, se procederá a la reparación inmediata de las juntas defectuosas y se repetirá esta prueba hidrostática, hasta que la misma acuse un junteo correcto. El supervisor solamente aceptará tramos de tubería totalmente terminadas entre pozo y pozo de visita o entre dos estructuras sucesivas que formen parte del alcantarillado, habiéndose verificado, previamente, la prueba de impermeabilidad y comprobado que toda la tubería se encuentra limpia sin escombros ni obstrucciones en toda su longitud. 4.2.3.2 Construcción de pozos de visita y cajas de caída Se entenderán por pozos de visita, las estructuras diseñadas y destinadas para permitir el acceso al interior de las tuberías de alcantarillado, especialmente para las operaciones de su limpieza. Estas estructuras serán construidas en los lugares que señale el proyecto durante el curso de la instalación de las tuberías. No se permitirá que existan más de 125 (ciento veinticinco) metros instalados de tuberías de alcantarillado, sin que estén terminados los respectivos pozos de visita. La construcción de la cimentación de los pozos de visita, deberá hacerse previamente a la colocación de las tuberías, para evitar que se tenga que excavar bajo los extremos de las tuberías y que éstos sufran desalojamientos.
Los pozos de visita se construirán según el plano aprobado por la DGCOH, y serán de mampostería común de tabique junteada con mortero de cemento y arena en proporción de 1: 3. Los tabiques deberán ser mojados previamente a su colocación, con juntas de espesor no mayor que 1.5cm. (uno y medio centímetros). Cada hilada deberá quedar desplazada con respecto a la anterior en tal forma que no exista coincidencia entre las juntas verticales de los tabiques que las forman (cuatrapeado). El paramento interior se recubrirá con un aplanado de mortero de cemento de proporción 1:3 y con un espesor mínimo de 1.0 (uno) cm, que será terminado con llana o regla y pulido fino de cemento. El aplanado se curará y se emplearán cerchas para construir los pozos y posteriormente comprobar su sección. Las inserciones de las tuberías con estas estructuras, se emboquillarán en la forma indicada en los planos. Al construir la base de concreto de los pozos de visita, se harán en ellas los canales de “media caña” correspondientes, por alguno de los procedimientos siguientes: a).- Al hacerse el colado del concreto de la base, se formarán directamente las “medias cañas” mediante el empleo de cerchas. b).- Se construirán de mampostería de tabique y mortero de cemento, dándoles su forma adecuada mediante cerchas. c).- Se ahogarán tuberías cortadas a “media caña” al colarse el concreto, para lo cual se continuarán dentro del pozo los conductos del alcantarillado, colando después el concreto de la base hasta la mitad de la altura de los conductos del alcantarillado dentro del pozo, cortándose a cincel la mitad superior de los conductos después de que endurezca suficientemente el concreto de la base. d).- Se pulirán cuidadosamente, en su caso, los canales de “media caña” y serán acabados de acuerdo con los planos del proyecto. Cuando así lo señale el proyecto, se construirán pozos de visita de “tipo especial”, los que fundamentalmente estarán formados de tres partes: En su parte inferior, una caja rectangular de mampostería de piedra de tercera junteada con mortero de cemento 1:3, en la cual se emboquillarán las diferentes tuberías que concurran al pozo y cuyo fondo interior tendrá la forma indicada en el plano correspondiente; una segunda parte formada por la chimenea del pozo, con su brocal y tapa; ambas partes se ligan por una pieza de transición, de concreto armado, indicada en los planos. Cuando existan cajas de caída que formen parte del alcantarillado, éstas podrán ser de dos tipos: a).- Caídas de altura inferior a 0. 50 metros. Se construirán dentro del pozo de visita sin modificación alguna a los planos de los mismos. b).- Caídas de altura entre 0. 50 y 2.0 metros. Se construirán las cajas de caída adosadas a los pozos de visita de acuerdo con el plano respectivo de ellas. 4.2.3.3 Brocales y tapas para pozos de visita Se entenderá por colocación de brocales, tapas y coladeras, a las actividades que se ejecuten en los pozos de visita y coladeras pluviales de acuerdo con el proyecto.
Cuando el proyecto lo señale, los brocales, tapas y coladeras deberán ser de fierro fundido. Cuando de acuerdo con el proyecto los brocales, tapas y rejillas deban ser de concreto, serán fabricados y colocados por el contratista. El concreto que se emplee en la fabricación de brocales, tapas y rejillas, deberá tener una resistencia f´c=175 kg/cm2, y será fabricado de acuerdo con las especificaciones respectivas. 4.2.3.4 Conexiones domiciliarias (slant y codo) El trabajo consiste en perforar tuberías, de concreto simple o reforzado de la red de alcantarillado, para la inserción de la acometida de SLANT, debiendo ejecutarse sin que el tubo se agriete y cuidando asimismo el manejo de los accesorios de la descarga domiciliaria. La instalación de las conexiones domiciliarias se hará a partir del paramento exterior de los edificios y en el sitio que señalen los planos, y se terminarán conectándolas en la inserción correspondiente en el alcantarillado; el otro extremo de la conexión, según lo determine el supervisor, se tapará con ladrillo y mortero pobre de cemento. Las conexiones formarán con el alcantarillado un ángulo aproximado de 90 (noventa) grados en planta. Excepcionalmente se admitirán inflexiones con ángulos distintos al citado. Los codos se anclarán a satisfacción del supervisor. Para las conexiones se usará tubo de 15 centímetros, 20 centímetros o más de diámetro a juicio del supervisor. La pendiente mínima que en general se admitirá para la tubería de la conexión, será del 1% (uno por ciento), y el colchón sobre el lomo del tubo, en cualquier lugar de su longitud, tendrá como mínimo 90 (noventa) centímetros. Previa autorización escrita del supervisor, la pendiente podrá reducirse a un medio (1/2) por ciento, pero únicamente cuando ello sea necesario a fin de dejar el colchón mínimo de 90 (noventa) centímetros. Antes de construir las conexiones, deberá verificarse la profundidad de la salida del albañal del predio si existiera y las condiciones de pendiente existentes dentro del mismo, a fin de evitar que cuando se construyan albañales en el interior del predio, ellos queden faltos de colchón o faltos de la pendiente debida. Si no fuera posible satisfacer ambos requisitos de colchón y pendiente mínimos, no se hará la conexión y deberá avisarse por escrito al supervisor para que éste resuelva lo procedente. Para hacer las conexiones domiciliarias, se construirán primero las de un solo lado de determinado tramo del alcantarillado, y después de terminadas totalmente éstas, se construirán las del otro lado. 4.2.3.5 Suministro de tuberías de concreto Se entenderá por suministro de tuberías de concreto, el que se haga de aquellas que se requieran para la construcción de redes de alcantarillado de acuerdo con lo estipulado en el proyecto. Todos los tubos de concreto serán de un solo grado de calidad y tipo. Se entiende por tubos de concreto sin reforzar para alcantarillados, aquellos conductos construidos de concreto y provistos de un sistema de junteo adecuado para formar en condiciones satisfactorias una tubería continua. Se entenderá por tubos de concreto reforzado para alcantarillado y para alcantarillas, aquellos conductos construidos de concreto reforzado y provistos de un sistema de junteo adecuado para formar en condiciones satisfactorias una tubería continua.
Dimensiones.- Las dimensiones de los tubos serán las indicadas en la Normatividad Oficial vigente, respetando sus tolerancias. El refuerzo circunferencial podrá hacerse con anillos o bien con varilla de acero enrollada helicoidalmente. Espaciamiento máximo de los anillos de centro a centro: En tubos de 122 cm o menores: 10 cm. En tubos mayores de 122 cm: No excederá el espesor del tubo, pero en ningún caso será mayor de 15 cm. En todos los tubos de 91 cm de diámetro o mayores, la junta tendrá un refuerzo circunferencial igual al correspondiente a un anillo. El recubrimiento mínimo de concreto que deberá llevar el refuerzo circunferencias, será de 25.4 mm. Cuando se use una sola línea de refuerzo circular, se colocará a distancias iguales de las superficies exterior e interior del tubo, y cuando se usan dos líneas, una se colocará cerca de la superficie interior y la otra de la superficie exterior del tubo. La línea sencilla de refuerzo elíptico usada en tubos circulares, se colocará cerca de la superficie interior del lomo y del lecho bajo del tubo, y cerca de la superficie exterior en los lados del diámetro horizontal del tubo. El refuerzo longitudinal debe cumplir con espaciamiento máximo de las barras: 30 cm. Area de refuerzo mínima: 1 centímetro cuadrado por metro. Número mínimo de barras longitudinales: En tubos de 2.40 m de largo y menores: 6 de 1/4” de diámetro. En tubos de 2.40 a 3.60 m de largo: 6 de 5/16” de diámetro. En tubos de 3.60 a 4.80 m de largo: 6 de 3/” de diámetro. Los traslapes serán como mínimo de 30 diámetros cuando se usen varillas de grado estructural, y 40 diámetros cuando se usen alambres estirados en frío. Si los miembros están soldados, las partes soldadas deberán tener una resistencia a la tensión de por lo menos 3675 kg/cm2. Proporcionamiento.- Los agregados, el cemento y el agua, se medirán en forma adecuada para fabricar los tubos de la calidad y diseño requeridos, pudiendo emplearse los aditivos y colorantes que convenga al fabricante. Sin embargo, en ningún caso, la proporción de cemento Portland contenido en la mezcla será menor de 350 kg. por metro cúbico de concreto. Resistencia al aplastamiento.- La resistencia al aplastamiento determinada por los métodos de apoyo en tres aristas y de apoyos de arena, no será menor de la indicada en tablas. Absorción de agua.- La cantidad de agua absorbida en las condiciones estipuladas para la prueba de absorción, no deberá pasar del 8% del peso inicial de los pedazos de tubo en seco. Los tubos deberán estar substancialmente libres de roturas y grietas grandes o profundas.
Los planos de los extremos de los tubos, deberán ser perpendiculares a su eje longitudinal, salvo especificación expresa en contra. Los tubos estarán completamente libres de burbujas, laminaciones o superficies rugosas que presenten salientes o hendiduras de más de 3 milímetros. Los tubos deberán ser interiormente impermeabilizados con un producto asfáltico, presentando superficie libre de escurrimientos, vetas, combas, gotas, partes sin cubrir u otros defectos.
una
La tubería no deberá presentar ninguna fuga durante la prueba hidrostática. No se considerará como falla la aparición de humedad en la superficie o de pequeñas gotas que permanezcan adheridas a la superficie del tubo.
4.2.3.6 Suministro de slant y codo de concreto Se entenderá por suministro de slant y codo de concreto, el que se haga de aquéllos que se requieran para la instalación de descargas domiciliarias. Los slant y codos de concreto, serán de la forma, dimensiones y demás características que señalen los planos del proyecto y respetando los lineamientos establecidos en la Normatividad oficial.
5. EJEMPLOS DE APLICACION En este capitulo, se muestra cómo utilizar el contenido de los anteriores para realizar los proyectos de sistemas - internos o externos - de abastecimiento de agua potable, protección contra incendio, drenaje sanitario y drenaje pluvial correspondientes a alguno de los inmuebles que el presente manual considera, para lo cual, en primer lugar y con objeto de que los interesados se introduzcan en el diseño de sistemas internos, se expone el proceso para el proyecto de los que darán servicio a un edificio de oficinas, procediéndose después a explicar los pasos necesarios para realizar el proyecto de los sistemas externos que servirán a un conjunto habitacional. 5.1 Diseño de los sistemas de agua potable drenajes sanitario y pluvial y contra incendio de oficinas
para un edificio
Con el fin de tener un ejemplo lo más claro y completo posible del diseño de las instalaciones hidráulico sanitarias en edificaciones, se ha aplicado el contenido de este manual a una construcción cuyo uso estará destinado a oficinas. Esta edificación cuenta con helipuerto, un nivel para cuarto de máquinas, elevadores y tanque elevado, un Pent House con dos plantas, catorce niveles de oficinas tipo, un Mezzanine, una Planta Baja y once Estacionamientos (seis superficiales y cinco subterráneos). El proyecto contempla el diseño de las redes de abastecimiento de agua potable, desalojo de las aguas negras, drenaje pluvial y el sistema contra incendios. I.- Sistema de distribución de Agua Potable. El sistema de distribución de agua potable, se diseñará en función de la cantidad, ubicación y tipo de muebles sanitarios que integrarán los diferentes cuartos de baño, y debido a que la construcción tendrá más de cinco niveles, de acuerdo con el artículo 150 del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal (R.C.D.F.), deberá contar con una o más cisternas que, en conjunto, almacenen dos veces la demanda mínima diaria de agua de la edificación. Para el cálculo de dicha demanda, que según el artículo 82 del citado reglamento y la tabla 3.7 del presente manual, es función de las magnitudes de las áreas a utilizar de acuerdo con la planeación de usos del edificio, en primer lugar se procedió a calcular esas magnitudes con apoyo en las diferentes plantas que constituyen el proyecto arquitectónico del inmueble, y posteriormente, con las dotaciones que integran la tabla referida, a estimar la demanda diaria para cuya satisfacción, en el caso de áreas con uso de oficinas, se empleará agua potable, y en el caso de estacionamientos, agua pluvial y/o tratada.
I.1.- Cálculo de las áreas por tipo de uso y por planta. La edificación de nuestro ejemplo por el tipo de uso, presenta áreas que se clasifican como de oficinas y de estacionamientos, las cuales se cuantificarán según se explica a continuación: I.1.1 Helipuerto. El área que ocupa el helipuerto se considera como de uso de estacionamiento, ya que en esta zona no se requiere de un mantenimiento continuo, sino sólo se requiere dar mantenimiento a los señalamientos, por lo que no se considerará suministro de agua potable. El área considerada (100 m2) se muestra en la figura 5.1. I.1.2 Cuarto de máquinas y tanque elevado. En este nivel se localizan, aparte del cuarto de máquinas y el tanque elevado, los cubos de elevadores y las zonas destinadas para el equipo de aire acondicionado. Por lo tanto no se considerará suministro de agua, puesto que la limpieza en esta zona no es periódica. Por tal motivo este nivel no afecta nuestro cálculo del consumo diario. Peto si en este nivel se tuviera una bodega o almacén, se deberá considerar dicho suministro y se ubicaría en la zona que se muestra en la figura 5.2. I.1.3 Pent House, Plantas alta y baja. Por el uso que tiene la edificación, el Pent House tendrá un uso de oficinas, por lo que las áreas en estas plantas se cuantificaron según este uso, resultando 730.13 y 748.63 m 2 en las plantas alta y baja respectivamente. Las áreas consideradas se pueden observar en las figuras 5.3 y 5.4. Cabe aclarar que en estos niveles se han eliminado los espacios comunes o de servicios como son escaleras, pasillos, elevadores, etc. I.1.4 Oficinas tipo. En esta planta al igual que en el Pent House, se eliminaron los espacios comunes o de servicios, cuantificándose el área que se muestra en la figura 5.5, la cual resultó de 831.07 m 2 que multiplicada por los catorce niveles tipo, se tienen 11,634.98 m2. I.1.5 Mezzanine. Este nivel al igual que el Pent House tendrá un uso de oficinas, con un área de 110.25 m 2 la cual se muestra en la figura 5.7. I.1.6 Planta Baja. En este nivel se tienen dos zonas principales, una de oficinas y otra de servicios. El área de oficinas es de 269.49 m2 y se muestra en la figura 5.8. I.1.7 Estacionamientos. De acuerdo al Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal (R.C.D.F.), la edificación por el tipo de uso al que está destinada deberá contar con zonas exclusivas para estacionamiento, que para esta edificación son once niveles: seis superficiales con 973.03 y 5,838.18 m2 por nivel y en total respectivamente, y cinco
subterráneos con 1,332.95 y 6,664.75 m2 por nivel y en total respectivamente. Las áreas para que se cuantificaron se muestran en las figuras 5.6 y 5.9. Los datos de las áreas de acuerdo a su clasificación, se muestran en la tabla 5.1. T A B L A N o 5.1 CUANTIFICACION Y CLASIFICACION DE AREAS No. DE A R E A (M2) NIVELES SERVICIOS OFICINAS ESTACIONAMIENTO HELIPUERTO 1 630.17 100.00 PENT HOUSE P. A. 1 139.16 730.13 PENT HOUSE P. B. 1 139.16 748.63 OFICINAS 14 1,948.24 11,634.98 ESTACIONAM. SUP. 6 612.00 5,838.18 MEZZANINE 1 110.25 110.25 PLANTA BAJA 1 331.00 269.49 ESTACIONAM. SUB. 5 390.95 6,664.75 TOTAL 4,299.98 13,493.48 12,602.93 PLANTA
I-2 Cálculo del consumo de Agua Potable. En este capítulo se calculará el consumo diario de la edificación, basándose en el uso a que está destinada cada una de las áreas en las distintas zonas útiles y de acuerdo a los siguientes criterios; a).- Primer criterio. Como se mencionó anteriormente, las áreas destinadas a uso de oficinas serán suministradas con agua potable, por lo que para nuestro ejemplo y con ayuda de la tabla No. 3.7 del manual, en la que se observa que para un área con uso de oficinas la dotación es de 20 lts/m 2/día, considerando el contenido de la tabla 5. 1 se obtiene lo siguiente: Consumo diario para uso de oficinas: Vofi = (20 lts/m2/día) x (13,493.48 m2) =
269,869.60 lts/día
b).- Segundo criterio. Este criterio se basa en la experiencia adquirida en el diseño de sistemas hidro-sanitarios en este tipo de edificaciones, y propone que para calcular el consumo diario se debe considerar los consumos por empleados y por limpieza, los cuales se describen a continuación: - Consumo por empleados. Para este punto y si se tiene en cuenta que la planeación del edificio implica, en promedio, una densidad de 1 empleado por cada 15 m2 de área de oficinas, con una dotación de 70 lts/empleado/día, resulta:
Vemp
= (13,493.48 m2 x 1 emp/15 m2 ) x 70 lts/emp/día = 63,000.00 lts/día
- Consumo por limpieza. Para este consumo se propone una dotación de 2 lts/m2/día, y el área que se considerará es la destinada a servicios como son pasillos, escaleras, elevadores, etc. Estas áreas se muestran en los planos de cada planta y en resumen en la tabla 5.1. Vlim = 4.300 m2 x 2 lts/m2/día = 8,600.00 lts/día - Consumo diario total Vdt = Vemp + V lim = 71,600.00 lts/día De acuerdo a los cálculos realizados, se puede ver que el segundo criterio es el que proporciona el menor volumen, por lo cual se tomará éste para los cálculos posteriores. I.3 Cálculo del volumen de agua contra incendio. Para el cálculo de este volumen, se tienen dos criterios: El del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal y el de la Asociación Mexicana de Instituciones de Seguros, representando los resultados que se obtengan con el segundo criterio citado y sólo sí el inmueble será asegurado contra este tipo de eventos, el límite inferior del volumen de agua que deberá reservarse para la protección correspondiente. a) Según el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, se deberá considerar un volumen igual al resultado de multiplicar el área destinada para uso de oficinas y de estacionamientos por una dotación de 5 lts/m2 lo cual da como resultado un volumen de 130,482.05 lts. b) Según la Asociación Mexicana de Instituciones de Seguros, este volumen deberá de abastecer a dos hidrantes chicos por un tiempo de dos horas a razón de 140 lts/min, lo cual da como resultado un volumen igual a: VCI = 2 hidrantes x 2 horas x 140 lts/min/hidrante = 2x 7200 seg x 2.33 lts/seg. = 33,600.00 lts. Debido a que el edificio objeto de este ejemplo será asegurado contra incendio, teniéndose en cuenta lo anteriormente expuesto se aceptará este último resultado como la magnitud del volumen de agua que, sólo en esos casos, podrá ser utilizado. I.4 Cálculo de la capacidad de la cisterna. El depósito destinado al almacenamiento de agua potable para surtir al inmueble deberá contener, de acuerdo con el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, el volumen necesario para dos días de consumo más un volumen contra incendio, pero conviene aclarar que en términos generales se tendrán dos espacios de almacenamiento, a saber: uno para agua potable destinada al consumo en las áreas de oficinas y para la protección contra incendio y otro para agua pluvial y/o tratada cuyo uso tendrá lugar en la limpieza de las áreas de estacionamiento.
I.4.1 Cisterna para agua potable. El volumen que contendrá este depósito será igual a dos veces el consumo diario más el volumen contra incendio: V CIS = (2 x Consumo Diario) + V CI = (2 x 71,600.00) + 33,600 = 176,800.00 lts. Si se tiene en cuenta, por una parte, la conveniencia de ubicar esta cisterna en los cajones de cimentación del edificio, y por otra, que las dimensiones en planta de dichos cajones son de 8.00 x 8.50 m, se requerirá que el volumen total para consumo en oficinas sea distribuido en dos partes iguales, es decir, en dos cajones, cada uno de los cuales, por seguridad, deberá contener el volumen total para protección contra incendio, Así, el volumen correspondiente para cada parte será: 71,600 + 33,600 = 105,200 1. que con las dimensiones en planta citadas, se tendrá un tirante de agua igual a 1.547 m. I.4.2 Cisterna para agua tratada y/o de lluvia. La capacidad del depósito para almacenar el agua que surtirá a las áreas destinadas a estacionamientos, estará en función de la dotación que establece el R.C.D.F., que es de 2 lts/m 2 y que multiplicada por el área correspondiente, significa un volumen de 25,205.86 lts. (25.21 m3).
I.5 Cálculo del volumen del tanque elevado. Si se considera que es alta la probabilidad de que la presión en la línea Municipal de abastecimiento sea menor que 10 metros de columna de agua (1 kg/cm2), y asimismo, que el edificio tendrá mas de cinco niveles, de acuerdo con el artículo 150 del R.C.D.F., la cisterna para almacenar el agua orientada al consumo en áreas de oficinas, estará complementada con un tanque elevado cuya capacidad (V TQ) será igual al 25 % del consumo diario total. VTQ = 0.25 x 71,600.00 lts. = 17,900.00 lts. I.6 Diseño de la red de suministro de agua potable. Como se mencionó anteriormente, la edificación cuenta con varios niveles y diferentes plantas arquitectónicas, de las cuales las dos de Pent House, las catorce tipo, la de Mezzanine y la Planta Baja, contarán con cuartos de baño que, de acuerdo con su ubicación y el grupo de usuarios a que podrán dar servicio según la planeación del inmueble, se clasificarán en públicos y privados. Si se atiende a la ubicación de los cuartos de baño, podrá decirse que en general los públicos se encuentran asociados a las áreas comunes o de servicios de cada planta citada, y además se localizan en el cubo de las escaleras de servicio, condición que aunque en el caso de la planta baja se cumple, no implica que el cuarto de baño correspondiente pueda considerarse como público, ya que la planeación del edificio le da carácter de privado.
Por otra parte, con excepción desde luego del cuarto de baño con que contará la planta baja, todos los privados ocuparán parte del área reservada para uso de oficinas en cada una de las restantes plantas mencionadas, sin incluir la de Mezzanine dado que la planeación referida no la contempla, por su magnitud, como área apta para contener uno o más cuartos de baño. Lo que hasta aquí ha sido expuesto, es sólo una descripción cualitativa del conjunto de elementos generadores de demanda de agua potable, por lo que a continuación, en relación con las plantas que los contienen, se indicará el número de cuartos de baño públicos y privados con que contará cada una, cuántos de éstos serán para hombres y cuántos para mujeres, y asimismo, el número y tipo de muebles sanitarios con que estarán equipados, no sin antes aclarar que los inodoros y mingitorios correspondientes a baños públicos funcionarán con fluxómetro, en tanto que para los baños privados los mismos muebles citados funcionarán con tanque bajo. a) En las plantas alta y baja del Pent House y en todas las plantas tipo, habrá un baño público para mujeres equipado con dos inodoros y dos lavabos, un baño público para hombres con un mingitorio, un inodoro y dos lavabos, y también, dos baños privados cuyo equipamiento individual consiste de un inodoro y un lavabo. b) En el Mezzanine, sólo habrá un baño público para mujeres y otro para hombres, contando ambos con el mismo número y tipo de muebles sanitarios, a saber: un inodoro y un lavabo. c) La planta baja, únicamente contará con un cuarto de baño que, por ser para uso exclusivo del personal de intendencia, tendrá carácter de privado y estará equipado con un inodoro, un lavabo y una regadera. I.6.1 Consideraciones para el diseño de la red. Tomando en cuenta las condiciones con las cuales trabajarán los sanitarios, así como su ubicación, el diseño de la red de distribución se hará empleando el método del Dr. R. Hunter, que consiste en asignar Unidades Mueble (U - M) de suministro de acuerdo al tipo de funcionamiento (con fluxómetro o con tanque) de cada uno de los muebles (tabla no. 3.1), para después, con la ayuda de las figuras 3.11 y 3.12, o con la tabla 3.2 del Manual, convertirlas a gastos expresados en litros por segundo. I.6.2 Metodología para el cálculo de la red de suministro. La metodología del cálculo consiste en determinar el número de unidades mueble correspondiente a cada uno de los muebles considerados por nivel y por tipo y clase de cuarto de baño. De esta forma se conocerá la cantidad de unidades mueble que se suministrarán a cada nivel de la edificación. Conocidas las U-M por nivel, se procederá a acumularlas desde el más bajo hasta el más alto por abastecer, para así conocer el gasto total que deberá ser posible extraer del tanque elevado. En este ejemplo se tienen tres grupos de baños los cuales serán alimentados por líneas independientes una de otra como se muestra en la figura 5.10. I.6.2.1 Procedimiento de cálculo. El procedimiento se inició proponiendo los sitios en donde se ubicarán los cuartos de baño y la disposición de los muebles sanitarios en cada nivel, para posteriormente proponer los sitios por donde bajarían las columnas de alimentación para cada uno de los tres grupos de baños. Posteriormente para cada columna y el
mueble y por nivel, se identificó la trayectoria entre el punto de conexión a la columna y el mueble sanitario más lejano y/o más alto con respecto a dicho punto. Localizada esta trayectoria, y teniendo en cuenta que la carga de operación de cada mueble a utilizar equivale a 5 metros de columna de agua (0.5 kg/cm2), se efectuó el análisis de dicha trayectoria hasta la conexión con la columna de suministro, con objeto de determinar la energía necesaria en los puntos de derivación hacia otro mueble o grupo de éstos. Para conocer las condiciones requeridas en una derivación aguas arriba de la salida del mueble considerado, se describirá la tubería y las piezas que se localicen entre estos dos puntos. A las piezas y conexiones que intervengan en cada tramo, se les sustituirá por la longitud equivalente, la cual se puede obtener en las tablas 3.5 y 3.6 del Manual. En el primer tramo a partir del mueble considerado, y conociendo las condiciones bajo las cuales trabajará el mismo, con el gasto en litros por segundo que circulará por ese tramo y con la tubería y diámetro propuesto, se entra a las figuras 3.11 ó 3.12 de donde se obtiene un porcentaje de pérdidas (% hf), que multiplicado por la longitud total (LT) del tramo, que es la - longitud real (L r) más la longitud equivalente (Le) -, permite conocer las pérdidas por fricción (hf) del tramo considerado. Por último, mediante la suma de las pérdidas por fricción, la carga de operación (5 m.c.a.) del mueble considerando en el análisis, la posición (z) del mismo con respecto a un plano horizontal de referencia y la carga de velocidad, se determina la energía necesaria en el extremo aguas arriba del tramo considerado. Esto esen la sección donde se localice el mueble, la energía total (E i) será: Ei = 5 m.c.a. + zi + Vi2 2g y para el punto aguas arriba, la energía necesaria (Ei+1) será a: Ei+1 = Ei + hfi+1-i y así sucesivamente hasta llegar al punto en el cual la trayectoria más desfavorable se une a la columna de suministro. Para visualizar las condiciones bajo las cuales se diseñará la red de distribución, se ha elaborado la tabla 5.2, en la cual se puede ver el número y tipo de muebles por nivel, así como las unidades mueble que le corresponden a cada uno y las que se requieren por nivel y en total para la edificación. La figura 5.10 muestra un croquis de la red de distribución propuesta a partir del tanque elevado. I.6.2.2 Procedimiento de diseño. a) En los planos de las distintas plantas, iniciándose desde la planta del tanque y considerando los sitios donde se colocarían las tuberías de suministro, se dibujó el trazo de esas tuberías (ver plano del cuarto de máquinas). b) En los planos de las plantas del Pent House, tipo, Mezzanine y Planta Baja, se trazaron las redes de distribución en función de la ubicación de los cuartos de baño y los distintos muebles sanitarios a partir de las columnas de alimentación (ver planos respectivos).
c) Trazadas las redes se propusieron la piezas y conexiones, y también, se definieron las trayectorias más desfavorables y aquellos puntos para los cuales, en cada ramal, se requiere conocer la energía total necesaria. Basándose en los trazos de las redes de suministro a los diferentes grupos de baños de la planta alta del Pent House, se calculará la energía necesaria en el nodo de llegada a cada uno de los cuartos de baño. Para el ramal A el nodo es el número 2, para el Ramal B es el número 16 y para el Ramal C es el número 9, (ver plano de la planta alta del Pent House).
RAMAL LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 1–2 Tubo 0.15 Codo 0.63 Tubo 0.15 Codo 0.63 Tubo 1.20
U-M 3
Q Y DIAMETRO % hf lps. PROPUESTO [mm] 0.341 19 (COBRE) 8.5
Lr = Le + Lr = 2.76 Le = 1.26 mts. L r = 1.50 mts.
E1 = 79.82 mts hf 1-2 = 0.24 mts E2 = 80.06 mts.
RAMAL LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 12 – 13 Tubo 0.15 Codo 0.80 Tubo 0.15 Codo 0.80 Tubo 1.00 LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 13 – 14 Te 0.82 Tubo 0.30 Codo 1.22 Tubo 4.00 Codo 1.22 LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 14 – 15 Te 0.82 Tubo 1.00
“A”
U-M
“B”
10
Q Y DIAMETRO % hf lps. PROPUESTO [mm] 0.548 38 (COBRE) 20.0
Lr = Le + Lr = 2.90 Le = 1.60 mts. L r = 1.30 mts.
E12 = 79.76 mts hf 12-13 = 0.58 mts E13 = 80.34 mts.
U-M 20
Q Y DIAMETRO % hf lps. PROPUESTO [mm] 0.341 38 (COBRE) 2.6
Lr = Le + Lr = 7.56 Le = 3.26 mts. L r = 4.30 mts.
hf 13-14 = 0.20 mts E14 = 80.54 mts.
U-M 22
Q Y DIAMETRO % hf lps. PROPUESTO [mm] 1.214 38 (COBRE) 3.40
Lr = Le + Lr = 1.82 Le = 0.82 mts. L r = 1.00 mts.
hf 14-15 = 0.06 mts E15 = 80.60 mts.
LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 15 – 16 Te 0.82 Tubo 0.10 Válv. 0.53 Tubo 0.10 Codo 1.22 Tubo 1.60 LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 8–9 Tubo 0.15 Codo 0.63 Tubo 0.15 Codo 0.63 Tubo 1.20
U-M 24
Q Y DIAMETRO % hf lps. PROPUESTO [mm] 1.250 38 (COBRE) 3.45
Lr = Le + Lr = 4.37 Le = 2.57 mts. L r = 1.50 mts.
hf 15-16 = 0.15 mts E16 = 80.75 mts.
U-M 3
Q Y DIAMETRO % hf lps. PROPUESTO [mm] 0.341 19 (COBRE) 8.5
Lr = Le + Lr = 2.76 Le = 1.26 mts. L r = 1.50 mts.
E8 = 79.82 mts hf 8-9 = 0.24 mts E9 = 80.06 mts.
De acuerdo a los cálculos anteriores, se puede observar que el nodo que presenta las condiciones más desfavorables es el nodo 16 (Ramal “B”) , por lo cual se analizará el tramo comprendido entre este nodo y el nodo 6, que es donde se presenta la primera derivación después del tanque. Por otro lado, conocida la energía en el nodo 7, es decir en la salida del tanque (81.39 mts), el gasto que debe pasar por el tramo 7 - 6 (888 U-M = 12.45 lps) y proponiendo una tubería de fierro galvanizado de 6” de diámetro (0.152 mts.), se procedió a calcular las pérdidas en este tramo para conocer el nivel de energía que se tendría en el nodo 6 (E6): RAMAL “B” LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 7–6 Te 9.24 Tubo 1.00 Codo 4.62 Tubo 2.50 Codo 4.62 Tubo 0.20 Válv. 2.00 Tubo 0.20
U-M 888
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 12.450 152 (fo.ga) 0.53
Lr = Le + Lr = 24.38 Le = 20.48 mts. L r = 3.90 mts.
E7 = 81.39 mts hf 7-6 = 0.13 mts E6 = 81.26 mts.
Mediante la diferencia de energías correspondientes a los nodos 6 y 16, se determina que la pérdida que deberá producirse en la trayectoria que, por el ramal B, une esos nodos, es de 0.51 m, cantidad que podrá distribuirse entre los tramos 6-18, 18-17 y 17-16 proporcionalmente a las longitudes respectivas.
Hecho lo anterior, se calculará la relación entre la pérdida que se generaría en cada tramo y su longitud, es decir, el correspondiente porcentaje de pérdidas, valor que con el gasto asociado y mediante el empleo según el material con que vaya a construirse el tramo que se analice - de las figuras 3.13 ó 3.14, permitirá conocer el diámetro teórico necesario para satisfacer la condición representada por la pareja de valores referida, procediéndose a relacionar, para efectos de proyecto ejecutivo, el diámetro comercial inmediato superior. Así, en lo que sigue, se muestran los cálculos descritos: RAMAL “B” TRAMO
Lr
17 – 16 18 – 17 6 – 18 6 – 16
(m) 6.8 1.6 5.2 13.6
% Lr
hf
50.00 11.76 38.24 100.00
(m) 0.26 0.06 0.19 0.51
hf / hr
% hf
0.038 0.038 0.037
(m) 3.8 3.8 3.7
U–M
Q
43 344 728
(lps) 1.679 7.600 11.000
DIAMETRO SELECCIONADO (mm) 51 102 152
Una vez seleccionados los diámetros a utilizar, y consecuentemente, los de las piezas especiales requeridas para construir la trayectoria analizada, será posible estimar las longitudes equivalentes de esas piezas y por ende la longitud total que recorre el gasto de diseño correspondiente, procediéndose entonces a revisar, según se indica a continuación, que la suma de pérdidas de energía inherentes a esos gastos no sea mayor que los 0.51 m definidos anteriormente. RAMAL “B” LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 16 – 17 Te 1.05 Tubo 1.80 Codo 1.58 Tubo 4.50 Válv. 0.68 Tubo 0.50
LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 17 – 18 Te 6.14 Tubo 1.20 Codo 2.05 Tubo 0.20 Válv. 1.33 Tubo 0.20
U-M 43
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 1.679 51 (fo.ga) 2.2
Lr = Le + Lr = 10.11 Le = 3.31 mts. L r = 6.80 mts.
E16 = 80.75 mts hf 16-17 = 0.22 mts E17 = 80.97 mts.
U-M 344
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 7.600 102 (fo.ga.) 1.45
Lr = Le + Lr = 11.12 Le = 9.52 mts. L r = 1.60 mts.
hf 17-18 = 0.16 mts E18 = 81.13 mts.
LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 18 – 6 Te 9.24 Tubo 1.20 Codo 3.08 Tubo 3.50 Válv. 2.00 Tubo 0.50
U-M 728
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 11.000 152 (fo.ga.) 0.40
Lr = Le + Lr = 19.52 Le = 14.32 mts. L r = 5.20 mts.
hf 18-6 = 0.08 mts E6 = 81.21 mts.
Como se puede observar, con las características y los diámetros que se proponen, se cumplen las condiciones necesarias para que los muebles trabajen adecuadamente, para ésta que es la trayectoria mas desfavorable. A continuación se hará el mismo análisis, pero los tramos 2-6 y 9-6 de los ramales A y C respectivamente. RAMAL “A” TRAMO 2–3 3–4 4–5 5–6 2–6
Lr
% Lr
(m) 30.50 81.77 1.60 4.29 3.20 8.58 2.00 5.36 37.30 100.00
hf (m) 0.981 0.051 0.103 0.065 1.200
hf / hr
% hf
0.032 0.032 0.032 0.033
(m) 3.2 3.2 3.2 3.2
U–M
Q
5 40 80 160
(lps) 0.341 1.419 2.284 3.677
DIAMETRO SELECCIONADO (mm) 25 51 51 76
RAMAL “A” LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 2–3 Te 0.70 Tubo 0.80 Codo 1.06 Tubo 1.40 Codo 1.06 Tubo 17.50 Codo 1.06 Tubo 7.50 Codo 1.06 Tubo 1.70 Codo 1.06 Tubo 1.00 Válv. 0.46 Tubo 0.30 Codo 1.06 Tubo 0.30
U-M 5
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 0.341 32 (fo.ga.) 0.74
Lr = Le + Lr = 38.02 Le = 7.52 mts. L r = 30.50 mts.
E2 = 80.06 mts hf 2-3 = 0.28 mts E3 = 80.34 mts.
LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 3–4 Te 2.45 Tubo 1.20 Codo 1.22 Tubo 0.20 Válv. 0.53 Tubo 0.20 LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 4–5 Te 3.76 Tubo 1.70 Codo 1.88 Tubo 1.00 Válv. 0.82 Tubo 0.50
U-M 40
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 1.419 38 (fo.ga.) 5.60
Lr = Le + Lr = 5.80 Le = 4.20 mts. L r = 1.60 mts.
hf 3-4 = 0.32 mts E4 = 80.66 mts.
U-M 80
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 2.284 64 (fo.ga.) 1.60
Lr = Le + Lr = 9.66 Le = 6.46 mts. L r = 3.20 mts.
hf 4-5 = 0.15 mts E5 = 80.81 mts.
LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 5–6 Te 4.68 Tubo 2.00
U-M 160
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 3.677 76 (fo.ga.) 1.40
Lr = Le + Lr = 6.68 Le = 4.68 mts. L r = 2.00 mts.
hf 5-6 = 0.09 mts E6 = 80.90 mts.
RAMAL “C” TRAMO 9 – 10 10 – 11 11 – 5 5–6 9–6
Lr
% Lr
(m) 16.60 45.65 1.60 4.40 16.16 44.44 2.00 5.51 36.36 100.00
hf (m) 0.548 0.053 0.533 0.066 1.200
hf / hr
% hf
U–M
Q
0.033 0.033 0.033 0.033
(m) 3.3 3.3 3.3 3.3
5 40 80 160
(lps) 0.341 1.419 2.284 3.677
DIAMETRO SELECCIONADO (mm) 25 51 64 64
RAMAL “C” LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 9 – 10 Te 1.60 Tubo 0.40 Codo 45° 0.42 Tubo 4.50 Codo 0.80 Tubo 9.20 Codo 0.80 Tubo 1.50 Codo 0.80 Tubo 0.70 Válv. 0.35 Tubo 0.20 Codo 0.80 Tubo 0.10 LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 10 – 11 Te 3.15 Tubo 1.20 Codo 1.58 Tubo 0.20 Válv. 0.68 Tubo 0.20 LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 11 – 5 Te 4.68 Tubo 1.66 Codo 2.33 Tubo 14.00 Válv. 1.01 Tubo 0.50 LONGITUDES EN TRAMO TRAYECTORIA PROPUESTA [m] 5–6 Te 4.68 Tubo 2.00
U-M 5
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 2.284 76 (fo.ga.) 0.54
Lr = Le + Lr = 22.17 Le = 5.57 mts. L r = 16.60 mts.
E2 = 80.06 mts hf 9-10 = 0.62 mts E10 = 80.68 mts.
U-M 40
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 1.419 51 (fo.ga.) 1.60
Lr = Le + Lr = 7.01 Le = 2.78 mts. L r = 1.60 mts.
hf 10-11 = 0.11 mts E11 = 80.79 mts.
U-M 80
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 2.284 76 (fo.ga.) 0.54
Lr = Le + Lr = 24.18 Le = 8.02 mts. L r = 16.16 mts.
hf 11-5 = 0.13 mts E5 = 80.92 mts.
U-M 160
Q Y DIAMETRO % hf Lps. PROPUESTO [mm] 3.677 76 (fo.ga.) 1.40
Lr = Le + Lr = 6.68 Le = 4.68 mts. L r = 2.00 mts.
hf 5-6 = 0.09 mts E6 = 81.01 mts.
Posteriormente a los cálculos hasta aquí explicados, fue estimada la energía total necesaria en cada punto de las columnas distribuidoras donde, por piso inferior al anteriormente analizado (Pent House planta alta), tuviera lugar la conexión de la correspondiente línea de suministro, procediéndose de modo análogo a lo expuesto en relación con la definición de esos valores para los nodos 3,17 y 10. Dado que en cada tramo de columna distribuidora limitado por dos puntos como los referidos, se conoce el gasto que debe ser conducido, y de acuerdo con lo anterior, la energía total necesaria en esos puntos, mediante la aplicación del principio de conservación de la energía se determinó el diámetro teórico que permitiera cumplir con esas condiciones de flujo, ajustándose los resultados, en general, al diámetro comercial inmediato superior, o bien, a diámetros comerciales que hicieran posible, por una parte, reducir al máximo el número de diámetros a utilizar en la construcción de la red, y por otra, generar sistemas equivalentes a los teóricos requeridos. Como puede observarse en la figura 5.10, el abastecimiento de agua potable desde el tanque elevado se hará mediante tres grupos de columnas distribuidoras, los cuales, denominados ramal A, ramal B y ramal C, sirven respectivamente a dos, tres y dos zonas de presión que fueron definidas teniendo en cuenta las presiones máximas de trabajo especificadas por los fabricantes de los distintos muebles sanitarios, esto es, 60 y 50 mca para los muebles con fluxómetro y tanque bajo respectivamente. Así y debido a que por encima del conjunto de estacionamientos superficiales hay un bloque de 16 niveles de oficinas, y ello significa que en el más bajo de éstos se presente, durante las horas de demanda nula, una carga de presión mayor que 50 mca, para no permitir que los muebles con tanque bajo estén sujetos a cargas mayores, iguales o muy próximas a la máxima especificada para su correcto funcionamiento, en los tres ramales anteriormente mencionados fueron definidas dos zonas de presión compuestas como a continuación se indica: ZONA DE PRESION 1 2
NIVELES INVOLUCRADOS Pent House plantas alta y baja y plantas tipo en los niveles 14, 13, 12, 11, 10 y 9. Plantas tipo en los niveles 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 y 1.
También y dado que los cuartos de baño de los niveles Mezzanine y Planta Baja, serán servidos por el grupo de columnas distribuidoras que integran el denominado ramal B, a este estará asociada, como consecuencia de la diferencia de elevaciones entre la planta tipo No. 1 y los dos niveles citados, una tercera zona de presión constituida por éstos. La definición de más de una zona de presión en cada ramal, hizo necesario que por una parte, para el suministro correspondiente, fuera proyectada una columna distribuidora por zona, y por otra, que se contemplara el empleo de válvulas reductoras de presión en las derivaciones hacia las zonas 2 y 3. Esto implicó diseñar, además de los tramos de cada columna entre los puntos de suministro a los pisos por servir actividad ya descrita anteriormente -, el tramo que según la columna de que se trate estuviera situado inmediatamente aguas arriba del punto de alimentación al piso más alto de la zona de presión asociada, para lo cual se consideró el o los gastos que deberían pasar por dicho tramo, los niveles de energía necesarios en sus puntos extremos, y en el caso de las zonas de presión 2 y 3, el diámetro mínimo con que pudieran seleccionarse, por su disponibilidad en el mercado nacional, las válvulas reductoras de presión.
De acuerdo con lo hasta aquí expuesto y una vez seleccionado, con fundamento en el valor del gasto que debería pasar por la sección donde se ubicaría una válvula reductora de presión, el diámetro de la misma, y también, después de haber propuesto el o los diámetros de los tubos que formarán los tramos referidos (4-2729 en el ramal A, 18-47-49 y 47-57-59 en el ramal B y 11-77-79 en el ramal C), con apoyo en los valores tanto de la energía necesaria en los extremos de dichos tramos, como de los gastos que por ellos deben pasar, se calcularon los niveles de energía necesarios aguas arriba y aguas abajo de la sección donde se ubicará la válvula reductora de presión, y por ende, se determinó el valor de la pérdida total de energía que debería generarse mediante dicha válvula; asimismo, al restar al nivel de energía necesario aguas abajo de la válvula, las cargas de posición y de velocidad en la sección correspondiente, se obtuvo la carga de presión y por tanto la presión necesaria a la salida de aquélla, valor que permitió mayor precisión en el proceso para seleccionarla. Los resultados de los cálculos efectuados constituyen las tablas 5.3 A, 5.3 B y 5.3 C, en, tanto que un resumen de los mismos se muestra en la figura 5.10. I.7 Sistema de bombeo a tanque elevado La selección del equipo de bombeo adecuado para efectuar esta función, implica conocer el gasto a bombear y la carga dinámica total (CDT) que debe ser proporcionada por la bomba al agua para que ésta suba de la cisterna al tanque elevado. En cuanto al gasto que debería ser bombeado, su magnitud se determinó teniendo en cuenta que es práctica común buscar que el tanque elevado sea llenado en una hora, y dado que se conoce la capacidad de éste (17900 l), el gasto necesario para llenarlo en el tiempo mencionado resultó de 4.889 l/s. Para el cálculo de la carga dinámica total, fue necesario definir previamente la trayectoria que debería seguir el agua en su movimiento para llegar de la cisterna al tanque, y asimismo, el material con que dicha trayectoria sería construida y el o los diámetros de las tuberías y piezas especiales que la formarían. Así y con apoyo en las diferentes plantas arquitectónicas de los niveles que constituyen el edificio, fue propuesta la trayectoria referida y las características de sus componentes, habiéndose seleccionado el fierro galvanizado como material de construcción, en tanto que el diámetro de las tuberías y piezas especiales que la integrarían se aceptó de 3 pulgadas, debido a que esta magnitud permite que el gasto a bombear se asocie a una velocidad de flujo permitida por las normas vigentes. Hecho la anterior, y consecuentemente, conocida tanto la estructuración del sistema de bombeo objeto de este apartado, como el gasto de diseño del mismo, se procedió a estimar el valor de los parámetros que a continuación se indican, ya que la carga dinámica total es igual a la suma de éstos: a).- Diferencia de elevaciones entre el nivel mínimo probable de la superficie libre del agua en la cisterna, y el nivel de descarga al tanque elevado. b).- Carga de velocidad en la sección de descarga al tanque elevado. c).- Pérdida total de energía asociada al paso del agua bombeada, a razón de 4.889 l/s, por cada punto de la trayectoria propuesta, y como dicha pérdida es igual a la suma de las pérdidas por fricción más las pérdidas locales, la longitud considerada para el cálculo correspondiente se determinó mediante la expresión 3.9.
Los principales resultados del proceso descrito, se muestran en la tabla 5.4 y en la figura 5.11, en tanto que la representación gráfica del sistema proyectado constituye parte del contenido de los planos del cuarto de máquinas y del sótano más bajo del edificio. II. Sistema de drenaje sanitario. Para el sistema de drenaje sanitario, se utilizará el método del Dr. R. Hunter, que consiste en asignar, con apoyo en la tabla 3.9, unidades mueble de desagüe a los muebles sanitarios que integran los distintos grupos de baños, habiéndose considerado en cada cuarto, en adición y para efectos de cuantificación del total de unidades mueble a drenar, una coladera de piso. Debido a la ubicación de los grupos de sanitarios, se diseñaron tres distintas bajadas de conducción de aguas negras, las cuales se unirán en la planta baja y posteriormente se conectarán al drenaje municipal. El procedimiento de cálculo consistió en proponer, por nivel y por grupo de baños, los trazos de las tuberías que colectarán las aguas negras de los distintos muebles sanitarios para conducirlas hasta la columna de bajada correspondiente a cada grupo de baños, y posteriormente, con base en los resultados tanto de este proceso como de la cuantificación de unidades de desagüe por mueble sanitario, mediante la acumulación de éstas se estimó el total que debería ser conducido por cada tramo componente de las redes recolectoras definidas en cada piso del edificio, determinándose a continuación, con auxilio de lo expuesto en 3.3.1.l, II, el diámetro y pendiente de dichos tramos. Asimismo y previa acumulación de las unidades mueble de desagüe de todos los grupos de baño, y por ende pisos a servir por una columna o bajada de aguas negras, dada, mediante el empleo de lo explicado en 3.3.1.1, III.3, fue seleccionado su diámetro. Los trazos de proyecto para las redes recolectaras de cada planta del edificio, la localización de los distintos muebles sanitarios por drenar y la ubicación de las tres bajadas de aguas negras, se presentan en los planos del drenaje sanitario anexos a esta memoria, incluyéndose también, en las tablas 5.5 A, 5.5 B, 5.5 C, 5.6 A, 5.6 B y 5.6 C los cálculos referidos, con la aclaración de que como complemento al diseño de las redes recolectoras (tablas 5.7 A y B), se determinó por ramal la velocidad y el tirante normal asociados al gasto de proyecto de cada uno de sus tramos. III. Sistema contra incendio De acuerdo al contenido del subinciso 3.2.1.4, la edificación motivo de este ejemplo cumple con las condiciones necesarias para que resulte obligatorio dotarla, tanto de extintores, como de una red de hidrantes, por lo que al tener en cuenta el uso que se dará al inmueble, la propuesta de estructuración de la red citada se fundamentó en los siguientes conceptos: a).- Incendio clase A, debido a que en este grupo se incluye la combustión de materiales como papel, madera y textiles. b).- Hidrantes chicos con válvula de 2” de diámetro y manguera con diámetro de 1 ½" y 30 m de longitud. c).- Dos hidrantes en cada planta para uso de oficinas y uno solo por planta de estacionamientos. d).- Gasto de 140 l/min por hidrante. e).- Presión de 1.8 kg/cm2 (18 mca) en la sección ubicada inmediatamente aguas arriba de la descarga de la manguera.
Para cumplir con los requerimientos expresados en los puntos anteriores, el suministro de energía a la red se hará mediante bombeo desde la cisterna que se ubicará en el sótano más bajo, solución que implicó efectuar un análisis anólogo al explicado en relación con el bombeo al tanque elevado pero para cada piso a proteger. En estas condiciones, se propuso la estructuración de la red de hidrantes y se procedió a calcular, para cada piso, la carga dinámica total, para lo cual se tuvo en cuenta que la pérdida de energía en una manguera que, con las características anteriormente indicadas, conduzca 140 l/min, es de 7 mca. Posteriormente, mediante el análisis de los resultados obtenidos, para cada uno de los dos gastos a bombear se identificó la mayor carga dinámica total y por tanto el piso correspondiente, definiéndose así dos parejas de coordenadas para la selección del equipo de bombeo adecuado. Debido a que el equipo de bombeo seleccionado será único en cuanto a sus dimensiones y partes constitutiva, y consecuentemente, sólo funcionará de acuerdo con una curva característica, surgió la necesidad de determinar, para cada sistema de bombeo representado por la trayectoria de suministro a otros pisos, la pérdida local de energía a generar para que dicho equipo proporcione el gasto que sea demandado, estimándose dicha pérdida, para un piso dado en el cual se requiera uno de los dos gastos referidos, como la diferencia entre la mayor carga dinámica total correspondiente a ese gasto y la deducida para el piso que se analice. Las componentes de todo el sistema propuesto y los cálculos efectuados según lo anterior, se muestran respectivamente en las tablas 5.8 y 5.9, mientras que en la figura 5.11 se esquematiza el arreglo general de los equipos de bombeo y de la red de hidrantes, habiéndose contemplado, como podrá observarse en esa figura, un equipo adicional de emergencia que funcionará con motor de combustión interna.
TABLA No. 5.2 DISEÑO DE LA RED DE SUMINISTRO DE AGUA POTABLE TABLA GENERAL DE UNIDADES MUEBLE PRESION DE DESCARGA EN LOS MUEBLES (kgs/cm2) = 5.000
PLANTA
PENT HOUSE PLANTA ALTA PENT HOUSE PLANTA BAJA OFICINAS TIPO
MEZZANINE
PLANTA BAJA
NUMERO DE NIVELES
MUEBLE
UNIDADES MUEBLE
NOMBRE
X NIVEL
C/ FLUX.
C/ TANQ.
5 6 1
3
2 6
1
INODORO LAVAVO MINGITORIO
5 6 1
3
1
INODORO LAVAVO MINGITORIO INODORO LAVAVO MINGITORIO
5 6 1
3
INODORO LAVAVO
2 2
2
INODORO LAVAVO MINGITORIO
1 1 1
1
14
1
1
T O TAL
1
POR MUEBLE
1
1
X NIVEL
X PLANTA
36 12 5
53
53
36 12 5
53
53
36 12 5
53
742
4
20 4
24
24
2 4
10 2 4
16
16
C/ FLUX.
C/ TANQ.
10
3 2
30
6 12
10
5 3 2
10
3 2
30
6 12
20 2
10
10 2
4
6 12
5
10 2
30 5
5
1 1
X MUEBLE
C/ TANQ
5 2 6
POR NIVEL
C/ FLUX.
5 2 6
TOTAL DE U – M
888
TABLA No. 5.3 (A) DISEÑO DE LA RED DE SUMINISTRO DE AGUA POTABLE RAMAL
A
TUBERIA DE : FIERRO GALVANIZADO n = 0.014 PRESION DE DESCARGA EN LOS MUEBLES (m. c. a.) = 5.000 PLANTA
NODO
HELIPUERTO TANQUE ELEV. CTO. MAQUINAS PRIMERA DERIVACION
SEGUNDA DERIVACION TRAMO (4-27) VALVULA REDUCTORA, PRESION A ELIMINAR NIVEL 8 NIVEL 7 NIVEL 6 NIVEL 5 NIVEL 4 NIVEL 3 NIVEL 2 NIVEL 1 ESTAC. 6 ESTAC. 5 ESTAC. 4 ESTAC. 3 ESTAC. 2 ESTAC. 1 MEZZANINE PLANTA BAJA ESTAC. –1 ESTAC. –2 ESTAC. –3 ESTAC. –4 ESTAC. –5
NIVEL DE UNIDAD GASTO DE ENERGIA MUEBLE DISEÑO (m)
83.39 31.39 78.07
2.00 3.32
81.39
76.41
1.66
80.66
3 20 21 22 23 24 25 26
74.75 71.43 68.11 64.79 61.47 58.15 54.83 51.51
1.66 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32
27
49.85
1.66
4
PENTHOUSE P.A. PENTHOUSE P.B. NIVEL 14 NIVEL 13 NIVEL 12 NIVEL 11 NIVEL 10 NIVEL 9
NIVEL DE ALTURA PISO ENTRE TERMINADO PISOS (m) (m)
(l.p.s.) 80.00
2.284
80.34 77.02 73.70 70.38 67.06 63.74 60.42 57.10
40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00
1.419 1.295 1.165 1.028 0.882 0.724 0.548 0.341
79.80
40.00
1.419
40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00
1.419 1.295 1.165 1.028 0.882 0.724 0.548 0.341
(m)
0.0258 0.0248 0.0237 0.0223 0.0208 0.0187 0.0156
D IAM E TR O C ALC U LAD O PROPUESTO (pulg.) (m)
1.016 0.977 0.932 0.880 0.817 0.736 0.616
(pulg.)
GASTO A CIRCULAR A TRAMO (l.p.s.)
0.152
6.000
0.035 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
1.500 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
1.241 1.241 1.241 1.241 1.241 1.241 1.241
0.051
2.000
1.419
0.051 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025
2.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
1.419 1.241 1.241 1.241 1.241 1.241 1.241 1.241
27 25.90 28
49.85
1.66
53.89
29 30 31 32 33 34 35 36
48.19 44.87 41.55 38.23 34.91 31.59 28.27 24.95
3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32
53.78 50.46 47.14 43.82 40.50 37.18 33.80 30.54
21.63 18.73 15.83 12.93 10.03 7.13 3.48 0.18 (2.72) (5.62) (8.52) (11.42) (14.32)
3.32 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 3.66 3.30 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
0.0258 0.0248 0.0237 0.0223 0.0208 0.0187 0.0156
1.016 0.977 0.932 0.880 0.817 0.736 0.616
TABLA No. 5.3 (B) DISEÑO DE LA RED DE SUMINISTRO DE AGUA POTABLE RAMAL B TUBERIA DE : FIERRO GALVANIZADO n = 0.014 PRESION DE DESCARGA EN LOS MUEBLES (m. c. a.) = 5.000 NIVEL DE ALTURA NODO PISO ENTRE TERMINADO PISOS (m) (m)
PLANTA
HELIPUERTO TANQUE ELEV. CTO. MAQUINAS PRIMERA DERIVACION
SEGUNDA DERIVACION TRAMO (18-47) VALVULA REDUCTORA, PRESION A ELIMINAR
MEZZANINE PLANTA BAJA ESTAC. –1 ESTAC. –2 ESTAC. –3 ESTAC. –4 ESTAC. –5
2.00 3.32
81.39
76.41
1.66
81.13
17 40 41 42 43 44 45 46
74.75 71.43 68.11 64.79 61.47 58.15 54.83 51.51
1.66 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32
47
49.85
1.66
(l.p.s.) 728.00
10.403
80.97 77.65 74.33 71.01 67.69 64.37 61.05 57.73
344.00 301.00 258.00 215.00 172.00 129.00 86.00 43.00
6.218 5.673 5.104 4.503 3.864 3.171 2.401 1.492
61.89
354.00
6.706
(m)
0.0449 0.0432 0.0412 0.0389 0.0361 0.0325 0.0272
D IAM E TR O C ALC U LAD O PROPUESTO (pulg.) (m)
1.765 1.700 1.622 1.531 1.422 1.281 1.072
(pulg.)
GASTO A CIRCULAR A TRAMO (l.p.s.)
0.152
6.000
18.082
0.102 0.051 0.051 0.051 0.051 0.038 0.038 0.038
4.000 2.000 2.000 2.000 2.000 1.500 1.500 1.500
7.878 7.878 7.878 7.878 3.658 3.658 3.658
0.051
2.000
6.706
0.051 0.051 0.051 0.051 0.051 0.038 0.038 0.038
2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 1.500 1.500 1.500
6.218 7.878 7.878 7.878 7.878 3.658 3.658 3.658
0.051
2.000
0.882
0.051 0.025
2.000 1.000
1.000 1.158
47 5.27
NIVEL 8 NIVEL 7 NIVEL 6 NIVEL 5 NIVEL 4 NIVEL 3 NIVEL 2 NIVEL 1 ESTAC. 6 ESTAC. 5 ESTAC. 4 ESTAC. 3 ESTAC. 2 ESTAC. 1 TERCERA DERIVACION TRAMO (47-57) VALVULA REDUCTORA, PRESION A ELIMINAR
(m)
83.39 31.39 78.07
18
PENTHOUSE P.A. PENTHOUSE P.B. NIVEL 14 NIVEL 13 NIVEL 12 NIVEL 11 NIVEL 10 NIVEL 9
NIVEL DE UNIDAD GASTO DE ENERGIA MUEBLE DISEÑO
48
49.85
1.66
56.62
49 50 51 52 53 54 55 56
48.19 44.87 41.55 38.23 34.91 31.59 28.27 24.95 21.63 18.73 15.83 12.93 10.03 7.13
3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
54.41 51.09 47.77 44.45 41.13 37.81 34.49 31.17
344.00 301.00 258.00 215.00 172.00 129.00 86.00 43.00
6.218 5.673 5.104 4.503 3.864 3.171 2.401 1.492
57
3.565
1.45
61.31
20.00
0.882
24.00 16.00
1.000 0.757
0.0449 0.0432 0.0412 0.0389 0.0361 0.0325 0.0272
1.765 1.700 1.622 1.531 1.422 1.281 1.072
57 52.01 58
3.565
1.45
9.30
59 60
3.48 0.18 (2.72) (5.62) (8.52) (11.42) (14.32)
3.66 3.30 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
9.24 6.37
0.0217
0.853
TABLA No. 5.3 (C) DISEÑO DE LA RED DE SUMINISTRO DE AGUA POTABLE RAMAL
C
TUBERIA DE : FIERRO GALVANIZADO n = 0.014 PRESION DE DESCARGA EN LOS MUEBLES (m. c. a.) = 5.000 PLANTA
NODO
HELIPUERTO TANQUE ELEV. CTO. MAQUINAS PRIMERA DERIVACION
SEGUNDA DERIVACION TRAMO (4-27) VALVULA REDUCTORA, PRESION A ELIMINAR NIVEL 8 NIVEL 7 NIVEL 6 NIVEL 5 NIVEL 4 NIVEL 3 NIVEL 2 NIVEL 1 ESTAC. 6 ESTAC. 5 ESTAC. 4 ESTAC. 3 ESTAC. 2 ESTAC. 1 MEZZANINE PLANTA BAJA ESTAC. –1 ESTAC. –2 ESTAC. –3 ESTAC. –4 ESTAC. –5
NIVEL DE UNIDAD GASTO DE ENERGIA MUEBLE DISEÑO (m)
83.39 31.39 78.07
2.00 3.32
81.39
76.41
1.66
80.79
10 70 71 72 73 74 75 76
74.75 71.43 68.11 64.79 61.47 58.15 54.83 51.51
1.66 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32
77
49.85
1.66
11
PENTHOUSE P.A. PENTHOUSE P.B. NIVEL 14 NIVEL 13 NIVEL 12 NIVEL 11 NIVEL 10 NIVEL 9
NIVEL DE ALTURA PISO ENTRE TERMINADO PISOS (m) (m)
(l.p.s.) 80.00
2.284
80.68 77.36 74.20 70.88 67.56 64.24 60.92 57.60
40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00
1.419 1.295 1.165 1.028 0.882 0.724 0.548 0.341
79.93
40.00
1.419
40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00
1.419 1.295 1.165 1.028 0.882 0.724 0.548 0.341
(m)
0.0258 0.0248 0.0237 0.0223 0.0208 0.0187 0.0156
D IAM E TR O C ALC U LAD O PROPUESTO (pulg.) (m)
1.016 0.977 0.932 0.880 0.817 0.736 0.616
(pulg.)
GASTO A CIRCULAR A TRAMO (l.p.s.)
0.152
6.000
0.051 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.019 0.019
2.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.750 0.750
1.241 1.210 1.241 1.241 1.241 0.576 0.576
0.051
2.000
1.419
0.051 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.019 0.019
2.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.790 0.790
9.361 1.241 1.241 1.241 1.241 1.241 0.976 0.976
77 25.53 78
49.85
1.66
54.39
79 80 81 82 83 84 85 86
48.19 44.87 41.55 38.23 34.91 31.59 28.27 24.95
3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32
94.28 90.96 47.64 44.32 41.00 37.68 34.36 31.04
21.63 18.73 15.83 12.93 10.03 7.13 3.48 0.18 (2.72) (5.62) (8.52) (11.42) (14.32)
3.32 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 3.66 3.30 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
0.0258 0.0248 0.0237 0.0223 0.0208 0.0187 0.0156
1.016 0.977 0.932 0.880 0.817 0.736 0.616
TABLA 5.4 DISEÑO DE LA RED DE SUMINISTRO DE AGUA POTABLE LINEA DE CONDUCCION DE AGUA POTABLE DE LA CISTERNA AL TANQUE ELEVADO TUBERIA DE: FIERRO GALVANIZADO n = 0.014 TRAYECTORIA Pichancha Longitud 1 Codo 90° Longitud 2 “Y” Longitud 3 Codo 45° Longitud 4 Válv. Sección Bomba Longitud 5 Válv. Sección Válv. Check “Y” Longitud 6 “Y” Longitud 7 Codo 90° Longitud 8 Codo 90° Longitud 9 Codo 90° Longitud 10 Codo 90° Longitud 11 (2 check) 2 codos 90° Codo 90° Longitud 12 Codo 90° Longitud 13 Válv. con flotador Longitud Parcial Longitud Total
REAL
LONGITUD EQUIVALENTE (3”) (2.5”) 10.57 9.12
(2”) 7.77
1.56
1.25
1.05
0.49
0.38
0.29
1.24
1.00
0.84
1.01
0.82
0.68
1.01 10.52 0.49
0.82 8.47 0.38
0.68 7.09 0.29
0.05
0.04
0.03
1.56
1.25
1.05
1.56
1.25
1.05
1.56
1.25
1.05
1.56 21.04 3.12 1.56
1.25 16.94 2.50 1.25
1.05 14.18 2.10 1.05
1.56
1.05
1.05
0.53
0.78
2.76
60.99
49.81
44.05
D I AM E T R O P R O P U E S T O
196.40
185.22
179.46
3 P U LG AD AS
VOLUMEN (lts.) (m3) 17,600.0 17.60
1.70 0.50
TIEMPO
1.20 0.50
GASTO
(hr)
(seg)
(l.p.s.)
1 2 4
3,600.0 7,200.0 10,800.0
4.889 2.444 1.630
2.10
1.20 4.20 12.00
Calculado
Propuesto
(m)
(pulg.)
(m)
(pulg.)
0.079 0.056 0.046
3.11 2.20 1.79
0.076 0.064 0.051
3.00 2.50 2.00
3.50 1.00 97.51 2.00 3.50 4.50
135.41
VELOCIDAD CARGA DE PERDIDAS POR VELOCIDAD FRICCION (V) (V2/2g) (m/s) (m) 1.07 0.059 8.70 0.77 0.030 8.21 0.80 0.033 7.95
CARGA DINAMICA TOTA (m) 106.27 105.77 105.52
TABLA No. 5.5 (A) DISEÑO DE LA RED DE DESAGÜE DE AGUAS NEGRAS TABLA GENERAL DE UNIDADES MUEBLE DE DESAGÜE TUBERIA DE: FIERRO FUNDIDO RAMAL A
PLANTA
PENT HOUSE PLANTA ALTA PENT HOUSE PLANTA BAJA OFICINAS TIPO
NUMERO DE NIVELES
MUEBLE NOMBRE
X NIVEL 2 2 2
2 2
1
INODORO LAVAVO COLADERA
2 2 2
2 2
1
INODORO LAVAVO COLADERA INODORO LAVAVO COLADERA
2 2 2
2 2
14
T O TAL
C/ FLUX.
UNIDADES MUEBLE C/ TANQ.
POR MUEBLE C/ FLUX.
C/ TANQ
TOTAL DE U – M
POR NIVEL C/ FLUX.
C/ TANQ.
X MUEBLE
X NIVEL
X PLANTA
4 1 1
8 2 2
8 2 2
12
12
4 1 1
8 2 2
8 2 2
12
12
4 1 1
8 2 2
8 2 2
12
168
192
TABLA No. 5.5 (B) DISEÑO DE LA RED DE DESAGÜE DE AGUAS NEGRAS TABLA GENERAL DE UNIDADES MUEBLE DE DESAGÜE TUBERIA DE: FIERRO FUNDIDO RAMAL B
PLANTA
PENT HOUSE PLANTA ALTA PENT HOUSE PLANTA BAJA
NUMERO DE MUEBLES
1
1
14 OFICINAS TIPO
1 MEZZANINE
1 PLANTA BAJA
T O TAL
MUEBLE
UNIDADES MUEBLE
NOMBRE
X NIVEL
C/ FLUX.
INODORO LAVAVO MINGITORIO COLADERA
3 4 1 4
3
INODORO LAVAVO MINGITORIO COLADERA
3 4 1 4
3
INODORO LAVAVO MINGITORIO COLADERA
3 4 1 4
3
INODORO LAVAVO COLADERA
2 2 2
2
INODORO LAVAVO REGADERA COLADERA
1 1 1 2
1
C/ TANQ.
POR MUEBLE C/ FLUX.
C/ TANQ
8 4
1
C/ FLUX.
4
4 4
1 8
1
4 24
1 4
4 4
1 8 4 1
4 24
1 4
4 4
1 8 2
1
4 10
1 1 8
1
C/ TANQ.
24 1
4
TOTAL DE U – M
POR NIVEL
2
8 1
2
1 2
1
2
X MUEBLE
X NIVEL
X PLANTA
24 4 4 4
36
36
24 4 4 4
36
36
24 4 4 4
36
504
16 2 2
20
20
8 1 2 2
13
13
609
TABLA No. 5.5 (C) DISEÑO DE LA RED DE DESAGÜE DE AGUAS NEGRAS TABLA GENERAL DE UNIDADES MUEBLE DE DESAGÜE TUBERIA DE: FIERRO FUNDIDO RAMAL C
PLANTA
PENT HOUSE PLANTA ALTA PENT HOUSE PLANTA BAJA OFICINAS TIPO
NUMERO DE NIVELES
MUEBLE NOMBRE
X NIVEL 2 2 2
2 2
1
INODORO LAVAVO COLADERA
2 2 2
2 2
1
INODORO LAVAVO COLADERA INODORO LAVAVO COLADERA
2 2 2
2 2
14
T O TAL
C/ FLUX.
UNIDADES MUEBLE C/ TANQ.
POR MUEBLE C/ FLUX.
C/ TANQ
TOTAL DE U – M
POR NIVEL C/ FLUX.
C/ TANQ.
X MUEBLE
X NIVEL
X PLANTA
4 1 1
8 2 2
8 2 2
12
12
4 1 1
8 2 2
8 2 2
12
12
4 1 1
8 2 2
8 2 2
12
168
192
TABLA 5.6 (A) DISEÑO DE LA RED DE DRENAJE SANITARIO RAMAL A TUBERIA DE: FIERRO FUNDIDO
PLANTA
HELIPUERTO TANQUE ELEV. CTO. MAQUINAS PENTHOUSE P. A. PENTHOUSE P.B. NIVEL 14 NIVEL 13 NIVEL 12 NIVEL 11 NIVEL 10 NIVEL 9 NIVEL 8 NIVEL 7 NIVEL 6 NIVEL 5 NIVEL 4 NIVEL 3 NIVEL 2 NIVEL 1 ESTAC. 6 ESTAC. 5 ESTAC. 4 ESTAC. 3 ESTAC. 2 ESTAC. 1 MEZZANINE PLANTA BAJA ESTAC. –1 ESTAC. –2 ESTAC. –3 ESTAC. –4 ESTAC. –5
NIVEL DE PISO ALTURA ENTRE NODO TERMINADO PISOS
10 70 71 72 73 74 75 76 79 80 81 82 83 84 85 86
(m)
(m)
83.39 81.39 78.07 74.75 71.43 68.11 64.79 61.47 58.15 54.83 51.51 48.19 48.87 41.55 38.23 34.91 31.59 28.27 24.95 21.63 18.73 15.83 12.93 10.03 7.13 3.48 0.18
2.00 3.32 1.66 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
(2.72) (5.62) (8.52) (11.42) (14.32)
2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
n = 0.009
UNIDAD – MUEBLE POR TRAMO PROPIA
ACUMULADA
GASTO DE DISEÑO ((l.p.s.)
12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00
12.00 24.00 36.00 48.00 60.00 72.00 84.00 96.00 108.00 120.00 132.00 144.00 156.00 168.00 180.00 192.00
0.621 1.000 1.320 1.609 1.875 2.125 2.362 2.589 2.807 3.018 3.222 3.420 3.613 3.802 3.986 4.167
DIAMETRO SELECCIONADO 4 PULGADAS
TABLA 5.6 (B) DISEÑO DE LA RED DE DRENAJE SANITARIO RAMAL B TUBERIA DE: FIERRO FUNDIDO
PLANTA
HELIPUERTO TANQUE ELEV. CTO. MAQUINAS PENTHOUSE P. A. PENTHOUSE P.B. NIVEL 14 NIVEL 13 NIVEL 12 NIVEL 11 NIVEL 10 NIVEL 9 NIVEL 8 NIVEL 7 NIVEL 6 NIVEL 5 NIVEL 4 NIVEL 3 NIVEL 2 NIVEL 1 ESTAC. 6 ESTAC. 5 ESTAC. 4 ESTAC. 3 ESTAC. 2 ESTAC. 1 MEZZANINE PLANTA BAJA ESTAC. –1 ESTAC. –2 ESTAC. –3 ESTAC. –4 ESTAC. –5
NIVEL DE PISO ALTURA ENTRE NODO TERMINADO PISOS
10 70 71 72 73 74 75 76 79 80 81 82 83 84 85 86
(m)
(m)
83.39 81.39 78.07 74.75 71.43 68.11 64.79 61.47 58.15 54.83 51.51 48.19 48.87 41.55 38.23 34.91 31.59 28.27 24.95 21.63 18.73 15.83 12.93 10.03 7.13 3.48 0.18
2.00 3.32 1.66 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
(2.72) (5.62) (8.52) (11.42) (14.32)
2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
n = 0.009
UNIDAD – MUEBLE POR TRAMO PROPIA
ACUMULADA
GASTO DE DISEÑO ((l.p.s.)
36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00 36.00
36.00 72.00 108.00 144.00 180.00 216.00 252.00 288.00 324.00 360.00 396.00 432.00 468.00 504.00 540.00 576.00
1.320 2.125 2.807 3.420 3.986 4.518 5.022 5.504 5.968 6.415 6.849 7.271 7.681 8.082 8.474 8.858
20.00 13.00
596.00 609.00
9.068 9.203
DIAMETRO SELECCIONADO 6 PULGADAS
TABLA 5.6 (C) DISEÑO DE LA RED DE DRENAJE SANITARIO RAMAL C TUBERIA DE: FIERRO FUNDIDO
PLANTA
HELIPUERTO TANQUE ELEV. CTO. MAQUINAS PENTHOUSE P. A. PENTHOUSE P.B. NIVEL 14 NIVEL 13 NIVEL 12 NIVEL 11 NIVEL 10 NIVEL 9 NIVEL 8 NIVEL 7 NIVEL 6 NIVEL 5 NIVEL 4 NIVEL 3 NIVEL 2 NIVEL 1 ESTAC. 6 ESTAC. 5 ESTAC. 4 ESTAC. 3 ESTAC. 2 ESTAC. 1 MEZZANINE PLANTA BAJA ESTAC. –1 ESTAC. –2 ESTAC. –3 ESTAC. –4 ESTAC. –5
NIVEL DE PISO ALTURA ENTRE NODO TERMINADO PISOS
10 70 71 72 73 74 75 76 79 80 81 82 83 84 85 86
(m)
(m)
83.39 81.39 78.07 74.75 71.43 68.11 64.79 61.47 58.15 54.83 51.51 48.19 48.87 41.55 38.23 34.91 31.59 28.27 24.95 21.63 18.73 15.83 12.93 10.03 7.13 3.48 0.18
2.00 3.32 1.66 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 3.32 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
(2.72) (5.62) (8.52) (11.42) (14.32)
2.90 2.90 2.90 2.90 2.90
n = 0.009
UNIDAD – MUEBLE POR TRAMO PROPIA
ACUMULADA
GASTO DE DISEÑO ((l.p.s.)
12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00
12.00 24.00 36.00 48.00 60.00 72.00 84.00 96.00 108.00 120.00 132.00 144.00 156.00 168.00 180.00 192.00
0.621 1.000 1.320 1.609 1.875 2.125 2.362 2.589 2.807 3.018 3.222 3.420 3.613 3.802 3.986 4.167
DIAMETRO SELECCIONADO 4 PULGADAS
TABLA 5.7 (A) SISTEMA DE DRENAJE SANITARIO CALCULO DE VELOCIDAD Y EL TIRANTE RAMAL B PLANTAS: PENTHOUSE Y NIVEL TIPO TRAMO UNIDAD 1 2 3 4 5
2 3 4 5 6
PROPIA 9 3 8 3 13
MUEBLE ACUMULADA 9 12 20 23 36
GASTO Q (L/s) 0.478 0.577 0.807 0.884 1.187
DIAMETRO D (m) 0.038 0.038 0.038 0.075 0.100
PENDIENTE S (%) 2 2 2 2 2
AREA VELOCIDAD TIRANTE A V Y (m2) (m/s) (m) 0.0006 0.74 0.021 0.0008 0.77 0.024 0.0011 0.71 0.038 0.0011 0.84 0.022 0.0013 0.89 0.023
GASTO Q (L/s) 0.178 0.280 0.577 0.807
DIAMETRO D (m) 0.051 0.051 0.051 0.076
PENDIENTE S (%) 2 2 2 2
AREA VELOCIDAD TIRANTE A V Y (m2) (m/s) (m) 0.0003 0.55 0.011 0.0004 0.63 0.014 0.0008 0.77 0.020 0.0008 0.82 0.020
GASTO Q (L/s) 0.232 0.280 0.608
DIAMETRO D (m) 0.051 0.051 0.051
PENDIENTE S (%) 2 2 2
AREA VELOCIDAD TIRANTE A V Y (m2) (m/s) (m) 0.0004 0.60 0.013 0.0004 0.63 0.014 0.0008 0.78 0.021
PLANTA: MEZZANINE TRAMO UNIDAD 1 2 3 4
2 3 4 5
PROPIA 2 2 8 8
MUEBLE ACUMULADA 2 4 12 20
PLANTA: BAJA TRAMO UNIDAD 1 2 3
2 3 4
PROPIA 3 1 9
MUEBLE ACUMULADA 3 4 13
TABLA 5.7 (B) SISTEMA DE DRENAJE SANITARIO CALCULO DE VELOCIDAD Y EL TIRANTE RAMALES A Y C PLANTAS: PENTHOUSE Y NIVEL TIPO TRAMO UNIDAD 1 2 3
2 3 4
PROPIA 4 1 1
MUEBLE ACUMULADA 4 5 6
GASTO Q (L/s) 0.280 0.325 0.366
DIAMETRO D (m) 0.051 0.051 0.051
PENDIENTE S (%) 2 2 2
AREA VELOCIDAD TIRANTE A V Y (m2) (m/s) (m) 0.0004 0.63 0.014 0.0005 0.66 0.015 0.0005 0.68 0.016
TABLA 5.8 DISEÑO DE LA RED CONTRA INCENDIO TRAYECTORIA PROPUESTA PARA LA SALIDA DE LOS HIDRANTES TUBERIA DE: FIERRO GALVANIZADO
TRAYECTORIA
REAL (m)
Pichancha Longitud 1 Codo 90° Longitud 2 “Y” Longitud 3 Válv. Sección Bomba Longitud 4
n = 0.014
LONGITUD EQUIVAL. PARCIAL COLUMNA RAMAL (m) (m) (m) 10.57
G AS T O (lts/min) 140.00
1.70 1.56 0.50 0.49
HIDRANTE
1.01
(hr)
GASTO
0.50 2.30
(seg)
(l.p.s.)
5.2 Diseño de los sistemas de distribución de agua Potable, drenaje sanitario y drenaje pluvial para un conjunto habitacional. El predio destinado al Conjunto Residencial Antigua se encuentra ubicado en el Km 17.6 de la carretera México - Toluca y estará constituido por 32 conjuntos bajos, 28 viviendas unifamiliares y 5 torres habitacionales. Al igual que todo nuevo desarrollo, se hace necesario dotarlo de los servicios elementales de agua potable y alcantarillado. I. MEMORIA DEL PROYECTO DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE 1 CRITERIOS PARA EL PROYECTO a).- El sistema propuesto para el abastecimiento de agua potable será a partir de una tubería de la red pública alojada sobre la carretera México – Toluca
b).- Se planteó la solución con tomas en bloque, por medio de dos líneas conectadas a las cajas rompedoras de presión c).- Se consideraron cisternas con capacidad de almacenamiento para 2 días en todos los casos d).- Se dividió el sistema para servir a núcleos de población de 300 hab mediante el empleo de cisternas a seis zonas de servicio (zonas de presión), previniendo descomposturas y mantenimiento de la red e).- Se realizó el cálculo hidráulico asegurando una dotación de agua para consumos domésticos en cantidad suficiente f).- La presion de la red para el suministro a conjuntos bajos (CB) y lotes unifamiliares (U), se obtuvo de cisternas comunes y tanques elevados g).- Las torres (T), tendrán el servicio mediante el uso de cisternas propias y bombeos particulares h).- El suministro para el riego de áreas verdes, será con un sistema por separado de aguas tratadas. 2 DATOS DEL PROYECTO Para la elaboración del Proyecto de Agua Potable se tomaron como base los siguientes datos: Número de viviendas: Densidad de población:
371 7 hab/viv
a) Población de proyecto Las características físicas particulares del predio delimitan su crecimiento, siendo factible solamente la densificación de sus áreas, por lo que para estimar su población se tomó el número total de viviendas definido y la densidad por vivienda considerada para habitación residencial: Pproyecto = (371) (7) = 2,597 hab b) Dotaciones Por considerarse el predio como conjunto habitacional y dentro de zona urbana, se establecieron dotaciones apoyados en las normas de proyectos vigentes y lineamientos marcados por el DDF para este tipo de conjuntos, teniéndose: Dotación de consumo doméstico: 150 lts/hab/día Art. 82 del reglamento de construcciones del DDF c) Coeficientes de variación diaria y horaria Los valores de coeficientes de variación diaria y horaria son 1.2 y 1.5 respectivamente. d) Gastos de diseño
El cálculo de gastos se realizó con las siguientes expresiones: Gasto Medio Anual Qmed = Pob Dot = (2597)(150) = 4.509 lps 86400 86400 Gasto Máximo Diario QMD = Qmed x 1.2 = (4.509)(1.2) = 5.410 lps Gasto Máximo Horario QMH = QMD x 1.5 = (5.410)(1.5) = 8.116 lps 3 DESCRIPCION DEL SISTEMA La alimentación al predio se hará directamente de la Red Pública, a partir de 2 cajas rompedoras de presión. La conducción será con tuberías de 51 mm (2”) de diámetro hacia cisternas comunes, de las cuales 2 contarán con tanques elevados de los que se obtendrá la presión suficiente para alimentar a los conjuntos bajos y lotes unifamiliares ubicados en la parte alta del predio. De la caja rompedora de presión 1 (CRP1), se extraerá una línea de 51 mm (2”) de diámetro que alimentará a las cisternas 3 y 4. Esa misma línea a su paso alimentará por gravedad a las 4 cisternas particulares de las torres T2 a T5 (1,008 hab), con una tubería que varía de 38 mm (1 ½”) a 19 mm (3/4”) de diámetro. La cisterna 3 contará con el tanque elevado 2 que dará servicio a la zona alta compuesta por los conjuntos bajos CB21 a CB30 (350 hab) y los lotes unifamiliares U21 a U28 (56 hab). De la cisterna 4, se dotará por gravedad a los conjuntos bajos CB31 y CB32 (70 hab). De la caja rompedora de presión 2 (CRP2), se extrae igualmente una línea de 51 mm (2”) de diámetro, la cual tendrá 2 derivaciones durante su recorrido, una de ellas alimentará a las cisternas 1 y 2, mientras que la otra con tubería de 25 mm (1”) y 19 mm (3/4”) de diámetro alimentará a la torre T1 (273 hab). De la cisterna 1, dotada con el tanque elevado 1, se dará servicio a la zona alta formada por los conjuntos bajos CB1 a CB10 (350 hab) y a los lotes unifamiliares Ul a UI5 (105 hab). Por otra parte de la cisterna 2, destinada a la zona baja, se alimentará por gravedad a los conjuntos bajos CB11 a CB20 (350 hab) y a los lotes unifamiliares U16 a U20 (35 hab). Para todos los casos se consideraron cisternas con capacidad de almacenamiento para dos días, y se utilizó el gasto medio anual para calcular el volumen de almacenamiento de las cisternas. Alimentación a cisternas de Torres Tl a T5 Torre Tl (39 viviendas) Población = 273 hab Qmed = 0.47 lps QMD = 0.57 lps QMH=0.85 lps
Volumen = (0.47)(60)(60)(24)(2) = 82 m3 1000 (36 viviendas c/u) Población = 252 hab Qmed = 0.44 lps QMD = 0.53 lps QMH = 0.79 lps Torres T2 a T5
Volumen = (0.44)(6 0)(6 0)(2 4) (2) = 76 m3 c/u 1000 Lotes Unifamiliares y Conjuntos Bajos Capacidad de almacenamiento común = 792 m3
CISTERNA C1 C2 C3 C4
POBLACION (hab) 455 385 406 70
Qmed
QMD
QMH
(lps)
(lps)
(lps)
0.79 0.67 0.70 0.12
0.95 0.80 0.85 0.15
1.42 1.20 1.27 0.22
VOLUMEN (m3) 136 116 121 21 394
De las cisternas comunes 1 y 3, se conducirá el agua a presión a los tanques elevados 1 y 2, con alturas de torre de 17.5 m y capacidad de 17 m3 los cuales darán carga hidráulica a la zona alta del sistema. Para la red de distribución se propone tubería de PVC en todos los casos. Para el suministro a lotes unifamiliares se consideran tomas domiciliarias de plástico flexible y Fo.Go. Para el suministro a Torres y Conjuntos Bajos se consideran tomas en bloque de acuerdo a los diámetros de la red de proyecto propuesta. Para la determinación de pérdidas, de acuerdo a la población acumulada en cada tramo, se empleo la ecuación siguiente: hf = K L Q2 donde: hf pérdidas por fricción, en m K constante que depende del criterio seleccionado para el cálculo de pérdidas por fricción L longitud del tramo, en m Q gasto de diseño, en m3 /s 4 CALCULO HIDRAULICO A continuación se muestran los cálculos hidráulicos para el sistema, el cual está formado por 4 redes abiertas y 2 circuitos cerrados. ANALISIS CON EL METODO DE LOS GASTOS MAXIMOS
Los gastos que se obtuvieron para cada tipo de vivienda fueron: Unifamiliares (1 vivienda) Población = 7 hab Qmed = 0.012 lps QMD = 0.015 lps QMH = 0.022 lps Conjunto Bajo (5 viviendas) Población = 35 hab Qmed = 0.061 lps QMD = 0.073 lps QMH = 0.109 lps Torre (36 viviendas) Población = 252 hab Qmed = 0.438 lps QMD = 0.525 lps QMH = 0.788 lps Torre (39 viviendas) Población = 273 hab Qmed = 0.474 lps QMD = 0.569 Ips QMH = 0.853 lps RAMAL 1 Esta red abastece por gravedad las cisternas de las torres T2 a T5, a partir de la caja rompedora de presión CRP1, en el cálculo hidráulico se incluyeron las pérdidas debido a las válvulas de control de llenado de las cisternas. Se utilizó para el cálculo el gasto máximo diario (QMD) ya que la entrega se realiza a las cisternas de cada torre. RAMAL 2 Esta es una línea que parte de la cisterna C4, y que alimenta por gravedad a los conjuntos bajos CB31 y CB32 (70 háb). En el diseño de esta red abierta se cuidó que la carga disponible en la entrega a los edificios fuera mayor de 15 m de columna de agua (mca) debido a que la alimentación a estos conjuntos bajos se hace directamente a los muebles, se utilizó el gasto máximo horario (QMH) al hacer el cálculo. RAMAL 3 Este ramal abastece las cisternas Cl y C2 y la de la torre Tl. En este caso también se utilizaron válvulas de control de llenado para las cisternas. RAMAL 4
Esta red parte de la cisterna C2, destinada a la zona baja, y alimenta por gravedad a los conjuntos bajos CB11 a CB20 (350 hab) y a los lotes unifamiliares U16 a U20 (35 hab) . En el cálculo hidráulico se trató de que las cargas disponibles en los conjuntos bajos fueran mayores a 15 mca y en los lotes unifamiliares mayores a 10 mca. METODO DE LA RED ESTATICA Los circuitos cerrados se analizaron utilizando el Método de la Red Estática, el cual de una manera general, consiste en definir los gastos que saldrán del circuito, cuando menos una cota piezométrica conocida, por ejemplo en un tanque, las cotas topográficas de todos los nudos que forman el circuito, y de una manera inicial, las longitudes, diámetros y rugosidades de los tubos. Los resultados que se obtienen de las simulaciones del programa son: velocidades y gastos en los tubos, cotas piezométricas y cargas disponibles en los nudos. Si no se aceptan los resultados obtenidos se pueden modificar los datos iniciales de longitud, diámetro y rugosidad en los tubos y hacer una nueva simulación, hasta obtener valores aceptables de cargas en los nudos del circuito. CIRCUITO 1 La cisterna 3 con el tanque elevado 2 dará servicio a la zona alta compuesta por los conjuntos bajos CB21 a CB30 (350 hab) y los lotes unifamiliares U21 a U28 (56 hab). En general las cargas en los nudos se mantuvieron entre 10 y 23 mca y los diámetros variaron entre 1 ½", ¾” y ½”. CIRCUITO 2 De la cisterna 1, dotada con el tanque elevado 1, se dará servicio a la zona alta formada por los conjuntos bajos CB1 a CB10 (350 hab) y a los lotes unifamiliares Ul a U15 (105 hab). En este análisis se aceptaron las cargas disponibles, ya que se encontraban entre 12 y 26 mca. Los diámetros utilizados fueron 6", 4", 2 ½" y 2”. SERVICIO DE EMERGENCIA CIRCUITO 2 Y RAMAL 4 Se analizó en caso de emergencia en el que se tuviera problemas con el suministro a través de la cisterna C2 y sólo se pudiera utilizar el tanque elevado 1. Los resultados obtenidos indican que la condición más desfavorable se encuentra en el unifamiliar U4 ya que cuenta con una carga disponible de 9.49 mca, sin embargo se aceptó por tratarse de una condición de emergencia. ANALISIS CON EL METODO DE HUNTER Se utilizó el Método de Hunter para determinar la cantidad de agua potable que se debería de dotar a las edificaciones, para hacer una comparación entre los dos métodos. Los gastos obtenidos con el Método de Hunter son bastante más grandes que los obtenidos calculándolos con el gasto medio anual, esto provoca un aumento en los diámetros.
Los cálculos para la obtención de la aportación de agua potable a cada uno de los diferentes tipos de edificaciones se muestran en las siguientes tablas. El método se basa principalmente en el número de
muebles que se tienen en las viviendas y también en la probabilidad de que se estén utilizando en un cierto momento. Unifamiliares (1 vivienda) Q = 1.47 lps Conjunto Bajo (5 viviendas) Q = 5.72 lps Torre (36 viviendas) Q = 14.70 lps Torre (39 viviendas) Q = 15.55 lps Se analizaron las redes abiertas 2 y 4 y los circuitos 1 y 2. Como se mencionó anteriormente los diámetros de los tubos aumentaron considerablemente, a continuación se hace una comparación de los resultados obtenidos en el cálculo de las redes abiertas.
RAMAL 2 Tubo
Qmed D
Hunter D
RAMAL 4 Tubo
1 2
¾” ¾”
3” 3”
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Qme d D 2” 1 ½” ¾” 1 ½” 1 ½” 1 ½” 1 ½” 1 ½” 1 ½” 1 ½”
Hunter D 8” 8” 8” 8” 8” 8” 8” 8” 8” 8”
11 12
1 ½” 1 ½”
CIRCUITO 2 Qmed Hunter RAMAL 4 Tubo D D Tubo 1 1.5” 6” 1 2 1.5” 6” 2 3 1.5” 6” 3 4 1.5” 4” 4 5 ½” 3” 5 6 ½” 3” 6 7 ½” 3” 7 8 ½” 3” 8 9 ½” 3” 9 10 ½” 3” 10 11 ¾” 3” 11 12 ¾” 3” 12 13 ¾” 3” 13 14 ¾” 3” 14 15 ¾” 3” 15 16 ¾” 3” 16 17 ¾” 3” 17 18 19 20 21 22 23 24
Qmed D 1.5” 1.5” 1.5” 1.5” 1.5” 1.5” 1.5” 1.5” ½” ½” ½” ½” ½” 1” 1” 1” 1.5” ½” ½” ½” ½” ½” ½” ½”
8” 8” Hunter D 6” 6” 6” 6” 6” 6” 6” 6” 4” 4” 4” 4” 4” 4” 4” 4” 4” 2.5” 2.5” 2.5” 2.5” 2.5” 2.5” 2.5”
I.l SELECCION DEL EQUIPO DE BOMBEO Debido a que el proyecto de la red de Distribución se presentan edificaciones que se pretende beneficiar, a niveles superiores de donde se localizan las cisternas de almacenamiento, se recurre al bombeo del agua para llevarla a tanques elevados, y de aquí distribuirla por gravedad de la carga suficiente a los puntos más desfavorables. Lo anterior origina la necesidad de construir una serie de estructuras debidamente diseñadas, y la instalación de un equipo de bombeo adecuado para el buen funcionamiento del sistema. Las estructuras consistirán en una cisterna-cárcamo y un tanque elevado de acuerdo a las condiciones específicas del proyecto. Para el caso del Sistema de Distribución del Conjunto Residencial Antigua, se tienen dos estaciones de bombeo de acuerdo a las siguientes características: cisterna 1 - tanque 1
cisterna 3 - tanque 2
Gasto de diseño = 1.42 lps Altura del tanque = 17.50 m 17.50 m
1.30 lps 17.50 m
Dada la similitud de las características de proyecto, se tipificará el diseño, tomando las condiciones más desfavorables. DATOS BASE Los datos que se tomaron como base para la elaboración del proyecto de selección de los equipos de bombeo, fueron los determinados para el proyecto de la red de Distribución de Agua Potable, resumiéndose en los siguientes valores para la zona alta de la cisterna 1: Población de proyecto Dotación de vivienda Gasto medio anual Gasto máximo diario Gasto máximo horario Capacidad cisterna Capacidad tanque elevado Sistema
455 hab. 150 lts/hab/día 0.79 lps 0.95 ips 1.42 lps 136 m3 17 m3, H = 17.50 m Bombeo a tanque - gravedad - a la red
La capacidad del tanque elevado se determinó considerando que esta fuera una cuarta parte del almacenamiento requerido para un día. DETERMINACION DEL NUMERO DE BOMBAS Para seleccionar el número de bombas se analizó el sistema para 7 alternativas de gasto las cuales son: 1.- Cubrir la demanda máxima horaria utilizando un tiempo diario de bombeo de 14.5 horas 2.- Cubrir la demanda máxima diaria, bombeando un tiempo diario de 24 horas. En esta alternativa se utilizó para el cálculo del QMD la relación QMD = QMH / l.572 3.- Cubrir la demanda máxima diaria, bombeando un tiempo diario de 24 horas, utilizando para el cálculo del QMD la relación QMD = QMH / l.5 En las siguientes 4 alternativas se cálculo el gasto utilizando el criterio de Hunter, se consideraron diferentes tiempos de llenado del tanque elevado, tratando de mantener la velocidad del agua cercana a 1 m/s en la tubería, los tiempos de bombeo fueron los siguientes 2, 4, 8 y 12 hr y diferentes diámetros de tubería. 4.- Tiempo de bombeo = 2.0 h, diámetro = 4” 5.- Tiempo de bombeo = 4.0 h, diámetro = 3” 6.- Tiempo de bombeo = 8.0 h, diámetro = 2” 7.- Tiempo de bombeo = 12.0 h, diámetro = 1.5”
En este tipo de proyecto pequeño puede usarse una sola bomba, y con ella se proporcionará un servicio aceptable, considerando que el bombeo es intermitente, dado que el consumo máximo sólo se presentaría en las horas pico. En el caso de descompostura del equipo, se prevé la necesidad de una de reserva con capacidad igual que le primero, a efecto de cubrir la máxima demanda el tiempo que dure la reparación de éste. Se proponen dos equipos de bombeo con motor eléctrico (uno en operación y uno de reserva) que trabajen en forma alternada ofreciendo una mayor garantía de los mismos, adicionalmente se pondrá un tercer equipo de bombeo con un motor de combustión interna, previendo fallas en el suministro de la energía eléctrica. CALCULO DE LA CARGA DINAMICA TOTAL (CDT) La columna o carga dinámica total es la suma de la energía contra la que debe operar una bomba para mover de un punto a otro el caudal determinado. Estas energías de trabajo son: H hfp hv hs
carga estática total, en m pérdida de carga en tubería y válvulas fontanería, en m carga de velocidad, en m pérdidas en la succión, en m
La carga total se determinará para el caso más desfavorable en base en las siguientes consideraciones. Carga estática total.- Será el desnivel topográfico que existe entre la cota del terreno del sitio donde está alojada la cisterna, y la cota de descarga del tanque elevado, tenemos: Cota de descarga al tanque elevado Cota del terreno en el sitio de la cisterna Desnivel topográfico
154.00 m 135.00 m 19.00 m
Pérdidas de carga de tubería y válvulas de fontanería. Estas pérdidas están en función del gasto a manejar en los equipos y del diámetro de tuberías y válvulas seleccionadas. La fórmula general para el cálculo de estas pérdidas es: hfp = K LT Q 2 donde: K =10.3 n2 D 16/3 n
coeficiente de rugosidad de Manning (para fo.go. n = 0.014)
D
diámetro de la tubería, en m
LT
longitud total; se obtiene sumando la longitud de la tubería más las longitudes equivalentes, en m
Q
gasto, en m3/s
Se hará el cálculo de la carga dinámica total para el gasto máximo horario (alternativa 1, = 1.5”), las demás se pueden ver en la tabla de selección del equipo de bombeo, tabla 5.18. 1.- pérdidas en la tubería, ver diagrama del arreglo de las bombas Le = 17.5 + 1.5 + 20 + 2(1.5) + 1.0 = 23.76 m hfl = (74729.7)(23.76)(0.00142)2 = 3.58 m 2.- pichancha Le = 6.79 m hf2 = (74729.7)(6.79)(0.00142) 2 = 1.02 m 3.- 3 codos de 90° radio grande y 2 codos de 90° standard Le = 3(0.82) + 2(1.22) = 4.90 m hf3 = (74729.7) (4.90) (o.00142) 2 = 0.74 m
4.- válvula de retención y válvula de compuerta Le = 5.52 + 0.53 = 6.05 m hf4 = (74729.7)(6.05)(o.00142) 2 = 0.91 m 5.- 1 ye (Qa/Q)= 1 y 2 yes (Qa/Q)=0 (en este caso las yes implican convergencia de flujo a 45°) Le = 1(0.20) + 2(0.02) = 0.24 m hf5 = (74729.7)(0.24)(0.00142) 2 = 0.04 m
Ver libro Hidráulica General. Ing. Gilberto Sotelo A., pag. 365
6.- válvula de flotador Le = 4. 10 m hf6 = (74729.7)(4.10)(0.00142) 2 = 0.62 m hf total = (3.58 + 1.02 + 0.74 + 0.91 + 0.04 + 0.62) = 6.91 m Carga de velocidad en la descarga, se determina con la siguiente igualdad pero v=
0.00142 = 1.25 m/s (0.0381) 2 (0.7854)
por lo que hv = (1.24)2 = 0.08m 19.62 Carga estática de succión, ver fig 5.12 hs = 3.0 m La carga dinámica para el diseño del equipo es la suma de estos valores, resultando: CDT = 17.50 + 1.50 + 2(1.50) + 1.00 + 6.91 + 0.08 + 3.00 = 32.99 m
Con los siguientes datos, a la curva de operación de la bomba del fabricante: Criterio de gastos máximos Carga de diseño = 32.99 mca = 108.26 pca Gasto de diseño = 1.42 lps = 22.44 gpm SELECCION DE LOS EQUIPOS DE BOMBEO Bomba centrífuga (horizontal) para manejar agua limpia con peso específico igual a 1.0, siguientes características y condiciones de operación.
Método Marca Modelo Velocidad de operación Gasto de diseño Carga de diseño Eficiencia de diseño Diámetro de la succión Diámetro de la descarga
Gastos Máximos TACO O SIMILAR 1206 3500 rpm 1.42 lps 32.99 mca 33 % 38 mm 38 mm
de acuerdo a las
Hunter TACO O SIMILAR 1206 3500 rpm 4.72 lps 29.80 mca 59 % 38 mm 38 mm
ELECCION DE MOTOR Para la elección de los motores se determinarán las potencias de acuerdo a las diferentes condiciones de trabajo: Potencia de diseño = (1.42)(32.96) = 1.86 HP 76(0.33) Potencia comercial = 2.00 HP SELECCION DE LA MEJOR ALTERNATIVA Se tomó como parámetro principal para la selección de la mejor alternativa de bombeo, el consumo de energía eléctrica, expresado en Kw-h y calculado con la potencia al freno real. Por otra parte se analizaron dos velocidades de operación de las bombas, 1760 rpm y 3500 rpm. Si se observa la tabla 5.18 se puede ver que cuando se utiliza el criterio de los gastos máximos la mejor alternativa se tiene al bombear el gasto máximo horario (alternativa l), ya que el consumo de energía es de 21.63 Kw-h y la eficiencia es del 33 % que aunque es baja, se trata de la mayor eficiencia al manejar esta combinación carga-gasto. Por otro lado con el criterio de Hunter, los tiempos de bombeo son pequeños y por lo tanto se tienen consumos bajos de energía eléctrica, el menor consumo (10.44 Kw-h) y la eficiencia (59%) se tienen al bombear durante cuatro horas al día el gasto de 4.72 lps, es decir la alternativa 5.
II. MEMORIA DEL PROYECTO DE DRENAJE SANITARIO CRITERIOS PARA EL PROYECTO El Sistema propuesto para el Desalojo de Aguas Negras y Pluviales es del tipo separado. La eliminación será totalmente por gravedad, basados en el proyecto de rasantes y pendientes naturales del terreno. Se prevé la descarga de Aguas Negras de todas las viviendas por medio de conductos de concreto simple de 15 cm de diámetro, hasta los pozos de visita de los subsistemas que las conducirán hasta las 4 plantas de tratamiento independientes, ubicadas en las partes bajas de c/u de los subsistemas. Para la determinación del gasto de Aguas Negras, se empleará el método de descargas domiciliarias en función del número de unidades de descarga o unidades mueble (Método de Hunter). DATOS DEL PROYECTO Para la elaboración del Proyecto de Drenaje Sanitario, se tomaron como base los siguientes datos: Considerando el número de unidades de descarga propios de cada mueble sanitario, multiplicado por el número de muebles que se encuentran en cada Lote Unifamiliar, Conjunto Bajo o Torre, se puede determinar el gasto que descarga cada uno de estos determinando entonces el gasto de aportación. Para determinar la Aportación de Aguas Negras de cada vivienda se consideró la siguiente tabla: TIPO DE MUEBLE LAVABOS INODOROS REGADERAS FREGADEROS LAVADEROS LAVADORAS JACUZZI
UNIDADES DE DESCARGA 1 3 2 2 3 3 2
De la tabla anterior se obtiene el total de unidades de descarga por Lotes Unifamiliares, Conjuntos Bajos y Torres. TIPO DE VIVIENDA UNIFAMILIARES CONJUNTOS BAJOS TORRES 11 niveles TORRE 13 niveles
UNIDADES DE DESCARGA 38 340 1234 1346
APORTACIONES EN L.P.S. 1.49 5.84 14.98 15.85
Para determinar los gastos en los conductos se utilizó una ecuación que se ajusta a la curva de gastosunidades descarga, que se muestra a continuación:
Q = 0.1128(UD 0. 6865) donde: Q UD
gasto real que pasa por el tramo. unidades mueble que descargan en el tramo.
Para verificar que los gastos obtenidos son menores que los gastos que pueden pasar por el tramo, se calcula el gasto a tubo lleno en el tramo correspondiente con la fórmula de Manning: Q = D2 4 donde: Q V D
gasto a tubo lleno. velocidad a tubo lleno. diámetro.
La velocidad a tubo lleno se calcula como: V = 1 R2/3 S½ n donde: V n R S
velocidad a tubo lleno, en m/s coeficiente de rugosidad. radio hidráulico, en m pendiente, en fracción decimal
Independientemente de calcular los gastos y velocidades a tubo lleno, se deben calcular las velocidades reales, con la finalidad de revisar que las velocidades no excedan los límites propuestos para el diseño de redes, así como revisar que los tirantes no sean menores a los requeridos para asegurar el arrastre de sólidos. DESCRIPCION DEL SISTEMA El sistema de Alcantarillado Sanitario estará constituido por tubería de 20 cm de diámetro de concreto simple y estará interconectada en su gran mayoría por medio de pozos de visita tipo común, sin embargo, existen casos en los que obligados por la pendiente existente, se utilizarán pozos de visita con caídas adosadas. Este sistema se subdivide a su vez en 4 subsistemas esto es, que cada subsistema contará con su propia planta de tratamiento y serán independientes uno entre otro, se plantean de la siguiente manera:
Subsistema 1.- Este sistema captará las aguas residuales de los edificios CB1 a CB10, la torre Tl y los lotes unifamiliares Ul a U15. Cabe señalar que en este subsistema hubo necesidad de captar las descargas de los lotes unifamiliares mediante una línea independiente teniendo acometidas en bloque a la red para finalmente conducirlas hasta la planta de tratamiento PT1 ubicada en la zona oriente del predio, entre la torre Tl y los edificios CB17 y CB18. Por otra parte este subsistema dará servicio a 728 habitantes.
Subsistema 2.- Este subsistema dará servicio a los edificios CB11 al CB20 y los lotes unifamiliares U16 al U20 captando sus aguas residuales para después enviarlas a la planta de tratamiento PT2, ubicada al sur del edificio CB20. Este subsistema dará servicio a 385 habitantes. Subsistema 3.- Este subsistema servirá para captar las aguas residuales de las torres T3, T4 y T5, así como los edificios CB31 y CB32, para ser conducidas posteriormente a la planta de tratamiento PT3, ubicada al sur de los edificios CB31 y CB32. Este subsistema es el que da servicio al mayor número de viviendas de los cuatro que conforman el sistema completo. Subsistema 4.- El subsistema 4 dará servicio a los edificios CB21 al CB30, la torre T2 y los lotes unifamiliares U21 al U28 la planta de tratamiento se encuentra ubicada en la parte más baja de la torre T2. El subsistema dará servicio a 658 habitantes. Cada una de las plantas de tratamiento contará con una cisterna donde se almacenará el agua tratada, para posteriormente utilizarla para el riego de áreas verdes. II.l
MEMORIA DE CALCULO PLANTA DE TRATAMIENTO
A. Sedimentador primario En el sedimentador primario se eliminará el 30% de la DBO total, la cual se supone que es de 300 mg/l, ver tabla 5.25. Fórmulas a utilizar Q=v*a donde Q: v: a:
gasto de entrada, m3 /d velocidad del agua, m / d área de sedimentacion, m2
Q = V/t donde V: volumen del reactor, m3 t: tiempo de retención hidráulico, días V=a*h donde h: altura del sedimentador, m a: área de sedimentación, m2
De la.tabla 5.22 se selecciona la carga superficial de 48 m 3/m2-d para tratamiento primario. Con el gasto de 1.43 l/s = 124 m3/d, despejando a de la ecuación 1 y sustituyendo valores se tiene: a = 124 m3 / d = 2.6 m2 48 m3/m2 -d Usando la ecuación 2 se determina el volumen, utilizando un tiempo de retención de 1.5hrs, como se marca en la tabla 5.23 V = 124 m3/d * 0.0625d = 8 m3 Ahora bien, con el tiempo de retención t = 1. 5 h, de la tabla 5.22, se comprueba el valor de la tabla 5.23. Despejando h de la ecuación 3 y sustituyendo valores se tiene h = 8 m3 = 3.1 m 2.6m2 Ahora bien, se propone un sedimentador de forma cilíndrica, por lo que en primer lugar se calcula el diámetro del sedimentador con una profundadidad de h = 3.1 m r = a / ;
a = r2 r = 0.91 m
D=1.9 m
Por lo tanto las dimensiones del sedimentador primario serán, ver figura 5.14: volumen: altura: diámetro:
8.0 m3 3.1 m 1.9 m
Producción de lodos primarios Fórmulas a utilizar Ss = n SST Q
4
donde Ss: n: SST: Q:
sólidos secos, kg eficiencia de remoción de fangos en el sedimentador, sólidos en suspensión totales en el agua, g/m3, 220 g/m3 de tabla 5.25 gasto del agua a tratar, m3 /d V=
donde
Ms PW Ssi PS
5
V: Ms: PW : Ss1: PS:
volumen de lodos, m3 peso de los sólidos secos, kg densidad del agua, 103 kg/m3 (a 5°C) peso específico del fango tabla 4.24 fracción de sólidos, %
Sustituyendo valores en 4 Ss = 0.6((220 g/m3) / 103 g/kg) 124 m3/d Ss = 16.4 kg/d Sustituyendo valores en 5 V = (16.4 kg)/1.03*1000 kg /m3*0 .06 V = 0.265 m3 B. Reactor biológico (lodos activados) Fórmulas Las ecuaciones 6 y 7 se determinan a partir del balance de masa que se hace del sistema de tratamiento (figura 5.15), en las cuales se considera el gasto de recirculación de lodos a dicho sistema. En este caso, se considera un gasto de recirculación del 30% del gasto de entrada. Por otra parte como se dijo anteriormente, en el sedimentador primario se eliminó el 30% de la DBO total; es así que al considerar esto en el del diseño del reactor, se asume que la DBO soluble será de 210 mg/l. Qo = QF + QR QF (1 + r)
6
Donde Qo: gasto de entrada al reactor, m 3/d QF: gasto de entrada a la planta, m3/d QR: gasto de recirculación, m3/d QFSF + RQFSE QF (1 + r) So Donde SF: demanda bioquímica de oxígeno en la entrada a la planta SE: demanda bioquímica de oxígeno en el efluente So: demanda bioquímica de oxígeno en el influente r: factor de recirculación, 0.3
X
cd Y ( So S ) (1 K d cd ) =V/Q
Donde X: concentración de microorganismos, g/cm3
7
Y: So: S: kd: d:c V: Q:
coeficiente de producción máxima de microorganismos demanda bioquímica de oxígeno en el influente demanda bioquímica de oxígeno en el efluente coeficiente de mortalidad de los microorganismos tiempo de residencia celular de diseño volumen del reactor m3 gasto de entrada, m3/d
Sustituyendo 4 en 5 y despejando volumen dc V = Q Y (So – S) c X (1 + kd d)
10
Sustituyendo valores en 5 Qo = 124 m3/d (1 + 0.3) Qo = 161.2 m3/d Sustituyendo valores en 6 So = (210 + (0.3*20)/1 + 0.3 So = 166.2 mg/1
Sustituyendo valores en 8 V = (10d)(161.2m3/d)(0.5)[(166.2- 20)mg/1] (3500mg/l) [1 + (0.06d-1)(10d)] V = 21.04 m3 Se propone un reactor de forma cilíndrica. Considerando una altura de 4 m, entonces aplicando las ecuaciones correspondientes se determina el diámetro del reactor: r = 21.4 m3/ * 4 m r = 1.31 m
D = 2r
D = 2.7 m
Por lo tanto las dimensiones del reactor, serán las siguientes, ver figura 5.16: diámetro: altura: volumen:
2.7 m 4m 21.4 m3
Producción de lodos secundarios Fórmulas a utilizar Yobs =
Y
11
1 + kd dc
Donde Yobs: producción bacteriana observada Y: producción bacteriana máxima kd: coeficiente de mortalidad de los microorganismos dc: tiempo de residencia celular de diseño Px = Yobs Q (So - S) (103g/kg)-1
12
Donde Px: peso neto de lodos en exceso producidos diariamente, SSV, kg So: demanda bioquímica de oxígeno en el influente S: demanda bioquímica de oxígeno en el efluente Q: gasto de entrada, m3/d V=
Ms PW Ss1 PS
13
Donde V: volumen de lodos, m3 Ms: peso de los sólidos secos, kg PW: densidad del agua, 103 kg/m3 Ss1: peso específico de los lodos PS : fracción de sólidos, % Sustituyendo valores en 11 Yobs = 0.5/1+(0.06d-1) (l0d) Yobs = 0.3125 Sustituyendo valores en 12 Px = [ (0. 3125) (161.2 m3/d) (166.2 - 20 mg/l)]/103 g/kg Px = 7. 5 kg/d Sustituyendo valores en 13 V = (7.5 kg/d)/((1.03)(1000 kg/m3) (0.04)) V = 0.182 m3/d C.
Sedimentador secundario
Fórmulas a utilizar
Q=v*a
1
Q = V/t
2
V=a*h
3
Donde Q: gasto de entrada, m3/d v: velocidad del agua, m/d a: área de sedimentación, m2 Donde V: volumen del reactor, m3 t: tiempo de retención hidráulico, días Donde h: altura del sedimentador, m a: área de sedimentación, m2 De la tabla 5.25 se selecciona la carga superficial de 32 m 3/m2-d para tratamiento primario. Con el gasto de 1.43 l/s = 124 m3/d, despejando a de la ecuación 1 y sustituyendo valores se tiene: a = 161.2 m3/d = 5.1 m2 32 m3/ m2 –d Usando la ecuación 2 se determina el volumen, utilizando un tiempo de retención de 2hrs, como se marca en la tabla 5.23: V = 161.2 m3/d * 0.0833 d = 13.5 m3 Ahora bien, con el tiempo de retención t = 2 h, de la tabla 5.23, se comprueba el valor de la tabla 5.26. Despejando h de la ecuación 3 y sustituyendo valores se tiene: h = 13.5 m3 = 2.7 m 5.1 m2 Ahora bien, se propone un sedimentador de forma cilíndrica, por lo que en primer lugar se calcula el diámetro del sedimentador con una profundadidad de h = 2.7m. r = 5.1 m2/ r = 1.27m;
D = 2.6m
Por lo tanto las dimensiones del sedimentador secundario serán, ver figura 5.17: volumen: altura: diámetro: D.
13.5 m3 2.7 m 2.6 m
Tanque de cloración
Fórmula a utilizar
V = Q* tr
14
Donde: V: volumen del reactor, m3 Q: gasto del agua a tratar, m3/d Tr: tiempo de retención, d Del balance de masa (figura 5.15), donde se considera una tasa de recirculación del 30% del gasto que sale del reactor, por lo que el gasto que pasará del sedimentador secundario a la cámara de mezcla con cloro es el siguiente: Qo = QR - 0.3QR
15
Sustituyendo valores en 15 Qo = 161.2 - (0.3*161.2) 3
Qo = 112.84 m De la figura 5.13 se selecciona el tiempo de retención de l0 min. Sustituyendo valores en la ecuación 14 V = 112.84 m3/d (0.007 d) 3
V = 0.8 m Se propone un mezclador de forma rectangular, el cual tendría las siguientes dimensiones, ver figura 5.19: largo: 1.7 m ancho: 0.8 m altura: 0.6 m E.
Reactor anaerobio de tratamiento de lodos
La suma de los volúmenes de lodos primarios y secundarios es el siguiente: Volumen de lodo primario 0.265 m3 Volumen de lodo secundario = 0.224 m3 Lodo primario + lodo secundario = 0.489 m3 El gasto de lodos diario será de 0.489 m3/d Fórmulas a utilizar V = Qo c Donde V: volumen del reactor, m3 Qo: gasto de entrada, m3/d c: tiempo de residencia celular, días, ver tabla 5.27 Sustituyendo valores en 16 V = 0.489 m3/d * 28 d 3
V = 12.2 m
16
Se propone un reactor de forma cilíndrica. Considerando una altura de 3m, entonces aplicando las ecuaciones correspondientes se determina el diámetro del reactor: r = 12.2 m3/ * 3 m r = 1.14 m D = 2r
D = 2.3 m
Por lo tanto las dimensiones del reactor serán las siguientes, ver figura 5.20: diámetro: 2.3 m altura: 3m volumen: 12.2 m
III. MEMORIA DEL PROYECTO DE ALCANTARILLADO PLUVIAL 1. CRITERIOS PARA EL PROYECTO El sistema propuesto para el desalojo de Aguas Pluviales es del tipo separado. La eliminación será totalmente por gravedad, basados en el proyecto de rasantes y pendientes naturales del terreno. Para la determinación del gasto pluvial se empleará el método Racional Americano y lo recomendado sobre este en el Manual de Hidráulica Urbana Tomo I de la DGCOH. Se prevé la descarga de Aguas Pluviales hacia pozos de absorción ubicados en las partes más bajas del predio.
2. DATOS DEL PROYECTO Para la elaboración del Proyecto de Alcantarillado Pluvial se tomaron como base los siguientes datos: GASTO PLUVIAL: El cálculo del gasto pluvial del conjunto habitacional se determinó mediante el método Racional Americano recomendado por la Dirección General de Construcción y operación Hidráulica. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO: El manual de Hidráulica Urbana recomienda se calcule el coeficiente de escurrimiento ponderado de acuerdo al coeficiente de impermeabilidad asignada a cada tipo y uso de suelo. AREA TOTAL = 94 050 m2 AREA CONSTRUIDA (TECHADA) AREA CIRCULACION Y ANDADORES (ADOQUINADA) AREAS VERDES (JARDIN)
2.4 ha. 2.5 ha. 4.5 ha.
C = 0.95 C = 0.85 C = 0.35
Coeficiente de escurrimiento ponderado (2.4)(0.95) ( 2.5)(0.85) (4.5)(0.35) C 9.4 9.4 9. 4
C = (0.243) + (0.226) + (0.168) C = 0.637
LLUVIA EFECTIVA Se calculó la intensidad de lluvia para cada tramo en análisis con base en la precipitación para 5 años y 30 minutos (fig 3.21 isoyetas de lluvia) y afectándola con los factores respectivos de periodo de retorno y duración, para transformarla a una precipitación con un periodo de retorno de 3 años y una duración igual al tiempo de concentración, que se tomó de 20 min, más el tiempo de conducción hasta el tramo de tubo. HP(3.d) = HB (5.30)(FTR)(FD) Donde HP = Lluvia para un periodo de retorno de 3 años y una duración variable. HB = Precipitación base para periodo de retorno de 5 años y una duración de 30 minutos. FTR = Factor de ajuste por periodo de retorno. FD = Factor de ajuste por duración. Por otra parte se tiene que la intensidad se puede calcular como: I = 60(HP)/d d=
duración, en minutos.
GASTO PLUVIAL EN EL CONJUNTO HABITACIONAL:
Aplicando la fórmula del método Racional Americano Q = 2.315 C I A Donde Q = gasto pluvial, en l/s I= intensidad de lluvia, en mm/h C= coeficiente de escurrimiento ponderado A = área acumulada hasta el inicio del tramo en estudio, en ha Este procedimiento se puede ver el la tabla de cálculo de gastos para el diseño del drenaje pluvial. 3. DESCRIPCION DEL SISTEMA El sistema de Alcantarillado Pluvial del Conjunto Residencial Antigua, está integrado por cinco subsistemas formados por tuberías de 30, 38 y 45 cm. de diámetro. Cada subsistema cuenta con bocas de tormenta ubicadas en lugares estratégicos y coladeras ubicadas a cada 20 m. Las cuales reciben el gasto de influencia conduciéndolo a la red de colectores descargando finalmente en pozos de absorción. El pozo de absorción No. 1 es el que más gasto recibe debido a la extensión que cubre esta red. Este pozo absorbe los escurrimientos superficiales de la parte Centro y Noreste del predio en las cuales se incluyen grandes partes de vialidades de los conjuntos bajos ubicados al Noreste del predio CB1 a CB10, de los unifamiliares Ul a U15, de la torre Tl, así como la caseta de vigilancia. El pozo de absorción No. 2 es uno de los que capta menor gasto, ya que recibe el escurrimiento de los conjuntos bajos CB17, CB18, CB19, CB20 y una pequeña área verde. El pozo de absorción No. 3 recibe escurrimientos superficiales de un gran tramo de vialidades y construcción habitacional CB11 a CB14, lotes unifamiliares U16 a U20 y torres T4 y T5. También capta los escurrimientos superficiales de una pequeña área verde, ya que la mayor parte de estas drenan hacia escurrimientos superficiales naturales. Este pozo de absorción capta los escurrimientos superficiales de la parte Suroeste y Sur del predio. El pozo de absorción No. 4 drena dos vialidades, la torre T3 y una pequeña porción de área verde. Este pozo absorbe escurrimientos superficiales de la parte Suroeste del predio. El pozo de absorción No. 5 recibe los escurrimientos de la parte Suroeste del predio que incluye áreas verde, vialidades y áreas construidas CB21 a CB30, casas unifamiliares U21 a U28 y la torre T2. En el diseño de tuberías se empleó la ecuación y nomograma de MANNING. CALCULO DE TUBERIAS: El diámetro utilizado fue el mínimo permitido por la DGCOH el cual corresponde a 30 cm. El comportamiento del funcionamiento de este diámetro se verificó mediante la fórmula de MANNING A TUBO LLENO, esto es: 1 2 1 V R 3S 2 n
R = D/4 V = Q/A
D 3 1 Q 53 S 2 n4 3 8
4 53 nQ D 1 S 2
8
Donde: v= velocidad, en m/s n= coeficiente de rugosidad (n = 0.013) R = radio hidráulico, en m S= pendiente del tubo Se anexa tabla de cálculo de acumulación de gastos y funcionamiento hidráulico de la tubería, en donde también se pueden ver la velocidad a tubo lleno y la velocidad real que se presenta en la tubería.
TABLA 5.10 SIMULACION: METODO:
CIRCUITO 1 GASTOS MAXIMOS
_______ GASTOS EN LOS TUBOS _________ CARGAS EN LOS NUDOS ______ TUBO
GASTO
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1
1.051 0.833 0.614 0.217 0.195 0.173 0.151 0.129 0.107 0.085 0.086 0.064 0.042 0.178 0.397 0.397 1.271
SALE DEL NUDO 27 28 29 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 44 45 31 24
NUDO 28 27 29 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 42 44 45 24
NIVEL CARGAS SOBRE PIEZOMETRICO EL TERRENO 164.30 15.97 168.68 16.98 163.15 15.80 162.38 22.38 159.85 19.85 156.58 17.58 154.33 16.33 152.37 15.37 151.30 15.30 150.45 15.45 150.14 11.14 150.07 14.07 150.03 15.03 149.98 16.98 151.48 18.08 155.84 22.27 167.50 17.50
TABLA 5.11 SIMULACION: METODO:
CIRCUITO 2 GASTOS MAXIMOS
_______ GASTOS EN LOS TUBOS _________ CARGAS EN LOS NUDOS ______ TUBO
GASTO
SALE DEL NUDO
NUDO
NIVEL CARGAS SOBRE PIEZOMETRICO EL TERRENO
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 24
1.213 0.814 0.594 0.375 0.355 0.333 0.310 0.150 0.128 0.106 0.084 0.062 0.043 0.179 0.399 0.400 0.159 0.137 0.115 0.093 0.071 0.049 1.433 0.027
69 72 73 74 75 76 77 90 89 91 92 94 95 97 99 72 90 88 87 85 84 83 67 82
72 69 73 74 75 76 77 90 89 91 92 94 95 96 97 99 88 87 85 84 83 82 67 81
147.81 151.34 147.39 146.95 146.85 146.82 146.80 146.71 146.09 145.03 144.31 143.88 143.66 143.65 143.95 146.74 144.76 143.20 142.49 142.02 141.85 141.86 152.50 142.00
17.31 16.34 18.39 18.95 19.85 20.32 20.80 24.11 23.49 22.53 22.31 22.38 22.66 23.17 23.95 20.74 20.76 18.20 16.49 15.02 13.85 12.86 17.50 12.00
TABLA 5.12 RAMAL 1 NUDO i f
D
n = 0.009 K
(m) 1 3 3 5 5 8 8
1 3 4 5 6 8 9 12
0.051 0.038 0.038 0.019 0.038 0.019 0.038
6654.7 30865.2 30865.2 1244407.5 30865.2 1244407.5 30865.2
PVC
GASTOS MAXIMOS
L
Q
hf
(m)
(l.p.s.)
(m)
31 10 44 30 42 20 82
3.092 0.992 2.100 0.525 1.575 0.525 1.050
1.97 0.30 5.99 10.29 3.22 6.86 2.79
No. NUDO 1 3 4 5 6 8 9 12
COTA TERRENO (msnm) 155.00 150.00 150.00 132.00 127.00 127.98 122.00 121.00
COTA PIEZOMETRICA (msnm) 155.00 153.03 152.72 147.04 136.75 143.82 136.96 141.03
hv (m) 0.35 0.60 0.60
CARGA (m) 0.00 3.03 2.37 15.04 9.15 15.84 14.36 20.03
12 14 15 15
14 15 16 17
0.025 0.025 0.019 0.019
268301.2 268301.2 1244407.5 1244407.5
RAMAL 2
64 44 10 10
n = 0.009
NUDO i f
D
K
(m) 19 19 22 22 23
0.019 0.019
1244407.5 1244407.5
RAMAL 3 NUDO i f
D
K
46 47 48 49 50
0.051 0.038 0.025 0.019
6654.7 30865.2 268301.2 1244407.5
18.93 13.02 3.43 3.43
14 15 16 17
PVC
117.00 89.00 89.00 89.00
122.10 109.09 105.66 105.660
0.60 0.60
5.10 20.09 16.06 16.06
GASTOS MAXIMOS
L
Q
hf
(m)
(l.p.s.)
(m)
125 33
0.219 0.219
7.46 1.97
n = 0.009
(m) 46 47 47 49
1.050 1.050 0.525 0.525
No. NUDO 19 22 23
PVC
COTA TERRENO (msnm) 147.00 115.46 114.00
COTA PIEZOMETRICA (msnm) 147.00 139.54 137.57
CARGA (m) 0.00 24.08 23.57
GASTOS MAXIMOS
L
Q
hf
No. NUDO
(m)
(l.p.s.)
(m)
33 10 93 36
2.319 1.750 0.569 0.569
1.18 0.95 8.08 14.50
COTA TERRENO (msnm) 142.00 135.00 135.00 115.00 117.00
46 47 48 49 50
COTA PIEZOMETRICA (msnm) 142.00 140.82 139.87 132.74 118.24
hv (m) 0.80 0.60
CARGA (m) 0.00 5.82 4.07 17.74 0.64
TABLA 5.12 (CONT.)
RAMAL 4 NUDO i f
n = 0.009 D
K
(m) 51 52 53 53 54 56 57 58 60
51 52 53 66 54 56 57 58 60 61
0.051 0.038 0.019 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038
6654.7 30865.2 1244407.5 30865.2 30865.2 30865.2 30865.2 30865.2 30865.2
PVC
GASTOS MAXIMOS
L
Q
hf
(m)
(l.p.s.)
(m)
53 86 88 20 54 32 34 30 8
1.183 1.183 0.219 0.964 0.745 0.526 0.307 0.088 0.088
0.49 3.71 5.25 0.57 0.93 0.27 0.10 0.01 0.00
No. NUDO 51 52 53 66 54 56 57 58 60 61
COTA TERRENO (msnm) 135.00 125.00 115.00 103.00 113.76 110.17 112.01 113.36 114.00 114.50
COTA PIEZOMETRICA (msnm) 135.00 134.51 130.79 125.54 130.22 129.29 129.02 128.92 128.91 128.91
CARGA (m) 0.00 9.51 15.79 22.54 16.46 19.12 17.01 15.56 14.91 14.91
61 62 62 63 63 64
0.038 0.038 0.038
30865.2 30865.2 30865.2
8 8 8
0.066 0.044 0.022
0.00 0.00 0.00
62 63 64
115.00 115.50 116.00
128.91 128.91 128.91
13.91 13.41 12.91
TABLA 5.13 SIMULACION: METODO:
CIRCUITO EMERGENCIA GASTOS MAXIMOS
_______ GASTOS EN LOS TUBOS _________ CARGAS EN LOS NUDOS ______
TUBO
GASTO
2 3 4 5 6 7 8 9
1.912 0.681 0.461 0.264 0.317 0.351 0.277 0.148
SALE DEL NUDO 69 72 73 74 75 76 77 90
NUDO 72 69 73 74 75 76 77 90
NIVEL CARGAS SOBRE PIEZOMETRICO EL TERRENO 142.26 11.76 150.15 15.15 141.97 12.97 141.72 13.72 141.68 14.68 141.65 15.15 141.62 15.62 141.56 18.96
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 1
0.125 0.104 0.083 0.062 0.096 0.160 0.382 1.251 0.110 0.088 0.068 0.047 0.027 0.009 0.031 0.015 0.010 0.008 0.314 0.323 0.336 0.349 0.254 0.020 0.201 0.426 0.636 0.220 0.864 0.868 2.113
89 91 92 94 95 97 99 72 90 88 87 85 84 83 82 81 100 101 64 63 62 61 60 58 56 54 53 53 52 99 51
89 91 92 94 95 96 97 99 88 87 85 84 83 82 81 100 101 64 63 62 61 60 58 57 56 54 53 66 52 51
140.95 139.92 139.22 138.79 138.56 138.54 138.77 141.30 140.58 139.90 139.63 139.51 139.49 139.50 139.49 139.47 139.45 139.42 139.39 139.35 139.30 139.24 139.08 138.86 138.68 138.64 138.75 133.36 140.21 152.50
18.35 17.42 17.22 17.29 17.56 18.06 18.77 15.30 16.58 14.90 13.63 12.51 11.49 10.50 9.49 4.47 22.45 23.42 23.89 24.35 24.80 25.24 25.72 26.85 28.51 24.88 24.95 30.56 15.21 17.50
TABLA 5.14 SIMULACION: METODO:
CIRCUITO 1 HUNTER
_______ GASTOS EN LOS TUBOS _________ CARGAS EN LOS NUDOS ______ TUBO
GASTO
2 3 4
34.618 28.902 23.182
SALE DEL NUDO 27 28 29
NUDO 28 27 29
NIVEL CARGAS SOBRE PIEZOMETRICO EL TERRENO 165.45 17.12 166.37 17.67 164.60 17.25
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1
13.690 12.222 10.755 9.284 7.821 6.352 4.876 4.892 3.423 1.952 3.774 9.495 9.497 40.340
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 44 45 31 24
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 42 44 45 24
158.95 158.22 157.30 156.67 156.13 155.85 155.63 154.98 154.83 154.76 154.68 155.10 156.64 167.50
18.95 18.22 18.30 18.67 19.13 19.85 20.63 15.98 18.83 19.76 21.68 21.70 23.07 17.50
TABLA 5.15 SIMULACION: METODO:
CIRCUITO 2 HUNTER
_______ GASTOS EN LOS TUBOS _________ CARGAS EN LOS NUDOS ______ TUBO
GASTO
2 3 4 5 6 7
44.836 34.008 28.288 22.548 21.004 19.508
SALE DEL NUDO 69 72 73 74 75 76
NUDO 72 69 73 74 75 76
NIVEL CARGAS SOBRE PIEZOMETRICO EL TERRENO 148.63 18.13 151.61 16.61 148.19 19.19 147.57 19.57 147.35 20.35 147.28 20.78
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 24
18.089 8.036 6.583 5.097 3.592 2.048 0.415 5.096 10.810 10.804 9.997 8.527 7.057 5.587 4.118 2.648 50.554 1.178
77 90 89 91 92 94 95 97 99 72 90 88 87 85 84 83 67 82
77 90 89 91 92 94 95 96 97 99 88 87 85 84 83 82 67 81
147.23 147.06 147.03 146.98 146.95 146.93 146.93 146.93 147.07 148.20 145.16 143.63 142.90 142.38 142.13 142.02 152.50 142.00
21.23 24.46 24.43 24.48 24.95 25.43 25.93 26.46 27.07 22.20 21.16 18.63 16.90 15.38 14.13 13.02 17.50 12.00
TABLA 5.16
RAMAL 2 NUDO i f 19 19 22 22 23
n = 0.009
PVC
D
L
Q
hf
(m)
(m)
(l.p.s.)
(m)
0.076 0.076
125 33
11.44 11.44
12.52 3.31
HUNTER No. NUDO 19 22 23
COTA TERRENO (msnm) 147.00 115.46 114.00
COTA PIEZOMETRICA (msnm) 147.00 134.48 131.17
CARGA (m) 0.00 19.02 17.17
RAMAL 4
n = 0.009
NUDO i f 51 52 53 53 54 56 57 58 60 61 62 63
51 52 53 66 54 56 57 58 60 61 62 63 64
PVC
HUNTER
D
L
Q
hf
(m)
(m)
(l.p.s.)
(m)
0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.203
53 86 88 20 54 32 34 30 8 8 8 8
63.08 63.08 11.44 51.64 40.20 28.76 17.32 5.88 5.88 4.41 2.94 1.47
0.86 1.40 0.05 0.22 0.36 0.11 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
No. NUDO 51 52 53 66 54 56 57 58 60 61 62 63 64
COTA TERRENO (msnm) 135.00 125.00 115.00 103.00 113.76 110.17 112.01 113.36 114.00 114.50 115.00 115.50 116.00
COTA PIEZOMETRICA (msnm) 135.00 134.14 132.74 132.69 132.52 132.16 132.05 132.01 132.01 132.00 132.00 132.00 132.00
CARGA (m) 0.00 9.14 17.74 29.69 18.76 21.99 20.04 18.65 18.01 17.50 17.00 16.50 16.00
TABLA 5.17 SIMULACION: METODO:
CIRCUITO EMERGENCIA HUNTER
_______ GASTOS EN LOS TUBOS _________ CARGAS EN LOS NUDOS ______
TUBO
GASTO
2 3 4 5 6 7 8 9
81.716 44.550 38.830 33.107 31.621 30.141 28.683 19.099
SALE DEL NUDO 69 72 73 74 75 76 77 90
NUDO 72 69 73 74 75 76 77 90
NIVEL CARGAS SOBRE PIEZOMETRICO EL TERRENO 139.95 9.45 149.85 14.85 139.19 10.19 138.02 10.02 137.54 10.54 137.38 10.88 137.26 11.26 136.83 14.23
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 1
17.633 16.162 14.692 13.219 11.751 6.031 0.040 37.160 9.573 8.103 6.632 5.160 3.687 2.209 0.798 0.773 0.781 0.810 2.992 4.522 6.053 7.612 8.838 14.538 20.256 25.968 31.731 5.677 37.419 37.409 87.436
89 91 92 94 95 97 99 72 90 88 87 85 84 83 82 81 100 101 64 63 62 61 60 58 56 54 53 53 52 99 51
89 91 92 94 95 96 97 99 88 87 85 84 83 82 81 100 101 64 63 62 61 60 58 57 56 54 53 66 52 51
136.66 136.31 136.01 135.77 135.57 135.01 134.82 134.82 135.09 133.71 133.06 132.61 132.41 132.32 132.31 132.31 132.32 132.32 132.32 132.32 132.32 132.32 132.33 132.36 132.42 132.57 132.65 132.64 133.15 152.50
14.06 13.81 14.01 14.27 14.57 14.53 14.82 8.82 11.09 8.71 7.06 5.61 4.41 3.32 2.31 -2.69 15.32 16.32 16.82 17.32 17.82 18.32 18.97 20.35 22.25 18.81 18.85 29.64 8.15 17.50
TABLA 5.18 SELECION DEL EQUIPO DE BOMBEO
CRITERIO UTILIZADO QMH QMD QMD Qhunter Qhunter Qhunter Qhunter FACTOR QMH 1.572 1.5 TIEMPO DE BOMBEO (h) 14.5 24 24 2 4 8 12 DIAMETRO TUBERIA (“) 1.5 1.5 1.5 4 3 2 1.5 GASTO DE DISEÑO (m3/s) 0.00142 0.00090 0.00095 0.00944 0.00472 0.00236 0.00118 ALTURA DEL TANQUE (m) 17.50 17.50 17.50 17.50 17.50 17.50 17.50 TIRANTE EN EL TANQUE (m) 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 n 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 K (m) 74729.7 74729.7 74729.7 399.6 1853.5 16112.2 74729.7 hf1 (m) 3.58 1.45 1.59 2.26 1.96 2.84 2.47 hf2 (m) 1.02 0.41 0.46 0.49 0.40 0.70 0.71 hf3 (m) 0.74 0.30 0.33 0.44 0.39 0.57 0.51 hf4 (m) 0.91 0.37 0.41 0.54 0.48 0.70 0.63 hf5 (m) 0.04 0.01 0.02 0.03 0.02 0.03 0.03 hf6 (m) 0.62 0.25 0.27 0.50 0.50 0.70 0.43
hf total v hv hs
(m) (m/s) (m) (m)
CDT CDT GASTO DE DISEÑO GASTO DE DISEÑO
TRAMO
(mca) 32.99 (pca) 108.2 (lpm) 85.2 (gpm) 22.4
2.79 0.79 0.03 3.00 28.83 94.5 54.2 14.3
3.07 0.83 0.04 3.00 29.11 95.5 56.8 15.0
4.25 1.16 0.07 3.00 30.32 99.5 566.4 149.1
3.75 1.04 0.05 3.00 29.80 97.7 283.2 74.5
5.54 1.16 0.07 3.00 31.61 103.7 141.6 37.3
4.77 1.04 0.05 3.00 30.82 101.1 70.8 18.6
hf1 hf2 hf3 hf4 hf5 hf6 hv hs
tubería pichancha 3 codos de radio largo + 2 codos estándar válvula de retención + válvula de compuerta 1 ye = 1 + 2 yes = 0 válvula de flotador carga de velocidad en la descarga carga estática de succión
MARCA MODELO VELOCIDAD OPERACION DIAMETRO IMPULSOR BHP CALCULADA BHP NOMINAL EFICIENCIA CONSUMO DE ENERGIA
TACO TACO TACO TACO TACO TACO TACO 1210 1210 1210 2010 1510 1210 1210 (rpm) 1760 1760 1760 1760 1760 1760 1760 (“) 9.90 9.15 9.20 9.90 10.00 9.80 9.50 (hp) 2.8 2.1 2.1 6.4 3.8 3.3 2.5 (hp) 3.0 3.0 3.0 7.5 5.0 5.0 3.0 (%) 22 16 17 59 49 30 19 (kw-h) 32.45 53.71 53.71 11.19 14.92 29.84 26.86
MARCA MODELO VELOCIDAD OPERACION DIAMETRO IMPULSOR BHP CALCULADA BHP NOMINAL EFICIENCIA
TACO TACO TACO TACO TACO TACO TACO 1206 1206 1206 1506 1206 1206 1206 (rpm) 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 (“) 5.30 5.00 4.91 5.00 5.40 5.20 5.10 (hp) 1.9 1.4 1.5 5.5 3.1 2.2 1.7 (hp) 2.0 1.5 1.5 7.5 3.5 3.0 2.0 (%) 33 24 25 68 59 45 29
LONGITUD (m)
40 40-37 36 36-37 37-38 38-39 39-29
6.91 1.25 0.08 3.00
VIVIENDAS PROPIAS ACUMULADAS (viv) (viv)
UNIDADES MUEBLES PROPIA ACUMULADA (hab) (hab)
13
6
6
228
228
54 16 52 20
6 6 10 10
6 12 22 32
228 228 340 340
220 456 796 1138
32 32-33 33-34 .34-35 35-28 41 41-30 23 23-24 24-25 25-26 26-27 27-28 28-29 29-30 30-31 31-PT1
15 28 29 16
3 0 10 10
3 3 13 23
144 0 340 340
140 140 480 820
21
39
39
1346
134
28 20 20 20 20 47 24 10 18 465
1 0 10 0 0 23 32 39 0
1 1 11 11 11 34 66 105 105
6 0 346 0 0 824 1136 1346 0
340 340 340 117 230 365 365
50 50-51 51-52 52-46
27 25 37
10 0 10
10 10 20
340 0 340
34 34 68
TRAMO
LONGITUD (m)
42 42-43 43-44 44-45 45-46 46-47 47-48 48-49 49-PT2
37 19 33 33 18 40 41 12
VIVIENDAS PROPIAS ACUMULADAS (viv) (viv) 5 0 10 10 20 0 0 10
5 5 15 25 45 45 45 55
UNIDADES MUEBLES PROPIA ACUMULADA (hab) (hab) 190 0 340 340 680 0 0 340
190 190 530 870 1550 1550 1550 1890
322 58 58-59 59-57 53 53-54 54-55 55-56 56-57 57-PT3 16 16-17 17-3 18 18-5
TRAMO
48 57
36 10
38 48
1234 340
1234 1974
23 18 19 25 25 213
36 0 0 0 82
36 36 36 36 118
1234 0 0 0 2808
1234 1234 1234 1234 4042
18 18
10 0
10 10
340 0
340 340
16
2
2
76
76
LONGITUD (m)
19 19-20 20-21 21-22 22-14 1 1-2
VIVIENDAS PROPIAS ACUMULADAS (viv) (viv)
UNIDADES MUEBLES PROPIA ACUMULADA (hab) (hab)
17 15 13 10
36 0 0 0
36 36 36 36
1234 0 0 0
53
10
10
340
1 1 1 1
2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-PT4
L
18 12 30 29 22 34 12 15 25 20 24 8 8 18 428 =
0 10 0 5 3 0 0 0 0 0 0 0 36 0
10 20 20 25 28 28 28 28 28 28 28 28 64 64
340 340 0 190 114 0 0 0 340 0 340 0 1234 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3 3
1428 m
TABLA 5.20 CALCULO DE GASTOS PARA EL DISEÑO DE DRENAJE PLUVIAL TRAMO A A-24 36 36-37 37-35 38
L (m) 0.0 45.0 0.0 40.0 10.0 0.0
v (m/s) 0.00 0.87 0.00 2.84 0.87 0.00
d (min) 20.00 0.86 20.00 0.23 0.19 20.00
d acum (min)
FD
FTR
hp (mm)
i (mm/hr)
A (ha)
Q (lps)
20.86
0.866
0.887
26.89
77.53
0.188
21.44
20.23 20.43
0.857 0.860
0.887 0.887
26.60 26.69
78.88 78.40
0.341 0.386
39.66 44.62
38-39 39-40 40-41 41-42 42-43 43-44 44-45 45-PA1 23 23-24 24-25 25-26 26-27 27-28 28-29 29-30 30-31 31-32 32-33 33-34 34-35 35-PA1 50 50-47 45 46-47 47-48 48-49 49-PA2 CP CP-57 57-58 58-59 59-60 60-PA3
TRAMO 51 51-52 52-53 53-54 61 61-62 62-63 63-64 64-56 56-55
25.0 20.0 49.0 42.0 37.0 19.0 22.0 7.0 0.0 37.0 30.0 43.0 40.0 46.0 17.0 7.0 19.0 44.0 29.0 16.0 18.0 8.0 0.0 43.0 0.0 27.0 4.0 5.0 5.0 0.0 10.0 16.0 17.0 35.0 7.0
2.16 2.16 2.21 2.21 2.29 2.33 1.10 1.13 0.00 0.87 0.87 2.78 2.49 2.60 2.43 2.84 2.43 2.41 2.80 2.49 1.13 1.13 0.0 2.80 0.00 2.58 2.90 2.74 2.74 0.00 2.37 1.30 1.98 1.01 1.01
0.19 0.15 0.37 0.32 0.27 0.14 0.33 0.10 20.00 0.71 0.57 0.26 0.27 0.29 0.12 0.04 0.13 0.30 0.17 0.11 0.27 0.12 20.00 0.26 20.00 0.17 0.02 0.03 0.03 20.00 0.07 0.21 0.14 0.58 0.12
20.19 20.35 20.72 21.03 21.30 21.44 21.77 21.88
0.856 0.859 0.864 0.869 0.873 0.875 0.789 0.881
0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887
26.58 26.65 26.82 26.96 27.08 27.14 27.29 27.33
78.98 78.59 77.68 76.92 76.28 75.96 75.20 74.97
0.119 0.214 0.447 0.646 0.822 0.912 1.016 1.439
13.86 24.80 51.20 73.27 92.47 102.16 112.67 159.08
20.71 21.28 21.54 21.81 22.10 22.22 22.26 22.39 22.70 22.87 22.98 23.24 23.36
0.864 0.872 0.876 0.880 0.884 0.885 0.886 0.888 0.892 0.894 0.896 0.899 0.901
0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887
26.82 27.07 27.19 27.30 27.43 27.48 27.50 27.55 27.68 27.75 27.79 27.90 27.95
77.70 76.30 75.73 75.12 74.46 74.20 74.11 73.83 73.17 72.80 72.58 72.03 71.79
0.195 0.269 0.380 0.492 0.615 0.661 0.693 0.779 0.978 1.109 1.181 1.266 1.660
22.34 30.28 42.44 54.50 67.53 72.33 75.74 84.81 105.53 119.06 126.40 134.47 175.73
20.26
0.857
0.887
26.61
78.82
0.183
21.27
20.17 20.20 20.23 20.26
0.856 0.857 0.857 0.857
0.887 0.887 0.887 0.887
26.57 26.58 26.60 26.61
79.03 78.97 78.89 78.82
0.072 0.261 0.261 0.270
8.39 30.39 30.36 31.38
20.07 20.28 20.42 21.00 21.11
0.855 0.858 0.860 0.868 0.870
0.887 0.887 0.887 0.887 0.887
26.52 26.62 26.69 26.95 27.00
79.29 78.77 78.41 77.01 76.73
0.293 0.367 0.446 0.562 0.641
34.26 42.63 51.57 63.82 72.53
L (m) 0.0 40.0 47.0 26.0 0.0 33.0 10.0 11.0 33.0 16.0
TABLA 5.20 (CONT.) CALCULO DE GASTOS PARA EL DISEÑO DE DRENAJE PLUVIAL v d d acum FD FTR hp i A (m/s) (min) (min) (mm) (mm/hr) (ha) 0.00 20.00 2.84 0.23 20.23 0.857 0.887 26.60 78.88 0.186 2.87 0.27 20.51 0.861 0.887 26.73 78.19 0.405 2.56 0.17 20.68 0.864 0.887 26.80 77.78 0.526 0.00 20.00 0.87 0.63 20.63 0.863 0.887 26.78 77.89 0.153 0.87 0.19 20.82 0.866 0.887 26.87 77.42 0.199 0.87 0.21 21.03 0.869 0.887 26.96 76.91 0.250 0.87 0.63 21.67 0.878 0.887 27.24 75.44 0.303 0.87 0.31 21.97 0.882 0.887 27.37 74.75 0.377
Q (lps) 21.63 46.70 60.33 17.57 22.72 28.36 33.71 41.56
55-54 54-PA3 CP CP-65 65-66 66-67 67-68 68-69 69-70 70-71 71-72 72-73 73-74 74-75 75-PA4 B B-2 14 14-3 15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-PA5
TRAMO A A-24 36 36-37 37-35 38 38-39 39-40 40-41 41-42
22.0 5.0 0.0 7.0 11.0 14.0 23.0 28.0 11.0 47.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 0.0 47.0 0.0 47.0 0.0 16.0 38.0 25.0 20.0 24.0 11.0 39.0 16.0 0.0 20.0 45.0 40.0 34.0 34.0 22.0 19.0 20.0 21.0 29.0 27.0 10.0 10.0
0.87 1.06 0.00 1.62 1.30 2.84 2.91 2.35 2.60 1.37 2.90 2.74 2.74 2.74 1.93 0.00 0.87 0.00 0.87 0.00 2.97 2.92 2.47 2.90 1.98 2.89 2.91 2.80 0.00 1.06 2.87 1.30 2.77 2.84 2.71 2.71 2.63 2.52 2.67 2.65 2.20 1.79
LONG. PROPIA (m)
0.42 0.08 20.00 0.07 0.14 0.08 0.13 0.20 0.07 0.57 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 20.00 0.90 20.00 0.90 20.00 0.09 0.22 0.17 0.11 0.20 0.06 0.22 0.10 20.00 0.31 0.26 0.51 0.20 0.20 0.14 0.12 0.13 0.14 0.18 0.17 0.08 0.09
22.39 22.47
0.888 0.889
0.887 0.887
27.55 27.59
73.82 73.65
0.479 0.581
52.14 63.10
20.07 20.21 20.30 20.43 20.63 20.70 21.27 21.30 21.33 21.36 21.39 21.43
0.855 0.857 0.858 0.860 0.863 0.864 0.872 0.873 0.873 0.873 0.874 0.874
0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887
26.52 26.59 26.63 26.69 26.78 26.81 27.07 27.08 27.09 27.11 27.12 27.14
79.29 78.93 78.72 78.39 77.90 77.73 76.36 76.30 76.22 76.15 76.08 75.98
0.103 0.131 0.166 0.210 0.263 0.294 0.428 0.436 0.450 0.461 0.472 0.483
12.04 15.25 19.27 24.28 30.21 33.70 48.20 49.39 50.58 51.77 52.96 54.12
20.90
0.867
0.887
26.90
77.24
0.072
8.20
20.90
0.867
0.887
26.90
77.24
0.180
20.50
20.09 20.31 20.48 20.59 20.79 20.86 21.08 21.17
0.855 0.858 0.861 0.862 0.865 0.866 0.869 0.871
0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887
26.53 26.63 26.71 26.76 26.86 26.88 26.98 27.03
79.24 78.69 78.27 77.99 77.50 77.34 76.81 76.58
0.094 0.318 0.386 0.441 0.506 0.536 0.642 0.686
10.98 36.90 44.55 50.72 57.83 61.13 72.72 77.47
20.31 20.58 21.09 21.29 21.49 21.63 21.74 21.87 22.01 22.19 22.36 22.44 22.53
0.858 0.862 0.870 0.873 0.875 0.877 0.879 0.881 0.883 0.885 0.887 0.888 0.890
0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887 0.887
26.64 26.76 26.99 27.08 27.17 27.23 27.28 27.33 27.39 27.47 27.54 27.57 27.61
78.67 78.03 76.69 76.30 75.84 75.53 75.26 74.98 74.66 74.26 73.89 73.73 73.53
0.160 0.284 0.651 0.810 0.968 1.071 1.126 1.184 1.245 1.329 1.408 1.437 2.140
18.56 32.68 73.71 91.14 108.26 119.29 124.97 130.91 137.08 145.54 153.42 156.23 232.03
LONG. TRIBUTARIA (m)
LONG. ACUM. (m)
45
45
40 10
40 50
25 20 49 42
25 45 94 136
TIEMPOS PARCIAL CONC. (min) (min) 20.00 0.86 20.86 20.00 0.23 20.23 0.19 20.43 20.00 20.00 0.19 0.19 0.15 0.18 0.37 0.37 0.32 0.22
PROP. (ha) 0.1 0.3 0.0 0.1 0.0 0.2 0.1
42-43 43-44 44-45 45-PA1 23 23-24 24-25 25-26 26-27 27-28 28-29 29-30 30-31 31-32 32-33 33-34 34-35 35-PA1
TRAMO 50 50-57 46 46-47 47-48 48-49 49-PA2 CP CP-57 57-58
37 19 22 7 37 30 43 40 46 17 7 19 44 29 16 18 8 670
LONG. PROPIA (m)
173 192 214 221
50
37 112 155 195 241 258 265 284 328 357 373 391 449
LONG. TRIBUTARIA (m)
LONG. ACUM. (m)
45
43 27 4 5 5 84 10 16
43 43
27 74 79 84
10 26
0.27 0.14 0.33 0.10 20.00 0.71 0.57 0.26 0.27 0.29 0.12 0.04 0.13 0.30 0.17 0.11 0.27 0.12
0.27 0.14 0.33 0.10 20.00 0.71 0.57 0.26 0.27 0.29 0.12 0.04 0.13 0.30 0.17 0.11 0.27 0.12
TIEMPOS PARCIAL CONC. (min) (min) 20.00 0.26 20.26 20.00 0.17 20.17 0.02 20.19 0.03 20.23 0.03 20.26 20.00 0.07 0.21
20.07 20.28
0.1 0.0 0.1 0.0 0.1 0.0 0.1 0.1 0.1 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.0 0.0 0.0
PROP. (ha) 0 0 0 0 0
0 0
58-59 59-60 60-PA3 51 51-52 52-53 53-54 61 61-62 62-63 63-64 64-56 56-55 55-54 54-PA3
17 35 7
TRAMO
CP CP-65 65-66 66-67 67-68 68-69 69-70 70-71
50
93 128 135
40 47 26
40 87 113
33 10 11 33 16 22 5
33 43 54 87 103 125 130
LONG. PROPIA (m) 328 7 11 14 23 28 11 47
LONG. TRIBUTARIA (m)
0.14 0.58 0.12 20.00 0.23 0.27 0.17 20.00 0.63 0.19 0.21 0.63 0.31 0.42 0.08
LONG. ACUM. (m)
7 18 32 88 83 94 141
20.42 21.00 21.11
0 0 0
20.23 20.51 20.68
0 0 0
20.63 20.82 21.03 21.66 21.97 22.39 22.47
0 0 0 0 0 0 0
TIEMPOS PARCIAL CONC. (min) (min) 20.00 0.07 0.14 0.08 0.13 0.20 0.07 0.57
20.0 20.20 20.30 20.40 20.60 20.70 21.20
71-72 72-73 73-74 74-75 75-PA4 B B-2 14 14-3 15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21
TRAMO 21-22 22-13 1 1-2 2-3 3-4 4-5
5 5 5 5 5 166
146 181 188 161 166
47
47
47
47
16 38 25 20 24 11
16 54 79 99 123 134
LONG. PROPIA (m) 39 16 20 45 40 34
LONG. TRIBUTARIA (m)
47 47
LONG. ACUM. (m) 173 189 20 112 199 133
0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 20.00 0.90 20.00 0.90 20.00 0.09 0.22 0.17 0.11 0.20 0.06
21.30 21.30 21.30 21.30 21.40
20.9 20.9 20.00 20.30 20.40 20.50 20.70 20.80
TIEMPOS PARCIAL CONC. (min) (min) 0.22 2 0.10 2 20.00 2 0.31 2 0.26 2 0.51 2 0.20 2
5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-PA5
34 22 19 20 21 29 27 10 10 614
TOTAL
1862
189
267 289 308 328 349 378 405 415 614
0.20 0.14 0.12 0.13 0.14 0.18 0.17 0.08 0.09
2 2 2 2 2 2 2 2 2
6.
SUPERVISION DE OBRAS
6.1.
Aspectos generales
La supervisión de la construcción del proyecto de servicios, sólo la efectúa la DGCOH para los sistemas externos, principalmente para las conexiones al agua potable y drenaje. El seguimiento, de la construcción de un proyecto, consiste en aplicar los controles que aseguran que cada fase del trabajo cumpla con las especificaciones, calidades y plazos señalados en el proyecto. 6.1.1
Seguimiento del Area Supervisora
Por seguimiento de una obra, se entiende a las verificaciones sistemáticas de la calidad con que se desarrolla el trabajo y del cumplimiento de las disposiciones y normas que rigen al proyecto. En general el seguimiento puede clasificarse como técnico o como administrativo, aunque en realidad el área interna encargada del seguimiento técnico es responsable de ambos aspectos. Por este motivo, el área responsable del seguimiento debe llevar los registros y controles suficientes para asegurarse que se cumplan las especificaciones técnicas del proyecto u obra y las normas administrativas vigentes. Para algunos proyectos en que la DGCOH carece de personal y medios propios para efectuar un seguimiento permanente, se acostumbra contratar la supervisión con otra empresa que la represente. En este caso esa empresa hace las veces del área interna responsable, y debe llevar controles técnicos y administrativos. Esencialmente consiste en aplicar los controles que aseguren que cada fase del trabajo cumple las especificaciones, calidades y plazos señalados en el proyecto. Algunos de los controles, que pueden aplicarse dependiendo del tipo de trabajo son: Muestreos de calidad, de materiales, levantamientos topográficos de verificación, fotografías, calendarios comparativos de avances, bitácoras, acuerdos, reuniones, y reportes y planos parciales o finales elaborados por el contratista y por la supervisión A continuación se dan comentarios generales a algunos de estos controles: a. Programación de revisión de avance. Una vez aprobado el proyecto el constructor presentará al área de la DGCOH responsable, un programa de revisiones periódicas durante el desarrollo de la obra. Este programa agrupará elementos o actividades terminados del trabajo que representen avances específicos. La DGCOH revisará el programa propuesto y lo discutirá con la empresa constructora, obligándose ambas partes a cumplirlo en las fechas previstas. b. Reuniones para revisión de avance. Con base en el programa acordado se celebran reuniones con el supervisor y con el personal que la DGCOH considere necesario. En cada reunión la constructora presentará para su discusión o aprobación algunos de los documentos que se comentan en los siguientes incisos.
c. Calendario comparativo de actividades. Es el mismo calendario de actividades de la obra, al que se le añade una barra debajo del avance programado y que corresponderá al avance real de cada actividad. La barra deberá consignar porcentaje de avance y si la actividad se encontrara retrasada, se marcará con rojo a partir de la fecha de retraso. d. Informes técnicos de avance. Consiste en un documento que describe el avance de las actividades o elementos del trabajo, conforme a las especificaciones aprobadas en la propuesta, y en el que se anotarán las conclusiones que se obtengan en el desarrollo de los trabajos. e. Acuerdos. La constructora elaborará en original y una copia, un acuerdo donde consignará únicamente los puntos sobresalientes del proyecto que requieran la orientación o autorización de la DGCOH, ya sea para adoptar medidas o para escoger alternativas que contribuyan al logro del objetivo del contrato. Los acuerdos que resuelva la DGCOH, los escribirá a mano en la columna respectiva y ambas partes firmarán el acuerdo. Por cada uno de los puntos del acuerdo, la empresa integrará una carpeta con la información que los fundamente, para tener todos los datos requeridos y agilizar la toma de decisiones. Una vez celebrado el acuerdo, la empresa conservará la copia con firmas autógrafas y dejará el original a la DGCOH. f. Bitácora. El supervisor nombrado por la DGCOH deberá llevar una bitácora donde se anoten las principales incidencias del desarrollo del estudio u obra. Esta bitácora deberá estar registrada oficialmente y en su primer hoja tener las firmas del personal autorizado, tanto de la constructora como de la supervisión. La bitácora será el conducto de comunicación oficial entre la empresa y la DGCOH, y por lo mismo se mantendrá actualizada y se entregarán copias (hojas desprendibles) de cada hoja llena a los interesados, reservando otra para el expediente que el área administrativa debe integrar para fines de contraloría. En la bitácora se anotarán los acuerdos que se tomen en las juntas periódicas de trabajo, que deberán celebrarse con la asistencia del supervisor de la Subdirección de Ingeniería y de representantes de la compañía constuctora. La periodicidad de las juntas de trabajo será acorde con los tiempos de desarrollo del proyecto; cada quince días, para proyectos de hasta cuatro meses de duración y cada mes, para proyectos de más de cuatro meses hasta un año de duración. Los asuntos a tratar en las juntas de trabajo serán todos los necesarios para garantizar el desarrollo adecuado del proyecto. Podrán referirse a cambios tipográficos, ajustes al proyecto, etc. Los acuerdos que se tomen en una junta, deberán quedar asentados y firmados por los asistentes, en la misma junta. 6.1.2
Lineamientos para la Elaboración de Bitácoras
Al inicio de la construcción de un proyecto será responsabilidad del constructor, oficializar ante las autoridades correspondientes de la DGCOH una bitácora, con el propósito de registrar todos y cada uno de los particulares que vayan suscitándose durante el período de elaboración del trabajo. Así mismo, será responsabilidad del constructor, anotar en la bitácora las decisiones que se vayan tomando durante la elaboración de los trabajos, comprometiéndose además a presentarla las veces que le sea requerida por las autoridades de la subdirección.
Desde el principio de la ejecución del trabajo, se establecerá de entrada, una calendarización de juntas de trabajo que tendrán como máximo una periodicidad de 15 días de calendario. Cuando la naturaleza del trabajo así requiera y/o por razones especiales se convocará a juntas de trabajo de emergencia, comprometiéndose la empresa constructora a estar presente en ellas, con todos los elementos que sean necesarios en el lugar y hora que determine el supervisor. Cuando sea necesario para el desarrollo correcto del proyecto y/o el supervisor lo solicite, el contratista tendrá la obligación de mostrar físicamente todos aquellos puntos que se requieran para interpretar adecuadamente en campo la geometría resultante de los trabajos; tales como, centros o aristas de estructuras importantes, bancos de liga, puntos topográficos, etc.
