UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO INGENIERÍA GEOGRÁFICA GEOGRÁFICA
ESTUDIO DE UN PROYECTO DE AGUA POTABLE, CASO APLICACIÓN SANTA MARÍA DE MAIPÚ
MÓNICA CATÁLAN PINO FRANCISCA MORALES MARÍN 2006
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO INGENIERÍA GEOGRÁFICA
ESTUDIO DE UN PROYECTO PROYECTO DE AGUA POTABLE, POTABLE, CASO APLICACIÓN CONJUNTO HABITACIONAL SANTA MARIA DE MAIPU
“TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO EN CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS REQUISITOS PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO DE EJECUCIÓN EN GEOMENSURA” GEOMENSURA”
PROFESOR GUÍA: VICTOR CERÓN CANALES
MÓNICA CATÁLAN PINO FRANCISCA MORALES MARÍN 2006
RESUMEN El presente documento Estudio de un Proyecto de Agua Potable, Caso Aplicación Conjunto Habitacional Santa Maria de Maipú, es una herramienta técnica de apoyo para la elaboración de proyectos de agua potable en zonas urbanas, pues se menciona que debe contener la factibilidad del proyecto, la memoria explicativa, las especificaciones técnicas especiales, el presupuesto y planos. Se confeccionó un software de cálculo, el que se presenta como una herramienta referencial para una evaluación preliminar, considerando valores permisibles según la Normativa Chilena y los recomendados por los fabricantes de tuberías, se realizó tanto para el e l Poli Cloruro de Vinilo (PVC), como para el Polietileno de Alta Densidad (HDPE).Lo anterior para verificar el diseño hidráulico y estructural de un determinado proyecto. Realizando una comparación entre los materiales PVC y HDPE, el resultado otorga la posibilidad de evaluar la alternativa más favorable para la elección del material a utilizar en el proyecto de agua potable, considerando aspectos técnicos y económicos, de tal forma que esta solución beneficie a la población a largo largo plazo. PALABRAS CLAVES Agua Potable Potable PVC HDPE Instalación de Tuberías
ABSTRACT The following document “ Estudio de un Proyecto de Agua Potable, Caso Aplicación Conjunto Habitacional Santa Maria de Maipú”, is a technical support support tool for the elaboration of projects of drinking water on urban zones, because it has to be contain the project factibility, the explanatory memory, the specials technical specification, the budget and drafts. We made a calculation software, who was present as a referential tool for a preliminary preliminary evaluation, considering considering allowable values according according to the Chilean current regulation and the recomendation of the manufacturers of pipes, this software was for the PVC as well as the HDPE. The above was to verify the hydraulic and structural design for a specific proyect. Comparing the PVC and the HDPE, the result allow the posibility to evaluate the most favourable choise for the election of the material that it is going to be use on the drinking water proyect, considering technical and economic aspects, in such a way that this solution benefits the population in the long term. Keyswords Drinking water PVC HDPE Installation of pipes
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INDICE CAPITULO I..............................................................................9 1. INTRODUCCIÓN...................................................................9 1.1 GENERALIDADES GENERALID ADES ............................................................ ............................................................9 9 1.2 ANTECEDENTES ANTECEDENTES GENERALES GENERALES ............ .................. ............. ............. ............ ........... ..... 10 1.2.1 Reseña Histórica ............................................ ..................................................... ......... 10 1.2.2 El Agua Potable en Maipú..... Maipú ........... ............ ............. ............. ............ ........... ..... 11 1.2.3 Antecedentes Antecedentes Específicos Específicos ........... ................. ............. ............. ............ ........... ..... 12 1.2.4 Antecedentes Legales ..................................... .............................................. ......... 13 1.2.5 Antecedentes Técnicos............................................. Técnicos............................................. 16 1.3 JUSTIFICACIÓN JUSTIFICACIÓN DEL TEMA ........... ................. ............ ............. ............. ............ ......... ... 17 1.3.1 Planteamiento del Problema ........... ................. ........... ........... ............ ......... ... 18 1.3.2 Estado Actual del de l Problema ............ .................. ........... ........... ............ ......... ... 18 1.4 HIPÓTESIS HIPÓTESIS DEL TRABAJO............................................... 18 1.5 OBJETIVOS .................................. .................................................................. ................................ 19 1.5.1 Objetivos Objetivos Generales ............ .................. ............ ............. ............. ............ ........... ..... 19 1.5.2 Objetivos Específicos .................................. ............................................... ............. 19 1.6 CONTRIBUCIÓ CONTRIBUCIÓN N Y PRODUCTOS PRODUCTOS ESPERADOS ESPERADOS DEL TRABAJO TRABAJO 20 1.7 METODOLOGIA ................................... ............................................................. .......................... 20 CAPITULO CAPIT ULO II ........................................ ..........................................................................22 ..................................22 2. METODOLOGIA .................................. .................................................................. ................................ 22 2.1 FACTIBILIDAD DEL SERVICIO........... SERVICIO................. ............. ............. ............ ........... ..... 22 2.2 MEMORIA EXPLICATIVA ........... ................. ............ ............ ........... ........... ............ ......... ... 27 2.3 PLANOS DEL PROYECTO................................................. PROYECTO................................................. 28 2.4 ESPECIFICACIONES ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ESPECIALES ESPECIALES...... ............ ............ ......... ... 29 2.5 PRESUPUESTO.............................................................. 30
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2.6 ETAPAS DE LA OBRA ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............ ......... ... 31 2.6.1 Entrega de Trazado....... Trazado ............. ............ ............ ............. ............. ............ ........... ..... 31 2.6.2 Nivelación y Control del Trazado ........... ................ ........... ............ ......... ... 32 2.6.3 Excavaciones................................ Excavaciones .......................................................... .......................... 32 2.6.4 Colocación de Tuberías ............ .................. ............. ............. ............ ............ ........ 34 2.6.5 Colocación de Piezas Especiales ............ ................. ........... ............ ......... ... 35 2.7 CONTROL DE CALIDAD DE LAS OBRAS ............. ................... ............ ......... ... 40 2.8 POLI CLORURO DE VINILO Y POLIETILENO POLIETILENO DE ALTA AL TA DENSIDAD......................................................................... DENSIDAD.............................................................. ........... 42 2.8.1 Poli Cloruro de Vinilo (PVC) ............ .................. ........... ........... ............ ......... ... 43 2.8.2 Resistencia Química del PVC.................................. PVC ..................................... ... 43 2.8.3 Características de las Tuberías de PVC ............ .................. ........... ..... 44 2.8.4 Control de Calidad Calidad de la Tuberías de PVC ............ .................. ........ 45 2.8.5 Uniones y Montajes en PVC ............ .................. ........... ........... ............ ......... ... 47 2.8.6 Cálculo Hidráulico Hidráulic o en PVC......................................... PVC......................................... 53 2.8.7 Clasificación Clasificación de la Tubería PVC PVC por Presión de Trabajo. 55 2.8.8 Diseño Estructural Estructural del PVC ........... ................. ............. ............. ............ ......... ... 56 2.8.9 Polietileno Polietileno de Alta Densidad (HDPE) ........... ................. ............ ......... ... 60 2.8.10 Resistencia Química del HDPE..... HDPE ............ ............. ............ ............ ......... ... 60 2.8.11 Características Características de las Tuberías de HDPE ............ .................. ........ 61 2.8.12 Sistemas Sistemas de Unión Unión de las Tuberías Tuberías de HDPE ............ .............. 63 2.8.13 Instalación Instalación Subterránea Subterránea ........... ................. ............. ............. ............ ........... ..... 66 2.8.14 Cálculo Hidráulico................................... Hidráulico .................................................. ............... 68 2.8.15 Clasificación Clasificación de la Tubería HDPE por Presión de Trabajo ................................................................................ .................................. ................................................... ..... 70 2.8.16 Diseño Estructural del HDPE ............ .................. ............ ............ ........... ..... 71 2.8.17 Pruebas Pruebas Hidráulicas de las Tuberías Instaladas....... Instaladas.......... ... 73
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CAPITULO III.........................................................................75 3. DESARROLLO Y APLICACIÓN ............................................... 75 3.1 MEMORIA EXPLICATIVA DEL PROYECTO........................... 75 3.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ESPECIALES DEL PROYECTO ........................................................................................ 79 3.3 PRESUPUESTO DE LA OBRA............................................ 91 3.3 RED DE DISTRIBUCIÓN ................................................. 95 3.4 SOFTWARE DE CÁLCULO................................................ 95 3.4.1 Verificación de Pérdida de Carga y Velocidad .............. 96 3.4.2 Verificación Estructural de Tuberías Plásticas.............. 97 CAPITULO IV.........................................................................99 4. DISCUSIÓN....................................................................... 99 4.1 MEMORIA EXPLICATIVA ................................................. 99 4.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ESPECIALES..................... 99 4.3 PLANOS ....................................................................... 99 4.4 PRESUPUESTO............................................................ 100 4.5 SOFTWARE DE CÁLCULO DE PVC Y HDPE....................... 100 4.6 ANÁLISIS HIDRÁULICO DEL PROYECTO ......................... 101 4.7 ANÁLISIS MATERIAL UTILIZADO EN EL PROYECTO.......... 101 4.8 COMPARACIÓN ENTRE PVC Y HDPE ............................... 102 CAPITULO V .........................................................................105 5. CONCLUSIONES GENERALES ............................................. 105 ANEXOS ...............................................................................108 ANEXO A .............................................................................. 109 Tablas y Gráficos de Cálculo............................................... 109 ANEXO B .............................................................................. 113
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Fotografías en Terreno ...................................................... 113 REFERENCIAS ......................................................................117 GLOSARIO............................................................................118
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CAPITULO I 1. INTRODUCCIÓN 1.1 GENERALIDADES La salubridad relaciona todos los factores y aspectos que conciernen al mejoramiento de las condiciones de vida de la población y el cuidado de la salud colectiva. A través de los principios y normas sanitarias, se busca adaptar el ambiente físico que rodea al hombre a las condiciones que le permitan vivir sano y sin molestias. En el desarrollo del presente informe de estudio de un proyecto de redes de agua potable, se utilizará a modo de práctica el Conjunto Habitacional “Santa Maria de Maipú”, en él se evaluarán las soluciones de diseño planteadas y se estudiarán los beneficios de aplicar nuevas tecnologías a este tipo de proyectos. La fiscalización la realiza la empresa de Servicio Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Maipú (S.M.A.P.A), para hacer cumplir las Normas, Especificaciones y Reglamentación legal respecto a las obras ejecutadas en el Conjunto Habitacional.
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1.2 ANTECEDENTES GENERALES El agua es un recurso natural escaso, indispensable para la vida y para el ejercicio de la inmensa mayoría de las actividades económicas, es un recurso que debe estar disponible no sólo en la cantidad necesaria, sino también con la calidad precisa en función de la planificación económica. En Chile, estos objetivos se encuentran señalados en la Constitución Política, que dice textualmente: “ Es deber del Estado velar por la salud pública y el bienestar higiénico del país. Deberá destinarse cada año una cantidad de dinero suficiente para mantener un Servicio Nacional de Salubridad”.
1.2.1 Reseña Histórica La historia de la Ingeniería Sanitaria o sanidad del agua tiene sus raíces en la antigüedad donde el problema del diseño, construcción y explotación de los sistemas de suministros de agua y disposición de aguas servidas estuvo ligado como en la actualidad al crecimiento de las ciudades, de sus centros religiosos y comerciales. Sus instalaciones se conservan aún en muchas partes como monumento a la seriedad y tecnicismos de la primitiva ingeniería. Aún cuando la preocupación era el suministro y disposición de las aguas, nada se sabía de su calidad sanitaria y control higiénico.
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En Chile las obras de Ingeniería Sanitaria se comienzan a desarrollar a principios de 1900, comenzando con la distribución de agua a través de cañerías metálicas para llegar en la actualidad a la utilización de tuberías de material de alta tecnología.
1.2.2 El Agua Potable en Maipú La comuna de Maipú cuenta con agua potable desde antes de 1920. Sin embargo en el año 1950, Maipú logra el tan anhelado autoabastecimiento, gracias a la ejecución de obras por parte de las autoridades. Luego el Ministerio del Interior promulga el Decreto N°226 del 16 de Enero de 1950, que restituía al Servicio de Agua Potable a la Ilustre Municipalidad de Maipú. Actualmente no cuenta con personalidad jurídica propia, así se rige por la legislación y normativa aplicable a los municipios, Ley Orgánica de las Municipalidades, Ley N°18.695, por lo tanto esta sujeto la fiscalización de la Contraloría General de la Republica. Una pequeña fracción de la población central de Maipú era abastecida con agua de la Empresa de Santiago. Suministro que, debido al natural crecimiento que experimentaba la comuna, se hacía cada vez más insuficiente. A raíz de ello, la Ilustre Municipalidad de Maipú se abocó a la perforación de pozos para conseguir el vital elemento. El Servicio Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Maipú (S.M.A.P.A) cuenta con un universo abastecido de clientes cercano a
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los 600.000, considerando las comunas de Maipú, Cerrillos y parte de Estación Central.
1.2.3 Antecedentes Específicos El presente informe se refiere al estudio de proyecto de agua potable, esto se ejemplifica para el conjunto habitacional “Santa Maria de Maipú” que trata de la etapa B14a2, formada por 73 viviendas acogidas al D.F.L N°2 , que se construirá en la Comuna de Maipú, dejando establecido el desarrollo del aspecto técnico de la obra.
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1.2.4 Antecedentes Legales Con la Ley de Servicios Sanitarios Decreto Fuerza Ley N°382 de 1988 del Ministerio de Obras Públicas, publicada en el Diario oficial el 21 de Junio de 1989, en el articulo que se cita a continuación se resume el alcance de esta ley: Articulo 1 1. Las disposiciones relativas al régimen de explotación de servicios públicos destinados a producir y distribuir agua potable y a recolectar y disponer aguas servidas, servicios denominados en adelante, servicios sanitarios. 2. Las disposiciones relativas al régimen de concesión para establecer, construir y explotar servicios sanitarios. 3. La fiscalización del cumplimiento de las normas relativas a la prestación de los servicios sanitarios. 4. Las relaciones entre las concesionarias de servicios sanitarios y de éstas con el Estado y los usuarios. Se da a conocer mediante un organigrama la relación entre los organismos reguladores que participan en el mercado de la Industria Sanitaria, considerando las normas generales de regulaciones económicas, medioambientales, de administración de la legislación en materias de recursos hídricos, etc.
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ORGANISMOS REGULADORES DEL SECTOR SANITARIO Administración de la Legislación
Asignación de Derechos de Agua Aprobación Derechos de Concesión
MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS
Determina Tarifas SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS SANITARIOS
Propone Normativa
INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN
Verificación de Resolución o Decretos
CONTRALORÍA GENERAL DE LA REPUBLICA
Regulación y Fiscalización de Em resas
Propone Decretos de Tarifas
MINISTERIO DE ECONOMÍA, FOMENTO Y RECONSTRUCCIÓ
MINISTERIO DE SALUD
Interpreta Disposiciones Jurídicas y Técnicas
Instancia Administrativa Y Aplicar Sanciones
Fijación de Precios Regulados por Proposición de
SISS
Vigila Calidad Del Agua
Oficializa Normas de Calidad
CLIENTE
EMPRESA SANITARIA
Producción y Distribución de A ua Potable
Recolección, Disposición y Tratamiento de Aguas Servidas
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El desarrollo de la Ingeniera Sanitaria se rige en otras normas, códigos y leyes, tales como: Ley N°18.902 (crea la Superintendencia de Servicios Sanitarios) Ley General de Urbanismo y Construcciones Ley de Aguas Lluvias Ley Sobre Bases del Medio Ambiente •
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Normas Chilenas implantadas por el Instituto Nacional de Normalización Código de Aguas Código Sanitario Constitución Política de la Republica de Chile Nueva Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones Reglamento General de Instalaciones Domiciliaras de Agua •
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Potable y Alcantarillado (RIDAA) Planes de Desarrollos nacionales, regionales, intercomunales y comunales. •
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1.2.5 Antecedentes Técnicos Las condiciones técnicas para ejecutar la construcción de las obras proyectadas deberán regirse bajo las especificaciones técnicas del Servicio Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Maipú y a las Normas del Instituto Nacional de Normalización junto con la Superintendencia de Servicios Sanitarios (S.I.S.S), entre éstas se encuentran: Norma Chilena NCh 1104 de 1998, “Ingeniería SanitariaPresentación y Contenido de Proyectos de Sistemas de Agua •
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Potable y Alcantarillado”. Norma Chilena NCh 2282 de 1996 “Tubos de Poli Cloruro de Vinilo (PVC) rígido”. Norma Chilena NCh 2080 de 2000 “Tapa y Anillos para Cámara de Válvulas de Agua Potable y para Cámaras de Inspección de Alcantarillado Público”. Norma Chilena NCh 2436 de 1998 “Obras Hidráulicas-Válvulas de Compuerta brida brida de Contacto Elastométrico o Sobre Metal-Especificaciones”. Norma Chilena NCh 399 Of.94 “Tubos de Poli Cloruro de Vinilo (PVC) Rígido para Conducción de Fluidos a Presión”. Norma Chilena NCh 398/1 2003 “ Norma Chilena 1721 Of.98 “Uniones y Accesorios para Tubos de Poli Cloruro de Vinilo (PVC) Rígido, para conducción de Fluidos a Presión”. Norma Chilena NCh 2038 Of.1998 “Agua Potable-Sistemas de Arranque con Tuberías de Cobre-Especificaciones”.
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Norma Chilena NCh 691 Of. 98 “Agua Potable- Conducción, Regulación y Distribución”. Norma Chilena NCh 283 “Presiones para el Diseño y Cálculo de Circuitos destinados a la Conducción de Fluidos”. Norma Chilena NCh 2836 “Agua Potable Sistema de Arranques- Especificaciones”.
En las especificaciones técnicas especiales deben definirse con precisión y concisión cada elemento de la obra. Referente a disposiciones oficiales de ejecución de obras se harán en forma definida, sin dar lugar a interpretaciones equívocas (Inspección Técnica de Obra).
1.3 JUSTIFICACIÓN DEL TEMA Hoy en día las obras de Ingeniería Sanitaria, en su mayoría son realizadas por empresas constructoras, las cuales estarán supervisadas por la Superintendencia de Servicios Sanitarios, dependiente del Ministerio de Obras Públicas. Por esto, es necesario tener un manejo de todas las etapas de la obra, desde su planificación hasta la entrega de la misma, pasando por los aspectos técnicos, tales como materiales a utilizar y bases de cálculo de la obra.
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1.3.1 Planteamiento del Problema Una de las tantas prioridades en el uso del agua es el abastecimiento del recurso a la población, debido al crecimiento de ciudades se ha ido incorporando el uso de tubos plásticos para la conducción de agua potable, elaborado de distintas materias primas. En el conjunto habitacional “Santa Maria de Maipú”, se realiza la ampliación de la red de agua potable, éste se proyecta con tuberías plásticas de Poli Cloruro de Vinilo (PVC).
1.3.2 Estado Actual del Problema El PVC es uno de los primeros plásticos desarrollados industrialmente y en la actualidad es uno de los más utilizados en la construcción de redes de agua potable, sin embargo se presentan otras alternativas de tuberías como el Polietileno, que presenta diversas cualidades, como versatilidad, durabilidad y resistencia química.
1.4 HIPÓTESIS DEL TRABAJO Desde el punto de vista social y según los materiales utilizados en las piezas especiales y tuberías en este tipo de proyectos, se obtienen beneficios sociales a largo plazo, dando solución efectiva al mejoramiento de calidad de vida de la población.
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1.5 OBJETIVOS 1.5.1 Objetivos Generales Análisis y estudio de un proyecto de agua potable considerando aspectos legales, técnicos y de ejecución de la obra. 1.5.2 Objetivos Específicos
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Analizar aspectos técnicos de las normas chilenas que
condicionan la ejecución de un proyecto de agua potable. Diseñar y calcular el sistema de redes de agua potable, mediante un Software, haciendo un paralelo entre los materiales Poli Cloruro de Vinilo (PVC) y Polietileno de Alta Densidad (HDPE). •
Desarrollo de los diferentes ítems de trabajo, analizándolos desde el punto de vista constructivo y de Inspección Técnica de Obra. •
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1.6 CONTRIBUCIÓN Y PRODUCTOS ESPERADOS DEL TRABAJO Este tipo de proyectos va en directo beneficio de la población, quedando este en evidencia en el período final de la obra y por supuesto a largo plazo. La elaboración de este material deja una clara visión de cómo llevar a cabo este tipo de proyectos. También es una importante herramienta de apoyo para los futuros profesionales que deseen incursionar en la Ingeniería Sanitaria.
1.7 METODOLOGIA El trabajo se encuentra realizado en cinco etapas mencionadas a continuación: •
Recopilación de antecedentes
Consiste en la obtención de antecedentes del proyecto existentes en el Servicio (SMAPA), tal como planos, memorias explicativas, especificaciones técnicas; en general es donde se explica claramente que es y que objetivos se desean cumplir en el proyecto. Base de cálculo del proyecto Trata del análisis hidráulico, sistemas de evacuaciones y suministro, •
dimensiones de cañerías.
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Análisis de tuberías en Poli Cloruro de Vinilo (PVC) y Polietileno de Alta Densidad (HDPE) Investigación de los materiales utilizados en estos elementos, tal como PVC y HDPE, profundizando en calidad, mantención y beneficios para su explotación. •
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Presupuesto del proyecto
Contiene todos los valores relacionados con las cubicaciones y materiales del proyecto, en definitiva dice cuanto cuesta ejecutar las obras. Conocimiento de la obra en terreno En esta etapa se verificará la metodología de colocación de las tuberías y piezas especiales del proyecto. •
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CAPITULO II 2. METODOLOGIA Para el logro de los objetivos a continuación se presentan los principales fundamentos que permitieron la ejecución del proyecto en estudio.
2.1 FACTIBILIDAD DEL SERVICIO Es el documento formal emitido por las concesionarias de servicios públicos sanitarios, mediante el cual asumen la obligación de otorgar los servicios a un futuro usuario, expresando los términos y condiciones para tal efecto. Deberá considerar los temas que sean relevantes para la correcta elaboración y justificación del proyecto, incluyendo al menos los siguientes aspectos: Fuentes de Captación y Conducción Las fuentes de abastecimiento que se consideren, deberán ser compatibles con los estudios hidrogeológicos e hidrológicos y de calidad de agua del sector, debiendo incluir al menos lo siguiente: •
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Bases de cálculo para el dimensionamiento de los componentes. Ubicación técnico-económica más conveniente de las obras propuestas. Obras e inversiones en la instalación del sistema de producción, fuentes, tratamiento (si corresponde) y conducción.
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Análisis hidráulico con sus respectivas fórmulas. Cañerías y materiales proyectados, justificación técnicoeconómica. Análisis hidráulico de conducciones. Instalaciones eléctricas. Calidad del agua. Situación legal del recinto. Situación de los derechos de agua. Planos.
Regulación Se deberá evaluar el comportamiento de la capacidad de regulación futura para la sectorización propuesta de la red de distribución. Una vez efectuado el análisis de la red, se deberá presentar lo siguiente: Volumen máximo diario requerido. Volumen de regulación necesario. Volumen considerado por estanque. Ubicación técnica-económica más conveniente de los nuevos •
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estanques propuestos, si procede. Interconexiones hidráulicas. Situación legal del recinto. Planos.
Distribución Una vez que se cuente con los antecedentes necesarios (nivel demandado
por
los
centros
de
consumo,
sectorización
y
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acuartelamiento, planes o proyectos expansivos habitacionales, condiciones topográficas de terreno, etc.), se deberá planificar la red de distribución con el objeto de definir y dimensionar en el tiempo, las obras que requiere el sistema. Para ello, se deberá analizar lo siguiente: Superficie total servida. •
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Población abastecida, cobertura. Caudales de diseños. Sectorización propuesta. Trazado, capacidad, diámetros, material, longitud, desagües, etc. Fórmulas hidráulicas y año de análisis hidráulico de la red. Justificación técnico-económica del material adoptado. Diámetro de las cañerías consideradas en la modelación. Presiones máximas y mínimas. Planos.
Sobre la base de la información obtenida, se deberán considerar todos los temas que sean relevantes para el desarrollo de alternativas factibles de instalación del sistema al nivel de factibilidad, incluyendo al menos lo siguiente: Dimensionamiento de las obras de las alternativas de trazado de las redes conforme a las bases de cálculo adoptadas. Evaluación económica. Valor presente de costos y selección de la alternativa más conveniente. •
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Factibilidad eléctrica.
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Análisis del impacto ambiental de las alternativas. El informe preliminar y estudio de factibilidad se ordenará de manera tal que sus escritos y planos conformen básicamente lo siguiente: Ejecución del levantamiento taquimétrico básico, materialización de los puntos de referencia (PR) y plano topográfico en detalle. Indicación numerada de las viviendas (tanto en terreno como en planos). •
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Bases de cálculo para el dimensionamiento de las componentes. Definición de alternativas y su justificación. Planos de loteo. Dimensionamiento de las obras e inversiones en la instalación del sistema de producción, fuentes, tratamiento (si corresponde) y conducción de cada una de las alternativas de trazado de instalación y ampliación de las redes conforme a las bases de cálculo adoptadas, describiendo al menos: -Cañerías proyectadas, diámetros considerados en la modelación, justificación técnico-económica del material adoptado. -Presiones máximas y mínimas. -Año de análisis de la red. -Descripción del método utilizado. -Obras de instalación en la red de distribución. -Análisis hidráulico de redes y conducciones. -Cañerías y materiales proyectados, justificación técnicoeconómica de los materiales adoptados para el caso de conducciones.
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-Evaluación económica de cada alternativa estudiada por etapas y total con su fundamentación correspondiente, costos de inversión, operación y mantenimiento. -Valor presente de costos y selección de la alternativa más conveniente. -Factibilidad eléctrica. -Análisis del impacto ambiental de las alternativas. -Plano general de las obras contempladas en cada alternativa, indicando la ubicación aproximada de las obras. En términos específicos del estanque de regulación y la red de distribución, deberá considerarse al menos lo siguiente: Estanque de regulación Se deberá analizar el comportamiento de la capacidad de regulación actual y futura, de acuerdo a la sectorización propuesta de la red de distribución. Con este objetivo, una vez realizado el análisis de la red se deberá presentar lo siguiente: Volumen máximo diario requerido. Volumen de regulación necesario. Volumen considerado por estanque. Ubicación técnica-económica más conveniente de los nuevos estanques propuestos, donde proceda. •
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Obras e inversiones en estanques.
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Red de distribución •
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Sectorización de la red actual. Justificación de una nueva sectorización. Sectorización propuesta. Superficie total servida. Población abastecida.
2.2 MEMORIA EXPLICATIVA Estará básicamente compuesta por conjunto de antecedentes escritos que contienen la explicación del proyecto, como por ejemplo, el número de viviendas, ubicación geográfica, número de habitantes, datos estadísticos, aspectos operativos del sistema proyectado, informe de mecánica de suelos al nivel de proyecto, formulas usadas para el cálculo y antecedentes del proyectista. Por lo tanto, es donde se explica claramente qué es, qué objetivos y alcances posee el proyecto. Los anexos deben incluir por lo menos estudio de población y caudales, cálculos estructurales, eléctricos e hidráulicos, especificaciones de funcionamiento cuando corresponda, programas de etapas de construcción, mecanismos de optimización de ejecución de las obras y otros que correspondan.
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2.3 PLANOS DEL PROYECTO Se entregarán los planos para la correcta comprensión de la obra, pues contienen toda la información gráfica del proyecto. Los esquemas de los nudos deben dibujarse en el mismo plano de planta, pero cuando ello no sea posible, en un cuadro adjunto, debidamente identificado y deben referirse a él mediante una numeración correlativa. Cada esquema de nudo debe contener las diversas piezas especiales que lo constituyen con indicación de diámetros. Se deberá incluir un cuadro resumen de tuberías, indicando diámetros, materiales, longitudes y pesos. Los esquemas de nudos deben resumirse en un cuadro de piezas especiales y de mecanismos, los cuales se identificarán para cada nudo, según tipo, material, diámetros, cantidad, peso, tipo de junturas y otros. Estos antecedentes serán muy útiles al momento de analizar los cálculos y posterior replanteo. (Ver plano adjunto) Los planos deben contener: cuadro de rotulación (carátula), índice de planos, simbología o leyenda, orientación y escala. Las escalas se seleccionaran entre las siguientes: 1:1 1:10 1:25 1:200 1:1000 1:5000 1:2 1:20 1:50 1:250 1:2000 1:10000 1:5 1::25 1:100 1:500 1:25000 1:50000
1:2500
1:20000
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Los planos de planta deben dibujarse en lo posible, de manera que el Norte quede hacia arriba. Los planos de perfiles deben dibujarse de modo que el escurrimiento de las aguas se efectué de izquierda a derecha.
2.4 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ESPECIALES Las especificaciones técnicas deberán ser elaboradas tomando como referencia las especificaciones de las empresas regionales de servicios sanitarios y especificaciones técnicas especiales propias de las características del sistema proyectado. Estas deberán indicar para cada tramo, materiales, dimensionamiento y cubicación (cantidad de obra a ejecutar). La ordenación se hará de lo particular a lo general y de acuerdo con la secuencia operacional. En caso que la ejecución del proyecto afecte obras de caminos existentes, se deberá incluir un anexo de vialidad que contenga las especificaciones técnicas y presupuestos de las partes involucradas. Dichas especificaciones serán complementarias al proyecto y elaboradas de acuerdo al volumen 5 del Manual de Carreteras.
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2.5 PRESUPUESTO El presupuesto debe contener la misma estructura que las especificaciones técnicas especiales, debiendo corresponderse exactamente con ellas. Cuando corresponda o la empresa lo requiera, los precios unitarios de mayor incidencia que se empleen en la elaboración del presupuesto deben ser justificados. Por último, deben hacerse sumas parciales de los valores de los ítems que correspondan a cada capitulo. Al final se debe realizar un resumen que indique cada capitulo con su valor parcial y la suma de éstos, que será el valor del presupuesto de la obra.
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2.6 ETAPAS DE LA OBRA 2.6.1 Entrega de Trazado Al comienzo de toda obra de agua potable, se recomienda efectuar la entrega del trazado, consistente en analizar en terreno la ubicación exacta de las tuberías y cámaras de acuerdo al proyecto de la obra. Para fijar el trazado de las tuberías de agua potable se debe considerar el Perfil Trasversal de las calles, para ubicarlas en bandejones o sectores de tierra, evitando que estos conductos queden bajo las aceras y calzadas que ya han sido pavimentadas con hormigón. Además se recomienda que la instalación de las tuberías estén ubicadas en las aceras Norte o Poniente distanciadas al menos 1 metro de las líneas de edificación o construcciones. El plano de planta debe contener la distancia entre trazado y línea de edificación, teniendo en cuenta las especificaciones señaladas. La materialización del trazado, puede hacerse marcando el eje, los dos bordes de la zanja o uno sólo, dependiendo de esto si la excavación se hace con maquinaria o a mano.
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2.6.2 Nivelación y Control del Trazado En esta etapa se plantea la materialización de la Línea de Sello de la tubería. Usualmente esta materialización se lleva a cabo por el método Niveleta-Cruceta.
2.6.3 Excavaciones La instalación de tuberías fabricadas con PVC, utilizadas para la conducción de líquidos a presión está condicionada por las cargas estáticas y dinámicas que éstas soportan. Según lo anterior deben seguirse ciertas recomendaciones técnicas de construcción de las zanjas para la colocación de las tuberías, cuyo cumplimiento permitirá obtener una larga vida útil de servicio, además de rapidez y un bajo costo de instalación. La zanja debe excavarse en el alineamiento del trazado de la tubería , de acuerdo al proyecto y considerando dificultades de terreno tales como árboles, postaciones, canales u otros ductos, pues para la explotación del servicio debe tenerse la ubicación exacta de cada conducto. La profundidad de la zanja depende del diámetro de las tuberías y de las condiciones particulares de la obra, permitiendo la instalación del encamado, el tubo y el relleno por sobre la clave de la tubería.
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Para el cálculo de movimiento de tierra se considera un ancho de zanja de 0,60m. más el diámetro nominal de la cañería y la profundidad de 1,1m. sobre la clave de ella. En lo puntos donde existan uniones la zanja debe contar con una profundidad de algunos centímetros. El fondo o sello de la zanja debe ser perfectamente nivelado extrayendo puntas de rocas sobresalientes que impidan un correcto apoyo de la tubería en toda su longitud. En caso de terrenos muy duros debe hacerse una sobre excavación y rellenar el exceso con una cama de apoyo de arena. Sección Transversal de la Zanja
Fig.1 Fuente Duratec
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2.6.4 Colocación de Tuberías Previo a la instalación de tuberías, estas son dispuestas al borde de la zanja al lado contrario del desmonte. Los tubos no se deben poner directamente directament e en la zanja, salvo que cumplan cumplan con la Norma Chilena NCh 2282, 2282, sino deben deben asentarse asentarse en el material de encamado en toda su longitud, adaptándose a las irregularidades del diámetro del tubo, originados por cambios de sección o por colocación de accesorios de unión. La instalación debe hacerse cuidadosamente, sin dañar la tubería con golpes. El relleno de la zanja debe efectuarse inmediatamente después de colocada la tubería, este se constituye por capas de arena o suelos granulares previamente harneados. Está prohibido el uso de material arcilloso inmediatamente alrededor del tubo, ya sea en el encamado, relleno lateral o superior. En la primera capa se rellenan los costados del tubo, desde el encamado hasta el eje central de éste, para evitar el movimiento de las tuberías, compactando el material. Posteriormente se agrega otra capa de material de relleno de manera que cubra el tubo hasta 150 mm. sobre la clave. Se debe continuar el relleno de la zanja hasta llegar al nivel natural del terreno con tierra de excavación previamente tamizada y
35
debidamente compactada. Este último relleno es efectuado por capas sucesivas, sucesivas, dependiendo dependiendo la cantidad de la profundidad profundidad de la zanja. Antes de completar el relleno de la zanja se debe probar la tubería, comprobando la impermeabilidad de la red, para lo cual se dejan descubiertas todas las uniones y piezas especiales.
2.6.5 Colocación de Piezas Especiales La colocación de piezas especiales y de mecanismos se reduce a la confección de uniones y fabricación de machones de anclaje en algunas de ellas, estas uniones se denominan nudos. nudos. Las uniones brida brida, pueden realizarse tanto dentro como fuera de la zanja, ya que su montaje es en base a pernos. Los machones de concreto construidos en las tees, curvas, tapones deben ser de las dimensiones y calidad en el plano tipo de Aguas Andinas. Estos deben quedar empotrados firmemente en terreno, sobre estos debidamente embutidos las tees, curvas, tapones. tapones . Las válvulas y grifos, deben ubicarse correctamente cumpliendo con las normas y adaptánd a daptándose ose a las condiciones condiciones de lugar y terreno. Los grifos deben ser ubicados de tal forma que queden fácilmente accesibles entre la solera y la acera, a una distancia prudente de las
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esquinas y entradas de vehículos. Cada válvula y grifo debe apoyarse en los machones correspondientes. Instalada la red con agua y presión se debe verificar que no existan filtraciones de agua por las válvulas y tampoco las haya en los grifos. (Ver mayor detalle en 2.8.17 ) Anclajes de Curvas
Fig.2 Fuente Duratec
37
Anclaje de Tapones
Fig.3 Fuente Duratec
Anclajes de Tees
Fig.4 Fuente Duratec
38
Anclaje de Válvulas
Fig.5 Fuente Duratec
39
Instalación de Grifos PVC-Acero
Fig.6 Fuente Duratec
1. Grifo Columna de Acero fundido 2. Terminal Brida Brida (BB) de Acero fundido 3. Codo Patin Brida Brida (BB) de Acero Fundido 4. Acero fundido Brida Brida (BB) largo 2 metros 5. Válvula Brida Brida (BB) de Acero fundido 6. Terminal Brida Campana (BCa) de Acero fundido 7. Trozo de tubería (PVC) 8. Curva ¼ espiga-campana (PVC) 9. Trozo de tubería con campana 10. Tee campana-campana-campana (PVC) 11. Matriz de agua potable (PVC)
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2.7 CONTROL DE CALIDAD DE LAS OBRAS Las empresas constructoras (Contratistas) están obligadas a efectuar ensayes debido al control de la calidad de obras por parte de instituciones fiscalizadoras. Para cumplir con lo anterior, las empresas constructoras deben implementar un laboratorio de faena con el equipo y personal idóneo, así se podrá controlar las distintas etapas constructivas de la obra. Cumplida las especificaciones técnicas especiales, se debe informar de los resultados de los ensayes y análisis a la Inspección Técnica de la Obra (I.T.O) La I.T.O debe contar con equipo profesional dedicado al control de calidad de la gestión del Laboratorio de Autocontrol, este equipo se denomina Laboratistas de la I.T.O y su función es velar por el cumplimiento de las Normativas y Especificaciones, realizando ensayes selectivos en las obras para evaluar los trabajos de autocontrol. El personal de la I.T.O y cualquier persona nominada por el Mandante, comunicada por escrito al Contratista por la I.T.O, tendrán permanentemente acceso a las obras de terreno y a todos los talleres, fábricas y otros lugares en que estén preparando parte de los implementos para la obra o de los que se obtengan materiales, artículos manufacturados y maquinarias para la obra. El Contratista deberá dar todas las facilidades y asistencia para estos fines.
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En el caso que un contrato no considere asesoría particular en el control de calidad de la obra, asumirá el rol de Laboratorio de la I.T.O, el Laboratorio Regional o Provincial según corresponda.
42
2.8 POLI CLORURO DE VINILO Y POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD Los plásticos poseen la característica de ser excelentes aislantes térmicos y eléctricos, junto con tener una buena resistencia a los ácidos y disolventes químicos. El químico estadounidense, Leo Hendrick, inventó el primer plástico totalmente sintético el que denominó Baquelita. Entre otros productos que se desarrollaron durante este periodo están los polímeros naturales alterados, como el Rayón, fabricado a partir de la celulosa. En 1920 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el desarrollo de materiales plásticos, el químico alemán Hermann Staudinger, predijo que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes o macromoléculas. Los esfuerzos dedicados a probar esta afirmación iniciaron numerosas investigaciones científicas que produjeron enormes avances en la historia de la Química. Durante las décadas de 1920 y 1930 aparecieron nuevos productos, tales como, el Etanoato de Celulosa o Acetato de Celulosa (utilizado en el moldeo de resinas y fibras) y el Poli cloruro de Vinilo (PVC), empleado en tuberías y recubrimientos de vinilo. El Polietileno de Alta Densidad, descubierto con posterioridad, es también utilizado en tuberías.
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2.8.1 Poli Cloruro de Vinilo (PVC) El PVC corresponde a un material termoplástico de origen petroquímico, utilizado por primera vez en Alemania en la década de los 30 para para la fabricación de de tubos. tubos. Debido a las extraordinarias extraordinarias bondades de las tuberías de PVC, éstas ocupan un lugar primordial en el mercado nacional utilizándose con gran éxito en las redes de agua potable, conducción de fluidos corrosivos, instalaciones sanitarias, sistemas de riego, instalaciones telefónicas, entre otras. El PVC corresponde a una resina producida por la polimerización del Cloruro Clor uro de Vinilo, la cual se le agregan pequeñas cantidades de: •
•
•
Estabilizantes que confieren una máxima resistencia a la degradación térmica. Lubricantes Lubricantes que permiten la trabajabil tr abajabilidad idad del material en las máquinas. Colorantes o pigmentos que proporcionan el color que identifica cada campo de aplicación de las tuberías y accesorios, accesorios, al tratarse de agua potable los tubos son celestes.
2.8.2 Resistencia Química del PVC La resistencia química del PVC constituye una de sus características más valoradas, pues es allí donde fallan los tubos de materiales tradicionales. Los tubos de PVC poseen una gran y variada resistencia a las aguas agresivas y a la corrosión de los suelos, de modo que no necesitan ser pintados ni cubiertos con revestimientos
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de protección, salvo que se expongan a los rayos solares. En este caso, los tubos se pueden fabricar con compuestos especiales que los hacen resistentes a los rayos ultravioletas. También los tubos de PVC son capaces de conducir soluciones salinas, ácidos y álcalis diluidos o concentrados sin alteración de las propiedades de éstos.
2.8.3 Características de las Tuberías de PVC La amplia aceptación de las tuberías de PVC en todo el mundo, se debe fundamentalmente a sus propiedades y a las numerosas ventajas que tienen sobre otros materiales. A continuación se mencionan las más relevantes: r elevantes: Resistencia mecánica: mecánica: estas tuberías son técnicamente •
clasificadas como rigidas, así las exigencias respecto a las zanjas, especialmente en las más profundas, son cumplidas con mayor seguridad que otros tipos de tuberías. •
Capacidad contra incrustaciones: incrustaciones: las tuberías presentan paredes lisas y libres de porosidad que impiden las incrustaciones, proporcionando una mayor vida útil y manteniendo la eficiencia inicial de la red. re d.
•
Conducción: Conducción: ya se sabe que la superficie interior de las tuberías es lisa, lo que reduce considerablemente las pérdidas de carga por fricción o roce.
45
•
•
Liviana: Liviana: las tuberías de PVC son livianas, facilitando su manipulación, manipulación, almacenaje e instalación. Facilidad de instalación: instalación: el sistema de unión de tubos y accesorios de PVC hasta 50 mm, consiste en uniones pegadas con adhesivo, cuya unión corresponde a una soldadura en frío que actúa como tal, formando un conjunto homogéneo. Este sistema de unión desarrolla su máxima resistencia en un mínimo de tiempo, facilitando ampliamente las instalaciones. En diámetros de 63 a 400 mm se utilizan las uniones Anger con anillos de goma.
2.8.4 Control de Calidad de la Tuberías de PVC Los tubos deben ser fabricados bajo las normas chilenas vigentes establecidas por el Instituto Nacional de Normalización (I.N.N). Entre los princi pr incipales pales ensayes que se practican se encuentran: Aspecto en tubos y accesorios: accesorios: los tubos de PVC deben ser rectos. Las superficies externa e interna de los tubos y de •
las uniones y accesorios (fittings) deben ser lisas, limpias, sin pliegues, ondulaciones y porosidades. Los colores deben estar de acuerdo a la norma correspondiente al tipo de tubo. •
Dimensión en tubos y accesorios: accesorios: los tubos de PVC rígido y los accesorios se fabrican cumpliendo estrictas especificaciones y normas de calidad respecto a los siguientes parámetros dimensionales: diámetro exterior medio, diámetro exterior en cualquier punto, diámetro interno, espesores de
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pared en cualquier punto, largo útil, excentricidad en una sección transversal cualquiera y longitud mínima de inserción. •
•
•
Resistencia al aplastamiento en tubos: los tubos de PVC rígido deben resistir un ensayo de aplastamiento de hasta 0,4 veces su diámetro exterior sin presentar, a simple vista, trizaduras, grietas y roturas. Contracción longitudinal por efecto del calor en tubos: los tubos de PVC rígido se someten a un ensayo de contracción, aplicándoles una temperatura de 150º C. Permite conocer el comportamiento de los tubos desde el punto de vista de su estabilidad dimensional, y su variación longitudinal debe ser menor o igual que 5%. Requisitos de toxicidad en tubos y accesorios: los tubos y accesorios de PVC rígido destinados a tubos para conducción de agua potable o productos alimenticios, no deben transmitir a esas sustancias sabor, olor o color ni incorporarles un contenido de elementos tóxicos mayor que los límites fijados en las normas respectivas.
•
Absorción de agua en tubos y accesorios: este ensaye controla la absorción máxima permitida para mantener las propiedades originales y su estabilidad dimensional. Los tubos y accesorios moldeados por inyección pueden absorber una 2
cantidad de agua menor o igual a 4 mg/cm .
47
•
•
Resistencia al impacto en tubos: este ensayo consiste en determinar la resistencia al impacto de los tubos de PVC rígido mediante la caída libre de un percusor desde una altura determinada por las normas. Los tubos de PVC rígido deben resistir este ensayo sin presentar trizaduras, grietas y roturas. Anillos de goma: los anillos de material elástico usados en las campanas de los tubos, o en los accesorios, deben cumplir los requisitos indicados en la Norma Chilena NCh 1657 parte 2, correspondiente a los anillos de uso general para tuberías de PVC.
2.8.5 Uniones y Montajes en PVC Existen 2 tipos de uniones: 1. Unión cementar, que se utiliza para diámetros entre 20 y 50 mm. 2. Unión con anillo de goma o unión Anger, para diámetros entre 63 y 400 mm. Unión Cementar Este sistema consiste en unir dos tubos mediante un adhesivo que plastifica lentamente las paredes de las superficies por unir, produciendo una soldadura en frío, una vez que se evaporan los solventes del adhesivo.
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Esta unión es muy segura, pero requiere de mano de obra que sepa efectuar el pegado, junto con ciertas condiciones especiales de trabajo, es por esto que su uso está restringido a diámetros menores entre 20 y 50 mm. Tubo Unión Cementar Espiga-Campana
Fig.7 Fuente Duratec e: corresponde al espesor del tubo D: diámetro del tubo 15° de chaflán
A continuación se presenta un esquema para una perfecta unión: 1. Se debe cortar los tubos con sierra o serrucho de dientes finos. Efectuar el corte a escuadra (90°) usando una guía. 2. Eliminar con una escofina las rebajas que deja el corte en el extremo del tubo y efectuar un chaflán que facilite la inserción.(Fig.8)
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Fig.8 Fuente Duratec
3. Lijar suavemente, con una lija al agua, el extremo del tubo y campana del accesorio para facilitar la acción del adhesivo cuidando de no rebajar la pared del tubo. 4. Limpiar el extremo del tubo y la campana de la unión o accesorio con bencina blanca o diluyente, lo anterior para eliminar todo rastro de grasa o cualquier otra impureza. De esta operación va a depender mucho la calidad de la unión. 5. Luego aplicar el adhesivo generosamente con una brocha en el tubo y una capa delgada en la campana de los accesorios.(Fig. 9)
Fig.9 Fuente Duratec
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6. Introducir el tubo en la conexión con un movimiento firme y parejo. El tubo debe introducirse a lo menos 3/4 de la longitud de la campana girándose media vuelta y luego se vuelve a la posición original para asegurar una unión óptima.(Fig.10)
Fig.10 Fuente Duratec
7. Una unión correctamente realizada mostrará un cordón de adhesivo alrededor del perímetro del borde de la unión, el que debe limpiarse de inmediato, al igual como cualquier mancha de adhesivo que quede sobre o dentro del tubo o conexión. 8. Toda operación, desde la aplicación de la soldadura hasta la terminación de la unión, no debe demorar más de 1 minuto, pues el adhesivo es de rápido secado. Se recomienda no mover las piezas cementadas durante los tiempos indicados, según la temperatura ambiente: a. De 15° a 40°C: 30 minutos sin mover b. De 5° a 15°C: 1 hora sin mover c. De 0° a 5°C: 2 horas sin mover
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9. Las pruebas hidráulicas de las redes con uniones cementadas deben efectuarse por lo menos después de 24 horas de haberse realizado las uniones, así se garantiza que los puntos de unión estén totalmente cementados. Cualquier fuga en la unión implica cortar la tubería y rehacer la unión, con los costos y retrasos que ello implica.
Unión con Anillo de Goma El anillo de goma asegura una alta resistencia al envejecimiento y por su diseño, una impermeabilidad a bajas y altas presiones. Por lo general los tubos de presión vienen con un chaflán de aproximadamente 15°, que es el indicado para una buena y fácil inserción, esto evita el arrastre del lubricante. En el caso de tubos sin chaflán, será necesario de todos modos hacerlo en la obra con una escofina. Se utiliza para diámetros de 63 y 400mm. Tubo Unión Anillo de Goma Espiga-Campana
Fig.11 Fuente Duratec e: corresponde al espesor del tubo D: diámetro del tubo 15° de chaflán
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1. Colocación del anillo: el anillo y la cavidad de la campana deben limpiarse y secarse cuidadosamente, luego se inserta el anillo con la parte más gruesa hacia el interior del tubo. 2. Montaje del tubo: limpiar el interior del enchufe y el exterior del tubo o espiga a insertar. Luego se procede a lubricar el chaflán y parte de la espiga. A continuación una persona ajusta el tubo cuidando que el chaflán quede insertado en la goma, mientras otra persona procede a empujar el tubo hasta el fondo, retirándolo luego un centímetro hacia atrás. Si la profundidad de inserción se ha marcado previamente, el tubo se introduce hasta la marca. (Fig.12)
Fig.12 Fuente Duratec
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2.8.6 Cálculo Hidráulico en PVC Pérdida de carga y determinación del diámetro y velocidad de la tubería Todo fluido al ser conducido a través de una tubería ejerce una fuerza de roce, generándose una pérdida de presión, que se calcula a partir de la conocida fórmula de Hazen & Williams cuya fórmula es la siguiente: Fórmula 1
J 10,665 =
•
Q 1, 852
C
1, 852
•
D
4 , 869
Donde: J: Perdida de carga en tanto por uno (m.c.a/m) Q: Caudal en m3 / s C: Coeficiente de rugosidad (C=150) D: Diámetro interior de la tubería (m.) Despejando el diámetro en la Fórmula 1, se obtiene la siguiente relación:
54
Fórmula 2
D
=
1,626 •
Q 0 ,3804 J 0 , 2054
•
C 0,3804
El valor del coeficiente C = 150 para el empleo de la fórmula de Hazen & Williams en tuberías de PVC, ha sido establecido como una constante, luego de una serie de investigaciones en el Laboratorio de Hidráulica Alden del Instituto Politécnico de Worcester . También es recomendado por el Plastic Pipe Institute, National Engineering Standards de U.S.A. y todos los grandes productores de tubería de PVC en el mundo. Se sabe que: Fórmula 3
Q =V • A
En donde: Q: Caudal en m3 / s V: Velocidad en m / s 2 A: Área de escurrimiento en m
55
El área de escurrimiento se calcula de la siguiente forma: Fórmula 4
A =
π •
D
2
4
Despejando se obtiene la velocidad del flujo: Fórmula 5
V =
4•Q π •
D
2
2.8.7 Clasificación de la Tubería PVC por Presión de Trabajo De acuerdo a lo especificado en las Normas Chilenas NCh 397 y 399, las tuberías se han diseñado para las siguientes presiones de trabajo: Cuadro 1
Clase
Presión Nominal de Trabajo Máxima m.c.a kg/cm lb/pulg (aprox.) 4 4 60 40 6 6 90 60 10 10 150 100 16 16 240 160 m.c.a: metros columna agua 2
2
56
Conforme a lo indicado en la Norma Chilena NCh 399, en las instalaciones de agua potable deben emplearse como mínimo accesorios y tuberías clase 10, pudiendo usarse la tubería clase 6 en aquellos casos especiales de instalaciones de agua potable en zonas rurales. 2.8.8 Diseño Estructural del PVC Las tuberías de PVC son flexibles, por lo que están expuestas a deflexiones, especialmente si están sometidas a cargas externas. En la eventualidad que aumente indebidamente una carga y el terreno no esté debidamente compactado, el diámetro horizontal pasa a ser mayor que el diámetro vertical (Fig. 13), hasta que la parte superior de la tubería llega a ser prácticamente plana. Una carga adicional puede causar la curvatura en dirección inversa de la parte alta de la tubería, provocando el colapso estructural en esta.
Fig. 13 Fuente Duratec
Para propósitos del diseño estructural, una deflexión de un 10% es considerada segura, sin embargo los fabricantes de tuberías por lo general, consideran una deflexión máxima de un 5%.( Tanto para PVC como HDPE)
57
Cargas externas Existen dos tipos de cargas externas, las llamadas cargas muertas, provocadas por el efecto del peso de la tierra sobre la tubería y las llamadas cargas vivas o sobrecargas, que pueden ser estáticas o de movimiento, como por ejemplo los vehículos. Las cargas vivas en tuberías flexibles se determinan según el criterio de la AWWA ( American Water Works Association), que es asumir la carga móvil como estática uniformemente repartida a lo largo de la tubería. Fórmula 6
W e
=
C S
•
PC • F L
En donde: W e : Carga viva en Kg/m de tubería
C S : Coeficiente de carga en función del diámetro del tubo (Ver Anexo Grafico 1 )
PC : Carga concentrada en Kg. Se asume la constante igual a 4.550 Kg. (AWWA), debido a que las carreteras en el mundo tienen restricciones de peso máximo por eje, cuya máxima capacidad es de 4,55 ton/rueda. F: Factor de impacto (Ver Anexo Tabla 1) L: Longitud efectiva del tubo en la cual ocurre la carga, según AWWA es de 0,90 m.
58
Para determinar las cargas muertas se supone conservadoramente igual al peso del prisma de tierra sobre la tubería, que es: Fórmula 7
W C =γ S • H • D En donde: W C : Peso del prisma de tierra sobre la tubería (toneladas por metro
lineal de tubería, ton/ml) γ S
: Densidad del suelo saturado sobre la tubería en ton/ m
3
H: Profundidad de la zanja sobre la clave en metros D: Diámetro exterior de la tubería en metros Estimación de la deflexión en tuberías de PVC Se han estudiado varias fórmulas que relacionan la deflexión de la tubería flexible bajo cargas y las propiedades de la tubería y el suelo. La fórmula más ampliamente utilizada es la siguiente ecuación, originalmente desarrollada por Spangler en IOWA State University y más tarde modificada por Spangler y Watkins y conocida mundialmente como la Fórmula IOWA. Fórmula 8
∆ x =
K • ( D E • W C + W e ) E • I 3
r
+ 0,061• E ′
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Donde: ∆ x
: Máxima deformación transversal en centímetros
De : Factor de deformación de largo plazo (recomendado 1,5 para todo tipo de suelos) K : Constante de encamado, para tubos de PVC se considera el valor 0.10 W C : Carga muerta sobre la tubería en Kg/cm
W e : Carga viva sobre la tubería en kg/cm
r : (D – e) /2= Radio promedio del tubo E : Módulo de elasticidad del material del tubo (300.000 kg/cm 2 , característica mecánica PVC rígido). I : Momento de inercia de la pared del tubo por unidad de largo (cm 4 /cm). Para tuberías, I = e3 /12 en que "e" es el espesor de pared E': Módulo de reacción del suelo (kg/cm 2 ). Depende del tipo de suelo y de su compactación. (Ver anexo Tabla 2 y 3)
60
2.8.9 Polietileno de Alta Densidad (HDPE) La industria de materiales plásticos se ha desarrollado por alrededor de 100 años, sin embargo el polietileno (PE) fue descubierto a fines del los 30. Los primeros PE eran de baja densidad y se utilizaron principalmente como conductores de cables. El desarrollo de nuevos materiales y técnicas permitió obtener el HDPE, que debido a su alta densidad le proporciona una mayor rigidez y resistencia a la tensión. Los polietilenos de alta densidad, utilizados hoy día en sistemas de hidráulicos de agua potable, fueron desarrollados en los años 50 y se les denomina PE 100 obteniéndose un ahorro en el espesor de pared de las tuberías en aproximadamente 35% comparado con una tubería de HDPE tradicional.
2.8.10 Resistencia Química del HDPE Las tuberías de HDPE son químicamente inertes, pues existe un reducido número de fuertes productos químicos que podrían afectarlas. Los químicos naturales del suelo no suelen causarles degradación de ninguna forma. El HDPE no es conductor eléctrico, por lo cual no son afectadas por la oxidación o corrosión por acción electrolítica. No permiten el crecimiento, ni son afectadas por algas, bacterias u hongos y son resistentes al ataque biológico marino.
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2.8.11 Características de las Tuberías de HDPE Entre las principales y únicas características de este material se destacan las siguientes: Servicio a largo plazo: la vida útil estimada tradicionalmente para las tuberías de HDPE es superior a 50 años para el transporte de agua a temperatura ambiente (20º C). Para cada aplicación en particular, las condiciones de operaciones internas y externas pueden alterar la vida útil o •
cambiar la base de diseño recomendada para alcanzar la misma vida útil. •
Bajo peso: las tuberías de HDPE pesan considerablemente menos que la mayoría de las tuberías de materiales tradicionales. Su gravedad específica es 0,950, flotan en agua. Son 70-90% más livianas que el concreto, fierro o acero, haciendo más fácil su manejo e instalación, obteniendo importantes ahorros en mano de obra y requerimiento de equipos y adhesivos.
•
Coeficiente de fricción: estas tuberías, gracias a que sus paredes son lisas y a las características de impermeabilidad del PE, es posible obtener una mayor capacidad de flujo y mínimas pérdidas por fricción. Para los cálculos de flujo bajo presión, se utiliza por lo común un factor C de 150 para la fórmula de Hazen & Williams.
62
•
•
Resistencia y flexibilidad: permiten a la tubería absorber sobrepresiones, vibraciones y tensiones causadas por movimientos del terreno. Pueden deformarse sin daño permanente y sin perjudicar el servicio a largo plazo. Estabilidad ante cambios de temperatura: la exposición de las tuberías de HDPE a cambios normales de temperatura no causa degradación del material. Para proteger el material contra la degradación a altas temperaturas que podría ocurrir durante la fabricación, almacenamiento o instalación, se utilizan estabilizadores que protegen el material contra la degradación térmica.
63
2.8.12 Sistemas de Unión de las Tuberías de HDPE La elección del sistema de unión depende de las condiciones operacionales (presión, temperatura) en que las tuberías y accesorios (fittings) van a ser utilizados, de las características del fluido que van a conducir y del diámetro requerido . Las tuberías y fittings de HDPE pueden unirse mediante uniones fijas, basadas en la termofusión, entre las cuales se encuentran: por soldadura a tope, por electrofusión y por soldadura tipo soquete. También existen las uniones desmontables (mecánicas). No se pueden unir mediante solventes o adhesivos. Uniones Fijas Soldadura a tope: es el procedimiento más tradicional, siendo empleado más comúnmente en tuberías y fittings de más de 63 mm. de diámetro y de la misma relación diámetro externo-espesor.
No debe emplearse para unir tuberías o fittings de diferentes espesores. Este sistema es reconocido en la industria como un sistema de unión de gran confiabilidad, pues no se producen filtraciones y las uniones son más resistentes que la misma tubería. Este método exige un equipo de soldadura constituido básicamente de: - Máquina básica o unidad de fuerza, encargada de sostener y alinear las dos tuberías a soldar.
64
- Disco de soldadura o placa calefactora, posee un termostato a fin de mantener una temperatura determinada, constante, en las superficies del disco. - Refrentador, tiene finalidad de dejar paralelas las superficies de tope de las tuberías que van a ser unidas. -Termómetro, para chequear regularmente la temperatura de la placa calefactora. También en terreno se cuenta con otras herramientas, tal como carpas en caso de lluvia y polvo en exceso, utensilios de limpieza, cortadores y marcadores de tuberías de HDPE, etc. Soldaduras de electrofusión: en este método se utilizan fittings especiales provistos internamente de una resistencia eléctrica en espiral, cuyas extremidades son conectadas a terminales o plug’s que se localizan en la parte externa de la pieza. Una fuente de corriente alterna es conectada a estos terminales
haciendo que, por efecto Joule, la superficie interna de la conexión y la externa de la tubería se fundan. De esta manera las masas interactúan, luego se enfrían naturalmente formando un cuerpo único. La soldadura por electrofusión ha logrado mucha aceptación para tuberías de gas, especialmente en Europa. Soldadura tipo soquete: este procedimiento se utiliza más bien para unir tuberías y conexiones de diámetros pequeños, hasta
65
125 mm. Se utilizan de conexiones o moldajes en cuya extremidad la tubería se insertan, ejerciendo una presión de la masa fundida de la conexión contra la masa fundida de la tubería, soldando la superficie interna de la conexión con la externa de la tubería. Uniones Desmontables Permiten una instalación fácil y rápida; no sólo sirven para unir tuberías entre sí, sino que también para unir tuberías a válvulas, accesorios y otros equipos. Los sistemas más comunes son:
Stub ends y flanges: este sistema es utilizado principalmente
para acoplamientos a bombas, válvulas, etc. También es útil si se trata de instalaciones que serán desmontadas a futuro. Para realizar esta unión se requiere: Stub end o porta flange, flange y pernos con tuerca. Unión Roscada: este tipo de unión permite un rápido acople y desacople. Son bastante utilizadas en riego e industrias en general.
Se utilizan principalmente en diámetros entre 20 y 110 mm. Estas piezas poseen un sello o junta de goma ha sido diseñado con un perfil trapezoidal, para permitir una introducción rápida y fácil de la tubería, sin la necesidad de retirar la tuerca del fitting. Unión tipo Victaulic: el acoplamiento cuenta con hileras de dientes de sujeción integrales en ambos lados de la carcaza. A
medida que se aprietan las carcazas, los pernos fuerzan a los
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dientes a morder la tubería. Este diseño permite unir directamente tuberías de HDPE sin necesidad de termofusión.
2.8.13 Instalación Subterránea Excavación y preparación del encamado Debido a que las tuberías de HDPE se pueden unir en largos tramos sobre la superficie, basta excavar zanjas angostas que permitan la instalación. Gracias a la facilidad de manejo, la tubería se puede colocar rápidamente en la zanja cuidando de no exceder los radios mínimos de curvatura recomendados. El ancho de la zanja varía dependiendo de su profundidad y del tipo de suelo. El ancho del encamado debe ser suficiente para permitir una adecuada compactación alrededor de la tubería, un ancho de 30 cm. más que el diámetro nominal de la tubería es suficiente. Con relación a la profundidad de la zanja, ésta depende de varios factores: diámetro y espesor de la tubería, cargas producto del flujo vehicular, estructuras estáticas, etc. El fondo de la zanja debe ser relativamente uniforme y sin piedras, proporcionando un apoyo continuo a lo largo de la tubería. Cuando se encuentran rocas o piedras que puedan dañar o causar cargas puntuales sobre la tubería, éstas deben retirarse y se debe rellenar el fondo de la zanja utilizando un encamado compactado de 10 a 15cm. de material fino (gravilla o arena).
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Tendido de la tubería Las tuberías de HDPE se pueden unir sobre la superficie y luego bajar hasta la zanja. Se debe tener especial cuidado en no dejar caer la tubería y evitar condiciones que produzcan tensiones forzadas durante la instalación. Cuando sea necesario, se debe utilizar conexiones flangeadas para facilitar el manejo de tuberías y fittings durante la instalación en la zanja. La longitud de tubería que se puede tirar a lo largo de la zanja depende de las dimensiones de la tubería y de las condiciones del terreno. Relleno y compactación El propósito del relleno de la zanja es dar apoyo firme y continuo alrededor de la tubería. El material excavado desde la propia zanja se puede utilizar como relleno inicial si es uniforme, no contiene piedras y se desmorona con facilidad. El mejor material de relleno inicial es arena fina. Si la tubería es tendida en terrenos barrosos de mala calidad y si las condiciones de carga externa son severas, como en cruces de caminos, se debe utilizar arena como relleno inicial. El relleno inicial debe ser colocado en dos etapas: la primera es hasta la línea media de la tubería. Luego se compacta o nivela mojando con agua para asegurar que la parte inferior de la tubería esté bien asentada. Se debe tener especial cuidado en que la tubería quede bien apoyada en los costados, ya que la
68
compactación de esta zona influye en forma muy importante en la deflexión que experimenta la tubería en servicio. En la segunda etapa, se deben agregar capas adicionales de 20 a 25cm., bien compactadas, hasta 15 a 30 cm. sobre la clave de la tubería. Se puede utilizar el material extraído para rellenar hasta el nivel del terreno. Se debe tener precaución de no usar equipos pesados de compactación hasta completar al menos 30 cm. sobre la clave de la tubería.
2.8.14 Cálculo Hidráulico Pérdida de carga y determinación del diámetro y velocidad de la tubería Las fórmulas más comúnmente utilizadas para los cálculos hidráulicos son las de Hazen & Williams y de Colebrook. En la fórmula de Hazen & Williams, la influencia de la rugosidad considera el coeficiente C , que para tuberías de HDPE es 150. En la fórmula de Colebrook , los valores de rugosidad adoptados son: Para diámetro = 200 mm:
ε
= 10 m (1,0 x 10 − mm.)
Para diámetro > 200 mm:
ε
= 25 m (2,5 x 10 − mm.)
2
2
69
Las fórmulas son las siguientes: Hazen & Williams Fórmula 6
J
=
10 .643 • Q
1, 85
•
−1,85
C
•
D
−4 ,87
Donde: J: Perdida de carga (m.c.a/m) Q: Caudal en m3 / s C: Coeficiente de rugosidad (C=150) D: Diámetro interior de la tubería (m.) Colebrook Fórmula 7
J = f
L • v 2 D • 2 • G
Donde: J: Perdida de carga (m.c.a/m) v: Velocidad media m 2 / s f: Factor de fricción D: Diámetro interior de la tubería (m.) L: Largo de la tubería (m.) G: Aceleración de gravedad m 2 / s Es recomendable aplicar ambas fórmulas y adoptar la mayor pérdida de carga obtenida entre las dos.
70
Selección del diámetro interno de la tubería A partir de la velocidad media del fluido, se determina el diámetro interno mediante la siguiente relación: Fórmula 8
D = 18,8 •
Q v
Donde: D: Diámetro interno de la tubería (mm.) Q: Caudal (m /h) V: Velocidad media (m/s) 3
2.8.15 Clasificación de la Tubería HDPE por Presión de Trabajo La tubería de Polietileno se clasifica según su presión nominal, según la Norma Chilena NCh 398/1, de la siguiente forma: Cuadro2
Clasificación PN 6 PN 8 PN 10 PN 12,5 PN 16 PN 20
Presión Nominal de Trabajo Máxima m.c.a kg/cm 2 lb/pulg 2 (aprox.) 6 90 60 8 120 80 10 150 100 12,5 188 125 16 240 160 20 300 200
71
Según lo indicado en la Norma Chilena NCh 399, en las instalaciones de agua potable deben emplearse como mínimo accesorios y tuberías de clasificación PN 10. (Presión Nominal de 100 m.c.a, metros columna agua)
2.8.16 Diseño Estructural del HDPE Debido a que las tuberías de HDPE son capaces de deformarse, su diseño se basa en determinar la deflexión esperada y limitarla a valores apropiados. Su mayor o menor deformación depende de su relación diámetro/espesor y del grado y tipo de compactación del suelo envolvente. Estimación de la deflexión en tuberías de HDPE El método más usado para determinar las deflexiones es el de Spangler, quien publicó en 1941 su fórmula de IOWA: Fórmula 9
∆ y =
K • ( D L • W C E • I 3
r
+ W e
)
+ 0,061 • E ′
Los términos tienen el siguiente significado: ∆ y :
Deflexión vertical de la tubería en cm.
D L :
Factor de deflexión a largo plazo, valor recomendado 1,5
W C : Carga muerta sobre la tubería en Kg/cm.
72
W e : Carga viva sobre la tubería en kg/cm.
r : (D – e) /2= Radio promedio del tubo I : Momento de inercia de la pared de la tubería por unidad de longitud (I=e 3 /12) en cm 3 E : Módulo de elasticidad del polietileno, PE 100: E = 14.000 Kg/cm 2 E’ : Módulo de reacción del suelo, Kg/cm. (Ver anexo Tabla 2 y 3) K : Factor de encamado, dependiente del ángulo de apoyo (Ver anexo Tabla 4) Esquema de Deflexión de la Tubería
Fig.14 Fuente Duratec
La Figura 14 muestra el esquema de deflexión de la tubería, donde H corresponde a la profundidad de la zanja sobre la clave,
∆
es la
deformación permisible y E es el módulo de elasticidad del tubo, ya sea PVC o HDPE.
73
2.8.17 Pruebas Hidráulicas de las Tuberías Instaladas Corresponde a pruebas de presión hidrostática, que consiste en llenar la tubería con agua a una determinada presión señalada en la Norma Chilena NCh 1362.Estas pruebas se realizan en terreno para verificar la correcta colocación de los anillos, accesorios y evitar deformaciones en las campanas, angulación de las uniones, entre otros. Antes de efectuar la prueba de presión en terreno, se debe verificar que la tubería, accesorios y piezas especiales, estén debidamente ancladas con hormigón que evite los desplazamientos de la unión. Los extremos del tramo por probar se deben cerrar convenientemente con dos tapones (NCh 1362). Debe existir un relleno de aproximadamente 50 cm. sobre la tubería, con excepción de las uniones que deben permanecer descubiertas. La tubería se debe llenar lentamente con agua, desde el punto más bajo del tramo de prueba. Posteriormente, se debe eliminar completamente el aire de la tubería en los cambios de dirección verticales y en los extremos cerrados, pues este ocupará las partes altas de las redes y si en estos puntos no existen accesorios que permitan su escape al exterior, al acumularse el aire se producirá una reducción importante del caudal. La longitud de la tubería a probar no deberá exceder los 500 metros, recomendándose longitudes menores para diámetros mayores. Durante la prueba de presión no se deben ejecutar trabajos en la línea. La presión aplicada debe ser 1,5 veces la presión máxima de trabajo de la tubería, medida en el punto más bajo del tramo, y nunca
74
debe ser menor que 1,25 veces en el punto más alto. El tiempo de ensayo debe ser de una hora cuando se efectúa en forma separada y de dos horas cuando se hace en forma conjunta con el ensayo de estanqueidad. Esta prueba se considera satisfactoria si no hay pérdida de presión mayor que 0,5 kg/cm 2 después de una hora. Se necesitará una bomba de presión manual o eléctrica y un manómetro.
75
CAPITULO III 3. DESARROLLO Y APLICACIÓN 3.1 MEMORIA EXPLICATIVA DEL PROYECTO El proyecto se desarrolla en el loteo Conjunto Habitacional “Ciudad Santa Maria de Maipú”, en los terrenos ubicados dentro de los siguientes límites: Norte : Conjunto habitacional Santa Maria de Maipú, etapa B15b. Sur : Calle Isabel Riquelme. Oriente : Conjunto habitacional Santa Maria de Maipú, etapa B18c. Poniente: Avenida El Rosal. Con una superficie de 1,9 has. y 73 viviendas pertenecientes a la etapa B114a2. De acuerdo al estudio de suelos ejecutado por GEOFUN, Ingeniería en Geotecnia y Fundaciones el terreno presenta la siguiente estratigrafía típica: Horizonte H-1: capa vegetal de espesor variable entre 0,0 m y 0,20 m, presentando algunos rellenos artificiales de arcilla. Horizonte H-2: secuencia de capas de arcillas limosas y limo arenosas de color café, de estructura homogénea y migajón, con finos de plasticidad mediana a baja, de consistencia dura y •
•
contenido de humedad natural media a alta.
76
•
•
Espesor del estrato variable entre 0,30 m y +1,5 m. La napa de agua no fue detectada en las profundidades de la exploración (agosto del 2001).
Estas obras se ejecutarán de acuerdo a los planos del proyecto conforme a las especificaciones técnicas del Servio Municipal y Alcantarillado de Maipú (S.M.A.P.A) y a las normas del Instituto Nacional de Normalización (I.N.N) y al la Resolución Excenta N° 585 del 12 de Marzo de 1982, del Ex SENDOS. Las obras por construir o instalar son de cargo del contratista. Todos los materiales y otros elementos que sean necesarios en las instalaciones que se especifican serán suministrados por el contratista, quien deberá velar por su oportuno suministro a fin de evitar la permanencia excesivamente larga de zanjas abiertas que obstaculicen el tránsito por calles o caminos. El contratista tendrá responsabilidad si se presentan inconvenientes por no cumplir con este requisito. Las obras se ejecutarán cumpliendo rigurosamente las instrucciones a cerca de medidas de seguridad y buena ejecución, indicadas en la circular Ex SENDOS N° 3.834, del 10 de Diciembre de 1981. También el contratista deberá cumplir con lo dispuesto en el Articulo N° 102 de la Ley N° 18.920 y asumirá la responsabilidad por las consecuencias derivadas de un eventual incumplimiento.
77
Otras Obligaciones El contratista deberá arbitrar los medios para que las tuberías existentes, postes, árboles y otras obras interfieran con las instalaciones, se mantengan y no sufran daño. Deberán ejecutarse, además los trabajos necesarios para el correcto funcionamiento de la Red y la completa habilitación de calles y caminos, los que deberán quedar, al menos, en las mismas condiciones antes de efectuarse los trabajos. Se deberá instalar en un lugar visible de la obra, un letrero en el cual se especifique el nombre y el número del proyecto, nombre del contratista y la frase:”CONSTRUIDO CON LA SUPERVIGILANCIA DEL SERVICIO MUNICIPAL DE AGUA POTABLE DE MAIPÚ”. Todos los elementos prefabricados utilizados en las obras, deberán llevar impreso en forma clara y accesible el sello de calidad correspondiente, otorgado por el laboratorio, empresa de servicio o persona natural, cuya calificación haya sido previamente aprobada por el I.N.N. Según lo dispuesto por la Intendencia Región Metropolitana, en circular N° 1.169 del 27 de Abril de 1982, conjuntamente con la ejecución de las obras de urbanización, el contratista autorizado deberá entregar un programa de ejecución de éstas a la Ilustre Municipalidad de Maipú.
78
El contratista deberá colocar en los lugares donde sea necesario efectuar roturas de pavimentos un letrero para trabajos en la vía pública, de acuerdo al modelo enviado a Aguas Andina (ex EMOS), por ordenanza N° 1.724 del 17 de Agosto de 1982. Copia de este letrero se podrá obtener en el archivo técnico de Aguas Andinas. El contratista o ejecutor de las obras será responsable de las reposiciones de las áreas verdes, prados o veredones destruidos con ocasión de los trabajos. No se podrán cortar árboles sin autorización de la Inspección Técnica. En todo caso, el contratista deberá reponer por su cuenta los árboles que resulten dañados por otros de la misma especie. Medidas de Seguridad En la ejecución de las excavaciones el contratista deberá adoptar las medidas de seguridad que estipulen las especificaciones técnicas generales, las normas I.N.N correspondientes o el inspector jefe, teniendo especial consideración en lo siguiente: a) Instalación de señalización de advertencia para el tránsito de vehículos. b) Colocación de elementos de iluminación en las zonas donde existen excavaciones abiertas u obstáculos que interfieran con el tránsito de vehículos o personas. c) Instalación de puentes para vehículos o personas en los sectores en que los trabajos impidan el acceso a zonas
79
habitadas o no existan otras alternativas que permitan la mantención del tránsito. d) Colocación de cunetas o barreras de protección en que exista tránsito de vehículos o peatonal. e) Ejecución de las obras de protección necesaria para evitar la inundación de las zanjas o excavaciones. El contratista deberá tener instalados en obra los elementos de seguridad necesarios antes de iniciar los trabajos de excavación y será responsable de la mantención permanente de las medidas de seguridad.
3.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ESPECIALES DEL PROYECTO Solución General Según el Certificado de Factibilidad el Conjunto Habitacional se debe conectar a las redes existentes en el sector. Bases de Cálculo Número de Viviendas
: 73
Población Abastecida : 292 Habitantes Dotación de Agua Potable : 300 l/hab./día Gasto Máximo Diario Gasto Máximo horario Fórmulas Empleadas
: 1,01 l/seg. : 1,52 l/seg. : Hazen & Williams
80
Características Técnicas Material de las Tuberías Diámetros y Longitudes Válvulas BB Grifos B
: PVC, Clase 10 : D=200mm. L=109m. D=110mm. L=393m. : D=100mm. N° 1 : D=100mm N° 1
Movimiento de Tierras Excavación en Zanja
La excavación de zanjas, encamado de la tubería y colocación del relleno se regirán por las especificaciones de la Normas Chilena NCh 2282/2.Of 96 “Tubos de Poli Cloruro de Vinilo (PVC) rígido- Parte 2: Instalación subterránea de Tubos y Accesorios”, y por las presentes especificaciones y las exigencias técnicas generales de Aguas Andinas, en cuanto no se opongan con aquellas. Las excavaciones deben hacerse de tal forma que permitan la colocación de tuberías, considerando que sobre la clave de ellas, debe existir una altura mínima de 1,1m. hasta el nivel del terreno. El ancho mínimo en el fondo y a nivel de la clave del tubo será igual al diámetro exterior del tubo más 300 mm. a cada lado. El fondo de la zanja se debe limpiar para eliminar piedras, raíces, afloramientos rocosos y cualquier otro obstáculo.
81
Excavación en Zanja Cuadro 3
Profundidad Zanja
Ancho Zanja
Diámetro Tubería
Cantidad
1,40 m.
0,80 m.
200 mm.
122 m 3
1,31 m.
0,71 m.
110 mm.
366 m 3
Relleno de Excavación en Zanja El material de relleno destinado a estar en contacto directo con el tubo estará constituido por capas de arena o suelos clase II y III (Ver Anexo Tabla 3) previamente harneados, de acuerdo con la Norma Chilena NCh 2282/Of.96. De acuerdo con el estudio de mecánica de suelos, el terreno es de tipo IV de la clasificación del Anexo B de la norma NCh 2282/Of.96, no apto para los rellenos laterales e inicial. Por lo tanto, para la ejecución de estos rellenos deberá usarse un material de empréstito formado por arena o suelos clase II y III. Se rellenarán los costados del tubo, desde el encamado hasta el eje central de este. Se debe compactar este material para obtener un grado 90% Proctor Estándar. Posteriormente se debe agregar otra capa de material de relleno de manera que cubra el tubo hasta una altura de 150 mm. sobre la clave. Se debe compactar esta capa exclusivamente sobre los bordes de la zanja.
82
Sobre la capa interior y hasta 0,5 m. de la superficie, se colocará un relleno intermedio compactado al 90% del Proctor Modificado o su equivalente en Densidad Relativa, según corresponda, en capas de 300 mm. de espesor máximo suelto, con tamaño máximo 50 mm. Antes de realizar el relleno final, se deberá colocar una cinta plástica de color azul a lo largo de todo el trazado, a fin de diferenciar las líneas de agua potable de otras redes bajo el terreno. Se debe continuar el rellenado de la zanja con tierra de la excavación previamente tamizada. Se utiliza un tamiz cuya mayor abertura será de mm. Este último relleno es efectuado por capas sucesivas de espesor máximo de 300 mm., que deben ser compactadas sucesivamente y cuyo número depende de la profundidad de la zanja. Sólo se procederá al relleno con la autorización de la inspección. Cuadro 4
Relleno de zanja
Cantidad
Con material de las excavaciones
384 m 3
Con material de empréstito
96 m3
Retiro y transporte de excedentes
158 m 3
83
Transporte de Material, Colocación y Prueba de Tuberías y Piezas Especiales. El transporte de material comprende el traslado de todas las tuberías, piezas especiales, con o sin mecanismo, material de junturas, etc., desde las bodegas de los proveedores hasta la obra. Cuadro 5
Total Peso de Transporte de Tuberías y Piezas Especiales
2.503 Kg.
Una vez colocadas las tuberías, se harán las pruebas de presión y permeabilidad conforme a las normas e instrucciones de S.M.A.P.A, quienes mediante la Inspección Técnica de Obras especificarán el método, tiempo de pruebas y valores permisibles de las filtraciones. Las pruebas serán realizadas con las uniones descubiertas y se deberá contar con el equipamiento adecuado para su realización.
84
Los diámetros y longitudes de las tuberías que se instalarán son los siguientes: Cuadro 6
PVC, Clase 10 con uniones espigacampana Diámetro
200 mm.
Largo
110 mm.
Apoyo de las Tuberías de PVC Los tubos no se deben poner directamente sobre el fondo de las zanja. Se deben instalar sobre un encamado de una altura mínima de 100 mm. El encamado estará constituido por una capa plana y lisa de arena limpia, compactada, libre de piedras u otros obstáculos que puedan dañar los tubos. Los tubos deben asentarse en el encamado en toda su longitud para lo cuál éste se construye de manera de adaptarse a las irregularidades del diámetro de la tubería, originadas por cambio de sección y colocación de accesorios de unión. La superficie del encamado debe seguir la pendiente especificada en el diseño. Cuadro 7
Total Volumen Cama de Apoyo de Arena
37 m3
85
Confección de Junturas Brida
Incluye el suministro de empaquetaduras y pernos. Cuadro 8
Empaquetaduras y Pernos Diámetro
200 mm.
Cantidad
7
Conexión a la Red Existente Este trabajo incluye corte del sector, excavación adicional, agotamiento, etc. Conexión a la Red Existente en Nudos 4, 7,10 y 13, según plano adjunto: Cuadro 9
Diámetro
Cantidad
200 mm.
2
110 mm.
2
86
Obras de Hormigón Machones de Anclaje: Se ejecutarán según el plano tipo HA e-3 para tees, curvas, tapones y codo patín del grifo. Se necesitan 18 unidades. Afianzamiento de Grifos: Se afianzarán a la solera con hormigón de 212 Kg. cem/m 3 . Se necesita una unidad. Construcción de Cámaras para Válvulas. Esta obra comprende las mayores excavaciones, rellenos, material para las cámaras, con colocación de su marco o anillo y tapa, mano de obra, etc. Las cámaras para válvulas, incluida la de los grifos, se ejecutarán según los planos S.M.A.P.A, con anillo y tapa de fundición dúctil y dispositivo de cierre según Norma Chilena NCh 2080. La cámara será de albañilería para profundidades inferior a 2,0 m. y hormigón H-20 en muros y losas en aquellos casos donde la profundidad sea mayor. El hormigón a utilizar en paredes, losas y muros será Grado H-20 de 95% de confianza. Se utilizarán tubos cortos a través de las paredes, apoyados en el centro de las mismas, garantizando un espacio libre en todos sus lados al interior de la cámara de 1,30 m. para trabajos de mantención u otros propios de la operación del sistema. El acoplamiento de la válvula de corte en la línea se realizará mediante Unión de
87
Desmontaje Autobloqueante. Las uniones de cañerías a muros serán elásticas, para lo cual mediante el hormigonado debe considerarse dejar espacio suficiente para la pasada de las cañerías. Una vez instalada las cañerías y/o piezas especiales, se deberá rellenar con caucho sintético (Neoprene o un elemento similar) el espacio que quede entre la cañería y el muro. El orificio en el muro será circular y su diámetro no deberá ser superior a 1,5 veces el diámetro de la cañería pasante. En la elaboración y control del hormigón para las cámaras, dada la profundidad de estas, se deberán tener en cuenta las siguientes disposiciones de las Normas Chilenas: NCh 171 E175, NCh 1037, NCh 170 para hormigón H-30, NCh 1019 y NCh 1789. Se necesitará una cámara de válvula de diámetro 100 mm.
88
Suministro de Piezas Especiales Los materiales que se describen a continuación se consideran puestos en la bodega del proveedor. Cuadro 10
Piezas Especiales
Unidad
Fierro fundido Campana, sin mecanismos
62,5 Kg.
Con1 Brida, sin mecanismos
8,5 Kg.
Con2 Brida, sin mecanismos
151 Kg.
De PVC, Clase10con uniones herméticas de goma incorporada. No cementadas.
71,7 Kg.
Grifo B, de columna, D=100 mm.
1 Unidad
Válvulas BB, de compuerta de fierro dúctil, de cierre elastométrico, ovaladas, PN10, D=100 mm.
1 Unidad
89
Suministro de Tuberías Para imprevistos y roturas, a las longitudes de tuberías se les ha agregado un 3%. Las tuberías se entregarán con sus correspondientes uniones. PVC clase 10 con uniones espiga-campana.
Las tuberías de Poli Cloruro de Vinilo (PVC) rígido deberán cumplir con la Norma Chilena, NCh 399 Of.94, “Uniones y Accesorios de Policloruro de Vinilo (PVC), rígido, para conducción de Fluidos a Presión- Requisitos”. Las uniones de los tubos serán del tipo Anger , con anillo de goma. No deben ser cementadas. Las tuberías deberán ser certificadas de acuerdo en lo establecido en la Norma Chilena NCh 399 Of.94, a través de un organismos de certificación acreditado por el Sistema Nacional de Certificación (I.N.N) para el Área Obras e Instalaciones Sanitarias. Cuadro 11
Diámetro
Largo (suministro)
200 mm.
114 m.
110 mm.
402 m.
90
Arranques Domiciliarios Se consultan arranques domiciliarios de agua potable de cobre según Norma Chilena NCh 2038 Of. 1998. En caso de contar con visto bueno de la Inspección Técnica de Obras de S.M.A.P.A, podrá utilizarse tubería de polipropileno entre el collarín y el guardallave, según NCh 2428 Of.98. La cañería de protección D=75mm. Deberá cumplir con un recubrimiento mínimo de 0,90 m., cuando el arranque atraviese calles locales y 1,20 m. para calles de mayor categoría. La protección del Medidor de Agua Potable (MAP) deberá corresponder con el Plano Tipo vigente para Arranques y Pilones de Riego del S.M.A.P.A, el cual podrá ser sustituido por otro especificado por S.M.A.P.A en la etapa de construcción (Ver plano). Cuadro 12
Arranques
Diámetro
Cantidad
Domiciliario de agua
19 mm. Y MAP de 15
73
Potable
mm.
Pilón para Área Verde
19 mm. Y MAP de 20 mm.
1
91
3.3 PRESUPUESTO DE LA OBRA A continuación se presenta el presupuesto de la cantidad de obra a ejecutar (Ver 2.5), no se considera el costo de horas hombre ni horas maquinaría. El presupuesto de la obra se divide en lo siguientes ítems: DESIGNACIÓN
UNIDAD CANTIDAD
PRECIO UNITARIO
TOTAL
I. MOVIMIENTO DE TIERRAS Excavaciones en zanja de material común De1,40m 0,80m para tuberías de •
3
122
2.200
268.400
3
366
2.200
805.200
3
384
4.350
1.670.400
3
96
8.290
795.840
3
158
3.340
527.720
m
200mm. De1,31m 0,71m para tuberías de 110mm. •
m
Relleno de excavaciones Relleno con material de las excavaciones Relleno con material de empréstito Retiro de excedentes
m
m
m
92
DESIGNACIÓN
UNIDAD
CANTIDAD
PRECIO UNITARIO
TOTAL
II. TRANSPORTE DE MATERIAL, COLOCACIÓN Y PRUEBA DE TUBERÍAS Y PIEZAS ESPECIALES Transporte de
Kg.
2.503
14
35.042
material Colocación y prueba de tuberías de PVC, clase 10 con uniones espiga-campana D=200mm.
m.
109
890
97.010
D=110mm.
m.
393
548
215.364
37
14.370
531.690
7
4.740
33.180
Apoyo de Tuberías Cama de apoyo material granular
m
3
Confección de junturas en nudos Brida, D=100mm.
---
Conexión a red existente D=200mm.
---
2
160.740
321.480
D=110mm.
---
2
128.780
257.560
93
DESIGNACIÓN
UNIDAD
CANTIDAD
PRECIO UNITARIO
TOTAL
III. OBRAS DE HORMIGÓN Machones anclaje
de
---
18
9.690
174.420
Afianzamiento grifos
de
---
1
15.810
15.810
---
1
365.240
365.240
Cámaras para válvulas D=100mm.
IV. SUMINISTRO DE PIEZAS ESPECIALES Piezas especiales Ca
Kg.
62,5
1.010
63.125
Piezas con 1B
especiales
Kg.
8,5
980
8.330
Piezas con 2B
especiales
Kg.
15,1
1.010
152.510
Piezas especiales de
Kg.
71,7
1.750
125.475
---
1
106.970
106.970
---
1
80.140
80.140
PVC Grifos D=100mm. Válvulas BB D=100mm.
94
DESIGNACIÓN
UNIDAD CANTIDAD
PRECIO UNITARIO
TOTAL
V. SUMINISTRO DE TUBERIAS Tuberías de PVC, clase 10 con uniones espiga-campana D=200mm.
---
114
8.540
973.560
D=110mm.
---
402
2.530
1.017.060
VI. ARRANQUE DOMOCILIARIOS DE AGUA POTABLE Arranques de PP 19mm. y MAP de 15 mm.
---
73
45.990
3.357.270
Arranque área
---
1
120.670
120.670
y
pilón verde
D=19mm. y MAP 20mm. TOTAL
Valor calculado en Agosto del 2005.
$12.119.466.-
95
3.3 RED DE DISTRIBUCIÓN La empresa constructora ejecutará las instalaciones de agua potable con sus obras de alimentación y las correspondientes conexiones domiciliarias, según lo estipulado en el cerificado de factibilidad. 1. Las redes proyectadas se deberán conectar a las matrices existentes en el sector, conforme a los proyectos ya ejecutados y aprobados por S.M.A.P.A. 2. La presión mínima dinámica de la red de distribución es de 15 m.c.a (metros columna de agua). 3. Será responsabilidad del proyectista, la oportuna verificación en terreno de la infraestructura existente a la cual se otorga la factibilidad de conexión.
3.4 SOFTWARE DE CÁLCULO El Software de cálculo tiene por objetivo verificar el diseño hidráulico y estructural de un determinado proyecto, considerando los valores que se mencionan en las Normas Chilenas del Instituo Nacional de Normalización y las recomendaciones de los fabricantes acreditados por el Instituto, como es el caso de Duratec.
96
3.4.1 Verificación de Pérdida de Carga y Velocidad Se conoce el diámetro nominal y el caudal del sistema, se verifica la pérdida de carga (J) y la velocidad (m/s) considerando el diámetro interior de la tubería (Fig. 15), ingresando los siguientes campos: •
•
•
•
•
Material y clase de tubería a verificar.( Campo 1 y 3) El diámetro nominal de la tubería. (Campo 2) El caudal se ingresa en l/s. (Campo 4) Se ingresa la longitud total de la conducción. (Campo 5) Se ingresa el valor de coeficiente de rugosidad de Hazen & Williams . Para tuberías lisas, sin pérdidas singulares se recomienda C =150. (Campo 6)
97
3.4.2 Verificación Estructural de Tuberías Plásticas El programa fue elaborado de acuerdo a los criterios de diseño indicados anteriormente en el Capitulo II y permite realizar una evaluación de las deformaciones de las tuberías en sus distintas condiciones de instalación. Considerando que la mayor o menor deformación de las tuberías depende del tipo de material y la compactación del suelo envolvente, el diseño definitivo debe ser realizado y evaluado por un profesional calificado. (Fig.16) •
•
•
•
•
•
•
En los campos 1 y 3 se ingresa material y clase de tubería. En el campo 2 se elige el diámetro nominal en mm. En el campo 4 se elige la profundidad de la zanja en metros. Se selecciona en el campo 5, el tipo de tránsito. En el campo 6 se elige el tipo de suelo. En el campo 7 se selecciona el grado de compactación. Y por último en el campo 8, si se trata de HDPE se ingresa ángulo de encamado.
98
Verificación de Perdida de Carga y Velocidad
Fig.15
Diseño Estructural de Tuberías Plásticas
Fig.16
99
CAPITULO IV 4. DISCUSIÓN 4.1 MEMORIA EXPLICATIVA Se evidencia la formalidad del trabajo a ejecutar, dejando claro las obligaciones y deberes del contratista. Ésta siempre se debe implementar, pues al presentar un proyecto es obligación la entrega de este documento. La Memoria Explicativa cumple con los alcances de la Norma Chilena NCh 1104 “Ingeniería SanitariaPresentación y Contenidos de Proyectos de Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado.”
4.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ESPECIALES Se detallaron con precisión los materiales utilizados, siguiendo una secuencia lógica según el avance de la obra. Se definieron claramente las etapas, precisando su uso y cantidad de material. Cumple con la Norma mencionada en el punto 4.1 4.3 PLANOS El plano adjunto contiene, el plano de ubicación (escala1:5000), viñeta, plano de planta a escala 1:500 con cuadro de notas, cuadro de piezas especiales, detalle de colocación de tuberías (zanjas), cuadro de PR (punto de referencia), cuadro de viviendas con el número total de viviendas y superficie promedio de sitios, cuadro
100
de piezas especiales en la cámara de válvula, cuadro de arranques domiciliarios y pilón de riego para áreas verdes, esquema de grifos y simbología. Este plano esta en concordancia con las especificaciones técnicas especiales y con la memoria explicativa. El plano también cumple con los requerimientos de la Norma Chilena NCh 1104.
4.4 PRESUPUESTO En el presupuesto del proyecto se aprecia, nuevamente la concordancia con los escritos mencionados anteriormente. El presupuesto cumple con la Norma Chilena NCh 1104.
4.5 SOFTWARE DE CÁLCULO DE PVC Y HDPE Los resultados entregados por el Software se ciñen a las fórmulas indicadas para el cálculo hidráulico de Hazen & Williams, también a valores y fórmulas mencionadas en las Normas Chilenas. Debido a las condiciones de las paredes lisas de estos materiales, se evidencia que a lo largo de lo tramos la perdida de carga (J) es despreciable y que no afecta las condiciones de presiones mínimas necesarias. Para tuberías de PVC y HDPE cuando se consideran sólo las cargas muertas (sin transito), el porcentaje de deformación aumenta con la profundidad a la que es enterrada la tubería. Cuando se consideran las cargas vivas (con tránsito vehicular) se evidencia
101
que entre una profundidad de 1,2 m. y la superficie, la influencia de la carga aumenta en el porcentaje de la deflexión a medida que se acerca a la superficie, bajo 1,2 m la tubería sufre mayor porcentaje de deflexión pero se ve afectado en menor magnitud por las cargas vivas. 4.6 ANÁLISIS HIDRÁULICO DEL PROYECTO Los resultados calculados por la empresa contratista presentados en las especificaciones técnicas especiales, son los adecuados satisfaciendo las condiciones de funcionamiento del sistema. 4.7 ANÁLISIS MATERIAL UTILIZADO EN EL PROYECTO La etapa B14a2 del Conjunto Habitacional Santa Maria de Maipú proyectado en PVC Clase 10, se dividió en 4 tramos para diámetro de 200 mm, con una longitud total de suministro de 114 metros y 9 tramos de 110 mm. con una longitud total de suministro de 402 metros. Utilizando piezas especiales en la intersecciones y cambios de dirección en los tramos, apoyados en los machones de anclajes. Esto brinda un abastecimiento necesario de presión mínima (15 m.c.a) a la red de distribución, ya que por la conducción en las tuberías de mayor diámetro S.M.A.P.A mantiene las presiones adecuadas para que la población satisfaga sus necesidades. En la zona se instaló un grifo, cumpliendo con la Norma Chilena NCh 691, la cual estipula que hasta 6 mil habitantes debe existir 1 grifo en uso simultáneo, con un volumen de incendio mínimo de 115 m 3 . En el sector existen 73 viviendas, con un promedio de 5
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habitantes por casa, lo que indica que le grifo es suficiente para la población abastecida. La cámara de válvula también cumple con la normativa, se instaló una unidad que regulará el corte de agua en una determinada zona, para realizar posibles reparaciones o cortes del servicio. 4.8 COMPARACIÓN ENTRE PVC Y HDPE Cada proyectista defiende las bondades del producto con que diseña el proyecto. Sin embargo, existen algunos hechos que inclinan la balanza a favor de las tuberías de HDPE, en redes de alta presión. La unión por soldaduras de las tuberías de HDPE (que se entregan en longitudes de hasta 100 m.), reduce considerablemente el empleo de las uniones y permiten utilizar la longitud integral del tubo. En cambio, para unir 1000 m., por ejemplo, de tuberías de PVC se necesitan más de 170 tubos de 6 m. de largo cada uno junto con sus correspondientes piezas especiales o fittings. Las uniones tipo espiga-campana, con anillo Anger que utilizan esas tuberías, reducen el largo útil de cada tramo. Ese sistema de uniones a enchufe aparentemente facilita al personal la colocación de la tubería, aunque tal facilidad no sea necesariamente un criterio suficiente para evaluar la seguridad y la durabilidad del sistema, especialmente en redes de gran extensión. Debido a que los fabricantes trabajan con un largo minino de 6 y 12 metros para PVC y HDPE, respectivamente, se produce una menor
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probabilidad de fugas al utilizar HDPE. El tiempo de instalación de las uniones en tuberías de HDPE con respecto a las de PVC, es la mitad. Por ejemplo, mientras en PVC se instalan 62 uniones en 372 metros, en HDPE se instalan 124 en 1500 metros. Los tubos de PVC se deben unir en la zanja, mientras que las tuberías de HDPE pueden ser unidas fuera de ésta. Además, se adaptan a cualquier cambio de dirección fuera de la zanja, mientras que para ello las tuberías de PVC necesitan accesorios curvos adicionales. En caso de roturas, el tubo de HDPE puede ser estrangulado, recobrando luego su forma habitual, recordar que el PVC es un material rígido y el HDPE es flexible. El HDPE tiene mayor rango de resistencia al impacto y a la presión interna entre temperaturas tan extremas de -40°C y 90°C, mientras el PVC rígido se ablanda a los 60°C y se vuelve cada vez más quebradizo a medida que baja la temperatura (según estudios técnicos). Contrariamente al PVC rígido, el HDPE posee memoria, es decir, después de cualquier deformación por calor o presión, la tubería recobra su forma original. El PVC rígido tiende a deformarse permanentemente bajo presiones y/o temperaturas constantes, perdiendo elasticidad, lo que aumenta en esos lugares el riesgo de roturas. El HDPE, por ser flexible se adapta al terreno, por lo cual ofrece mayor seguridad en caso de hundimiento del terreno.
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Se presenta un cuadro comparativo resaltando las características más relevantes: Tabla comparativa de características de tuberías de PVC y HDPE CARACTERÍSTICA
PVC
HDPE
Vida útil
20 años
50 años
No
Si
375 metros al día
1500 metro al día
Número de uniones
1 unión cada 6 metros
1 unión cada 12 metros
Flexibilidad
Rígido
Flexible
Resistencia a la abrasión
Moderada
Alta
Certificado para estar en contacto con alimentos Tiempo de Instalación 2 Operarios
Resistencia al impacto
Sensible sobretodo a Gran resistencia al bajas temperaturas. impacto inclusive a bajas temperaturas.
105
CAPITULO V 5. CONCLUSIONES GENERALES Los antecedentes indicados en los puntos anteriores, memoria explicativa y las especificaciones técnicas especiales, permitirán estructurar la entrega del proyecto de instalación del sistema de agua potable, siendo una herramienta óptima de ordenamiento en este tipo de proyectos. El presupuesto es un declaración del los resultados esperados expresados en términos numéricos monetarios, el cual se formula para lograr en un cierto periodo los objetivos propuestos. El presupuesto dependerá del convenio de cada contratista con el fabricante y de la magnitud de la obra. Respecto a la Normativa Chilena existente, se debe destacar la existencia de regulaciones bien definidas en los distintos ítems en que se desarrolla el proyecto. Estas normas son de fácil adquisición para los proyectistas. Según el diseño estructural que considera las cargas en que están sometidas las tuberías, el porcentaje de deflexión que recomienda el fabricante (menor a 5% Ver 2.8.8) para que la tubería cumpla con su vida útil de diseño, muestra que la profundidad de instalación puede ser considerablemente menor, sin embargo para cumplir con la normativa, los tubos se instalan como mínimo a 1,10 m de la superficie. Esto debido a que esta demostrado que entre
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1,2 m. y 1,3 m. de profundidad se produce la menor deflexión en las tuberías producidas por las cargas vivas. La vida útil para este tipo tuberías destinada al transporte de agua a temperatura ambiente (20º C), depende de las condiciones de operación internas y externas que puedan alterarla o cambiar la base de diseño. Las tuberías presentan problemas debido a:
•
Inclusión de aire en las conducciones. Apertura y cierre de una válvula (Golpe de ariete) Ausencia de machones de anclajes en cambios de dirección y en uniones de las tuberías. Aplastamiento o succión de tuberías por presión externa o vacío. (disminución del caudal) Concentración de cargas vivas puntuales sobre tubería, no
•
consideradas en el diseño estructural Esfuerzos externos de terreno.
•
•
•
•
El material de la tubería debe ser elegido según la calidad del agua y del terreno, la demanda de la red y los diámetros comerciales de fabricación usual, siempre que cumplan con las normas chilenas aplicables. La elección del tipo de tuberías, PVC o HDPE, dependerá además de las características geomorfológicas del sector, estudiando las posibilidades de instalación en terreno de equipos necesarios para las uniones, como es el caso de la termofusión y electrofusión en tuberías de HDPE. La elección final del material corresponde a un
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profesional calificado, ya que está condicionado por las situaciones particulares de cada proyecto. Un sistema puede aprobar la revisión técnica de proyectos de urbanización de agua potable y los ensayos de la Inspección Técnica de Obras, sin embargo con el paso del tiempo quedará demostrado si realmente fue correcta la instalación, el diseño hidráulico, estructural, la manipulación y almacenamiento del material utilizado; factores que condicionan la vida útil del sistema. Finalmente, como parte de la formación del Ingeniero Ejecución en Geomensura, es importante que el profesional se mantenga informado sobre el uso de nuevas tecnologías que ofrece el mercado para el desarrollo de este tipo de proyectos, contribuyendo así a aumentar los estándares de calidad de vida de la población.
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ANEXOS
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Anexo A Tablas y Gráficos de Cálculo Gráfico 1 Cálculo de Cs
Tabla 1 Obtención de F TIPO DE TRÁFICO
VALOR DE F
Carretera
1.5
Ferrocarril
1.75
110
Tabla 2 Obtención de E’ TIPO DE SUELO
Suelo de grano fino (LL>50).Suelos con media a alta plasticidad CH, MH, CH-MH Suelos de grano fino (LL<50).Suelos con plasticidad media o sin plasticidad CL, ML, ML-CL, con menos de 25% de partículas de grano grueso Suelos de grano fino (LL<50).Suelos con plasticidad media o sin plasticidad CL, ML, ML-CL, con más de 25% de partículas de grano grueso. Suelos de grano grueso con finos GM, GC, SM, SC, contiene más de 12% de finos Suelos de grano grueso con poco o sin finos GW, GP, SW, SP, contiene menos de 12% de finos Chancado LL: limite líquido
E’ para grado de compactación del encamado Vaciado Ligero Moderada Alta Suelto < 85% 85-95% > 95% Proctor Proctor Proctor No se dispone de datos, recomendable E’=0
3,5
14
28
70
7,0
28
70
140
14
70
140
210
70
210
210
210
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Tabla 3 Descripción de los Tipos de Suelos según su Clase Tipo de Suelo Clase I
Descripción Material Granular manufacturado, angular de 6 a 40mm., tal como chancado y gravilla
Clase II GW
GP
SW
Ripios y mezclas ripio-arena de buena granulometría, con poco o sin material fino.50% o más retenido en malla Nº 4. Más del 95% retenido en malla Nº 200. Limpios. Ripios y mezclas ripio-arena de mala granulometría, con poco o sin material fino. 50% o más retenido en malla Nº 4. Más del 95% retenido en malla Nº 200.Limpios. Arenas y arenas ripiosas de buena granulometría, con pocos o sin material fino. Más del 50% pasa malla Nº 4. Más del 95% retenido en malla Nº 200. Limpios. Arenas y arenas ripiosas de mala granulometría, con pocos o sin material fino. Más del 50% pasa malla Nº 4. Más del 95% retenido en malla Nº 200. Limpios.
SP
Clase III GM GC SM SC
Ripios limosos, mezclas ripio-arena, limo. 50% o más retenido en malla Nº 4.Más del 50% retenido en malla Nº 200. Ripios arcillosos, mezclas ripio, arena, arcilla. 50% o más retenido en malla Nº 4.Más del 50% retenido en malla Nº 200. Arenas limosas, mezclas arena-limo. Más del 50% pasa malla Nº 4. Más del 50% retenido en malla N º 200. Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla. Más del 50% pasa malla Nº 4. Más del 50%retenido en malla Nº 200.
Clase IV ML
CL MH CH
Limos inorgánicos, arenas muy finas, polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosas.Límite líquido 50% o menos. 50% o más pasa malla Nº 200. Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas ripiosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras. Límite líquido 50% o menos. 50% o más pasa malla Nº 200. Limos inorgánicos, arenas finas o limos micáceos o diatomáceos, limos elásticos Límite líquido mayor de 50%. Pasa malla Nº 200 o más. Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas grasas. Límite líquido ma yor de 50%. 50% o más pasa malla Nº 200.
Clase V OL OH PT
Limos orgánicos y arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad. Límite líquido 50% o menos. 50% o más pasa malla Nº 200. Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta. Límite líquido mayor de 50%. 50% o más pasa malla N º 200. Turba y otros suelos a ltamente orgánicos.
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Tabla 4 Obtención de K Ángulo de encamado (grados sexagesimales) 0
0,110
30
0,108
45
0,105
60
0,102
90
0,096
120
0,090
180
0,083
K
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Anexo B Fotografías en Terreno
Rotura de Tuberías de PVC (1)
Fig.17
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Rotura de Tuberías de PVC (2)
Fig.18
Extracción de Agua de Pozo
Fig.19
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Grifo Instalado en la Zona de estudio con su correspondiente cámara
Fig.20
Cámara de Válvula
Fig.21
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Control de Trazado (cruceta)
Fig.22
Almacenamiento de Tuberías en la obra
Fig.23
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REFERENCIAS •
•
•
•
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•
Espinoza Miguel Ángel (2004). Proyecto y Construcción de Obras Sanitarias para Loteo de Conjunto Habitacional Ciudad Horizonte Puente Alto, Trabajo de Titulación Universidad de Santiago de Chile Instituto Nacional de Normalización relacionadas con el tema
Normas
Chilenas
Reglamento General de Instalaciones Domiciliaras de Agua Potable y Alcantarillado Catálogos Duratec-Vinilit Entrevista con Miguel Ángel Maldonado, Jefe Control de Calidad Duratec-Vinilit Ministerio del Interior Subsecretaría de Desarrollo Regional y Administrativo Programa Mejoramiento de Barrios Proyecto Instalación Servicio Agua Potable
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GLOSARIO Cámara de Agua Potable: Aquella que permite la operación y mantenimiento del instrumento que contiene (válvula). Campana: Corresponde al otro extremo del tubo o accesorio (hembra) destinado a recibir la espiga de otro tubo o accesorio de diámetro y espesor adecuados para formar la unión. Caudal: Volumen de agua que pasa por una sección transversal en una unidad de tiempo. Clave de la Tubería : Directriz superior del manto del tubo. Collarín: Accesorio que permite la conexión del sistema de arranque con la tubería matriz de agua potable. Diámetro Nominal: Diámetro exterior de la tubería. Distribución: Trasporte de agua potable por tuberías a las cuales pueden conectarse los servicios domiciliarios. Dotación: Consumo promedio anual de agua potable por habitante expresado en litros por habitante por día, medido a la salida del estanque de regulación.
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Estanque de Regulación: Unidad de almacenamiento de agua potable, que puede ser elevado, semienterrado o enterrado según los requerimientos del proyecto. Espiga: Extremo liso de un tubo o accesorio. Gasto Máximo Diario : Volumen de agua que se consume en el día de máximo consumo del mes de máximo consumo, medido a la salida del estanque de regulación. Gasto Máximo Horario: Volumen de agua que se consume en la hora de máximo consumo del día de máximo consumo, medido a la salida del estanque de regulación. Nudo: Punto singular en un sistema de tuberías que requiere representación gráfica. Presión Nominal: Máxima presión de operación admisible en la tubería. Regulación: Volumen de compensación entre caudales producidos y consumidos. Sello de la Tubería: Directriz inferior del manto la tubería. Sistema de Arranque para Agua Potable: Tramo de la red pública de distribución comprendido desde el punto de conexión a
