(CAP8) 2.3 TUBERÍA EN CONCRETO PARA PRESIÓN (CCP) Los tubos (CCP) constan de un cilindro de acero revestido con concreto o mortero de cemento; están reforzados helicoidalmente con varilla de acero al carbón y recubiertos con mortero de cemento denso. Ofrecen una junta estanca de fácil ensamblado mediante anillos de unión de acero de campana y espigo soldados en los extremos del cilindro y sellados con un empaque redondo de caucho confinado, en la ranura del espigo. Los tubos CCP pueden emplearse para transportar cualquier líquido no corrosivo al concreto o mortero, incluso agua de mar y efluentes en tu¬berías a presión. Los tubos CCP están diseñados y fabricados según las siguientes normas - Norma AWWA C303-02. - Norma Técnica Colombiana NTC 747. - Manual M9 de AWWA. Los procedimientos de soldadura, así como los soldadores y operadores que participen en el proceso, deben calificarse según las normas establecidas. En cada etapa del proceso debe verificarse el aseguramiento de calidad, y efectuarse pruebas para el acero, las soldaduras, los revestimientos internos y recubrimiento externo del tubo, la prueba hidrostática de los cilindros y todas las señaladas en la norma misma. El diseño y construcción del tubo CCP, debe cumplir con las normas AWWA C303-02 y NTC-747, así como el Manual M9 de AWWA. El esfuerzo circunferencial promedio en el cilindro de acero y refuerzo de varilla del tubo a la presión de diseño se limita a 36,000 psi, o el límite de fluencia mínimo especificado para el acero utilizado en el cilindro. El siguiente procedimiento de cálculo introduce un factor mínimo de seguridad de 2. El área total de la sección transversal del refuerzo circunferencial de acero (Cilindro de acero más refuerzo de varilla de acero) es: As= Ay + Ab 6 (S.F.) Pd Dy = ---------------------S 1/8 (CAP8) 2.3 TUBERÍA EN CONCRETO PARA PRESIÓN (CCP) Donde: As = Área total de la sección transversal del acero circunferen-cial, pulg² /pie de pared del tubo. Ay = Área de la sección transversal del acero circunferencial, pulg² / pie de pared del tubo. Ab = Área de la sección transversal del acero circunferencial, en el refuerzo de varilla de acero, pulg² / pie de pared del tubo. S.F.= Factor de seguridad; 2,0 Pd = Presión de diseño, psi Dy = Diámetro interno del cilindro de acero, pulgadas. S = Esfuerzo mínimo de fluencia, del acero utilizado para el cilindro, psi. La resistencia de fluencia real del acero utilizado para la fabricación de cilindros es típicamente superior al mínimo especificado, lo cual ofrece un factor de seguridad real superior de 2.0 en el tubo. El área de acero circunferencial requerida para un diámetro y clase de tubo dados puede obtenerse mediante varias combinaciones de diámetro interior, espesor de cilindro de acero y diámetro y espaciamiento de la varilla de acero, todo cumpliendo con la especificación. Se puede seleccionar cualquier combinación que satisfaga el siguiente criterio. El calibre mínimo del cilíndro de acero debe corresponder al indicado la Tabla siguiente. Tabla 8. 2 Calibre mínimo del cilíndro de acero. 2/8 (CAP8) 2.3 TUBERÍA EN CONCRETO PARA PRESIÓN (CCP) Resistencia Mínima de fluencia del Acero ASTM A-36 = 36,000 psi. Diámetro mínimo de varilla de refuerzo = 5.6 mm (7/32 pulgadas) Área mínima de varilla de refuerzo = 493 mm² 0.23 pulg² / pie, (487 mm² /m) numéricamente igual al 1% del diámetro del tubo en pulgadas. Espaciamiento máximo de centro a centro de varilla de refuerzo = no más de 50 mm (2 pulgadas). Espacio libre entre varillas = no menos de 1.3 veces el diámetro de la varilla utilizada. La construcción compuesta de la pared del tubo CCP contribuye mucho a su rigidez y, en consecuencia, a su capacidad de carga externa. Los procedimientos recomendados para la cimentación y relleno se incluyen en las Manual M9 de AWWA, sin embargo los diseños específicos, los cuales tendrán en cuenta las condiciones geotécnicas de los suelos darán expresamente las recomendaciones para la cimentación de la tubería. 2.3.1 Dimensiones de la tubería Ab = Área de refuerzo de varilla de acero, mm² /m (pulg² /LF) Ay = Área de cilindro de acero, mm² /m (pulg²/LF) As = Área total de acero, mm² /m (pulg ²/LF) Bc = Diámetro exterior de cilindro de tubo, mm (pies) Db = Diámetro de varilla, mm (pulgadas) D = Diámetro interior del tubo, mm (pulgadas) Dy = Diámetro interior de cilindro de acero, mm (pulgadas) Dj = Diámetro de unión, mm (pulgadas) Js = Espacio interior de unión, mm (pulgadas) L = Longitud instalada estándar, m (pies) Pd= Presión de diseño, kPa (psi) S = Espacio entre varillas, centro a centro, mm (pulgadas) tb = Espesor de campana, mm (pulgadas) tc = Espesor mínimo de revestimiento con mortero de cemento sobre la varilla de acero, mm (pulgadas) tl = Espesor nominal de revestimiento de concreto o mortero de cemento, mm (pulgadas) ty = Espesor de cilindro, mm (pulgadas) Wp=Peso de tubo, kg/m (lb/LF) para clase 150 Gráfico 8.1 Dimensiones de la tubería 3/8 (CAP8) 2.3 TUBERÍA EN CONCRETO PARA PRESIÓN (CCP) 4/8 (CAP8) 2.3 TUBERÍA EN CONCRETO PARA PRESIÓN (CCP) La Tabla muestra dimensiones de la diferentes tuberias. Tabla 8.3siguiente Dimensiones de lalas diferentes tuberias. 2.3.2 Tubos especiales yla accesorios las El diseño siguientes y fabricación normas. accesorios yjunto piezas especiales se ajusta alos las secciones aplicables a Norma C-303-02 de AWWA. --protección AWWA C-208-01 para ajuste de dimensiones. psi. C-207-01, clases B.DE ydeterminar F, para presiones de servicio de 85, 125, 150, 275 ycomo 300 B16.5 Las olínea MSS bridas SP-44 para de diferentes de servicio clases. superiores a 300 psi se ajustan a la norma ANSI Norma AWWA C-206-97. 2.3.3 Protección contra corrosión La mantengan en interior un ambiente ypresión exterior altamente de mortero alcalino, de cemento típicamente permite con que un pH elementos 12.5 o superior. de acero se Este cilindro del cilindro, y8.2 la varilla, la varilla suministra de mortero acero un yaceptables demás ambiente elementos alcalino con la metálicos. lechada que pasivisa de cemento el acero aplicada elas inhibe para la corrosión cubrir 2.3.4 Unión gran económicamente. por unión cua¬drilla, longitud de en las condiciones Esto secciones permite de espigo-campana, de rendimientos los tubos de CCP, instalación. de sellada longitud permiten con un que empaque entre se 30 instalen caucho ya 50 tubos rápida confinado diarios y la replanteo, material empradización, ge¬nerales, detallados especificaciones seleccionado descapote, a obedeciendo construir. serán relacionadas las excavación producto indicadas en todos de mecánica con, la los excavación, casos lineamientos capítulos o adonde manual, lo compactación correspondientes generales entibados, en los yéstos de respectivos particula¬res, relleno material de de la especificaciones diseños zanja relleno, localización con yel 2.3.5. Pruebas y ensayos campo. tuberías de concreto reforzado deben cumplir las siguientes pruebas de laboratorio ysido de Las ficha realizadas correspondientes diferentes técnica cumpliendo entregada pruebas o en caso la requeridas por normatividad el diferentes proveedor deberán mediante ylos procedimientos de ser la misma certificadas laindicado realización yaceptados que indicados por conste directa el contratista en que las por las especificaciones el pruebas contratista. ya sea han mediante Los especificaciones la ASTM métodos yauto-centrante de se la cual encuentran por organismos se derivan actualmente la tales NOM. como normados AASHTO yprueba ytubo así de como, acuerdo con a métodos sus similares 2.3.5.1 Prueba de resistencia El tres que diseñado transversal Esta pueden se método muestra apoyos. larecubrimiento prueba utilizar donde más del a puede se En continuación: tubo, polines) común realiza la la configuración fuerza ser o vertical sometida utilizado utilizando paralelos de rotura adenso, para de ya tres en línea es en esta sentido apoyos inducida campo. central prueba longitudinal Esta en del se la el resistencia tubo simulan el plano yCSA, yinstalada se un vertical es las extiende tercero del aplicada soportado condiciones tubo paralelo en ade es en lo la por por largo parte un más dos la el dispositivo sección método del superior, críticas apoyos cuerpo. de a(se las los Gráfico Detalle prueba de resistencia 5/8 (CAP8) 2.3 TUBERÍA EN CONCRETO PARA PRESIÓN (CCP) Dicho método se aplica en los siguientes tres pasos: 1. determina elprueba rango de lasehasta carga que se va aplicar diseño. 2. espesor por aplica un pie la de longitud hasta que yevalúan toma la lectura la primer correspondiente grieta de aproximadamente alala resistencia a laingrieta. de a la3. Se sigue aplicando a lacarga ruptura. la carga el tubo cede ysegún toma lectura correspondiente 2.3.5.2 Prueba hidrostática Esta ensamblados 10 que aresistencia ocurra 20 prueba min. humedad se En se desarrolla esta bloquean en las con las mismas sesalidas dos ose más yforme se que tubos introduce las ensamblados juntas agua trabajan ase 13con psi correctamente junta de presión hermética, hidrostática y es0.01 donde aceptable ya por Gráfico 8.3 Detalle prueba hidrostática 6/8 (CAP8) 2.3 TUBERÍA EN CONCRETO PARA PRESIÓN (CCP) yaprobado contrato. accesorios ycapaz de la línea realizar de conducción, un completo enjuague acuerdo ydeberá con pruebas los requisitos de todas de las los tuberías documentos del menos propuestos 3Requisitos días para debe antes la conducción, enviar del inicio por de escrito el las control pruebas, al yde laespecíficos el disposición horario un informe de del éstas agua de realización durante los de prueba. pruebas, por lo indicando aplazar informe la la prueba, de localización prueba por contendrá: encontrar exacta de no Los válvulas, satisfactorio planos drenajes, elbomba informe accesorios, de presentado. lacaudal sección etc. de El la Interventor tubería a principales podrá probar, 2.3.5.3 de materiales para El equipos Contratista de pruebas, del deberá agua. personal, determinar válvulas ypuedan suministrar, oInterventor tabiques sujeto temporales, apara la revisión u incluyendo otros del Interventor, equipos yplanes materiales todos los No futuro. secontrol deben usar materiales que ser dañinos construcción ola su función en 2.3.5.4 Equipos por el dispondrá Interventor: del siguiente equipo, elagua cual estar en óptimas condiciones yel ser Bomba de elevar la presión en la tubería a lo especificado. Tanque de agua de volumen calibrado y/o medidor de calibrado. -deben Manómetros calibrados capaces de medir la presión de prueba en el tercio medio del dial. Cronómetro. Elementos adecuados de conexión entre la yquedando la tubería. 2.3.5.5 Ejecución El menos provisiones agua que para se necesarias las determine tuberías para de de otra la prueba conducción manera; será suministrada sin del embargo, desde por el Contratista el la Contratista fuente hasta deberá y pagada los facilitar puntos por todas de éste, uso. las a Se realizar con probar la presencia todas las del tuberías Interventor. de presión. Todas las operaciones de prueba se deben Después tapones Cada dos no de tramos probado deben probados el quitar tramo se hasta de deberá tubería, que realizar se realicen se debe la conexión. las vaciar conexiones con este los tramo tramos tapado. adyacentes. Los 2.3.5.6 Preliminares Contratista Preparación decidirá de el la sistema conexión más de funcional toma de y agua económico limpia para para lavado, el suministro llenado de y agua. pruebas. El probar, Revisión como tapones, de la instalación válvulas, y ventosas, funcionamiento drenajes apropiado en los puntos de los bajos, accesorios anclajes, de la etc. línea a Elaboración del registro de prueba, según modelo adjunto. 2.3.5.7 Prueba de las uniones intención adecuadamente contratista al probar deberá y que probar uniones no existe a presión, es fuga confirmar excesiva. con aire que o los con empaques agua, las estén uniones instalados individualmente. La El Contratista capacidad procedimiento del podrá equipo a presentar seguir para en probar un la procedimiento prueba uniones con que aire alternativo se de proponga. una unión de prueba, se describe dependiendo a continuación. del modelo El y a) deberá 3.5 la tubería. Determinar ser (0.24 3.5 la bar) psiG presión por (0.24 cada de bar). prueba. pie Adicionalmente (30 La cm.) presión de carga de se prueba le de suma agua para 0.43 por tubería encima psiG (.03 de de bar) Gran la parte a Diámetro la superior presión de dede b) neumáticos elementos Colocar el extremos inflables) Probador a estén 50 de psiG Uniones ubicados (3.45bar). en aunión, posición ambos lados tal que de los la elementos unión que se del va extremo atodas probar. (anillos Inflar c) anterior. fuente Presurizar de Dejar presión. con que aire la presión la cavidad estabilice central para (aproxima-damente probar la presión 10-15 calculada según el y5válvulas, cerrar Paso 1la d) yconsiderará deberá Si la presión ser la reparada. unión en la como cavidad aceptable. se mantiene, Si la pre¬sión oprocedimiento cae menos cae de más 1 prueba de psiG 1presión psiG, (0.69 la bar) unión en segundos, defectuosa se e) central Uniones vaya Cuando aalcanzado ser hasta podrá probada. se 0tubería termine entonces psiG, yse la después prueba ser trans¬portado desde de la los elementos yempuje se colocado evacuará extremos en toda posición la a 0 sobre psiG. desde El la próxima Probador la cavidad unión de que Contratista podrá elegir el empleo de un de con agua. 2.3.5.8 Pruebas hidrostáticas de tuberías sopladas. sección haya cuando lentamente Antes éstas de El la con de Contratista estén las agua una pruebas disponibles, duración la línea. deberá debe hidrostáticas, de probar probar o 14 colo¬cando días. hasta todas todas La tanto prueba las tabiques las tuberías todo tuberías se el debe temporales concreto por deben hacer tramos o haber mortero cerrando en osegundos) la secciones. sido tubería colocado las enjuagadas yes Ninguna llenando en campo olos --psiG adecuadamente o aire movimiento estén El Contratista abiertas en contenidos, la durante tubería es responsable adyacente. el para llenado. resistir de cerciorarse Se el debe tener de de cuidado que la presión todos para los de ver tabiques la prueba que de sin prueba las causar salidas estén daño metros. La tubería de descarga de emergencia se probará en segmentos no excedan los 500 Se realizarán las siguientes actividades antes del llenado de la tubería: mecanismo. Taponamiento de las válvulas de drenaje con elementos ciegos, y apertura de su Revisión y abertura de las válvulas de ventosas. con el diferencia prueba punto la Instalación Interventoría. se más de deberán bajo, cabeza de se presentar dos En hidráulica. instalarán caso (2) manómetros de las Se en que certificaciones otro tendrá por punto razones para un manómetro las realizando de de lecturas calibración instalación las de correcciones repuesto. la de prueba estos los instrumentos no Al en se momento matemáticas el puedan punto de acordado de instalar medición. la de la en exceda razonable, período encuentran Interventor. Se la se debe tasa y debe fugas, todo llenar a examinar la el se cual aire la deben tubería el dentro aire que tomar a puede los de un tabiques, la medidas caudal tubería ser soltado promedio correctivas válvulas debe a ser través que y purgado conexiones que no de sean cause las correctamente. válvulas satisfactorias no ningún tengan a oleaje, una escapes. Durante para velocidad o que el Si este no se durante deberá de reparadas, tubería tubería. La ser de 4 prueba horas. descarga como en Además una hidrostática A mínimo forma menos de de sostener emergencia que 150 que debe sea psi se la o indique aceptable consistir presión, el será 150% de de en todas de 6 para otra sostener bars. la manera, el presión las Interventor. fugas la de presión la que trabajo presión La se de detecten presión especificada de prueba prueba de deberán en prueba de la para tubería la tubería ser para cada tipo diámetro tuberías determinar escapes, El máximo que x después kg/cm² las no causas cumplan escape de presión lo de cual permitido satisfactoriamente éstas deberá de y prueba tomar en probar 24 las x horas kilómetro medidas nuevamente con de la las prueba de correctivas tuberías conducción. las de tuberías. fugas, será necesarias 20 Para el litros Contratista el caso para x metro reparar de deberá las de los 2.3.5.9 Control de prueba hidrostática En ejecución común de acuerdo la prueba. con la Interventoría se debe establecer un protocolo de control de la 2.3.5.10 Pruebas campo realizan las siguientes pruebas campo: Infiltración exa filtración. Infiltración Se roturas etc. define y8.4 grietas como el ende volúmen los tubos, demalas aguadeque conexiones, se filtra del fallos terreno eny las paredes causa dede defectos los pozos en visita, juntas, Gráfico Detalle prueba infiltración 1. Se8.5 realiza enen una distancia de 200 m. 2. longitud La del elevación tramo del agua debe ser de 0.60 mt,muestra por encima la comba a loen largo deella 3. extremo de determina donde se laprueba. realiza cantidad la prueba demínima infiltración como se mediante unenvertedero lade figura. de aforo V por Exfiltración Se realizará de acuerdo al siguiente proceso: Gráfico Detalle exfiltración 1. Distancia máxima de 200 m.por 2. A un desnivel máximo de 0.60 sobre la comba de ladistinguir línea. 3. bloquean ambos extremos. 4. figura. llena con agua adel 0.60 m encima de la cresta de la línea como se en 5. Se mide la pérdida nivel de agua un periodo de Pruebas de baja presión. Pruebas de aire Este fluidos inherentes porque de agua. aplica tipo en con de aire condiciones por pérdidas pruebas en el material pruebas de se gravitacionales, aire desarrollaron del de durante baja tubo y(1.71 la para donde prueba causadas aen detectar líneas es no necesario por diseñadas si daño tubo decir ha para conexiones sido se entre dañado vanxaperdidas para defectuosas, tener omuestra mal transportar infiltraciones instalado. de realizan aire Para hasta esto un diámetro existen tablas de 24” establecidas por razones de de seguridad. aquiere datos empíricos. Estas pruebas se Se bloquean los extremos del tramo am evaluar. Incrementamos por medio compresor la presión delel aire atiempo. 4oque psi (1.95 10-3. kg/cm² ). la Regulamos hasta que se estabilice la presión. Empezamos la prueba con 3.5 xacuerdo 10-3. kg/cm² ). Realizamos mediciones en determinados periodos de prueba. Las pérdidas deben de ser de 1psi psipresión olas menos. (4.88x10-4. kg/cm² ) drenaje Gráfico 8.6 Detalle prueba de aire 7/8 (CAP8) 2.3 TUBERÍA EN CONCRETO PARA PRESIÓN (CCP) Prueba de aire presión negativa (vacio). 36” El las aire deRegulamos del diámetro interior de con vacío por se razones extrae nos indican por medio seguridad. la aceptabilidad Bomba de la delínea. Vacío, Sólo se en realizan pruebas las de mediciones tubos hasta y Se bloquean los extremos del tramo acampo evaluar. Aplicamos vacío hasta 8de Hg. ---pérdidas hasta que se estabilice launa presión. Comenzamos la prueba con 7se Hg. Realizamos mediciones en periodos de prueba. Las pérdidas deben ser de Hg ode menos. Las algunas diferentes se realizarán pruebas en deben fabrica ser y2determinados certificadas otras en ya sea por elcompletamente proveedor por el Contratista. de laserán tubería ya que Limpieza ytuberías desinfección Todas acuerdo las con el procedimiento antes de ser que puestas indica en servicio, a continuación: serán desinfectadas de La dosificación de cloro aplicado para la desinfección será de 50 ppm. El tiempo mínimo del contacto del cloro con lacerti-ficadas tubería será de cuatro (4) horas. repetidas cloro. En el veces periodo para de asegurar desinfección, que todas todas sus las partes válvulas entren y otros en acceso contacto rios, con la solución operadas de inyectándose Después con de agua la prueba, de consumo el agua hasta con cloro alcanzar será totalmente 0,5 ppm de eliminada cloro como de residual. tubería e Para la desinfección se podrá usar hipoclorito de calcio con una concentración del 30%. Para desinfectar mediante la adición la para siguiente de diluir estos formula: el hipoclorito productos, de se calcio, usará una deter-minándose proporción las 5% cantidades de agua del a utilizar volumen a (%Cloro) x10 CxV Donde: P = Peso requerido de hipoclorito en gramos. C Concentración aplicada en ppm, o mg/l. %Cloro = Porcentaje de cloro libre en el producto, en nuestro caso 30%. V Volumen de la instalación a desinfectar en litros. 8/8