UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ASIGNATURA ASESOR : TECNOLOGÍA DE MATERIALES : ING. CARLOS ALBERTO GONZALES ROJAS Sección : B1 Ciclo : IV Integrantes de grupo : De La Cruz Camasca John Kennedy. Mulato Guillen Miguel Keesmay Lorenzo Cosme Jeff Junior Huancayo-Perú 2022 I|Página DEDICATORIA A vuestros padres, por estar con nosotros, por enseñarnos a crecer y a que si caigo debo levantarme, por apoyarme y guiarme, por ser las bases que me ayudaron a llegar hasta aquí. II | P á g i n a ING. CARLOS ALBERTO GONZALES ROJAS III | P á g i n a IV | P á g i n a INDICE CAPITULO I. MARCO TEÓRICO. ............................................................................. 1 Las tuberías de PVC. ....................................................................................... 1 1.2.1. Historia ........................................................................................................ 2 1.2.2. Clases de tuberías de PVC. .......................................................................... 3 1.2.3. Características de las tuberías de PVC. ....................................................... 4 1.2.4. Ventajas de las Tuberías PVC: .................................................................... 4 1.2.5. Tipos de tuberías de plásticos PVC. ............................................................ 4 1.2.6. Tipos de utilización de tuberías de PVC...................................................... 5 CAPITULO II. TUBERÍAS DE PVC EN INSTALACIONES SANITARIAS. ............ 7 2.1. Instalación sanitaria domiciliarias. ....................................................................... 7 2.2. Tipos de instalaciones sanitarias. .................................................................... 9 2.2.1. Materiales para las instalaciones sanitarias. ................................................ 9 2.2.2. Consideraciones para el diseño de instalaciones sanitarias. ...................... 11 2.2.3. Norma técnica de las instalaciones sanitarias domiciliarias. ..................... 13 2.2.4. Proceso de desarrollo de instalaciones sanitarias. ..................................... 16 2.2.5. Desarrollo de instalación sanitaria domiciliaria.Ошибка! Закладка не определена. CAPITULO III. TUBERÍAS DE PVC, RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO. 19 3.1. Red de alcantarillado sanitario. ..................................................................... 19 3.2. Clasificación de los alcantarillados ............................................................... 19 3.3. Alcantarillado sanitario ................................................................................. 20 3.4. Normas técnicas para la red de alcantarillado. .............................................. 21 3.5. Componentes de las redes de alcantarillado. ................................................ 26 V|Página 3.5.1. Red de Atarjeas. ......................................................................................... 27 3.5.2. Subcolectores Colectores e Interceptores. ................................................. 28 3.5.3. Emisores. ................................................................................................... 28 3.5.4. Modelos de Configuración de Alcantarillados. ......................................... 30 3.5.5. Estructuras sanitarias accesorias. ............................................................... 33 3.5.6. Sitios de Vertido. ....................................................................................... 51 3.6. Consideraciones básicas de diseño y cálculo. ............................................... 53 3.6.1. Topografía.................................................................................................. 53 3.6.2. Información básica a obtener. .................................................................... 53 3.6.3. Cálculo de Gastos para diseño de la Red. .................................................. 55 3.6.4. Variables Hidráulicas................................................................................. 55 3.6.5. Cálculo Hidráulico. .................................................................................... 57 Bibliografía 59 VI | P á g i n a INTRODUCCIÓN En la construcción de las edificaciones, uno de los aspectos más importantes es el diseño dela red de instalaciones sanitarias, debido a que debe satisfacer las necesidades básicas del ser humano, como son el agua potable para la preparación de alimentos, el aseo personal y la limpieza del hogar, eliminando desechos orgánicos. Estas instalaciones básicamente deben cumplir con las exigencias de habitabilidad, funcionabilidad, durabilidad y economía en toda la vivienda. Las instalaciones sanitarias deben proyectarse y principalmente construirse, procurando sacar el máximo provecho de las cualidades de los materiales empleados, e instalarse en la forma más práctica posible, de modo que se eviten reparaciones constantes e injustificadas. Las instalaciones sanitarias estudiadas en este caso, son del tipo domiciliario, donde se consideran los aparatos sanitarios de uso privado. Estas instalaciones básicamente deben cumplir con las exigencias de habitabilidad, funcionabilidad, durabilidad y economía en toda la vivienda. El sistema de alcantarillado consiste en una serie de redes de tuberías y obras complementarias necesarias para recibir, conducir y evacuar las aguas residuales y los escurrimientos superficiales producidos por las lluvias. De acuerdo a las necesidades actuales de la ciudad y de los reglamentos existentes en materia de control ambiental, se ha optado por separar los sistemas de alcantarillado que por años su tendencia fue construirlos combinados por razones económicas y técnicas que en su tiempo se justificaban. Es evidente que entre los diferentes tipos de alcantarillado hay situaciones técnicas comunes, como son el diseño hidráulico, profundidades, especificaciones de construcción, etc., que si se describieran para cada uno en los subcapítulos correspondientes, harían extenso este documento innecesariamente, por lo que se optó por hacer énfasis al detalle en el subcapítulo de alcantarillado VII | P á g i n a sanitario debido a la importancia que reviste en la actualidad en nuestro medio el saneamiento, describiendo en los demás únicamente el criterio de cálculo. VIII | P á g i n a IX | P á g i n a CAPITULO I. MARCO TEÓRICO. Las tuberías de PVC. Las siglas PVC significan cloruro de polivinilo y es un plástico blanco rígido que se usa en las líneas de desechos sanitarios, tuberías de ventilación, y trampas de desagüe para aplicaciones domésticas y comerciales. Es un tubo rígido fuerte, resistente a los químicos, que se corta y mide fácilmente y que se usa a menudo para reparar secciones de tubería de hierro fundido rota. La tubería de PVC se corta fácilmente con una sierra de arco o un cortador de tubería. Las secciones luego se unen mecánicamente usando sujetadores de presión hechos de plástico para luego quitarse, o unidas permanentemente usando un solvente químico especial. El PVC, ampliamente conocido como policloruro de vinilo, es un material formado a partir de la combinación química de carbono, hidrógeno y cloro. Como el resto de los materiales plásticos, este producto es con diferencia el que menos depende del petróleo. Es más, su composición adquiere un mayor porcentaje de sal común (cloro) que de petróleo (etileno). Siendo muy flexible y fácil de trabajar, ahora mismo se convierte en el plástico de menos coste y mantenimiento del mercado. 1|Página FIGURA N°1: La tubería de PVC (policloruro de vinilo) es utilizada para el desecho de agua y líneas de ventilación. 1.2.1. Historia En 1835, el alemán Justus Von Liebig descubrió el monómero del cloruro de vinilo. Pero, al no verle utilidades claras, permitió que el estudiante Henri Victor Regnault experimentase con él. Fue Regnault quien logró la primera transformación del cloruro de vinilo en PVC mediante la polimerización y ha pasado a la historia como el primer creador de PVC. En 1872 el científico Eugene Baumann, también alemán, hizo el mismo descubrimiento, sin conocer los trabajos de Regnault. Aunque tampoco fue capaz de ver su potencial. A finales del siglo XIX y principios del XX, el gas cloro suponía un importante problema de contaminación. Buscando una manera de almacenar este gas contaminante, Fritz Klatte obtuvo en 1913 los mismos resultados que Regnault y Baumann. Klatte llegó a patentar su creación, aunque finalmente la patente expiró al no encontrarle utilidad alguna a su descubrimiento, tal y como había ocurrido con sus predecesores. Fue Waldo Lonsbury Semon quien, buscando nuevos recubrimientos de caucho sintético sobre metales, empezó a experimentar con los polímeros orgánicos sintéticos, incluyendo el cloruro de polivinilo o PVC, un experimento de laboratorio sin ningún valor en aquella época. En su búsqueda, Waldo logró una gelatina elástica sin propiedades adhesivas que no servían para su objetivo, pero aún así siguió experimentando. Tras varios intentos, en una primera fase consiguió transformar el gel en un tejido no conductor, 2|Página resistente al agua y con buenas propiedades mecánicas y, por fin, surgieron los primeros usos: impermeables, cortinas de ducha y paraguas. Posteriormente logró moldearlo con cualquier forma y grosor y llegaron las protecciones para mangos de herramientas, las suelas de zapatos y los cables, entre tantas otras aplicaciones. Waldo Lonsbury Semon patentó su descubrimiento en 1933. Actualmente el PVC es el segundo polímero de mayor producción en el mundo. Se trata de un material joven pero que puede competir con la madera y el aluminio para la fabricación de ventanas por sus grandes propiedades aislantes, su ligereza y sus posibilidades estéticas. Visita nuestro showroom y te mostraremos todas las posibilidades del PVC. 1.2.2. Clases de tuberías de PVC. Existen varios tipos de uniones entre secciones de Tubería de PVC, entre los cuales se puede mencionar “Cementar” (se une con adhesivos) y “combinación de Campana y Anillo” (se une por acople). Ambos tipos de unión proporcionan una superficie interior lisa que permite el libre flujo de líquidos y desechos lo que los hace ideales para la conducción de aguas negras y redes pluviales. Las uniones son herméticas, de fácil y rápida ejecución. Existen en el mercado varios tipos de tuberías de PVC, para distintas aplicaciones. Las más communes son: Tubería de PVC hidráulica: para instalaciones que manejen presión. Tubería de PVC sanitaria: para alcantarillado u otras instalaciones sin presión. 3|Página 1.2.3. Características de las tuberías de PVC. a. Es un producto fácil de mecanizar; puede doblarse, moldearse e incluso soldarse a otros materiales b. Dichas tuberías de PVC son aptas para utilizar en proyectos donde se requiere una máxima higiene, como en las tuberías para conducir agua potable c. Además, destaca por tener una gran capacidad aislante y ser un material de larga vida útil, durabilidad y resistencia d. Otra de sus mayores ventajas es que se trata de un producto 100% reutilizable. Quitando el Polietileno (PE), el Policloruro de vinilo se convierte a día de hoy en el polímero más utilizado del mercado. De hecho, suele emplearse para la fabricación de tuberías, piezas de automóvil, pavimentos para interior o exterior e incluso diferentes cerramientos para el hogar. 1.2.4. Ventajas de las Tuberías PVC: Las Tuberías de PVC son fáciles de manipular y no se oxidan ni se ven afectadas por los cambios bruscos de temperatura. Son las más aconsejables para realizar obras de fontanería ya que no se necesita soldar las piezas. Además, son fáciles de desmontar y limpiar en caso de que se obstruyan. Desde sus inicios en la aplicación de tuberías ha dado magníficos resultados en instalaciones hidráulicas de diferentes tipos, desde casas habitación hasta extensas redes de distribución de agua potable y alcantarillado en grandes ciudades. 1.2.5. Tipos de tuberías de plásticos PVC. El tubo rígido de PVC puede comprar en infinidad de gruesos a medida y en formato transparente. Con una longitud máxima de 2 metros, dicho tubo de policloruro de vinilo se 4|Página convierte en el material más económico para utilizar en tuberías para desagüe. La tubería de PVC industrial puede encargarse en color gris oscuro y en el diámetro a medida que necesites. Dicho material puede emplearse para la construcción de ficticios, maquetismo e incluso proyectos de comunicación gráfica. El tubo flexible de PVC es la mejor alternativa para proyectos de saneamiento en los que se requiera cierta flexibilidad y adaptabilidad. Escoge aquí tu formato idóneo, en color transparente y a medida. La tubería PVC cristal sirve para cualquier proyecto donde se precise el traslado de productos Encuéntralo en nuestro supermercado online de materiales en la medida que precises y al mejor precio. El tubo corrugado PVC de acabado en color negro oscuro y 20 milímetros de diámetro es ideal para utilizar en instalaciones empotradas en paredes y techos. 1.2.6. Tipos de utilización de tuberías de PVC. Conducción de Agua Potable Líneas de Distribución de Agua de Proceso Distribución de Agua Helada y Torres de Enfriamiento Líneas de Químicos Sistemas de Lavado Tratamiento de agua Instalaciones en Albercas Tinas de Hidromasaje Redes de Drenaje y Agua de desecho 5|Página Inyección de Cloro y Dióxido Clorhídrico Sistemas de Riego en Campos de Golf Riego Comercial 6|Página CAPITULO II. TUBERÍAS DE PVC EN INSTALACIONES SANITARIAS. 2.1. Instalación sanitaria domiciliarias. Las instalaciones sanitarias domiciliarias son un componente muy importante para el funcionamiento de nuestra casa, nos brindará el servicio de disponer de agua fría garantizando la CALIDAD, CONTINUIDAD y PRESIÓN necesaria para que funcionen todos nuestros aparatos sanitarios como son: inodoro, urinario, ducha, lavatorio, grifo del fregadero de cocina, grifo para la lava ropas, grifo de riego para jardín, etc. Si estamos en la ciudad deberemos solicitar la factibilidad de servicios al Municipio, o a la Empresa Prestadora de Servicios (EPS), para de ese modo conectarnos a la red de servicio de agua Potable. Si vivimos en un medio rural debemos buscar la fuente de agua mas cercana que cumpla con los requisitos mínimos de salubridad, después construiremos una captación, se acondicionará su tratamiento y conducción hasta nuestro domicilio. Instalación sanitaria domiciliaria. También debemos disponer la suficiente cantidad de agua caliente, ello para tener los servicios para nuestra ducha, tina, jacuzzi, etc. Es importante 7|Página seleccionar un equipo de producción de agua caliente adecuado, entre los más utilizados podemos mencionar: Terma eléctrica, que tiene la ventaja de almacenar agua caliente, su instalación es fácil y para su funcionamiento se requiere de un punto de energía eléctrica. Termas solares muy ideales para ciudades con abundante radiación solar, estos sistemas también permiten almacenar el agua caliente. Terma a gas, aquí debemos tener especial cuidado en que la presión de ingresó debe ser mayor a 10m.c.a., si la instalación es con balón de gas debemos ubicarlo en un lugar abierto, si tiene conexión domiciliaria de gas, se conectara en el punto de entrega de gas natural. Rapiduchas instantáneas, son accesorios instalados a la salida del punto de agua fría para el calentamiento instantáneo. Comprenden a los planos de planta, isometrías y detalles correspondientes a las tuberías agua blanca, aguas servidas o residuales, de aguas de lluvias, equipos de bombeo, y sistemas hidroneumáticos. En el desarrollo de estos planos se requiere especial atención a las Normas Sanitarias vigentes. Es el conjunto de tuberías, equipos y accesorios que se encuentra dentro del límite y que son destinados a suministrar agua libre de contaminación y eliminar el agua servida. Este servicio se encuentra dentro del límite de la propiedad de los edificios, tomando como punto de referencia la conexión domiciliaria. Sus objetivos son: Dotar de agua en cantidad y calidad suficiente para abastecer a todos los servicios sanitarios dentro de la edificación. 8|Página Evitar que el agua usada se mescle con el agua que ingresa a la edificación por el peligro de contaminación. Eliminar en forma rápida y segura el agua servida, evitando que las aguas que salen del edificio reingresen a él y controlando el ingreso de insectos y roedores en la red. 2.2. Tipos de instalaciones sanitarias. Las instalaciones sanitarias de una edificación comprenden en general los siguientes tipos de sistemas. Distribución de agua fría. Distribución de agua caliente. Distribución de agua contra incendios. Distribución de agua para recreación. Redes desagüe y ventilación. Colección y eliminación de agua de lluvia. Distribución de agua para instalaciones industriales (vapor y otros.) Las instalaciones sanitarias de Aguas blancas, Claras o Potable y Sistema de Recolección de Agua Servidas o Alcantarillado, poseen diversos componentes dentro de su recorrido, entre la red pública y la edificación. 2.2.1. Materiales para las instalaciones sanitarias. TUBERIAS Y ACCESORIOS DE AGUA POTABLE Se pueden encontrar de los siguientes materiales: Fierro fundido: ya no se usan en instalaciones interiores por su alto costo y peso elevado. Fierro galvanizado: son las de mayor uso junto con las de plástico, por su mayor durabilidad; uso de 9|Página accesorios del mismo material en las salidas de agua, menor riesgo de fractura durante su manipuleo. Acero: para uso industrial o en líneas de impulsión sujetas a grandes presiones. Cobre: son las mejores para las instalaciones de agua potable, sobre todo para conducir agua caliente, pero su costo es muy elevado y se requiere mano de obra especializado para su instalación. Bronce: solo tiene en la actualidad un uso industrial. Plomo: se utilizan en conexiones domiciliarias; han sido dejadas de lado al comprobarse que en determinados caso se destruyan rápidamente por la acción de elementos químicos hallados en el agua; sin embargo aun se utilizan como abastos de aparatos sanitarios. Asbesto - cemento: solo se utilizan en redes exteriores. Plástico: PVC rígido para conducción de fluidos a presión SAP (Standard Americano Pesado). Estas tuberías se fabrican de varias clases: clase 15 (215 lb/pulg2), clase 10 (150 lb/pulg2), clase 7.5 (105 lb/pulg2) y clase 5 (lb/pulg2), en función a la presión que pueden soportar. Poseen alta resistencia a la corrosión y a los cambios de temperatura, tienen superficie lisa, sin porosidades, peso liviano y alta resistencia al tratamiento químico de aguas con gas cloro o fluor. TUBERIAS Y ACCESORIOS PARA DESAGUE 10 | P á g i n a Se pueden encontrar de los siguientes materiales: Asbesto - cemento: son muy frágiles por lo que requieren una manipulación cuidadosa, tienen un costo elevado y existe carencia de accesorios en el mercado (solo se atienden bajo pedido); se utilizan para redes externas. Arcilla vitrificado: para redes exteriores, no existe producción en gran escala. Concreto: para uso exterior, es muy utilizada en tramos rectos sin accesorios. Fierro fundido: para uso general en redes interiores y exteriores, tuberías de ventilación. Actualmente han caído en desuso debido a su costo y peso que hacen la instalación más cara y complicada. Plomo: para trampas y ciertos trabajos especiales. Fierro forjado: para uso industrial. Plástico: PVC rígido SAL. Estas tuberías se encuentran en diámetros de 2”, 3”, 4”, 6” y 8”; en longitudes de 3 m para diámetros hasta de 3” y 5 m para diámetros mayores. Para instalaciones domesticas se suelen utilizar diámetros entre 2 y 4 pulgadas. 2.2.2. Consideraciones para el diseño de instalaciones sanitarias. Delineamiento de redes Consiste en delinear el recorrido de las tuberías desde la conexión domiciliaria hasta cada uno de los ambientes que contienen servicios sanitarios. Para ello se debe considerar: 11 | P á g i n a Los tramos horizontales pueden ir por los muros o contrapisos de acuerdo a que los aparatos sanitarios descarguen por el muro o por el piso respectivamente. Al ir por los muros se hace economía en el recorrido de tuberías y accesorios, pero se tiene la desventaja que hay que picar las paredes y efectuar pases en los vanos de las puertas y pasadizos. El ir por el piso resulta ventajoso cuando se debe efectuar una reparación, pues es más económica y fácil cambiar las losetas del piso que las mayólicas de las paredes. Los tramos verticales deber ir preferentemente en ductos, con una separación mínima de 0.15 m de las tuberías de agua caliente y de 0.20 m de las montantes de aguas negras y de lluvia (distancia medida entre sus generatrices mas próximas). En lo posible debe evitarse cruzar elementos estructurales. Debe procurarse formar circuitos porque así se obtiene una mejor distribución de la presión y se pueden ubicar adecuadamente las válvulas de interrupción que permitan efectuar reparaciones sin paralizar todo el servicio. Al ingreso del predio es necesario colocar una válvula de interrupción después del medidor. Las tuberías de aducción e impulsión deben llevar una válvula de retención. En los tramos horizontales las tuberías de agua fría deben instalarse siempre debajo de las de agua caliente y encima de las de desagüe, a una distancia no menor de 0.10 m entre sus superficies externas. Al ingreso de cada ambiente debe instalarse en lo posible una válvula. 12 | P á g i n a Al delinearse las redes de desagüe exteriores en el primer piso de debe tener presente que las cajas de registro estén ubicadas en forma tal que puedan ser revisadas cómodamente, sin causar molestias ni dañar la estética. Graficación de las redes de agua y desagüe La graficación de redes se efectúa sobre un plano de planta a escala 1/50, donde se hará resaltar las redes de agua y desagüe, quedando en segundo plano la distribución arquitectónica; generalmente en este plano se obvian muchos detalles que aparecen en los planos arquitectónicos (puertas, mobiliario, etc.). El tamaño de la lámina depende del proyecto arquitectónico. Las redes de agua se grafican de menor grosor que las de desagüe (generalmente a la mitad del grosor). Para el dibujo de cisternas y tanques elevados (cortes) se emplean escalas de 1/20 ó 1/25. Dibujos isométricos Una vez graficada la red de agua y desagüe se procede a dibujar su isometría (ángulo de 30º); a veces se sugiere dibujarlo a escala de 1/50. 2.2.3. Norma técnica de las instalaciones sanitarias domiciliarias. Esta Norma contiene los requisitos mínimos para el diseño de las instalaciones sanitarias para edificaciones en general. Para los casos no contemplados en la presente Norma, el ingeniero sanitario, fijará los requisitos necesarios para el proyecto específico, incluyendo en la memoria descriptiva la justificación y fundamentación correspondiente. CONDICIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE INSTALACIONES SANITARIAS 13 | P á g i n a a) Para efectos de la presente norma, la instalación sanitaria comprende las instalaciones de agua, agua contra incendio, aguas residuales y ventilación. b) El diseño de las instalaciones sanitarias debe ser elaborado y autorizado por un ingeniero sanitario colegiado. c) El diseño de las instalaciones sanitarias debe ser elaborado en coordinación con el proyectista de arquitectura, para que se considere oportunamente las condiciones más adecuadas de ubicación de los servicios sanitarios, ductos y todos aquellos elementos que determinen el recorrido de las tuberías así como el dimensionamiento y ubicación de tanque de almacenamiento de agua entre otros; y con el responsable del diseño de estructuras, de tal manera que no comprometan sus elementos estructurales, en su montaje y durante su vida útil; y con el responsable de las instalaciones electromecánicas para evitar interferencia. DOCUMENTO DE TRABAJO Todo proyecto de instalaciones sanitarias para una edificación, deberá llevar la firma del Ingeniero Sanitario Colegiado. La documentación del proyecto que deberá presentar para su aprobación constará de: a) Memoria descriptiva que incluirá: - Ubicación. - Solución adoptada para la fuente de abastecimiento de agua y evacuación de desagüe y descripción de cada uno de los sistemas. b) Planos de Sistema de abastecimiento de agua potable: instalaciones interiores, instalaciones exteriores y detalles a escalas convenientes y esquemas isométricos cuando sea necesario. - Sistema de desagües; instalaciones interiores, instalaciones exteriores y detalles a escalas convenientes y esquemas isométricos, cuando sea necesario. - Sistema de agua contra incendio, riego, evacuación pluvial etc., cuando las condiciones así lo exijan. 14 | P á g i n a SERVICIOS SANITARIOS CONDICIONES GENERALES: a) Los aparatos sanitarios deberán instalarse en ambientes adecuados, dotados de amplia iluminación y ventilación previendo los espacios mínimos necesarios para su uso, limpieza, reparación, mantenimiento e inspección. b) Toda edificación estará dotada de servicios sanitarios con el número y tipo de aparatos sanitarios que se establecen en 1.7. c) En los servicios sanitarios para uso público, los inodoros deberán instalarse en espacios independientes de carácter privado. d) En las edificaciones de uso público, se debe considerar servicios sanitarios para discapacitados. NUMERO REQUERIDO DE APARATO SANITARIO El número y tipo de aparatos sanitarios que deberán ser instalados en los servicios sanitarios de una edificación será proporcional al número de usuarios, de acuerdo con lo especificado en los párrafos siguientes: a) Todo núcleo básico de vivienda unifamiliar, estará dotado, por lo menos de: un inodoro, una ducha y un lavadero. b) Toda casa- habitación o unidad de vivienda, estará dotada, por lo menos, de: un servicio sanitario que contará cuando menos con un inodoro, un lavatorio y una ducha. La cocina dispondrá de un lavadero. c) Los locales comerciales o edificios destinados a oficinas o tiendas o similares, deberán dotarse como mínimo de servicios sanitarios en la forma, tipo y número que se especifica a continuación: - En cada local comercial con área de hasta 60 m2 se dispondrá por lo menos, de un servicio sanitario dotado de inodoro y lavatorio. - En locales con área mayor de 60 m2 se dispondrá de servicios 15 | P á g i n a sanitarios separados para hombres y mujeres, dotados como mínimo de los aparatos sanitarios que indica la Tabla Nº 1. 2.2.4. Proceso de desarrollo de instalaciones sanitarias. En éste punto se hará referencia a las definiciones de cada una de las instalaciones que se puedan encontrar en el interior de la vivienda, y a su vez, se explicará el proceso de ejecución en cuanto a su colocación, no su puesta en marcha. Agua Empezando por la definición, según el diccionario, es una substancia líquida, incolora, sin olor, sin sabor, y se encuentra en la naturaleza formando ríos, lagos y mares, ocupa tres cuartas partes del planeta Tierra y forma parte de la vida de los seres vivos. Añadir por último, que está constituida por hidrógeno y oxígeno. El agua que llega a las viviendas se almacena en las ciudades en torres o depósitos de gran capacidad, a través de unos tubos, circula hasta las depuradoras y todos los tratamientos necesarios, y continua a presión hasta las viviendas, por eso las casas reciben agua potable. Por otro lado en caso de que la presión no sea suficiente para la vivienda, lo que se hace es colocar una bomba de agua que la suba hasta la azotea y desde ahí caiga por gravedad a las viviendas. Seguidamente se expondrá paso a paso el proceso constructivo de su instalación, pero para ello se ha de tener en cuenta que el agua y la luz han de ir completamente separados. 16 | P á g i n a 1. Primordialmente se deben consultar los planos del proyecto para tener claro el recorrido de la instalación. 2. Ya estudiado el plano, se puede pasar al paso de replantear mediante azulete o espray de pintura, y de esta manera conseguir tener el circuito que se visualiza en el plano, en obra. 3. Gracias al replanteo del camino que ha de seguir el agua, se pueden empezar a ejecutar las regatas, las cuales se consiguen mediante una maquina regateadora, con un martillo neumático, con maceta y escarpa (método manual) o con escarpa eléctrica. Para el agua fría, las regatas se empezarán desde la acometida general de agua; y para el agua caliente, empezarán desde el punto de producción de agua caliente sanitaria (ACS). 4. Una vez hechas las regatas, se han de colocar los tubos (por donde circulará el agua) respetando los diámetros de caudal que se indiquen en el proyecto. Se deberán conexionar entre ellos y el sistema con el que se realiza esto depende del material empleado (solicitado en el proyecto), por ejemplo si el material es el cobre, se acollaran los tubos mediante soldaduras, de la misma manera que si el material es polipropileno, se unirán mediante termo fusión. Estos tubos acaban con tomas roscadas en casa uno de los puntos a abastar de gua (wáter, pica, bañera, etc.) 17 | P á g i n a 5. Cuando ya estén todos los tubos colocados y unidos entre ellos, el siguiente paso es instalar las llaves de corte en cada una de las dependencias anteriores, es decir, en todas las derivaciones del tubo general, y además al principio de este general, también se ha de instalar una. Estas llaves se unen a los tubos con el mismo sistema con el que se unen entre ellos, por lo tanto varía del material utilizado. Se colocan con el objetivo de sectorizar el circuito por si hay un caso de fuga. 6. El próximo paso es realizar una prueba de estanqueidad, esto se consigue enroscando unos tapones en cada una de las dependencias nombradas en el punto 4, para así cerrar el circuito y poder llenarlo a 10 Bars de presión mediante una bomba con manómetro. Se dejar pasar una rato, si el manómetro no se ha movido quiere decir que no existe ninguna fuga en el recorrido. 7. Más tarde ha de pasar el operario a poner baldosas, dejando vistos los tubos de cada punto a abastecer de agua, es decir donde están las tomas roscadas. 8. Con las baldosas ya colocadas, se han de colocar las llaves de escuadra enroscándolas en cada punto, con el fin de independizar cada elemento y así conseguir, por ejemplo, que si el grifo se rompe, poder seguir teniendo agua en la ducha. 9. . Por último se instalan los sanitarios y griferías 18 | P á g i n a CAPITULO III. TUBERÍAS DE PVC, RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO. 3.1. Red de alcantarillado sanitario. El sistema de alcantarillado consiste en una serie de redes de tuberías y obras complementarias necesarias para recibir, conducir y evacuar las aguas residuales y los escurrimientos superficiales producidos por las lluvias. 3.2. Clasificación de los alcantarillados Los sistemas de alcantarillado se clasifican de acuerdo al tipo de agua que conducen: A) alcantarillado sanitario: Es la red generalmente de tuberías, a través de la cual se deben evacuar en forma rápida y segura las aguas residuales municipales (domésticas o de establecimientos comerciales) hacia una planta de tratamiento y finalmente a un sitio de vertido donde no causen daños ni molestias. B) alcantarillado pluvial: Es el sistema que capta y conduce las aguas de lluvia para su disposición final, que puede ser por infiltración, almacenamiento o depósitos y cauces naturales. C) alcantarillado combinado: Es el sistema que capta y conduce simultáneamente el 100% de las aguas de los sistemas mencionados anteriormente, pero que dada su disposición dificulta su tratamiento posterior y causa serios problemas de contaminación al verterse a cauces naturales y por las restricciones ambientales se imposibilita su infiltración. D) alcantarillado semi-combinado: Se denomina al sistema que conduce el 100% de las aguas negras que produce un área ó conjunto de áreas, y un porcentaje menor al 100% de aguas pluviales captadas en esa zona que se consideran excedencias y que serian conducidas por este sistema de manera 19 | P á g i n a ocasional y como un alivio al sistema pluvial y/o de infiltración para no ocasionar inundaciones en las vialidades y/o zonas habitacionales. Es importante hacer la aclaración que en este capítulo al hacer referencia a subcolectores y colectores nos referimos a los componentes del sistema que cumplen esa función exclusivamente dentro del área objeto de estudio, de tal manera que se drenará una área en particular. Por lo que al tratarse de colectores y subcolectores que su objetivo sea el de atravesar varias zonas ó áreas en estudio para su drenado, estos pueden ser responsabilidad en cuanto a proyecto y construcción del Gobierno del Estado, a través de su Departamento de Obras Publicas ó del SIAPA directamente. 3.3. Alcantarillado sanitario La prioridad fundamental en cualquier desarrollo urbano es el abastecimiento de agua potable, pero una vez satisfecha esa necesidad se presenta el problema del desalojo de las aguas residuales. Por lo tanto se requiere la construcción de un sistema de alcantarillado sanitario para eliminar las aguas residuales que producen los habitantes de una zona urbana incluyendo al comercio y a la industria. Un sistema de alcantarillado esta integrado por todos ó algunos de los siguientes elementos: atarjeas, subcolectores, colectores, interceptores, emisores, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo, descarga final y obras accesorias. El destino final de las aguas residuales podrá ser desde un cuerpo receptor hasta el reuso dependiendo del tratamiento que se realice y de las condiciones particulares de la zona de estudio. Lineamientos Técnicos para Factibilidades, SIAPA CAP. Alcantarillado sanitario Febrero 2014 Hoja 3 de 38 La norma técnica ecológica NOM-002-SEMARNAT-1996 establece los límites máximos permisibles de los parámetros de los contaminantes para las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado. La industria, el comercio y el usuario en general deberán cumplir con dicha norma, no vertiendo substancias 20 | P á g i n a que son peligrosas en un alcantarillado, por lo que se debe tener especial cuidado en eliminar este tipo de sustancia. Estos desechos líquidos, están compuestos por sólidos suspendido, sólidos sedimentables (principalmente materia orgánica), nutrientes (nitrógeno y fósforo), y organismos patógenos entre otros contaminantes. El encauzamiento de las aguas residuales evidencia la importancia de ampliar lineamientos técnicos, que permitan elaborar proyectos de alcantarillado económicos, eficientes y seguros, considerando que deben ser auto limpiantes, auto-ventilantes e hidráulicamente herméticos, esto último conforme a la NOM-001-CNA-1995. 3.4. Norma técnicas para la red de alcantarillado. Esta norma contiene los requisitos mínimos a que deben sujetarse los proyectos de obras de infraestructura sanitaria para localidades mayores de 200 habitantes. DISPOSICIONES ESPECIFICAS PARA DISEÑOS Dimensionamiento Hidráulico: En todos los tramos de la red deben ser calculados los caudales inicial y final (Qi y Qf). El valor mínimo del caudal a considerar, será de 1,5 L /s Los diámetros nominales a considerar no deben ser menores de 100mm. Cada tramo debe ser verificado por el criterio de Tensión Tractiva Media (cr1) con un valor mínimo cr1 = 1,0Pa, calculada para el caudal inicial (O; ), valor correspondiente para un coeficiente de Manning n = 0,013. La pendiente mínima que satisface esta condición puede ser determinada por la siguiente expresión aproximada: Somin - O; - Pendiente mínima (m /m) Caudal Inicial (Us) 21 | P á g i n a Para coeficientes de Manning diferentes de 0,013, los valores de Tensión Tractiva Media y pendiente mínima a adoptar deben ser justificados. Los valores de diámetros y velocidad mínima podrán ser calculados con las fórmulas de Ganguillet- Kutter. Máxima pendiente admisible es la que corresponde a una velocidad final V1 = 5 m/s; las situaciones especiales serán sustentadas por el proyectista. Cuando la velocidad final (V1) es superior a la velocidad critica 0/c), la mayor altura de lamina de agua admisible debe ser 50% del diámetro del colector, asegurando la ventilación del tramo. La velocidad critica es definida por la siguiente expresión: Donde: g Aceleración de la gravedad (m/s2) Rh Radio Hidráulico (m) La altura de la lamina de agua debe ser siempre calculada admitiendo un régimen de flujo uniforme y permanente, siendo el valor máximo para el caudal final (Q1), igual o inferior a 75% del diámetro del colector. Cámaras de inspecci6n Las cámaras de lnspecci6n podrán ser buzonetas y buzones de inspecci6n. Las buzonetas se utilizarán en vías peatonales cuando la profundidad sea menor de 1,00 m sobre la clave del tubo. Se proyectarán solo para colectores de hasta 200 mm de diámetro. Los buzones de inspecci6n se usan cuando la profundidad sea mayor de 1,0 m sobre la clave de la tubería. 22 | P á g i n a Se proyectaran cámaras de inspecci6n en todos los lugares donde sea necesario por razones de inspecci6n, limpieza yen los siguientes casos: • En el inicio de todo colector. • En todos los empalmes de colectores. • En los cambios de direcci6n. • En los cambios de pendiente. • En los cambios de diámetro. • En los cambios de material de las tuberías. En los cambios de diámetro debido a variaciones de pendiente o aumento de caudal, las cámaras de inspecci6n se diseñaran de manera tal que las tuberías coincidan en la clave, cuando el cambio sea de menor a mayor diámetro, y en el fondo cuando el cambio sea de mayor a menor diámetro. Para tuberías de diámetro menor de 400 mm; si el diámetro inmediato aguas abajo, por mayor pendiente puede conducir un mismo caudal en menor diámetro, no se usara este menor diámetro; debiendo emplearse el mismo del tramo aguas arriba. En las cámaras de inspecci6n en que las tuberías no lleguen al mismo nivel, se deberá proyectar un dispositivo de caída cuando la altura de descarga o caída con respecto al fondo de la cámara sea mayor de 1 m . El diámetro interior de los buzones de inspecci6n será de 1,20 m para tuberías de hasta 800 mm de diámetro y de 1,50 m para las tuberías de hasta 1200 mm. Para tuberías de mayor diámetro las cámaras de inspecci6n serán de diseño especial. Los techos de los buzones 23 | P á g i n a contaran con una tapa de acceso de 0,60 m de diámetro. La distancia entre cámaras de inspecci6n y limpieza consecutivas esta limitada por el alcance de los equipos de limpieza. La separaci6n máxima depende del diámetro de las tuberías, según se muestra en la tabla N° 1. TABLA N° 1 DIAMETRO NOMINAL DE LA TUBERIA (mm) 100 150 200 250 a 300 Diámetros mayores DISTANCIA Máxima (ml) 60 60 80 100 150 Las cámaras de inspecci6n podrán ser prefabricadas o construidas en obra. En el fondo se proyectarán canaletas en la direcci6n del flujo. Ubicaci6n de tuberías En las calles o avenidas de 20 m de ancho o menos se proyectará un solo colector de preferencia en el eje de la vía vehicular. En avenidas de más de 20 m de ancho se proyectara un colector a cada lado de la calzada. 24 | P á g i n a La distancia entre la línea de propiedad y el piano vertical tangente de la tubería debe ser como mínimo 1,5 m. La distancia entre los pianos tangentes de las tuberías de agua potable y red de aguas residuales debe ser como mínimo de 2 m. El recubrimiento sobre las tuberías no debe ser menor de 1,0 m en las vías vehiculares y de 0,60 m en las vías peatonales. Los recubrimientos menores deben ser justificados. En las vías peatonales, pueden reducirse las distancias entre las tuberías y entre estas y el limite de propiedad, así como, los recubrimientos siempre y cuando: Se diseña protecci6n especial a las tuberías para evitar su fisuramiento o rotura. Si las vías peatonales presenten elementos(bancas, jardineras, etc.) que impidan el paso de vehículos. En caso de posibles interferencias con otros servicios públicos, se deberá coordinar con las entidades afectadas con el fin de diseñar con ellas, la protecci6n adecuada. La soluci6n que adopte debe contar con la aprobaci6n de la entidad respectiva. En los puntos de cruce de colectores con tuberías de agua de consumo humano, el diseño debe contemplar el cruce de estas por encima de los colectores, con una distancia mínima de 0,25 m medida entre los pianos horizontales tangentes. En el diseño se debe verificar que el punto de cruce evite la cercanía a las uniones de las tuberías de agua para minimizar el riesgo de contaminaci6n del sistema de agua de consumo humano. Si por razones de niveles disponibles no es posible proyectar el cruce de la forma descrita en el ítem anterior, será preciso diseñar una protecci6n de concreto en el colector, en una longitud de 3 m a cada lado del punto de cruce. La red de aguas residuales no debe ser profundizada para atender predios con cota de solera por debajo del nivel de vía. En los casos en que se considere necesario brindar el servicio 25 | P á g i n a para estas condiciones, se debe realizar un análisis de la conveniencia de la profundizaci6n considerando sus efectos en los tramos subsiguientes y comparándolo con otras soluciones. CONEXIÓN PREDIAL Diseño : Cada unidad de uso debe contar con un elemento de inspecci6n de fácil acceso a la empresa prestadora del servicio. Elementos de Conexión: Deberá considerar: • Elemento de reunión: Cámara de inspecci6n. • Elemento de conducci6n: Tubería con una pendiente mínima de 15 por mil. • Elementos de empalme o empotramiento: Accesorio de empalme que la permita descarga en caída libresobre la clave del tubo colector. Ubicación: La conexi6n predial de redes de aguas residuales, se ubicara a una distancia entre 1,20 my 2,00 m del límite izquierdo o derecho de la propiedad. Diámetro: El diámetro mínimo de la conexi6n será de 100mm. 3.5. Componentes de las redes de alcantarillado. Los componentes principales de las redes que integran los alcantarillados, son las siguientes: a) Red de atarjeas. b) Subcolectores. c) Colectores. d) Emisores. 26 | P á g i n a 3.5.1. Red de Atarjeas. La red de atarjeas tiene por objeto recolectar y transportar las descargas de aguas residuales domesticas, comerciales e industriales, para conducir los caudales acumulados hacia los colectores, interceptores ó emisores. Esta red esta constituida por un conjunto de tuberías por las que circulan las aguas residuales. El ingreso del agua a las tuberías es paulatino a lo largo de la red, acumulándose los caudales, lo que da lugar a ampliaciones sucesivas de la sección de los conductos en la medida en que se incrementan los caudales. De esta manera se obtienen los mayores diámetros en los tramos finales de la red. La red se inicia con la descarga domiciliaria ó albañal a partir del paramento exterior de las edificaciones; el diámetro del albañal en la mayoría de los casos es de 15 cm (6”), siendo éste el mínimo aceptable. La conexión entre albañal y atarjea debe ser hermética. A continuación, se tienen las atarjeas, localizadas generalmente al centro de las calles, las cuales van recogiendo las aportaciones de los albañales. En general, su diseño debe seguir la pendiente natural del terreno, siempre y cuando cumpla con los límites máximos y mínimos de velocidad y la condición mínima de tirante. La estructura típica de liga entre dos tramos de la red es el pozo de visita, que permite el acceso del exterior para su inspección y maniobras de limpieza. Las uniones de la red de atarjeas con los pozos de visita deben ser herméticas, utilizando mangas de empotramiento. Los pozos de visita deben localizarse en todos los cruceros, cambios de dirección, pendiente, diámetro y para dividir los tramos que exceden una longitud máxima de 80 m; 27 | P á g i n a distancia establecida por este Organismo para facilitar las maniobras de mantenimiento y limpieza de las redes. 3.5.2. Subcolectores Colectores e Interceptores. Sub-Colector: Es la tubería que recibe las aguas negras de las atarjeas para después conectarse a un colector. Su diámetro generalmente es menor a 61cm por lo que no es necesario utilizar madrinas. Colector: Es la tubería que recoge las aguas negras de las atarjeas. Puede terminar en un interceptor, en un emisor ó en la planta de tratamiento. No es admisible conectar los albañales directamente a un colector; en estos casos el diseño debe prever atarjeas paralelas a los colectores. Interceptor: Son las tuberías que interceptan las aportaciones de aguas negras de dos o mas colectores y terminan en un emisor o en la planta de tratamiento. 3.5.3. Emisores. Emisor es el conducto que recibe las aguas de uno o más colectores ó interceptores, no recibe ninguna aportación adicional (atarjeas o descargas domiciliarias) en su trayecto y su función es conducir las aguas negras a la planta de tratamiento. También se le denomina emisor al conducto que lleva las aguas tratadas (efluente) de la planta de tratamiento al sitio de descarga. Por razones de economía, los colectores, interceptores y emisores deben tender a ser una replica subterránea del drenaje superficial natural. El escurrimiento debe ser por gravedad, excepto en condiciones muy particulares donde se requiere el bombeo. A continuación se describen brevemente cada uno de ellos. 28 | P á g i n a a) Emisores a gravedad: Las aguas negras de los emisores que trabajan a gravedad generalmente se conducen por tuberías o canales, o bien por estructuras diseñadas especialmente cuando las condiciones de proyecto (gasto, profundidad, etc.) lo ameritan. Lineamientos Técnicos para Factibilidades, siapa cap. 3 alcantarillado sanitario febrero 2014 hoja 5 de 38 b) Emisores a presión: Cuando la topografía no permite que el emisor sea a gravedad, en parte o en su totalidad, será necesario recurrir a un emisor a presión. También la localización de la planta de tratamiento o del sitio de vertido, puede obligar a tener un tramo de emisor a bombeo. En estos casos es necesario construir una estación de bombeo para elevar el caudal de un tramo de emisor a gravedad, a otro tramo que requiera situarse a mayor elevación o bien alcanzar el nivel de aguas máximas extraordinarias del cuerpo receptor, en cuyo caso el tramo de emisor a presión puede ser desde un tramo corto hasta la totalidad del emisor. El tramo a presión debe ser diseñado hidráulicamente debiendo estudiarse las alternativas necesarias para establecer su localización más adecuada, tipo y clase de tubería, así como las características de la planta de bombeo y la estructura de descarga. En casos particulares, en los que existan en la localidad zonas sin drenaje natural, se puede utilizar un emisor a presión para transportar el agua negra del punto más bajo de esta zona, a zonas donde existan colectores que drenen por gravedad. 29 | P á g i n a 3.5.4. Modelos de Configuración de Alcantarillados. 1.3.4.1. Modelos de configuración de atarjeas No existe una regla general para el trazo de una red de alcantarillado, ya que se debe ajustar casi siempre a la topografía de cada lugar. Sin embargo, a continuación, se presentan algunos tipos de trazos que pueden ser utilizados como guías: a.Trazo en bayoneta. Se denomina así al trazo que iniciando en una “cabeza” o inicio de atarjea tiene un desarrollo en zigzag ó en escalera Las ventajas de utilizar este tipo de trazo son reducir el número de cabezas de atarjeas y permitir un mayor desarrollo de las atarjeas, incrementando el número de descargas para facilitar que los conductos adquieran un régimen hidráulico establecido, logrando con ello aprovechar adecuadamente la capacidad de cada 30 | P á g i n a uno de los conductos. Sin embargo, la dificultad que existe en su utilización es que el trazo requiere de terrenos con pendientes más ó menos estables y definidas. Este trazo se recomienda para alcantarillas en donde existan terrenos muy planos en donde resultan velocidades de flujo muy bajas. b) Trazo en peine. Es el trazo que se forma cuando existen varias atarjeas con tendencia al paralelismo, empiezan su desarrollo en una cabeza de atarjea descargando su contenido en una tubería común de mayor diámetro perpendicular a ellas. Ventajas: -Se garantizan aportaciones rápidas y directas de las cabezas de atarjeas a la tubería común de cada peine, y de estas a los colectores, propiciando que se presente rápidamente un régimen hidráulico establecido. -Se tiene una amplia gama de valores para 31 | P á g i n a las pendientes de las cabezas de atarjeas, lo cual resulta útil en el diseño cuando la topografía es muy irregular. Desventajas: -Debido al corto desarrollo que generalmente tienen las atarjeas iniciales antes de descargar a un conducto mayor, en la mayoría de los casos aquellas trabajan por debajo de su capacidad, ocasionando que se desaproveche parte de dicha capacidad. c) Trazo combinado Corresponde a una combinación de los dos trazos anteriores y a trazos particulares obligados por los accidentes topográficos de la zona. Aunque cada tipo de trazo tiene ventajas y desventajas particulares respecto a su uso, el modelo de bayoneta tiene cierta ventaja sobre otros modelos, en lo que se refiere al aprovechamiento de la capacidad de las tuberías. Sin embargo, este no es el único punto que se considera en la elección del tipo de 32 | P á g i n a trazo, pues depende fundamentalmente de las condiciones topográficas del área en estudio. 1.3.4.2. Modelos de Configuración para Colectores, Interceptores y Emisores. Para recolectar las aguas residuales de una localidad, se debe seguir un modelo de configuración de bayoneta, peine o combinado para el trazo de los colectores, interceptores y emisores el cual fundamentalmente depende de: a) La topografía predominante. b) El trazo de las calles. c) El o los sitios de vertido. d) La disponibilidad de terreno para ubicar la planta o plantas de tratamiento En todos los casos deben de realizarse los análisis de alternativas que se requieran, tanto para definir los sitios y números de bombeos a proyectar, como el número de plantas de tratamiento y sitios de vertido, con objeto de asegurar el proyecto de la alternativa técnico-económica más adecuada, con lo cual se elaboran los planos generales y de alternativas. 3.5.5. Estructuras sanitarias accesorias. Las obras accesorias usadas para el mantenimiento y operación del sistema de alcantarillado son: I. Descarga domiciliaria II. Pozos de visita III. Estructuras de caída IV. Sifones invertidos (solo con autorización de este Organismo) V. Cruces elevados 33 | P á g i n a VI. Cruces con carreteras y vías de ferrocarril VII. Cruces con ríos, arroyos o canales. VIII. Cárcamos de bombeo (solo con autorización de este Organismo) Los cárcamos de bombeo solo se aprobaran por este organismo operador cuando ésta sea la única opción técnica viable y el constructor será el único responsable de su construcción. Trasladando a los condóminos la obligatoriedad de la operación y mantenimiento. I. Descarga domiciliaria. La descarga domiciliaria o "albañal exterior", es una tubería que permite el desalojo de las aguas servidas, de las edificaciones a la atarjea. La descarga domiciliaria se inicia en un registro principal, localizado en el área de la banqueta, provisto de una tapa de cierre hermético que impide la salida de malos olores, con un diámetro mínimo de 30cm, una profundidad mínima de 60cm y una pendiente mínima del 2%, se conecta a la atarjea por medio de un codo de 45° y un slant o una silleta dependiendo del material utilizado. Se debe garantizar que la conexión del albañal a la atarjea sea hermética. Dependiendo del tipo de material de la atarjea o colector, se debe de seleccionar de preferencia el mismo material en la tubería de albañal y en las piezas especiales, así como el procedimiento de conexión correspondiente. La tubería y todas las piezas de conexión de las descargas domiciliarias deben cumplir con las especificaciones y métodos de prueba establecidos en la NOM-001-CNA-1995. 34 | P á g i n a A continuación, se describen los procedimientos de instalación y de las piezas utilizadas en las diferentes conexiones domiciliarias según el tipo de material: La cantidad de las descargas instaladas deben ser las indicadas en el proyecto autorizado por este Organismo y deberán cumplir con las siguientes especificaciones: Cada vivienda debe tener instalada una descarga domiciliaria integrada por una silleta, un codo de 45º y un tubo o albañal exterior de un diámetro mínimo de 15 cm (6”), La tubería en donde se instalarán las descargas domiciliarias debe estar instalada al centro de la vialidad y respetar un colchón mínimo al arrastre del tubo de 1.50 M con respecto al nivel de piso terminado de la vialidad en tuberías de hasta 30 cm (12”) de diámetro. La silleta y el codo debe corresponder al tipo y al diámetro de la tubería, y las conexiones deben presentar una unión hermética con el tubo. 35 | P á g i n a La silleta debe estar instalada con inclinación en sentido a favor del flujo de la línea. Los albañales deben estar alojados en zanja y correctamente alineadas al centro de la misma, con una pendiente mínima del 2%. En todos los caso se deben utilizar abrazaderas o cinturones para sujetar la silleta a demás de haber colocado el cementante correspondiente para el tipo de tuberías que se están utilizando. Todas las puntas de los albañales deben tener colocados tapones para realizar la prueba de hermeticidad de la tubería. En cada una de las viviendas se deberá construir un registro domiciliario sobre la banqueta, antes de entroncarse a la red. Todas las piezas de conexión y la tubería no deben presentar agrietamientos y/o reparaciones a base de pegamentos u otros materiales. En tubería de Poli-cloruro de vinilo (PVC). En este tipo de conexión, se utiliza una silleta de PVC a 45 grados con campana (para unir con anillo) y extremo de apoyo para unir a la atarjea o colector y un codo de 45 grados con espiga y campana para su acoplamiento al albañal con anillo de hule. La silleta se acopla a la atarjea por cementación y deberá ser sujetada por medio de un par de abrazaderas o cinturones de material resistente a la corrosión; por su parte la silleta está provista de un anillo de hule con el que se logra la hermeticidad con la atarjea. Existe la posibilidad de utilizar "y" reducidas 36 | P á g i n a en lugar de silletas, pero se requiere conocer, antes de instalar las atarjeas, donde se conectarán las descargas domiciliarias. b) En tubería de Polietileno de alta densidad (PEAD) Se utiliza un "slant" o silleta a 45 grados y un codo a 45 grados. La unión entre el albañal y la atarjea cuando el sistema está seco, se realiza soldando el "slant" (fabricado del mismo material) a la atarjea con soldadura de polietileno en aporte o electrofusión o termofusión; cuando el sistema está en operación o el nivel freático está superficial, se debe emplear una silleta de polietileno, la cual se sujeta con una abrazadera. En este caso la silleta se asienta sobre un empaque de neopreno. 37 | P á g i n a II. Pozos de visita. Son estructuras que permiten la inspección, ventilación y limpieza de la red de alcantarillado. Se utilizan generalmente en la unión de varias tuberías y en todos los cambios de diámetro, dirección y pendiente. Los materiales utilizados para la construcción de los pozos de visita deben asegurar la hermeticidad de la estructura y la conexión con la tubería. Pueden ser construidos en el lugar o prefabricados, su elección dependerá de un análisis económico. En todos los tipos de pozos de visita, las tapas deberán ser de fundición dúctil y del tipo ciega, ventiladas (exclusivamente para pluvial, perforadas) con mecanismo de apertura-cierre. Se deberán construir a una distancia máxima de separación de 80 m para facilitar las operaciones de inspección y de mantenimiento de la red. Se construyen de tabique, concreto reforzado o de mampostería de piedra, junteado con mortero cemento-arena en proporción 1:4, de un espesor mínimo de 28cm a cualquier profundidad (ver esquema). 38 | P á g i n a Este tipo de pozos se deben aplanar exterior e interiormente con mortero cemento-arena 1:3 mezclado con impermeabilizante para evitar la contaminación y la entrada de aguas freáticas; el interior del pozo deberá ser con acabado pulido, y el exterior con acabado apalillado de un espesor mínimo de 1 cm. El pozo deberá disponer de escalones de 60 cm de largo, separados a cada 40 cm a partir del nivel de piso terminado del banquetón del pozo, debidamente empotrados y separados a 15 cm del muro. El material del escalón deberá ser resistente a la corrosión, antiderrapante y rígido; pudiendo ser de acero inoxidable, fibra de vidrio reforzada o alma de acero, fierro fundido (con recubrimiento anticorrosivo) o de polietileno de alta densidad (PEAD), de un espesor mínimo de 3/4” (Ø) Se deberán instalar mangas de empotramiento a todos los tipos de pozos de visita para asegurar una conexión hermética con la tubería, así como para garantizar la hermeticidad del sistema de conducción sanitario. Clasificación de los pozos de visita construidos en el lugar: pozos comunes pozos caja pozos caja de unión pozos caja de deflexión a) Pozos comunes. Los pozos de visita comunes están formados por una chimenea de tabique de forma cilíndrica en la parte inferior y troncocónica en la parte superior. La cimentación de estos pozos puede ser de mampostería o de concreto. En terrenos suaves se construye de concreto armado aunque la chimenea sea de tabique. 39 | P á g i n a En cualquier caso, las banquetas del pozo pueden ser de tabique o piedra. Todos estos elementos se juntean con mortero cemento-arena, con aditivo impermeabilizante. Un brocal de hierro dúctil que cubre la boca. El piso es una plataforma en la cual se localizan canales (medias cañas) que prolongan los conductos. Una escalera de peldaños empotrados en las paredes del pozo permite el descenso y ascenso del personal encargado de la operación y el mantenimiento del sistema. Los pozos de visita comunes tienen un diámetro interior de 1.2 m, se utilizan con tubería de hasta 61 cm de diámetro, con entronques de hasta 45 cm de diámetro y permiten una deflexión máxima en la tubería de 90 grados. 40 | P á g i n a b) Pozos caja. Los pozos caja están formados por el conjunto de una caja de concreto reforzado y una chimenea de tabique similar a la de los pozos comunes. Su sección transversal horizontal tiene forma rectangular o de un polígono irregular. 41 | P á g i n a Sus muros así como el piso y el techo son de concreto reforzado, arrancando de éste último la chimenea que al nivel de la superficie del terreno, termina con un brocal y su tapa, ambos de hierro dúctil. Generalmente a los pozos cuya sección horizontal es rectangular, se les llama simplemente pozos caja. Estos pozos no permiten deflexiones en las tuberías. Existen tres tipos de pozos caja; el tipo 1 se utiliza en tuberías de 0.76 a 1.07 m de diámetro con entronques a 45 grados con tuberías de hasta 0.60 m de diámetro; el tipo 2, que se usa en tuberías de 0.76 a 1.22 m de diámetro con entronques a 45 grados con tuberías de hasta 0.76 m de diámetro; y el tipo 3, el cual se utiliza en diámetros de 1.52 a 1.83 m con entronques a 45 grados con tuberías de hasta 0.76 m de diámetro. c) Pozos caja de unión. Se les denomina así a los pozos caja de sección horizontal en forma de polígono irregulares. Estos pozos no permiten deflexiones en las tuberías. Existen dos tipos de pozos caja unión: el tipo 1, se utiliza en tuberías de hasta 1.52 m de diámetro con entronques a 45 grados de tuberías hasta de 1.22 m de diámetro; y el tipo 2, el cual se usa en diámetros de hasta 2.13 m con entronques a 45 grados de tuberías hasta de 1.52 m de diámetro. d) Pozos caja de deflexión. Se les nombra de esta forma a los pozos caja a los que concurre una tubería de entrada y tienen sólo una de salida con un ángulo de 45 grados como máximo. Se utilizan en tuberías de 1.52 a 3.05 m de diámetro 42 | P á g i n a 1) Pozos prefabricados de concreto. La estructura de este tipo de pozos está constituida por un tubo de concreto de altura variable con tapa inferior y un cono concéntrico de 0.6 m de altura y 0.6 m de diámetro superior. La profundidad de instalación para un pozo de este tipo es adaptable a las necesidades del proyecto, ya que se pueden unir dos o mas segmentos de tubo de longitud de 2.5 m (acoplados con junta hermética mediante el empleo de anillos de hule). Este tipo de pozos se fabrican con las preparaciones necesarias para poder conectarse a las tuberías de la red de alcantarillado, mediante el empleo de anillo de hule en las uniones. Cumpliendo con la 43 | P á g i n a acreditación de la empresa que los construye presentando la certificación de la misma ante los organismos correspondientes 44 | P á g i n a Los pozos de concreto están sellados en su base con una tapa del mismo material. La tapa de la parte superior de los pozos puede ser prefabricada o construida en el lugar. El pozo de visita se deberá desplantar sobre una plantilla bien compactada con un espesor mínimo de 10 cm. Donde el nivel freático es alto y existe peligro de supresión, el pozo de visita se debe asentar sobre una base de concreto para asegurar su posición. Todas las preparaciones de entrada y salida se colocan en el pozo según las especificaciones que se proporcionen al fabricante. Actualmente se fabrica el pozo de visita común con un diámetro interior de 1.2 m y se usa para unir tuberías de 0.2 a 0.61 m con entronques de hasta 0.45 m de diámetro. II) Estructuras de caída. Por razones de carácter topográfico o por tenerse elevaciones obligadas para las plantillas de algunas tuberías, suele presentarse la necesidad de construir estructuras que permitan efectuar en su interior los cambios bruscos de nivel. a) Caídas libres: Se permiten caídas hasta de 0.50 m dentro del pozo sin la necesidad de utilizar alguna estructura especial 45 | P á g i n a b) Pozos con caída adosada: Son pozos de visita comunes, a los cuales lateralmente se les construye una estructura que permite la caída en tuberías de 0.20 y 0.25m Ø con un desnivel hasta de 2.00 m. c) Pozos con caída con deflector: Son pozos constituidos también por una caja y una chimenea de tabique, a los cuales en su interior se les construye una pantalla que funciona como deflector del caudal que cae. Se construyen para tuberías de 0.30 a 0.76 m de diámetro y con un desnivel hasta de 1.50 m. 46 | P á g i n a d) Estructuras de caída escalonada: Son estructuras con caída escalonada cuya variación es de 0.50 en 0.50 m hasta llegar a 2.50 m (cinco tramos) como máximo, que están provistas de dos pozos de visita en los extremos, entre los cuales se construye la caída escalonada; en el primer pozo, se localiza la plantilla de entrada de la tubería, mientras que en el segundo pozo se ubica su plantilla de salida. Este tipo de estructuras se emplea en tuberías con diámetros desde 0.91 hasta de 2.44 m. 47 | P á g i n a IV) Sifones invertidos. Cuando se tienen cruces con alguna corriente de agua, depresión del terreno, estructura, tubería o viaductos subterráneos, que se encuentren al mismo nivel en que debe instalarse la tubería, generalmente se utilizan sifones invertidos. Estos deberán ser autorizados por el organismo operador, a través de las áreas técnicas y operativas. En su diseño se deben tomar en cuenta lo siguientes conceptos: Velocidad mínima de escurrimiento de 1.20 m/s para evitar sedimentos. Analizar la conveniencia de emplear varias tuberías a diferentes niveles, para que, de acuerdo a los caudales por manejar, se 48 | P á g i n a obtengan siempre velocidades adecuadas. La primera tubería tendrá capacidad para conducir el gasto mínimo de proyecto. En caso de que el gasto requiera una sola tubería de diámetro mínimo de 20 cm, se acepta como velocidad mínima de escurrimiento la de 0.60 m/s. Se deben proyectar estructuras adecuadas (cajas), tanto a la entrada como a la salida del sifón, que permitan separar y encauzar los caudales de diseño asignados a cada tubería, así como espacio para maniobrar en las funciones de mantenimiento requerido por la estructura. Se deben colocar rejillas en una estructura adecuada, aguas arriba del sifón, para detener objetos flotantes que puedan obstruir las tuberías del sifón. V) Cruces elevados. Cuando por necesidad del trazo se tiene que cruzar una depresión profunda como es el caso de algunas cañadas o barrancas de poca anchura, generalmente se logra por medio de una estructura que soporta la tubería. La tubería puede ser de acero o polietileno y la estructura por construir puede ser un puente ligero de acero o concreto, según sea el caso. La tubería para el paso por un puente vial, ferroviario o peatonal, debe ser de acero y estar suspendida del piso del puente por medio de soportes que eviten la transmisión de las vibraciones a la tubería, la cual debe colocarse en un sitio que permita su protección y su fácil inspección o reparación. A la entrada y a la salida del puente, se deben construir cajas de inspección o pozos de visita. VI) Cruces subterráneos con carreteras y vías de ferrocarril. 49 | P á g i n a Para este tipo de cruzamientos, la práctica común es usar tubería de acero con un revestimiento de concreto. En algunos casos el revestimiento se coloca únicamente para proteger a la tubería de acero del medio que la rodea. En otros casos se presenta la solución en que la tubería de acero es solo una camisa de espesor mínimo y la carga exterior la absorbe el revestimiento de concreto reforzado, en forma de conducto rectangular. El tipo de cruce elegido debe contar con la aprobación de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) En los cruces ferroviarios una solución factible cuando el diámetro de la tubería de alcantarillado es menor o igual a 30 cm, es introducir la tubería dentro de una camisa formada por un tubo de acero hincado previamente en el terreno, el cual se diseña para absorber las cargas exteriores. Este tipo de cruces debe construirse de acuerdo a las especificaciones de los FFCC, quienes deben de aprobar el proyecto. VII) Cruces subterráneos con ríos, arroyos o canales. En este tipo de cruzamientos debe considerarse especial atención en desplantar el cruzamiento a una profundidad tal que la erosión de la corriente no afecte a la estabilidad de éste. Este tipo de cruzamiento subterráneo se recomienda hacerlo con tubería de acero, revestida de concreto simple o reforzado, según lo marque el diseño correspondiente. Se considera una buena práctica colocar sobre el revestimiento en forma integral un lavadero de concreto que siga las curvas de nivel del cauce para no alterar el régimen de la corriente. Este revestimiento que se menciona servirá para atracar a la tubería. En algunas ocasiones cuando no existe el peligro muy marcado de lo que pueda representar la erosión de la corriente, el lavadero de concreto puede sustituirse por otro, construido con material de la región como mampostería de piedra o zampeado de piedra o bien únicamente esta última, pero colocada en forma suelta con dimensión promedio de 60 cm, pero conservando el diseño de 50 | P á g i n a colocar a la tubería dentro del revestimiento de concreto simple o reforzado. La tubería debe ser debidamente anclada por medio de atraques de concreto para impedir su deslizamiento por socavación del fondo del río o arroyo. VIII) Estaciones de bombeo. Las estaciones de bombeo son instalaciones integradas por infraestructura civil y electromecánica, destinadas a transferir volúmenes de aguas residuales o tratadas de un determinado punto a otro para satisfacer ciertas necesidades. Las instalaciones civiles y electromecánicas básicas de una estación típica de bombeo son las siguientes: Cárcamo de bombeo. Subestación eléctrica. Equipo de bombeo. Motor Eléctrico. Controles Eléctricos. Arreglo de la descarga. (Múltiple). Equipo de maniobras. Los cárcamos de bombeo solo se ejecutarán cuando ésta sea la única opción viable, y el constructor será el único responsable de su construcción, operación y mantenimiento. 3.5.6. Sitios de Vertido. La disposición final de las aguas residuales se puede llevar a cabo en diversas formas, que complementan por medio de los procesos naturales, el trabajo que efectúan las plantas de tratamiento. Es importante señalar que todos los vertidos sin tratamiento son de manera provisional. A continuación se describen los sitios más comunes de disposición de aguas tratadas: 51 | P á g i n a a) Vertido en corrientes superficiales. No se aceptara vertidos a corrientes superficiales a menos que previa a su descarga exista el tratamiento del referido vertido en conformidad con la normatividad de la CONAGUA. b) Vertido en Terrenos. Se lleva a cabo para utilizar las aguas residuales tratadas bajo la norma NOM-003-SEMARNAT-1997 para riego de áreas verdes ó con fines recreativos. La información determinante que se requiere para elegir el sitio de vertido es la siguiente: A.- Gasto mínimo y máximo de aguas servidas que entrega el emisor. B.- Tipo de suelo. C.- Permeabilidad del terreno y factibilidad para drenarlo. D.- Elevación del nivel freático. E.- Topografía del terreno ligada a la del emisor de descarga. Cuando el emisor corresponda a la tubería, su plantilla debe ser lo más superficial que sea posible en la descarga, garantizando un colchón mínimo de 60 cm a lomo de tubo para tuberías de hasta 45 cm de diámetro, siempre y cuando no se tenga la acción de cargas vivas. La elevación de la descarga debe ser tal que permita el vertido a terrenos por gravedad. El agua residual tratada para irrigación se puede utilizar para regar pastizales, huertos de naranjos, limoneros, nogales y los jardines de parques públicos, siempre y cuando cumpla con la NOM-003-SEMARNAT-1997. Si la disposición final se hace para riego, en cultivo de hortalizas se debe de evitar su uso. 52 | P á g i n a 3.6. Consideraciones básicas de diseño y cálculo. Para el diseño y cálculo de los sistemas de alcantarillado, deberán considerarse los siguientes aspectos: 3.6.1. Topografía. El diseño de la red de atarjeas debe adecuarse a la topografía de la localidad, siguiendo alguno de los modelos de configuración de red de atarjeas descritos anteriormente. La circulación del agua debe ser por gravedad y las tuberías seguirán en lo posible la pendiente del terreno. En el caso de que existan en la localidad zonas sin drenaje natural, la circulación del agua en la red de atarjeas también deberá ser por gravedad; el agua residual tendrá que recolectarse en un cárcamo de bombeo localizado donde el colector tenga la cota dé plantilla mas baja para después enviarla mediante un emisor a presión a zonas de la red de atarjeas o colectores que drenen naturalmente. 3.6.2. Información básica a obtener. a) Planos Topográficos. Plano topográfico actualizado a escala 1:1,000 para líneas de conducción y/ó alejamiento, y a escala 1:2,000 para redes de agua potable y alcantarillado en zonas urbanas, con información producto de nivelación directa. El plano debe tener curvas de nivel equidistante a un metro y elevaciones de terreno en cruceros y puntos notables entre cruceros, como puntos bajos, puntos altos, cambio de dirección o pendiente y referenciado a las coordenadas (x), y, (z) UTM de la red geodésica nacional. 53 | P á g i n a El plano contendrá planta y perfil tratándose de líneas de conducción donde la planta deberá de contener los trazos de las calles y niveles de rasante a cada 20 metros, en caso de ser necesario, perfiles longitudinales de las calles con escalas en horizontal 1:1000 y en vertical 1:100 .y en los casos de la red en zonas especificas deberá tener las características hidráulicas de operación de las líneas en cada uno de los cruceros. b) Planos de Pavimentos y Banquetas. Debe anotarse su tipo y estado de conservación, además, indicar la profundidad del nivel freático, clasificación del terreno en porcentajes del tipo de material por excavar, localizando los sondeos efectuados c) Plano actualizado de la red (en caso de ser necesario). En el caso que se vaya a desarrollar una ampliación o una rehabilitación de una red existente, se debe indicar la longitud de los tramos de tuberías, sus diámetros, el material de que están construidas, estado de conservación, elevaciones de los brocales y plantillas de entrada y salida de las tuberías en los pozos de visita, identificar las obras accesorias de la red, las estructuras de descarga actual, los sitios de vertido y el uso final de las aguas residuales. d) Plano de Uso Actual de Suelo. Se deben localizar las diferentes zonas habitacionales con sus diferentes densidades de población, las zonas comerciales, zonas industriales, zonas públicas y las áreas verdes. 54 | P á g i n a 3.6.3. Cálculo de Gastos para diseño de la Red. Los gastos de diseño de aguas residuales que se consideran en los proyectos de alcantarillado sanitario son: el gasto medio, mínimo, máximo instantáneo y máximo extraordinario. Los tres últimos se determinan a partir del primero. El sistema de alcantarillado sanitario, debe construirse herméticamente por lo que no se adicionará al caudal de aguas residuales el volumen por infiltraciones. 3.6.4. Variables Hidráulicas. a) Velocidades. a.1) Velocidad mínima. La velocidad mínima se considera aquella con la cual no se permite depósito de sólidos en las atarjeas que provoquen azolves y taponamientos. La velocidad mínima permisible es de 0.6 m/s, considerando el gasto mínimo calculado. Adicionalmente, debe asegurarse que el tirante calculado bajo éstas condiciones tenga un valor mínimo de 1.0 cm en casos de pendientes fuertes y de 1.5 cm en casos normales. a.2) Velocidad máxima. La velocidad máxima es el límite superior de diseño con el cual se trata de evitar la erosión de las 55 | P á g i n a paredes de las tuberías y estructuras. La velocidad máxima permisible para los diferentes tipos de material se muestra en la Tabla 3.1. Para su revisión se utiliza el gasto máximo extraordinario calculado. b) Pendientes. El objeto de establecer límites mínimos y máximos en los valores de las pendientes es para evitar hasta donde sea posible el azolve y la erosión de las tuberías. Las pendientes de las tuberías deberán seguir hasta donde sea posible el perfil del terreno, con objeto de tener excavaciones mínimas, pero tomando en cuenta las restricciones de velocidad y de tirantes mínimos del apartado anterior y la ubicación y topografía de los lotes a los que se dará servicio. En los casos especiales en donde la pendiente del terreno sea muy fuerte, es conveniente que para el diseño se consideren tuberías que permitan velocidades altas, y se debe hacer un estudio técnico-económico de tal forma que se pueda tener sólo en casos extraordinarios, deberá presentar diseño a detalle para valoración técnica – operativa. 56 | P á g i n a En la Tabla. 3.2 aparecen las pendientes mínimas recomendadas para tuberías de PVC para alcantarillado. Estas pendientes podrán modificarse en casos especiales y previo análisis y justificación para cada caso. c) Diámetros. c.1) Diámetro mínimo. La experiencia en la conservación y operación de los sistemas de alcantarillado sanitario a través de los años, ha demostrado que para evitar obstrucciones el diámetro mínimo en las tuberías debe ser de 25cm (10”) c.2) Diámetro seleccionado. El diámetro seleccionado estará en función de los resultados del cálculo descrito en el inciso 3.5.5. 3.6.5. Cálculo Hidráulico. a) Fórmulas para el diseño. 57 | P á g i n a En las tuberías de la red de atarjeas solo debe presentarse la condición de flujo a superficie libre. Para simplificar el diseño se consideran condiciones de flujo establecido. a.1) Fórmula de la continuidad. La fórmula de continuidad para un escurrimiento continuo permanente es: Q=VA…………………………………….… (1) Donde: Q =Es el gasto en m3 /s. V =Es la velocidad en m/s. A= Es el área transversal del flujo en m2. a.2) Fórmula de Manning. Para el cálculo hidráulico del alcantarillado se utiliza la fórmula de Nanning: ……………………………………...……(2) 𝑉= 1 2 1 . 𝑟 3. 𝑆 2 𝑛 Donde: V= Es la velocidad en m/s. r =Es el radio hidráulico, en m. S =Es la pendiente del gradiente hidráulico, adimensional. n =Es el coeficiente de fricción. El radio hidráulico se calcula con la siguiente fórmula: r = A / Pm Donde: A =Es el área transversal del flujo, en m2 P= Es el perímetro mojado, en m. 58 | P á g i n a Los cálculos hidráulicos podrán realizarse manualmente o por medio de sistemas computacionales. CONCLUSIONES. BIBLIOGRAFÍA (2022). Obtenido de SERVESTACIO: https://serveiestacio.com/blog/tubos-de-pvc-usos-ycaracteristicas-basicas/ Bizkaia. (2018). Historia de las tuberias de PVC . SOLUVENT WINDOW SOLUTIONS, https://soluvent.com/. ESTACIO, S. (2022). SERVIE ESTACIO. Obtenido de SERVIE ESTACIO: https://serveiestacio.com/blog/tubos-de-pvc-usos-y-caracteristicas-basicas/ Sanitario, A. (2014). CRITERIOS Y LINEAMIENTOS TÉCNICOS PARA FACTIBILIDADES. En C. 3. SANITARIO, CAP. 3 ALCANTARILLADO SANITARIO (págs. 1-38.). Lineamientos Técnicos para Factibilidades, SIAPA . 59 | P á g i n a
