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En Tuberías… somos la mejor opción. Página No. 2

¿Quiénes Somos?

Somos una empresa mexicana dedicada a la fabricación de Tubería de Polietileno, con una trayectoria de casi veinte años en el ramo de la comercialización de artículos para instalaciones hidráulicas y sanitarias.

Tenemos el firma propósito de

crear el mejor producto del mercado que cumpla con las normas nacionales e internacionales, para garantizar a nuestros clientes, un producto de calidad que le brinde total confiabilidad a precios competitivos para sus obras hidro- sanitarias, sin dejar a un lado la importancia del cuidado de nuestro medio ambiente.

Estamos integrados por gente

con experiencia, comprometida con la calidad y el servicio al cliente lo cuál, nos permite ofrecer nuestros productos y servicios a constructoras, organismos operadores de agua potable y alcantarillado, dependencias públicas y privadas, así como al público en general de todo el País.

El polietileno es reconocido por clientes, ingenieros y consultores como el material de tuberías ideal para muchas aplicaciones de conducción por gravedad o a presión, desde redes de agua, alcantarillados sanitarios, proyectos de rehabilitación, proyectos pluviales, así como en aplicaciones marinas.

Reconocemos las necesidades del cliente por diámetros grandes, que sean, a su vez, ligeros y gran resistencia estructural. Brindar una diversidad de grados de hermeticidad, logrando inclusive sistemas presurizados además de contar con todos los accesorios para sus aplicaciones. Es por eso que Sadmx cubre esas necesidades con la tubería única en México, la revolucionaria Sadmx HI-TEC.

El tubo Sadmx HI-TEC

proporciona en sus paredes las ventajas técnicas del equivalente al polietileno sólido pero con ahorros sustanciales en peso, combinando así la más grande eficiencia en la instalación y al mejor precio.

El tubo Sadmx HI-TEC

representa la más avanzada tecnología en material y fabricación. Su estructura única ofrece una gama en diámetros y rigidez de anillo (RSC), dependiendo de los requerimientos del cliente. Las propiedades de la materia prima y la tecnología del producto han sido combinadas para proporcionar una tubería ligera con una capacidad estructural superior, dirigida a varias aplicaciones como el uso municipal, uso industrial, rehabilitaciones, carreteras y aplicaciones marinas.


INDICE GENERAL

CAPITULO I: ASTM F 984 4 “ESPECIFICACION PARA TUBERIA DE POLIETILENO DE DIAMETROS MAYORES PARA USO SANITARIO” CAPITULO II: INTEGRIDAD ESTRUCTURAL 15 2.1 INTRODUCCION 15 2.2 RESUMEN DE ASPECTOS ESTRUCTURALES 15 2.3 DIFERENCIAS ENTRE LA TUBERÍA FLEXIBLE Y LA TUBERÍA RIGIDA 16 2.4 LA NATURALEZA VISCO-ELASTICA DE LA TUBERIA SADMX HI-TEC 17 2.5 CRITERIO SOBRE EL DISEÑO 19 2.5.1 PROPIEDADES DE SECCION DE LA TUBERÍA 19 2.5.2 PROPIEDADES DEL MATERIAL 19 2.5.3 CONDICIONES PARA LA INSTALACION Y FACTORES DE SUELOS 20 2.5.3.1 Dimensiones de la Envoltura de Relleno- Ancho de zanja 20 2.5.3.2 Material y Compactación 21 2.5.4 COLOCACION DEL RELLENO 22 2.5.4.1 Encamado 22 2.5.4.2 Acostillado 24 2.5.4.3 Relleno Inicial 24 2.5.4.4 Relleno Final 24 2.5.5 ESPACIO DE SOPORTE 24 2.5.6 FLOTACION 25 2.5.7 CARGAS 25 2.5.7.1 Cargas Vivas (WL) 25 2.5.7.2 Cargas Muertas 26 2.6 LIMITES MINIMOS Y MAXIMOS DE PROFUNDIDAD 27 2.6.1 PROFUNDIDAD MINIMA EN APLICACIONES DE TRÁFICO 27 2.6.2 PROFUNDIDAD MAXIMA 28 2.7 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO 28 2.7.1 FLEXIBILIDAD EN TUBERIAS ENTERRADAS 28 2.7.2 ASEGURANDO LA RESISTENCIA 28 2.7.3 DISEÑO GRAFICO DE TUBOS 28 2.8 SENSIBILIDAD DE LA INSTALACION 29 2.8.1 FACTORES DE SEGURIDAD 29 2.8.2 ANCHO DE ZANJA 30 2.8.3 INTEGRIDAD DEL RELLENO 31 2.8.4 LIMITACIONES MAXIMAS Y MINIMAS DE PROFUNDIDAD 32 CAPITULO III: CONDICIONES FISICAS- RESISTENCIA QUIMICA Y A LA ABRASION 31 3.1 INTRODUCCION 32 3.2 RESISTENCIA ANTE CONDICIONES QUIMICAMENTE AGRESIVAS 32 3.3 DURABILIDAD BAJO CONDICIONES DE ABRASION 33 3.4 PRUEBAS DE RESISTENCIA A LA ABRASION 33 3.5 PRUEBAS COMBRINADAS DE ABRASION Y CORROSION QUIMICA 34 3.6 DURABILIDAD Y VIDA UTIL 35 3.7 VIDA UTIL 36 CAPITULO IV: CONCIDERACIONES HIDRAULICAS PARA TUBERIAS DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD 37 4.1 INTRODUCCION 38 4.2 RESUMEN DE ASPECTOS HIDRÁULICOS 38 4.3 CURVAS DE DESCARGA 38 4.4 METODO DE CONDUCCION 38


4.5 VELOCIDADES DE AUTOLIMPIEZA 40 4.6 CONSIDERACIONES SOBRE EL VALOR 41 CAPITULO V: PRÁCTICAS RECOMENDADAS PARA LA INSTALACION SADMX 43 5.1 RECEPCION Y MANIPULEO EN LA OBRA 44 5.1.1 INSPECCIÓN DEL MATERIAL 44 5.1.2 IDENTIFICACION DEL PRODUCTO 44 5.1.3 DESCARGA 44 5.1.4 ALMACENAMIENTO 44 5.1.5 COLOCACION EN LINEA DE LA TUBERIA 45 5.2 EXCAVACION Y RELLENO 45 5.2.1 EXCAVACION DE ZANJAS 45 5.2.2 PREPARACION DE LA FUNDACION 47 5.2.3 ENCAMADO (PLANTILLA) 47 5.2.4 COLOCACION Y UNION DE LA TUBERIA 47 5.2.5 ACOSTILLADO 47 5.2.6 RELLENO INICIAL 48 5.2.7 RELLENO FINAL 48 5.3 CARGAS DE CONSTRUCCION 48 5.4 EQUIPO DE COMPACTACION 49 5.4.1 MAQUINAS COMPACTADORA 49 5.4.2 PISONES 49 5.4.3 COMPACTADORES MECANICOS O “BAILARINES” 49 5.4.4 COMPACTADORES VIBRATORIOS 49 5.5 PROBLEMÁTICA DE ZANJAS 50 5.5.1 INSTALACIONES DE ZANJA ESTANDAR 50 5.6 MODIFICACIONES Y CONEXIONES EN EL CAMPO 51 5.6.1 CORTES DE TUBERIA 51 5.6.2 ACCESORIOS: CODOS Y TEE 51 5.6.3 ACOPLAMIENTOS 51 5.6.4 DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONEXIÓN 51 5.6.5 CONEXIONES A POZOS DE VISITA 52 5.6.6 POZOS DE VISITA 52 5.7 INSPECCION Y SISTEMAS DE PRUEBA 53 5.7.1 PRUEBA DE PRESION 53 5.8 RESUMEN 53


Una Norma Americana Designación: F 894 - 98ª

Especificación para Tubería de Polietileno de Diámetros Mayores para Uso Sanitario y Sistemas de Baja Presión

Esta norma se publica bajo la designación fija F 894; el número que le sigue indica el año en que se realizó la versión original o el año de revisión. El número en paréntesis indica el año de la última re-aprobación. El exponente (Є) indica un cambio editorial desde su última revisión o re-aprobación.

1. El alcance

1.1 Esta norma cubre los requisitos y métodos de prueba para los materiales, las dimensiones, el tipo de fabricación, la rigidez del anillo, la aspereza, los sistemas de unión, y la forma de marcar tuberías de grandes diámetros, 10 a 120 pulgadas (250 a 3050 milímetros) de diámetro interno, de polietileno (PE), con perfil de pared y fusionado a tope, con campana y espiga y otras formas de ensambles mecánicos, para ser utilizados en flujos de baja presión o por gravedad, así como para alcantarillados y drenajes.

Nota 1-La tubería fabricada para esta especificación se debe

instalar de acuerdo con la Norma D 2321 y con las recomendaciones del fabricante.

Nota 2- Para los propósitos de esta especificación, la baja presión se define como 50 pies (15.2 m) o menos de columna de agua.

1.2 Los valores, indicados en unidades de libra-pulgada,

deben ser considerados como el estándar. Los valores en paréntesis se proporcionan solamente como información.

1.3 La siguiente advertencia de los procedimientos de seguridad compete solamente a lo asociado con el método de la prueba, Sección 8, de esta especificación: Esta Norma no pretende tratar todos los temas de seguridad, si los hay, asociados a su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicación de medidas preventivas. 2. Documentos Referenciados 2.1 ASTM Standards: D 618 Practice for Conditioning Plastics and Electrical

Insulating Materials for Testing2

D 1600 Terminology for Abbreviated Terms Relating to Plastics2

D 2122 Test Method for Determining Dimensions of Thermoplastic Pipe and Fittings3

D 2321 Practice for Underground Installation of Thermoplastic Pipe for Sewers and Other Gravity–Flow Applications3

1 Esta especificación está bajo jurisdicción del Comité F-17 de la ASTM

sobre los Sistemas de Tuberías de Plástico y es responsabilidad directa del Subcomité F17.26 sobre las Tuberías de Base Olefin.

La edición actual fue aprobada el 10 de octubre de 1998. Publicada en marzo de 1999. Publicada originalmente como F 894 - 85. La última edición previa: F 894 - 98.

2 Libro de Publicaciones Anuales de los Estándares de la ASTM, vol. 08.01. 3Libro de Publicaciones Anuales de los Estándares de la ASTM, vol. 08.04.

D 2412 Test Method for Determination of External Loading Characteristics of Plastic Pipe by Parallel-Pipe Loading3

D 2657 Practice for Heat Joining of Polyolefin Pipe and Fittings3

D 2837 Test Method for Obtaining Hydrostatic Design Basis for Thermoplastic Pipe Materials3

D 3212 Specification for Joints for Drain and Sewer Plastic Pipes Using Flexible Elastomeric Seals3

D 3350 Specification for Polyethylene Plastics Pipe and Fittings Materials4

F 412 Terminology Relating to Plastic Piping Systems3 F 477 Specification for Elastomeric Seals (Gaskets) for Joining

Plastic Pipe3 F 585 Practice for Insertion of Flexible Polyethylene Pipe into

Existing Sewers3

2.2 Federal Standard: Fed. Std. No. 123 Marking for Shipment (Civil Agencies) 5 2.3 Military Standard: MIL-STD-129 Marking for Shipment and Storage 5 3. Terminología

3.1 Definiciones- Las definiciones están en conformidad con la Terminología F 412 y las abreviaturas están en conformidad con la Terminología D 1600, salvo especificación de lo contrario. La abreviatura para el polietileno es PE.

3.2 Definiciones de Términos Específicos a esta norma 3.2.1 perfil cerrado (CP)- un tubo de perfil y estructura de

pared, que presenta, esencialmente, superficies internas y externas lisas.

3.2.2 soldadura por extrusión(aporte) - una técnica de unión que es lograda aportando un fundido de resina de polietileno entre dos extremos de una superficie preparada.

3.2.3 perfil abierto (OP)- un tubo de perfil y estructura de pared que presenta una superficie interna esencialmente lisa con una superficie externa acanalada o corrugada.

3.2.4 perfil de pared- una tubería de estructura de pared que presenta una superficie esencialmente lisa en el interior pero incluye costillas u otras formas, que pueden ser sólidas o huecas, que ayudan a la tubería a evitar la deformación del diámetro (véase fig. 1).

4Libro de Publicaciones de Anuales de los Estándares de la ASTM, vol. 08.02. 5Disponible de la Standardization Documents Order Desk, Bldg. 4 Section D,

700 Robbins Ave., Philadelphia, PA 19111-5094, Attn: NPODS.


FIG. 1 Construcción Típica de una Tubería de Perfil de Pared PE

3.2.5 Constante de la rigidez del anillo (RSC)- Es el valor

obtenido dividiendo la carga paralela de la placa en libras por el pie de la longitud de la tubería, por la desviación resultante, en porcentaje, de 3 % de deflexión. La constante de la rigidez del anillo (RSC) que se utiliza en esta especificación para clasificar la tubería, es una medida de la resistencia a la deformación de la tubería a una carga puntual, así como la que es experimentada durante el manejo y la instalación. Una tubería debe resistir estas cargas lo suficientemente bien para permitir su instalación en los límites prescritos de la deformación.

4. Clasificaciones y usos 4.1 Usos –Los requerimientos de esta especificación se

destinan para proporcionar una tubería de conducción por gravedad y baja presión, adecuada para drenaje subterráneo o superficial para alcantarillado, agua superficial, y drenaje industrial.

Nota 3- Las líneas de descarga industrial se deben instalar solamente

bajo la aprobación específica del código gubernamental, u otra autoridad, y después de determinar la conveniencia del producto bajo el ambiente pronosticado, la temperatura, y otras condiciones de uso final. Los usuarios deben consultar al fabricante sobre la información requerida del producto.

4.2 Clasificaciones- Esta especificación abarca los productos

de tubería de PE de perfil de pared fabricados en cuatro clasificaciones estándar de la constante de la rigidez del anillo

(RSC), a saber 40, 63, 100, y 160. Éstas se refieren como RSC 40, RSC 63, RC 100, y RSC 160.

Nota 4-Otras clasificaciones de la RSC pueden ser suministradas,

según lo acordado entre el comprador y el fabricante, siempre y cuando el producto cumpla con las tolerancias dimensionales y los requisitos de prueba de esta norma.

4.3 Sistemas de Unión: 4.3.1 Campana y Espiga, junta con empaque. El sello es

afectado por un empaque comprimido entre la espiga y la campana de la tubería. (véase fig. 2).

4.3.2 Campana y Espiga, Tipo Soldadura de Extrusión - El sello es afectado por la soldadura de extrusión en extremos la tubería de la campana y la espiga (véase fig. 2).

4.3.3 Termofusión- Las uniones por termofusión están en conformidad con la Práctica D 2657. El sello es afectado por unión de los extremos de tubería fundidos bajo temperatura y presión controladas (véase fig. 3).

4.3.4 Unión a Tope con Material de Aporte- El sello de la tubería es efectuado aplicando material de aporte directamente en las caras donde se une un tramo de la tubería con otro. (véase fig. 4).

4.3.5 Otro- Donde estas conexiones son imprácticas o indeseables debido a los espacios, la distribución, u otros requerimientos, los métodos de ensamblan tales como bridar las puntas, conectores o coples integrales refrenados y otros, pueden ser utilizados. Los métodos propuestos se deben evaluar por el ingeniero en relación a su conveniencia.

5. Materiales 5.1 Materia Prima - La tubería será hecha de compuesto de

plástico de PE cumpliendo con los requerimientos de clasificación de celdas de PE 334433C (o E) o una clasificación de celdas mayor de acuerdo con la Norma D 3350. El material tendrá un diseño de base hidrostática establecido (HDB) de no menos que 1250 psi (8.6 MPa) para agua a 23°C (73.4°F) determinado en conformidad con el Método de Prueba D 2837.

Nota 5- Una fuente de recomendaciones del diseño de base

hidrostática (HDB) para materiales comerciales de tubería termoplástica es el PPI (Plastic Pipe Institue). Éstos son desarrollados basándose en el Método de Prueba D 2837 y de requisitos adicionales. Un listado de HDB’s recomendado y los criterios para el desarrollo se pueden obtener del PPI, una División de la Sociedad de la Industria Plástica, Suite 600K, 1801 K Street, NW, Washington, DC 20006-1301.

5.2 Otros Materiales para Tubería- Es posible utilizar

materiales distintos a aquellos especificados como materia prima como parte del perfil de construcción, por ejemplo, como alma para soportar la forma del perfil durante el proceso, siempre y cuando estos materiales sean compatibles con la materia prima

Empaque de neopreno (opcional)

Empaque de neopreno (opcional)

soldadura soldadura

CONSTRUCCION TIPICA DE LA JUNTA CON EMPAQUE DE NEOPRENO

Empaque de neopreno

Tubería

Empaque de neopreno

FIG. 2 Construcción Típica de Uniones de Soldadura de Extrusión

Detalle BEspiga

Detalle ACampana

D = Diámetro internoW = Espesor mínimo de la pared del ductoTd = Espesor de campana

CONSTRUCCION TIPICA DE UN PERFIL CERRADO EXTREMOS PLANOS

CONSTRUCCION TIPICA DE UN PERFIL CERRADOCAMPANA-ESPIGA

CONSTRUCCION TIPICA DE UN PERFIL ABIERTOCAMPANA-ESPIGA

E

Longitud ficticia

C

Longitud ficticia

W

Pared de multi-capaDetalle E

D

Pared de capa simple

Pared de multi-capaDetalle CCampana

W

D

Detalle DEspiga

D

Pared de capa simpleDTb

Tb W

Tb

D

TbW

A

Longitud ficticiaW

B

Tb W

D

Tb

F 894


Labio de la soldadura Pared de la

tubería

fig. 3 Termofusión

Chaflán

SoldaduraPared de la

tubería

FIG. 4 Soldadura por extrusión

de PE, sean totalmente encapsulados en el producto terminado, y que al utilizarlos no afecten por ningún motivo el funcionamiento previsto de los productos de tubería de PE. El polietileno y el polipropileno, son ejemplos de materiales adecuados a utilizar.

5.3 Material reprocesado - El material reprocesado de PE generado por el fabricante de tubería en su propia línea de producción, se puede utilizar por el mismo fabricante siempre y cuando la tubería reúna todos los requisitos de esta especificación. El tipo de material reprocesado descrito en 5.2, puede ser utilizado para la fabricación del producto si demuestra ser compatible con la materia prima de PE y si dicha producción reúne todos los requisitos de esta norma.

5.4 Empaques – Los empaques elastoméricos deben cumplir con los requisitos especificados de la Norma F 477.

5.5 Lubricante - El lubricante utilizado para el ensamble de juntas no debe tener ningún efecto secundario perjudicial ni en el empaque ni en la tubería.

5.6 Soldadura por extrusión (aporte) - El material utilizado para soldar la tubería, debe reunir los requisitos establecidos para la materia prima.

6. Sistemas de Ensamble

6.1 Campana y Espiga (véase fig. 2): 6.1.1 Los extremos de la tubería deben constan de una

campana y una espiga integrada, una de las cuales deberá estar diseña para acomodar el empaque, el cual al ser ensamblado forma un sello hermético por la compresión radial del empaque entre la espiga y la campana. Otra alternativa, es que los extremos de la tubería pueden actuar como espiga o campana para un cople externo.

6.1.2 La unión debe ser diseñada para evitar el desplazamiento del empaque cuando esté ensamblado de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

6.1.3 La colocación del empaque será en conformidad con las recomendaciones del fabricante.

6.2 Campana y Espiga con soldadura por extrusión (aporte) Tipo Termofusionadas:

6.2.1 Los extremos de tubería consistirán en una campana y una espiga integral que, cuando estén ensambladas, se unirán para formar una interfase entre la campana y la espiga, que sea adecuado, con un sello permanente hecho con soldadura de aporte de acuerdo con los procedimientos recomendados del

fabricante. Otra alternativa, es que los extremos de la tubería pueden actuar como espiga o campana para un cople externo.

6.2.2 La unión permanente de las juntas se puede efectuar mediante

el sello interno o externo (o de ambos) utilizando material de aporte.

6.2.3 El ensamble de las juntas soldadas deberá de cumplir con las recomendaciones del fabricante.

6.3 Termofusión (Véase Fig. 3): 6.3.1 Los extremos de tubería estarán preparados para ser

careados. 6.3.2 El ensamble de las juntas estará de acuerdo con la

Práctica D 2657 y las recomendaciones del fabricante. 6.4 Unión a Tope con Material de Aporte (Véase Fig. 4): 6.4.1 Los extremos de tubería serán careados como para

soldadura. 6.4.2 La unión permanente de las juntas se puede efectuar

mediante el sello interno o externo (o de ambos), utilizando material de aporte.

6.4.3 El ensamble de las juntas por medio de material de aporte estará de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

7. Requisitos 7.1 Tipo de Fabricación- La tubería será esencialmente

uniforme en color, opacidad, densidad, y otras propiedades. Las superficies internas y externas serán mates o semi-brillantes en aspecto y libres material polvoso, pegajoso, o engomado. Líneas y marcas leves del molde (véase que la nota 6) son permitidas con la condición de que no varíen el diámetro interior de más de 1/8” (3.2 mm) de aquella medida obtenida en porciones adyacentes no afectadas y con la condición de que tal tubería reúna todos los requisitos de la prueba dispuestos en esta norma. Aparte de los vacíos y huecos asociados con algunos diseños del perfil de pared, las paredes de la tubería estarán libres de grietas, de venas, de inclusiones externas, o de otros defectos detectados a simple vista y que pueden afectar la integridad de la pared. La pelusa o polvo pueden desarrollarse en la tubería expuesta directamente y por períodos extendidos a los rayos de sol (energía ultravioleta) y por lo tanto los requisitos previamente descritos no aplican a la tubería después de la exposición prolongada a los rayos directos del sol.

Nota 6- Los procesos actualmente disponibles para la producción de

la tubería que reúne los requerimientos de esta norma implican herramientas o moldes que pueden dejar pequeñas líneas o marcas en la superficie de la tubería. Éstas son típicas de cualquier proceso del moldeado y de ninguna manera afectan el funcionamiento de la tubería.

7.2 Dimensiones de la Tubería:- 7.2.1 Diámetro. El diámetro interior promedio de la tubería,

incluyendo, si está presente, el diámetro en las secciones integradas de la espiga, reunirán los requisitos de la Tabla 1 o la Tabla 2, al ser medidos en conformidad con 8.4.1.

7.2.2 Grosor de Pared la Tubería- El grosor mínimo del la pared del área de flujo de la tubería (véase que la fig. 1), reunirá los requisitos de la Tabla 1 o la Tabla 2, al ser medidos en conformidad con 8.4.2.

7.2.3 Grosor de las Paredes de la Campana y la Espiga- A excepción que esté presente la sección de achaflanada, el espesor mínimo de la pared en la campana de la tubería (véase que la fig. 1) reunirá los valores especificados en la Tabla 1 o Tabla 2. El espesor mínimo de la pared de la sección más delgada de la espiga no será menor que el establecido para el interior de la tubería.

F 894


TABLA 1 Dimensiones y tolerancias de perfiles abiertos de tuberías

Tamaño nominal del tubo, pulg.

(mm)

Diámetro promedio interno, pulg. (mm)

Tolerancia en el diámetro

promedio interno, pulg. (mm)

Mínimo espesor de pared en tubos de drenaje, W Mínimo espesor de campana, Tb,

pulg. (mm) RSC 40, pulg. (mm)

RSC 63, pulg. (mm)

RSC 100, pulg. (mm)

RSC 160, pulg. (mm)

18(460) 18.00 (457.2) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.18 (4.57) 0.18 (4.57) 0.22 (5.59) 0.70(17.78) 21 (530) 21.00 (533.4) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.18 (4.57) 0.18 (4.57) 0.24 (6.10) 0.70 (17.78) 24 (610) 24.00 (609.6) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.18 (4.57) 0.22 (5.59) 0.24 (6.10) 0.70 (17.78) 27(690) 27.00 (685.8) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.18 (4.57) 0.24 (6.10) 0.24 (6.10) 0.70 (17.78) 30(760) 30.00 (762.0) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.22 (5.59) 0.24 (6.10) 0.26 (6.60) 0.70 (17.78) 33(840) 33.00 (838.2) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.24 (6.10) 0.24 (6.10) 0.30 (7.62) 0.95 (24.13) 36 (910) 36.00 (914.4) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.24 (6.10) 0.26 (6.60) 0.30 (7.62) 1.05 (26.67) 42 (1070) 42.00 (1066.8) ±0.42 (10.67) 0.24 (6.10) 0.24 (6.10) 0.30 (7.62) 0.38 (9.65) 1.15(29.21) 48 (1220) 48.00 (1219.2) ±0.48 (12.19) 0.24 (6.10) 0.26 (6.60) 0.30 (7.62) 0.38 (9.65) 1.25(31.75) 54 (1370) 54.00 (1371.6) ±0.54 (13.72) 0.24 (6.10) 0.30 (7.62) 0.38 (9.65) 0.42 (10.67) 1.25(31.75) 60 (1520) 60.00 (1524.0) ±0.60 (15.24) 0.26 (6.60) 0.30 (7.62) 0.38 (9.65) 0.52(13.21) 1.30(33.02) 66(1680) 66.00 (1676.4) ±0.66 (16.76) 0.30 (7.62) 0.38 (9.65) 0.42 (10.67) 0.67 (17.02) 1.30(33.02) 72 (1830) 72.00 (1828.8) ±0.72 (18.29) 0.30 (7.62) 0.38 (9.65) 0.42 (10.67) 0.90 (22.86) 1 .30 (33.02) 78 (1980) 78.00 (1981.2) ±0.78 (19.81) 0.30 (7.62) 0.38 (9.65) 0.52 (13.21) 0.90 (22.86) 1.35(34.29) 84 (2130) 84.00 (2133.6) ±0.84(21.34) 0.38 (9.65) 0.42 (10.67) 0.67 (17.02) 0.90 (22.86) 1.35(34.29) 90(2290) 90.00 (2286.0) ±0.90 (22.86) 0.38 (9.65) 0.42 (10.67) 0.90 (22.86) 0.95 (24.13) 1.35(34.29) 96(2440) 96.00 (2438.4) ±0.96 (24.38) 0.38 (9.65) 0.52 (13.21) 0.90 (22.86) 0.95(24.13) 1.35(34.29) 108 (2740) 108.00 (2743.2) ±1.08 (27.43) 0.42 (10.67) 0.67 (17.02) 0.90 (22.86) 0.95(24.13) 1.35 (34.29) 120(3050) 120.00 (3048.0) ±1.20(30.48) 0.52 (13.21) 0.67 (17.02) 0.90 (22.86) 0.95 (24.13) 1.35(34.29)

TABLA 2 Dimensiones y tolerancias de perfiles cerrados de tuberías

Tamaño nominal del tubo, pulg. (mm)

Diámetro promedio interno, pulg. (mm)

Tolerancia en el diámetro promedio interno, pulg. (mm)

Mínimo espesor de pared en tubos de drenaje, W

Mínimo espesor de campana, Tb, pulg. (mm)

10 (250) 10.0 (254.0) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 12 (300) 12.0 (304.8) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 15 (380) 15.0 (381.0) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 18 (460) 18.0 (457.2) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 21 (530) 21.0 (533.4) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 24 (610) 24.0 (609.6) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 27 (690) 27.0 (685.8) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 30 (760) 30.0 (762.0) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 33 (840) 33.0 (838.2) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 36 (910) 36.0 (914.4) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 40 (1020) 40.0 (1016.0) ±0.38 (9.65) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 42 (1070) 42.0 (1066.8) ±0.42 (10.67) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 48 (1220) 48.0 (1219.2) ±0.48 (12.19) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 54 (1370) 54.0 (1371.6) ±0.54 (13.72) 0.18 (4.57) 0.5 (12.7) 60 (1520) 60.0 (1524.0) ±0.60 (15.24) 0.18 (4.57) 0.6 (15.2) 66(1680) 66.0 (1676.4) ±0.66 (16.76) 0.18 (4.57) 0.6 (15.2) 72 (1830) 72.0 (1828.8) ±0.72 (18.29) 0.18 (4.57) 0.6 (15.2) 78 (1980) 78.0 (1981.2) ±0.78(19.81) 0.18 (4.57) 0.6 (15.2) 84 (2130) 84.0 (2133.6) ±0.84 (21.34) 0.18 (4.57) 0.7 (17.8) 90(2290) 90.0 (2286.0) ±0.90 (22.86) 0.18 (4.57) 0.7 (17.8) 96(2440) 96.0 (2438.4) ±0.96 (24.38) 0.18 (4.57) 0.7 (17.8) 108 (2740) 108.0(2743.2) ±1.08 (27.43) 0.18 (4.57) 0.7 (17.8) 120 (3050) 120.0 (3048.0) ±1.20(30.48) 0.18 (4.57) 0.8 (20.3)

7.2.4 Longitud de Colocación- La longitud de colocación de la tubería estándar, medida del fondo de la campana a la punta de la espiga (véase fig. 1), será de 20 pies (6.1 m) al ser medido en conformidad con el Método de Prueba D 2122. Otras longitudes de colocación serán acordadas entre el comprador y el fabricante. La tolerancia de la longitud de colocación será ±2 pulgadas. (50 milímetros). Para tuberías con campana integrada, la longitud de colocación de la tubería es medida del fondo de la campana a la punta de la espiga.

7.3 Constante de la rigidez del anillo- La constante de la rigidez del anillo (RSC) de la tubería entre las secciones de la campana y la espiga se adecuará a los valores mínimos dados en la Tabla 3, cuando sea probada en conformidad con 8.5.1 o con los valores correspondientes establecidos por la correlación

TABLA 3 Mínimo valor de la constante de rigidez del anillo

Clasificación nominal del tubo RSC (Ib/ft de longitud) 40 36 63 56

100 90 160 144

estadística, desarrollados por el fabricante y acordados por el comprador, cuando sean medidos en conformidad con 8.5.2. Sin embargo, en casos de desacuerdo, la tubería se adecuará a los valores en la Tabla 3, cuando está sea probada en conformidad con 8.5.1. si existe una campana integrada, el RSC para la


tubería se determina entre las secciones de la campana y la espiga.

7.4 La Aspereza- No habrá evidencia de cortaduras, grietas, o rupturas cuando la tubería, incluyendo la sección de la campana o espiga, se prueba en conformidad con 8.6.

7.5 Rigidez de las Juntas: 7.5.1 Las conexiones de la campana y la espiga, ya sea con

empaque o unidas con material de aporte, al ser ensambladas de acuerdo con las recomendaciones del fabricante, cuando estén probadas en conformidad con 8.7, no mostrarán ningún signo de fugas. En el caso de las uniones por medio de empaque, todas las superficies sobre las cuales el empaque se puede sostener, serán lisas y libres de imperfecciones, rebordes, fracturas, o grietas que podrían afectar desfavorablemente hermeticidad.

Nota 7-Las pruebas de rigidez de las juntas no pretenden ser una

prueba rutinaria del control de calidad. La prueba pretende calificar los diseños de juntas de la tubería a un nivel específico del rendimiento.

7.5.2 Las conexiones termofusionadas se probarán en

conformidad con la práctica D 2657 Técnica II: Unión a Tope. 7.5.3 Las conexiones de soldadura de aporte se probarán en

conformidad con 8.7 a excepción que la carga se accione en relación con la línea céntrica de la pared. No se permite ninguna fuga.

7.6 Empaques: 7.6.1 Los empaques deben reunir los requisitos de la

Especificación F 477 y serán moldeadas en una forma circular o extruidas a la sección apropiada, posteriormente, unidos en forma circular, y serán fabricados de un compuesto elastomérico de alto grado correctamente curado.

7.6.2 El polímero básico será goma natural, elastomérico sintético, o una mezcla de ambos.

7.6.3 La junta será diseñada con una fuerza compresiva adecuada, para efectuar un sello-empaque positivo bajo todas las combinaciones de tolerancia de la unión.

8. Métodos de Prueba 8.1 Condicionamiento: 8.1.1 Pruebas de referencia - Cuando se requiere

condicionamiento para las pruebas de referencia, condicione los especímenes de acuerdo con el Procedimiento A de los Métodos D 618 a 73.4 ± 3.6°F (23 ± 2°C) y 50 ± 5 % de humedad relativa por no menos de 40 h antes de la prueba. Conduzca las pruebas bajo mismas condiciones de temperatura y de humedad, salvo especificaciones distintas.

8.1.2 Pruebas de Control de Calidad- Condicione los especímenes por un mínimo de 4 h antes de prueba con aire o 1 h en agua a 73.4 ± 3.6°F (23 ± 2°C), salvo especificaciones distintas. Pruebe los especímenes a 73.4 ± 3.6°F sin considerar la humedad relativa.

8.2 Pruebas de Condicionamiento- Conduzca las pruebas, con excepción de aquellas de propósitos rutinarios del control de calidad en la Atmósfera Estándar de Laboratorio de 73.4 ± 3.6°F (23 ± 2°C) y de 50 ± 5 % de humedad relativa, salvo especificaciones distintas en el método de prueba referido o en esta especificación. En casos del desacuerdo, el los reensayos serán llevados a cabo con tolerancias de temperatura y humedad relativa limitadas a ±1.8°F (1°C) y a ± 2 % respectivamente.

8.3 Muestre- La selección de muestras de tubería será según lo acordado entre el comprador y el vendedor. En caso de no haber acuerdo previo, cualquier muestra seleccionada por el laboratorio de pruebas será considerada como adecuada.

8.4 Dimensiones:

8.4.1 Diámetro interior promedio – Para determinar el diámetro interior promedio utilice cinta circunferencial. Cerciórese de utilizar solamente una ancha cinta de acero. Colóquela dentro y alrededor de la tubería, cerciorándose de que es perpendicular al eje de la tubería y es plana contra la superficie de la tubería. Observe el diámetro, calculando lo más cercano a 0.005” (0.1 mm) o 0.001” (0.02 mm), según lo requerido. Como método alternativo, utilice un micrómetro interno, exacto en ± 0.01” (0.2 mm). Realice suficientes lecturas, mínimo 4, en la misma posición con respecto al extremo de la tubería para asegurar que los valores máximos y mínimos se han determinado. Calcule el diámetro promedio como el medio aritmético de diámetros medidos.

8.4.2 Grosor de Pared- Mida el grosor de la pared de acuerdo con los requerimientos del Método de Prueba D 2122. Realice suficientes lecturas, mínimo 8, alrededor de la circunferencia para asegurarse que el grosor mínimo se ha determinado. El uso de un probador de grosor ultrasónico correctamente calibrado es también permitido bajo esta especificación. Este es el método preferido. Para pruebas no destructivas. Realice suficientes lecturas para asegurar que se ha determinado el grosor mínimo.

8.4.2.1 Pared de la Tubería-Mida el grosor de la pared, en pared interna, en los boquetes entre el perfil u otras formas.

8.4.2.2 Espiga y Campana-Mida la pared en cualquier punto a lo largo de la campana y la espiga, excepto en el chaflán o el contorno del perfil de la entrada de la campana.

8.5 Constante de la Rigidez del Anillo (RSC): 8.5.1 Pruebas de capacidad- Determine la RSC dividiendo la

carga paralela de la placa, en libras por el pie de la tubería, por la desviación resultante, en por ciento, con un 3 % de desviación. La prueba será conducida de acuerdo con el Método de la Prueba D 2412, excepto si el índice de carga deba ser de 2”/min y que la longitud de las piezas de prueba sea como de la siguiente manera:

8.5.1.1 Pruebe tres especímenes, cada uno cortado en ángulo recto de una sección de la tubería. Para la tuberías hasta de 48 pulgadas de diámetro, el espécimen de la prueba tendrá una longitud de dos diámetros de la tubería o de 4 pies (1.22m), lo que sea menor. Para los diámetros mayores de 48”, la longitud del espécimen de la prueba será un diámetro de tubería o 6 pies (1.83m), lo que sea menor. La RSC de cada uno de los tres especímenes igualará o excederá los valores mínimos de la Tabla 3

8.5.2. Pruebas de Control de Calidad- Para los objetivos del control de calidad, se permiten bajo esta norma, las pruebas de RSC de tramos completos de tubería, con tal que una correlación estadística se haya establecido entre pruebas de longitud completa y pruebas de piezas cortos según lo detallado en 8.5.1. El procedimiento de prueba será en conformidad con el Método de Prueba D 2412, a excepción que el índice del carga será de 2”/min, el condicionamiento y la temperatura de la prueba estarán de acuerdo con 8.1.2, y la carga paralela de la placa será aplicada en cualquier parte de la longitud de la tubería, pero no más cerca de 1.5 diámetros de la tubería de cualquiera de sus extremos, en tamaños hasta de 48” de diámetro y a 6 pies (2.13 m) de cualquiera de sus extremos en tamaños mayores. Los valores de la RSC obtenidos así, deben reunir o exceder siempre los valores establecidos para la prueba completa de la longitud correspondiente con los valores de la Tabla 3 obtenidos en especímenes de pruebas cortas. En caso de desacuerdo, las pruebas de referencia se conducirán de acuerdo con 8.1.1 y 8.5.1.

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Nota 8-El criterio del 3 % de desviación, que fue seleccionado por conveniencia de la prueba, no se debe interpretar como una limitación del producto en relación con desviación en campo. El ingeniero es responsable de establecer el límite de desviación aceptable basado en las propiedades del material de la tubería y las consideraciones del diseño de trabajo.

Nota 9- El valor de del cociente paralelo de la carga/desviación de la placa obtenido en esta prueba es significativamente más alto que el valor de la RSC obtenido de acuerdo con 8.5.1. La tubería adyacente a las placas paralelas tiende "reforzar" la sección bajo prueba. Sin embargo, se indica que hay una correlación de los valores obtenidos en las dos variaciones de la prueba y lo cual permite el uso de este tipo de pruebas no destructivas para realizar pruebas del control de calidad para las propiedades de la rigidez del anillo de manera más conveniente, frecuente y económica.

8.6 Aplastamiento. tres especimenes de tubería, preparados

de acuerdo con 8.5.1, en una prensa adecuada-idónea hasta que el diámetro interior se haya reducido en un 40 % del diámetro interior original de la tubería. El índice de la carga será uniforme y a 2 “/min. Cuando los especimenes de prueba, sean examinados bajo luz normal y a simple vista, no mostrarán cortaduras, grietas, rupturas o separación de las paredes de la tubería o de los perfiles que nos apoyaban.

8.7 Tensión-rigidez de las Juntas- Las pruebas de tensión-rigidez estarán en conformidad con la especificación D 3212, a excepción que las barras y los soportes que transmiten esfuerzos cortantes serán reemplazadas por bloques de soporte anchos de 6 pulg. que pueden ser planos o contorneados para ajustarse al contorno externo de la tubería.

9. Muestreo, inspección y reensayo 9.1 Muestreo- La selección de la muestra, o muestras, y la

inspección del producto, serán de acuerdo a lo convenido por el comprador y el vendedor.

9.2 Notificación- Si la inspección es especificada por el comprador, el fabricante notificará por adelantado al comprador sobre la fecha, hora, y del lugar de la prueba de la tubería para que el comprador pueda ser representado por su inspector.

9.3 Acceso- El inspector del comprador tendrá acceso libre a las áreas de la planta del fabricante que estén involucradas en los trabajos de prueba realizados bajo esta especificación. El fabricante permitirá al inspector el uso de todas las instalaciones razonables para determinar si la tubería reúne los requisitos de esta especificación sin cargo alguno.

9.4 Reexaminación y Rechazo- Si los resultados de cualquier prueba(s) no reúne los requisitos de esta especificación, la(s) prueba(s) podrán ser nuevamente llevadas a cabo si se realiza un acuerdo entre el comprador y el vendedor. No existirá acuerdo de disminuir el requisito mínimo de la especificación a través de medios como la omisión de las pruebas que forman parte de la

especificación, la substitución o modificación de un método de prueba, o por el cambio de los límites de la especificación. Al reexaminar, se seguirán los requerimientos del producto y los métodos de prueba designados en esta especificación. El fracaso en el reensayo, indica que la cantidad de producto representada en la(s) prueba(s) no cubre los requisitos de esta especificación.

Nota 10 - El muestreo, y los reensayos, se realizan normalmente

durante la fabricación. 10. Certificación 10.1 Cuando esté especificado en la orden o el contrato de

compra al comprador le será proporcionada una certificación del productor o proveedor de que el material fue fabricado, muestreado, probado e inspeccionado en conformidad con esta especificación y que se comprobó que cumple con los requisitos. Cuando esté especificado en la orden o el contrato de compra se proporcionará un reporte-informe de los resultados de la prueba.

11. Marcado

11.1 La calidad de marcado- El marcado será aplicado a la tubería de manera que siga siendo legible (leído fácilmente) después de la instalación y la inspección. Será colocada, por lo menos, en cada final de cada longitud de la tubería o espaciada en intervalos de no más que 10 pies (3.0 m).

11.2 Marcado- Cada longitud de la tubería estándar y aleatorio en conformidad con esta especificación será claramente marcada por el productor con la siguiente información: esta designación, ASTM F 894; el tamaño nominal de la tubería, en pulgadas; la leyenda del tubo de PE de la alcantarilla y del desagüe; la clasificación de la RSC; pluvial o sanitario el número de la clasificación de la celda, de acuerdo con la especificación D 3350; el nombre del fabricante, nombre comercial, o la marca registrada y el código de producción del fabricante, localización de la planta identificada, la máquina y fecha de la fabricación.

12. Empaquetado

12.1 Todas las tuberías, salvo especificación diversa, serán empacadas o cargadas en una empresa de transporte, para el envío comercial estándar.

13. Garantía de Calidad

13.1 Cuando el producto esté marcado con esta designación, F 894, el fabricante afirma que el producto fue fabricado, inspeccionado, muestreado, y probado en conformidad con esta especificación y se comprobó, que cumple con los requisitos de esta norma.

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APÉNDICES

(Información no obligatoria)

X1. RELACIÓN DE LA RSC CON PROPIEDADES-CARACTERÍSTICAS Y RIGIDEZ DE LA TUBERÍA

X1.1 La RSC, según lo determinado por el método

especificado en esta norma, se relaciona con el módulo de elasticidad efectivo (E) de los materiales de la tubería y del momento de inercia (I) de la pared de la tubería en la siguiente ecuación:

RSC=6.44EI/D2 (X1.1)

donde: RSC = Valor experimental derivado (en unidades de libra,

porcentaje de reducción del diámetro normal-ordinario de la tubería por carga por pie de la tubería a la carga normal-ordinaria aplicable) de una carga aplicada de una placa paralela dividida por la disminución relativa de la resultante del diámetro de la tubería,

E = Módulo efectivo de elasticidad de los materiales de la tubería bajo condiciones del prueba (psi),

I = Momento de inercia de la pared de la tubería (pul. 4/pul.), y

D = diámetro de la tubería (pulg.). X1.1.1 La RSC, según lo medido por esta prueba, se

relaciona con la rigidez de la tubería (PS) según lo derivado en conformidad con los requisitos del Método de la Prueba D 2412 en la siguiente ecuación:

DRSCCxPS )(337.8

= (X1.2)

donde:

PS = Rigidez de la tubería (psi) a 5 % y a ½ “/min, RSC = Según lo definido en X1.2, D = Según lo definido en X1.2, y C = Factor para-de ajustar la rigidez calculada de la tubería

a los valores obtenibles por las pruebas en conformidad con el Método de prueba D 2412.

X1.2 El coeficiente de adaptación variará de acuerdo con el

material, el tamaño de la tubería, y configuración geométrica de la pared de la tubería. Un valor aproximado es 0.80. Para los productos específicos, consulte el fabricante para el coeficiente de adaptación más apropiado. Los valores tabulados para la rigidez mínima de la tubería pipa para la RSC especificada se muestran en la Tabla X1.1. Esta tabla representa solamente valores mínimos, y para productos específicos, consulte al fabricante para el valor apropiado.

X1.3 Se ha demostrado que la rigidez de la tubería no es un factor controlador en el diseño de los sistemas enterrados de tubería de polietileno instalados de acuerdo con la Práctica D 2321 o las prácticas equivalentes recomendadas (1-15)6. El control de la desviación se alcanza básicamente a través del control del terraplén que rodea sistemas subterráneos. La práctica D 2321 debe seguirse para alcanzar este control.

X1.4 Cuando la tubería de polietileno debe ser instalada por

inserción en tuberías antiguas ya existentes o debe ser puesta donde ninguna soporte del ambiente circundante es posible. La práctica F 585 debe ser considerada.

TABLA X1.1. Rigidez mínima de la tubería para la RSC

especificada (psi)

Diámetro del tubo RSC40 RSC63 RSC 100 RSC 160

10 24.5 38.2 61.3 98.1 12 19.7 30.7 49.3 78.9 15 15.2 23.7 38.1 60.9 18 12.9 20.2 32.2 51.6 21 11 17.4 27.8 44.4 24 9.8 15.3 24.4 39 27 8.6 13.7 21.7 34.7 30 7.8 12.3 19.5 31.2 33 7.1 11.2 17.8 28.4 36 6.6 10.2 16.2 25.8 40 5.9 9.3 14.8 23.7 42 5.6 8.8 14.1 22.6 48 4.9 7.7 12.3 19.7 54 4.3 6.9 11 17.7 60 3.9 6.2 9.8 15.8 66 3.6 5.6 9 14.3 72 3.3 5.2 8.3 13.3 78 3 4.8 7.7 12.3 84 2.8 4.4 7 11.3 90 2.6 4.2 6.6 10.6 96 2.5 3.8 6.2 9.8 108 2.2 3.4 5.5 8.8 120 2 3.1 5 7.9

X1.5 Los factores de diseño que son importantes para el

funcionamiento a largo plazo de la tubería subterránea de polietileno y que se deben considerar por el ingeniero incluyen:

X1.5.1 Fuerza compresiva permisible de la pared, X1.5.2 Resistencia al pandeo, X1.5.3 Tensión permisible, y X1.5.4. Desviación permisible a largo plazo 6 Los números entre paréntesis en negrillas se remiten a la lista de

referencias al final de esta especificación

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X2. BASE DEL DIÁMETRO INTERIOR PARA EL CÁLCULO DE LOS LÍMITES DE LA DESVIACIÓN X2.1 la tabla X2.1 se proporciona para establecer un

número uniforme representando el diámetro interior, a ser utilizado como base para el cálculo de los límites de desviación. Con el fin de supervisar la calidad de la instalación, un supervisor puede aplicar un límite de desviación que juzge apropiado para que la base del diámetro interior alcance un diámetro mínimo aceptable.

X2.2 La base del diámetro interior no es un requisito del

control de calidad del producto, ni se debe utilizar para los cálculos del flujo.

X2.3 La base del diámetro interior es derivada, sustrayendo

una tolerancia del paquete del diámetro interior de la tubería, Di (pulg.). La tolerancia del paquete se define como sigue:

Tolerancia del Paquete = 22 BA + Donde:

A = Tolerancia del diámetro interior promedio de la Tabla 1. B = Tolerancia de la out-of-roundness = 0.03 Di, pulg. (mm).

X2.4 El diámetro mínimo aceptable para la desviación se

obtiene reduciendo la base del diámetro interior por la desviación permisible. Este procedimiento se demuestra aquí para el 7 1/2% del límite recomendado del Apéndice X3 (ejemplo: ((100% - 7.5 %)/100 %) X 17.42 = 16.11).

TABLA X2.1 Diámetros interiores y los diámetros mínimos

aceptables para 7.5% deflexión

Nominal Pipe Size, in. (mm)

Average Inside Diameter, in.

(mm)

Base Inside Diameter, in.

(mm)

Minimum Acceptable

Diameter for 7.5 % Deflection in.

(mm) 10 ( 250) 10.00 ( 254.0) 9.52 ( 241.8) 8.81 ( 223.8) 12 ( 300) 12.00 ( 304.8) 11.48 ( 291.6) 10.62 ( 269.7) 15 ( 380) 15.00 ( 381.0) 14.41 ( 366.0) 13.33 ( 338.6) 18 ( 460) 18.00 ( 457.2) 17.34 ( 440.4) 16.04 ( 407.4) 21(530) 21.00( 533.4) 20.26 ( 514.6) 18.74 ( 476.0) 24 ( 610) 24.00 ( 609.6) 23.19 ( 589.0) 21.45 ( 544.8) 27 ( 690) 27.00 ( 685.8) 26.11 ( 663.2) 24.15 ( 613.4) 30 ( 760) 30.00 ( 762.0) 29.02 ( 737.1) 26.84 ( 681.7) 33 ( 840) 33.00 ( 838.2) 31.94( 811.3) 29.54 ( 750.3) 36 ( 910) 36.00 ( 914.4) 34.86 ( 885.4) 32.25 ( 819.2) 40(1020) 40.00 (1016.0) 38.74 ( 984.0) 35.83 ( 910.1) 42 (1070) 42.00 (1066.8) 40.67 (1033.0) 37.62 ( 955.5) 48(1220) 48.00 (1219.2) 46.48 (1180.6) 42.99 (1091.9) 54 (1370) 54.00 (1371.6) 52.29 (1328.2) 48.37 (1228.6) 60 (1520) 60.00 (1524.0) 58.10 (1475.7) 53.74 (1365.0) 66(1680) 66.00 (1676.4) 63.91 (1623.3) 59.12 (1501.6) 72 (1830) 72.00 (1828.8) 69.72 (1770.9) 64.49(1638.0) 78 (1980) 78.00 (1981 2) 75.53 (1918.5) 69.87 (1774.7) 84 (2130) 84.00 (2133.6) 81.34 (2066.0) 75.24 (1911.1) 90(2290) 90.00 (2286.0) 87.15 (2213.6) 80.61 (2047.5) 96(2440) 96.00 (2438.4) 92.96 (2361.2) 85.99(2184.1) 108 (2740) 108.00 (2743.2) 104.58 (2656.3) 96.74 (2457.2) 120 (3050) 120.00 (3048.0) 116.21 (2951.7) 107.49 (2730.2)

X3. LÍMITE RECOMENDADO PARA LA DESVIACIÓN INSTALADA

X3.1 Los Diseñadores Industriales, las dependencias públicas, y otros que tienen la responsabilidad de establecer las especificaciones para los límites máximos permitidos de desviación de la tubería de las alcantarillas instaladas de polietileno han solicitado la dirección concerniente a tal límite.

X3.2 Se puede esperar que la tubería de polietileno hecha para esta especificación y diseñada para 7.5 % de la desviación de acuerdo con X1.5, funcione satisfactoriamente al ser instalada de acuerdo con la Práctica D 2321 y la desviación no se mide en menos de 30 días posteriores al término de la instalación.

La American Society for Testing and Materials no toma ninguna posición respecto a la validez de ningunos derechos de patente afirmados en conexión con ningún artículo mencionado en este estándar. Los usuarios de este estándar son aconsejados expresamente que la determinación de la validez de cualquier derecho de patente, y el riesgo de infringir tales derechos, son enteramente su propia responsabilidad.

Este estándar está sujeto a revisión en cualquier momento por el comité técnico responsable y se debe revisar

cada cinco años y si no es revisado, puede ser re-aprobado o retirado. Sus comentarios deben ser dirigidos las Oficinas Principales-Matiriz de ASTM y son recibidos ya sea para la revisión de este estándar o para los estándares adicionales. Sus comentarios serán cuidadosamente considerados en una reunión del comité técnico responsable, a la que usted puede asistir. Si usted considera que sus comentarios no han recibido una audiencia justa, puede hacerle saber sus opiniones al comité de ASTM sobre Estándares, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428.

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2.1 INTRODUCCION

La tubería SADMX HI-TEC de perfil

cerrado (interior liso y exterior liso) es fabricada con resina virgen de polietileno de Alta Densidad, con una clasificación de celda para la resina de PE 344443C de acuerdo con la ASTM D3350, y alto Peso Molecular con una base de diseño hidrostático.

Esta tubería está certificada por la

Comisión Nacional del Agua bajo la norma NOM-001-CNA-1995 que es la Especificación de Hermeticidad y supera la prueba de campo de 0.5 kg/cm2.

Está disponible en diámetros variados

(véase la tabla 2.1.1) y series de diferentes Constantes de Rigidez Anular (RSC), valores que cumplen con la norma ASTM F-894-98.

El comportamiento de la tubería puede ser clasificado como flexible o rígido, dependiendo de su operación una vez instalada. La tubería flexible puede moverse o flexionarse bajo cargas sin sufrir daño estructural. La tubería SADMX HI-TEC de polietileno de alta densidad es un ejemplo.

La tubería rígida es a veces clasificada

como tubería que no puede flexionarse en forma significativa sin sufrir de un esfuerzo estructural como ser resquebrajamiento. Las tuberías de concreto reforzado y no reforzado sirven de ejemplo.

Tanto la tubería flexible como la rígida dependen del relleno adecuado. Las características del relleno así como la configuración de la zanja en el caso de la tubería rígida, están incluidas en los procedimientos del diseño. Para la tubería flexible, la Deflexión permite que cargas sean transferidas y transportadas por el relleno. La tubería rígida transfiere la mayor parte de la carga a ser transferida y transportada hacia el relleno. La tubería rígida transfiere la mayor parte de la carga a través de la pared de la tubería hacia el encamado. Un relleno apropiado es muy importante para

determinar la manera en que la carga será transferida.

Diversos proyectos de investigación han estudiado el comportamiento de la tubería flexible. El funcionamiento de la tubería de polietileno ha sido evaluado mediante el uso de instalaciones de campo, inspecciones posteriores a la instalación, pruebas de los indicadores de presión y análisis computarizados de elementos finitos. Como resultado, a casi tres décadas desde su introducción, el comportamiento de la tubería SADMX HI-TEC, ha sido probablemente analizado más que el de cualquier otro tipo de tubería convencional de drenaje.

La información en las secciones siguientes de este documento proporciona una guía paso a paso para el diseño estructural de tubería SADMX HI-TEC de flujo por gravedad. Esta metodología está bien establecida y mediante instalaciones de prueba y proyectos actuales se ha probado su alto grado de conservadurismo. 2.2 RESUMEN DE ASPECTOS

ESTRUCTURALES

El presente documento desarrolla los criterios técnicos para aplicar el Método de Diseño Estructural para Tubería de Polietileno y discute algunas de las diferencias entre el diseño e instalación de tuberías rígidas y flexibles.

La naturaleza visco-elástica de la tubería de polietileno ha sido demostrada en pruebas de laboratorio, aunque propiedades tales como relajación de esfuerzo todavía no han sido tomadas en consideración durante el diseño. Se debe reconocer que descuidar este comportamiento añade un conservatismo innecesario sobre el método de diseño.


Tabla 2.1.1

La metodología del diseño para tubería

SADMX HI-TEC detallada en este capítulo, está en cumplimiento con las especificaciones de la American Association of State Highway and Transportation Official (AASHTO) para uso en aplicaciones no-presurizadas. Se presentan las propiedades de las diferentes secciones para su uso en el procedimiento de diseño. Las propiedades del material, relleno y condiciones de carga juegan papeles importantes en la operación de la tubería. El procedimiento de diseño evalúa la Deflexión, pandeo, esfuerzo de flexión y tensión, y establece límites para cada condición.

Así se puede decir que la integridad estructural de las instalaciones de tuberías depende del adecuado diseño e instalación. Una tubería de polietileno debidamente instalada puede ser enterrada a profundidades mucho mayores que una tubería rígida. Las instalaciones que varían de las suposiciones del diseño pueden causar el resquebrajamiento de la tubería de concreto reforzado, mientras factores conservadores de seguridad y diseño para tubería de polietileno protegen la tubería de muchas deficiencias en la instalación. Además, todo tipo de tubería, ya sea flexible o rígida, depende de la estructura del relleno para transferir cargas al encamado. Como resultado, toda tubería debe ser instalada de acuerdo al diseño para cumplir con las expectativas de la operación.

2.3 DIFERENCIAS ENTRE LA TUBERÍA FLEXIBLE Y LA TUBERÍA RIGIDA

Prácticamente todo tipo de tubería puede ser clasificada como flexible o rígida, dependiendo de su funcionamiento luego de ser instalada. La tubería flexible toma ventaja de su habilidad para moverse o flexionarse bajo cargas sin sufrir daño estructural. Los tipos comunes de tubería flexible son fabricados de polietileno, cloruro de polivinilo (PVC), acero y aluminio. La tubería rígida es a veces clasificada como tubería que no puede flexionarse más que 2% sin sufrir alteraciones como ser resquebrajamientos.

La tubería de concreto reforzada y no-

reforzada y la tubería de arcilla son claros ejemplos. La Figura 2.3.1 muestra la diferencia en la manera en que las tuberías flexible y rígida responden a cargas.

Ambas, la tubería flexible y la rígida, requieren de un relleno apropiado, a pesar de que la interacción de la tubería/ relleno es diferente. Cuando la tubería flexible se flexiona, la carga es transferida hacia el relleno y transportada por él mismo. Sin embargo, cuando se aplican cargas a la tubería rígida, la carga es transferida a través de la pared de la tubería hacia el encamado. Para ambos tipos de materiales, el relleno apropiado es muy importante para permitir que esta transferencia de carga suceda. La Figura 2.3.2 muestra la interacción de la

DIAMETRO NOMINAL (pulg.)

DIAMETRO INTERIOR (mm.)

DIAMETRO EXTERIOR (mm.)

PESO MAXIMO EN KILOS POR

ML

LONGITUD DE TRAMOS

30” 766 872 42.84 kg/ml 6.10 mts (20’)

36” 920 1070 66.04 kg/ml 6.10 mts (20’)

42” 1073 1235 84.95 kg/ml 6.10 mts (20’)

48” 1227 1385 119.70 kg/ml 6.10 mts (20’)

54” 1379 1583 130.41 kg/ml 6.10 mts (20’)

60” 1532 1732 176.5 kg/ml 6.10 mts (20’)


tubería/ relleno y el correspondiente traslado de carga.

Figura 2.3.1

Figura 2.3.2

La tubería flexible ofrece significativos beneficios estructurales al diseñador del proyecto. En varias situaciones, una tubería flexible correctamente instalada puede ser enterrada a mucha mayor profundidad que una tubería rígida, por la interacción entre la tubería y el relleno.

La tubería rígida es generalmente más

resistente que el material de relleno que la rodea, en consecuencia, debe soportar cargas de tierra bastante más elevadas que la carga de prisma encima de la tubería. Por el contrario, una tubería flexible no es tan resistente como el relleno que la rodea. Esto moviliza el relleno para transportar la carga. La interacción entre la tubería flexible y el relleno es tan efectiva para maximizar las características estructurales de la tubería que permite que la tubería sea instalada a mucha mayor profundidad bajo tierra que la permitida para la tubería rígida, bajo idénticas condiciones de instalación. 2.4 LA NATURALEZA VISCO-ELASTICA

DE LA TUBERIA SADMX HI-TEC

La tubería flexible es fabricada tanto de plásticos como de metal. Los plásticos y metales, son sin embargo, tipos muy diferentes de material. Los metales muestran propiedades elásticas y los plásticos muestran características visco-elásticas, o variables, en función del tiempo Es esta diferencia la que es el origen de tanta confusión para entender la tubería SADMX HI-TEC y su funcionamiento una vez instalada, en comparación con otros tipos de tubería flexible. Asumiendo que las características de los materiales visco-elásticos pueden ser analizadas aplicando las mismas técnicas utilizadas para material elástico, sin duda generará resultados confusos. Uno de los conceptos errados más comunes relativos a los plásticos, en forma especial el polietileno, es que estos pierden resistencia con el tiempo. Esta idea surge de la aplicación de un criterio y comportamiento elástico a un material visco-elástico. Cuando una tubería de perfil cerrado de polietileno es flexionada o tensada, en laboratorio, la curva de esfuerzo contra la curva de tensión resultante, tiene un alto módulo inicial que casi inmediatamente empieza a disminuir. La Figura 2.4.1 muestra un diagrama de la relación esfuerzo/ tensión.

El módulo elástico o módulo de flexión como es comúnmente denominado para materiales visco-elásticos, es la relación entre el cambio en los niveles de tensión y esfuerzo. El módulo es inicialmente elevado, pero luego empieza a disminuir. La tubería aparenta requerir menos fuerza con el tiempo para mantener el mismo nivel de tensión. Si el material se comporta de acuerdo a los principios de elasticidad, podría describirse como una pérdida de resistencia. Sin embargo, el polietileno es visco-elástico y la deducción que el material está perdiendo resistencia sería errada.

Este concepto no es de poca

importancia en lo que se refiere al polietileno. Con valores típicos de módulos de referencia a corto plazo (rápido) y a largo plazo de 110,000 psi (758 Mpa) y 22,000 psi (152 Mpa), respectivamente, los resultados del diseño serían muy diferentes. La pregunta

RígidoFlexible

RígidoFlexible


CURVA ESFUERZO DEFORMACIÓN

Modulus = Esfuerzo Deformación

Deformación, ε

Esfuerzo, σ

de cual valor utilizar en el diseño, ciertamente mereció más atención, y proyectos de investigación se iniciaron para ganar mayor conocimiento sobre este tema.

Figura 2.4.1

La Universidad de Massachusetts ha diseñado un proyecto de investigación para tratar específicamente el efecto que el tiempo tiene sobre el módulo de polietileno. Una tubería SADMX HI-TEC fue colocada en un marco que permitió la medición de esfuerzo y tensión bajo intervalos repetidos de carga, y por un periodo relativamente largo de tiempo. Se aplicó una carga a la tubería para crear un nivel inicial de Deflexión. La tubería reaccionó como se esperaba con un elevado módulo inicial el cual comenzó a disminuir casi inmediatamente. Con la tubería todavía flexionada, el nivel de esfuerzo se incrementó. La tubería respondió otra vez con su módulo inicial el cual empezó a disminuir inmediatamente. Varios incrementos de carga adicionales fueron aplicados con la tubería respondiendo de la misma forma cada vez. Las representaciones gráficas de la respuesta de la tubería se muestran en la Figura 2.4.2.

La parte (c) de la Figura 2.4.2

muestra un módulo que parece disminuir con el tiempo. Sin embargo, el módulo que ocurre cada vez que se aplica una nueva carga, no importa cuando, se mantiene aproximadamente el mismo. Este comportamiento no es indicativo de un material que está perdiendo resistencia.

Se condujo otra investigación para determinar el valor a corto o largo plazo, que debería ser utilizado en el diseño de materiales de tubería visco-elásticos. Esta investigación confirmó el resultado del

estudio de la Universidad de Massachusetts. Se llegó a la conclusión que “Para cada nueva carga, el material siempre se comportará de acuerdo a su propiedad de resistencia a corto plazo, independientemente del tiempo que haya pasado desde la primera carga.”

Figura 2.4.2 Ambos estudios muestran que el

material respondió con el módulo a corto plazo, sin considerar la edad de la instalación. No ocurrió pérdida de la resistencia del material con el tiempo. La aparente disminución en el módulo es evidencia de la naturaleza visco-elástica del polietileno. Fueron estos proyectos de investigación, conjuntamente con las aplicaciones actuales, las que llevaron a la CPPA a recomendar el uso de las propiedades de resistencia a corto plazo aun bajo condiciones a largo plazo.

Entonces, ¿por qué razón el esfuerzo disminuye cuando la tensión se mantiene constante? La respuesta está en la naturaleza visco-elástica del polietileno. Los materiales visco-elásticos muestran dos comportamientos relacionados con el tiempo, relajación de deslizamiento y relajación de esfuerzo. La primera es el aumento de tensión bajo un esfuerzo constante. Es lo que causa que la tubería flexible se deflexione bajo la carga de suelos hasta que el sistema de tubería/ relleno se estabilice. La relajación de esfuerzos, por otra parte, es una disminución del esfuerzo bajo una tensión constante. Cuando el sistema de tubería/ relleno (o sistema de tubería/ aire en el laboratorio) se estabiliza, el esfuerzo

EFECTOS PRODUCIDOS AL CARGAR REPETIDAMENTE TUBERÍAS DE POLIETILENO

Incremento del módulo a 60 segundos

c)

b)

TIEMPO (min.)

0

50

100

150

200

0.00.51.01.52.02.53.03.5

10-1 010 110 210 310 410 510

12001000800600400200

0

80

60

40

20

0

MO

DU

LO (1

000

psi)

MO

DU

LO (K

Pa)

DES

PLA

ZAM

IEN

TO (i

n)

DE

SPLA

ZAM

IEN

TO (M

M)

a)

CAR

GA

(KN

/in)

CA

RG

A (K

N/M

)

TIEMPO (min.)

0

20

40

60

80

100105104103102101100

0

5

10

15

-110A)

B)

C)


empieza a disminuir casi en forma inmediata. Las relajaciones de deslizamiento y de esfuerzo se muestran en la Figura 2.4.3.

Figura 2.4.3

La relajación de esfuerzo evita que los

niveles de esfuerzo se mantengan en niveles extremadamente elevados, y por lo tanto, juegan un papel muy beneficioso en el comportamiento de la tubería bajo tierra. La relajación de esfuerzo no ha sido cuantificada al punto en la cual pude ser utilizada en el diseño, pero descuidar sus efectos añade seguridad a la recomendación de utilizar el criterio de resistencia a corto plazo como un criterio que es apropiado y a la vez prudente para el polietileno. 2.5 CRITERIO SOBRE EL DISEÑO

El diseño de la tubería de polietileno de alta densidad requiere del conocimiento de las propiedades de la tubería, propiedades del material, condiciones de la instalación y cargas externas. Todos estos elementos se combinan para definir el comportamiento de la tubería instalada. 2.5.1 PROPIEDADES DE SECCION DE LA

TUBERÍA

Al igual que en el diseño de otros componentes estructurales, la geometría de la pared de la tubería influencia la manera en que esta funcionará en la estructura de tubería/relleno. Las propiedades de la tubería que causa mayor preocupación son el momento de inercia del perfil de la pared (I), distancia desde el diámetro interior al eje neutral (c) y la sección transversal (AS).

2.5.2 PROPIEDADES DEL MATERIAL

El comportamiento de materiales visco-elásticos difiere del de materiales elásticos. Como resultado, la mecánica que define las propiedades del material elástico puede ser mal interpretada cuando es aplicada a materiales visco-elásticos. Por ejemplo, cuando el polietileno es sujeto a una fuerza constante, la curva de esfuerzo/tensión resultante da la impresión que el material pierde resistencia con el tiempo.

Las pruebas efectuadas muestran que el polietileno no se debilita con el tiempo. La misma curva de esfuerzo/ tensión para el material puede ser duplicada en forma repetida con el tiempo. Lo que las pruebas no toman en consideración es la relajación de esfuerzos, la cual es una propiedad única de los visco-elásticos. La relajación de esfuerzos es el proceso mediante el cual el esfuerzo disminuye bajo una tensión constante. En otras palabras, una tubería que es mantenida en una posición de Deflexión, inicialmente experimentará niveles de esfuerzo relativamente elevados que luego disminuyen rápidamente. Una Deflexión adicional ocasiona una respuesta similar: los niveles de esfuerzo aumentan y luego rápidamente disminuyen. Este fenómeno ha sido documentado en los laboratorios de la Universidad de Massachussets. Las pruebas efectuadas mostraron que cuando la tubería se mantuvo en una posición de Deflexión, el módulo parecía disminuir. Sin embargo, cuando la Deflexión se aumentaba, la tubería respondía otra vez con un módulo mucho mayor.

Como resultado de la relajación de

esfuerzos, los esfuerzos reales máximos son significativamente menores que los que se calcularían. Por esta razón, el uso del módulo de elasticidad a corto plazo, (E), de 110,000 psi (758,500 kPa) y la resistencia a la tensión de 3,000 psi (20,700 kPa) es apropiada para este procedimiento de diseño.

(Nota: la resistencia a la tensión es utilizada

no obstante que, en aplicaciones no presurizadas, las fuerzas predominantes de la pared son compresivas. Las pruebas para determinar la resistencia compresiva máxima del polietileno han sido hasta la fecha,

Def

orm

ació

n

T iempo Tiempo

Esf

uerz

o

Esfuerzo, σ = ConstanteDeformación, ε = Constante

RELACION ENTRE LA DEFORMACIÓN Y EL ESFUERZO


inconcluyentes debido a la falta de un punto definido de falla o límite. Sin embargo, el Manual de Diseño Plásticos Estructurales ASCE indica “Una regla general es que la resistencia a la compresión de los plásticos es mayor que la resistencia a la tensión”. El uso de la resistencia a la tensión en el diseño en lugar de la más apropiada resistencia a la compresión, da resultados conservadores y ha sido aceptado por años por varias agencias. Manuales y Reportes ASCE sobre Prácticas de Ingeniería No. 63, SCE: NY, NY, 1984, p. 163). 2.5.3 CONDICIONES PARA LA

INSTALACION Y FACTORES DE SUELOS

El funcionamiento estructural de la

tubería depende de la interacción entre el encamado, o relleno inicial y la tubería, y es comúnmente referida como la interacción de suelos/ tubería. El relleno inicial debe proporcionar características estructurales y de drenaje apropiados para la aplicación. La consideración estructural del relleno incluye las dimensiones del relleno inicial y el tipo de material y el nivel de compactación. La información aquí presentada es, con pocas excepciones, consistente con los requerimientos establecidos en ASTM D2321, “Práctica Recomendada para la Instalación Subterránea de Tubería de Termoplástica para Desagüe”. En situaciones en las cuales esta información difiere con ASTM D 2321, la especificación tiende a ser más conservadora. 2.5.3.1 Dimensiones de la Envoltura de

Relleno- Ancho de zanja

El ancho de la zanja depende del diámetro de la tubería, material de relleno y el método de compactación. Los anchos de zanja no deben ser mayores que las que se necesitan para la adecuada instalación de la tubería, debido a que las zanjas demasiado anchas ocasionan costos innecesarios. En forma práctica, los tamaños de cubos de excavadora estándares pueden también ser factores a considerarse en la decisión.

En aplicaciones actuales el ancho de la zanja puede también ser influenciada por el equipo que el contratista tiene disponible. Por lo tanto, anchos típicos son dos veces el diámetro nominal, pero no mayores que el diámetro nominal más 2’(0.6m), como se ve en la Figura 2.5.3.1.

Figura 2.5.3.1

En forma específica se tiene que las

anchuras típicas de zanja para tuberías de 12” (300 mm) o mayores son el doble del diámetro nominal pero no mayores al diámetro nominal más 2’ (0.6 m). Esta anchura es generalmente suficiente para que el material de relleno fluya en cualquiera de los lados de la tubería y es también lo suficientemente ancho para varios tipos de equipo de compactación, de ser estos requeridos. Si esta anchura de zanja no es adecuada para los materiales y métodos propuestos, una zanja más ancha, que permita una instalación apropiada, deberá ser construida.

Un concepto comúnmente errado es que se precisa de zanjas muy anchas para tuberías flexibles. Las zanjas anchas son no solamente caras de excavar y rellenar con material de relleno, sino que pueden también disminuir la integridad estructural del sistema de tubería/ relleno. Años de consolidación crean un suelo nativo bastante estable. El propósito es destruir al mínimo posible dicha estabilidad al excavar la zanja. Estudios efectuados en Europa han demostrado que paredes estables de zanja aumentan la integridad estructural del sistema cuando la zanja es relativamente angosta, aunque este beneficio es a menudo relegado durante el diseño.

Zanjas demasiado anchas también

requieren de mayor cantidad de relleno y

W = 2D, W < D+0.6m

W

D


mayor compactación, lo cual podría no formar una estructura tan estable como el material nativo imperturbado, aun si han sido cuidadosamente construidas.

A medida que la anchura de la zanja se aproxima a cinco veces el diámetro de la tubería, no existe influencia – buena o mala – de las paredes de la zanja. Aun más, se puede precisar de zanjas anchas cuando el material nativo no es capaz de soportar cargas, pero se debe evitar si el material nativo de una calidad razonable.

2.5.3.2 Material y Compactación

La combinación del tipo de material (arena, grava, arcilla o mezclas, etc.) y nivel de compactación (densidad Proctor estándar) determina la resistencia global del relleno. Como regla general, partículas de material que son relativamente grandes y angulares requieren de un esfuerzo de compactación menor a fin de producir estructuras con igual resistencia que las partículas que son de menor tamaño y más redondeadas. La resistencia del relleno es a menudo denominado el “módulo de reacción de suelos” o a veces “módulo de suelos”. Se representa en ecuaciones mediante el término E’. La Tabla 2.5.4.1.1 presenta los valores E’ que resultan de diferentes materiales y niveles de compactación. Esta información se basa en datos generados por el Bureau of Reclamation.

Se debe considerar para relleno el material disponible localmente, incluyendo suelos nativos El fabricante de la tubería podrá asimismo proporcionar asesoramiento con relación a la conveniencia de ciertos materiales.

La ASTM D2321 clasifican los suelos

usando la clasificación AASHTO y la Clasificación Unificada de Suelos, respectivamente. En la tabla 2.5.3.1 se describirán los suelos usando la nomenclatura ASTM D2321 con las designaciones de la AASHTO anotadas. Clase I.- piedra o roca triturada angular, gradación densa o abierta con pocos o sin finos (de ¼ de pulg. A 1 ½ pulg. De tamaño)

Clase II.- (GW, GP, SW, GW-GC, SP-SM) materiales limpios, de grano grueso, tales como la grava, arenas gruesas y mezclas grava/arena (tamaño máximo de 1 1/2pulg.). (Clasificaciones AASHTO A1 & A3) Clase III.- (GM, GC, SM, SC) materiales de grano grueso con finos incluyendo a arenas limosas o arcillosas. La grava y arena deben comprender más del 50% de los materiales clase III (1 1/2pulg. de tamaño máximo). (Clasificaciones AASHTO A-2-4 & A-3-5). Clase IV.- (ML, CL, MH, CH) materiales de grano fino, tales como arena fina y suelos que contenga 50% o más de arcilla o limo. Los suelos clasificados como clase IVa (ML o CL= tienen media o baja plasticidad y no son recomendados como materiales de relleno. Clase V.- (OL, OH, PT) estos materiales incluyen limos y arcillas orgánicas, turba y otros materiales orgánicos. No son recomendados como materiales de relleno. Nota: todos los materiales deben estar libres de terrones o suelo congelado o hielo cuando se coloquen. Adicionalmente, los materiales de relleno deben ser colocados y compactados con un contenido de humedad óptimo. Para instalaciones normales sin cargas vivas o alturas de cobertura profundas, muchos suelos nativos pueden ser útiles. También, el uso de suelos nativos no son apropiados como materiales de relleno o para las condiciones de carga, se debe considerar el uso de un material de banco.

La compactación mecánica no es siempre necesaria; algunos materiales de relleno pueden ser amontonados y luego trabajados con pala hacia el lugar, mientras otros pueden cumplir con requerimientos mínimos de compactación simplemente siendo caminados por encima. Por otra parte, la compactación mecánica puede efectuar la colocación de algunos materiales de relleno más rápidamente y crear el nivel requerido de soporte para la tubería.

Otra de las propiedades de suelos

utilizadas en el diseño, el factor de forma (Df), es una función de la rigidez de la tubería, tipo de material de relleno y nivel de


compactación. Este factor es utilizado en las ecuaciones de esfuerzo de flexión y de tensión de flexión.

2.5.4 COLOCACIÓN DEL RELLENO

Una envoltura de relleno correctamente construida requiere de una apropiada colocación del material. Refiérase a la Figura 2.5.4.1 para una descripción pictórica de la terminología del relleno.

Figura 2.5.4.1

Relleno Tipo

Puede considerarse que la envoltura de relleno tiene zonas específicas, cada una de las cuales con un propósito específico. • El encamado proporciona una base

uniforme para asegurar que el grado se mantiene y que cargas pueden ser distribuidas en la fundación.

• El acostillado se extiende desde el encamado a la línea de resorte o punto medio.

• Esta sección del relleno funciona primeramente mediante la resistencia a cargas aplicadas.

• El relleno inicial, situado por encima de la línea de resorte hasta un punto al menos 6” (0.15 m) encima de la corona, soporta cargas en cualquier lado de la tubería.

• El relleno final ayuda a distribuir cargas aplicadas a la superficie. La altura de las áreas iniciales y finales de relleno deben estar al menos 1’(0.3 m) encima de la

corona de la tubería en instalaciones que incluyen cargas máximas de AASHTO H-20 o HS-25.

• El encamado, acostillado y relleno inicial proporcionan resistencia al sistema. Ellos deben consistir en un material apropiado de relleno y ser compactado, de ser así requerido. Los rellenos finales no proporcionan soporte directo a la tubería; generalmente puede consistir de material de zanja excavado u otro material apropiado para las cargas esperadas.

2.5.4.1 Encamado

Unas cuantas pulgadas (0.1 m) de encamado se deben colocar y compactar en el cimiento a fin de igualar las distribuciones de carga a lo largo del invertido de la tubería.

La tubería puede ser colocada en el

encamado y luego acostillada. Aunque no es común, un encamado

que se ajuste al exterior de la tubería puede también ser usado.

La constante del encamado (K), es un

coeficiente que considera el soporte del encamado proporcionado a la tubería. Es una función del ángulo del encamado. Muy comúnmente, un valor de 0.1 es utilizado.

La Figura 2.5.4.1 y Tabla 2.5.4.1.2

proporcionan detalles adicionales sobre los valores apropiados para constantes de encamado alternativas

Acostillado

EncamadoCimentación

(si fuese necesario)

Relleno inicial

Relleno final

0.2

m +

D


.

Tabla 2.5.3.1 Clasificación de los suelos

Material del Encamado

ASTM D2321 ASTM D2487 AASHTO M43

Notación

Dens. Min.Proctor

estándar %

Alturas de las capas de relleno

A volteo

E', psi (kPa) para el grado de compac. del Encamado

Ligero < 85%

Moderado 85% - 95%

Alto > 95% Clase Descripción Notación Descripción

IA Agregados

Fabricados y bien gradados

N/A

Piedra o roca angular , Grava triturada. Escoria triturada con espacios largos con pequeños finos o sin finos

5

56

A volteo

18"

(0.45m)

1000 (6,900 kpa)

3000 (20,700

kpa)

3000 (20,700

kpa)

3000 (20,700

kpa) IB Agregados Fabricados y

densamente gradados N/A Piedra angular triturada o otro material clase 1A, y mezclas de piedra y arena con poco o sin finos

II Suelos granulares, limpios y pesados

GW Grava Preseleccionada Mezclas de grava/arena con poco o sin finos

57 6 67

85% 12" (0.30m) N/R 1000

(6,900 kpa)

2000 (13,800

kpa)

3000 (20,700

kpa)

GP Grava mal Preseleccionada Mezclas de grava/arena con poco o sin finos

SW Arena Preseleccionada Arena gravada con poco o sin finos

SP Arena mal preseleccionada Arena gravada con poco o sin finos

III Suelos granulares pesados con finos

GW Grava limosa. Mezclas de grava/arena/limo

Grava y arena Con <10% de Finos

90% 9" (0.20m) N/R N/R 1000

(6,900 kpa)

2000 (13,800

kpa)

GC Gravas arcillosas Mezclas de grava/arena/limo

SM Arena limosa. Mezclas de arena/limo

SC Arenas arcillosas Mezclas de Arena y arcilla

IVA Suelos granulares Inorgánicos finos

ML Limos inorgánicos y arenas muy finas Rocas harinosas , Limos con ligera plasticidad.

N/R N/R N/R 1000 (6,900 kpa)

CL Arcillas inorgánicas de baja o media plasticidad arcillas limosas, arcilla pobre.


Figura 2.5.4.1.1

Tabla 2.5.4.1.2 : Valores Constantes del Encamado

La profundidad de la zanja es dictada por la geografía del lugar y la inclinación de tubería requerida. Sin embargo, si no se dispone de un cimiento adecuado para la tubería a la profundidad deseada, se podría requerirá de trabajos de excavación adicionales. Salientes de rocas, sólidos demasiado blandos como ser estiércol húmedo y otros materiales similares no proporcionan el soporte adecuado. Estos deben ser retirados y reemplazados con un material granular adecuado. Refiérase también a la Figura 2.5.4.1.2.

2.5.4.2 Acostillado

El área siguiente del relleno, el acostillado, es de gran importancia debido a que proporciona el soporte primario para cargas de suelos y de tráfico. El acostillado debe ser colocado en niveles o capas, en forma uniforme en ambos lados de la tubería para una construcción óptima, como se recomienda en la Tabla 2.5.4.1.2. Apisone para obtener la compactación especificada o utilice una pala en el área, eliminando vacíos, si el material no requiere de compactación. La construcción de cada nivel debe repetirse hasta la línea de resorte.

2.5.4.3 Relleno Inicial

El relleno inicial es granular y se extiende desde la línea de resorte hasta un mínimo de 6” (0.15m) por encima de la corona de la tubería. Esta área del relleno sujeta la tubería y asegura que las cargas estén distribuidas en la forma más pareja posible en el acostillado. Cuando se utiliza un material que requiere de compactación, es importante evitar el uso del equipo directamente sobre la tubería misma.

Figura 2.5.4.1.2 2.5.4.4 Relleno Final

El relleno final se extiende desde la capa de relleno inicial una altura de 0.20m más el diámetro de la tubería hacia la superficie del suelo. Esta distancia juega un papel importante al permitir que la carga se distribuya sobre la tubería. Una compactación adecuada en esa área no es tan crítica para la tubería como en otras áreas del relleno. Sin embargo, si caminos o rutas cruzarán por encima de la tubería, un nivel relativamente alto de compactación se requerirá para evitar la sedimentación del pavimento. En la mayoría de las instalaciones, los materiales excavados serán de una calidad adecuada para relleno final.

Para instalaciones en tierra suave/mojado, un geotextil se coloca bajo la cama. Nota: Ninguna compactación deberá ser hecha por encima del tubo hasta que el relleno haya alcanzado 0.30m por encima de la corona del tubo. 2.5.5 ESPACIO DE SOPORTE

Para instalaciones arriba del suelo, el espacio de soporte puede ser determinado de acuerdo a la siguiente figura:

- Sag 10 mm/10 años - Densidad del líquido 1000 kg/m3

Angulo del Encamado

Grados

Valores Constantes

del Encamado 30 0.11 45 0.11 60 0.10

Encamado

Acostillado

Angulo de encamado

θ

Relleno aceptableD

3DMax D + 4' (D + 1.2m)

cimentación blanda

2'' (0.6m) +12'' (0.3m) Min0.75D Max

D + 12'' (D + 0.3m)piedra o material rocoso

D


2.5.6 FLOTACIÓN

Cuando se instalen tubos bajo tierra, por debajo del nivel de agua, el nivel de flotación de tubo debe ser considerado. Cuando se necesite, el levantamiento natural del tubo deberá ser contrarestado.

Para información técnica adecuado no

dude en contactarnos o acudir a la oficina más cercana.

2.5.7 CARGAS

La carga se considera ya sea carga viva (en movimiento) o carga muerta (estática). Las cargas vivas cambian en posición de magnitud, mientras las cargas muertas se mantienen relativamente constantes a lo largo de la vida de diseño del sistema de drenaje. Las cargas vivas más comúnmente utilizadas en aplicaciones de tubería son cargas vehiculares, generalmente de camiones o aeroplanos. La carga de suelos es a menudo la única carga muerta a considerarse; sin embargo, las cargas de cimiento y las condiciones de aguas subterráneas deberán considerarse en el diseño, si es apropiado.

Las cargas se consideran carga viva (en movimiento) o carga muerta (estática). La carga viva más comúnmente considerada en aplicaciones de tubería son cargas vehiculares, usualmente de camiones, trenes o aeronaves. La carga de suelos es a menudo la única carga muerta a considerarse; sin embargo, cargas de fundación y efectos de aguas subterráneas deben ser considerados en el diseño cuando sea oportuno.

En instalaciones bajo tierra poco profundas, el efecto del movimiento de rodamiento del vehículo debe ser considerado. Puede ser necesario aumentar la fuerza estática del vehículo por un “factor de impacto” en profundidades menores a 3’ (1 m). Las cargas vehiculares y otras cargas puestas en la superficie disminuyen en intensidad con aumento de profundidad. La típica carga vehicular ASHTO H-20 o HS-20 puede no observarse en aplicaciones donde la profundidad a la corona de la tubería es de 8’ (2.4 m) o mayor.

Figura 2.5.5.1

El efecto combinado de la carga del prisma y del tráfico vehicular es típica. La Figura 2.5.5.1 muestra cada componente de la carga y los efectos combinados bajo una variedad de profundidades. 2.5.7.1 Cargas Vivas (WL)

Las cargas vehiculares son típicamente basadas en la configuración AASHTO H-20, Figura 2.5.5.1.1, las cuales representan un camión de 20 toneladas (18.2 toneladas métricas) con una carga de eje de 32,000 lb. (14,500 Kg.). En forma similar en aplicaciones ferroviarias, la carga se representa por la configuración Copper E-80 a 80,000 lb./pie (119,300 Kg./m) de vía.

En aplicaciones donde la tubería está

enterrada a nivel relativamente poco profundo, puede experimentar una fuerza adicional de la moción rotatoria del vehículo. A fin de considerar esta fuerza adicional, la carga estacionaria vehicular es multiplicada por un “factor de impacto”.

Carga H-20

Carga del suelo

Carga total

Unidad de Carga, lb/ft 2

Unidad de Carga, N/m2

Altur

a de l

a cub

ierta

supe

rior d

e la t

uber

ía, ft

Altur

a de l

a cub

ierta

supe

rior d

e la t

uber

ía, m

4500 9600 14400 19200 24000 28800 33600 38400 43200 46000 52800 57600 62400 67200 72000 76800 81600 86400 91200 76800

2.4

2.1

1.8

1.6

1.3

1.0

0.6

0.3

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Diámetro de tubo, mm

Espacio de soporte, m


Figura 2.5.5.1.1.

Para cargas en carreteras, AASHO

establece una gradación de factores de impacto de una profundidad bajo tierra de 1.3 a aproximadamente 1” (0.3) bajo 3’ (1m). El impacto tiene una influencia insignificante en profundidades superiores a 3’ (1m).

Las cargas de aeroplanos varían ampliamente en magnitud y distribución. Se deberá contactar al fabricante de la aeronave para obtener especificaciones más detalladas.

Algunos vehículos de construcción podrían afectar en forma temporal aunque severa, la consideración de carga viva. La magnitud y distribución de la carga deberá ser evaluada. El amontonamiento y compactación de una capa por encima de la tubería cuando sea necesario, y luego su nivelación siguiendo la construcción podría ser justificable en situaciones donde la tubería tiene baja profundidad bajo tierra. En general, para equipo de entre 30 a 60 toneladas (27.3 y 44.5 toneladas métricas) con distribuciones de peso similares a la configuración H-20, un mínimo de 2’ (0.6 m) de profundidad es necesaria. Cargas más elevadas requerirán un mínimo de 3’ (1 m) de profundidad. 2.5.7.2 Cargas Muertas Carga de Suelos (WC) La carga de suelos es calculada en este procedimiento de diseño utilizando la carga de prisma, la cual a veces es denominada carga de columna, siendo definida como el

peso del prisma del suelo directamente encima el diámetro exterior de la tubería, como se muestra en la Figura 2.5.5.2.1. En realidad, la carga de columna es parcialmente suspendida encima de la tubería por fricción y cohesión con las columnas de suelos adyacentes.

Figura 2.5.5.2.1

Este método es bastante conservador para el cálculo de cargas de suelos en tuberías de polietileno instaladas en zanja o terraplén, ya que se ha mostrado como la carga máxima de suelos que la tubería podría experimentar, cuando en realidad la carga actual es significativamente menor que la carga de prisma debido a la fricción y cohesión entre partículas de suelos.

La carga de prisma se calcula utilizando la Ecuación 1-1 o 1-1(a), de la siguiente manera: Ecuación 1-1 WC = H γs OD 144 Donde: WC = carga de prisma, lb/pulgada linear de

tubería H = profundidad de enterramiento hasta

la parte superior de la tubería, pies γS = densidad del suelo, pcf OD = diámetro externo de la tubería,

pulgadas O, en unidades métricas Ecuación 1-1 (a)

W = Peso Total del camión de carga

32,000 lbs (14,500 kg)

8,000 lbs (3,630 kg)

Carga de prisma


WC = (9.81 x10-6)H γs OD WC = carga de prisma, N/mm linear de

tubería H = profundidad de enterramiento hasta

la parte superior de la tubería, m γS = densidad del suelo, kg/m3 OD = diámetro externo de la tubería, mm Cargas de Cimientos.-

Algunas instalaciones de tuberías se encuentran por debajo o cerca de cimientos. Esta contribución de carga debe ser añadida a la carga de prisma antes de proceder con el proceso de diseño. Los textos sobre la mecánica de suelos incluyen procedimientos para determinar los efectos de cargas de cimientos a una distancia especificada lejos del punto de aplicación. 2.6 LIMITES MINIMOS Y MAXIMOS DE

PROFUNDIDAD

El procedimiento de diseño descrito en la sección previa puede ser moroso y puede proporcionar un nivel innecesariamente elevado de especificaciones para muchas de las instalaciones. La información en esta sección está diseñada para proporcionar de forma mucho más rápida, respuestas a las preguntas relativas a profundidades más comunes Las dos preocupaciones típicas son profundidad mínima en áreas de tráfico y profundidades máximas de enterramiento. Ambas pueden considerarse situaciones “graves” desde el punto de vista de la carga.

2.6.1 PROFUNDIDAD MINIMA EN

APLICACIONES DE TRÁFICO

Las tuberías en áreas de tráfico (cargas AASHTO H-20) deben tener un mínimo de 1’ (0.3m) de profundidad por encima de la corona de la tubería. En teoría, la tubería puede ser enterrada con una profundidad un poco menor, pero las variables de la aplicación son tales que 1’ (0.3 m) es el límite conservador. La envoltura del relleno debe proporcionar un valor E mínimo de 1,000psi (6900 kPa). En la Tabla 2.8.4.1, esta condición se representa por un material Clase III compactado a una

densidad estándar Proctor de 90%, aunque otro material puede proporcionar una resistencia similar a niveles de compactación levemente menores. El material de relleno estructural debe extenderse 6” (0.15 m) por encima de la corona de la tubería; el restante 6” (0.15 m de) de profundidad bajo tierra debe ser el apropiado para la instalación. En el caso que la sedimentación fuese un problema, podría ser apropiado el extender el relleno estructural. En el caso de pavimentación, se puede utilizar material sub-base.

La capa de pavimento puede a veces ser incluida como parte de la profundidad mínima. En estas situaciones, el equipo de la carga de pavimentación y la cantidad de cubierta sobre la tubería deberá ser considerado a fin de determinar si la carga resultante puede ser soportada por el sistema de la tubería/ relleno.

Nota.- Las profundidades mínimas aquí presentadas han sido calculadas en base a un material de relleno estructural mínimo de 6” (0.15 m) por encima de la corona de la tubería con una capa adicional de suelos nativos compactados para una profundidad total, como se muestra. En instalaciones de tráfico poco profundas, especialmente en la presencia de pavimento, sería más adecuado el uso de un material compactado de buena calidad, a fin de evitar la sedimentación de la superficie.

Nivel freáticoE't (MPa)

H (m)

Altu

ra d

el re

lleno

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

90% mod. Proctor

85%

80%

75%

Ejemplo de cálculo

- Nivel freático debajo de tubería.- Altura de relleno.- Grado de compactación: 90% mod. Proctor.- Rigidez de anillo del tubo: 4KN/m2 = 0.004MPa.

De la tabla E't= 2.5 MPa

Pbs =5.63 (0.004*2.5) =0.563 MPa

75%

80%

85%

90% mod. Proctor

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0 7654321

Altu

ra d

el re

lleno

H (m)

E't (MPa) Nivel freático

1 2 3 4 5 6 70

Módulo tangente de fricción de los suelos


2.6.2 PROFUNDIDAD MAXIMA

La carga de prisma fue considerada en el procedimiento de diseño, lo que resulta en límites máximos de profundidad bastante conservadores. Las cargas de carreteras tienen un efecto casi imperceptible en enterramientos profundos. Los límites máximos de profundidad para tubería de polietileno se muestran en la Tabla 2.7.2.1 para una variedad de condiciones de relleno. Esta Tabla fue desarrollada en base a las propiedades de la Tabla 2.5.4.1.2 2.7 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO 2.7.1 FLEXIBILIDAD EN TUBERÍAS

ENTERRADAS

Un tubo flexible como esta construido con un deflector que al estar sujeto a cargas externas (tráfico, cambios de agua, asentamientos) las deflexiona. A diferencia de los tubos rígido, los cuales soportan todas las cargas externas por si mismo.

El grado de deflexión depende en la

rigidez del tubo, el apoyo del terreno circúndate y en las cargas externas.

Existe varias maneras de calcular la deflexión en tuberías enterradas, la mayoría esta basada en lo la formula llamada Spangler: Carga vertical en el tubo Deflexión (%) = ------------------------------------------ Rigidez del tubo + rigidez del terreno

Después de la instalación, la tierra

circúndate puede compactarse con el tiempo debido al la carga externa y a la tierra. La experiencia muestra que la deflexión se logra dentro del 1 a 3 años después de la instalación, dependiendo del material de relleno, la calidad y compactación del relleno.

La experiencia de campo muestra que la

instalación varía según la tubería. Estas diferencias se reflejan por las diferencias en el soporte y las cargas externas en el tubo.

2.7.2 ASEGURANDO LA RESISTENCIA

El principal fracaso que podría ocurrir en un tubo termoplástico es desplomarse con una sobrecarga. Este criterio debe ser verificado en el diseño aunque suene un poco raro, esto determinara la elección de la rigidez del aro del tubo.

Se puede determinar la Presión de

unión de una tubería enterrada con la siguiente formula: Pbs = 5.63 SN*E´T donde: Pbs = presión de la unión (MPa) SN = Rigidez del aro (MPa) E´t = Módulo Tangente de tierra (MPa) véase fig. 2.7.2.1 n = Factor de seguridad (normal ≥ 2)

El valor es de límite teórico. Bajo circunstancias normales, el factor de la seguridad contra la unión radial nunca debe ser menor a 2.

Pbs Pperm = ------- n

2.7.3 DISEÑO GRÁFICO DE TUBOS

Basado en el estudio (Teppfa;1999; Diseño para Tubos Termoplástico Enterrados) varios enfoques de diseño se proponen. Los tubos termoplásticos que utilizan un esfuerzo inmenso, pueden mantener un diseño sencillo. Se muestra que también se debe considerar el esfuerzo en la instalación del tubo, ver fig. 2.7.3.1.

Importantes observaciones muestran

Def

lexi

ón d

el tu

bo %

tiempo de instalación

tiempo después de intalación

Deflexión de instalación

Deflexión de asentamientosin tráfico

con tráfico

Fig. 2.7.3.1


que los tubos flexibles siguen el asentamiento de la tierra y el comportamiento es manejado por esto. La carga no es por lo tanto un asunto para tubos flexibles.

Por lo tanto, basado en resultados de este estudio, el enfoque del diseño que utiliza gráficos sencillos se recomienda totalmente. En el diseño, las áreas- gráficas se dan para cada grupo de la instalación. La frontera más baja de cada grupo representa el promedio de desvío esperado y la frontera superior el máximo. El diseño del gráfico contiene tres grupos. Los factores son ligados completamente al tipo de la instalación. Véase en la fig. 2.7.3.2.

2.8 SENSIBILIDAD DE LA INSTALACION

La instalación correcta es de gran importancia para toda tubería flexible y rígida, y SADMX deberán promover la correcta instalación de sus productos y proporcionar información a fin de ayudar al Ingeniero a asegurar que la tubería sea instalada correctamente. Mientras cada tipo de tubería puede operar de manera algo diferente con el relleno, el soporte proporcionado por el relleno es crítico para la operación a largo plazo de todos los productos. Simplificaciones importantes o desviaciones de los parámetros de diseño muy probablemente serán de cuidado.

La tubería de polietileno es considerada

altamente sensible a las simplificaciones en la instalación. En realidad, toda tubería

mostrará señales de error en la instalación si esta es instalada en forma incorrecta. La tubería de polietileno – la tubería de mayor flexibilidad – generalmente muestra evidencia de instalación incorrecta casi inmediatamente, lo que permite que la situación pueda ser corregida al momento. .

Sin embargo, la tubería flexible

incorrectamente instalada tiende a ser más tolerante de las condiciones que la tubería rígida, esto en parte, a las diferencias en diseño, pero también debido a la manera en que estas operan luego de la instalación. La tubería rígida tiende a resquebrajarse bajo condiciones que causarían una sobre-deflexión en la tubería flexible.

El resquebrajamiento de una tubería

reforzada de concreto puede ocasionar problemas inmediatos de durabilidad ya que el medio ambiente ataca el refuerzo de acero, y aun más problemas de resistencia a largo plazo, ya que el concreto empieza a separarse del acero. La sobre-deflexión de la tubería de polietileno, a no ser que sea muy severa, no afecta la capacidad hidráulica de la tubería.

Los niveles de deflexión mayores a 20% para muchos productos flexibles pueden ocasionar una curvatura reversa, aunque dicha situación se presenta generalmente de inmediato luego de la instalación. La tubería de polietileno es a menudo considerada “sensible a la instalación”. Sin embargo, una mirada más atenta al procedimiento de diseño y las variables de campo revelan que es menos sensible a la instalación que la tubería rígida, como ser la de concreto reforzado. Los siguientes párrafos discuten la manera en que la desviación de las consideraciones de diseño o instalación puede afectar la operación de la tubería de polietileno una vez instalada y de la tubería de concreto reforzado.

2.8.1 FACTORES DE SEGURIDAD

La diferencia más importante entre el diseño de la tubería de polietileno y la de concreto reforzado es el uso de factores de seguridad. Los factores de seguridad se

Cf=3.0Relleno: granular/cohesivoCapa: sin compactaciónCompactación <87%Mod Proctor

Cf=2.0Relleno inicial: granularCapa 50cm+compactaciónRelleno final:suelocualquiera+compactaciónCompactación 87-94%Mod. Proctor

Alto Bajo

Cf=1.0Relleno inicial: granularCapa 30cm+compactaciónRelleno final:suelocualquiera+compactaciónCompactación >94%Mod. Proctor

Moderado

Fig. 2.7.3.2


utilizan para considerar “factores desconocidos” tales como condiciones inesperadas en el lugar y desviaciones en la instalación, de manera que la operación de la estructura no peligra.

La magnitud del factor de seguridad depende de la estructura y del alcance y consecuencias de los “factores desconocidos”.

Una seguridad de 1.0 significa que la estructura no es capaz de soportar el esfuerzo. Factores de seguridad más elevados indican una mayor proyección en el diseño, y permite una mayor diferencia sin un impacto sobre la operación de la estructura.

Las publicaciones de la industria de la

tubería de concreto recomiendan un factor de seguridad de 1.0 para tubería de concreto reforzado cuando la “resistencia a resquebrajamiento” del material es utilizada.3 La resistencia a resquebrajamiento es la fuerza necesaria para ocasionar un resquebrajamiento de 0.01” (0.25 mm) de ancho y de al menos 1’ (0.3 m) de largo. Un resquebrajamiento causa que algo del esfuerzo en la pared de la tubería vaya hacia el refuerzo de acero, entonces resquebrajamientos estructurales de esta magnitud no son una preocupación inherente. Sin embargo, el resquebrajamiento puede indicar el comienzo de problemas de corrosión en el refuerzo de acero, reduciendo eventualmente la integridad estructural de la pared. Mayores factores de seguridad deben tomarse en consideración para asegurar que las resquebrajaduras se mantengan a un mínimo y que no se permitan como parte del diseño normal del producto.

El método de diseño de la tubería de polietileno utiliza diferentes factores de seguridad, dependiendo del criterio bajo evaluación. El menor de estos es 1.5, utilizado en las ecuaciones de esfuerzo de flexión y esfuerzo de tensión. Este factor de seguridad es consistente con otros tipos de tubería flexible, incluyendo algunos que son extremadamente sensibles a la tensión. Utilizado en combinación con otras consideraciones de diseño altamente

conservadoras antes mencionadas utilizar carga de prisma e ignorar la relajación de esfuerzo), el factor de seguridad actual es probablemente mucho mayor. Este margen de seguridad permite algo de variación por parte del contratista, sin que esto signifique la diferencia entre una exitosa o no exitosa instalación.

2.8.2 ANCHO DE LA ZANJA

Las anchuras de las zanjas son generalmente modificadas por necesidad o accidente en el campo. Es probable que el contratista tenga la necesidad de sobre-excavar a fin de retirar un área inesperada de suelos blandos o depósitos de rocas. Es probable que el cubo de la retroexcavadora del contratista sea de mayor anchura que la indicada en los planos. Estas variaciones no son inusuales, pero pueden representar diferencias significativas en la carga esperada durante el diseño.

La carga de suelos Marston es utilizada en el diseño de tuberías de concreto reforzado y es una función de la anchura de la zanja. Lo que parece un ajuste menor de campo a la anchura de la zanja podría resultar en cargas inesperadamente elevadas.

Por ejemplo, asumamos que una

tubería de concreto de 18” (450 mm) será enterrada a 10’ (3 m) de profundidad bajo una mezcla de arena/grava. La anchura de la zanja que se muestra en los planos es de 3’ (1 m), pero el contratista utiliza un cubo de 4’ (1.3 m). La carga aumenta casi 50% como resultado de este cambio “menor”. Si el proyecto fue diseñado utilizando un factor de seguridad de 1.0, esta aplicación tiene un riesgo significativo de experimentar algún tipo de problema estructural.

La carga de prisma, como es utilizada en el método de diseño CPPA, es una función del diámetro de la tubería. La carga de prisma es un estimado muy conservador de la carga de suelos para tubería flexible y es independiente de la anchura de la zanja.


El contratista puede efectuar cambios en la anchura de la zanja y la carga todavía no excedería la carga de prisma utilizada en el diseño.

2.8.3 INTEGRIDAD DEL RELLENO

La adecuada instalación proporciona integridad estructural a sistemas de tubería así como ayuda a mantener la línea y grado. Los requisitos de relleno para la tubería flexible son generalmente aquellos para una tubería rígida bajo condiciones similares, aunque la variación del diseño durante la instalación puede impactar a la tubería rígida y flexible de manera muy diferente.

Las recomendaciones de la industria

de la tubería de concreto sobre material de

relleno y compactación puede interpretarse de manera diferente por los que especifican porque estos son algo imprecisos. En consecuencia, no es inusual para la tubería el ser instalada con material de zanja excavado que puede ser muy diferente de aquel considerado durante el diseño. El uso de relleno de menor calidad o de niveles menores de compactación que los asumidos durante el diseño puede ocasionar una mayor probabilidad de problema estructurales en tuberías de concreto reforzado. Las resquebrajaduras pueden dejar el refuerzo de acero vulnerable a problemas de corrosión. Materiales de relleno de menor calidad pueden a menudo ocasionar una mala alineación de la tubería y juntas.

-2

0

2

4

6

8

10

SN 2 SN 2 SN 2 SN 2

Rigidez del anillo (KN/m2)

Def

lexi

ón d

e la

tube

ría d

espu

és d

e in

stal

arci

ón %

Cf

(Δ/α)final = (Δ/α)inicial + Cf

Tiempo

(Δ/α)

(Δ/α)inicial

9 permisible

Fig. 2.7.3.3


Tabla 2.7.2.1 : Profundidad Máxima para Tubería Corrugada de Polietileno, pies (m).-

Condiciones del Relleno

Diámetro Interior

Pulg. (mm)

E' 1000 psi (6,900 kPa) Clase III (SM) 90% Densidad Proctor

Estandard

E' 2000 psi (13,800 kPa) Clase II (GW) 90% Densidad Proctor

Estandard

E' 3000 psi (20,700 kPa)

Clase I

30 (750) 28 (8.5) 65 (19.8) 116 (35.4)

36 (900) 25 (7.6) 59 (18.0) 108 (32.9)

42 (1050) 25 (7.6) 58 (17.7) 105 (32.0)

48 (1200) 28 (8.5) 65 (19.8) 120 (36.6)

54 (1375) 25 (7.6) 58 (17.7) 105 (32.0)

60 (1530) 25 (7.6) 58 (17.7) 105 (32.0)

Tubería Sadmx Hi-Tec RSC 100

Condiciones del Relleno

Diámetro Interior

Pulg. (mm)

E' 1000 psi (6,900 kPa) Clase III (SM) 90% Densidad Proctor

Estandard

E' 2000 psi (13,800 kPa) Clase II (GW) 90% Densidad Proctor

Estandard

E' 3000 psi (20,700 kPa)

Clase I

30 (750) 36.4 (11.05) 84.5 (25.65) 145 (44.01)

36 (900) 32.5 (9.87) 76.7 (23.28) 135 (40.98)

42 (1050) 32.5 (9.87) 75.4 (22.89) 131.25 (39.85)

48 (1200) 36.4 (11.05) 84.5 (25.65) 150 (45.53)

54 (1375) 32.5 (9.87) 75.4 (22.89) 131.25 (39.85)

60 (1530) 32.5 (9.87) 75.4 (22.89) 131.25 (39.85)

Tubería Sadmx Hi-Tec RSC 160 La industria de la tubería de

concreto está actualmente proponiendo un método alternativo de diseño de estos productos. El método Estandard Installation Direct Design (SIDD) o Diseño Directo Instalación Estándar, da aun mayor importancia a la correcta instalación. Los materiales de relleno y niveles de compactación recomendados están definidos en forma más precisa y serán aun más necesarios para un sistema de drenaje de funcionamiento adecuado. Para diseños de tuberías desarrollados utilizando SIDD, el uso de material no aprobado de menor calidad o una compactación insuficiente en el campo puede rápidamente reducir el factor de seguridad a mucho menos de 1.0, ocasionando directamente problemas estructurales.

La tubería flexible experimenta una deflexión y esfuerzo de flexión adicionales cuando se compromete la integridad del relleno, pero generalmente no alcanzan niveles que inducirían a problemas estructurales. La mala alineación de las juntas

resultante de relleno no apropiado no es generalmente un problema en lo que se refiere a tubería flexible, caso que no ocurre al utilizar las juntas termofusionadas. En realidad, las tuberías flexibles se prefieren en áreas con riesgo de terremotos, donde es de suma importancia que la tubería permanezca en funcionamiento aun bajo situaciones de relleno radicalmente confusas. 2.8.4 LIMITACIONES MÁXIMAS Y

MÍNIMAS DE PROFUNDIDAD

El método de diseño de la CPPA permite determinar la respuesta de la tubería de polietileno a cualquier combinación de carga viva o muerta y a condiciones de relleno. Los que especifican están generalmente preocupados con las dos condiciones extremas de carga: profundidad mínima bajo áreas de tráfico y profundidad máxima.

La profundidad mínima para tubería de polietileno instalada en


relleno de mínima calidad se muestra en la Tabla 2.8.4.1. Una envoltura de relleno de mejor calidad, obtenida mediante el uso de un material mejorado o de mayor compactación, no permite una reducción teorética en esta profundidad, pero en realidad la profundidad mínima para instalaciones terminadas no debe ser menor a 1’ (0.3 m). Nota.- Los materiales Clase III son mezcla de grava, arena, sedimentos y arcilla con limitada cantidad de finos. Las profundidades mínimas aquí presentadas fueron calculadas en base a por lo menos 6’ (0.15 m) de material de relleno estructural sobre la corona de la tubería con una capa adicional de suelos del lugar compactados para una profundidad total. En instalaciones poco profundas de tráfico, especialmente en lo que se refiere a pavimento, sería mejor utilizar un material compactado de buena calidad a fin de evitar el asentamiento de la superficie.

Las cargas durante la construcción son a veces de mucho mayor o menor peso que la carga del diseño. La profundidad sobre la tubería podría necesitar ser aumentada a fin de permitir equipo de mayor peso. Puede a menudo ser reducida durante la pavimentación si las cargas de equipo son relativamente livianas y bien distribuidas.

La profundidad máxima bajo tierra es primeramente, una función de la calidad del relleno. Estructuras de relleno de mayor calidad, obtenidas ya sea mediante el uso de material de mayor tamaño y más angular o por niveles mayores de compactación, aumentan la profundidad bajo tierra máxima de la tubería.

La Tabla 2.7.2.1. muestra

profundidades permisibles para un rango de materiales comunes de relleno y niveles de compactación.

Tabla 2.8.4.1 Profundidad Mínima de relleno s/ diámetros

de tuberías

Sobre la base de Relleno Clase III Compactado a

Densidad Proctor Estándar de 90% y Carga AASHTO H-20.

Nota.- Ejemplos de materiales Clase I incluyen piedra machacada, grava o materiales similares. Materiales Clase II incluyen alguna arena gruesa con o sin finos. Materiales Clase III incluyen mezcla de grava/arena/sedimentos con una cantidad mínima de finos.

APENDICE – DEFINICIONES DE LAS VARIABLE As = área de la sección transversal c = distancia desde la superficie

interior al eje neutro, pulgadas (mm) Df = factor de forma, adimensional DL = factor de deflexión desplazado,

adimensional Dm = media del diámetro de la

tubería, pulgadas (mm) E = Módulo de elasticidad, psi (kPa) E’ = módulo de reacción de suelos,

psi (kPa) H = profundidad de enterramiento

hasta la parte superior de la Tubería, pies (m)

Hw = altura del agua subterránea por encima de la tubería, pies (m)

I = momento de inercia en el perfil de la pared in2/in (mm2/mm)

K = constante de encamado, adimensional

OD = diámetro externo de la tubería, pulgadas (mm)

PCR = presión crítica de pandeo, psi (kPa)

PS = rigidez de la tubería a una deflexión de 5%, pii (kPa) Pv = presión actual de pandeo, psi

(kPa)

Diámetro Interior

Pulg. (mm)

Altura mínima de relleno pie (m)

30 (750) 1 (0.3) 36 (900) 1 (0.3) 42 (1050) 1 (0.3) 48 (1200) 1 (0.3) 54 (1375) 1 (0.3) 60 (1530) 1 (0.3)


Rw = factor de flotabilidad del agua, adimensional

SF = factor de seguridad Wc = carga de prisma,

lb/pulgada linear de tubería (N/mm linear de

Tubería) Yo = distancia desde el centroide de

la pared de la tubería hacia la superficie más alejada de la tubería, pulgadas (mm)

Δy = deflexión, pulgadas (mm) γs = densidad de suelos, pcf (kg/m3) γw = peso unitario del agua, pcf

(kg/m3) εB = tensión de flexión ν = coeficiente Poisson,

adimensional σB = esfuerzo de flexión, psi (kPa)


3.1 INTRODUCCION

Las condiciones físicas de una tubería se determinan por las características químicas y físicas del efluente y del suelo que varían de sitio en sitio, no son siempre fáciles de predecir. Materiales que soportan ciertas condiciones físicas pueden no soportar otras con el resultado de un bajo rendimiento.

Las condiciones físicamente agresivas que incluyen el efluente y suelo pueden resultar en la corrosión o abrasión de la tubería. Estos factores, separados o combinados, pueden ocasionar el acortamiento de la vida útil del producto, o la pérdida de su integridad estructural. Es sumamente importante seleccionar materiales durables a fin de asegurar el funcionamiento de sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial a largo tiempo frente a condiciones adversas.

La tubería de polietileno tiene una trayectoria documentada de funcionamiento de casi 50 años. Las instalaciones existentes han proporcionado a la industria una gran cantidad de información. Investigaciones han añadido a esa base conocimiento a través de análisis del material, mediante comparación con otros materiales de tubería. La información disponible indica que se puede esperar una vida útil de al menos 50 años en aplicaciones de drenaje típicas y muy probablemente, hasta 75 años.

Mediante trabajos de investigación y ensayo, la tubería SADMX HI-TEC ha demostrado que puede durar más tiempo que muchos otros materiales de tubería. Esto se debe específicamente a las propiedades del material de la tubería de polietileno, que soporta la corrosión y abrasión mucho mejor que materiales para tubería de drenaje sanitario y pluvial de uso tradicional.

3.2 RESISTENCIA ANTE CONDICIONES

QUIMICAMENTE AGRESIVAS

La corrosión química es el deterioro de la tubería como resultado de la acción

química del efluente o del suelo sobre el material de la tubería. En colectores para aguas pluviales y servidas, la evidencia de corrosión química generalmente se muestra como un deterioro de la pared interior de la tubería. Las condiciones altamente corrosivas pueden eventualmente ocasionar una pérdida total de la pared interior y la correspondiente pérdida de integridad estructural.

La tubería SADMX HI-TEC es la preferida para instalaciones que están sujetas a desagües de mina de característica ácida, infiltración agresiva de tierras de relleno o ácidos fuertes con un pH tan bajo como 1. Los plásticos soportan los efectos de la mayoría de los químicos básicos y ácidos, y el polietileno es uno de los plásticos más estables utilizados en la aplicación de tuberías de drenaje.

En efecto, soluciones de tipo industrial como ser gasolina, aceite de motor, diesel, kerosene, detergentes, blanqueadores y otros agentes químicos son generalmente almacenados, despachados y puestos a la venta en embalajes de polietileno de alta densidad. A veces el polietileno es incluso utilizado para la rehabilitación de la tubería de concreto para extender su vida útil en un ambiente corrosivo. A menudo, a fin de prolongar la vida de tuberías de concreto y acero, se requiere de capas protectoras. Pero estas capas protectoras aumentan el costo de la tubería y ofrecen una vida útil limitada cuando existen agentes abrasivos presentes.

Los materiales de tubería de drenaje tradicionales tales como concreto y acero tienen diversos niveles de resistencia a los químicos. Los químicos ácidos y las condiciones salinas, desde sales para caminos o agua de mar, pueden deteriorar concreto, acero y aluminio rápidamente.

Los químicos potencialmente agresivos comúnmente encontrados en colectores para aguas pluviales y sanitarias incluyen sales para caminos, combustibles y aceites de motor. En algunas partes de los Estados Unidos, fugas ácidas desde las minas crean condiciones muy severas. Los suelos


contaminados, tales como aquellos con altos índices de ciertos hidrocarburos, pueden también influenciar la situación general de los aspectos químicos.

Un ejemplo de químicos que han sido probados para su compatibilidad con la tubería de polietileno de varios materiales se muestra en la Tabla 3.2.1.

Tabla 3.2.1:

Resistencia Química de la Tubería de Polietileno a Determinados Químicos*

Substancia o Químico

Tubería SADMX de Polietileno (23 C)

Alcohol, etil R Agentes anticongelantes, vehículo R Solución blanqueadora, 12.5% cloro activo R Solución blanqueadora, 5.5 cloro activo R Líquido para frenos R Combustible diesel R Combustible diesel/aceite R Etano R Sales Fertilizantes, acuoso R Aceite combustible R Gasolina R a C Liquido/aceite hidráulico R Peróxido de hidrogeno, acuoso 10%-90% R Combustibles para uso en aviación R Metanol, puro R Aceite de motor R Acido Nítrico, 0%-3% R Acido Nítrico, >30% -50% R a C Petróleo, sulfuroso, refinado R Agua de mar R Alcantarillado, residencial R Soluciones jabonosas, acuosas R Acido sulfúrico, 70%-90% R Aceite de motor de dos tiempos R

• Puede obtenerse una lista más completa de la

resistencia química del polietileno contactando a SADMX.

R = La tubería plástica es generalmente

resistente (el espécimen se engrosa < 3% o tiene una pérdida de volumen < 0.5% y su elongación a la fractura no sufre cambio significativo).

C = La tubería de plástico tiene una resistencia limitada y puede ser solamente utilizada para determinadas condiciones (el espécimen se engrosa 3%-8% o tiene una pérdida de volumen de 0.5%-5% y/o/ su elongación a la fractura disminuye < 50%).

Rango de Temperaturas

El máximo de temperatura permitido en el tubo:

Para corto tiempo (esporádico) es

+80 °C. Para largo tiempo es (permanente)

+45 °C. 3.3 DURABILIDAD BAJO CONDICIONES

DE ABRASION

Los químicos y la abrasión son los problemas más comunes sobre durabilidad para tuberías de drenaje, especialmente cuando el efluente se mueve a altas velocidades. Pero prueba tras prueba, los resultados muestran que toma mayor tiempo la abrasión del polietileno que del concreto.

Los abrasivos, tales como piedras o desechos, pueden ocasionar un desgaste mecánico de la tubería. El alcance del problema depende del tipo de abrasivo, la frecuencia en que el material está en la tubería, velocidad del flujo y el tipo de material de la tubería. El efecto de los abrasivos puede verse en la pared interior de la tubería donde la exposición es más severa. Con el tiempo, los abrasivos pueden resultar en una pérdida de la dureza de la tubería o en una reducción en su calidad hidráulica, ya que gradualmente remueve el material de la pared. 3.4 PRUEBAS DE RESISTENCIA A LA

ABRASION

Los materiales de tubería varían en su resistencia a los abrasivos. Las pruebas de laboratorio han sido realizadas a fin de obtener la relación de desgaste de materiales bajo condiciones controladas.

Uno de los proyectos más conocidos1-

fue realizado en 1990 bajo la dirección del Dr. Lester Gabriel en la Universidad Estatal de California. Este proyecto evaluó la relación de desgaste de tubería de concreto y tubería de polietileno de interior liso, entre otros materiales, en laboratorio.

Secciones de tubería fueron untadas con una pasta abrasiva consistente en un agregado de cuarzo triturado y agua. Los


extremos de la tubería fueron entonces tapados. La tubería fue sujetada a un balancín y rotada de manera que la velocidad promedio de la pasta era de 3 fps (0.9 m/s). El agregado y el pH fueron monitoreados durante la prueba y ajustados a fin de mantenerlos lo más cerca posible a sus condiciones originales. La prueba se concluyó después de un número específico de rotaciones. Entonces el efecto de la pasta fue determinado mediante la medición de la pérdida de grosor de la pared.

La interpretación de los resultados de la prueba requiere de un entendimiento de las secciones de la pared y lo que constituye una “falla” para cada producto. De acuerdo a lo estipulado en la Norma ASTM C76, la tubería de concreto debería tener un mínimo de 0.5” (13 mm) de concreto encima del refuerzo de acero. El punto de falla para el concreto se asume típicamente cuando el refuerzo queda expuesto; en este punto parte de la integridad estructural se ha perdido y el refuerzo queda vulnerable a la corrosión.

La tubería de polietileno de interior liso SADMX está intacta.

La Tabla 3.4.1 presenta el máximo desgaste ocurrido durante el ensayo y el espesor “gastable” de pared (el espesor de la pared que puede desgastarse antes de alcanzar el punto de falla). El espesor de pared restante se presenta como un porcentaje del espesor de pared gastable y es una indicación de la cantidad de vida útil restante.

Los resultados de las pruebas muestran que la tubería de polietileno tenía una vida útil restante bastante mayor luego de la prueba, como se evidencia por el espesor de pared que quedaba presente.

Únicamente el espesor de pared, sin considerar el desgaste, es a veces utilizado para obtener un estimado de la vida útil. Esta prueba demostró que la sola evaluación del espesor de pared puede ser cuestionable.

La pared de mayor espesor de la tubería de concreto falló en algún punto antes de la finalización de la prueba, mientras 40% de la

pared relativamente delgado de la tubería de polietileno se mantuvo intacto aun después de haberse completado la prueba. El desgaste del material puede, y en este caso lo hace, tener mayor precisión que el espesor de la pared. 3.5 PRUEBAS COMBINADAS DE

ABRASION Y CORROSION QUIMICA

Otra fase de la investigación arriba descrita incluía la conducción de la misma prueba pero con un efluente de característica moderadamente ácida. El objetivo era determinar qué se podía esperar de los efectos combinados de un ambiente químicamente agresivo y de abrasivos. El montaje de la tubería y de los abrasivos fue el mismo que el anterior, aunque el efluente pH se mantuvo a 4.0. La Tabla 3.5.1 muestra los resultados de este ensayo.

Las condiciones moderadamente ácidas, similares a las que se podrían esperar en una aplicación de drenaje diluido de mina o también en áreas de lluvia ácida concentrada y alcantarillados sanitarios, dio resultados totalmente diferentes para las tuberías. El nivel de desgaste fue casi el doble para la tubería de concreto, en comparación con el ambiente neutro, mientras que aumentó en un 15% para las tuberías corrugadas de polietileno de interior liso.

El momento en el que se alcanzó el punto de falla se vuelve aun más obvio bajo esta condición de ensayo. El refuerzo de acero en la tubería de concreto quedo totalmente expuesto, ocasionando la falla de la tubería, mucho antes que en el ambiente químicamente neutro. Por el contrario, la tubería de polietileno no sufrió desgaste significativo en un ambiente químicamente agresivo, y más del 30% del espesor de la pared, o vida útil, permanecieron a la finalización de esta prueba De la misma manera que en el ensayo previo, la tubería de mayor diámetro se desgastó a una velocidad mucho menor que la del material de menor diámetro.


3.6 DURABILIDAD Y VIDA UTIL

Las pruebas de laboratorio, como las

previamente descritas, son usualmente realizadas bajo un conjunto de condiciones rigurosas diseñadas para obtener resultados en un tiempo razonable. Las condiciones de las pruebas pueden en cierta manera asemejarse a condiciones de campo en la selección de abrasivos y condiciones de pH, pero pueden variar en la cantidad de abrasivos y la constancia en su aplicación. En consecuencia, las pruebas de laboratorio son de suma importancia para proporcionar información sobre el desgaste relativo y sobre la vida relativa de los productos, pero de seguro proporcionarán resultados no confiables si son extrapolados directamente en los valores actuales de la vida útil.

Las instalaciones actuales de sistemas

de drenaje sanitario y pluvial con tubería de polietileno han demostrado una durabilidad superior. En 1981, El Ohio Department of Transportation (Secretaría de Transporte de Ohio) instaló una tubería corrugada de polietileno en una aplicación para alcantarilla

cerca de una mina a cielo abierto en el Sudeste de Ohio. El nivel ácido (pH 2.5-4.0) y el efluente abrasivo habían limitado las vidas de los materiales previamente usados en la tubería de dos a cinco años, tiempo en el cual la pared interior totalmente o la tubería colapsó. La tubería de polietileno reemplazó una tubería de acero recubierta de polímero, la cual había alcanzado el final de su vida útil.

En 1990, un reporte2- fue publicado

resumiendo nueve años de inspecciones periódicas. La tubería casi no fue afectada por las condiciones abrasivas y ácidas.

Un alto arrastre de fondo fue evidente

durante la inspección efectuada en 1985; rocas, carbón y arena habían sido acumulados en la orilla en una área de 35’ de longitud por 15’ de anchura por 1’ de profundidad (10.5 m x 4.5 m x 0.3 m) en el lado de corriente abajo de la tubería, proporcionando una indicación del tipo y velocidad de los abrasivos.

Tabla 3.4.1 Resultados de las Pruebas de Abrasión bajo Condiciones Neutrales (pH 7.0)

Muestra Espesor de Pared

Inicial pulg. (mm)

Perdida Máxima del Espesor de Pared

pulg. (mm)

Espesor de Pared Permitido a Desgaste

pulg. (mm)

Espesor de Pared Remanente

% Efectos Visuales

Tubería de Polietileno de Alta Densidad con Interior Liso

0.110 (2.8) 0.021 (0.53) 0.035 (0.89) 40.00 Pared interior mostró alguna evidencia de desgaste. No hubo ninguna perforación

Tubería de Concreto 2.15 (54.6) 0.79 (20) 0.5 (13) < 0 Refuerzo de acero de expuso

Tabla 3.5.1: Resultados de las Pruebas de Abrasión bajo condiciones moderadamente Acidas (pH 4.0).-

Muestra Espesor de Pared

Inicial pulg. (mm)

Perdida Máxima del Espesor de Pared

pulg. (mm)

Espesor de Pared Permitido a Desgaste

pulg. (mm)

Espesor de Pared Remanente

% Efectos Visuales

Tubería de Polietileno De Alta Densidad con Interior Liso

0.110 (2.8) 0.024 (0.61) 0.035 (0.89) 31.00 Pared interior mostró alguna evidencia de desgaste. No hubo ninguna perforación

Tubería de Concreto 2.15 (54.6) 1.20 (30.5) 0.5 (13) < 0

Perdida de pared fue mucho mayor que en condiciones pH neutrales. Se expuso una gran cantidad del refuerzo de acero.


Una actualizacion3- de este reporte fue

publicada en 1996; luego de 14 años de servicio, o casi tres veces más el tiempo en que cualquier otro material usado en dicha aplicación, la tubería se encontraba en excelente condición y lista para muchos años más de servicio confiable. 3.7 RESUMEN

La tubería de polietileno de alta densidad (de presión por gravedad) utilizada en aplicaciones de drenajes tiene casi 30 años de uso exitoso y extensivo en los

Estados Unidos. Una gran cantidad de información ha sido obtenida de su aplicación y de investigaciones de laboratorio, las que indican una vida útil de un mínimo de 50 años para aplicaciones de colectores de aguas pluviales y sanitarias.

El polietileno ha demostrado ser muy resistente a aplicaciones ambientalmente agresivas donde la eficacia de otros materiales es menor. Las pruebas realizadas en la Universidad Estatal de California para determinar los efectos de abrasivos en ambientes neutros y ácidos mostraron que la vida útil del polietileno excedió bastante la del concreto.

Propiedades del Material Propiedades Unidades Valores

Densidad kg/m 3 ≥ 950 Modulo E MPa ~ 800 Coeficiente lineal de expansion mm/m°C 0,20 Conductividad Térmica W/m°C ~ 0,3-0,4 Tensión al momento de falla MPa > 15 Tension al rompimiento % > 350


4.1 INTRODUCCION

La tubería de polietileno estructurada de pared doble está diseñada con una pared exterior lisa y pared interior lisa a fin de mejorar su eficiencia hidráulica a largo plazo. En efecto, este tipo de tubería de drenaje de polietileno ofrece una capacidad 50% mayor que las de tamaño similar de acero corrugado y una capacidad significativamente mayor que las tuberías de concreto reforzado.

La tubería de interior liso no se obstruirá con desechos o causará sedimentación, aun en baja profundidad, y estas características hidráulicas superiores permiten que los sistemas de tuberías sean reducidos en diámetros en comparación a materiales tradicionales, disminuyendo así el costo de material y de instalación. 4.2 RESUMEN DE ASPECTOS

HIDRAULICOS

La clasificación de las tuberías de drenaje sanitario y pluvial por tamaño puede ser un proceso tedioso. Afortunadamente, existen procedimientos de simplificación disponibles para efectuar la selección de tubería en forma más rápida y fácil. El material en las secciones siguientes proporciona dos métodos – ambos basados en la fórmula Manning – los cuales simplifican el proceso de selección de tubería de polietileno.

Las curvas de descarga proporcionan

una forma de clasificar la tubería. Los gráficos se utilizan una vez que se hayan determinado los requisitos de capacidad del diseño y la inclinación. Cada producto de tubería de polietileno incluye su propia curva de descarga basada en su valor Manning “n”.

Otro método para clasificación de tubería incluye factores de conducción y permite al diseñador desarrollar fácilmente

opciones del producto. El uso de este método resulta frecuentemente en más de una tubería de tipo y tamaño satisfactorio para una determinada necesidad de drenaje y en consecuencia muestran la solución más eficiente en relación con el costo. La selección final de tubería deberá también incluir un estudio de las condiciones de velocidad. Las velocidades de mayor flujo evitan que el sedimento de aguas negras o pluviales se asienta a lo largo del fondo del interior liso de la tubería de polietileno. Una reducción de la sedimentación puede también reducir los requisitos de mantenimiento y asegurar que la función hidráulica de la tubería continúe a lo largo de la duración proyectada. 4.3 CURVAS DE DESCARGA

La relación matemática de los términos

incluidos en la fórmula Manning es normalmente demostrada gráficamente mediante curvas de descarga. Las curvas son de ayuda en la clasificación de la tubería una vez que la capacidad requerida y la inclinación hayan sido determinadas. Las curvas de descarga para la tubería de polietileno con interior liso aparecen en la Figura 4.3.1

4.4 METODO DE CONDUCCION

La conducción proporciona una forma conveniente para seleccionar una variedad de opciones de tubería a fin de satisfacer los requerimientos de flujo del proyecto. Los factores de conducción se basan en una versión bastante simplificada de la ecuación de Manning, la cual se muestra en la Ecuación 1 o 1(a) con unidades métricas.

Ecuación 1 Q = 1.486 AR2/3S1/2 n


Figura 4.3.1

Las líneas continuas indican el diámetro de la tubería Las líneas segmentadas indican velocidad aproximada de flujo

Donde: Q = capacidad de la tubería, cfs (pies

cúbicos por segundo) n = Mannings “n” (sin unidad), un término

utilizado para describir la dureza del material

A = área de la sección transversal del flujo de la tubería (pie2)

R = radio hidráulico (pie), ¼ de diámetro para condiciones de tubería de paso total

S = inclinación de la tubería (pie/pie)

• Ecuación 1(a)

Q = AR2/3S1/2 n Donde: Q = capacidad de la tubería (m3/s) n = Mannings “n” (sin unidad) A = área de la sección transversal del

flujo de la tubería (m2) R = radio hidráulico (m), ¼ de diámetro

para condiciones de tubería de paso total

S = inclinación de la tubería (metro/metro)

Caud

al (m

3/s)

Pendiente (%)

Caud

al (cf

s)


Para una instalación específica de tubería de paso total, los parámetros n, A y R son constantes fácilmente definidos. La capacidad de conducción de flujo o factor de conducción de la tubería pude entonces definirse de la manera que se muestra en la Ecuación 2 en unidades métricas. Ecuación 2 k = AR2/3

n Mediante substitución, la fórmula Manning puede entonces ser reducida a la siguiente ecuación: Ecuación 3 Q = kS1/2 La ecuación 3 puede también ser escrita como en la Ecuación 4. Ecuación 4 k = Q S1/2

La substitución directa de las condiciones de diseño en la Ecuación 4 determinarán el factor mínimo de conducción permitido. Utilice la Tabla 4.4.1 como guía para seleccionar una tubería de polietileno con un factor de conducción de al menos el que se ha calculado.

El valor Manning “n” es un valor crítico en el concepto de conducción. Entre tuberías del mismo diámetro, el Manning “n” es el único factor que tiene un efecto en la conducción, y en consecuencia, en la capacidad. Cuando se comparan condiciones de campo idénticas, la conducción tiene una relación directa con la capacidad. Esto significa que si la inclinación se mantiene constante, la conducción triplicada triplicará la capacidad y una mitad de la conducción disminuirá la mitad de la capacidad.

*El coeficiente Manning para tubería

de interior liso determinado en el Laboratorio de Investigación de Agua en la Universidad Estatal de UTA

Ecuaciones de Conducción: k =Q/S1/2 o Q = kS1/2

Diseño de Valores* Manning para Tubería de Polietileno

4.5 VELOCIDADES DE AUTOLIMPIEZA

Con el tiempo, la sedimentación puede reducir la capacidad de una tubería de alcantarillado sanitario y de aguas pluviales. En algunas instalaciones, la sedimentación puede inutilizar la tubería hasta que el sistema pueda ser limpiado. Esta es una tarea cara y que toma tiempo; consiguientemente, deben tomarse medidas preventivas durante el diseño.

La sedimentación es de gran

preocupación en las líneas de alcantarillado sanitario y pluvial, debido a que puede presentarse arenilla pesada. A fin de minimizar problemas potenciales, el flujo deberá mantenerse a una velocidad mínima o de autolimpieza.

La velocidad del flujo puede aumentarse ya sea aumentando la inclinación de la tubería o mediante el uso de un diámetro más pequeño. La modificación ya sea de la inclinación o del diámetro de la tubería requiere de cuidadosas consideraciones relativas a factores del lugar y las necesidades del flujo. Sin embargo, mediante el uso de una tubería de polietileno con interior liso (una Manning “n” más baja), una tubería de diámetro más pequeño puede a menudo ser seleccionada en lugar de materiales alternativos de tubería, sin afectar en forma adversa las capacidades y sin modificar la inclinación de la línea.

El potencial de asentamiento es determinado por la gravedad específica y el diámetro de la partícula y la velocidad del flujo.

Díam. Manning “n”

30’’ – 60’’ 0.009


Tabla 4.4.1: Factores de Conducción para Tubería Corrugada de Polietileno

Diámetro,

(pul) Area

(pies2) Manning 0.009

30 4.91 592.50

33 5.94 763.90 36 7.07 963.40 42 9.62 1453.20

45 11.04 1746.80

48 12.57 2074.80

El tipo de suelo varía bastante entre los Estados Unidos así como entre estados y otros países. Efectuar estudios separados en cada instalación específica no sería práctico, por lo cual una velocidad óptima de autolimpieza para colectores pluviales es generalmente aceptada de 3 pies por segundo (l m/s).

En algunas instalaciones especializadas donde la sedimentación es un problema reconocido, sería apropiado realizar un estudio de suelos antes del diseño del sistema de alcantarillado o de drenaje final. Realizando este estudio se eliminaría la posibilidad de conjeturas y la sedimentación se mantendría en un mínimo. En cada diseño, una inspección final debe ser realizada para comparar la velocidad esperada con la velocidad de autolimpieza.

La determinación de la velocidad efluente se puede simplificar en gran manera mediante el uso de una Tabla, Figura 4.5.1 para flujos en tuberías parcialmente llenas.

El diseño de velocidad para aplicaciones

de aguas colectores pluviales deberá ser de un mínimo de 3 fps (1m/s). 4.6 CONSIDERACIONES SOBRE EL

VALOR

Muchos factores influyen los costos del ciclo de vida de la tubería de alcantarillado sanitario y pluvial. Mientras los costos del material y de la instalación y los costos del equipo requerido son relativamente fáciles de determinar, factores tales como mantenimiento y la duración de los

materiales dependerán en su totalidad del medio ambiento donde se construya el sistema.

La naturaleza inerte, no - adhesiva de

la tubería de polietileno de alta densidad mejora aun más su excelente característica hidráulica, debido a que minimiza el desarrollo de sedimentos, incrustaciones y otros, el cual ocurre comúnmente en tuberías fabricadas con otro tipo de material. Las velocidades de descarga de la tubería se determinan utilizando los valores Manning “n”, de acuerdo a la siguiente Tabla No. 4.6.1.

La durabilidad de la tubería de

polietileno significa que su coeficiente de dureza no variará o aumentará en el tiempo, debido a que el PAD inerte es afectado en menor grado que otros materiales de tubería por picaduras y corrosión. Esto ayuda a minimizar la sedimentación y reduce los requerimientos de mantenimiento, los cuales a su vez reducen el costo general de mantenimiento y reemplazo.

Los sistemas de drenaje sanitario

están sujetos a flujos que contienen ramas y otros desechos. Las tuberías de interior liso se mantienen relativamente libres de desechos y obstáculos, y si por casualidad esto ocurriera, es fácil de desbloquear.


Tabla 4.6.1

Comparación de la Dureza de la Pared de la Tubería Coeficientes de Valor Manning “n”

Dia. (pul)

Tubería de Polietileno

Tubería de acero galvanizado

Tubería de concreto Reforzado

30 0.010-0.009 0.022-0.026 0.011-0.015

36 0.010-0.009 0.022-0.026 0.011-0.015

42 0.010-0.009 0.022-0.026 0.011-0.015

48 0.010-0.009 0.022-0.026 0.011-0.015

54 0.010-0.009 0.022-0.026 0.011-0.015

60 0.010-0.009 0.022-0.026 0.011-0.015

Figura 4.5.1


Fig. 5.1.2.1

Fig. 5.1.3.1

5.1 RECEPCION Y MANIPULEO EN LA

OBRA 5.1.1 INSPECCIÓN DEL MATERIAL

DURANTE LA ENTREGA

SADMX hace todo el esfuerzo posible para asegurar la exactitud y calidad de la orden. Como control final, el comprador deberá realizar una inspección a la entrega de la mercancía a fin de verificar que éste sea el producto requerido, así como la cantidad solicitada.

Además, las corrugaciones y extremos de la tubería, empaques, coples, otras juntas y demás accesorios deben ser inspeccionados visualmente para detectar posibles daños ocasionados durante el envío. 5.1.2 IDENTIFICACIÓN DEL PRODUCTO

La siguiente información es generalmente incluida en el interior de la tubería HI-TEC SADMX (ver Fig. 5.1.2.1): Tamaño nominal de la tubería Código de Fecha de Producción

Estas marcaciones facilitan el trabajo de identificación del producto para fines de inspección en la obra. 5.1.3 DESCARGA

El contratista deberá disponer un área

para el almacenaje de los productos en la obra. Se recomienda que esta área sea plana y este libre de piedras, superficies accidentadas y desperdicios. Debe estar alejada de la ruta del tráfico de construcción.

La tubería puede ser descargada con una retroexcavadora o con otro tipo de equipo y con una cuerda de nylon o bandas de lona.

La cuerda (deberá ser colocada alrededor del empaque a 2/3 mientras se levanta para colocarse en el suelo.

La tubería también puede ser descargada rodando cuidadosamente tramos individuales de tubería desde el camión hasta un cargador frontal y de ahí hacia el suelo o bien, la tubería puede ser elevada utilizando una cuerda de nylon o banda de lona. Evite el uso de equipo con cucharón de carga o elevador frontal de carga ya que pueden dañar la tubería. Refiérase a la Fig. 5.1.3.1 para ejemplos del correcto manipuleo durante la descarga.

Artículos como piezas especiales y accesorios son empacados en forma diferente, dependiendo del producto, cantidad, y tamaño. Estos deben ser descargados en una manera segura para no dañarlos. 5.1.4 ALMACENAMIENTO La tubería puede ser almacenada en forma temporal en un área plana libre de desperdicios fuera del área de tráfico de construcción. Empiece el almacenaje con maderas de seguridad espaciadas a la anchura del almacenaje propuesto, a una distancia no mayor a 2/3 de los extremos de la tubería. Las pilas de tubos deben hacer de manera firme, en un suelo plano y que soporte el peso. Para seguridad y mejor manejo las pilas deben hacerse de 5 unidades y no mas de 3 mts. Bien amarrado para evitar movimiento. Los tubos debes ser almacenado de madera a madera; como se ve en la Fig. 5.1.4.

Para tuberías de interior liso, el espacio

de almacenamiento puede a veces ser minimizado introduciendo diámetros


pequeños dentro de diámetros de mayor tamaño (TELESCOPIAR).

Se deben tomar ciertas medidas de precaución en el manipuleo de la tubería durante el estribamiento. La tubería no debe dejarse caer, arrastrar o ser golpeada contra otra tubería u objeto, y no debe ser montada. La altura del estribado deberá limitarse a aproximadamente 2 m. a fin de que la tubería pueda ser manipulada manualmente en forma fácil y segura.

Tubos y accesorios deben ser guardados

lejos de fuentes de calor. Si los tubos son expuestos al sol por largo tiempo se pueden curvear. Proteja todo su material de los ladrones, del vandalismo, daños por accidente y contaminación

SADMX podrán proporcionar

instrucciones específicas para el manipuleo de estas piezas. Los accesorios pesados, deben ser cuidadosamente manipulados por medio de equipos. No debe subirse sobre el estribamiento.

Dependiendo de las condiciones del lugar y de regulaciones sobre seguridad, deberán también tomarse otras precauciones.

5.1.5 COLOCACIÓN EN LÍNEA DE LA

TUBERÍA

La tubería y accesorios a lo largo de la zanja abierta puede disminuir el tiempo de acarreo (fig. 5.1.5).

Cada tramo de tubería

deberá ser colocado en una superficie plana lo más

cerca posible a la zanja en el lado opuesto del material excavado; se debe dejar algo de espacio entre las tuberías para proteger los extremos. La tubería debe estar lejos de la ruta del equipo en un lugar que permita que la excavación proceda sin interrupción.

5.2 EXCAVACION Y RELLENO

Todo tipo de tubería debe ser instalado de la manera especificada a fin de asegurar su correcto funcionamiento. El tipo de material de relleno y los requisitos sobre compactación deben ser determinados durante el diseño y no se detallan en esta sección. Otros requisitos pueden ser mencionados en documentos contractuales.

Asimismo, pautas adicionales para la instalación de tubería corrugada de polietileno, se encuentran en los siguientes estándares:

• ASTM D2321 – Práctica Estándar para la

Instalación Subterránea de Tubería Termoplástica para Colectores de Agua y Otras Aplicaciones de Flujo de Gravedad

5.2.1 EXCAVACIÓN DE ZANJAS

De acuerdo a la Norma ASTM D 2321, el ancho de la zanja no debe ser mayor que la requerida para colocar la tubería de manera segura, y debe ser la necesaria para compactar el material de relleno en cualquiera de sus lados. Por lo tanto, el ancho de la zanja dependerá del

material, del método de compactación y del diámetro de la tubería. Un ejemplo es la fig.5.2.1.1. Desde un punto de vista práctico, la anchura de los cubos para excavación disponibles del contratista, podrá afectar la anchura de la zanja. Por lo general, para

Fig. 5.1.4

Fig. 5.2.1.1

Fig. 5.1.5.


diámetros de 300 mm. y mayores, un ancho del doble del diámetro pero no mayor que el diámetro mas (+) 0.6 m. permite la instalación de una variedad de materiales de relleno y son de un tamaño conveniente para contratistas. “Esta regla empírica” también corresponde por lo general a anchos de zanja sugeridas por ASTM D2321. La ASTM D2321 establece las anchuras de zanja como el mayor de los diámetros exteriores más 0.4 m., o 1.25 veces el diámetro externo más 0.3 m. como se muestra en la Tabla 5.2.1.1.

Los anchos de zanja para tuberías de

menor diámetro 250 mm y menores, son a menudo determinadas por el tamaño de cubo disponible para el excavador, y en muchos casos puede por necesidad exceder el criterio de los párrafos anteriores.

Tabla 5.2.1.1: Anchos de Zanja*

∗ Se podrán requerir zanjas de mayor anchura si la anchura de la zanja en la Tabla no es suficiente para

colocado de relleno. Para instalaciones de tubería paralela,

una cantidad mínima de relleno es requerida entre la tubería a fin de proporcionar resistencia suficiente al sistema.

La Fig. 5.2.1.2 muestra el espacio

mínimo de tubería aunque esta dimensión podrá necesitar aumentarse dependiendo del tipo de relleno, el equipo de compactación y el método empleado para la unión.

En la mayoría de las instalaciones, las zanjas demasiado anchas no son solamente caras al excavar y rellenar, sino que también pueden disminuir la integridad estructural del sistema tubería/relleno. Varios tipos de suelos nativos imperturbados son extremadamente estables y aumentan la integridad estructural tubería/relleno cuando las zanjas son relativamente angostas. Zanjas demasiado anchas requieren de más material de relleno y de mayor compactación, lo que podría no formar una estructura tan estable como la del material nativo imperturbado.

En suelos nativos muy blandos, se podría necesitar de zanjas de mayor anchura, especialmente si la tubería experimentara cargas relativamente altas. Suelos suaves no firmes, especialmente en combinación con zanjas angostas pueden disminuir la resistencia del relleno de la tubería. Los anchos de zanja mínimos en estas situaciones deberán ser excavadas de acuerdo a la ASTM D2321. Geotextiles o tejidos filtrantes pueden ser considerados en áreas donde el suelo nativo es muy blando, de fácil migración o que tiene alguna otra propiedad no compatible con la instalación de la tubería.

Los geotextiles diseñados para propósitos de resistencia y estabilidad pueden mejorar o superar algunas de las deficiencias estructurales en suelos nativos demasiado blandos y pueden permitir la reducción del ancho de la zanja. También pueden ser colocados a lo largo del fondo de la zanja y a los lados para separar suelos nativos y material de relleno, o ser utilizados para envolver la tubería a fin de minimizar la posibilidad de que ingresen finos al relleno.

Los geotextiles utilizados para propósitos

de separación o filtro, son especialmente importantes en sistemas de retención de aguas pluviales donde el espacio vacío de relleno debe mantenerse. Los fabricantes de geotextiles pueden proporcionar pautas sobre los productos más apropiados para una aplicación particular, en base a los parámetros de los suelos.

Diámetro Interior Pulg.

(MM.)

Diámetro Exterior Pulg.

(MM.)

Ancho de zanjas

típicas M.

Ancho de zanjas ASTM

D2321 M.

30 (750) 34.1 (866) 1.4 1.4 36 (900) 41.0 (1041) 1.5 1.6 42 (1050) 48.0 (1219) 1.7 1.8 48 (1200) 54.0 (1372) 1.8 2 54 (1375) 62.0 (1580) 2.1 2.2 60(1530) 68.0 (1730) 2.3 2.5

D = diámetro nominal de la tubería

DD

MD > 30" (750 MM)

M=D/2

Fig. 5.2.1.2


5.2.2 PREPARACION DE LA FUNDACION

Una buena instalación, comienza con un cimiento firme y estable. El fondo de la zanja debe ser apenas sobre-excavado para permitir alojar el material de encamado y debe estar libre de piedras, trozos de tierra, suelo congelado o desechos. Se podrá requerir de sobre-excavación o de sub-excavación a fin de retirar rocas, fango u otros materiales no apropiados ya que podrían no proporcionar un soporte uniforme y apropiado a la tubería. La ASTM y SADMX podrán también proporcionar pautas adicionales en relación a las necesidades de la cimentación en estas situaciones, en base a la exactitud de las condiciones del proyecto.

La presencia de agua en la zanja durante la instalación de la tubería puede crear una situación de peligro y hacer casi imposible la instalación correcta de la tubería. El agua tenderá a hacer que la tubería flote, por lo cual mantener la línea, grado y pendiente se vuelve mucho más difícil. En estas situaciones se requiere efectuar un desagüe. 5.2.3 ENCAMADO (PLANTILLA)

El encamado, es la parte del relleno la cual se coloca directamente sobre el cimiento (fig.5.2.3). El encamado deberá ser suficiente como para proporcionar un soporte uniforme y firme para la tubería y mantener la pendiente de la tubería. La profundidad del encamado que se usa comúnmente para referencia es de 10 cm..

5.2.4 COLOCACION Y UNION DE LA

TUBERIA Los tramos de la tubería deben ser

bajados hacia la zanja en forma manual o con el uso de equipo, dependiendo del tamaño de la tubería y de las condiciones de

la zanja. No arrastre, suelte o haga rodar la tubería para meterla a la zanja. Las piezas especiales y productos similares deben ser manejados cuidadosamente, utilizando el equipo y correas apropiados de ser necesario. Estos productos no deberán ser desechados ni manipulados de forma incorrecta.

Todas las tuberías y accesorios deberán ser inspeccionados de daños luego de su descenso hacia la zanja pero antes de su conexión. Las tuberías y los extremos de las piezas de conexión deberán estar lo más limpias posible a fin de permitir el correcto ensamblaje y funcionamiento óptimo.

La aplicación, calidad mínima de juntas, tipo de tubería y diámetro determinará la junta más apropiada. La descripción de los diferentes tipos de juntas se especifica en la sección 1.7.2. Los fabricantes individuales pueden proporcionar información adicional sobre sus propios diseños, así como procedimientos para fabricar juntas en el campo. 5.2.5 ACOSTILLADO El acostillado, proporciona la mayor parte de la resistencia contra cargas de suelos y tráfico. El material de relleno debe ser instalado en capas o niveles, en forma uniforme a cada lado de la tubería.

Materiales de mayor tamaño y más angulares pueden generalmente ser colocados en capas más gruesas que el material con partículas de menor tamaño y de forma más redonda. El relleno debe ser puesto bajo la tubería, cuidando de llenar los vacíos. Si se requiere de compactación, esta debe ser realizada de manera tal que no se altere la alineación de la tubería. La construcción de relleno debe continuar hasta

10 C

M

Encamado

Cimentación (si fuese necesario)

Acostillado

Encamado

Punto medio de la tubería o ecuador


Fig. 5.2.5

Fig. 5.2.3


la línea media a fin de completar el área de acostillado, como se muestra en la Fig.5.2.5.

Debe prestarse particular atención a la

ubicación del relleno y a la compactación alrededor de las conexiones de la tubería en los pozos de visita, sumideros, piezas especiales y otras estructuras. Debido a que puede ser dificultoso trabajar en estas áreas, el proceso de rellenado es a menudo descuidado. Esto puede ocasionar una sedimentación no-uniforme o causar daño al producto. Como medida de precaución en aplicaciones críticas, una junta de tubería puede colocarse cerca del pozo de visita a fin de acomodar la sedimentación diferencial. 5.2.6 RELLENO INICIAL

El relleno inicial distribuye las cargas hacia el acostillado Esta área de la capa de relleno se extiende desde la línea media de la tubería a una altura mínima de 0.30m sobre la corona de la tubería. Debe colocarse y compactarse por capas de 0.15m a 0.30m. Si se hace uso de compactadores mecánicos, es importante no utilizar el equipo directamente sobre la tubería misma. La Fig.5.2.6 muestra la ubicación del relleno inicial.

5.2.7 RELLENO FINAL

El relleno final se extiende desde el

relleno inicial hasta la parte superior de la zanja. En instalaciones con mucho tráfico, la altura total del relleno inicial y relleno final debe ser de por lo menos 30cm.; refiérase a la Fig. 5.2.7

Debido a que esta parte de la instalación

no sostiene directamente la tubería, el tipo de material y nivel de compactación debe basarse en las condiciones de carga de la superficie. Por ejemplo, si calles o autopistas cruzaran la tubería, será necesario el uso de

un material relativamente resistente y de un alto nivel de compactación para prevenir asentamientos.

Por el contrario, si el tráfico no es un

problema, entonces la compactación es

innecesaria. Suelos nativos excavados son generalmente utilizados para relleno final en instalaciones que no se espera estén sujetas a cargas vehiculares. 5.3 CARGAS DE CONSTRUCCION

En algunos casos, puede requerirse tomar mayor precaución en obras donde exista un tráfico de vehículos de construcción mayor al de la carga del diseño. Los vehículos pesados para construcción pueden colocar cargas inesperadas en la tubería y ocasionar problemas estructurales si la tubería tiene una profundidad bajo tierra menor a 1m. La solución más acertada sería hacer una ruta de tráfico evitando la tubería.

Si no se puede desviar la ruta de los vehículos pesados de construcción, y si la tubería está a poca profundidad, será necesario poner sobre la tubería una capa de tierra firme adicional de un mínimo de 1 m. de profundidad por encima de la corona de la tubería. Este montón de tierra puede quitarse una vez terminada la construcción, cuando no haya más tráfico pesado. SADMX puede proporcionar recomendaciones más detalladas en base a la carga específica del

30 CMRelleno inicial


Encamado

Acostillado

Fig. 5.2.7

Acostillado

EncamadoCimentación

(si fuese necesario)

Relleno inicial

Relleno final

0.2

m +

D

Fig. 5.2.6


vehículo y a la información de la distribución de la carga.

Por otra parte, algunos vehículos para construcción, como los utilizados durante la pavimentación, no tienen cargas tan pesadas. En estas situaciones, el mínimo de profundidad sería de 30 cm. puede disminuirse durante la fase de construcción mientras se efectúa el pavimentado, por ejemplo. En la aplicación final, sin embargo, la profundidad mínima debe ser de 30 cm.. La instalación, deberá ser revisada con SADMX para asegurarse de que las cargas no causen ninguna situación desfavorable para el sistema de la tubería. 5.4 EQUIPO DE COMPACTACION El grado de compactación requerido puede variar dependiendo del material de relleno y de los requisitos de la instalación. El cascajo y grava generalmente no son compactados en forma mecánica, pero requieren de cuidado durante la instalación a fin de eliminar los grandes vacíos en las capas de relleno. A niveles óptimos de humedad, algunos materiales pueden ser compactados a los niveles mínimos recomendados simplemente caminando por encima de cada capa de relleno. Aunque esta técnica pueda no ser aceptable para todas las instalaciones, el punto es que la compactación no siempre necesita de un gran esfuerzo o de equipo de compactación.

En algunas situaciones podrán requerir de

compactación mecánica. El método utilizado dependerá del tipo de material de relleno, grado de compactación requerido y niveles de humedad.

La siguiente información proporciona

ejemplos generales sobre los tipos comunes de equipo de compactación y los suelos para los cuales son los más apropiados. En todos los casos, el equipo no debe ser utilizado directamente sobre la tubería, y no debe permitirse que el proceso de compactación cambie la alineación de la tubería.

5.4.1 MAQUINAS COMPACTADORAS

La compactación de la capa de acostillado podría requerir de un pequeño mecanismo de apisonado a fin de obtener la compactación especificada en un área limitada. Puede utilizarse un polín de 2”x4”. Las máquinas apisonadoras deben ser relativamente ligeras y la superficie de apisonado deberá ser limitada a un área no mayor a 0.15 m por 0.15 m. (ver fig. 5.4.1). 5.4.2 PISONES

Los pisones utilizan una acción de impacto para la compactación del relleno. Este equipo trabaja razonablemente bien en suelos con elevadas cantidades de finos, por ejemplo suelos Clase III y Clase IV, aunque el contenido de agua pueda necesitar ser controlado muy de cerca a fin de alcanzar las densidades requeridas. Los pisones no deben utilizarse directamente sobre la tubería. 5.4.3 COMPACTADORES MECANICOS O

“BAILARINES”

Los compactadores mecánicos utilizan una combinación del peso y del movimiento de rodamiento del equipo para consolidar el suelo. Una aplanadora de pata de cabra es un ejemplo de compactador estático que concentra su peso en una serie de salientes de apoyo. Los compactadores mecánicos son de mayor ayuda para materiales no-cohesivos lejos de la tubería. Otros tipos de equipo de compactación deben ser usados cerca de la tubería. 5.4.4 COMPACTADORES VIBRATORIOS Las aplanadoras vibrantes o planchas “mueven” o “sacuden” el suelo hasta volverlo más denso y son de mayor eficacia en agregados no-cohesivos con muy pocos finos,

Fig. 5.4.1


(por ejemplo materiales Clase I y Clase II). Dependiendo del tamaño y peso de la máquina, los compactadores vibratorios pueden ser utilizados cerca de la tubería. 5.5 PROBLEMÁTICA DE ZANJAS

En instalaciones de tuberías, una de los principales problemas es la zanja misma. La pared de la zanja puede inclinarse si existe el espacio adecuado en el lugar. Si la inclinación no es una opción, entonces se puede utilizar ademes para zanjas o alguna otra manera para obtener un área de trabajo segura.

El uso correcto de ademes en zanja es

importante para el funcionamiento del sistema. Cuando se usa de manera incorrecta, pueden desbaratar tanto el relleno como las juntas de la tubería. La siguiente información proporciona recomendaciones sobre el modo de utilizar ademes en zanja sin ocasionar problemas a la tubería. Esta información no tiene el propósito de reemplazar los requisitos de seguridad en la instalación, proporcionados en las especificaciones del proyecto.

La manera más efectiva de mantener la integridad de la tubería y relleno es proporcionar una “sub-zanja” para colocar la tubería y relleno, como se muestra en la Figura 5.5. La sub-zanja debe extenderse por lo menos ¾ del diámetro de la tubería por encima del encamado. El relleno dentro

de la sub-zanja debe cumplir con las especificaciones del diseño. El ademe para la zanja puede extraerse por el borde superior de la sub-zanja sin afectar la tubería o el relleno.

La instalación de la sub-zanja también

facilita el uso de un geotextil alrededor del relleno si así lo requieren las especificaciones del proyecto. La sub-zanja puede ser alineada con el geotextil, y luego envuelta alrededor de la tubería y relleno de manera de que quede algo superpuesta. 5.5.1 INSTALACIONES DE ZANJA

ESTANDAR

Para instalaciones que no requieren de una sub-zanja, arrastrar un ademe de zanja debe ser realizado solamente si éste no daña la tubería o juntas, o si no altera el relleno; de otra manera, el ademe debe levantarse en forma vertical hacia su nueva posición. De ser necesario que un ademe sea arrastrado a través de la zanja, no lo descienda más abajo de la parte superior del relleno inicial. Esto permite que el material de relleno fluya hacia afuera desde la parte inferior del ademe alrededor de la tubería de manera que la alteración al relleno se mantenga al mínimo. Ver Fig. 5.5.1.

Otra alternativa para circunstancias en las que se precise arrastrar el ademe, es el uso de dos diámetros de relleno de material granular a cualquiera de los lados de la tubería y compactarla a un mínimo de 90% de densidad Proctor estándar. Levante la caja en forma vertical y rellene de inmediato el área entre la estructura de tubería/relleno y la pared de la zanja con un material granular. Esta técnica es menos preferible que otras opciones debido al alto costo de excavación y relleno.


Encamado

Acostillado

Ademe

Fig. 5.5.

Fig. 5.5.1


Si el proyecto requiere de un geotextil alrededor del relleno, utilice un material de relleno granular y compáctelo a un mínimo de 90% densidad estándar Proctor. Levante la caja en forma vertical y rellene de inmediato el área entre la estructura tubería/relleno y la pared de la zanja con un material granular y compacte de acuerdo los requisitos del proyecto. El fabricante del geotextil podrá proporcionar información adicional sobre la conveniencia de la utilización de distintos geotextiles con determinados materiales de relleno o cajas de zanja. 5.6 MODIFICACIONES Y CONEXIONES

EN EL CAMPO 5.6.1 CORTES DE TUBERIA

Generalmente el largo de la tubería necesitará ser modificado en el campo a fin de cumplir con los requisitos del área.

La tubería HI-TEC puede ser cortada

con una sierra eléctrica u otra herramienta similar (Fig. 5.6.1)

El tipo de unión

que se realice a la junta depende de la necesidad del sistema. En la sección 5.6.4 se detallan con más claridad.

No todos los tamaños o tipos de tubería

pueden ser conectados de esta manera. A fin de mantener la integridad de la línea principal de drenaje, el fabricante deberá siempre ser contactado para obtener sugerencias sobre estos tipos de conexiones. 5.6.2 ACCESORIOS: CODO Y TEE

Son piezas especiales completas, diseñadas para cambiar la dirección del sistema de tuberías. Son fabricadas con polietileno de alta densidad.

Sus uniones se determinan de acuerdo

al tipo de junta que entre las tuberías se esté

realizando para garantizar la hermeticidad del sistema.

El diseño de ellas excede por mucho los estándares de hermeticidad de la norma NOM-001-CNA-1995, obligatoria para los sistemas de drenaje sanitario en la República Mexicana.

5.6.3 ACOPLAMIENTOS

Son piezas especiales completas diseñadas para unir tramos de tubería con determinada función. Como son los coples, las extremidades bridadas y los pozos de visita que se ven a continuación.

Extremidades bridadas Cople

Todos ellos se fabrican en las mismas medidas en que las tuberías se fabrican. Y de igual manera, cumplen con la hermeticidad del sistema.

5.6.4 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONEXIÓN

Los sistemas de conexión de tubería

SADMX HI-TEC proporcionan tres grados de hermeticidad:

Fig.5.6.1

Codo 90ª Tee 90ª


Tipo 1 – La hermeticidad de la junta proporciona resistencia a presiones menores a 0.8 kg/m., ideal para sistemas de drenaje o pluviales herméticos a gravedad. La unión se efectúa a través de un cordón de termofusión protegido con un cople de marmac (véase 5.6.4.1). Tipo 2 - La hermeticidad de la junta proporciona resistencia a presiones menores a 1.5 kg/m., ideal para sistemas de drenaje o agua potable y riego a baja presión. La unión se efectúa a través de un roscado en la misma tubería y un cordón de termofusión (véase fig. 5.6.4.2). Tipo 3 - La hermeticidad de la junta proporciona resistencia a presiones menores a 3.5 kg/m., ideal para sistemas de drenaje o agua potable y riego presurizados. La unión se efectúa a través de un roscado en la misma tubería y dos cordones de termofusión (véase Fig. 5.6.4.3).

Sadmx, S.A. de C.V. brinda el servicio de termofusión en sus tres tipos. Para mayor información contactar a Asesoría Técnica. 5.7 VELOCIDADES

La velocidad máxima permisible, para evitar la erosión en las diferentes tuberías está en función del tipo de material que se utilice. Las tuberías rígidas (concreto, etc.) solamente pueden soportar máximo 3 m/s, sin sufrir daño en sus paredes, afectando así la condición estructural del sistema. Por tanto la tubería HI-TEC SADMX por su espesor de pared y resina de diseño hidrostático tiene

una gran resistencia a la abrasión permitiendo velocidades de hasta 20 m/s sin que presente deficiencias en el diseño estructural del tubo; para mayores velocidades es necesario considerar una disminución en el periodo de vida de la tubería. 5.7.1 ATRAQUES

Los atraques podrán ser necesarios en caso de que las tuberías queden expuestas a la intemperie o las pendientes sean muy pronunciadas a fin de conservar la posición inicial de la tubería. Este se podrá realizar haciendo un resaque de la tubería en su pared externa (figura 5.7.1. A)

Figura 5.7.1. A y ahogando esta sección en un dado de concreto sujetando así al relleno o al terreno circundante (figura 5.7.1. B),

Tuberia de polietileno ASTM F894

Figura 5.7.1. B también es posible abrazar la tubería con varillas o algún otro elemento de sujeción y

Fig. 5.6.4.1

Fig. 5.6.4.2

Fig. 5.6.4.3


anclar al suelo con muertos de concreto (figura 5.7.1. C)

Tuberia de polietileno ASTM F894

Figura 5.7.1. C

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